Влияние транспорта

Управление образования Чашникского районного исполнительного комитета
Исследовательская работа
Влияние транспорта
на воздух
города Чашники
Шварацкий Герман
Ученик 6а класса
Руководитель Сушкова А.В.
2010/2011 уч. год
2
Содержание
Актуальность поставленной проблемы
Цель и задачи работы
Основные виды топлива, используемые в автотранспорте
Влияние основных вредных веществ на природную среду и человека
Мониторинг интенсивности движения транспортных средств на разных улицах, а
разное время
Расчетная оценка
автотранспорта
количества
выбросов
вредных
веществ
в
воздух
Выводы
Голоса моих дедов сказали мне: «Воздух драгоценен. В нем дух всего живого,
которое он поддерживает. Ветер, который дал мне первый вздох, унесет
также и мой последний выдох. Вы должны хранить землю и воздух отдельно
и свято, как место, куда можно прийти и попробовать вкус ветра,
подслащенный луговыми цветами.»
Вождь Сиэтл. Народы Северо-Запада Америки.
от
3
Актуальность проблемы
Автомобиль - не роскошь, а средство передвижения. Это известно всем.
Но то, что машина из блага цивилизации может превратиться в ее бич,
человечество стало понимать сравнительно недавно. Чем больше машин
выходит на улицы, тем труднее человеку мирно сосуществовать с их
стальным и чадящим потоком. В выхлопах двигателей внутреннего сгорания
содержатся окись углерода, окислы азота, углеводороды, сажа. Достаточно
сказать, что ученые уже обнаружили в этих газах около 200 компонентов.
Окись углерода, например, попадая в кровь, так действует на 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 соединяются с водой и
образуют азотную и азотистую кислоты. В результате возникает не только
раздражение слизистых оболочек, но и весьма тяжелые заболевания.
Именно в развитии автотранспорта и, стало быть, во все большем
засорении воздуха автомобильными газами многие ученые видят главную
причину увеличения смертности от рака легких. Частота этого заболевания за
последнее десятилетие стала намного выше.
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. Последние ведет к снижению активности ферментов, участвующих
в насыщении крови кислородом, и, следовательно, к нарушению обменных
процессов в организме.
В настоящее время в мире насчитывается 800 млн. автомобилей, в том
числе 80 млн. грузовых и примерно 1 млн. городских автобусов. С каждым
4
годом их число растет. 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. Если учесть, что один легковой автомобиль поглощает
из атмосферы в среднем 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами
примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг
различных углеводородов. Можно путем нехитрых вычислений оценить
степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации (приложение 1).
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 3 - 5 раз. Плохо накачанные шины не только быстрее
изнашиваются, но и увеличивают сопротивление движению, а значит,
больше сжигаемого горючего.
Неумелое поведение водителя за рулем (неправильный выбор скоростей
движения, резкие разгоны и торможения, превышение установленной
скорости), а также самостоятельная регулировка (увеличение частоты
вращения на холостом ходу) и нарушение инструкций по эксплуатации
автомобиля нередко приводят к увеличению загрязнения окружающей среды,
снижая эффективность усилий целых конструкторских коллективов.
5
Цель работы: ознакомление с основным видом загрязнения
окружающей среды и методом его экспрессного анализа.
Задачи:
• Определить
количество единиц автотранспорта на исследуемом
участке.
• Рассчитать общий путь, пройденный выявленным количеством
автомобилей каждого типа за 1 час.
• Вычислить количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при
этом двигателями автомашин.
• Определить количество выделившихся вредных веществ в литрах при
нормальных условиях по каждому виду топлива.
• Рассчитать массу выделившихся вредных веществ, количество чистого
воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных
веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей
среды.
Ожидаемый результат
-Вовлечение определенного количества детей и взрослых в действия по
экологическому воспитанию;
- повышение заинтересованности детей вопросами, связанными с экологией;
- повышение уровня информированности участников в данной области;
- получение детьми личного опыта и умений по реализации конкретных
практических действий.
Методы проведения
Общенаучные:
1. конкретизация, анализ и синтез, сравнение.
Теоретические:
1. анализ литературы;
2. построение гипотезы, мысленного эксперимента;
3.прогнозирование результатов предполагаемого эксперимента;
4. моделирование программы исследования.
