IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ЗАГРЯЗНЁННОСТЬ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА МИКРОРАЙОНА ШКОЛЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Каратаев И.А. 1

---

1МБОУ "Школа № 91 с УИОП"

Трифанова М.В. 1

---

1МБОУ "Школа № 91 с УИОП"

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Нижний Новгород очень большой и красивый город, столица Приволжского федерального округа. Это крупный промышленный центр, на территории которого функционируют более 160 крупных и средних промышленных предприятий, имеет развитую сеть автомобильных дорог, по которым ежедневно передвигаются более 400 тысяч автомобилей и число их неуклонно растёт с каждым годом. Всё это оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду и на атмосферный воздух особенно. Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается автомобильным транспортом, промышленными объектами теплоэнергетики, нефтепеработки, машиностронения. Главными источниками промышленныхвыбросов в Нижнем Новгороде являются: ОАО "Автозаводская ТЭЦ" и Сормовская ТЭЦ, ОАО Нижновэнерго, ОАО "ГАЗ", МП "Теплоэнерго", МП "Нижегородский водоканал", АО "Нижегородский машиностроительный завод", АО "Силикатный завод № 1" и др.

Самым сильным «загрязнителем» атмосферного воздуха является Автозаводский район Нижнего Новгорода – он выбрасывает более 18% от общего количества загрязняющих веществ, наименьшее отрицательное воздействие на состояние воздуха оказывают Приокский и Советский районы.

Основным источником выбросов является автомобильный транспорт – его вклад в загрязнение атмосферного воздуха более 83%. Наибольшая концентрация автомашин в Автозаводском и Нижегородском районах, именно поэтому они являются самыми загазованными районами. Основные загрязняющие воздух вещества– это бензапирен, формальдегид и аммиак.

Ленинский район занимает одно из промежуточных мест в этом списке.

Но так как при ухудшении экологической обстановки местности происходит увеличение заболеваемости населения, а иногда ухудшение обстановки окружающей среды ведет к смертельным исходам, оценка степени загрязненности атмосферывыдвигается на первый план. Ведь воздух это то, без чего существование человека невозможно. В Нижегородской области созданы пункты наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха. Только вот если отследить по карте их местоположение, видно, что в Ленинском районе их нет. (Приложение № 1).

Наша школа находится в непосредственной близости от автомагистрали на ул. Голубева ( всего около 200 м. ) с одной стороны и проезжей частью дороги между домами (20 м ) с другой стороны, сбоку же от школы находится проезжая часть перед высотным домом ( Приложение № 2) Таким образом, школа с трех сторон окружена дорогами разной напряженности движения и поэтому изучение состояния атмосферного воздуха в микрорайоне школы считаю очень актуальной.

Цель работы :

Выявить степень загрязнённости воздуха в микрорайоне школы, путем расчета количества выбросов в атмосферный воздух основных загрязняющих веществ от автотранспорта и путем проведения физико-химического анализа проб талого снежного покрова и биотестирования; выяснить, насколько актуальна проблема загрязнения окружающей среды для микрорайона моей школы.

Задачи:

изучить литературу, используя разные источники информации, о загрязнении атмосферы различными веществами и их влиянии на организм человека;

освоить методики определения физико-химических характеристик проб талого снега, биотестирования и определения степени загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта;

определить физические характеристики, качественный и количественный состав талого снега, провести оценку состояния загазованности атмосферы;

выяснить, насколько актуальнапроблема загрязнения окружающей среды микрорайона моей школы для жителей.

Объект исследования: загрязнённость атмосферного воздуха микрорайона школы № 91.

Предмет исследования: Влияние автомобильного транспорта на загрязнённость атмосферного воздуха микрорайона школы № 91.

Гипотеза: автомобильный транспорт активно влияет на состав атмосферы нашего города, изменяя ее в худшую сторону.

Место проведения исследования:Муниципальное общеобразовательное учреждение «Школа № 91» с углубленным изучением отдельных предметов, Ленинский район.

Сроки проведения исследования:ноябрь 2016г. – январь 2017 г.

Научная новизна исследованиязаключается в предпринятой попытке выявить влияниеавтомобильного транспорта на загрязнения воздушного бассейна микрорайона школы № 91.

