Исследовательская работа на тему: «Оценка загрязнения атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки».

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 3»

Исследовательская работа на тему:

«Оценка загрязнения атмосферного воздуха

по величине        автотранспортной нагрузки».

                                  Работу выполнила

                                   ученица 9 Б класса

                                Конева Аделина.

                           Руководитель

                                  учитель биологии

                                                          Ракитская Наталья Афанасьевна

г. Смоленск

 2017 г.

Оглавление

   Введение                                                                                                стр. 2 - 3

I.   Теоретическая часть                                                                              стр. 4 - 7

      1.1. Факторы отрицательного влияния   автомобильного

      транспорта на человека и окружающую среду                                  стр. 4

      1.2. Основные виды топлива, используемые в автотранспорте         стр. 4 – 5

      1.3. Химический состав отработавших газов автотранспорта          стр. 5 – 6

      1.4. Влияние основных вредных веществ на природную среду        стр. 6 – 7

      и человека

II.  Практическая часть                                                                              стр. 8 - 20

 2.1. Учёт автотранспортной нагрузки                                               стр. 8 - 9

 2.2.Расчетная оценка количества вредных веществ,

 выбрасываемых в воздух  автомобилями                                       стр. 9 -13

 2.3. Экспресс-метод определения процентного содержания

 углекислого газа в воздухе                                                                   стр. 13 - 17

2.4. Исследование деревьев, растущих вблизи автомагистралей,

на наличие в них ионов свинца как подтверждение факта

загрязнения воздуха отработанными газами автомобилей              стр. 17 - 20

III. Выводы, практические рекомендации                                               стр. 21 - 22

IY. Литература                                                                                         стр. 23

Приложения                                                                                             стр. 24 -27

Введение

Городской транспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. Ежегодно увеличивается и количество выхлопных газов. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота, серный газ, углеводороды, сажа, угарный газ, бенз(а)пирен, тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).  Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки. На 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь. В выхлопных газах двигателей содержится более 200 химических соединений и элементов. Если все виды загрязнителей принять за 100%,то доля транспорта составит 60,6%. Удельный вес токсических выбросов транспорта в общем объеме загрязнений составляет 50-80%. Выхлопные газы содержат около 200 вредных компонентов.

         Чем больше расходуется топлива, тем выше загрязнение. Состав выхлопных газов зависит не только от типа и качества топлива, но и от того, насколько отрегулирован двигатель. При плохой работе двигателя не только увеличивается расход топлива, но и возрастает количество токсичных выбросов в атмосферу.

Особенно много токсичных веществ накапливается в воздухе на перекрестках городских улиц, на вынужденных стоянках при «холостой» работе двигателей (светофоры, «пробки» в часы пик).

Актуальность. Учитывая выше сказанное, исследование проблем автотранспортной нагрузки и степени загрязнения воздуха выхлопными газами является актуальным и с экологической,  и с медицинской точки зрения.

Цель работы. Оценить степень загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автотранспорта.

Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить ряд задач:

1. Произвести учет автотранспортной нагрузки и проследить динамику изменения за 3 года.
2. Рассчитать количество вредных веществ, выбрасываемых в воздух.
3. Определить содержание углекислого газа в воздухе методом экспресс-анализа.
4. Провести исследование деревьев, растущих вдоль изучаемых улиц, на содержание ионов свинца.
5. На основании полученных данных разработать практические рекомендации по снижению негативного воздействия выхлопных газов на здоровье человека.

В начале работы была выдвинута гипотеза, которую нужно было в процессе исследования или подтвердить, или опровергнуть.

Гипотеза о существовании прямой зависимости качества воздуха и содержания свинца в растениях не только от количества машин, но и от их типа.

Предмет исследования. Автотранспортная нагрузка.

Объект исследования. Химический состав выхлопных газов и степень загрязнения воздуха их компонентами.

Исследования проводились в течение 3-х лет (2014-2016 г.г.).

