XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние выхлопных газов автотранспорта на окружающую среду микрорайона «Северный» и здоровье человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рогачёва К.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательная учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 51» г. Калуги

Дидух Н.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательная учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 51» г. Калуги

Работа в формате PDF

206 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

I.Введение.

В последние десятилетия в связи с очень быстрым развитием автомобильного транспорта проблема загрязнения окружающей среды очень актуальна. Практически любая отрасль деятельности человека затрагивает эту проблему. Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является транспорт. Поскольку основная масса автомобилей сконцентрирована в городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов. Над городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. С 2017 года автомобильный парк в России вырос до 42 миллионов.

В2017 году в Калужском регионе было зарегистрировано примерно 430 тысяч автомобилей. За последние 5 лет, с 2015 года, парк легковых автомобилей вырос на треть, при этом уровень автомобилизации увеличился с 247 до 362 легковых автомобилей на 1000 жителей.

Практически все современные автомобили снабжены двигателями внутреннего сгорания. По мере роста автомобильного парка, стал проявляться существенный недостаток этого двигателя – с выхлопными газами в атмосферный воздух поступают вредные для здоровья человека вещества. Двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу отработавшие газы и топливные испарения. Каждый автомобиль ежедневно выбрасывает более 3 килограмм вредных веществ. В городах заметно ухудшилось состояние атмосферного воздуха, отравляются почвы и водоёмы, страдает растительный и животный мир, здоровье человека. Изучение влияния автопарка является сверх актуальной проблемой и требует особого внимания и решения данной проблемы.

Целью моей работы является: обобщить собранный материал и проанализировать полученные данные, а также изучить степень влияния автотранспорта на окружающую среду и здоровье человека.

При выполнении данной работы были поставлены следующиезадачи:

познакомиться со спектром вредных воздействий автомобильного транспорта;

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

произвести подсчет автомобилей, проезжающих по ул. Дорожная в течение контрольного замера времени в разное время суток и дни недели;

провести эксперимент по определению прозрачности снежного покрова;

оценить уровень чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки в микрорайоне «Северный».

Для решения поставленных задач использованы методы:

работа с научной литературой, Интернет-ресурсами;

беседа с сотрудниками управления госавтоинспекции и кураторами ГИБДД;

сопоставления и сравнения предоставленных данных статистики;

исследования, обобщения.

Период исследовательской работы: (сентябрь - декабрь 2020 г.)

Место исследования: г.Калуга, микрорайон «Северный».

Объект исследования: автомобили, проезжающие по ул. Дорожная, снежный покров, частично растения.

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

II. Основная часть.

2.1 Статистические данные

Автомобильный транспорт – самый массовый быстро развивающийся вид транспорта в городах. Ежегодно в нашей стране появляется 2 млн. новых автомобилей. 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 масштабах страны доля транспорта в суммарных выбросах загрязняющих атмосферу от всех источников достигает 45%. Доля транспорта в шумовом воздействии на население составляет 85-95% на различных территориях. Данные обстоятельства отрицательно сказываются на состоянии окружающей среды и на здоровье населения, особенно жителей городов.

Основным передвижным источником загрязнения атмосферного воздуха на территории Калуги и Калужской области также является автомобильный транспорт. Установлено, что среднестатистический автомобиль выбрасывает в год около 200 кг выхлопных газов:

– 135 килограмм окиси углерода;

– 25 килограмм окислов азота;

– 20 килограмм углеводородов;

– от 7 до 10 килограмм бензпирена;

– 4 килограмма двуокиси серы;

– 1,2 килограмма твердых частиц.

На данный момент в мире насчитывается порядка 500 миллионов автомобилей. Все вместе они выбрасывают в год: 67,5 мегатонн окиси углерода и 12,5 мегатонн окислов азота. Автомобильные производители ставят главной целью при создании новой модели автомобиля экономию в расходе топлива. Ведь меньший расход топлива экономит не только семейный бюджет, но и является причиной уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу. На этой таблице можно видеть химический состав выхлопных газов двигателей(приложение 1.)

