Проблема загрязнения окружающей среды автотранспортом в р.п. Кормиловка»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Кормиловская СОШ №1»

Международный экологический конкурс детского творчества "Зеленая планета"

Тема: «Проблема загрязнения окружающей среды автотранспортом

в р.п. Кормиловка»

           Выполнили:

ученица 8 Б класса

Баркова Анна

ученица 7 В класса

Шентерова Дарья

МБОУ

«Кормиловская

СОШ №1»

Научный руководитель :

Прокудина Н.В.

учитель физики.

рп Кормиловка

2019

Введение

В настоящее время вопросы экологической безопасности приобретают первостепенную важность. Развитие цивилизации неразрывно связано с развитием промышленности, транспорта и уничтожением природных объектов вследствие загрязнения окружающей среды.  Затянувшееся потребительское отношение человека к природе привело к истощению природных ресурсов, а научно- технологическая революция и вмешательство человека в природные процессы в результате хозяйственной деятельности нарушают равновесие в природе, обусловливают такие экологические сдвиги, которые могут оказаться необратимыми. В связи с этим экологические проблемы приобрели общечеловеческое социально-политическое значение.

Автомобильный парк растет быстрее чем народонаселение. В настоящее время с конвейеров автозаводов России ежегодно сходит около 2 млн автомобилей, а всего мира более 70 млн.

Практически все современные автомобили снабжены двигателями внутреннего сгорания. При сравнительно небольшой массе этот двигатель развивает значительную мощность, экономичен, достаточно надежен, работает на сравнительно недорогом топливе. По мере роста автомобильного парка, стал проявляться существенный недостаток этого двигателя - с выхлопными газами в окружающий воздух поступают вредные для здоровья человека вещества. Когда автомобилей стало слишком много, в крупных городах заметно ухудшилось состояние атмосферного воздуха.

Для того чтобы сохранить человечеству автомобиль необходимо если не исключить, то свести к минимуму вредные выбросы.

Цель работы: Определить количество загрязнителей, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта.

Задачи:

1. Рассмотреть процессы диффузии в окружающей среде

2. Доказать, что диффузия влияет на распространение выхлопных газов.

3. Провести подсчет кол-ва вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу транспортом на главных улицах посёлка.

Этапы работы:

• Выделение и постановка проблемы (выбор темы исследования);
• Выдвижение гипотезы;
• Поиск и предложение возможных вариантов решения;
• Сбор материала;
• Проведение исследования;
• Обобщение полученных данных.

Методы исследования:

 - лабораторные

 - теоретические

Рабочая гипотеза:

Большой уровень загрязнения окружающей среды приходится на автотранспорт.

Основная часть:  

Загрязнение окружающей среды негативно влияет на здоровье людей.

Процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму, называется диффузией.

  Этот  физический процесс чрезвычайно распространён в природе, он происходит не только в газах и жидкостях, но и в твёрдых телах. Скорость диффузии вещества возрастает с повышением температуры, уменьшением плотности и вязкости среды, увеличением перепада концентраций в направлении диффузии. Так, в жидкости скорость диффузии в тысячи раз ниже, чем в газе, а в твёрдых телах она на несколько порядков меньше, чем в жидкости.

Рассматривая это явление, мы можем сказать, что диффузия тесно связана с загрязнением атмосферы. Существует два основных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный - это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт. В результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиарда тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов. Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика – 27 % и металлургия – 25,8 %, нефтедобыча и нефтехимия 15,5%. Так же подсчитано, что больше всего загрязняют атмосферу автотранспорт – 13,1 %.

Автотранспорт – один из основных загрязнителей окружающей среды.

        Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4-5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их объединяют в следующие группы:

1. Нетоксичные вещества – азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха.

2. Угарный газ – СО, является продуктом неполного сгорания нефтяных видов топлива. СО – исключительно ядовитый газ, легко соединяется с гемоглобином крови, при этом образуется карбоксигемоглобин (при 0,4%), содержание которого в крови сопровождается ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени, нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5%), изменениями деятельности сердца и легких, головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (10-80%). Со очень стабильное вещество, время жизни  в атмосфере – 2-4 месяца.

3. Оксиды азота – NO и диоксид азота – NO2.  Это газы образующиеся в камере сгорания при температуре 2800°С и давлении около 1 Мпа.  При обычных атмосферных условиях NO полностью превращается в NO2 – газ бурого цвета с характерным запахом. Оксида азота еще более ядовиты, чем угарный газ. При контакте NO2 с влажной поверхностью (слизистые оболочки глаз, носа, бронхов) образуются азотная и азотистые кислоты, раздражающие слизистые оболочки и поражающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004-0,008%) возникают астматические проявления и отек легких.  При длительном воздействии оксидов азота в концентрациях, превышающих норму, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью, а также нервными расстройствами.

