Исследование влияния автотранспорта на окружающую среду

Исследование влияния
автотранспорта на окружающую
среду
Выполнили:
обучающиеся группы
АМ- 111
Гордеев Андрей, Турышев
Александр
Руководитель: Сорокина Т.Г.,
преподаватель
Консультант: Сорокин Владимир
Иванович, заслуженный мастер
п/о России
Актуальность темы
Проблема надежной охраны окружающей среды,
рационального и максимального использования природных
ресурсов является одной из наиболее актуальных среди
глобальных проблем.
Транспортный комплекс, в частности в России,
включающий в себя автомобильный, морской, внутренний
водный, железнодорожный и авиационный виды транспорта,
один из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха.
К главным источникам загрязнения окружающей среды
относятся автомобильный транспорт и инфраструктура
автотранспортного комплекса.
Объект исследования: здоровье человека
Предмет исследования: атмосферный воздух
Цель исследования: рассмотреть степень влияния
автомобильного транспорта на атмосферу и способы минимизации
этого воздействия
Задачи:
а ) выявить основные вредные вещества, содержащиеся в
выхлопных газах автомобиля и рассмотреть спектр вредных
воздействий данных веществ на атмосферу;
б) привлечь внимание к экологическим проблемам Кузбасса и
убедить в важности бережного отношения к окружающей нас
природе
Гипотеза: автомобильный транспорт является одним из
источников загрязнения атмосферы
Экологическое воздействие автотранспорта на
здоровье человека зависит от количества
выбрасываемых веществ, уровня превышения
предельно допустимых концентраций, длительности
пребывания человека вблизи автомагистралей
Перекрёсток у светофора
на проспекте
Кузнецкстроевский
Таблица №1
Оценка участия отраслей производства и
транспорта в загрязнении атмосферы Земли
Отрасли производства
Металлургия черная и
цветная
Теплоэлектростанции
Нефтедобывающая и
химическая
промышленность
Автомобильный
транспорт
Остальные отрасли
Доля загрязнения в %
35
27
17
13
8
Токсичные соединения в выхлопных газах
двигателей
1. Углеводород
Бензин - это смесь углеводородов с С5 по С10.
Эти соединения попадают в атмосферу вследствие
испарения и как продукты неполного сгорания топлива.
Из-за недостатка воздуха часть углеводородов бензина
не окисляется до конца, что
приводит к образованию сажи
и оксида углерода.
Токсичные соединения в выхлопных газах
двигателей
2.Угарный газ (СО)
Не имеет цвета и запаха, образуется при неполном сгорании
органических соединений углерода. На выбросы оксида
углерода значительное влияние оказывает рельеф
дороги и режим движения автомашины. Так, например, при
ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается
содержание оксида углерода почти
в 8 раз. Минимальное количество
оксида углерода выделяется
при равномерной скорости
автомобиля 60 км/ч.
Токсичные соединения в выхлопных газах
двигателей
3. Оксиды азота (NO2)
Несколько газообразных соединений азота и кислорода.
Выбросы оксидов азота максимальны при отношении
воздух - топливо 16:1.
4.Оксиды серы, в основном диоксид,
т.е. сернистый газ (SO2) - остро
пахнущий, бесцветный газ.
Токсичные соединения в выхлопных газах
двигателей
4. Полициклические углеводороды бензапирен
5. Свинец Pb Чтобы двигатель работал, «как часы»,
добиваются, используя этилированный бензин – горючее с
добавлением тетраэтилсвинца. Он улучшает сгорание, меньше
загрязняет части двигателя, следовательно, меньше хлопот с чисткой и
регулировкой. Но выигрывая во времени,
мы проигрываем в безопасности.
6. Сажа
Частицы углерода, образующиеся
при сжигании органического топлива.
Таблица №1
Оценка участия отраслей производства и
транспорта в загрязнении атмосферы Земли
Транспортные
средства
Оксиды
серы
Оксиды
азота
Углеводороды
Оксиды
углерода
Автотранспорт 1,1
0,4
6,6
6,4
61,9
Самолёты
0,1
0,0
0,1
0,2
1,0
ЖД транспорт
0,1
0,1
0,7
0,2
0,3
Морской
транспорт
0.6
0,3
0.2
0,5
1.5
Аэрозоли
Таблица №2
Возможное влияние выхлопных газов автомобилей
на окружающую среду
Виды загрязнителей
Возможное влияние на состояние
атмосферы
Изменение климата, нарушение теплового баланса верхней
атмосферы.
Изменение климата, состояния озонового слоя,
образование «кислотных осадков», создание смога,
Оксиды азота NO2.
усиление коррозии и др.
Изменение климата, образование «кислотных осадков»,
обострение респираторных заболеваний у человека, вред
Оксид серы (IV)
растениям, разъедание строительных материалов и
Сернистый газ SО2
некоторых тканей, усиление коррозии металлических
конструкций.
Изменение климата, состояния озонового слоя, негативное
Полициклические
углеводороды (бензапирен) влияние на здоровье человека.
