Изучение влияния загрязнённости атмосферного воздуха автомобильными выхлопами на легочные заболевания детей в городе Снежинске

Работа лауреата конкурса им. Вернадского Паньшина Максима,ученика 9 класса

Тема: Изучение влияния загрязнённости атмосферного воздуха автомобильными выхлопами на легочные заболевания детей в городе Снежинске.

Содержание

I. Введение

II. Основная часть

1 Характеристика объекта исследования

2. Этапы исследования

3. Методы проведенных исследований

4. Анализ и результаты

III. Заключение

Список литературы

Введение

Научно-техническая революция существенно ускорила рост промышленности, энергетики и транспорта. Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания экологов всего мира, так как крупнейшие глобальные проблемы современности - «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропоген-

ным воздействием на атмосферу..

Все более активное влияние на состояние воздушной среды оказывают выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников, главным образом от автомобильного транспорта.

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду. Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере.

Трудно представить жизнь современного города без автомобилей. Численность автомобилей в городах быстро увеличивается. Поэтому непрерывно растет валовой выброс вредных веществ в атмосферу. В отличие от промышленных предприятий, изолированных от жилой застройки санитарно-защитными зонами, автотранспорт - движущийся источник загрязнения воздуха жилых районов и мест отдыха населения. Автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания людей; а рассеяние автомобильных выбросов в условиях городской застройки затруднено. С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Постоянный рост количества автомобилей оказывает определенное отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека На сегодня в Снежинске (по данным) состоят на учете 23 084 транспортных средства. Из них на личный подвижной состав приходится 21 667 единиц: в собственности граждан находятся 15 945 легковых и почти полторы тысячи грузовых автомобилей, 351 автобус.

В Снежинске ежедневно выходят на линию несколько сотен автобусов маршруток, большегрузных машин. Кроме того, многотысячную армию автомобилистов представляют владельцы личного легкового транспорта.

Все эти транспортные средства оказывают вредное воздействие на биосферу.

В наше время проблема выбросов в атмосферу вредных веществ, загрязнения ее стоит особенно остро. Более половины вредных выбросов приходится на выхлопные газы автотранспорта. А он, как известно, оставляет свой грязный след на нашей планете на всех этапах «жизни» - от производства до утилизации. Но наибольший вред окружающей среде наносит без сомнения его эксплуатация.

Как называется вещество?	Почему оно опасно?
Нетоксичные вещества(N2,O2,CO2)	Вызывают “парниковый эффект”
СО	Вызывает кислородное голодание
NO	Раздражает слизистые оболочки и поражает ткань лёгких. Высокие концентрации могут вызвать астму и отёк лёгких.
Углеводороды	Воздействуют на сердечнососудистую систему и способствуют возникновению злокачественных опухолей
Альдегиды	Раздражают слизистую оболочку и дыхательные пути, поражают ЦНС
Твердые вещества	Влияют на органы дыхания, сердечнососудистую систему.
Сернистые соединения	Влияют на слизистые, приводят к нарушению обмена веществ, а при высокой концентрации – к отравлению организма.

Чем нас убивают дороги?

Среди отраслей экономики России транспортный комплекс является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. Мы предполагаем, что состояние атмосферного воздуха на наших улицах города далеко не благополучное. В своей работе мы решили исследовать состояние атмосферного воздуха на улицах нашего города и влияние выбросов автотранспорта на заболевания верхних дыхательных путей у детей, живущих на этих улицах.

Цели и задачи

Исходя из выше сказанного, мы в своей работе поставили следующую цель:

установить степень антропогенного влияния автотранспорта на экологическое состояние воздушной среды на улицах Снежинска( в районе улицы 40 лет Октября у здания филиала ЮрГУ, перекрестке улиц Ленина – Васильева у магазина «Хлебный», у здания школы №135).

Основные задачи:

• выяснить, какое влияние на здоровье человека оказывают выхлопные газы автомобилей;

• исследовать загрязненность атмосферного воздуха разными методами;

• изучить интенсивность транспортного потока, движущегося по улицам в разные периоды суток;

• проанализировать данные, полученные при исследовании разными методами состава атмосферного воздуха;

• выяснить влияние загрязнённости атмосферного воздуха автомобильными выхлопами на легочные заболевания детей, живущих на обследуемых улицах;

• привлечь внимание населения к состоянию воздушного бассейна в городе Снежинске

Объект исследования: район улицы 40 лет Октября у здания филиала ЮрГУ, перекресток улиц Ленина – Васильева у магазина «Хлебный»,отрезок улицы у здания школы №135.

Предмет исследования: экологическое состояние воздушной среды, вызванное движущимся автотранспортом.

Гипотеза: Если количество автотранспорта в городе будет расти, то это может в дальнейшем привести к ухудшению здоровья жителей города.

II. Основная часть 1. Характеристика объектов исследования

При выполнении работы исследовалось несколько участков в разных местах города Снежинска.

