Исследовательская работа " Экологическое состояние воздуха в Палласовке"

Под солнцем на одной из маленьких планет

Живет двуногий зверь некрупного сложенья.

Живет еще сравнительно немного лет

И думает, что он - венец творенья…

А.Н. Апухтин

Введение

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце 19в. изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек по­стоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

Охрана окружающей среды от загрязнения и разрушения, сбережение генетического разнообразия биосферы, сохранение здоровья человека стали глобальными проблемами, которые требуют неотложного решения. Природа Земли уже не в состоянии нейтрализовать негативные последствия человеческой деятельности. Сегодня стало очевидно, что изменить ситуацию можно лишь перестроив отношение человека к природе: ответственное и бережное отношение должно прийти на смену потребительскому.

Гудит экологический колокол. Тревогой и болью наполнены его звуки. Болью - за нашу землю, орошаемую смертоносными кислотными дождями, за отравленные химическими отходами реки, за погибающий Арал, за небо с озоновыми дырами, за вырубленные леса. Тревогой - за наше будущее. Гудит, стонет колокол.

Нам необходимо задуматься уже сегодня, чтобы не повторились больше такие трагедии. Для этого нужно изучать, сопоставлять, делать выводы и принимать меры (вместе с взрослыми).

Школьники могут внести свой вклад в дело охраны природной среды, проводя исследования состояния окружающей среды. Основная задача таких исследований заключается в том, чтобы на «живых» примерах показать природные взаимодействия и губительные последствия их нарушения. Слежение за процессами в природных и антропогенных системах (мониторинг) дает реальную и достоверную информацию, оперируя которой, можно выявить местные экологические проблемы и в дальнейшем развернуть посильную работу по их устранению.

Цель исследования

Изучить экологическое состояние воздуха в городе Палласовка Волгоградской области и на основе полученных результатов предложить программу мероприятий по восстановлению здоровья воздушной среды.

Задачи исследования

1. Изучить теоретические аспекты загрязнения воздуха в городе.

2. Провести практические исследования по загрязнению воздуха автотранспортом.

3. Сделать выводы.

4. Определить возможные виды природоохранных мероприятий.

Загрязнение воздуха

Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями, характеризуют термином загрязненность. Загрязненность - это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности.

Экологическое действие загрязняющих агентов может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом. На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды. На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств. На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ.

Загрязняющие вещества, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементы и многое другое. Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняю­щего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной среде.

Предельно допустимый сброс (ПДС) - это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицу времени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или к опасности для здоровья человека. Предельно допус­тимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.

Таблица 1.

Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды - 5 суток, без воздуха - не более 5 минут. Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение 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. Основные источники загрязнения воздуха в нашем городе – промышленные предприятия ( их немного) и автотранспорт (настоящее бедствие). В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота (II) NO и (IV) N0₂, угарный газ (СО), углеводороды С_хН_у; сажа - продукты неполного сгорания топлива, сернистый газ (S0₂), и тяжелые металлы и еще около 200 веществ, в том числе канцерогенные, вызывающие рак (бензапирен). Каждый автомобиль выделяет до 4 кг вредных веществ за сутки. За 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь.

Уровень загрязненности воздуха зависит от ряда причин. Так, дизельные двигатели расходуют на 25% меньше топлива, чем бензиновые; в дизельном топливе нет соединений свинца; 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 больше, чем легковые автомобили. Состав выхлопных газов зависит от исправности двигателя.

Из 12 распространённых и вредных для здоровья человека тяжёлых металлов автотранспорт обычно выделяет в воздух пять: свинец, кадмий, ванадий, бериллий, хром. По данным ВОЗ тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам.

Таблица 2

Свинец. Основным источником загрязнения окружающей среды свинцом являются автомобили. Свинец, содержащийся в выхлопных газах, оседает на поверхность почвы в виде мелких твёрдых частиц или остаётся в воздухе в виде аэрозолей. В организм человека он попадает при вдыхании воздуха, а также с пищей и водой. Вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и её генетический аппарат. Проявление свинцовых отравлений: психическое возбуждение, тревога, ночные кошмары, галлюцинации, нарушение памяти и интеллекта с симптоматикой распада личности. Очень опасны неврологические нарушение у детей, приводящие к снижению способности в обучении. Количества выбросов автотранспортом свинца все увеличивается, т. к. количество автомобилей и интенсивность движения постоянно возрастают.