Эмпирические:
выборочное статистическое исследование.
Практическая значимость проекта
Предложены оптимальные пути повышения экологической чистоты дворовой
территории.
Тип работы
По количеству участников – индивидуальная,
по срокам - средней продолжительности,
по характеру деятельности учащихся – исследовательская и прикладная
6
Основные виды топлива, используемые в автотранспорте
автомобильные бензины
Автомобильные двигатели работают на бензине. По ГОСТу 20.84 - 77
выпускаются бензины следующих марок : А - 76,
АИ - 93, АИ - 95, АИ
- 98. Буква А означает, что бензин автомобильный, цифра - наименьшее
октановое число, определенное по моторному методу; наличие буквы И
указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому
методу.
дизельное топливо
Топливо, применяемое для автомобильных дизельных двигателей,
представляет собой тяжелые нефтяные фракций. Оно должно обеспечивать
мягкую и плавную работу двигателей, отвечать условиям надежной подачи
его в цилиндры топливо подающей аппаратурой, не оставлять значительного
нагара, быть свободным от механических примесей и воды, содержать
наименьшее количество органических кислот и серы. Дизельное топливо
должно иметь определенную вязкость и возможно более низкую температуру
застывания и воспламенения.
В настоящее время по ГОСТу 305 - 73 выпускаются сорта дизельного
топлива: Л - летнее, З - зимнее, ЗС - зимнее северное, А – арктическое.
7
Влияние основных вредных
веществ на природную среду и человека
оксид углерода
Высоко токсичное вещество. Уже при малой концентрации СО в воздухе
при вдыхании в течении нескольких часов возможно отравление.
твердые частицы
Проникают в дыхательные пути человека вызывает их различные
заболевания. Из неорганической пыли наиболее отрицательное воздействие
оказывает пыль, содержащая большое количество диоксида кремния, которое
может вызвать - селикоз. Попадая в глаза вызывает глазной травматизм и др.
заболевания. Раздражает кожные покровы, подкожные нервы, засоряет
кожные железы и бывает причиной гнойничковых заболеваний. Оседая на
зеленой части растений неорганическая пыль и особенно сажа ухудшают
условия дыхания, замедляет рост и развитие растений. Все виды пыли
засоряют водоемы, а кроме того, сажа образует на поверхности пленку,
препятствующую воздухообмену.
оксиды азота
Общий характер действия на теплокровных зависит от содержания в
газовых смесях различных оксидов азота. При контакте с влажной
поверхностью легких образуется кислоты, поражающие ткани, что приводит
к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. Действуя на
кровеносную систему приводит к кислородной недостаточности, оказывает
прямое действие на центральную нервную систему.
Влияние шума на организм человека
В условиях сильного городского шума происходит постоянное
напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога
слышимости,
что
сокращает
продолжительность
жизни
человека.
Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической
угнетенности, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства
8
эндокринной и сердечно-сосудистой системы. Шум мешает людям работать
и отдыхать, снижает производительность труда.
Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому,
что естественно развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а
постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует
развитию ряда заболеваний, таких, как расстройство центральной нервной
системы, гипертоническая болезнь.
Уровень загрязнения воздуха зависит от ряда причин. Так, дизельные
двигатели расходуют в 4 раза меньше топлива, чем бензиновые; при их
работе выделяется многократно меньше угарного газа, но больше сажи и
соединений серы. Чем больше расходуется топлива на единицу пробега, тем
выше загрязнение: тяжелые грузовики расходуют его в несколько раз
больше, чем легковые автомобили. Состав выхлопных газов зависит также и
от того, насколько отрегулирован двигатель.
Загрязняющие выбросы автотранспортного средства зависят от трех
основных факторов:
1. режим движения транспортного средства;
2. скорость транспортного средства;
3. расстояние, пройденное транспортным средством.
Кроме основных факторов также влияют:
 пробег автотранспортного средства (степень его износа)
 марка автомобиля
 масса автомобиля
 степень очистки топлива
 температурный режим
В своем исследовании последние факторы я не учитывал.
9
Выполнение работы.
Целью моего первого этапа мониторинга является изучение степени
воздействия на атмосферный воздух выхлопных газов автотранспорта на
разных улицах города.