Теоретическая значимость исследования:Знакомясь с различными источниками, мы сделали вывод, что тема загрязнения воздуха в городе Нижний Новгород изучена подробно. Основными источниками, которые оглашают данные о загрязнении воздуха, являются ежегодный доклад об экологической ситуации в Нижегородской области и ежемесячные бюллетени, предоставленный департаментом охраны окружающей среды и природопользования, а также статьи в газетах и интернете. А непосредственно влияние автомобильного транспорта на загрязнённость атмосферного воздуха и снежного покрова изучены не достаточно, что и явилось одной из причин проведения этого исследования.

Практическая значимость исследования: Основные положения данного исследования могут быть использованы при оценке экологического состояния г. Нижнего Новгорода

Глава 1. Материал, методика исследования.

Материал по данной теме получен из источников - библиотек (библиотека школы №91), интернета, а также исходя из собственных наблюдений.

Была апробирована методика, предложенная Федеральным центром гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, для того, чтобы определить уровень загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами автотранспортных средств.

Методы исследования:

Изучение литературы.

С помощью данного метода мы изучили литературные и интернет источники, которые послужили основой для исследования.

Метод построения.

Данный метод исследования помог нам в построении розы ветров города Нижнего Новгорода, а также в построении диаграмм.

Анализ карт.

Проанализировав карты, мы сделали выводы о влиянии того, или иного фактора на загрязнённость атмосферного воздуха города.

Метод прогнозирования.

Данный метод помог составить прогноз о будущем состоянии воздушного пространства микрорайона школы № 91 (см. выводы).

Глава 2. Результаты исследований и их анализ.

2.1. Загрязнение атмосферного воздуха автомобильными выбросами

Выхлопные газы накапливаются в нижних слоях атмосферы, то есть вредные вещества находятся в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории опасных источников загрязнения воздуха вблизи автомагистралей. Наиболее распространенным и токсичным из транспортных выбросов является свинец.

Для выявления влияния автотранспорта на состояние окружающей среды микрорайона школы необходимо определить выбросы автотранспорта на автомагистрали по ул. Голубева и дорогах слева и позади школы и провести расчеты загрязнения атмосферы. Количество выбросов зависит от напряженности автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) и от типов автотранспортных средств.

Задачи на данном этапе работы.

Подсчет проходящих по соседним со школой улицам автотранспортных средств.

Оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводился в течении 20 минут. При высокой интенсивности движения (на ул. Голубева) подсчет проходящих автотранспортных средств, проводился синхронно раздельно по каждому направлению движения.

Наблюдения проводились с 8:00 до 11:00 часов, с 12:00 до 15:00 и с 16:00 до 20:00 часов, затем, для расчета было взято среднее значение всех величин. При проведении наблюдений вели учет разных типов автотранспортных средств:

Легковые и грузовые автомобили, работающие на бензине.

Грузовые автомобили, работающие на дизельном топливе.

Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Расчёт количества выбросов вредных веществ в воздух от транспортных потоков, проводился нами на улицах, прилегающих к МБОУ «Школа №91» с углубленным изучением отдельных предметов.

1. Рассчитывается общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (S, км), по формуле: S = N х I, где N – количество автомобилей каждого типа (на дизельном и бензиновом топливе) за 1 час; I – длина участка, км, равная 0,1 км.

2. Рассчитывается количество топлива, сжигаемого двигателями автомашин (R, л), по формуле: R = S х K, где K – расход топлива на 1 км пути, л, приблизительно равный 0,1 л для бензиновых двигателей, 0,4 л для дизельных.

3. Рассчитывается объемное количество выделившихся загрязняющих веществ (V, л) на выбранном нами участке дороги по формуле: V = R х k , где k – коэффициент

для бензина: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется: 0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л диоксида азота;

для дизельного топлива: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется: 0,14 л угарного газа, 0,037 л углеводородов, 0,015 л диоксида азота.

4. Рассчитывается количество свинца (m , г), содержащееся в топливе (1 л этилированного бензина содержит в среднем 0, 25 г тетраэтилата свинца), с использованием данных по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы: m(Pb) = R х k(Pb) где R – количество сжигаемого топлива, k - коэффициент, равный 0,25.