Участки:

1. Улица 40 лет Октября в районе Здания филиала ЮрГУ;

2. Район лесопарка;

3. Улица в районе школы № 135;

4. Перекресток улиц Ленина – Васильева у магазина «Хлебный».

2. Этапы исследования

Для исследования загрязнения атмосферного воздуха нами выполнены следующие этапы работы.

• Мы изучили литературу о вкладе автотранспорта в общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

• Взяли снежные пробы и провели химический анализ снежного покрова.

• Рассчитали количество вредных веществ выбрасываемых в атмосферу автотранспортом.

• Исследовали загрязнения воздуха твердыми частицами (пылью, сажей, копотью) с помощью индикаторных карточек.

• Проанализировали статистические данные у детей заболеваемости органов дыхания на изучаемых объектах

Методы проведенных исследований

Для исследования загрязнения атмосферного воздуха нами были заплани- рованы и выполнены следующие пять этапов работы ..

Первый этап: изучение литературы о вкладе автотранспорта в общий объём выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Второй этап.

Нами был проведён химический анализ снежного покрова.

Для работы на первом этапе использовалась стандартные методы:

1. Метод взятия снежных проб

2. Химический анализ снежного покрова

3. Визуальный метод

Для отбора снежных проб мы выбрали четыре участка в разных местах города, провели химический анализ. Результаты занесли в дневник. В каждом пункте отбор проводили не менее двух раз за год.(К весне количество загрязняющих веществ накапливается.)

Пробу снега брали с 1 кв. метра. Снег раскладывали в пронумерованные пакеты. Содержимое пакетов доводили до комнатной температуры, проверяли загрязнение снега по водородному показателю pH.

На третьем этапе мы применили метод подсчета интенсивности транспортного потока, движущегося по улицам в разные периоды суток. Далее производили подсчет количества единиц трех видов автотранспорта за 1 час.

На четвертом этапе мы исследовали загрязнение воздуха твердыми частицами (пылью, сажей, копотью) с помощью индикаторных карточек

Индикаторные карточки мы прикрепляли кнопками к дереву, оставляли индикатор на 24 часа, а затем рассматривали их через увеличительное стекло.

На пятом этапе мы проанализировали полученные результаты и статистические данные заболеваемости органов дыхания у детей на изучаемых объектах.

1. Анализ и результаты

Первый этап

Мы изучили литературу по данному вопросу. Предварительные сведения по данному вопросу описаны во Введение.

Второй этап

Мы взяли пробы и провели химический анализ снежного покрова.

При обработке пробного материала пользовались методическим пособием “Школьные технологии” № 6- 2001 год.

Данные были обработаны и оформлены в таблицу № 11. Удобным и практичным методом исследования является взятие снежных проб для изучения загрязнения воздуха .Снег является индикатором чистоты воздуха.

Из химического анализа следует, что наиболее чистый снег в ноябре. На всех участках за исключением перекрёстка Ленина и Васильева. Если в снег попали основания кислот, то он будет иметь кислотную реакцию. Выпадение соединений металлов защелачивает снег. В декабре в районе 135 школы снег загрязнился и имел щелочную реакцию. В январе снег почти не изменился. К марту загрязнения были везде кроме лесопарка. Мы считаем, что это обусловлено восстановлением движения машин. Кислотной реакции мы не наблюдали.

Третий этап.

На этом этапе при подсчете интенсивности транспортного потока, движущегося по улицам в разные периоды суток (с 10 до12 часов,с12 до 14 часов, с 15 до 16 часов, с 17 до 19 часов)мы установили ,что большая по величине автотранспортная нагрузка приходится на 12-13 часов дня (обеденное время),и с17 до18.30(конец рабочего дня).

Далее производился подсчет количества единиц трех видов автотранспорта (легковые автомобили, автобусы, грузовые автомобили), прошедших по каждому из участков в течение 20 минут. Полученные данные указаны в диаграмме 1, 2, 3.

Затем по формулам произведено вычисление теоретического количества автомашин, которые могли пройти по участкам за 1 час и общий путь, проделанный каждыми из трёх типов автомобилей за это время.

Для непосредственного расчета количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, необходимо, прежде всего, знать, сколько топлива было затрачено автомобилями. Для определения количества использованного за 1 час топлива мы применили формулу:

Q_i = L_i *Y_i ,

где:

Q_i - количество сжигаемого топлива за 1 час, л;

Y_i - удельный расход топлива для каждого вида автотранспорта (л/км), (табл. 4).

L_i - общий путь, пройденный каждым типом автомобилей за час, км;

L_i = N_i * l

где

N_i – количество автомобилей за 1 час;

i –обозначение типа автотранспорта;

l –длина участка (100м) = 0,1 км.

L_i - общий путь, пройденный автомобилем за 1 час.

Результаты, полученные при расчете количества сжигаемого топлива, приведены в табл. 5, 6 и 7.

