XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ШКОЛЬНОГО ДВОРА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Герасимов Л.О. 1

---

1МКОУ "ООШ №8"

Казанцева Т.В. 1

---

1МКОУ "ООШ №8"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Эту тему я выбрал неслучайно, так как воздух – это среда обитания живых организмов. То, чем он засорен, на ладони не ощутить, глазом не увидеть. Однако ежегодно на головы людей падает до 100 кг загрязняющих веществ. Многие вещества вступают в атмосфере в реакции между собой, образуя новые, часто более еще токсичные, соединения.

Актуальность данного проекта заключается в том, что: экологическая комфортность учебного заведения это важное условие успешной реализации образовательного процесса. Я хочу внести посильный вклад в улучшение экологической обстановки школьной территории и школы.

Научная новизна: выяснить какое влияние оказывает автомобиль на окружающую среду в небольшом городе.

Объект исследования: автомобили проезжающие мимо школы.

Предмет исследования: вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей.

Цель исследования: изучение влияния автотранспорта на экологическое состояние школьного двора.

Задачи исследования:

1.изучить факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду;

2.произвести подсчет автомобилей, проезжающих в течение часа в разное время суток и высчитать количество загрязняющих веществ в атмосфере.

3.проанализировать экологическое состояние школьного двора на основе качественного определения химического состава снежного покрова.

Практическая значимость работы заключается в том, что работа может быть использована как методическое пособие, поможет определить уровень загрязнения воздуха на данной территории.

Гипотеза: основным источником загрязнения пришкольной территории является автомобильный транспорт.

Основная часть

1 Факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду

Автомобильный транспорт – самый массовый быстро развивающийся вид транспорта в городах. Ежегодно в нашей стране появляется 2 млн. новых автомобилей. Каждый день за руль садятся 6000 новых автолюбителей. В последнее время часто слышишь поговорку: «Автомобиль – не роскошь, а средство передвижения». В тоже время автомобильный транспорт является главным источником загрязнения воздуха, составляя 60-80 % всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

В выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания содержится до 280 компонентов, большинство из которых относится к категории вредных. Основные из них: углекислый газ, углерод, углеводород, оксид углерода, оксид азота, сажа, тяжёлые металлы (свинец, кадмий) и др.

Оксид углерода - это бесцветный, не имеющий запаха газ. Оксид углерода воздействует на нервную и сердечно сосудистую системы, вызывает удушье.

 Оксид азота – ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Окислы азота в дыхательных путях, соединяясь с водой, превращаются в азотную и азотистую кислоты, известные своим свойством вызывать раздражение слизистых оболочек и весьма тяжелые заболевания. По этой причине окислы азота в несколько раз более опасны для человека, чем окись углерода.

Углеводороды – обладают наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль, головокружение, слабость, потеря аппетита, бессонница.

В этом наборе весьма коварна окись углерода. Оксид углерода, соединяясь с красными кровяными тельцами (гемоглобином), мешает ему нести кислород в ткани организма. В последние годы загрязнение атмосферы привело к тому, что ухудшилось снабжение кислородом клеток человеческого организма. Исследования в крупных городах показали, что в тканях 40-летнего человека столько кислорода, сколько должно быть у 80-летнего!

При вдыхании оксида углерода в течении нескольких часов возможно отравление, что может привезти к обморочному состоянию.

Сажа ухудшает условия дыхания, может вызывать приступы удушья, аллергии и бронхиальной астмы. Сажа раздражает кожные покровы, засоряет кожные железы и может быть причиной гнойничковых заболеваний.

Из соединений твёрдых металлов наиболее вредными для человека являются соединения свинца. Накопление свинца в организме может вызывать раковые и другие опухоли. Но особенно вреден свинец для детей.

Свинец накапливается в зубах и костях и может влиять на отставание в умственном развитии, вплоть до необучаемости.

Ионы хлора поддерживают нормальное осмотическое давление плазмы крови, лимфы, участвуют в обмене веществ, в образовании соляной кислоты желудочного сока.

