XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка влияния автомобильного транспорта на экологическое состояние атмосферного воздуха

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Архипова В.А. 1

---

1МБОУ "Гимназия №13" г. Алексин Тульской области

Чадалина Н.Н. 1

---

1МБОУ "Гимназия №13" г. Алексин Тульской области

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность

На сегодняшний день одна из приоритетных задач для развитых государств заключается в том, чтобы минимизировать вредное воздействие транспорта на состояние воздушной среды. В Государственном докладе «О санитарно-эпидемиологической обстановке в РФ в 2008 году» говорится, что «на первом месте по степени негативного воздействия на окружающую среду и здоровье населения находится автомобильный транспорт и предприятия его обслуживания».

Главный источник загрязнения воздуха – это выхлопные газы автотранспорта. Они содержат опасные для здоровья человека химические соединения: оксиды углерода и азота, углеводороды, сажу, сернистый ангидрид, тетраэтилсвинец и другие. Отрицательное влияние также оказывают шум, вибрация, электромагнитное излучение от автотранспорта. Более того, большая часть автомобилей, которая ездит по российским дорогам, не отвечает современным требованиям по выбросам в атмосферу.

За последние 30 лет количество легковых автомобилей в России увеличилось с 8,6 млн. до 46,5 млн. – более чем в 5 раз.

30% заболеваний горожан непосредственно связаны с загрязненностью воздуха выхлопными газами. Выявить степень загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом микрорайона, в котором мы проживаем и учимся, считаем актуальной задачей.

Цель работы:  дать оценку влияния автомобильного транспорта на качества воздуха в районе  улиц Героев Алексинцев и Ленина.

Задачи:

изучить литературу по проблеме загрязнения окружающей среды газовыми выбросами автомобильного транспорта.

проанализировать плотность транспортных потоков по автомагистралям в районе гимназии №13 г. Алексин;

определить расход топлива разными видами автотранспорта;

произвести расчёт вредных выбросов в зависимости от используемого горючего;

проанализировать уровень загрязнения атмосферного воздуха на территории, прилегающей к гимназии;

предложить мероприятия по охране воздушной среды города.

Объект исследования: автомобильный  транспорт как источник загрязняющих веществ.

Предмет исследования: количество загрязняющих  веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта на территории, прилегающей к гимназии.

Гипотеза. Я считаю, что качество воздуха в исследуемом районе соответствует нормативам.

Характеристика объекта исследования

М икрорайон Соцгород города Алексин. МБОУ «Гимназия №13» расположена на территории, имеющей выход на две автомагистрали, проходящих по улице Героев Алексинцев и улице Ленина (рис.1,2). Подсчёт различных видов автомобильного транспорта производился на участках протяжённостью 0,5 км., в двух направлениях. Автомобильные магистрали имеет асфальтовое покрытие. Ширина проезжей части 9-10 м. Напротив школы на этих магистралях имеется два пешеходных перехода. Светофоры на выбранных участках отсутствуют.

По магистралям проходят два автобусных маршрута: №3 и №4. Интервал между их движением 15 минут.

Основной вид автомобильного транспорта в городе – легковые автомобили.

Рис.1. Улица Героев Алексинцев

Перевозки на большегрузных автомобилях осуществляются редко, т.к. в микрорайоне Соцгород нет промышленных предприятий, а кирпичный завод, находящихся в микрорайоне Петровское, куда ведут магистрали, осенью находился на реконструкции. Учитывали микроавтобусы «ГАЗель», которые осуществляют грузовые перевозки по городу.

П одсчёт перечисленных выше видов автомобильного транспорта производили в сентябре 2021 года, а рабочий день (среда) и в выходной день (суббота); в 13⁰⁰, после школьных занятий и 17³⁰, в час пик, когда горожане возвращаются с работы домой.

Рис. 2. Улица Ленина

Методы исследования

При выполнении работы были использованы следующие методы и методики:

социологический опрос учащихся 11 класса;

методика учёта движения автотранспорта и расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта;

наблюдение, анализ и синтез, метод сравнения.

Глава 1. Социологический опрос « Особенности восприятия

микрорайона Соцгород г. Алексин»

Г ород Алексин состоит из нескольких микрорайонов. Микрорайоны города различаются своей историей, планировкой, функциональным назначением, озеленением. Это, естественно, оказывает существенное влияние на то, как мы воспринимаем свой микрорайон, какие эмоции, чувства, настроение у нас возникают.

