Научно – исследовательская работа «Исследование загрязнения атмосферы автотранспортом
проект по химии (9 класс)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение – Большенырсинская  средняя общеобразовательная школа Тюлячинского муниципального района Республики Татарстан

Направление: рациональное природопользование, экология  и  охрана  окружающей  среды

Научно – исследовательская работа

«Исследование загрязнения атмосферы автотранспортом»

Автор :

учитель химии Хайрутдинова М.Х.

МБОУ-Большенырсинская СОШ

Тюлячинского муниципального района РТ

Большие Нырси, 2024

Содержание

Введение

1.Исследование загрязнения атмосферы автотранспортом

1.1.Роль транспорта в загрязнении атмосферы

1.2.Количественный расчет транспортных средств и выхлопных газов  

1.3.Определение содержания ионов свинца в снегу возле транспортной магистрали.

1.4.Влияние ионов свинца на белки.

1.5.Оценка загрязнения воздуха  возле транспортной магистрали по состоянию хвои ели.

2.Выводы

3.Пути борьбы с загрязнителями воздуха

4.Список литературы

Введение

Всё взаимосвязано со всем - гласит первый экологический закон.

В ХХ веке проблема отношений природы и общества - экологическая проблема - стала одной из глобальных проблем человечества, от состояния и динамики, которой во многом зависит наше будущее. Она давно вышла на первый план и особенно обострилась во второй половине прошлого века, когда масштабы и характер воздействия человека на природу приобрели угрожающий характер для самого его существования. Сущность современной экологической проблемы заключается в глобальном изменении природной среды существования человечества, в быстром уменьшении ее ресурсов, в ослаблении восстановительных процессов в природе, что ставит под вопрос будущее человеческого общества.

Основная причина возникших проблем заключается не столько в несовершенстве технологий и приборов, очистных сооружений, сколько в ценностных установках человека, в соответствии с которыми природная среда выступает как средство достижения экономических целей. Главное, чтобы  человек понимал истоки, сущность и пути решения современной кризисной экологической ситуации; осознал, что возникновение экологических проблем зависит от поведения и поступков каждого человека в том месте, где он живет и трудится. Поэтому экологическое образование рассматривается как социальный заказ педагогической науке и практике.

Экологическое образование - процесс усвоения человеком экологически значимых знаний о социальной и природной среде, развития умений, навыков, нравственных ценностей, способствующих формированию экологической культуры личности, а также овладение природоохранной деятельностью в целях сохранения среды обитания.

Наполнение содержания курсов химии, биологии и географии информацией о состоянии природной среды родного края позволяет изучать экологическое состояние в своем регионе с целью формирования экологически значимых умений и навыков, системы научных знаний по экологии. Формирование экологической культуры  представляет собой целостную систему, включающую такие элементы, как система экологических знаний (естественнонаучных, ценностно-нормативных, практических); экологическое мышление: культура чувств (сочувствие, сопереживание, чувство патриотизма и др.); культура экологически оправданного поведения, характеризующегося степенью превращения экологических знаний, мышления и культуры чувств в повседневную норму поступка.

Формирование экологической культуры невозможно вне конкретной природной и социальной среды. Поэтому особую актуальность приобретает так называемый региональный фактор, как обязательное условие эффективного экологического образования. Говоря о региональном факторе, имеем в виду, что в систему экологического образования включается изучение экологического состояния окружающей природы в регионе, практико-ориентированная деятельность, направленная на формирование экологического мировоззрения, экологических знаний, умений и навыков, морали и культуры поведения.

Основной принцип охраны природы – охрана в процессе ее использования.

 Правовой  основой охраны природы являются Конституция РФ, международные договоры, законы об охране природы и основных компонентов окружающей природной среды, постановления законадательных уровней различного уровня. Высшую юридическую силу имеет Конституция РФ. Ею закреплено право человека на  благоприятную окружающую среду.В настоящее время действует Закон РФ “Об охране окружающей природной среды”, принятый 19 декабря 1991 года. Основой его является признание природы и ее богатств достоянием народов России.  В Российской Федерации действуют следующие законодательные акты, регулирующие использование и охрану отдельных природных ресурсов:

Земельный кодекс (23 мая 1991г)

Лесной кодекс (27 января 1997 г)

Водный кодекс (18 октября 1995 г)

Проблема глобальных климатических изменений антропогенного характера обсуждалась на конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де- Жанейро в 1992 году. По итогам конференции была принята «Конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата».

В 1997 году для практической реализации конвенции был принят Киотский протокол. В нем определены квоты на выброс парниковых газов. В 2003 году в Москве по инициативе Путина состоялась Всемирная конференция по изменению климата. В 17ти странах работает экологическая организация «Гринпис», который переводится как зеленый мир. Каждый год 5 июня отмечается День Всемирной защиты окружающей среды.