Для учёта автомобильных потоков в городе была составлена схема всех
улиц. Затем я
выбрал улицы с незначительной, средней и высокой
интенсивностью движения автомашин – Советскую, Луночарского и
Ленинскую. На каждой выбранной улице намечается один или несколько
створов наблюдения, удалённых от перекрёстков и остановок транспорта.
Учитывались автомашины, идущие из центра на окраину города, а также – с
окраины в центр. При этом отдельно отмечались легковые автомобили,
грузовые и автобусы. Остальные виды транспорта в городе встречаются
редко (мотоциклы, тракторы) и не играют большой роли в загрязнении
атмосферы (велосипеды).
Оптимальное время проведения учёта транспортного потока с 8 до 19
часов.
На одних и тех же створах можно изучить интенсивность транспортных
потоков:
а) в разное время дня;
б) в разные дни и недели, но и в одни и те же часы и дни недели.
в) в разные сезоны года, но в одни и те же часы и дни недели.
Первый вариант отразит суточные изменения, а второй недельные, а
третий окажет сезонную динамику движение автотранспорта.
Проводились наблюдения в разное время дня. Наблюдения показали, что
движение практически одинаковое, поэтому в дальнейшем транспортные
потоки не разделялись по направлениям, а отражались суммарно в таблицах.
По данным учётных таблиц построены графики динамики транспортных
потоков на улицах. По ним можно сравнить интенсивность движения в
течение дня для разных видов транспорта. Для этого на горизонтальной оси
10
откладывалось время в часах, а по вертикальной оси – суммарная
интенсивность
транспортного
потока.
Так
строились
графики
«Интенсивности движения автотранспорта» и на их основе составлялся
«Анализ наблюдений за интенсивностью движения».
Результата учёта транспортных потоков на улице Ленинской
время
Всего
8.00 – 9.00
12.00 – 13.00
17.00 – 18.00
72
57
72
Легковые
автомобили
44
40
42
Грузовые
автомобили
25
14
24
Автобусы
3
3
6
Ленинская
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Результата учёта транспортных потоков на улице Советской
время
Всего
8.00 – 9.00
12.00 – 13.00
17.00 – 18.00
51
53
65
Легковые
автомобили
33
35
42
Грузовые
автомобили
18
18
22
Советская
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Автобусы
1
11
Результата учёта транспортных потоков на улице Луночарской
время
Всего
8.00 – 9.00
12.00 – 13.00
17.00 – 18.00
28
15
18
Легковые
автомобили
12
8
12
Грузовые
автомобили
16
7
6
Автобусы
-
Луночарского
30
25
20
15
10
5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Сравнительный анализ
80
70
60
50
8.00 – 9.00
40
12.00 – 13.00
30
17.00 – 18.00
20
10
0
Ленинская
Советская
Луночарского
Выводы:
Интенсивность движения на исследуемых участках города неодинакова.
Движение на улице Ленинская
транспортом, где
воздуха велика).
сильно насыщено автомобильным
за один час проезжает до 70 машин ( загазованность
12
Неодинаковое движение в разное время дня: на улице Ленинская
число машин снижено в обеденное время до 57, на улице Луночарского
снижение идёт в вечернее время до 18, а на Советской в вечернее время
увеличивается до 65. Тем не менее, улица Луночарская остаётся в
экологическом отношении самой благоприятной, загазованность небольшая.
За час по ней проезжает 20 машин.
Вторым этапом моей работы стало расчеты количества
вредных веществ, которое выделяею машины.
1. Определил опытный участок автотрассы вблизи школы и
являющийся главной дорогой расположенный по ул. Ленинской длиной 500
м.
2. Длину участка измерил шагами, предварительно определив длину
своего шага (дина шага примерно 50см, количество шагов-1000).
3. Определил
количество единиц автотранспорта, проходящего по
участку в период с 16ч. 00мин. по 16ч. 10мин. Данные занес в таблицу
Тип
Всего за 10 мин.
За 1 час,Ni, шт.
автотранспорта.
Легковые
Общий путь
за 1 час,L, км
7
42
21
Грузовой автомобиль
4
24
12
Автобусы
1
6
3
Дизельные грузовые
6
36
18
автомобили
автомобили
4.