Соцгород обязан своим появлением на карте Алексинского района благодаря постановлению Советского правительства о строительстве комбината по изготовлению порохов 1933 году.

Рис.3. Микрорайон Соцгород.

Соцгород  считается центром города. Здесь уютно, ухоженно, есть хорошие магазины, кафе, реконструированный парк, спортивный комплекс, дворец культуры (рис.3).

Работу над проектом начали с проведения соцопроса о том, как учащиеся гимназии воспринимают свой микрорайон. В качестве респондентов выступали юноши и девушки 11 класса (9-юношей и 11 девушек). Результаты соцопроса приведены в таблица 1 приложения1. На основании полученныхрезультатов сделанывыводы.

Большинство респондентов считают свой микрорайон красивым, привлекательным, тихим, озеленённым.

Вблизи гимназии нет промышленных предприятий. Основной загрязнитель воздуха – автотранспорт. Молодые люди считают, что микрорайон не достаточно ухоженный и чистый.

Глава 2. Отрицательное воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду (литературный обзор)

Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей среды. Его состояние зависит в основном от выбросов загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от транспорта и промышленных предприятий. Многие вещества, выбрасываемые в воздух, имеют токсичные или потенциально токсичные свойства.

В настоящее время в связи со спадом промышленности, автомобильный транспорт является главным источником загрязнения атмосферного воздуха.

В составе отработанных газов автомобилей содержится более 200 токсичных веществ. К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3-10 % об.), углеводороды - несгоревшее топливо (до 3 % об.) и оксиды азота (до 0,8 % об.), сажа.

Так, например, легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автомобиль проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов, в том числе 100 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5 - 8 кг резиновой пыли ежегодно.

Выхлопные газы автомобилей дают основную массу свинца и кадмия, при износе шин в воздух попадает цинк. Эти тяжелые металлы являются токсикатами.

По данным ВОЗ, тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широкоизвестные загрязнители, как диоксиды углерода и серы. Основные сведения о влиянии тяжелых металлов на здоровье человека и способах поступления их в организм приведены в таблице 2 приложения 1.

Автотранспорт оказывает губительное воздействие и на зелёные насаждения. У хвойных деревьев, растущих вблизи дорог, появляются характерные темные верхушечные некрозы хвои, причем наиболее чувствительной оказываемся ель. У сосен уменьшается диаметр ствола, уменьшается крона, ветви истончаются и выглядят сухими.

Страдают от близости дорог, выбросов автомобилей и лиственные деревья. У них появляются точечный пятнистый некроз листьев, хлороз, омертвение краев и кончика листа, изменение формы листа и окраски, асимметрия и другие нарушения.

Диоксид серы губителен и для еще одного обязательного компонента экосистемы - для лишайников. На территории, где средняя концентрация SO₂ превышает 0,3 мг/м³, лишайники практически отсутствуют. Эти организмы, очень чувствительные к малейшему загрязнению атмосферы, считаются наиболее чуткими биоиндикаторами, то есть живыми показателями качества среды.

Таким образом, имеющаяся информация позволяет сделать вывод о том, что вопрос изучения воздействия транспортных средств на воздушную среду любого микрорайона достаточно актуален. [2,3, 5]

Глава3. Результаты исследования

Экологическая оценка состояния воздушной среды микрорайона Соцгород

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

количество единиц автотранспорта разных типов, проез­жающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

нормы расхода топлива автотранспортом.

3.1. Подсчёт единиц автотранспорта на участках автомагистралей

Подсчитали количество единиц автотранспорта на участках автомагистралей, проходящим по улицам Героев Алексинцев и Ленина, в течение 15 минут с13⁰⁰ до 13¹⁵ и 17³⁰ до 17⁴⁵ часов. Рассчитали количество единиц автотранспорта, проходящего по каждому участку за 1 час, умножив количество, полученное за 15 минут на 4. Подсчёт проводили в рабочий день и в выходной [1].

Результаты наблюдений и расчетов по улице Героев Алексинцев приводятся в таблицах 1, 2,3 и на гистограммах 1, 2,3,4 приложения 2.

