Нижегородская область

Администрация Шатковского района

Муниципальное образовательное учреждение

Лесогорская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа по теме

«Автомобильный транспорт, окружающая среда и здоровье человека»

Предмет: физика

Выполнил:

Сатункин Александр

учащийся 10 кл.

МОУ Лесогорская СОШ

Руководитель: Сатункина    
Наталья Викторовна

Лесогорск 2013 г.

Содержание:

Введение.

“Все химические загрязнения среды жизни ведут  в никуда человеческих болезней

и  разрушения природы”.

Н.Ф. Реймерс

Без здоровой окружающей среды не может быть ни здорового общества, ни социально активных граждан. К сожалению, в настоящее время в России экологическая ситуация характеризующая прогрессирующей деградацией окружающей природной среды, и ухудшение здоровья нации свидетельствуют о том, что в стране не обеспечивается экологическая безопасность, которая составляет часть (наряду с государственной, военной, личной) национальной безопасностью.

Экологическая обстановка в России, как и во всём мире, превращается из неблагоприятной в кризисную. Кризисная экологическая ситуация обостряется ещё и тем, что страна переживает смену общественно – экономических отношений. России досталось тяжёлое наследие: до 1990х гг. антропогенное воздействие на окружающую среду в СССР непрерывно возрастало за счёт освоения всё более обширных новых территорий, роста затрат природных ресурсов на промышленное и сельскохозяйственное производство и увеличения потока загрязняющих веществ.
Автомобильный транспорт занимает важное место в единой транспортной системе страны. Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов, что обусловлено высокой маневренностью автомобильного транспорта, возможностью доставки грузов “от двери до двери”, высокой скоростью доставки и сохранностью грузов.

Высокая мобильность, способность оперативно реагировать на изменения пассажиропотоков ставят автомобильный транспорт “вне конкуренции” при организации местных перевозок пассажиров. На его долю приходится почти половина пассажирооборота.

Наряду с преимуществом, которое обеспечивает обществу развитая транспортная сеть, ее прогресс так же сопровождается негативными последствиями — отрицательным воздействием транспорта на окружающую среду и, следовательно, на здоровье человека.

Автомобили, являются практически основным источником загрязнения окружающей среды, а также – одним из источников, создающих высокий уровень шума и вибраций. Экологический ущерб от эксплуатации автотранспортных средств обусловлен токсичными выбросами, Ежегодно автотранспортными средствами выбрасывается в атмосферу более 12 миллионов тонн различных загрязняющих веществ: окиси углерода, окислов азота и серы, углеводородов, сажи и других.

Являясь крупнейшим потребителем природного топлива, автотранспорт существенно влияет на увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа и, тем самым, на процесс глобального потепления климата в мире.
Автомобиль – один из главных факторов шумового загрязнения.
Автомобиль стал бы гораздо безвреднее для окружающей его среды, если бы в его двигателе углеводородное топливо превращалось исключительно в углекислый газ и водяные пары. Но… Температура горения топлива бывает или слишком высокой, или очень низкой, что приводит к его неполному сгоранию. Кроме того, не следует забывать о качестве самого горючего и примесях, содержащихся в нем. Все это, как известно, приводит к возникновению токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота и серы, несгоревших углеводородов и прочих газов, а также твердых частиц сажи и соединений свинца.

Актуальность выбранной темы.

Посёлок Лесогорск расположен в 15 км от районного центра Шатки, на равнинной лесистой и заболоченной местности местности. В посёлке два крупных предприятия ПС-500 кВ «Арзамасская» и ОАО НПК «Электрические машины». По территории посёлка проходит трасса, Шатки – Первомайск,  поэтому посёлок  подвергается загрязнению продуктами сгорания от выхлопных газов автомобилей, а так же влиянию электромагнитного излучения. Загрязнение воздуха влияет на здоровье взрослых и детей. В нашей школе с каждым годом растёт количество детей с хроническими заболеваниями дыхательных путей, снижается иммунитет.
В запыленности воздуха главная роль принадлежит автотранспорту.
Цель работы: исследование проблемы загрязнения воздуха выхлопными газами

Объект исследования: процесс загрязнения воздуха выхлопными газами в п. Лесогорск за сутки.