Кадмий. Наиболее интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием у нас в городе - сжигание мазута и дизельного топлива. Около 52% кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделий из пластмасс, куда он добавляется для прочности. В организм кадмий попадает вместе с пищевыми продуктами, водой и воздухом. Интоксикация вызывает головокружение, повышение давления, слабость, тошноту, желудочные боли, появление белка в моче, развитие трахеита, бронхита, отёка лёгких, поражение печени, почек, сердца, нервной системы. Кадмий способен стимулировать развитие рака.

Бериллий. Поступает в окружающую среду города вместе с отходами, обогащенными этим элементом, вследствие недостаточной работы очистных сооружений. В организм он поступает через пищеварительный и дыхательные тракты и накапливается в печени, селезёнке и костях. Увеличение концентрации этого металла вызывает острый конъюнктивит, экзематозный дерматит, нарушения функций дыхания и сердечно-сосудистой системы, аллергию. При попадании на кожу образуется бериллиевые язвы, гранулемы.

Ванадий. Источником загрязнения воздуха ванадием являются отходы от сжигания бензина и других нефтепродуктов. В организм человека попадает, в основном, с вдыханием воздуха. При интоксикации возникает острая аллергическая реакция, приводящая к бронхиальной астме, развиваются болезни крови, нарушение психики, кроветворения, возникают экземы.

Хром. Основной источник поступления хрома в окружающую среду в нашем городе - сельское хозяйство, широко использующее хромовые соединения. При интоксикации хромом возникают глубокое поражение дыхательных путей, рак лёгких, снижение темновой адаптации глаза, поражение желудочно-кишечного тракта, развитие гастрита и язвенной болезней.

Методика исследования загрязнения воздуха автотранспортом

Ход работы:

1. Выбрали три участка городских дорог с разной интенсивностью автомобильного движения.

2. На каждом из них определили участок дороги, протяженностью примерно в 100 м.

3. Подсчитали число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. Умножив полученное число на 4, узнали их численность за час (N).

4. Рассчитали общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 час.

S=N*100 м.

5. Рассчитали количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин (R).

R=S*K, где К - расход топлива на 1 км пути в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных - 0,4л.

6. Рассчитали количество выделившихся вредных веществ на выбранном участке дороги по бензину (при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6 л угарного газа; 0,1 л углеводородов и 0,04 л диоксида азота. При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 раза меньше).

Исследования проводились 25 марта 2016 г. и 15 мая 2016 г.

на территории г. Палласовка с 9.00 - 10.00 ч.

25 марта 2016 г. 1участок (ул. Октябрьская ).

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта - 122.

Численность за час (N) = 122 * 4 = 488 автомобилей.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч (S) S = N * 100 м = 488 * 100 м = 48,8 км

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах). R = 48,8 км * 0,1 л/км = 4,88 л.

Количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 4,88 = 2,928 л.

Углеводородов - 0,1 * 4,88 = 0,488 л.

Диоксида азота - 0,04 * 4,88 = 0,1952 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 4,88 л топлива, составило - (0,6 + 0,1 + 0,04) * 4,88 = 3,6112 л

25 марта 2016 г. 2 участок (въезд в город).

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта - 22

Численность за час N = 22 * 4 = 88 автомобилей.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч

S = N * 100 м = 88 * 100 м = 8,8 км.

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах)

R = 8,8 км * 0,1 л/км = 0,88 л.

Следовательно, количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 0,88 = 0,53 л.

Углеводородов - 0,1 * 0,88 = 0,088 л.

Диоксида азота - 0,04 * 0,88 = 0,035 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 0,88 л топлива, составило - (0,6 + 0,1 + 0,04) * 0,88 = 0,65л.

25 марта 2016 г 3 участок (мост через р. Торгун.)

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта -160

Численность за час N = 160 * 4 = 640 автомобилей.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч

S = N * 100 м = 640 * 100м = 64 км.

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах).

R = 64 км* 0,1 л/км = 6,4 л.

Следовательно, количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 6,4 = 3,84 л.

Углеводородов - 0,1 * 6,4 = 0,64 л.

Диоксида азота - 0,04 * 6,4 = 0,256 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 6,4 л топлива составило - (0,6 + 0,1 +0,04)* 6,4= 4,736 л.

15 мая 2016 г. 1участок (ул. Октябрьская)

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта -126.

Численность за час N = 126 * 4 = 504 автомобиля.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч (S) S = N * 100 м = 504 * 100 м = 50,4 км

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах).

