Исследовательская работа Влияние автотранспорта на воздух поселка Килемары (с математическим приложением: математика + экология)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Килемарская средняя общеобразовательная школа»
Влияние автотранспорта на воздух
поселка КилемарыИсследовательская работа
(с математическим приложением)
математика + экология
Выполнили обучающиеся
11 «а» класса
МБОУ «Килемарская СОШ»
Руководитель: учитель математики
МБОУ «Килемарская СОШ»
И.П.Конюшкова
пгт Килемары2013г
1
План:
Вступление
Основная часть
Цели и задачи исследования
Экологическая цена автомобиля
Результаты исследования загрязнения автомобильным транспортом воздуха п.г.т. КилемарыМеры и пути уменьшения выбросов вредных веществ
Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта загрязняющих веществ в атмосферу
Выводы и предложения
Используемая литература
2
У каждого века вечность вопрошает:что же свершится в будущем с природой?
А. Кольцов

Введение
Качество воздуха – один из важнейших показателей качества окружающей среды, влияющий на здоровье человека, состояние зеленых насаждений, архитектурных сооружений, памятников. На сегодняшний день автотранспорт, наряду с выбросами в атмосферу продуктов сгорания топлива, является одним из главных загрязнителей атмосферы нашего поселка. Считаем, что данная проблема является актуальной, т.к. в последнее время возрастает количество единиц автомобильного транспорта, что ведет к ухудшению экологической обстановки.
2.1 Цели и задачи исследования
Цель исследования: Изучить экологическую обстановку воздуха в п. Килемары
Задачи:
1. Изучить транспортную нагрузку на улицах п.г.т. Килемары2. Оценить количество угарного газа, попадающего в окружающую среду с выхлопными газами автомобилей
3. Выработать предложения по улучшению экологической ситуации 4. Увидеть связь математики с другими науками, в частности, с экологией
Гипотеза:
Состояние воздуха в поселке Килемары соответствует установленным нормам
3
Экологическая цена автомобиля
На протяжении всего ХХ века производство автомобилей стремительно возрастало. В 1998г. по дорогам мира ездило 700 млн. автомобилей, в 2010г это число уже достигло миллиардной отметки. Такое распространение автомобиль получил благодаря качествам установленного на нем двигателя. Все было хорошо, пока автомобилей не стало слишком много. Очевидно, при таком количестве машин легкий дымок, выходящий из выхлопных труб, загрязняет окружающий воздух настолько, что это причиняет ощутимый вред здоровью людей и природе. Основные причины накопления загрязняющих веществ в атмосферном воздухе от выбросов автотранспорта следующие:
-высокие темпы увеличения количества автотранспорта;
-неудовлетворительные дороги;
-высокая токсичность выбросов загрязняющих веществ и др.
В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись углерода, окись азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бензапирен и другие вредные вещества. Противоречия, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны он облегчил человеку жизнь, с другой – отравляет ее в самом прямом смысле слова. Установлено, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг оксида углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеродов.
4
Результаты исследования загрязнения автомобильным транспортом воздуха п.г.т. КилемарыРебята нашего класса решили изучить транспортную нагрузку на улицах поселка, оценить количество угарного газа, попадающего в окружающую среду с выхлопными газами автомобилей. Разделившись на несколько групп, мы вели подсчет машин на 2-х перекрёстках с 14-15 ч., а затем с 17-18 часов, разделив их по типам: грузовые автомобили, легковые автомобили, автобусы и микроавтобусы. Использовав формулу М=mn, где M-масса угарного газа, выбрасываемого автомобилями определенного типа на протяжении одного километра пути; n-среднее количество автомобилей определенного типа, проехавших за 1 час; m – количество угарного газа, выбрасываемого одним автомобилем определенного типа (г/км), мы подсчитали количество угарного газа, выбрасываемого автотранспортом в течении часа на улицах Садовой и Комсомольской, выбрав разные временные промежутки.
Получили следующие результаты:
m – количество угарного газа, выбрасываемого одним автомобилем определенного типа, г/км (учтено влияние среднего возраста автомобилей и технического состояния машин)
m (г/км)
грузовые автомобили 89
легковые автомобили 24,7
автобусы 82,6
микроавтобусы 56,8
5
Расчет выброса угарного газа с 14-15ч. на ул. Садоваяm N M
грузовые автомобили 89 26 2314
легковые автомобили 24,7 106 2618,2
автобусы 82,6 2 165,2
микроавтобусы 56,8 12 681,6
Всего 146 5779
Расчёт выброса угарного газа с 17-18ч. на ул. Садоваяmn M
грузовые автомобили 89 2 178
легковые автомобили 24,7 72 1778,4
автобусы 82,6 1 82,6
микроавтобусы 56,8 - -
Всего 75 2039
Расчёт выброса с 14-15ч. на ул. Комсомольская mn M
грузовые автомобили 89 4 356
легковые автомобили 24,7 124 3038,1
автобусы 82,6 2 165,2
микроавтобусы 56,8 2 113,6
Всего 132 4028,9
6
Расчёт выброса с 17-18ч. на ул.Комсомольская
m n M
грузовые автомобили 89 7 623
легковые автомобили 24,7 142 3507,4
автобусы 82,6 2 165,2
микроавтобусы 56,8 9 511,2
Всего: 160 4806,8
Выброс угарного газа на ул. Садовая с 14-15ч.

7
Выброс угарного газа на ул. Садовая с 17-18 ч.
Выброс угарного газа на ул.Комсомольская с 14-15 ч.

