Исследовательская работа Влияние автотранспорта на окружающую среду

Филиал МБОУ «Горловская СОШ» «Клекотковская ООШ»
Исследовательская работа
«Влияние автотранспорта на окружающую среду»
Выполнили: Воробьёва Юлия,
Логаева Кристина
Руководитель: Гусева О.Ю.
Содержание
Введение………………………………………………………………………………………………………..3
Глава 1. Автомобиль на службе у человека
1.1 Виды двигателей и экологические проблемы………….……..........................5
Глава 2. Исследование проблемы эксплуатации автомобилей
в с. Клекотки
2.1 Экологическая проблема…………………………………………………………………….………7
2.2 Расчётная оценка количество выбросов вредных веществ
в воздух от автотранспорта……………………………………………………………………….……..9
2.3 Определение органолептических характеристик в пробах талой воды, взятой у автотрассы по улице Школьная………………………………………….………14
2.4 Определение кислотности в пробах талой воды, взятой у автотрассы по улице Школьная ……………............................................................................16
2.5 Проведение социального опроса «Автомобиль в жизни человека»…...17
Глава 3. Рекомендации по уменьшению пагубного влияния автомобилей на природу………………………………………………….……….….18
Заключение……………………………………………………………………………………………...……..19
Приложения…………………………………………………………………………………..………………..20
Литература…………………………………………………………………………………………….…………23

Введение
Важнейшей глобальной общечеловеческой проблемой современности стала экологическая проблема, которая заключается в ухудшении качества окружающей среды. Одним из загрязнителей окружающей среды является транспорт. Все виды современного транспорта наносят большой ущерб атмосфере, но наиболее опасен для нее автомобиль. Сегодня в мире около 600 млн. автомобилей. В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5-4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу.
Из источников СМИ известно, что каждый год в мире умирает 49 млн. человек. По данным ВОЗ примерно 75% из этого числа - преждевременные смерти, связанные с плохим состоянием окружающей среды, неправильным образом жизни. Высокий уровень загрязнения воздуха в городах способствует широкому распространению респираторных заболеваний, которые каждый год приводят к смерти 3,5 млн. детей в возрасте до 5 лет.
Поговорка <<необходим как воздух>> не случайна. Народная мудрость не ошибается. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 суток, без воздуха – не более 5 минут. В большинстве мира воздух тяжелый. То, чем он засорен, на ладони не ощутить, глазом не увидеть. Однако ежегодно на головы горожан падает до 100 кг загрязняющих веществ. Это твердые частицы(пыль, зола, сажа), аэрозоли, выхлопные газы, пары, дым и др. Многие вещества вступают в атмосфере в реакции между собой, образуя новые, часто еще более токсичные, соединения. Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение городского воздуха, наиболее распространены оксиды азота, серы, угарный газ (окись углерода), углеводороды, тяжелые металлы. Загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях. Например, механические частицы, дым и копоть в воздухе вызывают легочные заболевания. Угарный газ, содержащийся в выхлопных выбросах автомобилей, в табачном дыму, приводит к кислородному дыханию организмов, т.к. связывает гемоглобин в крови. В выхлопных газах содержатся соединения свинца, вызывающие общую интоксикацию организма. Повышенный уровень шума увеличивает давление, вызывает раздражительность, снижает слух. Основные источники загрязнения атмосферы в городах – автотранспорт и промышленные предприятия. В то время как промышленные предприятия в черте города неуклонно снижают количество вредных выбросов, автомобильный парк представляет собой настоящее бедствие. Например, московский автотранспорт, передвигаясь в центре города со скоростью 15 км/ч, выбрасывает около 1,7 млн. т загрязняющих веществ в год. Решению этой проблемы поможет перевод транспорта на высококачественный бензин, грамотная организация движения.
Актуальность проблемы, выбранной нами, состоит в том, что наша дорога в школу проходить по главной улице села Школьная, но к большому сожалению, здесь и проходить автотрасса федерального назначения, соединяющая две области Рязанскую и Тульскую . Поэтому исследование проблемы загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом актуально не только для жителей села, но и для нас школьников. Так как количество автотранспорта с каждым годом увеличивается, то нас волнуют:
Проблема: Сказывается ли на окружающей среде нашего села и на здоровье человека увеличение количества автомобилей?