R = 50,4 км * 0,1 л/км = 5,04 л.

Следовательно, количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 5,04 = 3,024 л.

Углеводородов - 0,1 * 5,04 =0,504 л.

Диоксида азота - 0,04 * 5,04 = 0,2016 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 5,04 л топлива составило - (0,6 + 0,1 + 0,04) * 5,04 л = 3,7296 л

15 мая 2016 г. 2участок (въезд в город)

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта - 76

Численность за час N = 76 * 4 = 304 автомобиля.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч

S = N * 100 м = 304 * 100м = 30,4 км.

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах).

R = 30,4 км * 0,1 л/км = 3,04 л.

Следовательно, количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 3,04 = 1,824 л.

Углеводородов - 0,1 * 3,04 = 0,304 л.

Диоксида азота - 0,04 * 3,04 = 0,1216 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 3,04 л топлива составило -(0,6 + 0,1 + 0,04)* 3,04 =2,25 л

15 мая 2016 г. 3 участок (мост через р. Торгун)

Протяженность участка дороги 100 м. Время наблюдения 15 мин. Число единиц автотранспорта - 80

Численность за час N = 80*4 = 320 автомобилей.

Общий путь, пройденный всеми машинами за 1 ч

S = N * 100 м = 320 * 100 м = 32 км.

Количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин R = S * К, где К = 0,1 л (расход топлива на 1 км пути в литрах)

R = 32 км* 0,1 л/км = 3,2 л.

Следовательно, количество выделившихся вредных веществ на участке за час:

Угарного газа - 0,6 * 3,2 = 1,92 л.

Углеводородов - 0,1 * 3,2 = 0,32 л.

Диоксида азота - 0,04 * 3,2 = 0,128 л.

Суммарное количество вредных выбросов, выделяемых при сжигании 3,2 л топлива составило - (0,6 + 0,1 + 0,04) *3,2 = 2,368 л.

Результаты исследования:

Таблица 3

Выводы

1.Результаты нашей работы показали, что экологическое состояние воздушной среды в городе неблагополучное.

2.Засорение городского воздуха увеличивается.

3.Неисправность двигателя, неотлаженность системы питания или зажигания, частые нарушения технологической дисциплины приводят к увеличению выброса вредных веществ в атмосферу.

4.Неумелое поведение водителя за рулем (неправильный выбор скоростей, резкие разгоны и торможения и т.д.) и нарушение инструкций по эксплуатации автомобиля приводят к увеличению загрязнения воздуха.

5. В сельскохозяйственных комплексах «Заволжском» и «Фурманова», расположенных в черте городе, используются преимущественно с/х машины с дизельными двигателями. Потому загрязнение воздуха выхлопными газами незначительное.

6. Промышленные предприятия города не оснащены газоочистными и пылеулавливающими установками.

Возможные виды природоохранных мероприятий

1. Соблюдение водителями авто технологической дисциплины.

2.Разъяснительная работа с водителями.

3.Высокий уровень технического обслуживания и контроля за состоянием транспортных средств.

4.Использование катализаторов, которые снижают уровень вредных веществ.

5.Перевод автотранспорта на неэтилированный бензин, на природный газ вместо бензина, на дизельные двигатели.

6.Умелое управление транспортными потоками (ликвидация заторов, сокращение задержек транспорта на перекрестках и т.д.).

7.Использование газоочистных и пылеулавливающих установок.

8. Переход к малоотходным производствам.

9. Создание разного рода защитных лесных насаждений. Широкое развитие системы зеленых насаждений - основное средство оздоровления воздуха в населенных пунктах.

10.Необходимо решить проблему утилизации мусора.

11. Необходимо систематизировать и активизировать работу «зеленого патруля», который следит за состоянием воздуха, проводить беседы с учащимися, экологические рейды по городу, выступления на родительских собраниях.

Литература

1.Баландин Р.К. Природа и цивилизация.- М.: Мысль 1999г.

2.Бочков Н.П. Наследственность человека и мутагены внешней среды.- Медицина 2013г.

3.Голубев И.Р. Окружающая среда и ее охрана. - М.: Просвещение, 2015г.

4.Израэль Ю.А. Экология и контрольприродной среды.- Л.: Гидрометеоиздат,1994г.

5.Мансурова С.Е. Школьный практикум « Следим за окружающей средой нашего города» - М.:Владос, 2001г.

6.Реймерс Н.Ф. Природопользование. –М.: Мысль, 1990г.

7. Интернет – ресурсы.