К сожалению, у меня нет данных по объемам выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух от передвижных источников за 2020 год по Калуге и Калужской области, но по данным статистической отчетности 2-ТП (воздух), в 2019 году выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух составили 32,400 тыс. т, в том числе: твердых веществ – 4,564 тыс. т, диоксида серы – 1,643 тыс. т, оксида углерода –11,200 тыс. т, оксидов азота – 5,891 тыс. т, углеводородов (без ЛОС) – 5,915 тыс. т, ЛОС – 2,490 тыс. т, прочих газообразных и жидких веществ – 0,698 тыс. т.

2.1.2 Влияние выхлопных газов на здоровье человека

1). Загрязнение атмосферного воздуха, безусловно, оказывает неблагоприятное влияние на здоровье населения и способствует снижению качества жизни. По данным статистики, в последние годы наблюдается тенденция увеличения онкологических заболеваний, лейкемии, неврологических заболеваний, сердечно - сосудистых, заболеваний слухового аппарата, болезней органов дыхания и др. Специалисты Всемирной организации здравоохранения утверждают, что загрязнение атмосферного воздуха является причиной 6% смертей в мире. Многие врачи считают, что 15 тысяч пожилых россиян умирают преждевременно именно из-за воздействия выхлопных газов на окружающую среду.

Оксид углерода – это высокотоксичное вещество, бесцветный, не имеющий запаха газ. Вступая в реакцию с гемоглобином крови, наступает кислородное голодание, поражающее кору головного мозга и вызывающее расстройство высшей нервной деятельности. Исследования в крупных городах показали, что в тканях 40-летнего человека столько кислорода, сколько должно быть у 80-летнего! Оксид азота – ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. 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. Еще одно вещество, выделяемое при работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) – это сернистый ангидрид. Он вызывает расстройство сердечнососудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек. Сероводород, как и другие вещества вреден для живых организмов. Это разрушающий и 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 на теплокровных поражают центральную нервную систему, вызывая сонливость, вялость, судороги. Сажа ухудшает условия дыхания, может вызывать приступы удушья, аллергии и бронхиальной астмы. Она 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. Особенно вреден свинец для детей. Он накапливается в зубах и костях и может влиять на отставание в умственном развитии, вплоть до необучаемости.

2). За последнее время средний уровень шума (приложение 2), производимый автотранспортом, увеличился. В условиях шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости. Шум в городах сокращает продолжительность жизни человека. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетенности, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечнососудистой системы. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда. Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественно развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует развитию ряда заболеваний, таких, как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь. Во всех странах существует подробнейшая статистика, показывающая влияние автотранспорта на здоровье людей. В России такие данные тоже ведутся, но они не систематического характера и по ним трудно судить о состоянии дел в целом. Но даже эти отрывочные сведения дают понять о предстоящих последствиях, которые необратимы. Удар в первую очередь наносится по самым маленьким жителям страны, так как наибольшая загазованность наблюдается вдоль дорожного полотна на высоте до полутора метра. И прежде всего - это дети будущее страны.

3). Необходимо отметить, что на состояние здоровья и жизнь человека оказывает влияние не только загрязнение атмосферного воздуха, а также дорожно-транспортные происшествия (ДТП). Ежегодно в мире в автокатастрофах погибают 0,2 млн. человек, 0,5 млн. становятся калеками, 10 млн. получают травмы. Установлено, что треть площади каждого города приходится на дороги и автостоянки. Строительство дорог в большей степени стимулирует увеличение транспортных потоков и, как следствие, снижение средней скорости перемещения. Ожидается, что с ростом численности автомобильного парка при относительной стабилизации протяженности дорожной сети и развития технических средств регулирования движения произойдет рост дорожно-транспортного травматизма, увеличение уровней загрязнения вредными веществами атмосферного воздуха, почвы, водоемов и грунтовых вод. По данным ГАИ в России совершается ежегодно до 140 тыс. дорожно-транспортных происшествий, в которых погибает 37 тыс. человек и более 200 тыс. человек получают увечья и травмы. По удельному уровню погибших в ДТП Россия опережает страны ЕС в 10-12 раз.