Таблица 1

Движение автотранспорта на магистрали по ул. Героев Алексинцев

^{с 1300 до 1400}

Таблица 2

Движение автотранспорта на магистрали по ул. Героев Алексинцев

с 17³⁰ до 18³⁰

Таблица 3

Движение автотранспорта на магистрали по ул. Героев Алексинцев

(сводная таблица)

Рассчитали общий путь, пройденный учтённым количеством автомобилей каждого типа за 1 час (L, км), по формуле L=N*I, где N-количество автомобилей каждого типа, проходящих за 1 час; I-длина участка, км.

Вывод. В общем транспортном потоке преобладают легковые машины. В рабочий день в интервале с13⁰⁰ до14 ⁰⁰ - 336 единиц (88,4% от общего количества автомобилей), с 17³⁰ до 18³⁰ - 496 единиц автотранспорта (94,7%); в субботний день (выходной для большинства жителей Алексина) с 13⁰⁰ до14 ⁰⁰ - 308 единиц, что составляет 93,9% от общего потока автотранспорта, с17³⁰ до 18³⁰ - 324 единиц (95,2%). На большегрузный транспорт приходится 1,0% от общего потока автомобилей в рабочий день, 1,2% в выходной. В городе есть ещё одна магистраль, которая используется для проезда большегрузных автомобилей, поэтому их поток по этим автомагистралям невелик.

Аналогичные измерения провели на улице Ленина на участке автотрассы, длинной примерно 0,5 км в тоже время, в среду и субботу. Результаты измерения представлены в таблицах 4,5,6 и на гистограммах 5,6,7,8 приложения 2.

Таблица 4

^{Движение автотранспорта на магистрали по ул. Ленина с 1300 до 1400}

Таблица 5

^{Движение автотранспорта на магистрали по ул. Ленина с 1730 до 1830}

Таблица 6

Движение автотранспорта на магистрали по ул. Ленина

(сводная таблица)

Вывод. Так же как на автомагистрали, проходящей по улице Героев Алексинцев, на участке автодороги улицы Ленина в общем транспортном потоке преобладают легковые автомобили. На их долю приходится в дневное время в рабочий день 93,3% от общего потока автотранспорта, в вечернее – 93,6%. В субботний день поток легковых автомашин немного снижен: в дневное время - 92,8%, в вечернее - 89,7%от общего количества автомобилей.

Данные результаты показывают, что в городе транспортный поток составляют как грузовые, так и легковые автомобили. Но легковые автомобили значительно преобладают в транспортном потоке. Наибольшее количество автомобилей проезжает на участке автомагистрали, проходящей по улице Героев Алексинцев. Транспортный поток в рабочий день (среда) выше, чем в выходной. В часы пик (после окончания работы основных предприятий и организаций) количество единиц транспорта увеличивается.

3.2. Расход топлива различными видами автотранспорта

Рассчитываем количество топлива (Q, л) разного вида, сжигаемого на исследуемых участках автомагистрали двигателями автомашин по формуле:

Q = L* V, где V - удельный расход топлива на 1 км, л/км. Значение V берём из таблицы 3 приложения1 [2,6].

Условно принимаем:

90% легковых автомобилей используют в качестве топлива бензин, а 10% - газ;

грузовые автомобили используют дизельное топливо;

маршрутное такси использует газ;

автобусы - бензин.

Расчёты по расходу топлива приводятся в таблицах 7, 8,9,10.

Таблица 7

Расход топлива разными видами автотранспорта по улице Героев

Алексинцев в дневное время в рабочий и выходной дни (в л)

Таблица 8

Расход топлива разными видами автотранспорта по улице Героев

Алексинцев в вечернее время в рабочий и выходной дни (в л)

Таблица 9

Расход топлива разными видами автотранспорта по улице Ленина в дневное время в рабочий и выходной дни (в л)

Таблица 10

Расход топлива разными видами автотранспорта по улице Ленина в вечернее время в рабочий и выходной дни (в л)

Вывод. Из всех видов топлива больше всего расходуется бензина, т.к. поток легковых автомобилей на участках автомагистралей, проходящих по улицам Героев Алексинцев и Ленина значительно превышает поток других видов автомобильного транспорта.

Бензина больше расходуется в рабочие дни, т.к. интенсивность движения автомобильного транспорта в эти дни выше. Это связано перемещением людей к месту своей работы, увеличением грузоперевозок. Расход бензина транспортом больше в вечернее время.