В таблице представлен расчет количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу исследуемым количеством автомобилей, проезжающих на контрольном участке за сутки.

Табл. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу

На основании данных таблицы (Приложение № 3) рассчитаем количество выделившихся веществ в граммах.

Зная, какое количество вредных веществ выделяется при прохождении транспорта по всем дорогам, можно найти концентрацию этих веществ в воздухе. Для этого приблизительно подсчитаем объем воздуха в приземной зоне размером 100*250*3 м³. Объем приземного воздуха получился 75000 м³. Если массу вещества разделить на объем воздуха, то получится концентрация этого вещества.

Сравним получившуюся концентрацию со значениями ПДК ( Приложение №4)

Даже если предположить, что только одна десятая часть выбросов вредных веществ останется в данном приземном слое, то и тогда концентрация вредных веществ превышает ПДК.

По расположению розы ветров видно, что практически круглый год ветер с магистрали Голубева дует в сторону школы.

Выводы:

Количество автомобилей, проходимых по дорогам, недопустимо по санитарным требованием по ул. Голубева и допустимо по двум другим дорогам.

Данные по концентрации вредных веществ предположительно превышают ПДК.

2.2. Определение загрязнений воздуха по снежному покрову

Снежный покров является эффективным накопителем аэрозольных загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферного воздуха. Вдоль автомобильных дорог в зимний период в снегу за 4 месяца накапливается большое количество различных веществ, поступающих с выхлопными газами автотранспорта. Таким образом, концентрация загрязняющих веществ в снежном покрове оказывается на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе.

Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. Поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и об атмосферном загрязнении.

Задачи работы на данном этапе:

установление таких характеристик талого снега, как прозрачность, запах, наличие осадка;

установление химического состава талого снега: определение кислотности, обнаружение в пробах талого снега некоторых веществ.

Отбор проб и подготовка их к исследованию

Для отбора проб были выбранычетыре точки в микрорайоне школы №91.

проба №1 – за школой;

проба №2 – перед школой

проба №3– в конце школьного двора;

проба №4- около дома 4/1 по ул. Голубева.

Отбор проб проводился 5 января 2017 г.

Отбор проб снега проводился пластмассовой трубкой, которую врезают на всю толщину снежного покрова до поверхности земли, после чего вытаскивают со снегом, поддерживая ее снизу полиэтиленовой лопаткой. Нижняя часть трубки была тщательно очищена от частиц грунта. Пробу снега из трубки я высыпал в полиэтиленовый мешок, подписал номер пробы и снег оставил в пакете до полного таяния. После таяния снега и достижения талой воды комнатной температуры, проба готова к проведению анализа.

Методика определения физических свойств талого снега

1.Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3 см высотой 30 см наливается определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст). Можно сравнить каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения и определяется высотой столба воды в цилиндре, сквозь который начинают читаться буквы.

2. Для определения запаха я осторожно взбалтывал исследуемую воду в бутылке,затем, открыв крышку, определял запах воды.

Интенсивность запаха воды (при 20° С не должна превышать двух баллов) определяем по пятибалльной системе (см. таблицу в приложении № 5).

Таблица. Результаты определения физических свойств талого снега

Методика определения химических свойств талого снега

1. Определение кислотности.

Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH. Снег может иметь как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот, он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических углеводородов защелачивает снег.

2. Обнаружение органических веществ.

В одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей).

3. Определение ионов железа Fe3+.

К 10 мл исследуемого талого снега прибавляют 1-2 капли соляной кислоты HCl, несколько капель пероксида водорода и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора тиоцианата калия KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице. Метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л. Качественная реакция протекает по ионному уравнению: Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3

Таблица. Примерное определение ионов Fe3+ в пробах снега

4. Определение ионов меди Cu2+ (качественное).

В фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемого талого снега, выпарить досуха, затем прибавить 1 каплю концентрированного раствора аммиака NH3. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди: 2Cu2+ + 4NH4ОН = 2 [Cu(NH3)4]2+ +4H2O

5. Определение сульфат ионов SO42- (качественное).