I. Теоретическая часть

1.1. Факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду

        Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие:

• Загрязнение воздуха;
• Загрязнение окружающей среды (почва, вода и др.);
• Шум, вибрация;
• Выделение тепла.

1.2. Основные виды топлива, используемые в автотранспорте

Автомобильный бензин

Автомобильные двигатели работают на бензине. По ГОСТу 20.84 - 77 выпускаются бензины следующих марок : А - 76,   А-80,  АИ - 93, АИ - 95, АИ - 98. Буква «А» означает, что бензин автомобильный, цифра - наименьшее октановое число, определенное по моторному методу; наличие буквы «И» указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу. Автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98, разделены на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условие пуска двигателя.

В автомобильные бензины А - 76, АИ - 93, АИ - 98 добавляют антидетонатор - тетраэтилсвинец (ТЭС) для повышения их антидетонационной стойкости. Этилированные бензины очень ядовиты, и попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека, могут вызвать тяжелые заболевания.

Дизельное топливо

Топливо, применяемое для автомобильных дизельных двигателей, представляет собой тяжелые нефтяные фракции. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и возможно более низкую температуру застывания и воспламенения.

В настоящее время по ГОСТу 305 - 73 выпускаются сорта дизельного топлива: Л - летнее, З - зимнее, ЗС - зимнее северное, А - арктическое. Каждое из названных сортов топлива делится на две подгруппы: первая - с содержанием серы не более 0.2 % и вторая - с содержание не превышающим 0.5%.

1.3. Химический состав отработавших газов автотранспорта

Образование токсичных веществ – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания.

К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (СХHY), окислы азота (NOX), бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д.

Содержание токсичных выбросов в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания представлено в табл.1.

Таблица 1. Содержание токсичных выбросов в отработавших

 газах двигателей

В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О2, О3, С, СО, СО2, СН4, CnHm, CnHmО, NO, NO2, N, N2, NH3, HNO3, HCN, H, H2, OH, H2O.

1.4. Влияние основных вредных веществ на природную среду и человека.

Оксид углерода.

Высокотоксичное вещество. Уже при концентрации СО в воздухе порядка 0,01 - 0,02 % при вдыхании в течении нескольких часов возможно отравление, а концентрация 2,4 мг/м3 через 30 мин. приводит к обморочному состоянию. Оксид углерода вступает в реакцию с гемоглобином крови, наступает кислородное голодание, поражающее кору головного мозга и вызывающее расстройство высшей нервной деятельности

Твердые частицы.

Проникают в дыхательные пути человека и вызывают их различные заболевания. Из неорганической пыли наиболее отрицательное воздействие оказывает пыль, содержащая большое количество диоксида кремния, которое может вызвать селикоз. Она же, попадая в глаза, вызывает глазной травматизм и др. заболевания. Неорганическая пыль раздражает кожные покровы, подкожные нервы, засоряет кожные железы и бывает причиной гнойничковых заболеваний. Оседая на зеленой части растений неорганическая пыль и особенно сажа ухудшают условия дыхания, замедляют рост и развитие растений. Все виды пыли засоряют водоемы, а кроме того, сажа образует на поверхности пленку, препятствующую воздухообмену.

Оксиды азота.

Общий характер действия оксидов азота зависит от их содержания в газовых смесях. При контакте с влажной поверхностью легких, на основе оксидов азота образуются азотная и азотистая кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. Действие оксидов азота  на кровеносную систему приводит к кислородной недостаточности, оказывает прямое воздействие на центральную нервную систему.

Сернистый ангидрид.

Оказывает многостороннее общетоксичное действие на организм в целом, вызывает острое отравление, расстройство сердечно-сосудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек.

Сероводород.

Сероводород - удушливый газ, вызывающий поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз. Может вызвать острое и хроническое отравление с разного рода последствиями.

Ароматические углеводороды.

В условиях острого воздействия поражают центральную нервную систему, вызывая сонливость, вялость, судороги. В условиях хронической интоксикации оказывают политронное действие, поражая ряд органов и систем.