3.3. Расчётколичества вредных выбросов поступающих в атмосферу

Количество вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом при движении, зависит от количества и вида сжигаемого топлива. Основными загрязнителями воздуха являются угарный газ, углеводороды и диоксид азота ( см. приложение 1 табл.4).

Рассчитываем объем выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива - К·Q.

Значения эмпирических коэффициентов К, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице 11 [2].

Таблица 11

Среднее количество вредных выбросов в зависимости

от используемого топлива

Производим расчет объёма вредных выбросов по автомагистрали улицы Героев Алексинцев. Результаты вычислений приводятся в таблицах 12,13, 14,15 и на гистограммах 9,10,11,12, 13,14 приложения 3.

Таблица 12

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(рабочий день, дневное время, ул.Героев Алексинцев)

Таблица13

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(выходной день, дневное время, ул. Героев Алексинцев)

Таблица14

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(рабочий день, вечернее время, ул. Героев Алексинцев)

Таблица15

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

( выходной день, вечернее время, ул. Героев Алексинцев)

Расчёт объёмов загрязнителей воздуха автомагистрали, проходящей по улице Ленина, производим по аналогии. Результаты вычислений приведены в приложении 4 таблицах 5,6,7,8.

3.4. Вычисление массы выделившихся вредных веществ

Рассчитаем массу угарного газа и диоксида азота - m ( г), образующихся при сгорании различных видов топлива, по формуле:

, где М – молярная масса, V – объём (л), 22,4 л/моль – молярный объём.

Вычисляем количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ, для обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды по формуле:

Результаты расчётов по улице Героев Алексинцев приводятся в таблице 17,18. [2,4].

Таблица 16

Объём и масса выделившихся загрязнителей

Автомагистраль улицы Героев Алексинцев, время 13⁰⁰ – 14 ⁰⁰

Таблица 17

Объём и масса выделившихся загрязнителей

Автомагистраль улицы Героев Алексинцев, время 17³⁰ – 18 ³⁰

Выводы

1. Изучили литературу по проблеме загрязнения окружающей среды газовыми выбросами автомобильного транспорта;

2. Провели учёт потока автотранспорта по двум автомагистралям в районе гимназии №13 г. Алексин:

наибольшая интенсивность движения автомобильного транспорта на автодороге по улице Героев Алексинцев;

общее количество автотранспорта в выходные дни меньше, чем в рабочие дни, в часы пик интенсивность движения транспорта увеличивается.

3. Основной вид топлива, который используется автомобилями, - бензин. Его используют в качестве топлива большинство легковых автомобилей, автобусы.

4. Основным загрязнителем атмосферы, выделяющимся при сгорании топлива, является угарный газ

5. Используя расчетные методики, определили количества загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от автотранспорта. Больше всего выделяется угарного газа на участке автомагистрали, проходящей по улице Героев Алексинцев, где интенсивность движения автотранспорта наибольшая. Объём, выделившегося угарного газа за один час в дневное время в рабочие дни - 13,35 л, масса-16,68 г; в выходной - 10,91 л, 13,6 г соответственно. Для сравнения, вечером в рабочий день объём выделившегося угарного газа19,84 л, масса - 24,8г;

в субботу – объём угарного газа 13,19 л, масса 16,5 г.

6. Воздушные массы со стороны улицы Ленина меньше загрязняется вредными выбросами. С этой стороны расположено старое здание гимназии, где занимаются учащиеся начальной школы. Значит, они дышат более чистым воздухом.

7. Считаем, что гимназия находится в экологически чистом районе.

Заключение. Пути решения экологической проблемы, связанной с загрязнением автомобильным транспортом внешней среды

Создание уличного защитного озеленения.

Создание автоматизированной системы регистрации уровня загрязнения с целью оповещения населения о качестве атмосферного воздуха.

Проведение регулярных влажных уборок асфальтовых покрытий автомагистралей.

Поддержание надлежащего качества дорожного полотна.

Использование качественного бензина и экологически чистого топлива.

Соблюдение предельной скорости 60 км/ч. При ее уменьшении и увеличении вредные выброса увеличиваются в 2 раза.