4.Углеводороды (этан, метан, бензол, ацетилен и др.) - обладают канцерогенным действием, оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека.

5. Альдегиды – это органические соединения, которые присутствуют в основном в отработавших газах (формальдегид, акролеин, уксусный альдегид). Наибольшее количество альдегидов образуется при режимах холостого хода и малых нагрузок, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.  Он раздражает слизистые оболочки человека, дыхательные пути обладает токсичным эффектом на человеческий организм.

6. Сернистые соединения – сернистый ангидрид и сероводород. Значительно больше серы присутствует в дизельном топливе. Сернистое соединения оказывают раздражающее воздействие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, при высокой концентрации (свыше 0,01%) – к отравлению организма.

7. Свинец и его соединения. Крайне опасной частью выхлопных газов являются соединения свинца, образующиеся  при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, добавляемого к бензину для повышения октанового числа. При сжигании 1 л бензина в воздух поступает 200-700 мг свинца. Значительное накопление свинца происходит в почве придорожных полос. При интенсивности движения более 3000 проездов автомобилей в сутки содержание свинца в полосе может достигать 50-55 мг на 1 кг почвы при норме 10 мг/кг.

                       Таблица №1 Процентное содержание выбросов вредных веществ при работе двигателей внутреннего сгорания        

Кислород попадает в организм человека через легкие вместе с вредными химическими выбросами.  Проникновение кислорода из воздуха через мембраны легочных пузырьков в кровь, а углекислого газа – из крови в воздух происходит также благодаря диффузии. Альвеолы мельчайшие ячейки легких – оплетены густой сетью капилляров – тончайших кровеносных сосудов. Стенки тех и других очень тонкие, что способствует проникновению через них молекул газа в кровь и обратно. Скорость газообмена зависит от площади поверхности, через которую происходит диффузия газов, и разности парциальных давлений диффундирующих газов (парциальным называется часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси). Множество легочных пузырьков и их ячеистое строение обеспечивают большую поверхность, через которую происходит газообмен между воздухом и кровью.  

  Для доказательства мы провели такой опыт: побрызгав в одной части кабинета физики духи, через 25 секунд их запах был ощутим на расстоянии 8,65 м от места их распыления. И мы вдыхали аромат духов. Так и пыль попадает в наши легкие.

Наиболее значительным источником загрязнения в поселке является автомобильный транспорт. Предприятия транспортно-дорожного комплекса являются основными потребителями воды и "поставщиками" отходов, но главную опасность представляют выбросы транспортной техники в атмосферный воздух. Их удельный вес в отдельных городах доходит до 72,5 % от валовых выбросов.

А ведь именно эта пыль с различными вредными химическими соединениями попадает в наши легкие.

Изучая эту проблему, мы рассчитать загрязненность некоторых улиц нашего поселка.

Сбор материала проводили в январе 2019  года в обеденное время ( с 12 до 15 ч). Интенсивность движения автотранспорта определяется методом подсчета автотранспорта разных типов  по 10 минут в каждом из участков. Из наших данных видно, что загруженность улиц автотранспортом неодинакова. Наиболее загруженная улица – это улица Ленина.          

 Таблица № 2Мы подсчитали среднее количество машин проезжающих по улицам нашего поселка за час, результаты занесли в таблицу:

Методика определения количества загрязнителей, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта

Методика определения количества загрязнителей, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта взята в книге «Экология человека» под редакцией Губаревой Л.И., Мизиревой О.М. и Чуриловой Т.М.

1.   Выбрать участок автотрассы длиной 1 км, имеющий хороший обзор. Измерить длину участка по обочине (в километрах).

2. Определить число единиц автотранспорта разного типа (газелей и легковых  автомобилей), проходящих по участку в течение часа, данные занести в таблицу.

3. Рассчитать общий путь (S), пройденный автомобилями каждого типа за 1 ч: умножить N на длину участка. Результаты занести в таблицу.

Рассчитать объем топлива (Q, л), сжигаемого за 1 час автомобилями каждого типа, по формуле:  Q = S · Y, где Y – удельный расход топлива на 1 км (таблица 4).

4. Рассчитать общие объемы (VCO, VC H , VNO,  л) выделившихся в атмосферу загрязнителей (угарного газа, углеводородов, диоксида азота) при сгорании топлива по формуле: V = K · Q, где К – эмпирический коэффициент, определяющий зависимость величины выброса вредных веществ от вида горючего (таблица 5). Занести рассчитанные данные в таблицу.