Бенз(а)пирен.                          

Оказывает сильное канцерогенное и мутационное действие.

Формальдегид.

Оказывает общетоксичное поражение центральной нервной системы, органов зрения, печени, почек, обладает сильным аллергенным, канцерогенным и  мутагенным действием.

II. Практическая часть

                  2.1. Учёт автотранспортной нагрузки

     Загрязнение воздуха отработанными газами автомобилей отличается значительной неравномерностью в пространстве и во времени. Поэтому очень важен оперативный и детальный учёт интенсивности и структуры транспортных потоков. Учитывая актуальность указанной проблемы, был проведён трехлетний мониторинг автотранспортной нагрузки. Исследования проводились в мае месяце  2014, 2015 и 2016 года.

Цель: проследить динамику изменений типового состава и количества единиц автотранспорта.

                  Ход работы:

      1. Выбрать улицы микрорайона со средним (ул. Генерала Лукина) и интенсивным (ул. Кутузова и ул. Фрунзе) движением автомашин (см. схему в приложении 1).

2. На каждом створе наблюдения выбрать участок протяжённостью ≈100 м и  одновременно фиксировать машины, идущие навстречу друг другу ( помощь  в подсчёте движущихся машин оказывали учащиеся класса, так как одному человеку это выполнить невозможно).

       3. На одних и тех же створах  провести наблюдения в течении трех лет в мае месяце в разное время суток (с 8 до 9 ч.;  с 13 до 14 ч.;   с 17 до 18 ч.), подсчитав отдельно количество автомобилей разного типа, проехавших вдоль створа в среднем за 3 часа исследований.

4. Полученные данные занесены в таблицу 2.

Таблица 2.  Суммарное количество автомобилей разного типа

 Выводы. 1. За период с 2014 по 2016 год в микрорайоне Покровка значительно увеличился поток автомобилей разного типа, особенно в «часы пик».

2. Возрастание количества легковых автомобилей на улицах микрорайона, да и города в целом, произошло за счёт увеличения числа автолюбителей с личным автотранспортом.

3. Значительно возрос в течении трех лет поток большегрузных автомобилей, что связано с развитием строительства в микрорайоне и увеличением количества транзитных грузовых перевозок по ул. Кутузова (транзитная магистраль, соединяющая г. Смоленск с северо-западными районами области и автомагистралью Москва-Минск).

2.2.Расчетная оценка количества вредных веществ, выбрасываемых в воздух   автомобилями

(камеральная работа по методике С.В. Алексеева).

Цель:  подсчитать количество вредных веществ, попадающих в атмосферу с отработанными газами движущихся автомобилей.

Оборудование: письменные принадлежности, микрокалькулятор, справочник.

               Ход работы:

1. Рассчитать общий путь, пройденный автомобилями разного типа за 3 часа, по формуле: S=N⋅l (где N- количество автомобилей;    l – длина участка).

              Май  2014 года

                    S1= 3298 ⋅ 100 = 329,8(км);

S2= 212 ⋅ 100 = 21, 2 (км);

S3= 310 ⋅ 100 =  31,0(км);

2. Рассчитать количество топлива, сжигаемого двигателями автомашин, по формуле: Q=S⋅Y (значение Y взяли в справочнике).

Удельный расход топлива Y (л/км);

Легковой автомобиль – 0,12 л/км;

Грузовой автомобиль – 0,31 л/км;

         Автобус – 0,42 л/км;

 Q1= 329,8 ⋅ 0, 12 ≈ 39,6(л);

Q2= 21,2 ⋅ 0, 31 ≈ 6,6(л);

          Q3= 31,0 ⋅ 0, 42 ≈ 13(л);

          Q = 59,2(л) – общий расход  топлива.

