Исследовательская работа по теме: «Оценка загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на территории города Ак-Довурак»

Муниципальная автономная общеобразовательная организация

лицей «Олчей» г. Ак-Довурак Республики Тыва

Муниципальный этап I Межрегионального конкурса исследовательских работ и творческих проектов «Экология родного края»

Исследовательская работа по теме:

«Оценка загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта на территории города Ак-Довурак»

Подготовил:

Ооржак Александр Александрович,

ученик 7 «б» класса

МАОО лицей «Олчей» г. Ак-Довурак

Руководитель:

Ооржак Оксана Викторовна,

учитель биологии

МАОО лицей «Олчей» г. Ак-Довурак

Ак-Довурак, 2021г.

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………...…2

2. Основная часть………………………………………………………………….5

3. Практическая часть……………………………………………………..….….10

4. Заключение……………………………………………………………….……18

5. Литература……………………………………………………………….…….19

Введение

Актуальность. Количество автомашин на планете возрастает с каждым днем и наносят огромный вред биосфере. Сегодня в мире примерно 600 млн штук автомобилей. В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5 - 4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу. А при использовании этилированного бензина этот высокотоксичный элемент попадает в выхлопы. "Вклад" автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня не менее 30%.

Если развитие человеческого общества не пойдет по другому пути, то, по прогнозам экологов, в середине XXI века произойдет экологический взрыв: будет нарушена способность экосистем к самовосстановлению; будут отравлены вода, воздух, что приведет к вырождению животных и человека. Наиболее грозный предвестник возможность глобальной экологической катастрофы - изменение состава атмосферы. Так 1 автомобиль за 1 год выбрасывает в атмосферу: 200 кг угарного газа, 60кг оксида азота, 70кг углеводорода. А сколько автомашин на Земном шаре?

Дыхание химическими загрязнителями вызывает отравление организма человека и воздействует на его наследственность, что тоже может привести к непредсказуемым последствиям. Проявляется это не сразу, а постепенно, за счет прогрессирующего накопления ядов в организме. В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды очень актуальна.

В нашем городе с каждым годом растёт количество детей с хроническими заболеваниями дыхательных путей, пониженным иммунитетом. Загрязнение воздуха влияет на здоровье взрослых и детей. Поскольку в нашем городе нет промышленных предприятий, а количество автомобилей увеличивается с каждым днем, то территория города подвергается только загрязнению продуктами сгорания от выхлопных газов.

Данным исследованием я решил проверить, превышают ли ПДК^[1] выхлопные газы, выделяемые автотранспортом на территории нашего города.

Цель работы:

Оценить и вычислить уровень токсичных продуктов от работы транспорта, провести оценку характера их действия на живые организмы и окружающую среду.

Для достижения данной цели мы поставили следующие задачи:

• проанализировать плотность транспортных потоков в центральных улицах Ак-Довурак
• определить выброс токсичных продуктов бензиновых двигателей
• определить степень влияния автомобильного транспорта на загрязнение воздуха.

Предмет исследования: экологическая ситуация в городе;

Объект исследования: автомобильный транспорт;

Методы исследования:

- изучение литературы по теме;

- наблюдение;

- эксперимент;

- сравнение;

- обобщение полученных данных

Гипотеза исследования: загрязнение воздуха отрицательно влияет на здоровье жителей города.

Практическая значимость. Результаты исследования можно применить на уроках экологии и биологии.

Основная часть

Автомобили - главный источник загрязнения атмосферы городов. На их долю приходится свыше 50% атмосферного загрязнения (в больших городах - до 90%), которое пагубно влияет на горожан.

Автомобили потребляют кислород и выбрасывает в атмосферу вредные для здоровья человека сернистый газ, оксиды азота, угарный газ, а также сажу и пыль, которая образуется при истирании покрышек. Один из самых опасных загрязнителей воды - моторное масло. Для автомобилей нужны асфальтовые трассы, места парковок и гаражи. Значительная часть поверхности планеты, закована в бетон и асфальт, исключена из процесса усвоения диоксида углерода и обогащении атмосферы кислородом. Производство автомобилей требует огромных затрат минеральных, энергетических ресурсов и тоже сопровождается загрязнением окружающей среды.

