Научно-исследовательская работа «Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки»

• 1 слайд

  Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки
  

• 2 слайд

  Влияние выхлопных газов на здоровье человека
  

• 3 слайд

  Цель: ознакомление с основными видами загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом и методом их экспрессного анализа.
  
  
  Задачи: - определить количество единиц автотранспорта проходящего по улице Меркутлинская в течение 12ч;
  -рассчитать количество топлива разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин;
  -определить количество выделившихся вредных веществ;
  -сделать вывод об экологической обстановке в районе исследуемого участка автомагистрали, принимая во внимание близость жилых и общественных зданий;
  -предложение своих способов решения проблемы по улучшению экологической обстановки.
  
  

• 4 слайд

  Число автомобилей каждого типа, шт
  

• 5 слайд

  Количество выделившихся вредных веществ, л
  

• 6 слайд

  Сравнение условного объёма с объёмом воздуха необходимым для разбавления
  

Содержание

1. Введение                                                                                     с. 3-5

2.       Методика работы                                                                        с. 6-8

3.       Результаты и выводы                                                                  с. 9-10

4.       Использованная литература                                                        с. 11

5.   Приложение                                                                                     с. 12-13                                       

Введение

      Автомобиль - не роскошь, а средство передвижения. Это известно всем. Но то, что машина из блага цивилизации может превратиться в её бич, человечество стало понимать сравнительно недавно. Чем больше машин выходит на улицы, тем труднее горожанам мирно сосуществовать с их стальным гудящим и чадящим потоком. В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержится окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бензапирен. Достаточно сказать, что учёные уже обнаружили в этих газах около 200 компонентов. Окись углерода, например, попадая в кровь, так действует на красные кровяные шарики-эритроциты, что они теряют способность транспортировать кислород. В результате наступает кислородное голодание организма, что, прежде всего, сказывается на центральной нервной системе. Когда мы вдыхаем окислы азота, они в дыхательных путях соединяется с водой и образуют азотную и азотистую кислоты. В результате возникает не только раздражение слизистых оболочек, но и весьма тяжёлые заболевания. Считается, что окислы азота в 10 раз опаснее для организма, чем окись углерода. Типичным представителем канцерогенных веществ, способствующих возникновению раковых опухолей, является бензапирен.

Именно в развитии автотранспорта, стало быть, во всё большем засорение воздуха автомобильными газами многие учёные видят главную причину увеличения смертности от рака лёгких. Частота этого заболевания в городе намного выше, чем в сельской местности.

К факторам, оказывающим неблагоприятное влияние на организм человека, относятся также соединения свинца, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. В атмосферном воздухе свинец содержится почти исключительно в виде неорганических соединений. Количество свинца в крови человека возрастает пропорционально с увеличением его содержания в воздухе. Последнее ведёт к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом и, следовательно, к нарушению обменных процессов в организме.

В настоящее время в мире насчитывается 600 млн. автомобилей, в том числе 80 млн. грузовых и примерно 1 млн. городских автобусов. Противоречия, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чём не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет её в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800кг окиси углерода, около 40 окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить эти числа на 600 млн. ед. мирового парка автомобилей, можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизацией.

Увеличение количества взвешенной в воздухе и осевшей на поверхности пыли объясняется также повышенным износом асфальтового покрытия автомобильных дорог вследствие применения ошипованных шин. «Вклад» автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня в большинстве регионов России не менее 30%. Автомобили используют кислород атмосферы. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года. Для них ежегодно расширяют сеть дорог с твёрдым покрытием, которые густой сетью опутывают планету. Содержание таких дорог требует больших затрат энергии.

Автомобили расходуют огромное количество топлива. А его источники исчерпаемы, и их осталось на земле не так уж и много. Особенно быстро тают запасы нефти,  при её транспортировке и переработке на нефтедобывающих предприятиях загрязняются почвы, воды и атмосфера. Наконец, в автомобильных катастрофах на дорогах гибнет много людей. Так, в России каждый час гибнут 4 человека. Ещё больше пострадавших от автомобиля оказывается на больничных кроватях. Многие из них пополняют ряды инвалидов.