     3. Затем рассчитать количество выделившихся вредных веществ в литрах:

    Известно, что при сжигании бензина, необходимого для проезда расстояния в 1 км, выделяется:

0,6 л – угарного газа;                        V= 59,2 ⋅ 0,6 = 35,5(л);

0,1 л – углеводородов;                        V= 59,2 ⋅ 0,1 = 5,9(л);

0,04 л – диоксида азота;                V= 59,2 ⋅ 0,04 = 2,4(л);                                                                                

Таким образом, путем несложных подсчетов можно определить количество вредных веществ, которые выделяются при сжигании бензина, израсходованного автотранспортом во время исследования.

Подобные вычисления были произведены и по данным исследований за май 2015 и 2016 года.  (см. приложение 2).

Полученные результаты занесены в таблицу 3.                             

Таблица 3. Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ

Выводы. 1. Трехлетние исследования показали  неуклонный рост количества автомобилей, использующих органическое топливо, при сжигании которого в атмосферу выбрасывается значительное количество токсичных веществ, относящихся к разным классам опасности. Наиболее токсичными среди них является диоксид азота (2 класс опасности). Нельзя  не учитывать, что при сгорании топлива выделяется еще и бенз(а)пирен, и тяжёлые металлы (1 класс опасности).

Примечание. В зависимости от качества горючего и добавляемых к нему специальных веществ в выхлопных газах могут содержаться соединения серы и свинца из тетраэтилсвинца, который добавляют к бензину для снижения взрывоопасности. В последние годы тетраэтилсвинец в дорогие виды бензина уже не добавляют, заменив на более безопасную «присадку».

 Содержание отдельных веществ в выхлопных газах колеблется в зависимости от типа автомобиля, режима его работы, рельефа дороги и др. Так, например, при ускорении и торможении, в состоянии «холостого хода» в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз.

Минимальное количество окиси углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/час.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

2. Проанализировав полученные данные, можно сделать неутешительный вывод о том, что за период с 2014 по 2016 год существенно увеличился выброс таких токсичных веществ в атмосферу как оксид углерода, диоксид азота и углеводороды, в среднем примерно в 1,7 раза (см. таблицу). И это только данные трёхчасового учёта движущегося транспорта.

Примечание. По мнению специалистов, в местах скопления транспорта (перекрестки, светофоры, «пробки») наблюдается высокая концентрация (5-10 мг/м3) окиси углерода – угарного газа. Концентрация в 20 мг/м3 уже опасна не для здоровья, а для жизни человека.

В городском воздухе имеется большое количество окислов азота.                                                                                           Количество окислов азота более 0,1 мг/м3  вредно для здоровья. 

3. Исследования показали значительный выброс в атмосферу оксидов азота, которые негативно воздействуют на состояние здоровья человека. Как все содержащие азот соединения, оксиды азота разрушают озоновый слой Земли.

Установлено, что продукты загрязнения воздуха городов выхлопными газами

автомобилей, содержащими оксиды азота и углеводороды,  под влиянием УФ-радиации солнца могут участвовать в ряде сложных химических реакций, в результате которых образуются новые продукты – фотооксиданты (оксиданты), обуславливающие возникновение фотохимического смога. Он возникает из-за происходящей при солнечном свете реакции между окислами азота и углеводородами, поступающими в атмосферу с отработанными газами автомобилей.

Примечание. При взаимодействии углеводородов с озоном или атомарным кислородом образуются свободные пероксильные  высоко реактивные  вещества, способные вступать в реакцию с окислами азота и другими соединениями и образовывать сложный комплекс веществ - оксидантов, обладающих окислительными свойствами  и вызывающиих фотохимический смог, сопровождающийся  уменьшением прозрачности (снижением дальности видимости), появлением неприятных запахов, раздражением слизистых оболочек глаз, носа, горла, увяданием растительности и др.

4. Таким образом, при таком количестве выбрасываемых углеводородов и оксидов азота, а также  при сопутствующих метеоусловиях (антициклональный тип погоды), в приземном слое атмосферы может образовываться озон, обладающий в таком состоянии вредными свойствами. Возникает другая проблема, связанная с озоном, но не связанная с разрушением озонового слоя. Озон в нижних слоях атмосферы (тропосфере) является загрязняющим веществом. 