Накопление в организмах по пищевым цепям, негативное
Свинец Pb
влияние на здоровье человека
Угарный газ СО
Таблица №3
Средние удельные выбросы (коэффициенты
выбросов) автотранспорта
Вид загрязняющего
вещества
Средний удельный выброс (при средней
скорости транспорта 31,7 км/ч)
В час
На километр
Оксид углерода
Несгоревшие углеводороды
752 г/ч
29,4 г/ч
23,7 г/км
0,93 г/км
Оксиды азота
Свинец
33,2 г/ч
1,05 г/км
0,035 г/км
Суммарное количество
выхлопных газов (при 00 С)
Средний расход топлива
1,11 г/ч
28,95 м3/ч
0,914 м3/км
2,75 кг/ч
0,087 кг/км
•Автомобилей на сегодняшний день в мире насчитывается
около одного миллиарда . В половине российских семей
есть автомобиль (иногда не один). А это значит, что машина
есть у каждого четвертого россиянина, включая младенцев
и стариков. Потенциальный спрос на автомобили в России
- около 4 миллионов штук в год. (передает ИА «Автостат»)
Количество автомобилей на каждую тысячу жителей
Относительная доля углеводородов и оксида углерода
наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля
оксидов азота – при разгоне.
Вывод:
автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при
частых остановках и при движении с малой скоростью
Один легковой автомобиль поглощает
ежегодно из атмосферы в среднем
больше 5 т кислорода, выбрасывая с
выхлопными газами примерно 800 кг
окиси углерода, около 40 кг окислов
азота и почти 200 кг различных
углеводородов
Автомобильный парк
ГБОУ СПО «НТТТ»
Таблица №5
Концентрация веществ в зависимости от режима
работы карбюраторного двигателя
Режим работы
двигателя
Оксид
углерода, % по
объёму
4-12
Углеводороды,
мг/л
Оксиды
азота, мг/л
2-6
—
Принудительный 2-4
холостой ход
8-12
—
Средние
0-1
нагрузки
Полные нагрузки 2
0,8-1,5
2,5-4,0
0,7-0,8
4-8
Холостой ход
Таблица№6
Выбросы (% по объёму) веществ при работе
дизельных и карбюраторных двигателей
Компонент
Азот
Кислород
Пары воды
Двуокись углерода С02
Окись углерода СО
Окислы азота NO
Углеводороды не
канцерогенные
Альдегиды
Сажа, г/м3
Бен(за)пирен, мкг/м
Содержание, %
Карбюраторные
двигатели
Дизельные двигатели
74—77
0,3—0,8
3,0-5,5
5,0—12,0
0,5—12,0
0,0—0,8
0,2—3,0
76—78
2—18
0,5—4,0
1,0—10,0
0,01—0,5
0,0002—0,5
0,009—0,5
0,0—0,2
0,0—0,4
до 10—20
0,001—0,009
0,01 — 1,1
до 10
Как видно из данных таблицы , выбросы основных
загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных
двигателях. Поэтому принято считать их более
экологически чистыми. Однако дизельные двигатели
отличаются повышенными выбросами сажи,
образующейся
вследствие
перегрузки топлива.
Сажа насыщена
канцерогенными
углеводородами и
микроэлементами;
их выбросы в
атмосферу
недопустимы.
Экологическое исследование
Экологический опыт № 1
Цель: визуально оценить загрязненность снега
Место проведения:
Территория ГБОУ СПО «НТТТ»
(расстояние от автомагистрали 30
Исследовал: Гордеев Андрей
М)
Обочина дороги по улице
Циолковского вблизи главного
корпуса ГБОУ СПО «НТТТ»
Исследовал: Турышев Александр
Ход исследования:
1. В чистые стеклянные ёмкости набрали снег у дороги по улице Циолковского
и на территории техникума, удаленной от проезжей магистрали.
2. Поставили ёмкости в лаборантской комнате, дождались, когда снег растает.
3. Поместили рядом ёмкость с дистиллированной водой. Сравнили
прозрачность и чистоту воды во всех ёмкостях. Вода в ёмкости от проб, взятых у
дороги, оказалась самой мутной. Вода в ёмкости от проб, взятых на территории
техникума, оказалась чище. Визуально самая чистая вода была в ёмкости с
дистиллированной водой.
4. Профильтровали воду. После высыхания фильтра рассмотрели внимательно
находящиеся на фильтре частички. Частицы на фильтре от проб, взятых на
территории техникума, оказались не столь ярко выраженными. Частицы на
фильтре от проб, взятых у дороги, оказались черными, вязкими и в больших
количествах
Вывод: загрязнение снега (выброс сажи) снижается по
мере удаления от дороги.
Экологический
опыт №2
Загрязнение воздуха
выхлопными газами
автотранспорта.