Избыток хлора в организме – причина заболеваний желудочно-кишечного тракта, головных болей, нарушение общего обмена веществ.

При избытке нитратов в почве они полностью не перерабатываются, накапливаются в растительной продукции и попадают в организмы животных и человека. В желудочно-кишечном тракте нитраты превращаются в соли азотистой кислоты – нитриты, которые отравляют организм. Признаки отравления организма – слабость, головокружение, тошнота, расстройство желудка и т. д. Снижается работоспособность человека, возможна потеря сознания. В крови увеличивается содержание молочной кислоты, холестерина, лейкоцитов, снижается количество белков. Нитриты могут вступать во взаимодействие с гемоглобином, образуя метгемоглобин, в котором железо окислено до Fe(III). Это вещество, угнетающее дыхательный центр, так как не способно переносить кислород. Многие растения способны накапливать большое количество нитратов, например капуста, кабачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и др. Такие растения называют нитратонакопителями.

А между тем, многочисленные эксперименты показали, что загрязнение атмосферы и ухудшение здоровья горожан происходят не столько из-за выброса вредных веществ, сколько из-за громадного потребления кислорода двигателями внутреннего сгорания и резкого снижения его доли в зоне дыхания людей. Так, для сгорания 1 кг бензина требуется около 300 л кислорода, и за час работы мотор средней легковушки поглощает столько кислорода, сколько нужно человеку для дыхания в течение месяца. Двигаясь со скоростью 80-90 км/ч в среднем, автомобиль превращает в углекислый газ столько кислорода, сколько 300-350 человек.

Общеизвестно, что кислорода, необходимого легким, в незагрязненном воздухе чуть больше 20%. При работе двигателя в окружающем его пространстве содержание кислорода с каждым оборотом снижается, а токсичных компонентов — возрастает. При наличии на улицах большого количества автомашин и, тем более, «пробок», такой процесс носит лавинообразный характер, приводящий к ухудшению условий сгорания топлива и увеличению в выхлопных газах окиси углерода и углеводородов. При отсутствии ветра на оживленном перекрестке доля кислорода снижается до 15%.

Объект моего исследования – пришкольная территория МКОУ «ООШ № 8» г. Коркино. Это типовая школа на 600 учащихся (обучается 578 учащихся), построена в1948 году, как начальная школа и в 1990 году было построено новое здание и школа стала основной общеобразовательной. Она находится на территории Коркинского муниципального района. В непосредственной близости к школе расположены несколько пятиэтажных жилых домов, продуктовый магазин, кафе «Город К», автобусная остановка. Стоянка для автомобилей сотрудников школы. Территория школы по всему периметру окружена дорогами: три дороги имеют асфальтовое покрытие и одна дорога проселочного типа. По моему мнению, основным источником загрязнения пришкольной территории является автомобильный транспорт. Ведь по гигиеническим требованиям общеобразовательные учреждения размещаются от дорог с регулярным движением транспорта на расстоянии 100 – 170 метров. Вдоль автомобильных дорог в снегу за 4 месяца накапливается большое количество различных веществ, поступающих с выхлопными газами автотранспорта. Вместе с талой водой они всасываются из почвы растениями, которые быстро растут и развиваются за весенне-летний период. Насколько сильно влияние этих веществ на рост и развитие растений данных нет.

В результате выбросов автомобильных двигателей обогащается атмосфера рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей. Растения придорожных районов накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных. В результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая обширные патологические изменения в нервной системе, крови.

А что происходит с человеком, если он оказывается вблизи транспортного потока? Многочисленные медицинские эксперименты показали, что при длительном вдыхании воздуха с содержанием кислорода менее 15% наступает смерть.

Особенно опасна такая ситуация для ребенка, ведь дети маленького роста, им достается кислорода еще меньше, чем рядом стоящим взрослым, а потребности детей в кислороде выше.

Признаки дефицита кислорода: общая слабость, ухудшение цвета кожи лица; депрессия, нарушение сна; головокружение, головные боли, раздражение, усталость; снижение умственной работоспособности, ослабление памяти; нарушение обмена веществ, избыточный вес, снижение иммунитета.

Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, а выбрасывает 800 кг окиси углерода, 40 кг оксида азота и 200 кг различных углеводородов.

А если умножить эти цифры на количество всех автомобилей в нашем городе! Получается, что с, одной стороны, автомобиль облегчает нашу жизнь, делает её комфортнее, а, с другой стороны, отравляет в прямом смысле слова.

2 Экспериментальная часть.

2.1. Исследование интенсивности движения автотранспорта

Применил методику вычисления загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта Н. А. Пугал «Экология и эстетика пришкольного участка». Известно, что один легковой автомобиль выбрасывает за сутки 1 кг выхлопных газов, в состав которых входит до 30 г угарного газа, окиси азота, соединений свинца. В течение нескольких дней, путем подсчета было определено количество автомобилей, прошедших за определенные промежутки времени (Приложение).

За 1 час интенсивности транспортного потока на улице 1 Мая выделяется: угарного газа – 1.476 л, диоксида азота – 0.0984 л. За сутки интенсивности транспортного потока на улице 1 Мая выделяется: угарного газа –35,424 л, диоксида азота –2.3616 л. За 1 час интенсивности транспортного потока на улице Строительная выделяется: угарного газа –0.18 л , иоксида азота –0.012л

За 1 сутки интенсивности транспортного потока на улице Строительная выделяется: угарного газа –4.32л, диоксида азота –0.288л

Полученные в результате исследования результаты позволяют сделать следующие выводы:Полученные выводы:

1)Автотранспортом наиболее загружена улица 1 Мая по ней осуществляется основное движение автотранспорта в окрестностях МКОУ «ООШ №8».

2)При движении автотранспорта выделение угарного газа по улице 1 Мая превышает суточное ПДК в 35 раз, а по улице Строительной в 4 раза ( таблица 2 Приложение)

3)Содержание выбросов диоксида азота значительно меньше, но также выше предельно допустимых концентраций.

4)Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу жилого района работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

2.2 Определение химического состава снежного покрова

Пробы исследовал на наличие свинца по стандартной методике № 1 (Павлова Е.Е., Авдеева С.П., Липецкий Г.В. Методический вестник.- г. Новый Уренгой, 2003. – С. 45-46).

С, выпавший в конце ноября, сохранит вредные вещества, которые в нем содержатся, до весны. Весной снег растает, и вредные вещества попадут в окружающую среду. Пробы снега для исследования отбираем в стерильныебанки со всей глубины снежного покрова в 4 точках: на школьной стоянке, расположенная в 15 м от дороги, участок, расположенный около входа в школу в 60 м от дороги и участок, расположенный в 100 м от дороги. Взятые пробы снега мы растопили. К концу уроков температура талой воды сравнялась с комнатной (18°С). Был проведен качественный анализ талой воды (объем 0,5 мл).

Как определял наличия свинца:пробы поместил в разные пробирки, добавил во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды. Затем некоторое время полученный раствор упаривал, добавил к раствору КJ (йодид калия). В результате в растворе выпадет черный осадок, что будет свидетельствовать о наличии свинца.[2]

Наличие ионов хлора определяем при помощи нитрата серебра. Для определения хлора мы взяли пробирку, в которой находится так называемый раствор сравнения, с которым мы сравнивали растворы, получающиеся в результате опытов. Этот раствор был получен следующим образом: в пробирку был помещен раствор, содержащий заранее известные соединения хлора. Далее при помощи вещества – нитрата серебра, находящегося в пробирке, было доказано, что вещество действительно содержит соединения хлора. Доказательством послужило появление интенсивного белого осадка, хорошо заметного на черном фоне.

1.Отфильтровали осадок ( во всех пробах его оказалось мало, около 1 грамма), рассмотрели его под микроскопом. Во всех пробах присутствовал песок, мелкие частички пыли.

2.Провели тест на кислотно-щелочную среду с помощью индикаторов: универсальной лакмусовой бумаги, растворов метилоранжа и фенолфталеина.