2.3. Экспресс-метод определения процентного содержания

углекислого газа в воздухе.

Не менее серьезными, чем разрушение озонового слоя Земли, являются и проблемы глобального потепления, причинами которого, по мнению многих специалистов, является «парниковый эффект».

Механизм «парникового эффекта» заключается в следующем: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название «парниковый эффект».

По мнению ученых, одно из главных положительных последствий «парникового эффекта» заключается в дополнительном «подогреве» поверхности нашей планеты, благодаря которому стало возможно появление жизни на Земле. Без «парникового эффекта» среднегодовое значение температуры воздуха у земной поверхности составляло бы всего -18 0С.

Причиной возникновения «парникового эффекта» стало огромное количество водяного пара и углекислого газа, поступавших в земную атмосферу сотни миллионов лет назад из-за чрезвычайно активной вулканической деятельности.  

Примечание.  Из-за высокой концентрации углекислого газа, в тысячи раз превышавшей нынешнюю, наблюдался «сверх парниковый» эффект, из-за чего температура воды в Мировом океане была близка к точке кипения. 

Со временем с появлением зеленой растительности углекислый газ стал активно поглощаться из земной атмосферы, «парниковый эффект» стал уменьшаться, пока не установилось равновесие, которое позволяло среднегодовой температуре удерживаться на значении +15 0С.

С активизацией индустриальной деятельности человека в атмосферу стали вновь выбрасываться огромные объемы диоксида углерода и других парниковых газов. В результате с 1906 по 2005 год среднегодовая температура поднялась на 0,74 градуса, и в ближайшем будущем рост будет составлять до 0,2 градуса за десятилетие.

Усиление «парникового эффекта» способствует изменению климата, которое заключается в повышении температуры и изменении частоты и интенсивности осадков. Из-за глобального потепления тают ледники, повышается уровень моря, возникает угроза биологическому разнообразию, гибнут посевы, пересыхают источники пресной воды, все это в целом негативно влияет не только на качество жизни, но и на здоровье человека.

Если не предпринять кардинальных мер, концентрация углекислого газа в земной атмосфере к 2025 году удвоится, что способно вызвать глобальный "парниковый эффект". Придерживающиеся такого взгляда ученые считают, что это вызовет значительное (чуть ли не на метр) повышение уровня моря, усиление частоты и интенсивности наводнений и засух, резкие колебания температуры.

Учитывая невозможность визуального исследования химического состава воздуха, в мае были проведены лабораторные исследования содержания в воздухе углекислого газа.

Метод основан на реакции углекислоты с раствором кальцинированной соды.

Оборудование и реактивы: шприц (100мл), 0,005% раствор кальцинированной соды с фенолфталеином (20 мл).

            Ход исследования:

1. В шприц объемом 100 мл набрать 20 мл 0,005% раствора кальцинированной соды с фенолфталеином, имеющего розовую окраску, затем

засосать 80 мл воздуха и встряхивать в течение 1 минуты.

2. Эту операцию повторить 3 раза, после чего добавлять воздух небольшими порциями по 10-20 мл, каждый раз встряхивая содержимое в течение 1 минуты, до обесцвечивания раствора.

3. Подсчитав общий объем воздуха, прошедшего через шприц, определить концентрацию СО2 в воздухе на перекрёстке улиц Фрунзе и Кутузова и в загородной зоне. Для этого использовать справочную таблицу.

Результаты исследований занесены в таблицу 4  (см. на следующей странице).

Таблица 4. Зависимость содержания СО2  от объема воздуха,

обесцвечивающего 20 мл  0,005%  раствора соды

Выводы. 1. Исследования показали увеличение концентрации углекислого газа в воздухе с 2014 по 2016 год в части микрорайона с оживлённым движением, что связано, прежде всего, с выбросами автотранспорта.