Цель работы: Оценить количество вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта в нашем селе.
Задачи:
1. проанализировать данную проблему по литературным источникам;
2.рассчитать количество выбросов в атмосферу основных загрязняющих веществ от автотранспорта на улицах села;
3. провести социологический опрос «Автомобиль в жизни человека»;
4. выяснить, существуют ли экологически чистые автомобили;
5. предложить пути решения проблемы;
Глава 1. Автомобиль на службе у человека
1.1 Виды двигателей и экологические проблемы
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.
Двигатель внутреннего сгорания - очень распространенный вид теплового двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.
У четырехтактных двигателей рабочий цикл каждого поршня состоит из четырех тактов. При первом ходе вниз (такт впуска) горючая смесь всасывается в полость над поршнем. Затем поршень поднимается, сжимая смесь (такт сжатия). Сжатая смесь воспламеняется искрой и заставляет поршень идти вниз (рабочий такт). После этого, поршень вновь поднимается, на этот раз вытесняя отработавшие газы. После завершения четвертого хода (такта выпуска) цикл повторяется сначала.
Хотя четырехтактный двигатель эффективнее двухтактного, лишь около 1/3 энергии топлива преобразуется в полезную движущую энергию, а остальная тратится впустую. Здесь главная проблема связана с возвратно-поступательным движением поршней (взад-вперёд): эти движения ускоряются до достижения высокой скорости сначала в одном направлении, а потом в другом. Двигаясь взад-вперёд несколько тысяч раз в минуту, каждый поршень расходует часть энергии, полученной при сжигании топлива. Это движение передаётся через коленчатый вал и приводной вал на колёса, благодаря чему машина едет.
Конструкторы и учёные давно работают над устранением возвратно-поступательного движения. Наиболее удачной конструкцией оказался двигатель немецкого конструктора Ванкеля. В нём поршень сделан в виде треугольного ротора, вращающегося в овальной камере. Масса и размеры такого двигателя в 2-3 раза меньше, чем у обычного двигателя такой же мощности, он более экономичен и меньше шумит.
Но, как бы ни улучшалась конструкция автомобиля – компоновка, двигатель, повышение скорости и т.д., экологическая проблема остаётся острой. В основе процесса, приводящего автомобиль в движение, лежит горение топлива, невозможное без кислорода воздуха. В среднем один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы около 5 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами более 1 т оксида углерода и других вредных веществ. Если это умножить на число автомобилей в мире, то можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автоматизации.
Например: Грузовики представляют собой большую экологическую опасность, чем легковые автомобили. Её можно уменьшить за счёт использования альтернативных видов топлива. Кроме того, из-за своих размеров они занимают много места на дорогах, создают сильный шум и разрушают дорожное полотно и мосты. Трейлеры, которые составляют лишь около 5% в общем автомобилепотоке, шумят так же, как все остальные автомобили, вместе взятые. Полностью груженый автопоезд может нанести дорожному покрытию такой же ущерб, как 60000 «легковушек».
ГЛАВА 2. Исследование проблемы эксплуатации автомобилей в с. Клекотки
2.1 Экологическая проблема
Из учебника экологии мы узнали, что автомобиль является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NOX (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по CO и более 50% по NOX от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание CO и NOX можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева. Так как наш город уникален, мы решили оценить количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта, движущегося по дороге в городе, определить органолептические характеристики проб талой воды, взятой у автотрассы и кислотности в пробах, а также провести анкетирование с владельцами автомобилей для изучения влияния автомобильного транспорта на окружающую среду. Здесь представлена таблица, в которой приведены ПДК (предельно допустимые концентрации) некоторых вредных веществ. ПДК, разработанные и утвержденные законодательством нашей страны, - это максимальный уровень содержания данного вещества, который человек может переносить без ущерба для здоровья (плюс 10-50%, как «запас прочности» ).