Самый радикальный вариант снижения вреда от автомобилей – уменьшение их числа. Однако, к сожалению, сделать это не удается. Количество автомобилей растет во всем мире. Реальными вариантами решения проблемы являются экологизация автомобиля, развитие общественного транспорта и совершенствование транспортных коммуникаций городов

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются тепловая энергетика, промышленные предприятия и автомобильный транспорт, причем в городских условиях именно автотранспорт служит наиболее мощным загрязнителем атмосферы. В выхлопных газах двигателей содержится более 200 химических соединений и элементов, наибольший вклад в структуру загрязняющих веществ вносят оксиды углерода, азота, серы, углеводороды, и др. 1000 автомобилей с карбюраторными двигателями ежедневно выбрасывает около 3т оксидов углерода, 100 кг оксидов азота, 500 кг соединений неполного сгорания бензина. Количество свинца в воздухе находится в прямой зависимости от интенсивности движения и может достигать 4-12 мг/м 3 в день. При работе на серосодержащем топливе в выхлопах появляется оксид серы (IV). Анализ состава промышленных выбросов и автотранспорта показывает, что на городских территориях 85% общего выброса вредных веществ в атмосферу составляют оксиды серы, углерода и пыль. Половина остальных 15% специфических вредных веществ приходится на углеводороды, другая половина – на аммиак, сероводород, фенол, хлор, сероуглерод, фтористые соединения и серную кислоту.

На различных видах транспорта используют следующие виды топлива: автомобильный бензин, дизельное топливо, природный газ и смесь разных видов топлива. По конструкции двигателей различают карбюраторные, дизельные установки, которые имеют разные конструкции и оказывают на природную среду разное воздействие. На транспорте используют автомобильные бензины марок А – 76, АИ – 80, АИ – 92, АИ – 95 и АИ – 98. Большинство видов бензина этилируется (вводится добавка тетраэтилсвинца). Широко используются разные виды дизельного топлива.

Транспорт оказывает негативное воздействие на окружающую среду, за счет того, что для его функционирования необходимо топливо, которое само по себе токсично; при работе разных двигателей поглощается кислород и выделяются выхлопные газы, многие из которых отрицательно влияют на природу; нерациональное использование веществ, применяемых при уходе за двигателями, также загрязняет внешнюю среду; работа транспорта сопровождается шумом, вибрациями, излучением электромагнитных колебаний, тепловым загрязнением среды обитания; при движении машин по грунтовым дорогам нарушается поверхностный слой почвы, возникает запыление и т. д.

Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу автотранспортом и влияние их на состояние организма человека

Оксид углерода, или угарный газ (CO). Это бесцветный газ без вкуса и запаха, является продуктом неполного сгорания нефтяных видов топлива, слаборастворимый в воде, легче воздуха. Оксид углерода обладает выраженным отравляющим действием. Вдыхаемый человеком, он соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом.  В результате наступает кислородное голодание и возникают нарушения в деятельности центральной нервной системы.

Оксид азота (NO) – бесцветный газ, и диоксид азота (NO2) - газ красновато- бурого цвета с характерным запахом. Эти газы образуются в камере сгорания ДВС. Они являются примесями, способствующими образованию смога. Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Попадая в организм человека, они, взаимодействуя с влагой, образуют азотистую и азотную кислоты. Последствия воздействия зависят от их концентрации в воздухе. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий.

Углеводороды также образуются в результате неполного сгорания топлива в двигателях, токсичны и оказывают неблагоприятное воздействие на сердечнососудистую систему человека. Углеводородные соединения отработавших газов, наряду с токсическими свойствами, обладают канцерогенным действием. Наиболее опасным из углеводородов является бензопирен.

Сажа – частицы твердого углерода черного цвета, образующиеся при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах. Оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания.

Сернистые соединения – такие неорганические газы, как сернистый ангидрид, сероводород, которые появляются в составе отработавших газов двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению – с другими видами топлив, используемых на транспорте.

Сернистые соединения оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, при высокой концентрации (свыше 0,01%) – к отравлению организма.

Свинец и его соединения – встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина. Эти вещества снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ в организме человека, а также обладают кумулятивным действием, т.е. способностью накапливаться в организме. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию. В развитых странах мира применение этилированного бензина ограничивается или уже полностью прекращено. В России пока только в Москве, в Санкт – Петербурге и ряде других крупных городов.

Приоритетными направлениями снижения загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом являются:

- применение новых видов автотранспорта, минимально загрязняющих окружающую среду (например, электромобили);

- рациональная организация и управление транспортными потоками;

- использование более качественных или экологически чистых видов топлива (например, газ);

- применение совершенных систем – катализаторов топлива и систем глушителей шума.