Рассчитал
общий
путь,
пройденный
автомобилей каждого типа за 1 час по формуле:
выявленным
Li=Ni.l,
Ni – количество автомобилей каждого типа за 1 час;
i - обозначение типа автотранспорта;
где
количеством
13
l – длина участка, км.
5. Рассчитал количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при
этом двигателями автомашин, по формуле:
Qi= Li.Yi, где
Yi – удельный расход топлива, л.
Qл=21км.0,12л/км=2,52л;
Qг=12км.0,33л/км=3,96л;
Qа=3км.0,44л/км=1,32л;
Qд=18км.0,34л/км=6,12л.
Полученные результаты занес в таблицу
Qi
Тип автомобиля
Бензин
Дизельное
топливо
1. Легковые
2,52
автомобили
2. Грузовые
3,96
автомобили
3. Автобусы
1,32
4. Дизельные
грузовые
6,12
автомобили
Итого
7,8
6,12
6. Рассчитал количество выделившихся вредных веществ в литрах при
нормальных условиях по каждому виду топлива и всего.
Бензин:
VСО =7,8л*0,6=4,9л;
Vуг-ды=7,8л*0,1=0,8л;
VNО2=7,8л*0,04=0,3л.
Дизельное топливо:
14
VСО =6,12л*0,1=0,61л;
Vуг-ды=6,12л*0,03=0,18л;
VNО2=6,12л*0,04=0,24л.
Вид топлива
Количество вредных веществ, л
ΣQ, л
СО
углеводороды
NО2
Бензин
13,6
4,9
0,8
0,3
Дизельное
6,12
0,61
0,18
0,24
5,51
0,98
топливо
Всего (V), л
0,54
5
4,5
4
3,5
3
Бензин
2,5
Дизельное топливо
2
1,5
1
0,5
0
угарный газ
углеводороды
оксид азота
Аналогичные измерения провел в разное время суток на ул. Луночарского.
ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ В РАЗНОЕ
ВРЕМЯ СУТОК
Характеристики
автотранспортных
потоков (за 1 час)
Численность
автомобилей
(N)
Путь, пройденный
8.00. – 9.00.
Время суток
12.00 – 13.00.
17.00. – 18.00.
28
15
18
2800
1500
1800
15
всеми
автомобилями (S),м
Количество
топлива, сжигаемое
двигателями
автомобилей (R),л
0,12
0,22
0,08
КОЛИЧЕСТВО ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, ВЫДЕЛИВШИХСЯ ЗА СУТКИ
Вредные
вещества
Количество вредных веществ
Угарный газ, л
Углеводороды, л
Оксид азота, л
7,056
1,176
0,470
Далее рассчитал:
-массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле:
m =V . M/22,4, где М- молярная масса вещества;
-
количество
чистого
воздуха,
необходимого
для
разбавления
выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых
условий окружающей среды.
Результаты занес в таблицу
Вид вредного
Количество,
вещества
л
Масса, г
Количество
Значение
воздуха для
ПДК, мг/ м3
разбавления,
м3
СО
5,51
6,9
углеводороды
0,98
1,2
NО2
0,54
1,1
200
48
27500
3
25
0,04
16
Количество воздуха для разбавления
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
-5000
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Сопоставив полученные результаты с количеством выбросов вредных
веществ, производимых автотранспортом в г. Чашники пришел к выводу, что
выбросы угарного газа - умеренно опасны, углеводородов – умеренно
опасны, рксида азота – высоко опасны. Принимая во внимание близость
исследованной дороги к жилым и общественным зданиям пришел к выводу,
что экологическая обстановка в городе умеренно опасна, необходимо
принимать соответствующие меры по снижению уровня выбросов вредных
веществ в атмосферу, а именно:
 тщательно и более точно обследовать автотранспорт на соответствие
содержания
загрязняющих
веществ
в
выбросах
двигателя
транспортного средства;
 автотранспорт
осуществляющий
грузоперевозки
отправлять
по
объездной дороге;
 транзитный автотранспорт не пропускать на территорию города, а
также отправляя по объездной трассе.
В заключении хочется сказать: право каждого человека знать, чем он дышит,
следовательно, есть гражданская обязанность каждого бороться за чистоту
атмосферы.