Рисунок 1 Проведение опытов

Результат: в пробах нейтральная среда.

3.Затем мы исследовали взятые пробы с помощью реактива - нитрата

серебра (AgNO3) на присутствие ионов хлора

Результат: в пробах не обнаружены ионы хлора

4.Исследовали пробы снега на содержание ионов свинца. Ни в одной пробе не обнаружены ионы свинца

5. Пробы №1и 2 содержали большое количество примесей. В пробе № 3 их было мало и совсем не было в пробе № 4.

Рисунок 2 Пробы талой воды. Наличие пыли

Выдвинутая гипотеза подтвердилась: Постоянный рост количества автомобилей оказывает отрицательное влияние на школьный двор.

Заключение

Я проанализировал большое количество литературы, связанной с данной проблемой, и пришел к выводу, что автомобильный транспорт и шоссейные дороги – сильнейшие загрязнители окружающей среды.

1.Данные исследовательской работы показали, что в снежном покрове отсутствуют ионы свинца, что говорит о качестве бензина, которым пользуются автолюбители. Снежный покров имеет загрязнение в виде пыли, при движении происходит износ резины шин автомобиля.

2. Источником хлоридов могут быть противогололедные реагенты. Ионы хлора повышают засоление почв, что сказывается на росте и развитии растений. Но в нашем случае коммунальные службы зимой его не использовали, поэтому он и отсутствуют в снежном покрове.

3.При продолжении работы нужно изучить влияние на рост растений близкое расположение дороги.Проектная работа позволяет сделать вывод, что те исследования, которые были проведены, не достаточны для окончательной оценки экологического состояния школьного двора.

На основе выполнения данной исследовательской работы я пришел к следующим выводам:

1. для поглощения из атмосферы соединений серы, углерода, а из почвы солей тяжелых металлов, на территории школьного двора необходимо посадить два ряда сосен;

2. вместо старых тополей вдоль дороги организовать посадку безпухового тополя мужского клона сорта Гибрид-38;

3. рекомендовать родителям останавливаясь около школы выключать двигатель;

4. заправлять машины газом и не использовать бензин содержащий тетраэтил свинца.

Для уменьшения выбросов в атмосферу предлагаем пути:

1.Если автомобильные двигатели будут отрегулированы, то выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится в 3-5 раз.

2.Изменение самого топлива. На смену нефтепродуктам приходят водород, азот, обычная вода, сжиженный газ.

3.Работающий двигатель – это тепловое и шумовое загрязнение. 

Задачи на будущее: мне очень понравилось проводить исследование, поэтому перед собой ставим такие задачи:

1.Изучить движение автотранспорта на других улицах и рассчитать количество вредных выбросов в атмосферу;

2.Определить наличие свинца, поступающего в окружающую среду из автомобильного топлива, проведя исследование растений, растущих поблизости у дорог.

3.Познакомить с этой работой детей из других школ

Список использованных источников и литературы

1.С. В. Алекссев, Н. В.Груздева, Э. В.Гущина « Экологический практикум школьника». Изд. « Учебная литература» 2005г.

2 .Т. Я.Ашихмина « Школьный экологический мониторинг» Москва « Рандеву – АМ» 2000г

3. С. Е. Мансурова, Г. Н. Кокуева « Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города». Изд. « Владос» 2001 г.

4. А. А. Мухутдинов, Н. И. Борознов, Б. Г. Петров. «Основы и менеджмент промышленной экологии»: учебное пособие Казань «Магариф» 1998 год.

5. В. Н. Луканин, Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 2005. с. 4

7. Н. А. Пугал «Экология и эстетика пришкольного участка».

6. http://www.ecologystudy.ru

Приложение

Исследование экологического состояния пришкольной территории МКОУ «ООШ № 8»

Методика вычисления загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта взята у Н. А. Пугал «Экология и эстетика пришкольного участка». Она представлена в виде простых математических вычислений.