Токсичность вредных веществ
Загрязняющие вещества ПДК в мл/м3 максимальная, разовая ПДК суточная Класс токсичности
Угарный газ 3,0 1,0 4
Оксид азота 0,085 0,085 2
Свинец и его соединения (кроме тетраэтилсвинца) - 0,0007 1
Сажа (копоть) 0,15 0,15 3
Пыль нетоксичная 0,5 0,15 3
Сернистый газ 0,5 0,15 3
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами NOx (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом (оксидом углерода (II), CO), содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по CO и более 50% по NOx от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание CO и NOx можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а так же двигатель в режиме прогрева.
Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных (отработанных) газов, за определенный промежуток времени.
К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3-10% об.), углеводороды – несгоревшее топливо (до 3% об.) и оксиды азота (до 0,8%), сажа.
2.2 Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.
Цель: рассчитать количество выбросов в атмосферу основных загрязняющих веществ от автотранспорта на автотрассе по улице.
Количество вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчёта количества выбросов являются:
-количество единиц автотранспорта разных видов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;
Интенсивность движения легковых автомобилей на исследуемых участках

Интенсивность движения грузовых машин на исследуемых участках
-нормы расхода топлива автотранспорта (средней нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города приведены в таблице);
Таблица 1
Тип автотранспорта Средние нормы расхода топлива (л на 100км) Удельный расход топливаYi (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

-значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего;
Таблица 2
Вид топлива Значение коэффициента (К)
Угарный газ
СО Углеводороды С5Н 12 Диоксид азота NO2
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 1 км (то есть равного удельному расходу).
Ход выполнения работы
Мы выбрали участок автотрассы в городе длиной 0,5 км, имеющий хороший обзор.
Измерили шагами длину участка (1,м), предварительно определив среднюю длину своего шага.
Определили количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 20 минут. Количество единиц автотранспорта за 1 час рассчитали, умножив на 3 количество, полученное за 20 минут.
Рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1час (L, км) по формуле:
Li = Ni . I,
где Ni – количество автомобилей каждого типа за 1 час;
i – обозначение типа автотранспорта;
I – длина участка, км.
Типы автотранспорта Всего за 1 час Ni,шт. 2014г Всего за 1 час Ni, шт. 2015г Общий путь за 1 час L,км 2014г Общий путь за 1 час L, км 2015г
Легковые автомобили 16 16 48 48
Грузовые автомобили 4 7 12 21
Автобусы 5 6 15 18
Полученные результаты мы занесли в таблицу 3;
Рассчитали количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:
Qi = Li . Yi
Значения Yi взяли из таблицы 1;
Определили общее количество сожженного топлива каждого вида (Q) и занесли результат в таблицу 4;
Тип
автомобиля Ni
2014г Ni
2015г Qi, в т.ч. бензин, л
2014г 2015г
Легковые автомобили 48 48 5,76 5,76
Грузовые автомобили 12 21 3,72 6,51
Автобусы 15 18 6,3 7,56
Итого 15,78 19,83
Рассчитали количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива по таблице 2. Все результаты занесли в таблицу 5.
Вид
топлива ∑ Q(Л) Количество вредных веществ, л
CO Углеводороды NO2
2010 2011 2010 2011 2010 2011 2010 2011
Бензин 15,78 19,83 9,47 11,9 1,6 2 0,6 0,8
Обработка результатов и выводы.
1. Масса выделившихся вредных веществ (m, г) рассчитывается по формуле:
m = V . M : 22,4;
m –масса выделившихся вредных веществ
V – количество вредных веществ, л
М – молярная масса
М(СО)= 28 г/моль, М (С5Н 12 ) = 72 г/моль, М(NO2 ) = 46 г/моль
2. Рассчитали количество чистого воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных веществ с целью обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды (для этого делим массу на значение ПДК).