Проводить экологическое просвещение населения: каждый водитель должен знать, что причина дымления автомобиля – неисправность двигателя, неотлаженность системы питания или зажигания. Только за счет правильной регулировки автодвигателей выброс вредных веществ в атмосферу можно уменьшить до 5 раз.

Работа над проектом будет продолжена. Подобные исследования будут проведены в наиболее густо населённых микрорайонах города, где высокая интенсивность движения транспорта, есть светофоры, множество пешеходных переходов. Предстоит выявить наиболее экологически чистый район города Алексин.

Используемые источники

1. Биология и экология: 10-11 классы: проектная деятельность учащихся/ авт.-сост. М. В. Высоцкая.- Волгоград: Учитель, 2008.- 203 с.: ил.

2. ГОСТ Р 56162-2014 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Метод расчета выбросов от автотранспорта при проведении сводных расчетов для городских населенных пунктов

3. Экология в школе: Мониторинг природной среды : метод. пособие / Т.А. Попова. - М. : Творческий Центр «Сфера», 2005.- 172.: ил.

4. http://www.ecospace.ru/ecology/science/pdk/ - ПДК токсичных компонентов отработавших газов автотранспорта

5.http://www.ecounion.ru – Причины загрязнения воздуха от автотранспорта

6. thtps://globallab.org/ru/project/inquiry/rascchityvaem_uroven_zagrjaznenija_

vozdukha.ru.html#.XdpucdIzb

Приложение 1

Таблица 1

Результаты соцопроса «Восприятие микрорайона Соцгород г. Алексин»

Таблица 2

Влияние некоторых тяжёлых металлов на организм человека [3]

Таблица 3

Расход топлива в зависимости от типа автотранспорта

Таблица 4

Основные свойства загрязнителей воздушной среды содержащихся в выбросах автотранспорта[2]

Приложение 2

Количество единиц автотранспорта в рабочий день в дневное время

по улице Героев Алексинцев за один час (%от общего количества)

Гистограмма 1

Количество единиц автотранспорта в рабочий день в вечернее время

по улице Героев Алексинцев за один час (% от общего количества)

Гистограмма 2

Количество единиц автотранспорта в выходной день в дневное время

по улице Героев Алексинцев за один час (% от общего количества)

Гистограмма 3

Количество единиц автотранспорта в выходной день в вечернее время

по улице Героев Алексинцев за один час (% от общего количества)

Гистограмма 4

Количество единиц автотранспорта в рабочий день в дневное время по улице Ленина за один час (%от общего количества)

Гистограмма 5

Количество единиц автотранспорта в рабочий день в вечернее время

по улице Ленина за один час (% от общего количества)

Гистограмма 6

Количество единиц автотранспорта в выходной день в дневное время

по улице Ленина за один час (%от общего количества)

Гистограмма 7

Количество единиц автотранспорта в выходной день в вечернее время

по улице Ленина за один час (%от общего количества)

Гистограмма 8

Приложение 3

Объём угарного газа (л), выделяющегося при сгорании топлива за один час (рабочий день, дневное время, ул. Героев Алексинцев)

Гистограмма 9

Объём угарного газа (л), выделяющегося при сгорании топлива за один час (выходной день, дневное время, ул. Героев Алексинцев)

Гистограмма10

Объём угарного газа (л), выделяющегося при сгорании топлива за один час (рабочий день, вечернее время, ул. Героев Алексинцев)

Гистограмма 11

Объём угарного газа (л), выделяющегося при сгорании топлива за один час (рабочий день, вечернее время, ул. Героев Алексинцев)

Гистограмма 12

Объёмы угарного газа, углеводородов, диоксида азота (л), выделяемые всеми видами автотранспорта за один час

( рабочий день, дневное время, улица Героев Алексинцев)

Гистограмма 13

Объёмы угарного газа, углеводородов, диоксида азота (л), выделяемые всеми видами автотранспорта за один час

( рабочий день, вечернее время, улица Героев Алексинцев)

Гистограмма 14

Приложение 4

Таблица 5

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(рабочий день, дневное время, ул. Ленина)

Таблица 6

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(выходной день, дневное время, ул. Ленина)

Таблица 7

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

(рабочий день, вечернее время, ул. Ленина)

Таблица 8

Выделение загрязнителей (л) в зависимости от вида топлива за один час

( выходной день, вечернее время, ул. Ленина)