Цель: определить количество
выхлопных газов,
поступающих в атмосферу
от автомашин вблизи
главного учебного корпуса
ГБОУ СПО «НТТТ»
Место проведения : дорога, проходящая вдоль
главного учебного корпуса ГБОУ СПО «НТТТ»
Исследование провел:
Гордеев Андрей
Ход исследования:
1.Количество автотранспортных средств, проходящих за один час
мимо лицея:
•Легковых машин- 957
•Грузовых машин - 72
•Автобусов
- 89
2. Для дальнейших исследований воспользовались данными таблицы :
Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу одним
автомобилем в течение часа в граммах
Хим. соединения Грузовики
Легковые
Автобусы
СО
20,925
9,375
9,5
NО2
2,9
1,825
0,74
С
0,8
-
0,125
SО2
0,19
-
0,03
Рb
0,008
0,01
0,05
3. Используя данные таблицы , определили, какое
количество выхлопных газов в среднем поступает в
атмосферу за 1 ч на этом участке дороги в зимнее время
при t = -16 0C.
Химические
соединения
СО
NО2
С
SО2
Рb
Итого:
Всего:
Грузовики-72
Легковые-957
Автобусы-89
1506,6
208,8
57,6
13,68
0,576
1787, 256
8971,875
1746,525
9,57
10727, 97
13569,71
845,5
65,86
11,125
2,67
4,45
1054,48
Вывод: за один час на участке дороги вблизи главного
учебного корпуса ГБОУ СПО «НТТТ» по улице
Циолковского выбрасывается в атмосферу 13569,71 г
вредных веществ .Эксперимент проводился трижды в
разное время дня.
Экологический опыт №3
Исследование загрязнения воздуха городским автотранспортом
на участке дороги
Цель: определить количество вредных веществ на выбранном
участке дороги
Место проведения: – дорога, проходящая вдоль второго учебного корпуса
ГБОУ СПО «НТТТ»
Исследование провёл: Турышев Александр
Улица Циолковского, д.45.Второй корпус ГБОУ СПО «НТТТ»
Ход исследования:
1.Количество N автотранспортных средств, проходящих за 10 минут мимо
лицея:
•Легковых машин - 163
•Грузовых машин - 14
•Автобусов
- 15
2. Определяем участок дороги примерно 100 метров
3. Рассчитываем общий путь, пройденный всеми автомобилями за один час по
формуле: S = 6N*100
S = 6*192*100 = 115200 м
4. Рассчитываем количество топлива, сжигаемого двигателями автомобилей:
R = S*K , где К – расход топлива на 1 км пути в литрах.
Воспользуемся справочными данными:
- для карбюраторных двигателей К = 0,1 л;
- для дизельных двигателей К = 0,4л
Легковые автомобили:
S = 6N*100 = 6*163*100 = 97800 м = 97,8 км
R = 97,800*0,1 = 9,78 л
Грузовые автомобили и автобусы:
S = 6N*100 = 6*29*100 = 17400 м = 17,4 км
R = 17,400*0,4 = 6,96 л
5. Рассчитываем количество выделившихся вредных веществ на
выбранном участке дороги.
Воспользуемся справочными данными:
Легковые автомобили:
При сгорании топлива на 1 км пути выделяется 0,6 л угарного газа СО,
0,1 л углеводородов, 0,04 л диоксида азота
Р = 97,8*(0,6 + 0,1 +0,04) = 72,372 л
Грузовые автомобили и автобусы:
При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4
раза меньше – 0,15 л угарного газа СО, 0,025 л углеводородов, 0,01 л
диоксида азота
Р = 17,4*(0,15 + 0,025 +0,01) = 3,219 л
6. Заполняем таблицу:
Количество
Количество
единиц
единиц
автотранспорта за автотранспорта за
10 минут
1 час (N)
192
1152
Общий путь,
пройденный
всеми
автомобилями
(S)
115200 м
Количество
топлива,
сжигаемого
всеми
автомобилями
(R)
16,74 л
Суммарное
количество
вредных
выбросов при
сжигании (R)
топлива
75,591 л
Вывод: все автомобили в среднем за 1 час
выбрасывают в атмосферу 75,6 кг вредных
веществ на участке дороги 100 м
Пути преодоления вредных
последствий работы двигателя
1. Повышение экономичности тепловых двигателей
2. Использование новых сортов топлива, менее
токсичных. Разработка новых технологий их
сжигания, утилизации отходов
3. Рациональное использование
транспортных дорог
В учебных мастерских ГБОУ СПО
«НТТТ"
Мы исследовали автомагистраль, которая не относится к
слишком загруженной автотранспортом в г. Новокузнецке. Но
итоговые цифры даже на этом участке дороги просто
ошеломляют.
Надеемся, что наши исследования заинтересуют людей не
равнодушных к экологической проблеме окружающей среды,
помогут бережному отношению к природе.
Человек должен понять, что жизнь на
Земле зависит от его отношения к
природе, от гармонии между ними.
«Ты береги нас, береги!»
В тревоге рощи и леса,
Роса на травах, как слеза,
И тихо просят родники:
«Ты береги нас, береги!»
Грустит глубокая река,
Свои теряя берега.
И слышу голос я реки:
«Ты береги нас, береги!».
Остановил олень свой бег:
«Будь человеком, человек!
В тебя мы верим – не солги,
Ты береги нас, береги!»
Смотрю на глобус, шар земной,
Такой прекрасный и родной
И губы шепчут: «Не солгу!
Я сберегу вас, сберегу!»