2. В воздухе на окраине микрорайона, где природный ландшафт, содержание  углекислого газа примерно в пределах нормы (0,03 – 0,04%), хотя легкое превышение имеет место. За последние два года (2015 – 2016 год.) концентрация углекислого газа в пригородном воздухе несколько увеличилась, что связано с общим загрязнением воздуха в городской среде, поэтому нельзя исключать  трансграничное загрязнение.

      3. Кроме этого, на окраине микрорайона Покровка, где расположена водоочистная станция, также зафиксировано превышение содержания углекислого газа в воздухе, что, вероятнее всего, связано с самопроизвольным брожением сточных вод в аэротанках и остаточных илов в отстойниках с последующим выделением не только углекислого газа, но и метана.

Примечание. Вопреки существующим санитарно-эпидемиологическим нормам рядом с водоочистной станцией (на расстоянии не более 120 метров) расположен девятиэтажный жилой дом, сданный в эксплуатацию 8 лет назад. Жители этого дома подвержены воздействию повышенной концентрации углекислого газа,  и не только. В связи с широким применением хлора, как бактерицидного средства, в окрестностях водоочистной станции воздух содержит в своем составе пары хлора и его соединений, вдыхание которых чревато негативными последствиями для здоровья.

4. Таким образом, результаты многолетнего мониторинга воздуха на содержание углекислого газа и паров хлора, указывают на ежегодное ухудшение экологического состояния.

2.4. Исследование деревьев, растущих вблизи автомагистралей, на наличие в них ионов свинца как подтверждение факта загрязнения воздуха отработанными газами автомобилей.

Тяжелые металлы представляют собой одну из приоритетных групп загрязнителей, являющихся факторами деградации окружающей среды. К тяжелым металлам относят более 40 элементов, атомная масса которых превышает 50 а.е.м. Большая часть этих элементов, входя в состав многих ферментов, имеет биологическое значение. Когда они находятся в естественных концентрациях, к ним применяют термин «микроэлементы».

Эти элементы имеют большое значение в хозяйственной деятельности человека, одним из результатов которой является интенсивное извлечение их из рудных месторождений и рассеивание в биосфере в процессе добычи, обогащения, производства и потребления. С течением времени указанные процессы привели к формированию техногенных аномалий, которые ученые разделили на 3 типа: глобальные, охватывающие весь земной шар; региональные, занимающие отдельные части материка, регионы, области; локальные, имеющие радиус до нескольких десятков километров и примыкающие к определенному источнику загрязнения.

Благодаря трехлетнему экологическому мониторингу была изучена локальная техногенная аномалия рассеивания свинца, примыкающая к проезжей части улиц Фрунзе и Кутузова.    

Цель: экспериментальным путем доказать наличие свинца, аккумулирующегося в растениях и выявить прямую зависимость количества свинца в растениях от расстояния до автодороги.

Оборудование: 4 растительные пробы по 100 грамм листьев, 400 мл. спирта, 5% раствор карбоната натрия (Na2CO3), спиртовка, фильтр, колба, пробирка, пипетка.

Ход работы:

1. Собрать по 100 гр. растительных проб (листьев) с деревьев одной породы на разной удаленности от проезжей части ул. Фрунзе и ул. Кутузова.

I проба – у самой проезжей части (0 м);

II проба – на удалении 50 м;

III проба – на удалении 80м;

IV проба – на удалении 100 м;

2. Измельчить листья деревьев и добавить к каждой пробе по 50 мл спирта. Тщательно перемешать, чтобы соединение свинца, если они присутствуют в растительной пробе, перешли в раствор.
3. Отфильтровать растворы и упарить их до 10 мл для получения концентрированного экстракта.
4. Добавить по капле экстракты проб в 5% раствор карбоната натрия поочередно.
5. Наблюдать за темным осадком карбоната свинца (Pb2CO3↓):

I (возле дороги) – большое количество осадка.

II (50 м от дороги) – количество осадка  меньше.

III (80 м от дороги) – количество осадка ещё меньше.

IV (100 м от дороги) – осадок отсутствует.