Vвозд = mв / ПДКв
Полученные данные занесли в таблицу 6:
Вид вредного вещества Количество, л Масса, г Количество воздуха для разбавления, м³ Значение ПДК, мг/м³
2010 2011 2010 2011 2010 2011 СО 9,47 11,9 11,8 14,8 3933 4933 3
Углеводороды 1,6 2 5,14 6,42 206 256 25
NO2 0,6 0,8 1,23 1,64 30750 41000 0,04
всего 11,67 14,7 18,17 22,86 34889 46189 3,515
Вывод: Результаты, полученные в ходе обработки данных, свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу работающими автомобильными двигателями, велико, а особенно по (СО) и углеводороду. А так же из таблицы мы можем видеть, что количество вредных веществ с каждым годом не уменьшается , увеличивается.
2.3 Определение органолептических характеристик проб талой воды, взятой у автотрассы по улице Школьная
Цель работы: оценка экологического состояния снега (талой воды) по величинам определяемых показателей воды.
Выполнение работы.
Тест 1. Определение запаха.
Последовательно открыли колбы с пробами талой воды (А, Б, В) и, неглубоко вдыхая воздух, сразу определили характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха мы определили по пятибальной системе.
Таблица 7
Проба
Характер запаха интенсивности
А (дорога)
отчетливая
Обращает на себя внимание
4
Б (возле дороги)
заметная
Легко замечается
3
В (зеленый массив)
нет
Запах не ощущается
0
Тест 2. Определение характера запаха.
Таблица 8
Проба
Характер запаха
А(дорога)
Запах искусственного происхождения: нефтепродуктов (бензиновый), резина
Б (возле дороги)
Запах искусственного происхождения: нефтепродуктов
В(зеленый массив)
Отсутствует
Тест 3. Определение цветности и мутности воды.
Мы заполнили пробирки талой водой из 3х проб до высоты 12 см. Определили цвет воды, рассматривая пробирки сверху на белом фоне при боковом освещении. Чтобы определить мутность воды в тех же пробирках с пробами а, б, в, мы рассматривали их сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении.
Таблица 9
Проба
Цветность воды
Мутность воды
А (дорога)
Темно - серая Очень мутная
Б (возле дороги)
Светло-серая
Мутная
В (зеленый массив)
Бесцветная
Прозрачная
Результаты и выводы
По проанализированным показателям видно, что в пробах А, Б -неудовлетворительные органолептические характеристики, которые свидетельствуют о загрязнениях снега, взятого с автодороги и вблизи дороги. После фильтрования их на фильтре остались частички загрязнителей: пыли, сажи, шинной пыли, мелкий песок.
2.4 Определение кислотности в пробах талой воды, взятой вдоль автотрассы по улице Школьная
Цель работы: определить кислотность снега (талой воды) в пробах, взятых вдоль автотрассы.
Ход работы: в пробирки налили по 12 мл анализируемой воды из 3х проб. В каждую пробирку опустили универсальную индикаторную бумагу. Окраску индикаторной бумаги сравнили с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы. Результаты занесли в таблицу.
Таблица 10
пробы
Значение рН пробы
А (дорога)
рН 8
Б (возле дороги)
рН 7
В (зеленый массив)
рН 6
Вывод: результаты говорят о том, что вблизи дороги и на дороге вода имеет более кислую рН, так как оксиды азота выхлопных газов, связываясь с водой, образуют кислоту. Это свидетельствует об экологическом загрязнении почвы, снега вблизи автострады.
2.5 Проведение социального опроса «Автомобиль в жизни человека»
Цель работы: выяснить мнение владельцев автомобилей о влиянии автомобильного транспорта на окружающую среду.
Метод исследования: анкетирование владельцев автомобилей.
В результате проведения анкетирования с владельцами автомобилей было опрошено 28 человек. Вопросы анкеты были следующие.