   Для успешного разрешения экологических проблем необходимо исследования и понимание этих проблем. Знакомство с проблемой выхлопных газов и их последствиями позволит нам найти пути решения этой проблемы.

 1.Исследование загрязнения атмосферы автотранспортом

Цель проекта: Исследовать атмосферный  воздух в районе автомагистрали , выявить качество и уровень химического загрязнения, определить степень влияния загрязнителей на животный и растительный мир    и найти пути борьбы с загрязнителями воздуха  

Задачи: Углубить знания учащихся об экологических проблемах, познакомить с влиянием экологических факторов на здоровье человека; способствовать развитию умений сравнивать и обобщать, анализировать сложившуюся ситуацию, развивать аналитические способности, мышление, выработка у учащихся активной позиции по отношению к экологическим проблемам,  умение работать с научно – популярной литературой.

1.1.Роль транспорта в загрязнении атмосферы

Автотранспорт представляет собой один из источников загрязнения воздуха. Загрязнение происходит по трем основным направлениям:

- отработанные газы через выхлопные трубы;

- картерные газы;

- испарение топлива.

В отработанных газах двигателей содержится более 200 химических элементов и соединений.

В выхлопных газах автомобилей в том числе содержаться оксиды азота NO и NO2 , углекислый газ СО2 и угарный газ СО , углеводороды, сажа, сернистый газ SO2 , тяжелые металлы- свинец, кадмий, медь, никель.  Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ в сутки. Легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина необходимо 2,5 кг кислорода.  За 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь.  В среднем автомобиль за год  проезжает 10.тыс. километров и сжигает 10 т бензина, для чего расходует 35 т кислорода и выбрасывает в атмосферу 160 т выхлопных газов. А сколько автомобилей сейчас мчится по земле. А самолеты? Один самолет за один рейс сжигает 100 т топлива. Только на один такой полет 500 га леса должны вырабатывать кислород в течение года.        

1.2.Количественный расчет транспортных средств и выхлопных газов 

Количественный расчет транспортных загрязнителей воздуха - оксидов углерода и азота, а также углеводородов.

Количественный расчет транспортных загрязнителей воздуха носит относительный характер. В первую очередь, ведется учет интенсивности транспортных потоков.

Перед выходом на уличный пост следует ознакомиться с марками автомобильного транспорта. Для этого можно принять следующее их условное разделение на 7 групп:

1. Грузовые автомобили с бензиновыми двигателями (ГАЗ, ЗИЛ) – группа Г1

 2. Грузовые автомобили с дизельными двигателями (МАЗ, КамАЗ, большегрузные фургоны и трайлеры) - группа Г2.

3. Грузовые автомобили с газовыми двигателями (у них между кузовом и кабиной расположены баллоны  голубого цвета с сжиженным газом) - группа ГЗ.

4. Автобусы с бензиновыми двигателями (КаВЗ, ПАЗ, ЛАЗ) группа Аl.

5. Автобусы с дизельными двигателями (рейсовые и экскурсионные "Икарусы") - группа А2.

6. Легковые служебные машины (служба безопасности, техническая служба, "Скорая помощь", различные "рафики") - группа Лl.

7. Все остальные легковые машины отечественных и зарубежных марок - группа Л2.

Таблица 1

Удельный выброс вредных веществ (т) с автомобильными выхлопами (г/км)

Таблица 2 Токсичность вредных веществ

Методика учета транспортных средств

1.Выбрать дорогу  интенсивным  автомобильным движением.

2. Определить участок дороги, протяженностью примерно 100м.

3. Подсчитать число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. Умножив полученное число на 4, можно узнать численность за час (N).

4. Рассчитать общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 час:

S = N х 100 м.

5. Рассчитать количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин (R). R = S х К, где К - расход топлива на 1 км пути В литрах, для  бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных- 0,4 л.

6. Рассчитать количество выделившихся вредных веществ на выбранном участке дороги по бензину. Для этого воспользоваться следующими данными: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6 л. угарного газа, 0,1 л. углеводородов, 0,04 л. диоксида азота. При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 раза меньше.

Исследование качества и уровня химического загрязнения  атмосферного воздуха в районе автомагистрали.

Расчет автотранспорта.

С целью выявления зависимости  уровня загрязнения воздуха от интенсивности движения транспорта мы выбрали на автомагистрале Казань- Наб. Челны (что в 6-ти километрах от нас)  участок дороги  протяженностью 100м. Подсчитали число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. За  это время проехало: 85 машин легковых, 15 Газелей, 47 грузовых машин. Всего 147 машин. Умножив полученное число на 4 , мы узнали численность машин за час – N=588

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 час.

