Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение Демидовская средняя общеобразовательная школа Исследовательская работа «Исследование автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта в районе Муниципального казённого общеобразовательного учреждения Демидовской средней общеобразовательной школы Гусь-Хрустального района Владимирской области» Автор: Спицын Максим, ученик 10 класса МКОУ Демидовской СОШ Руководители: Пименова Елена Витальевна, учитель биологии МКОУ Демидовской СОШ Карпушина Нина Васильевна, педагог-организатор МКОУ Демидовской СОШ 2011г. 1 Оглавление Введение……………………………………………………………………………………. 3 Методика исследования автотранспортной нагрузки в районе Муниципального казённого общеобразовательного учреждения Демидовской средней общеобразовательной школы Гусь-Хрустального района Владимирской области……………………………… 5 Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.. 6 Выводы ……………………………………………………………………………………… 9 Литература ………………………………………………………………………………….. 10 Приложения…………………………………………………………………………………. 11 2 Введение В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду. Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха, трудно оценить, однако даже по неполным данным он достаточно велик. Автомобиль не роскошь, а средство передвижения. Без автомобиля в настоящее время немыслимо существование человечества. При интенсивной урбанизации и росте мегаполисов автомобильный транспорт стал самым неблагоприятным экологическим фактором в охране здоровья человека и природной среды в городе. Таким образом, автомобиль становится конкурентом человека за жизненное пространство. За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что первым виновником загрязнения атмосферного воздуха – одного из основных источников жизни на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса – автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы, составляет – 60 - 90%. Даже легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автомобиль проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывает в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 100 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. Если бензин этилированный, то еще и 3,5 кг ядовитого свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5–8 кг резиновой пыли ежегодно. Выхлопные газы автомобилей дают основную массу свинца и кадмия, при износе шин в воздух попадает цинк. Эти тяжелые металлы являются токсикатами. Обращаем внимание на то, что дети чувствительны даже к низким дозам таких веществ. Наша школа находится на окраине деревни Демидово – центрального пункта муниципального образования Демидовское (сельское поселение) Гусь-Хрустального района Владимирской области. Здание школы расположено на въезде в деревню и мимо него проезжают все транспортные средства, въезжающие и выезжающие из деревни. Нас взволновал вопрос чистоты воздуха в районе нашей школы, и мы решили провести небольшое исследование, используя школьный экологический мониторинг. 3 Цель данной работы: Оценить чистоту атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки и исследовать объёмы выбросов вредных веществ в воздух от автомобилей в районе школы. Задачи: 1) Изучить методику исследования автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и расчетной оценки количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта. 2) Провести исследование автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и рассчитать количество выбросов вредных веществ в воздух от проезжающего мимо школы автотранспорта. 3) Обобщить полученные результаты исследования. 4) Сделать вывод о степени загрязнения воздуха в районе школы, обнародовать эту информацию и выработать предложения по улучшению чистоты воздуха. 4 Методика исследования автотранспортной нагрузки в районе Муниципального казённого общеобразовательного учреждения Демидовской средней общеобразовательной школы Гусь-Хрустального района Владимирской области Для учета автомобильных потоков в прилегающем к школе микрорайоне составлена схема улиц, находящихся в районе школы, по которым разрешено движение транспорта – это улицы Центральная и Новая. (Приложение №1) Учет автотранспортной нагрузки проводился методом,суть которого заключается в том, что на выбранных нами улицах был намечен один створ наблюдения. На каждом створе работали два наблюдателя: один учитывал машины, идущие из центра на окраину, второй – из окраинных районов в сторону центра (Приложение №2). Каждую проехавшую мимо автомашину ученик отмечал в соответствующей графе учетной таблицы (проезд тракторов по данным улицам запрещен). (Приложение №3). При этом проводился отдельный учет легковых автомобилей, грузовых машин, автобусов и мотоциклов. Смена наблюдателей на створах производилась не реже чем через 1 час. На данных створах наблюдения исследовались суточные изменения автотранспортной нагрузки, т.