Вопросы
Какой критерий был для вас основным при покупке автомобиля? (См. приложение 1)
Пользуетесь ли вы общественным транспортом? (См. приложение 2)
Водители вы машину с умеренной скоростью? (См.приложение 3)
«Гоняете» ли вы двигатель в холостом режиме? (См.приложение 2)
Регулярно ли вы проводите профилактику, держите в исправности воздушные и масляные фильтры? (См. приложение 3)
Моете ли вы в летнее время машину в реке или пруду? (См. приложение 2)
Известно ли вам, что автомобильный транспорт – основной источник загрязнения воздуха в городе? (См. приложение 4)
Приходилось ли вам испытывать недомогание из-за высокого уровня загазованности воздуха в городе (головная боль, резь в глазах, кашель и т.п) (См.приложение 5)
Результаты анкетирования
Важным критерием при покупке автомобиля является потребность семьи. После приобретения автомобиля владельцы берегут свою машину и стараются ездить на умеренной скорости, регулярно проводят профилактику, держат в исправности масляные и воздушные фильтры. Но многие «гоняют» двигатель на холостом режиме и моют в летнее время машину в реке или пруду. Хотя почти все опрошенные владельцы автомобилей знают, что автомобильный транспорт – основной источник загрязнения воздуха и им приходилось испытывать недомогание из-за высокого уровня загазованности воздуха в городе, за уровнем СО в автомобильных выхлопах их заставляет следить вероятность не пройти техосмотр или вероятность быть оштрафованными ГАИ.
Глава 3. Рекомендации по уменьшению пагубного влияния автомобилей на природу
Мы считаем, что для уменьшения количества пыли и других вредных веществ выхлопных газов автомобилей необходимо больше сажать деревьев, кустарников вдоль автотрасс, разбивать зеленые газоны.
На деревьях и кустарниках оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли. Из источников мы узнали, что по санитарным нормам на одного человека должно приходиться 350 м лесов (50 м непосредственно в городе, остальные в зеленой зоне). Деревья концентрируют свинец и очищают воздух. Одно дерево в течение вегетационного периода обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 135 литрах бензина. Хорошим поглотителем свинца по обочинам дорог являются желтая акация, липа, береза. Экологически полезен тополь, а ель считается лучшим стражем тишины, и ее сажают для снижения уровня шума.
Для зеленых газонов лучшими травами являются овсяница красная, мятлик луговой, райграс многолетний. Одуванчик концентрирует тяжелые металлы и очищает от них почву.
Для снижения свинца в воздухе необходимо перевести автомобили на дизельное топливо и заменить этилированный бензин на другие, более экологичные топлива.
Так как оксид углерода в больших количествах концентрируется в отработанных газах неисправных двигателей, необходимо Госинспекции по охране атмосферного воздуха совместно с другими контролирующими службами усилить контроль за выбросами автотранспорта.
Заключение
Мы столь радикально изменили нашу среду,
что теперь для того, чтобы существовать
в этой среде, мы должны изменить себя.
Н Винер.
В своей работе мы хотели выяснить, сказывается ли на окружающей среде нашего села увеличение количества автомобилей, а также узнать, на что обращают внимание автомобилисты при покупке транспортного средства.
Мы понимаем, что количество автотранспорта в селе и по стране, и в мире будет увеличиваться, ведь автомобиль – это не роскошь, а лишь средство передвижения. Но если человек не будет задумываться об ответственности за окружающую среду, то может наступить экологический кризис. И, может быть, чистый воздух будет продаваться так же, как и артезианская вода.
Мы считаем, что данную работу нужно продолжить, так как количество выбросов зависит от времени года и летом оно гораздо больше. Еще нам интересно узнать, как влияют выхлопы на растения, ведь сады и огороды многих жителей села расположены вблизи автотрассы.
Приложение
Приложение 1
Приложение 2


Приложение 3
Приложение 4

Приложение 5

Литература
Бранзенбург Т. Автомобили .- М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2012 (Что, где, когда)
Высоцкая М.В. Элективные курсы «Экология» 9 кл. Издательство «Учитель».- Волгоград 2007
Мусскин С.А Книга «100 Великих чудес техники» - М. «Вече» 2013
Пёрышкин А.В Физика 8 кл. – М.: Дрофа 2011
Рыженков А.П. Физика. «Человек окружающий мир» 8 кл.- М.: Просвещение 2008
Раздел науки и техники «Древо познания» Универсальный иллюстрированный справочник. - М.: МСИСТ Лимитед 2005
Энциклопедия «Всё обо всём. Машины» - М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2002
Хельмисс М Автомобили - М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2009. (Все обо всем)
Б. Небел «Наука об окружающей среде»: Издательство Москва «Мир» 2013г