8
Выброс угарного газа на ул.Комсомольская с 17-18 ч.

Сравнительная диаграмма выброса угарного газа с 2-х улиц за 2 часа
Всего: 16653,7 г ≈ 17кг
9
На ул. Комсомольской уровень загрязненности воздуха выше, т.к. на данной улице расположен автобусный вокзал и движение транспорта на ней более оживленное. По данным ВОЗ предельно допустимая концентрация угарного газа за 1 час составляет 30 мг/м3. В Российской Федерации для загрязняющих веществ установлены два норматива:
Норматив, рассчитанный на короткий период воздействия загрязняющих веществ. Данный норматив называется «предельно допустимые максимально-разовые концентрации» (ПДКмр);
Норматив, рассчитанный на более продолжительный период воздействия. В РФ он устанавливается для 24 часов и называется предельно допустимые среднесуточные концентрации» (ПДКсс)
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФвещество ПДКмр, мг/м3 ПДКсс, мг/м3
Оксид углерода 5 3
Установленные в России ПДК для большинства загрязняющих веществ строже стандартов качества воздуха, рекомендованных ВОЗ и установленных директивами стран ЕС.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ и критерии качества атмосферного воздуха в ЕС, США и ВОЗ
вещество Время определения Россия, мг/м3 ВОЗ, мг/м3 США, мг/м3 ЕС, мг/м3
СО
30 мин 5 60 - -
1 час - 30 40 -
8 часов - 10 10 10
24 часа 3 - - -
10
Подсчитав результат на улицах поселка Килемары, получили , что средний уровень загрязненности воздуха составляет 1,6 мг/м3, что является предельно допустимой нормой. И, хотя, результаты утешительные, тем не менее каковы же меры можно предложить для снижения влияния загрязняющих веществ автомобилей на окружающую среду?
2.4 Меры и пути уменьшения выбросов вредных веществ:
совершенствование двигателей;
применение электроники;
каталитические нейтрализаторы;
применение «сжатого» газа;
применение водорода;
электрические двигатели
Если бы все автомобили, проезжающие по улицам Садовая и Комсомольская работали на «сжатом» газе, то выброс вредных веществ за исследуемый период составил бы примерно 13 кг.
m n M
Все типы автомобилей 25 513 12825г
Сравнительная таблица выброса вредных веществ в воздух при обычном топливе и сжатом газе
обычное топливо сжатый газ
16653,7 г 12825 г

11
Одним из вариантов решения проблемы мы видим в ремонте окраинных дорог, что может снизить транспортную нагрузку на центральных улицах, а также увеличение зеленых насаждений.
Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта загрязняющих веществ в атмосферу.
Перевод автомобилей на дизельные двигатели.
Всемирная дизилизация - важное магистральное направления автомобилестроения. Возрастающий интерес к дизельному двигателю связан с проблемой не только удешевлению эксплуатации автомобилей, но и уменьшению загрязнения окружающей среды. Дизельный двигатель свободен от многих недостатков, присущих его бензиновому собрату.
В топливе для дизельных двигателей нет свинцовых присадок, а выброс таких вредных веществ, как окись углерода и углеводорода, на 50-90% ниже.
Газ вместо бензина.
В последние десятилетия в нашей стране осуществляются крупные мероприятия по переводу автомобильного транспорта на природный газ.
Перевод автомобильного транспорта на природный газ позволяет повысить чистоту воздушного бассейна в городах и районах, где работают автомобили, заправленные газом, а также высвободить для нужд народного хозяйства немало дефицитного жидкого топлива. На ближайшие годы намечено значительно расширить производство автомобилей, работающих на сжиженном газе.
12
Электромобиль.
В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автомобиля на электротягу. Предлагается, использовать существующие типы конкурентоспособные с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывают с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением их доли в автомобильном транспорте. Оценки показывают, что 2025 году электромобили могут составить 15% от общего числа автомобилей мира.
Но своими силами нам это не смочь сделать, поэтому мы предложим еще то, что в наших силах.
Выводы и предложения
Меры улучшения состава воздуха, которые мы можем воплотить.
Улучшить состав воздуха можно путём посадки деревьев, являющихся накопителями тяжёлых металлов, особенно на территориях дошкольных и образовательных учреждений (берёза, вяз являются накопителями свинца; тополь и ива - цинка, липа – кобальта, клён ясенелистный - железа).
С предложением о посадке саженцев деревьев, мы планируем выйти в Кундышское лесничество и комитет по экологии пгт Килемары и весной текущего года посадить новые деревья около садиков и школы, тем самым внеся лепту в улучшение экологической обстановки в родном поселке.
Подтверждение гипотезы:
Гипотеза о соответствии экологической обстановки поселка Килемары установленным нормам подтвердилась
13
Используемая литература:
1. Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – 2-е изд. – М.:
2. Григорьев А.А. Города и окружающая Среда. Космические исследования. – М.: Мысль, 1982.
3.Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая Среда и человек. – М.: 1986.
4. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975.
5. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – М.: Просвещение, 1986.
6. Н.Л.Глинка «Общая химия»
7. Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России», М.: Финансы и статистика, 1999 г.
8. Данилов-Данильян В.И. «Экологические проблемы: что
происходит, кто виноват и что делать?» М.: МНЭПУ, 1997 г.
9. Сайты интернета: http://www.mosecom.ru/air/air-today/, http://new.marsu.ru/GeneralInformation/structur/HelpUnits/libr/resours/yoshkar-ola/material/21.html