XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ МОЕГО ГОРОДА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тимошенко Н.Н. 1

---

1МАОУ "ООШ № 2"

Сергеева Т.А. 1

---

1МАОУ "ООШ № 2"

Работа в формате PDF

11.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Автомобильный транспортначал развиваться в 20-х гг. нынешнего столетия в связи с бурным ростом производства автомобилей: в 1900 г. во всем мире было 11 тыс. автомобилей, в 1970 г. — 181млн шт., а в настоящее время — около 500 млн. шт. Они сжигают сотни миллионов тонн невозобновимых запа­сов нефтепродуктов.

Подсчитано, что один автомобиль за год выбрасы­вает в атмосферу 600—800 кг оксида углерода, около 200 кг несгоревших углеводородов и около 40 кг окси­дов азота (1).

В 2020 году в Мурманской области количество выбросов загрязняю­щих веществ в атмосферный воздух от транспорта со­ставило 221,085 тыс. т/год. Следовательно, в настоящее время автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы нашего региона веществами, содержащимися в выхлопных газах (7). Определяющая доля выбросов приходится на грузовые автомобили и легковые автомобили индивидуального пользования.

Большинство автомобилей нашего города работают на бензине, при сгорании которого выделяется более 200 токсичных продуктов. Наиболее вредными для здоровья являются оксиды углерода, оксиды азота, углеводороды (формальдегид, бензапирен, фенол) и тяжелые металлы (прил. II).

Однако в нашем городе, как и в России нормируются только содержание в выхлопных газах окcидов углерода (CO) и азота (NO), углеводородов, а для дизельных автомобилей — дымность (сажа) (2).

Особая опасность этих выбросов заключается:

во-первых, в том, что в них содержатся полициклические углеводороды, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами, а также сажа, способствующая глубокому проникновению этих летучих веществ в наш организм;

во-вторых, в том, что выбросы в наибольших долях концентрируются в основном на высоте 50 —150 см от земной поверхности, т.е. на уровне органов дыхания человека и прежде всего — юного (начиная от младенцев в прогулочных колясках и кончая школьниками – подростками) (6).

Основная часть

Цель работы: Изучение основных видов загрязнения воздушной среды города автомобильным транспортом.

Задачи исследовательской работы:

1.Определить число единиц различного типа автотранспорта, проходящего по определённому участку дороги за определённое время.

2.Рассчитать расход топлива дизельных автомобилей и автомобилей, работающих на бензине.

3.Рассчитать объём выделившихся вредных веществ по каждому виду топлива.

4.Сравнить полученные результаты с нормами выброса загрязняющих веществ (ПДК).

Оборудование:

Пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Методы исследования:

Наблюдение и подсчёт.

Анализ литературы.

Анализ законодательных актов по нормативам ПДК.

Метод экспрессного анализа.

Экспериментальная часть работы проводилась таким образом, чтобы можно было выбрать одну из следующих альтернатив:

Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в результате работы автотранспорта незначительно и находится в пределах нормы.

Автотранспортная нагрузка существенно влияет на воздушную среду нашего города.

Ход исследования:

1. Выбрать участок автотрассы длиной 1 км с лестницы на улице Красный Горн, имеющий хороший обзор (прил. III).

2. Методом подсчёта определить количество единиц автотранспорта, проходящего по наблюдаемому участку в течение 15 минут: в утренние часы (7.30 – 7.45), час пик (13 -13. 15) и в вечерние часы (19 -19.15).

При подсчёте необходимо учитывать количество легковых и грузовых автомобилей, работающих на бензине и на дизельном топливе, произвёсти расчеты общего пути транспортных средств за 1 час.

3. Рассчитать общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

L = n х 4 х S, где

n – число автомобилей каждого типа за 15 минут

S – длина выбранного участка наблюдения, равная 1 км

4. Рассчитать количество топлива (Q, л) разного вида, сжигаемого при движении по исследуемому участку, двигателями автомашин по формуле:

Q = L х Y, где

Y – удельный расход топлива, л на 1 км

5. Рассчитать объем выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива (9).

Для расчета использовала данные таблицы "Коэффициенты выброса", в которой приведены значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (3).

6. Рассчитать количество чистого воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных веществ с целью обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды.

7. Ввела понятие: условный объем воздуха – это объем воздуха над выделенным участком автомагистрали, длина (l) которого равна 1 км (1000 м); ширина (a) равна ширине проезжей части (60 м) + ширина двух тротуаров (2 х 5=10 м); высота активной зоны биосферы (h) равна 2 м (т.е. на данной высоте токсичные вещества поступают на уровень дыхания человека). Кроме того, вводим следующее допущение, что условный объем воздуха является замкнутым, т.е. воздух, находящийся в нем не подвергается вертикальному и горизонтальному перемешиванию; не происходит его очищение и обновление посредством зеленых насаждений.