По данным статистики ГИББД по городу Калуге за период с 1 января по 31 декабря 2020 года всего произошло 394 ДТП. За аналогичный период 2019 года – 481 ДТП. В 2020 году погибло 20 человек, в 2019 – 31 человек. Ранено в 2020 году – 470, в 2019 – 615 человек. Таким образом, отмечается снижение количества ДТП, однако тяжесть последствий остаётся на прежнем уровне.

2.1.3. Влияние выхлопных газов на окружающую среду

Также выхлопные газы наносят большой ущерб окружающей среде.

В цилиндрах двигателя происходит окисление мелко распылённого и испарённого топлива кислородом воздуха с образованием тепла, углекислого газа и воды. За тысячные доли секунды, отводимые на этот процесс при каждом такте работы двигателя, часть топлива не успевает сгореть. Продукты его неполного сгорания выбрасываются из выхлопной трубы в атмосферу.

Существующее законодательство не позволяет ограничить ввоз в страну старых автомобилей с низким эксплуатационными характеристиками, и количество иномарок с большим сроком службы, не отвечающих нормам государственных стандартов. Поэтому многие страны с 80-х гг. XX века начали переходить на использование неэтилированного бензина, а применение этилированного резко сократилось. В некоторых европейских станах и крупнейших российских городах он теперь вообще запрещен.

Жизнь в мегаполисах стала невыносимой. В Москве более 100 дней в году смог. Почему? Никто не хочет понять, что энергия, которую потребляет автомобильный транспорт, превышает во много раз все экологические нормы. Об этом много сказано и написано, но вопрос остается нерешенным, так как никто не вникал в суть проблемы. И поэтому автотранспорт – самый энергетически невыгодный.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и, особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО (углекислого газа) увеличиваются в 4 – 5 раз.

2.2 Исследовательская часть работы.

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.

Наша школа находится в ответвлении главной дороги города, но все же и по нашей дороге, пролегающей мимо школы, проезжает большое количество транспорта. Я решила узнать: а чем же дышим мы, находясь в около неё?

Я посчитала количество проехавших машин по улице Дорожная в г. Калуге в разные временные промежутки и дни недели.Также я разделила их на легковые машины, грузовые машины и автобусы. Всё это Вы можете видеть в таблице (приложение 3). Зная, что среднестатистический автомобиль выбрасывает около 200 килограммов выхлопных газов, можно посчитать, сколько за 1 год выхлопных газов выбросят эти автомобили.

2.2.1 Исследование интенсивности движения.

Место проведения исследования: дорога г. Калуги ул. Дорожная, где располагается школа № 51.

Оборудование: часы, блокнот, карандаш.

Ход работы:

1. Выбрать участок дороги.

2. Определить количество единиц автотранспорта, проходящего в определенные промежутки времени и дни недели.

3. Составить диаграммы «Интенсивность движения».

4. С помощью формулы сделать расчет выбросов.

В ходе предварительных исследований, я выбрала ул. Дорожную, где располагается школа № 51.

Результаты исследования (приложение 3).

1) Замеры проводились в рабочие и выходные дни.

Санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 автомобилей в час. Из таблицы видно, что замеры превышают санитарные нормы. Это было за 15 – 30 минут, а сколько же тогда проедет машин за 1 час? А за день? И сколько же тогда выбрасывается выхлопных газов? За одну минуту в среднем проехало 27 транспортных средств. Это очень много! Всё это происходит на небольшой улице, а что тогда говорить о центральных улицах?! О таких городах, как Москва? Там машин проезжает намного больше.