Предмет исследования: трасса Шатки-Первомайск, проходящая через п. Лесогорск, с протяженностью 1км.

Гипотеза исследования: загрязнение воздуха отрицательно влияет на здоровье человека

Задачи исследования:

1. Изучить вопрос экологической обстановки в п. Лесогорск;
2. Узнать о заинтересованности жителей посёлка в существующих экологических проблемах;
3. Рассмотреть степень влияния автомобильного транспорта на биосферу;
4. Обосновать причину появления канцерогенных веществ в воздухе.
5. Выяснить влияние выхлопных газов и автомобильного шума на здоровье человека;
6. Изучить химический состав автомобильных выхлопных газов.
7. Сформулировать проблемы и найти способы их решения.

выхлопных газов на здоровье человека.

Увеличение масштабов сжигания нефтепродуктов является причиной загрязнения воздушной среды. В особенности это стало ощутимым с развитием автомобильного транспорта. Бензин, израсходованный на приведение в действие двигателей внутреннего сгорания, никуда не исчезает. Отдавая заключённую в нём энергию химических связей, он разлагается на более простые вещества – оксиды углерода, сажу, углеводороды и др. Наибольшее количество загрязняющих атмосферу веществ выбрасывается с выхлопными газами автомобилей. Анализ выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания показал, что в них содержится около двухсот различных веществ, большинство из которых токсично. Основные компоненты выхлопных газов приведены в таблице 1.
Из таблицы видно, что количество выбросов существенно зависит от конструкции двигателя, при этом дизельные двигатели экологически оказываются более приемлемыми. Однако в не меньшей степени количественный и качественный состав выхлопных газов зависит от технического состояния, условий и режима работы двигателя. Особенно резко увеличивается концентрация вредных веществ в выбросах автомобилей при работе на холостом ходу.

Карбюраторные двигатели выбрасывают значительно больше несгоревших углеводородов и продуктов неполного окисления (альдегидов, оксида углерода). Пройдя 15 тыс. км, каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу более 3 т диоксида углерода, 93 кг углеводородов, 0.5 т оксида углерода, около 30 кг оксидов азота.

Само по себе попадание в окружающую среду с выхлопными газами токсичных веществ является весьма нежелательным, так как они представляют реальную опасность для здоровья людей. Так, оксид углерода инактивирует гемоглобин, обуславливая кислородную недостаточность тканей, вызывая расстройство нервной и сердечно – сосудистой систем, а так же способствует развитию атеросклероза. Оксиды азота резко раздражают лёгкие и дыхательные пути, способствуя возникновению воспалительных процессов в них. Под влиянием оксидов азота образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникает головокружение, сонливость, расстройство дыхания и кровообращения.

Выхлопные газы – причина образования канцерогенных веществ в воздухе.

Химический состав автомобильных выхлопных газов.

Наибольшую опасность представляют оксиды азота, примерно в 10 раз более опасные, чем угарный газ, доля токсичности альдегидов относительно невелика и составляет 4-5% от общей токсичности выхлопных газов. Токсичность различных углеводородов сильно отличается, однако особенно, что непредельные углеводороды в присутствии диоксида азота фотохимически окисляются образуя ядовитые кислородсодержащие соединения - составляющие смогов.

Обнаруженные в газах полициклические ароматические углеводороды — сильные канцерогены. Среди них наиболее изучен бензпирен, кроме него обнаружены производные антрацена: бензантрацен, дибензантрацен,  диметил.

Кроме того при использовании сернистых бензинов в отходящие газы могут входит оксиды серы, при применении этилированных бензинов - свинец (тетраэтилсвинец), бром, хлор, их соединения. Считается, что аэрозоли галоидных соединений свинца могут подвергаться каталитическим и фотохимическим превращениям, участвуя в образовании смога.

Экспериментальная часть

1. В п. Лесогорск был проведен социологический опрос, в ходе которого... (см. приложение 1)
2. Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Цель: исследовать роль различных групп автомашин в загрязнении атмосферного воздуха.
Объект изучения: транспортный поток на трассе шатки - Первомайск.
Оборудования и материалы: пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Ход работы: в автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается около 2млрд. т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. В России автотранспорт ежедневно выбрасывает в атмосферу 16,6 млн.т загрязняющих веществ.
30% заболеваний горожан непосредственно связаны с загрязненностью воздуха выхлопными газами.