5. Рассчитать массу каждого из выделившихся вредных веществ (mco, mC H,,г) по формуле:

                                  m = V·M

                                          22,4

     где M – молекулярная масса каждого из оцениваемых загрязнителей.

      Занести  цифры в расчетную таблицу.

6.Определить по справочным таблицам предельно допустимая концентрация (ПДК) каждого из загрязнителей и сравнить с опытными данными.    

Рассчитали количество загрязнителей, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта    

           Таблица № 3 Число единиц автотранспорта проезжающих за час (тип транспорта)

Таблица № 4Показатели работы автотранспорта (нормы расхода топлива)

Таблица № 5 Коэффициент выброса загрязняющих веществ в атмосферу

Суммарная оценка загруженности улиц автотранспортом проводили согласно ГОСТ – 17.2.2.03-77: низкая интенсивность движения – 2,7-5,9 тыс. автомобилей в сутки, средняя – 6-17 тыс. и высокая – 18-27 тысяч.

 Таблица № 6 Количество загрязнителей попадающих в окружающую среду в результате движения автотранспорта (в среднем за 1 час рабочего времени).

Примечание:

Максимально разовая ПДК угарного газа = 5 мг/м3;

Максимально разовая ПДК диоксида азота = 0,085 мг/м3.

             Таблица№7   ПДК некоторых атмосферных загрязнителей, мг/м3

Таблица №8

 Загруженность улиц автотранспортом поселка Кормиловка различна. Наиболее высокая интенсивность движения автотранспорта наблюдается на улице Ленина, наиболее низкая на улице Кирова. Наблюдается разница и в количестве загрязнителей, попадающих в атмосферу  в результате работы автотранспорта, особенно в рабочее время дня. Большее количество загрязнителей попадает в воздух от работающего автотранспорта на улицах Ленина  и Советская.

Снижение уровня выбросов возможно, если:

• следить за состоянием транспорта и качеством топлива;  
• установить фильтров;
•  ограничить движение автомобилей (например, по улице Свердлова  

возле больницы);

• снизить токсичности моторных топлив;
• использовать альтернативные варианты топлива для двигателей.

  Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха. 

А ведь именно эта пыль с различными вредными химическими соединениями попадает в наши легкие.

 Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. В сутки человек в среднем потребляет около килограмма пищи, до двух с половиной литров воды и кислород из двадцати килограммов воздуха. Легковой автомобиль за 1,5 тыс. км пробега расходует суточную норму кислорода одного человека (в среднем человек в сутки потребляет 500 л О2, пропуская через легкие 12 т воздуха).  Но потребляемый воздух должен отвечать определённым санитарным требованиям, иначе он вызовет острые или хронические заболевания. Вред, причиняемый пылью и золой, является глобальным.

Основной вывод по работе

Выхлопные газы автомобилей до предела загрязняют окружающую нас природу. Автомобиль, выбрасывает из двигателя более 200 наименований отравляющих и канцерогенных веществ, как правило, без цвета и запаха, а для сжигания одного килограмма бензина (чуть больше одного литра) расходует 300 литров воздуха. Это до 60 литров чистого кислорода. В среднем каждый автомобиль всего за один час своего движения превращает 3000 литров воздуха в канцерогенные и отравляющие вещества, которыми нам приходится дышать.

Давно пора понять, что не Природе нужна наша защита. Это нам необходимо ее покровительство. Забота об окружающей среде дает процветание, а неразумное использование и разрушение - гибель. Все мы, живущие на этой планете, должны постичь эту истину ради нынешних и будущих поколений.

 Проделав данную работу, мы предлагаем следующие меры решения данной проблемы

• Следить за состоянием транспорта (отработавшие газы бензинового двигателя с неправильно отрегулированными системой зажигания и карбюратором содержат  оксид углерода в количестве, превышающем норму в 2-3 раза) и качеством  топлива;  
• Охватить контролем и регулировкой личный транспорт и транспорт мелких  автохозяйств;

• Установка фильтров;
• Создание и расширение производства автомобилей с высокоэкономичным и  малотоксичным двигателями;
• Снижение токсичности моторных топлив;
• Использовать альтернативные варианты топлива для двигателей.

Использованная литература:

1). Амбарцумян В.В., Носов В.Б., Тагасов В.И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта-М, Издательство «Научтехлитиздат»,1999.

2). Аксёнов И.Я.,Аксёнов В.И.Транспорт и охрана окружающей среды-М.    

«Транспорт»,1986.

3). Ашихмина Т.Я. Школьный зкологический мониторинг.М., «Агар», «Рандеву-АМ», 2000.

4). Буслаев А.П., Луканин В.Н.и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов-М. ИНФРА-М,1998

6). Губарева Л.И., Мизирева О.М., Чурилова Т.М. Экология человека.- М.: Владос, 2003.