Практическая часть

Практической частью исследовательской работы являлся подсчет количества выделившихся от автотранспорта вредных веществ. Методику проведения работы мы взяли из сборника «Практикум по экологии» (под редакцией С.В. Алексеева)

Для проведения эксперимента были выбраны два участка дороги на 0,5 км на улицах Данзырык Калдар-оола и Центральная (рис. 1,2). Первым этапом был подсчет машин, который производился по 20 минут на каждой из выбранных территорий.

Рис.1.Расположение улицы Данзырык Калдар-оола

Рис.2 Расположение улицы Центральная

Приблизительное количество машин каждой категории за 1 час (Ni) рассчитывали, умножая количество подсчитанных машин на 3. Общий путь (L) получали путем умножения Ni на длину выбранного участка (0,5 км)

Ниже представлены результаты по первому этапу для двух участков дороги в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. (ул. Данзырык Калдар-оола)

Рис. 3. Фотография во время подсчета автомобилей на улице Данзырык Калдар-оола

Таблица 2. (ул. Центральная)

Рис. 4. Фотография во время подсчета автомобилей на улице Центральная

Далее мы производили расчеты количества топлива (Qi, л) разного вида для каждого типа автомобиля по формуле Qi=L*Yi, где:

Yi – удельный расход топлива (л на 1 км);

L – общий пройденный каждым видом транспорта путь.

Данные для удельного расхода топлива взяты из справочных материалов (таблица 3)

Таблица 3. Удельный расход топлива для разного типа автотранспорта

Результаты вычислений представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 (ул. Данзырык Калдар-оола)

Таблица 5 (ул. Центральная)

Следующим шагом стали подсчеты количества каждого выделившегося вредного вещества (в данном случае угарного газа/монооксида углерода – CO, углеводородов – пентан, и оксида азота IV/диоксида азота – NO2) в литрах. Для этого были использованы табличные значения коэффициента выбросов вредных веществ в литрах при сгорании в двигателе количества топлива, нужного для проезда 1 км (K). Значение К также взято из справочных материалов и представлено в таблице 6.

Таблица 6. Коэффициент выброса вредных веществ

Эти значения необходимы для определения количества выделившихся при нормальных условиях вредных веществ каждого вида в литрах для двух типов топлива в таблицах 7 и 8.

Таблица 7 (ул. Данзырык Калдар-оола)

Таблица 8 (ул. Центральная)

Количество вредных веществ в литрах получено по формуле ΣQ*K, где:

ΣQ – общее количество литров топлива каждого типа;

К – коэффициент выброса вредных веществ.

Следующий этап практической части – сравнение результатов выброса вредных веществ для двух участков, вычисление их массы и необходимого объема чистого воздуха для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды.

Сравнение показателей приведено в таблицах 9 и 10.

Таблица 9 (ул. Данзырык Калдар-оола)

Таблица 10 (ул. Центральная)

Масса вещества была получена по формуле (V*M)/22,4

Где V – общее количество веществ в литрах;

М – молярная масса вещества (NO2 – 46 г/моль, CO – 28 г/моль, пентан/С5Н12 – 72,15 г/моль);

22,4 – молярный объем газов при нормальных условиях.

Объем воздуха (Vвозд), необходимого для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды получен по формуле m/ПДК в-ва, где m – масса вещества в граммах; ПДК в-ва – предельно допустимая концентрация вещества (табличное значение, таблица 11) .

Таблица 11 (Значение Предельно допустимых концентраций веществ)

Заключение

На данных участках экологическая обстановка является напряженной, так как средний поток машин за час является довольно большим для небольшого города. Наиболее загрязненной из двух рассмотренных территорий является ул. Данзырык Калдар-оола, ведь количество проезжающих по ней машин почти в половину больше, чем на ул. Центральная. В самом городе Ак-Довурак кроме загрязнителя воздуха - автотранспорта, есть еще действующая ТЭЦ, который находится в центре города. В городе мало крупных зеленых массивов, которые обеспечивают санитарно-допустимые условия для окружающей среды, что подтверждает о проблеме озеленения и благоустройства города.

Литература

В. В. Амбарцумян, В. Б. Носов, В. И. Тагасов. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. – М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 1999

Журнал биология в школе. 3. Валова В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский Дом «Дашков и К0», 2001. 4. Куров Б.М. Как уменьшить загрязнение окружающей среды автотранспортом? // Россия в окружающем мире. - Аналитический ежегодник. 2000 г.

Сборник «Практикум по экологии» под редакцией С.В. Алексеева

https://helpiks.org/2-52880.html

https://greenologia.ru/othody/sinteticheskie/ximicheskie-veshhestva.html

https://ria.ru/20120326/606570176.html