Количество выделяемого в атмосферу углекислого газа, приходящегося на одного человека за 1км пути:

• Пешком или на велосипеде – 0,000кг;
• На трамвае, троллейбусе, метро – 0,040кг;
• На автобусе – 0,065кг;
• На автомобиле с 4мя пассажирами – 0,065кг;
• На автомобиле с одним человеком (водителем) – 0,20кг;
• На самолете – 0,260кг.

Протяженность трассы, которая проходит через посёлок, составляет 1 км.
В среднем за 4 часа через посёлок проезжают:

Исходя из всех этих данных, можно вычислить среднее число автотранспорта, проезжающего через наш посёлок за сутки, неделю, месяц, год (см. приложение 2).

Это огромное число для нашего маленького посёлка. Окружающая среда и воздух загрязняются. Воздух является одним из важнейших элементов среды. Воздушная среда необходима для дыхания человека. Человеческий организм постоянно испытывает потребность в воздухе. Это обусловлено физиологическим значением дыхания. При вдохе в органы внешнего дыхания поступает воздух, в котором содержится необходимый для организма кислород. Человек дышит воздухом помещения, рабочего места и воздушного бассейна населенного пункта, где он живет. Рассеивание в воздушной среде промышленных и автомобильных выбросов изменяет химический состав атмосферы. В воздухе городов часто или постоянно обнаруживаются вредные вещества. По мере накопления отходов в окружающей среде происходит вначале исчезновение чувствительных к загрязнителям видов, затем, по мере устойчивых видов, изменение структуры экосистемы, замещение одной экосистемы другой или опустынивание территории. Накопление в окружающей среде отходов, токсичных для здоровья человека, вызывает угнетения здоровья вначале отдельных людей, имеющих ослабленное здоровье, затем - здоровье большей и большей части населения. Это является суровым экологическим предупреждением о том, как хрупка защитная система организма человека. Таким образом, воздействие человека на природу в индустриальную эру действительно стало фактором, превосходящим все природные силы, которые когда-либо влияли на развитие жизни, подрывает существование не только различных биологических видов, но и его самого.

Действительно, мы редко задумываемся над тем, что мы практически дышим «выхлопными газами». Ведь когда человек здоров, он хорошо себя чувствует, ходит пешком, ездит на автомобиле.… Наверно он думает, что когда он ходит пешком, то дышит свежим и чистым воздухом.… А когда человек едет на автомобиле, не задумывается, что он загрязняет окружающую среду и воздух, а потом сам же его вдыхает. Да, мы понимаем, что без автомобилей в настоящее время не обойтись. Решению этой проблемы поможет перевод транспорта на высококачественный бензин, грамотная организация движения. При строительстве и реконструкции городов проектировщики разрабатывают новые системы регулирования уличного движения, сводящих к минимуму возможность образования транспортных пробок. Это очень важно, потому что, останавливаясь и снова набирая скорость, автомобиль выбрасывает в воздух в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении.  Для того чтобы автомобили выделяли в окружающую среду меньше вредных веществ, необходимо на них поставить другие двигатели, которые не выделяли бы столько много выхлопных газов, сколько выделяют двигатели современных автомобилей.

Сколько таких населённых пунктов, как наш посёлок, сколько больших районов и городов, которые помимо автомобилей загрязняются еще заводами, фабриками, промышленными предприятиями и т.д. Если только в нашем посёлке за сутки в атмосферу поступает 10,5 л выхлопных газов, то в Шатковском районе 67 населённых пунктов, значит, приблизительно в атмосферу поступает 707,52 л выхлопного газа! И это всего лишь за сутки! А за год – 251877,2 л выхлопного газа! Это огромное количество! Это вред не только для окружающей нас среды и воздуха, но в главную очередь – для нашего здоровья!

1. Определим общий путь, взяв за отметку 100 метров.

В час легковых автомашин проезжает 50 штук.

S = 50·100 = 5000 м = 5 км (см. приложение 3)

2. Определим количество топлива, сжигаемого двигателями автомобилей по формуле R= S·К, где К – расход топлива на 1 км пути в метрах, для бензиновых двигателей это примерно 0,1 литр. 

R = 5 км·0,1 литр = 0,5 л.