           На графике (см. приложение 3) хорошо видна динамика изменения содержания свинца в растительных пробах, взятых с растений на разном удалении от дороги ул. Фрунзе и Кутузова. Для большей наглядности  числовые значения процентов взяты условно, но при этом не нарушена общая закономерность, выявленная в процессе исследований.

Выводы. 1.Выхлопные газы автомобилей содержат тяжелые металлы, в том числе свинец, относящийся к 1 классу опасности и аккумулирующийся не только в почве, но и в растениях.

        2. Количество свинца в растениях уменьшается по мере  удаления от проезжей части: чем дальше от дороги, тем меньше концентрация свинца. На расстоянии 100 м от проезжей части свинец не обнаруживается (это хорошо видно на графике в приложении 3).

Становится очевидным,  чем ближе к проезжей части, тем больше ионов свинца в воздухе от выхлопных газов автомобилей. А это, в свою очередь, неизменно влечет накопление свинца в почве и тканях растений. В условиях избыточного содержания свинца в почве, корни растений не могут в полной мере выполнять барьерную функцию. Тем более, при наличии в почве ионов других металлов, например, калия, барьерная функция корня еще более ослабевает.

Примечание:  При сгорании 1л горючих веществ в воздух попадает 200 – 400 мг свинца. В течение года автомобиль выбрасывает около 1 кг этого металла. Несмотря на то, что сейчас гораздо реже добавляют в бензин в качестве «присадки» тетраэтилсвинец, в почве накопилось огромное количество ионов свинца за продолжительный период широкого использования этого соединения. 

3. Средняя школа, в которой мы учимся, находится почти рядом с  проезжей частью ул. Фрунзе, поэтому воздух возле школы загрязнен токсичными веществами, содержащимися в выхлопных газах автомобилей. Рядом со школой находится небольшой фруктовый сад (не более 10 м от проезжей части). Экспериментальным путем было доказано, что листья яблонь содержат свинец,  следовательно, и яблоки не могут быть экологически чистыми.

III. Выводы, практические рекомендации.

По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы:

• Исследования проводились на улицах в жилом районе. Выбросы автотранспортных средств неблагоприятно влияют на здоровье населения, проживающего в этом районе и на окружающую среду в целом.
• По оценке загруженности улиц автотранспортом видно, что этот показатель значительно возрос за три года, причем увеличение произошло не только за счет транзитных перевозок по улице Фрунзе и Кутузова, но и за счет увеличения единиц городского и личного транспорта.
• По оценке  выбросов токсичных веществ видно, что наиболее высокая их концентрация наблюдается также на улице Фрунзе и Кутузова.

Организация мероприятий по защите окружающей среды от влияния автотранспортных средств зависит от общей экономической ситуации, т. к. любые мероприятия - вывод из эксплуатации изношенного парка, замена топлива, внедрение систем, снижающих выбросы, требуют значительных материальных затрат.

Мероприятия по защите окружающей среды от влияния автотранспортных средств.

Ограничение загрязнения атмосферы при использовании автотранспортных средств сводится к выполнению трех основных положений:

• совершенствование автомобиля и его технического состояния (применение новых типов топлива и поддержание технического состояния автомобиля – строгий контроль со стороны инспекторов ГАИ).
• рациональная организация перевозок и движения (совершенствование дорог,  выбора парка подвижного состава и его структуры, оптимальная маршрутизация автомобильных перевозок, организация и регулирование дорожного движения).
• ограничение распространения загрязнения от источника к человеку за счет увеличения расстояния между автомобильной дорогой и жилым комплексом, максимальное озеленение территорий микрорайонов и разделительных полос (тополь, каштан т.д.)

Примечание: Сосна чёрная, сизые и серебристые формы ели колючей очень устойчивы ко многим фитотоксинам и, в силу своей «вечнозелёности», способны поглощать ядовитые вещества даже зимой.

Каштаны расщепляют токсичные вещества почти без ущерба своему «здоровью», в отличие от многих других деревьев.