е. в различное время суток. Так как в школе мы находимся в основном с 8 30 до 1430, мы проводили исследование с 800 до 1400. Легковые автомобили Количество единиц (в среднем) автотранспорта, прошедших по исследуемым улицам за один час 16 Грузовые автомобили 9 Автобусы 3 Мотоциклы 9 Всего 37 Тип автотранспорта Автотранспортная нагрузка на участок дороги в районе школы составляет 37 автомобилей в час, а санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 авт./час. Мы сделали вывод, что автотранспортная нагрузка на участок дороги в районе школы – нормальная, она составляет 37 автомобилей в час, а санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 авт./час. 5 Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются: количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по участку дороги за единицу времени; нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях населённого пункта (табл.1); значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от транспорта в зависимости от вида горючего (табл. 2). Таблица 1 Типы автотранспорта Легковой автомобиль Грузовой автомобиль Автобус Мотоцикл Средние нормы рас- Удельный расход хода топлива (литров (литров на 1 км) на 100 км) 12 31 42,5 3 топлива 0,12 0,31 0,42 0,03 Таблица 2 Вид топлива Бензины Значение коэффициентаК Угарный газ Углеводороды 0,6 0,1 Диоксид азота 0,04 Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов, соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашин количества топлива (в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу). Работа проводилась на улицах Центральная и Новая деревни Демидово, на участке длиной 0,5 км. По улице Центральной проходит весь поток автотранспорта, въезжающего и выезжающего из деревни, а на улице Новая находится сельский ФАП, к которому так же стекается большое количество автомобилей. В исследовании автотранспортной нагрузки в районе школы мы выяснили количество автомобилей, проезжающих по этим улицам за 1 час. Затем рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (S, км) по формуле: Si = Ni *l, где Ni- количество автомобилей каждого типа за 1 час; 6 i- обозначение типа автотранспорта; l- длина участка, км. Полученный результат занесли в таблицу 3 Таблица 3 Количество единиц (в сред- Общий путь за 1 час, S, км нем) автотранспорта, прошедших по исследуемым улицам за один час 16 16*0,5=8 Тип автотранспорта Легковые автомобили Грузовые автомобили 9 9*0,5=4,5 Автобусы 3 3*0,5=1,5 Мотоциклы 9 9*0,5=4,5 Всего 37 37*0,5=18,5 Количество топлива Q разного вида, сжигаемого двигателями, рассчитали по формуле: Q= Si *Yi, значение Yiиз таблицы 1 Полученный результат занесли в таблицу 4 Таблица 4 Тип автотранспорта Количество топлива, сжигаемого двигателями, Q (л). Легковые автомобили 0,96 Грузовые автомобили 1,395 Автобусы 0,63 Мотоциклы 0,135 Всего 3,12 Количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях рассчитали с помощью коэффициента Киз таблицы 2, полученные результаты занесли в таблицу 5. Таблица 5 Вид топлива Бензин Q(л) 3,12 Количество вредных веществ СО Углеводороды 1,872 0,312 NO2; 0,125 Суммарное количество газообразных вредных выбросов, выделяемых при сжигании 3,12 л топлива (1,872+0,312+0,125)=2,309 л за один час 7 Обработка результатов. Массу выделившихся вредных веществ (т, г) рассчитали по формуле: m=V*M/22.4, где V – объём вредного вещества; М – молярная масса вредного вещества 22.4 – молярный объём газов Количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды. Результаты занесли в таблицу 6. Таблица 6 Вид вредного вещества Количество, л СО 1,872 0,312 С5Н12 NO2 0,125 Масса,г Значение ПДК мг/м3 2,34 1,0 0,257 3 25 0,04 Далее рассчитали условный объем воздуха, над выделенным участком дороги по формуле: Vусл.= l*a*h l- длина участка (500м.) a- ширина проезжей части + ширина 2-х обочин (6м.+2м.) h- высота активной зоны биосферы (2 м.) Vусл .= 500м*8м*2м= 8000м3 Рассчитываем концентрацию вредных веществ на данном участке по формуле: q= m/Vусл. q(СО)=0.00234/8000=0.0000002925мг/м3 q(С5Н12)=0,001/8000=0,000000125 мг/м3 q (NO2) = 0,000257/8000=0,000000032125 мг/м3 Данные занесём в таблицу и сравним с предельными нормами концентрации вредных веществ. Концентрация в Вид вредного вещества воздухе, q Значение ПДК (мг/м3) мг/м3 СО С5Н12 NO2 0,0000002925 0,000000125 0,000000032125 3 25 0,04 8 Из таблицы видно, что концентрация вредных веществ в воздухе на исследуемом участке по сравнению с ПДК ничтожно мала. Данные показатели соответствуют нормальным условиям жизни. Но, не смотря на это, нужно заботиться о чистоте воздуха, которым мы дышим. Мы, школьники, можем принимать участие в озеленении улиц. Для посадки вдоль дорог нужно использовать устойчивые к загрязнению воздуха деревья, например, тополь. Двадцатипятилетний тополь превосходит ель по количеству поглощенного углекислого газа и выделенного кислорода в 7 раз, по степени увлажнения воздуха - в 10 раз. Он же хорошо улавливает пыль. К кстати, тополям около нашей школы уже больше 35-ти лет. Посажены они вдоль центральной дороги, очищают воздух, которым мы дышим ежедневно. А на пришкольном участке весной 2011 года мы посадили более 1000 саженцев сосны. Планируем пересадить их на деревенские улицы, когда подрастут. (Приложение №4) Так же мы видим ещё несколько путей решения этой проблемы: 1) Так как оксид углерода в больших количествах концентрируется в отработанных газах неисправных двигателей, специалистам ГИБДД по охране атмосферного воздуха необходимо совместно с другими контролирующими службами чаще проводить операции «Чистый воздух», делать замеры содержания оксида углерода и углеводородов в отработанных газах двигателей автомобилей, усилить контроль за выбросами. 2) Увеличение экономичности двигателей. 3) Необходимо переводить автотранспорт на экологически чистые виды топлива. 9 Литература 1.Рыжов И. Н., Ягодин Г. А. Школьный экологический мониторинг. Учебное пособие. – Галактика, 2000. 2.Скибенко В. В. Регламентация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Учебное пособие. – МЭИ, 2001. 3. М. В. Высоцкая. Экология. Элективные курсы. 9 класс / авт.-сост. Э40. – Волгоград: Учитель, 2007. – 127 с. 4. Дядюн Т. В. Экологический практикум «Мир воздуха» // Журнал «Биология в школе». – 2000. - №3. – с. 15-16. 10 Приложение №1 Схема улиц, 2 Улица Новая находящихся в районе школы, по которым разрешено движение транспорта Сельский ФАП 2 1 центр Улица Центральная окраина 1 Школа Створ наблюдения №1 – ул. Центральная Створ наблюдения №2 – ул. Новая 11 Приложение №2 12 Приложение №2 13 Приложение №4 14 Приложение №4 15