1.Подсчет количества автомобилей, проезжающих на ближайшей от школы автостраде в течение 1 часа утром и в обед.

2.Расчет приблизительное количество выхлопных газов, которые выбрасывают автомобили. Известно, что один легковой автомобиль выбрасывает за сутки 1 кг выхлопных газов, в состав которых входит до 30 г угарного газа, окиси азота, соединений свинца.

Примерный расчет:

А) 1 мин-60 сек, 1 час-60 мин, сутки-24 часа

24x 60x60= 86400 с

Б) Скорость автомобиля: V =40км/час или 11 м/с

В) За одну секунду автомобиль выбрасывает: 1000г/86400с x 1c(грамм газов)

Г) Определение общего количества газов: М= 1000/86400с x Т x N, где

М – количество выбрасываемых газов, Т – время (с), затраченное автомобилем на проезд возле школы, N – количество автомобилей за определенное время

а) Мы определили на каком расстоянии находится автомобильная дорога, кафе «Город К» и жилые дома и выявили, что автомобильная дорога вплотную прилегает к территории школы, кафе «Город К» – находится на  расстоянии 50 м., жилые дома - на расстоянии 100м.

б) Известно, что один легковой автомобиль в течении суток выбрасывает до 1 кг выхлопных газов, в состав которых входит около 30 г угарного газа, 6 г оксидов азота, соединения свинца, сера и другие загрязняющие вещества. В нашем городе большая часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из выхлопных труб автомобилей.

Для проведения исследования мы взяли две улицы: улица 1 Мая, где расположена школа № 8 и улица Строительная по которой большинство машин проходит утром и вечером т.к. она ведет свой путь в детский сад № 27. Мы решили провести исследование состояния воздуха улиц (Строительная и 1 Мая)

Этапы исследования:

1. Около школы выбрали 2 улицы с разной интенсивностью автомобильного движения: Строительная и 1Мая.

2.На каждой из них определили участок дороги, протяженностью примерно в 100м.

3.Подсчитали число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин., умножив это число на 4, мы узнали их численность за час (N).

4.Рассчитали общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1ч. S=N*100м.

5.Рассчитали количество топлива, сжигаемое двигателями машин (R). R=S*K, где К – расход топлива на 1 км пути в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1л, для дизельных – 0,4л.

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

Исследование: выбрал 2 улицы с разной интенсивностью автомобильного движения: ул.Строительная и ул. 1Мая. Определил участок дороги, протяженностью примерно в 100м. .Подсчитал число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. Первая группа (улица1 Мая ) — 246 легковых машин. Вторая группа (улица Строительная) — 30 легковых машин

По улице 1 Мая результаты следующие: За 1 час на улице 1 Мая первой группой было отмечено 246 легковых автомобилей. Общий путь автомобилей S= 246*100=24600м=24.6 км Рассчитали расход топлива автомобилей: 24.6*0,1=2. 46 литров.

Рассчитали количество выделившихся вредных веществ:

1) 2.46*0,6=1.476 ( л) — угарный газ.

2)2.46 *0,1=0,246 (л) — углеводороды.

3)2.46 *0,04=0,0984 (л) — диоксида азота.

По улице Строительной результаты следующие:За 1 час на улице Строительной второй группой было отмечено 30 легковых автомобилей. Общий путь автомобилей S= 30*100=3000 м=3км Рассчитали расход топлива автомобилей: 3*0,1=0,3 литров.

Рассчитали количество выделившихся вредных веществ:

1) 0,3*0,6=0,18 ( л) — угарный газ.

2)0,3*0,1=0,03(л) — углеводороды.

3)0,3*0,04=0,012 (л) — диоксида азота.

Здесь представлена таблица, в которой приведены ПДК (предельно допустимые концентрации) некоторых вредных веществ. ПКД, разработанные и утвержденные законодательством нашей страны, - это максимальный уровень содержания данного вещества, который человек может переносить без ущерба для здоровья (плюс 10-50%, как « запас прочности»).

Таблица 1- Токсичность вредных веществ

Таблица 2- Движение автотранспорта около школы