8. Сравнить условный объём воздуха с объёмом воздуха, необходимым для разбавления. Сравнить количество вредных выбросов с нормами ПДК по каждому веществу. Проанализировать полученные данные. Сделать выводы. Дать рекомендации.

Результаты исследования. Обсуждение и анализ экспериментальных данных.

1. Результаты подсчёта количества единиц различного типа автотранспорта, проходящего по выбранному участку дороги за три дня, длиною 1 км за 15 минут показали, что за данный промежуток времени проехало по трассе 169 легковых машин, работающих на бензине и 7 грузовых дизельных автомобилей (прил.IV).

Таблица №1

Результаты подсчета автотранспорта.

2. Рассчитали общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

L = n ^х 4 ^х S, где

n – число автомобилей каждого типа за 15 минут

S – длина выбранного участка наблюдения, равная 1 км

Результаты занесли в таблицу №1

3. Рассчитали количество топлива (Q, л) разного вида, сжигаемого при движении по исследуемому участку, двигателями автомашин по формуле:

Q = L ^х Y, где Y – удельный расход топлива, л на 1 км

Таблица №2.

Результаты по расходу топлива (4)

4. Рассчитали объем выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива (9).

Для расчета использовала данные таблицы "Коэффициенты выброса", в которой приведены значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего.

Таблица №3

Коэффициенты выброса (3)

Таблица №4

Объём вредных выбросов в моем городе

Рассчитали количество чистого воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных веществ с целью обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды. (1 м³ = 1000 мл )

49,568 / 3,0 = 16522 м³

8,3808 / 0.43 = 19490 м³

3,6032 / 0,085 = 42390 м³

Таблица №5

Расчет объема воздуха (8).

5. Ввела понятие: условный объем воздуха – это объем воздуха над выделенным участком автомагистрали, длина (L) которого равна 1 км (1000 м); ширина (a) равна ширине проезжей части (60 м) + ширина двух тротуаров (2 х 5=10 м); высота активной зоны биосферы (h) равна 2 м (т.е. на данной высоте токсичные вещества поступают на уровень дыхания человека). Кроме того, вводим следующее допущение, что условный объем воздуха является замкнутым, т.е. воздух, находящийся в нем не подвергается вертикальному и горизонтальному перемешиванию; не происходит его очищение и обновление посредством зеленых насаждений.

V_усл. =L ^х a ^х h = 1000 м ^х 70 м ^х 2 м = 140000 м³

Сравнили V_усл. с объемом воздуха, необходимыми для разбавления (V/V_усл)

V _{угарного газа} = 16522 / 140000 = 0,118 м³

V _{углеводородов} = 19490 / 140000 = 0,139 м³

V _{диоксида азота} = 42390 / 140000 = 0,302 м³

V / V_усл. = 0.56 м³ воздуха необходимо для разбавления в целях обеспечения санитарно-гигиенических условий окружающей среды.

Учитывая объем выделившихся вредных веществ по каждому виду топлива, высоту активной зоны биосферы и расположение автодорог города, можно констатировать факт, что детская площадка по улице «Героев Тумана», расположена в крайне неблагополучном месте в отношении загрязнения воздушной среды. Для соблюдения санитарно - гигиенических условий воздушной среды города необходимо определенное количество чистого воздуха, чтобы разбавить выделившиеся в атмосферу вредные вещества.

Выводы к работе.

Обработка и анализ экспериментальных данных показали, что за 1 час движения автотранспорта по выделенному участку дороги нашего города проходит в среднем 676 автомобилей, работающих на бензине и 28 автомобилей, работающих на дизельном топливе.

Количество сжигаемого расхода топлива за 1 час для автомобилей, работающих на бензине составляет 81,12 литров, а для дизельных автомобилей – 8,96 литров.

Объём вредных выбросов для автомобилей использующих бензин составляет:

объём угарного газа = 48,672 л.

объём углеводородов = 8,112 л.

объём диоксида азота = 3,2448л.

Объём вредных выбросов для дизельных автомобилей составляет:

объём угарного газа = 0,896 л.

объём углеводородов = 0,2688 л.

объём диоксида азота = 0,3584 л.

Для соблюдения санитарно-гигиенических условий в городе требуется 0,56 м ³ чистого воздуха.

За 1 час движения автотранспорта по наблюдаемому участку дороги нашего города, концентрация угарного газа в условно-выделенном объёме находится в пределах нормы и составляет 0,118 мл/м^3. ( ПДК = 3,0 мл/м³).

Концентрация углеводородов в условно-выделенном объёме за данный промежуток времени, при данной транспортной нагрузке, так-же находится в пределах нормы и составляет 0,139 мл/м^3. ( ПДК = 0,43 мл/м³).