Практические рекомендации по снижению негативного

 воздействия выхлопных газов:

• Необходимо меньше бегать на школьном дворе, чтобы исключить глубокое дыхание (на школьной территории имеется микростадион).
• Вблизи оживленных автомагистралей ул. Фрунзе и Кутузова нельзя заниматься оздоровительным бегом (так как при глубоком дыхании увеличивается количество токсичных веществ, поступающих в легкие).
• Нельзя есть яблоки, которые растут в школьном саду, т.к. они  содержат свинец.
• Нельзя выращивать на балконах, выходящих на проезжую часть улиц, зелень (лук, укроп, петрушку), так как они могут аккумулировать токсичные вещества выхлопных газов.

• Нельзя сушить белье на балконах, выходящих на проезжую часть, так как мокрая ткань адсорбирует из воздуха пыль и вредные вещества.

IV. Литература

1. Алексеев С.В. «Практикум по экологии» Москва, АО МДС, 1996.
2. Ашихмина Т.А. «Школьный экологический мониторинг» М, 2000.
3. Бретшнайдер Б. «Охрана воздушного бассейна от загрязнителей» Л «Химия» 1989.
4. Глазунов А.Т. «Экология. Техника. Производство» М, 1992.
5. «Гринпис в России. Руководство к действию» АО МДС, Юнисам, 1995.
6. Ежегодники «Экология Смоленщины» Госкомитет по охране окружающей среды Смоленской области (2014г.)
7.  Енгелфрид Ю, Плетенева Т.В.«Как защитить себя от вредных веществ в быту» Москва, 1994 год.
8. Кондрашова Л.Ю. «Экологический калейдоскоп» Смоленск 2002 год.
9. Мансурова С.Е.,  Кокуева Г.Н. «Школьный практикум «Следим за окружающей средой нашего города»  Москва, Владос 2001 год.
10.  Михеев А.В., Пашканг К.В. «Охрана природы» М, Просвещение, 1990.

П  Р  И  Л  О  Ж  Е  Н  И  Я

Приложение 1.

Приложение 2

Расчётная оценка выбросов автотранспорта

              Май  2015 года.

                    S1= 3364 ⋅ 100 = 336,4 (км);

S2= 230 ⋅ 100 = 23,0 (км);

S3= 322 ⋅ 100 =  32,2(км);

Q1= 336,4 ⋅ 0, 12 ≈ 40,4(л);

Q2= 23 ⋅ 0, 31 ≈ 7,1 (л);

          Q3= 32,2 ⋅ 0, 42 ≈ 13,5 (л);

          Q = 61,0 (л) – общий расход  топлива.

    Известно, что при сжигании бензина, необходимого для проезда 1 км, выделяется: 36,

0,6 л – угарного газа;                        V= 61,0 ⋅ 0,6 = 6 (л);

0,1 л – углеводородов;                        V= 61,0 ⋅ 0,1 = 6,1(л);

0,04 л – диоксида азота;                V= 61,0 ⋅ 0,04 =2,4(л);

              Май    2016 года.

                    S1= 3551 ⋅ 100 = 355,1(км);

S2= 239 ⋅ 100 = 23,9(км);

S3= 340 ⋅ 100 =  34,0(км);

Q1= 3551 ⋅ 0, 12 ≈ 42,6(л);

Q2= 239 ⋅ 0, 31 ≈ 7,4(л);

          Q3= 310 ⋅ 0, 42 ≈ 14,3(л);

          Q = 64,3(л) – общий расход  топлива.

0,6 л – угарного газа;                        V= 64,3 ⋅ 0,6 = 38,6(л);

0,1 л – углеводородов;                        V= 64,3 ⋅ 0,1 = 6,4(л);

0,04 л – диоксида азота;                V= 64,3 ⋅ 0,04 = 2,6(л);                                                                                

Приложение 3

Динамика изменения содержания свинца в растительных пробах, взятых с растений на разном удалении от дороги

По горизонтали – расстояние в метрах.