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. Попробуем рассчитать, сколько вредных веществ получим мы за сутки, взяв для примера субботу и время, затраченное на проезд возле школы (2 мин.=120 сек.).

Примерный расчет:

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

24x 60x60= 86400 с

Б) Скорость автомобиля на данном участке дороги: V =50км/час или 14 м/с

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

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

М – количество выбрасываемых газов, Т – время (120 сек.), затраченное автомобилем на проезд возле школы, N – количество автомобилей за определенное время (1037 – кол-во автотранспорта за субботу)

Результаты подсчетов 1000/ 86400 x 120 x 1037 = 1440, 27778 (граммов). В результате исследований была подтверждена информация об отрицательном влиянии автомобильных выбросов на окружающую среду и человека.

В результате практической части работы я определила количество автомобильного транспорта. По таблице также можно сказать, что санитарные требования на улице Дорожная нарушаются, особенно в утренние и вечерние «часы пик». В выходные дни также наблюдается сильная интенсивность движения. Превышение нормы говорит о том, что атмосферный воздух нашего города, хоть и не сильно, если смотреть на другие крупные города, но загрязнен, что, несомненно, оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье и жизнь человека. Также я рассматривала интенсивность движение в осеннее и зимнее время. Выяснилось, что самая большая нагрузка на дорогу происходит зимой. В осеннее время интенсивность движения меньше, о чем свидетельствуют мои наблюдения. Сравнивая движение на дороге, в районе школы я пришла к выводу, что наше учебное заведение находится пусть и не в центральной части города, но уровень прохождения автотранспорта здесь достаточно высок и выбросы имеют большое количество. В планах моей работы провести учет автотранспорта в весеннее и летнее время.

2.2.2 Определения прозрачности состава снежного покрова.

Хорошим показателем чистоты воздуха, на мой взгляд, является определение наличия вредных веществ в снеговой воде. Для определения этого, я на разных промежутках исследуемой улице набрала одинаковое количество снега-3кг., после таяния которого сделала анализ на прозрачность. Невооружённым взглядом было видно, что снег грязный.
Взятые пробы снега я растопила. Для контроля взяла чистую дистиллированную воду. Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3 см высотой 30 см я налила определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст). Сравнила каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду взболтала. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганическогопроисхождения и определяется высотой столба воды в цилиндре, сквозь который начинают читаться буквы.

2.3. Мероприятия по борьбе с вредными выбросами автотранспорта.

Заметное снижение выбросов вредных веществ автотранспортом возможно только лишь в случае массового поступления на отечественный рынок автомобилей, соответствующих требованиям Правил ЕЭК ООН (Евро - 2 и Евро – 3). Постановлением Госстандарта России от 1 апреля 1998 года с 1 октября 1998 года введены «Правила по проведению работ в системе сертификаций механических транспортных средств и прицепов». В рамках этого документа предусмотрено, в частности, введение более жестких (относительно ранее применявшихся в России) экологических требований. Например, значение выбросов вредных веществ ниже в 2 – 3 раза для дизелей большегрузных автомобилей и в 5 - 6 раз – по легковым автомобилям. Переход на выпуск автомобилей и двигателей, соответствующих этим требованиям, осуществляется поэтапно и требует радикальных перемен в области производства и эксплуатации автомобилей. Те нормы, которые действует в России сейчас, условно можно назвать Евро – 0. Конец этому будет положен тогда, когда будет запрещена регистрация в ГИББД продукции с плохими экологическими характеристиками. Но такие меры могут применяться только к новым автомобилям.
Определенный сдвиг в этом направлении уже происходит. Практически все автомобильные заводы имеют модификации автотранспортных средств и двигателей, соответствующие жестким экологическим требованиям.
К массовому выпуску экологически чистых автомобилей предприятия не готовы, как не готова и инфраструктура эксплуатации таких автомобилей, в первую очередь легковых.