3. Рассчитаем количество выделившихся вредных веществ на выбранном участке дороги. Для этого при сгорании топлива, необходимого для 1 км пробега выделяется 0,6 л угарного газа, 0,1л углеводорода, 0,04 л диоксида азота.

0,5 · 0,6 =0,3– угарный газ

0,5 · 0,1 =0,05– углеводород

0,5 · 0,04 = 0,02 – диоксид азота.
Проводя аналогичные расчеты,  получим: (см. приложение 4)
За сутки через посёлок проезжает 960 легковых автомобилей, микроавтобусов 120 (газели и УАЗы), 198 грузовиков и 96 автобусов. На 1 км дороги оседает у одного автомобиля в среднем 0,2 гр. пыли. Умножим на количество проходимого транспорта – 274,8 гр. в сутки, 100,302 кг в год.

Содержание основных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (см. приложение 5)

Вывод: 
В ходе проведённых исследований была установлена прямая
зависимость загрязнения окружающей среды от интенсивности транспортного потока.  Время, самое насыщенное автотранспортом - 7-8 ч и 17-18 ч.  

С помощью исследований подтверждено, что экологическая проблема загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом реально существует, и человек должен прилагать много усилий, чтобы эту проблему решить.

Заключение.

Часто фантасты рисуют картины, на которых изображают мчащиеся по эстакадам поезда, похожие на ракеты, движущиеся по автострадам и улицам городов потоки ультрамодных автомобилей, “летящие” по морям и рекам суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, исчерченное следами сверхзвуковых самолётов небо. Но хочется верить, что картина будет совсем иной. Грядущее поколение людей вернут Земле её первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут клубы отработавших газов автомобилей. Коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов и пассажиров, не угрожая при этом окружающей среде. Но у будущего есть и менее позитивная сторона - это  абсолютное загрязнение окружающей среды без возможности на восстановление, 100% людей, которые болеют неизлечимыми болезнями, а как следствие, высокая смертность и уменьшение продолжительности жизни. И, в конце концов, полное вымирание живых организмов. Какое будущее мы хотим решать нам, решать сейчас! Но, к сожалению, статистика показывает, что две трети населения вообще не задумываются о тех проблемах, которые уже так явно подошли к решающему концу.  А в заключении хочется сказать, что при создании этого проекта мне потребовалось немало времени, чтобы провести исследования, найти дополнительную информацию. Каждый человек должен задуматься о том, какие серьёзные последствия несёт атмосфера, пропитанная вредными химическими веществами. Жизнь, данная нам однажды природой не должна нарушаться искусственными факторами, которые негативно сказываются на здоровье человека.

Подумайте об этом!

“Спасение планеты зависит от изменения

нашей собственной системы ценностей и

нашего поведения”

Л. Браун

Приложение 1.

Социологический опрос жителей п. Лесогорск

1. Есть ли у вас автомобиль?

2. Задумывались ли вы когда-нибудь о вреде, который наносит ваше транспортное средство окружающей среде?

3. Признаёте ли вы, что существует реальная угроза загрязнения атмосферы выхлопными газами.

4. Что вы чаще предпочитаете пройтись пешком до пункта назначения или проехать на автотранспорте?

5. Знаете ли вы о пагубном воздействии выхлопных газов на природу, человека и животных? Считаете ли вы это проблемой, актуальна ли она на сегодняшний день?

6. Что может заставить вас встать на защиту окружающей среды от вредных последствий автомобильного транспорта?

Приложение 2

Среднее число автотранспорта

Приложение 3

Количество проехавших автомобилей.

Приложение 4

Количество выделившихся вредных веществ

Приложение 5.

Содержание основных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания

Литература:

1. Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – 2-е изд. – М.:

2. В. Володин «Человек. Энциклопедия для детей»

3. В. В. Денисова, А. С. Курбатова и др. «Учебный курс. Экология города», М.: 2008 г.

4. Ю. В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек» Учебное пособие, М.: «Фаир-Пресс», 2002 г.
5. В. Ф. Протасов, А.В. Молчанов «Экология, здоровье и природопользование в России», М.: «Финансы и статистика», 1995 г.
6. http://transpenv.org.ru/people.html
7. http://www.vozdyx.ru/art/carandair.htm