S=Nх110=588х110=64680 км.

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин

 R=SхK

К- расход топлива на 1 км пути в литрах

для бензиновых двигателей-0,1 л

для дизельных двигателей-0,4 л

Машина, при проезде 1 км выделяет 0,6 л СО, 0,1 л углеводородов и 0,04 л NO2

Расчет количества вредных выбросов:

Количества топлива, сжигаемое всеми автомобилями за 100м

На бензине 400 машин х 100м = 40000 м= 40 км.

40 км х 0.1 л /км= 4 л (бензин)

На дизеле 188 машин х 100м = 18800 м= 18,8 км

18,8 км х 0,4 л/км = 7,52 л (дизтопливо)

4 л бензина  и  7,52 л дизтопливо сжигается за 1 час в 100 метрах трассы.

В километрах эта трасса составляет 58,8 км.

Машина, при проезде 1 км выделяет 0,6 л СО, 0,1 л углеводородов и

 0,04 л NO2

По результатам расчетов можно выявить следующее:

За 1 час на участке дороги  протяженностью 100м выделяется

                                    58.8 х 0,6 = 35,28 л СО

                                    58.8 х 0,1 =5,88 л углеводородов

                                    58.8 х 0,04 = 2,4 л NO2

                                     Всего:         43,6 л  вредных газов выделяется за 1 час.

Это не учитывая самолеты, воздушные пути которых проходят по этой линии (летят на аэропорт).

1.3.Определение содержания ионов свинца в снегу возле транспортной магистрали.

Методика определения: Определение основано на образовании черного осадка при взаимодействии с сульфидом натрия.

Оборудование и реактивы:

Пробы снега( воды), взятых а) возле дороги, б) в 50метрах от дороги, в) в150 метрах от дороги

Раствор сульфида натрия

Ход работы:

1.Налить 1 л исследуемой воды в большую фарфоровую чашку и упарить воду до 3 мл.

2.Добавить  раствор сульфида свинца.

Pb2+  +S-2  = PbS – черный осадок  

3.Проделать данный анализ для разных образцов снега (воды)

Опыт:

   Наличие свинца, поступающего в окружающую среду из автомобильного топлива,  определили,  проведя исследования снега, лежащего поблизости от дорог.

Взяли пробы снега по 1 литру у самой дороги, на расстоянии 50 и 150 метров.

Для обнаружения ионов свинца Pb2+  использовали реактив  Na 2S . Наличие черного осадка PbS – черный осадок  говорит о наличии свинца.

По результатам расчетов можно выявить следующее:Свинца оказалось больше в 50 метрах от дороги, чем непосредственно у дороги и в 150 метрах.  

 1.4.Влияние ионов свинца на белки.

Соли свинца,  проникая в организм человека, накапливаются,  вызывают  разрушение белков. Демонстрация  опыта. В яичный белок выливаем соли свинца. Мы наблюдаем разрушение белка в виде хлопьев. Такие же изменения происходят и в  нашем организме.

1.5.Оценка загрязнения воздуха  возле транспортной магистрали по состоянию хвои ели.

Ход работы:

1.Выбрать несколько молодых елей, растущих возле дороги и осмотреть их хвою на побегах предыдущего года.

2.Определить класс повреждения и усыхания хвои, пользуясь оценочной схемой.

Практика: Исследовали хвои ели, взятых возле дороги и растущих на другой стороне защитной полосы.

По результатам наблюдений можно выявить следующее:

Класс повреждения хвои-3 Класс усыхания хвои-3,4

2.Выводы:

 Движение автотранспорта  по  магистрали Казань – Набережные Челны интенсивная. Уровень загрязнения воздуха оксидами азота, углерода, солями свинца высокая. Выхлопные газы влияют на биосферу и на человека.  

3.Пути  борьбы с загрязнителями воздуха:

• Использование экологически чистых  энергий (электромобили, на солнечных батарейках, водородные двигатели Н2 +О2 =  Н2О)
• Глубокая переработка  топлива ЕВРО-5
• Снабжение автомобилей каталитическими системами, восстанавливающими оксиды азота до молекулярного азота

             NO2                 N2

• Очистка дымовых газов

4.Список  литературы:

Яншин А.Д. Научные проблемы охраны природы и экологии. // Экология и жизнь. - 1999.

И.Н.Баланова  Химия и охрана окружающей среды:10 кл.Элективный курс –Волгоград; Корифей,2007

Шарафиева Л.М. Программа экологического кружка «Юный исследователь» -ТГГПУ  Казань,2007

Химия в школе, Москва, Вентана    Граф,4/2007,3/2007,1/2007,2/2007,2/2008,5/2117,6/2008,8/2008

Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение-Новосибирск; Наука,1991.