Следует отметить и некоторые факторы, благотворно влияющие на снижение загрязнения атмосферного воздуха и шумового воздействия на население автотранспортом. Это, в первую очередь, всевозрастающая доля автомобилей зарубежного производства, имеющих лучшее экономические показатели. Другая тенденция связана с увеличением количества малотоннажных грузовых автомобилей (типа «Газель», «Бычок» и др.) осуществляющих перевозки грузов в малых объемах в черте города.
Многие экологические проблемы, связанные с функционированием автомобильного транспорта, носят региональный и локальный характер. Разработка и реализация эффективных мер повышения экологической безопасности автотранспорта является прерогативой местных организаций. Администрации ряда регионов России и крупнейших городов, испытывающих наибольшую экологическую нагрузку из-за воздействия автотранспорта, за последнее время разработали и реализуют программы, направленные на снижение негативных последствий автотранспортной деятельности.
Остаётся надеяться, что администрация нашего города будет активно разрабатывать и реализовывать такие программы, выполняя постановление Госстандарта России.

III. Выводы и заключение

Я наглядно доказала, что вредные выбросы автотранспорта отрицательно влияют на окружающую среду и на здоровье человека. В нашем мире можно купить очистные сооружения, создать экологически чистое топливо, но нельзя купить здоровье. Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу здоровью человечества и способствует снижению качества жизни. Воздействие токсичных веществ, загрязняющих воздух, вызывает длинный ряд заболеваний.

Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Мы всё чаще слышим о проблемах влияния автотранспорта на окружающую среду и здоровье человека в средствах массовой информации, но не видим результатов решения данных проблем.

На мой взгляд, необходимо провести мероприятия, как в нашем городе, так и в других городах по снижению вредного воздействия автомобильного транспорта на атмосферный воздух и здоровье человека:

реализация профилактических мероприятий, направленных на снижение ДТП;

владельцам автомобилей: уменьшить количество и токсичность отработавших газов путем качественной регулировки двигателя, переходить на более чистый вид топлива – природный газ, использовать нейтрализаторы отработавших газов для бензиновых и дизельных двигателей, выбирать рациональный режим работы двигателя, глушить его при продолжительных остановках;

жесткий контроль реализации некачественного бензина;

разработка и внедрение дизельных двигателей, полностью соответствующих требованиям «Евро-3», «Евро-4»;

переход автотранспорта на альтернативные виды топлива;

улучшение качества дорожного покрытия;

контроль и регулировка токсичности отработавших газов при выезде автомобилей из автопредприятий, при техническом осмотре, а также на автодороги;

населению города не собирать лекарственные растения, грибы, ягоды, не пасти скот, не разбивать приусадебные участки вблизи автодорог;

коммунальным службам производить посадку растений устойчивых к действию продуктов сгорания автомобильного топлива, своевременно заменять старые деревья и кустарники;

продолжить проведение акций по посадке деревьев и кустарников, формированию аллей;

переход на электромобили и использование электроприводов.

Также хочу отметить, что работа моя будет продолжена.При помощи химического опыта я планирую определить механические осадки в талой снеговой воде. А в летний период мной будет проведена другая исследовательская методика: «Качественное определение свинца в растительности».

IV. Список используемой литературы:

1. « Экологический практикум школьника». Изд. « Учебная литература» 2005г.

2. « Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города». Изд. « Владос» 2001г

3. Доклад о состоянии природных ресурсов и охране окружающей среды на территории Калужской области в 2019 году. – Ижевск: ООО «Принт», 2020. – 300 с.

4. Журнал. Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: сборник материалов. – Калуга: Издательство ООО фирма «Экоаналитика». За 2015 – 2019 гг.

5. Различные Интернет – ресурсы.

Приложение 1.

На этой таблице можно видеть химический состав выхлопных газов двигателей

* Токсичные компоненты

** Канцерогены

Приложение 2.

Приложение 3.