В   ряде   городов   образуется   фотохимический   туман   (смог).   Для   его возникновения      необходим      солнечный      свет,      вызывающий      сложные фотохимические превращения в смеси углеводородов и окислов азота автомобильных выбросов.

В   ходе   фотохимических  реакций  образуются   новые  вещества,   значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения.

При фотохимическом тумане появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение лёгочных и различных других хронических заболеваний. Фотохимический туман отрицательно действует на нервную систему, вызывает обострение бронхиальной астмы. Повреждает он и растения. Через некоторое время после начала повреждения нижняя поверхность листьев приобретает серебристый или бронзовый оттенок, а верхняя становится пятнистой с белым налётом. Затем наступает быстрое увядание. Фотохимический туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.

Основной причиной фотохимического тумана являются отработанные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота.

                                                 Актуальность темы работы.

По улице Меркутлинская д. Меркутлы проходит автомобильная трасса с.Колосовка - г.Омск, на которой расположены жилые дома и общественные здания (магазин, ФАП).

Выбросы выхлопных газов автотранспорта в наибольших долях концентрируются в основном на высоте 50-150см от земной поверхности, т.е на уровне дыхания человека, прежде всего- юного, и могут влиять на состояние здоровья людей.

Дата и место проведения.

Исследования проводились на участке дороги по улице Меркутлинская (1км), расположенной в д. Меркутлы, Омской области, Колосовского района 20 декабря  2009 года с 8 до 20 часов. День недели: воскресенье, был выбран не случайно, в этот день наблюдается наибольшая интенсивность движения.

                                                   Цель работы и её задачи.

Цель:   ознакомление   с   основными   видами   загрязнения   окружающей   среды автомобильным транспортом и методом их экспрессного анализа.

 Задачи: - определить количество  единиц автотранспорта проходящего по улице Меркутлинская в течение 12ч;

-рассчитать    количество    топлива    разного    вида,    сжигаемого    при    этом двигателями автомашин;

-определить количество выделившихся вредных веществ;

-сделать вывод об экологической обстановке в районе исследуемого участка автомагистрали, принимая во внимание близость жилых и общественных зданий;

-предложение своих способов решения проблемы по улучшению экологической обстановки.

1. Методика работы.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, было оценено расчётным методом. Исходными данными для расчёта количества выбросов являлись:

-   количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по участку
автотрассы длиной 1км за 12 ч;

-   нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода топлива
автотранспортом приведены в табл.1);

Таблица 1

Тип автотранспорта	Средние  нормы  расхода топлива (л на 100км)	Удельный расход топлива Y (л на км)
Легковой автомобиль	11-13	0,11-0,13
Грузовой автомобиль	29-33	0,29-0,33
Автобус	41-44	0,41-0,44
Дизельный       грузовой автомобиль	31-34	0,31-0,34

-   значения   эмпирических   коэффициентов,   определяющих   выброс   вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (приведены в табл.2)

Таблица 2

Вид топлива	Значение коэффициента (К)
	Угарный газ	Углеводороды	Диоксид азота
Бензин	0,6	0,1	0,04
Дизельное топливо	0,1	0,03	0,04

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1км (то есть равного удельному расходу) Количество единиц автотранспорта, проходящего по участку дороги длиной 1км за 12ч определяем визуально и заносим в таблицу 3

                                                                                                                                             Таблица 3

Тип автотранспорта	Количество, шт.	Общий путь, L,км
Легковые автомобили	43	43
Грузовые автомобили	6	6
Автобусы	11	11
Дизельные         грузовые автомобили	3	3

Общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа (L км) находится по формуле:  L=N_i l,

 где N_i   - количество  автомобилей  каждого типа;  I - обозначение типа автотранспорта; 1 - длина участка, км.

Общее количество сожжённого топлива каждого вида (О, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, находится по формуле:

Q=L_i Y_i

Значение   Y_i   берём из данных таблицы 1. Полученные результаты заносим в таблицу 4.