К 5 мл талого снега добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl2. Образуется осадок или муть: Ba2+ + SO42- = BaSO4 v

слабая муть – 1-10 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л,

хлопья – 50-100 мг/л,

белый творожистый осадок > 100 мг/л.

Таблица. Результаты химического анализа проб талого снега

Проводя анализ на наличие катионов и анионов в пробах талого снега, использовали в качестве контрольного раствора дистиллированную воду.

Выводы:

На основании проведенных исследований физических и химических свойств талого снега можно сделать следующие выводы:

анализ физических свойств проб талого снега показал, что наиболее близкак дистиллированной воде по прозрачности и запаху проба № 2; показатель рН близок к норме (для атмосферных осадков нормально рН = 5,6) в пробах №2 и №3, в двух других пробах наблюдается защелачивание, которое объясняется присутствием соединений металлов, ароматических углеводородов;

исследование химического состава проб талого снега показали разную степень их загрязнения: в пробах №4, №3 и №1 обнаружено наличие ионов железа, что объясняется соседством с дорогой;

самой чистой оказалась проба №2 (территория школы).

2.3.Исследование снежного покрова на общую химическую токсичность методом биотестирования.

Мы решили провести исследования по оценке талой воды на общую химическую токсичность методом биотестирования.

Для этого талой водой из четырех проб снега мы залили семена фасоли (10 семян на каждую пробу снега). После прорастания семена пересаживать в землю мы не стали, так как они прочно укоренились на плотной ткани, лежащей на дне тарелки.

Всего опыт занял 8 дней.

Первый день: результатов нет.

Второй день: проклюнулись семена во всех пробах, кроме 4 пробы. Семена прорастали равномерно.

Третий день: проклюнулись семена в пробе №4.

На четвертый день опыта - появились первые росточки. Проростки из пробы №2 были самыми сильными и зелеными.

Пятый день – самый быстрый рост стеблей наблюдали в пробе №2.

Восьмой день( окончание опыта) – проба №4:стебли у фасоли так и не появились. Проростки из пробы №2 -самые развитые. Проростки из пробы №1 и №3: к моменту завершения наблюдения было небольшое отставание в росте стеблей.

Результаты наблюдений внесены в таблицу. (См. Приложение №6)

Подводя итоги исследования можно сделать следующий вывод: в развитии вегетативных органов растения наблюдалось различие, что может свидетельствовать о взаимосвязи развития растений и загрязнения снежного покрова, а, следовательно, и уровня загрязнения атмосферы. Наиболее химически токсичен снег из пробы №4, наименее токсичен – из пробы №2.

2.4.Результаты анкетирования жителей микрорайона школы.

Для того чтобы выяснить, знает ли население о проблеме экологической безопасности автомобильного транспорта, которая является составной частью экологической безопасности, для начала, нами был проведен социальный опрос жителей г. Нальчика. В исследовании приняли участие 60 человек. Были заданы вопросы согласно Приложению № 7.

Проанализировав результаты социального опроса, мы получили, что:

73% граждан имеют свой автомобиль.

45% опрошенных не задумывались о вреде, который наносит ихтранспортное средство окружающей среде, и лишь 15% очень тревожит эта проблема, 32% считают, что об этом должны думать специальные органы, а 8% - задумывались, но особо не интересовались этой проблемой.

61% опрошенных граждан не интересует проблема существованияреальной угрозы загрязнения атмосферы выхлопными газами. 34,2% участвующих в социальном опросе считают, что угроза есть, и лишь 4,8% граждан считают, что уже пора принимать радикальные решения этого вопроса.

Большинство опрошенных проблему своего здоровья связывают с состоянием окружающей среды, и одним из факторов ее загрязнения называют выхлопные газы автотранспорта.

Большинство участников опроса – 75%, предпочитают до пункта назначения проехать на автотранспорте, и лишь 25 % – пройтись пешком.