Концентрация диоксида азота в условно-выделенном объёме превышает ПДК в 3.5 раза. и составляет 0,302 мл/м^3. ( ПДК = 0,085 мл/м³).

Автотранспортная нагрузка существенно влияет на воздушную среду нашего города, что необходимо учитывать, при разработке мест строительства детских площадок, садов, школ, мест отдыха для горожан (не менее чем в 70 м от автодороги).

Заключение и рекомендации.

Забота о состоянии воздушной среды города – это дело жизни, дело чрезвычайно важное для человечества. И особо значимо то обстоятельство, что изучаемая проблема загрязнения воздушной среды нашего города продуктами эксплуатации автомобильного транспорта может быть решена с незначительной затратой средств в материальном плане.

Топливо на биооснове — это один из эф­фективных путей снижения загрязнения воздуха от ав­тотранспорта. В ряде зарубежных стран довольно ус­пешно ведутся поиски альтернативных жидких видов топлива. Так, в Бразилии с 1975 г. нала­жено производство синтетического спиртового топли­ва, получаемого из сахарного тростника. Это позволяет резко уменьшить выбросы вредных веществ автотранспортом в окружающую среду. В Бразилии автомобили, работающие на спиртовом топ­ливе, обеспечивали 88% всех пассажирских и грузовых перевозок в стране. В США разработана методика полу­чения спиртового топлива из кукурузы и морских водо­рослей; во Франции проходит опытная эксплуатация автобусов с новым видом топлива, в которое добавляют 50% рапсового масла.

Один из альтернативных путей снижения загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом – электромобили. В ряде стран (Россия, США, Швеция, Германия Япония и др.) уже созданы электромобили различных конструкций. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными автомобиля­ми: выбрасывают СО на 70% меньше, оксидов азота — в 7 раз меньше, создают меньше шума и др. Наибольшей популярностью электромобили пользуются в Приморском крае: на начало 2020 года в этом регионе из насчитывалась почти тысяча штук. Вторую строчку заняла Москва и Московская область — 835 автомобилей. Тройку лидеров замыкает Иркутская область — 657 машин. В Хабаровском и Краснодарском крае автомобилей с электрическими двигателями по 500 штук. В Люксембурге уже работают рейсовые электроавтобусы (имеют 4 способа подзарядки), изготовленные сканди­навской компанией «Скания»

На улицах Мурманска – 1 троллейбус с автономным ходом. Транспортное средство работает за счет встроенного аккумулятора. По мнению экспертов, в XXI в. электромобили будут составлять примерно 15% мирового автопарка (1).

Меры по уменьшению вредного воздействия автотранспорта на воздушную среду нашего города:

Постоянный технический контроль за состоянием автомобиля.

Совершенствование двигателя внутреннего сгорания.

Повышение качества бензинов.

Установка нейтрализаторов.

Организация автомобильного движения.

Защитные полосы вдоль дорог, детских дошкольных и школьных учреждений, мест отдыха для жителей города.

Задержание выбросов. (В северном регионе, ярко выраженной способностью поглощать вредные вещества, выделяемые выхлопными газами автомобилей, обладает - тополь бальзамический) (2).

Список используемой литературы:

Вронский В.А., Экология: справочник, Ростов-на-Дону, «Феникс», 2020г.

«Город как экосистема» /журнал Учителю экологии.- №7 ,2012г.

Потапова Т. А. Мониторинг атмосферы - методическое пособие, Москва. 2017г.

Потапова Т. А., Мониторинг природной среды.- творческий центр «Сфера», М.- 2018 г.

Раткин Н. Е. Загрязнение воздушного бассейна /Экология и охрана природы Кольского Севера.- Апатиты.- РАН, 2014

Самкова В. А. Экологический практикум /журнал Биология в школе.- №4. 2019г.

Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Мурманской области - доклад Министерства природных ресурсов, экологии и рыбного хозяйства Мурманской области, Мурманск. 2021г.

Хабарова Е. И., Панова С. А. Экология в таблицах.- 2-е издание.- «Дрофа», М.- 2009г.

СД – 1 С : Школа. Экология , 10-11 кл.

10. Интернет- источники: http://www.bibliofond.ru/view.aspx 37021

http://mpr.gov-murman.ru/opencms/export/sites

Приложение I

Главные загрязнители окружающей среды.

Приложение II

ЭКОЛОГИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Негативное влияние автотранспорта

Снего- и пескозадержание

Ветрозащитное воздействие

Эстетический вид водорегулирование

Приложение III

«Выбрали участок автотрассы длиной 1 км с лестницы на улице Красный Горн, имеющий хороший обзор»

Приложение IV

«За 15 минут движения автотранспорта по выделенному участку дороги нашего города проходит в среднем 169 автомобилей, работающих на бензине и 7 автомобилей работающих на дизельном топливе».

Обработка экспериментальных данных