Таблица 4

Тип автомобиля	Количество, шт. Ni	Qi,  в том числе
		бензин	дизельное топливо
1 .Легковые автомобили	43	5,59
2.Грузовые автомобили	6	1,98
3. Автобусы	11	4,84
4.Дизельные          грузовые автомобили	3		1,02
5. Всего Q		12,41	1,02

    Рассчитываем количество выделившихся вредных веществ по каждому виду топлива. Для расчёта используем данные таблицы 2,  в которой приведены значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс вредных веществ  от  автотранспорта  в  зависимости  от  вида  горючего.   Полученные результаты заносим в таблицу 5,

Таблица 5

		Количество вредных веществ, л
Вид топлива	Q,л	Угарный		Диоксид
		газ	Углеводороды	азота
		СО		NО2
Бензин	12,41	7,4	1,24	0,5
Дизельное топливо	1,02	0,1	0,03	0,04
Всего (V), л	13,43	7,5	1,27	0,54

2. Результаты и выводы.

Находим количество чистого воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных веществ с целью обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды по формуле:

количество вредного вещества, мл \значение ПДК, мл\м³ Результаты заносим в таблицу 6.

Таблица 6

Вид вредного вещества	Количество, л.	Значение ПДК, мл\м3	Количество воздуха для разбавления, V, м3
Угарный газ	7,5	3,0	2500
Углеводороды	1,27	0,43	2953
Диоксид азота	0,54	0,085	6352

Вводим понятие: условный объём воздуха - это объём воздуха над участком автодороги на улице Меркутлинская, длина(1) которого равна 1км (1000м), ширина (а) равна ширине улицы; высота активной зоны биосферы(h) равна 2м (т.е. на данной высоте токсичные вещества поступают на уровень дыхания человека). Кроме того, вводим следующее допущение, что условный объём воздуха является замкнутым, т.е. воздух, находящийся в нём подвергается вертикальному и горизонтальному перемешиванию; не происходит его очищение и обновление посредством зелёных насаждений.

V_усл=1 а h=1000м 15м 2м=30000м³

Сравниваем V _усл  с объёмами воздуха, необходимыми для разбавления (см. таблицу 6)

V₁,\V_Усл= 2500\30000=0, 08

V₂\V_Усл⁼2953\30000=0, 1

Vз\Vусл=6352\30000=0, 2

Вывод: за 12 часов движения автотранспорта на участке дороги по ул. Меркутлинская концентрация угарного газа, углеводородов, диоксида азота остаётся в пределах нормы.

    Чтобы уменьшить пагубное влияние автомобилей на природу необходимо уменьшить содержание вредных веществ в выхлопных газах. Причины «дымления» автомобилей различны - неисправность двигателя, неотлаженность системы питания или зажигания. Если все автомобильные двигатели будут правильно отрегулированы, то выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится в 3-5 раз. Нарушение технологической дисциплины, нежелание лишний раз покопаться в двигателе приводят к тому, что автомобиль неделями, а-то и месяцами развозит по улицам ядовитый чад. Плохо накачанные шины не только быстрее изнашиваются, но и увеличивают сопротивление движению. А значит, больше сжигают горючего.

Схему работы двигателя нужно изменить так, чтобы рационально использовать более экологически чистое, чем этилированный бензин, горючее. Разработаны специальные добавки (катализаторы), обеспечивающие более полное сгорание топлива и уменьшающие количество ядовитых газов в выхлопах. Экологически чище заправка автомобилей не бензином, а сжиженным газом или спиртом, выхлопы от таких автомобилей менее опасны. В перспективе - использование водорода, получаемого при разложении воды.

Использованная литература:

1. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере.- М.,
«Просвещение», 1989.

2. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Суд над автомобилем.\\ «Биология в школе».
М.-2000.-№6.

3. Новиков Ю.В. Природа и человек. - М., «Просвещение», 1991.

4. Учебное электронное издание «Экология». - Московский институт
электроники и математики, 2004.

Приложение

Число автомобилей каждого типа, шт

Количество выделившихся  вредных веществ, л

Приложение

Сравнение условного объёма с объёмом воздуха необходимым для разбавления