О пагубном воздействии выхлопных газов на природу, человека и животных знают 71% опрошенных граждан, и считают эту проблему действительно актуальной, а 29% - считают, что проблема есть, но она ещё не актуальна

На защиту окружающей среды от вредных последствий автомобильного транспорта может заставить: 50% участников соц. опроса – нанесение

вреда здоровью кому-то из близких, 30% – информация о серьёзной опасности из СМИ, 10% – перемены во взглядах, и 10% – возраст.

Результаты обработки статистических данных наглядно показаны на

диаграммах в Приложении №8.

Исходя из всего вышесказанного, мы пришли к заключению, что большинство жителей знают о пагубном влиянии выхлопов автомобильного транспорта на окружающую среду, но не считают эту угрозу реальной,при

всем том, что проблема актуальна для многих на сегодняшний день, а решение её перекладывают на специальные органы.

Такое противоречивое заключение мы связываем с тем, что, в настоящее время, человек не мыслит своего существования без автотранспорта и он стал, чуть ли не основным средством передвижения. Но он же, к сожалению, и главный глобальный загрязнитель окружающей среды.

Выводы:

Рассмотрев вопросы по загрязнению атмосферного воздуха, мы подтвердили, что данная тема является актуальной.

С помощью исследований мы подтвердили, что экологическая проблема загрязнения окружающей среды микрорайона школы автомобильным транспортом реально существует.

Рекомендации.

Так как наибольшую роль в загрязнении воздушного бассейна играют автомобильные выбросы, то экологически значимыми в данном случае являются такие мероприятия:

Совершенствование автомобиля и его технического состояния (совершенствование конструкций автомобиля, применение новых типов топлив и поддержание технического состояние автомобиля);

Перевод автомобилей на дизельные двигатели. Выброс вредных веществ оксида углерода от дизельного двигателя на 50-90% ниже, свинца нет совсем и т.д.;

Рациональная организация перевозок и движения (совершенствование дорог, организация и регулирование дорожного движения, рациональное управление автомобилем);

Ограничение распространения загрязнения от источника к человеку. Снижение концентрации оксида углерода может быть достигнуто с помощью зеленых насаждений.

Увеличить плотность насаждений в зоне действия источника загрязнения, а именно по ул Голубева.

Построение автомагистрали в обход городов, которые принимали бы весь поток транзитного транспорта, что поможет снизить транспортный поток в городе и, следовательно, уровень загрязнения

Необходимо проведение ежегодного экологического исследования школьного микрорайона.

Необходимо проводить экологические рейды в районе.

Необходимо распространять среди школьников экологическую культуру, пропагандировать здоровый образ жизни.

Состояние окружающей среды зависит от нас, от нашего отношения к ней.

Литература

Простейшие методы статистической обработки результатов экологических исследований /Сост. А.С.Боголюбов - М.: Экосистема, 2001.-17 с.

Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: Справ. изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л.: "Химия", 1990.-732 с.

Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/Подред. Т. Я. Ашихминой.-М.: АГАР,2000.-385 c.

Чернова, Н. М. Лабораторный практикум по экологии : учеб. пособие для студентов пед. институтов по биол. спец. - М.: Просвещение, 1986.

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

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

. Н. Кузнецов. Экология России. Хрестоматия. - Москва « А.О.МДС»

С.Е. Мансурова, Г.Н. Кокуева Школьный практикум. Следим за окружающей средой

нашего города. - Изд. « Владос», 2001 г.

Л.А. Цветков Органическая химия. - учебное пособие.

Практическое руководство по фармацевтической химии / Под редакцией. П.Л. Сенова. - Изд. « Медицина», 1967г.

Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек. – М.: ФАИР - ПРЕСС, 2002. – 316 с.

Интернет – ресурсы

http://arstyle.org/clipart/rastr/152020-planet-eaeth-cliparts-planeta-zemlya.html растровый клипарт «Планета Земля»

Сайт: http://elenaranko.ucoz.ru/

Яндиева Д.Т. Загрязнение моей улицы транспортом. – [ электронный ресурс]

– Режим доступа: http://isosert.ru/files/pr.pdf, свободный. – Загл.с экрана.

http://biomodul.ru/ekologiya-gorod

http://www.mosgorzdrav.ru/mgz/komzdravsite.nsf/fa_MainForm?OpenForm&type=ka_homepage

http://real-usi.ru/node/137