Затем нужно было подсчитать общее количество бензина и дизельного топлива, сжигаемого в двигателях автомашин

Q_бен = Q_легк + Q_груз + Q_автоб

Q_диз.т = Q_диз

Объем вредных веществ (отдельно по трем компонентам - угарному газу, углеводороду(пентану), диоксиду азота (IV) определен по формуле:

V_в = K_в * Q_т ,

где:

V_в - объем вредного вещества, выделяемого автомобилем ;

в - вид вредного вещества;

К - коэффициент, численно равный количеству выбросов соответствующего компонента (в литрах) при сгорании в двигателе автомобиля за 1 км; (табл. 8).

Q - количество топлива, л

т - вид топлива.

Результаты расчетов (отдельно по участкам) указаны в табл. 9.

В конце исследования нами подсчитана масса вредных веществ и количество воздуха, необходимое для их разбавления до значений, допустимых по санитарно-гигиеническим нормам.

Масса выбросов найдена по формуле:

m_в = V_в * M_в / 22,4,

где:

m_в - масса вредного вещества;

M_в - относительная молекулярная масса;

Количество воздуха, необходимого для разбавления, определено по формуле:

V_возд = m_в / ПДК_в ,

где:

ПДК_в - предельно допустимая концентрация вредного вещества в

воздухе жилых районов.

Результаты расчетов приведены в табл. 10.

Четвёртый этап

Результаты исследования загрязнения воздуха твердыми частицами (пылью, сажей, копотью) с помощью индикаторных карточек подтверждают результаты других наших исследований диаграмма 13.

Пятый этап

Далее мы проанализировали статистические данные заболеваемости органов дыхания по Снежинскому врачебному участку среди детей. Целесообразность учета детской заболеваемости определяется тем, что дети в меньшей степени, чем взрослые, подвержены внутригородской миграции. Они теснее привязаны к территории, на которой живут и учатся, не испытывают непосредственного влияния профессий. Кроме того, из-за анатомо-физиологических особенностей дети более чувствительны к качеству среды обитания, а сроки появления неблагоприятных эффектов у них короче. Заболевания верхних дыхательных путей в городе Снежинске занимают I место (28,7% среди других заболеваний).

За 2005 год –318 детей

За 2006 год-323 ребёнка

За 2008 год 339детей

За 2009 год 354 детей

Проанализировав, число детей поставленных на учёт с лёгочными заболеваниями мы выявили (таблица 12), что наблюдается незначительный рост числа заболеваний органов дыхания.

Результаты, полученные в ходе обработки данных исследований, свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу жилого района работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

III. Заключение

Действие вредных газов на сегодняшний день исследовано только частично. Как правило, основное внимание в зависимости от обстоятельств направляется на изучение лишь обособленного действия каждого из них. Так мы почти ничего не знаем, насколько велик их вред, если эти газы действуют в совокупности. И до тех пор, пока мы не в состоянии составить верное представление об этом, необходимо предвидеть степень опасности для человека отдельных вредных загрязняющих веществ, имеющихся в пределах атмосферы.

Сравнивая результаты исследования воздуха по разным методикам, мы установили, что наиболее загрязненный участок – это перекресток улиц Ленина – Васильева. Это подтверждается данными таблиц № 10,11,13,. Также исходя из таблицы № 11 в районе школы № 135 загрязненность выше, чем на улице 40 лет Октября в районе филиала ЮрГУ. Далее мы проанализировали статистические данные заболеваемости органов дыхания по врачебным участкам среди детей.

Мы установили, что наблюдается незначительный рост числа заболеваний органов дыхания у детей города Снежинска проживающих на исследуемых участках.

Выводы:

Проанализировав интенсивность движения автотранспорта и заболеваемость органов дыхания у детей, мы можем сделать следующие выводы:

1.В результате исследований мы установили взаимосвязь интенсивности движения и степени загрязнённости исследуемых участков.

2.Взаимосвязь интенсивности движения автотранспорта и роста числа заболеваний органов дыхания, хотя и наблюдается, но с уверенностью об этом говорить нельзя, так как на заболевание органов дыхания воздействуют погодные условия, которые в нашей работе не учитывались.

• С результатами своей работы мы ознакомили отдел по экологии и природопользования администрации города, коммунально-бытовую службу и внесли предложения:

• проводить дальнейшее озеленение города : вдоль дорог посадить растения, уменьшающие содержание газов в воздухе: калина, рябина, ель колючая, тополь, боярышник. Для ограничения попадания вредных веществ выхлопных газов необходимо высаживать вдоль дорог растения, устойчивые к загрязнению окружающей среды, например иву и березу.

• . строительство дороги вызывает кратковременные, но значительные отрицательные воздействия на природу. Ими являются: загрязнение воздуха, почвы и воды; загрязнение растений; засорение придорожной полосы отходами строительных материалов... Мы внесли предложение усилить контроль администрации при строительстве новых дорог и при проектировании новых улиц в городе необходимо в полном объёме учитывать факторы, влияющие на их экологическое состояние (направление ветра, ширину улицы, расстояние между домами и т. д.). В проектировании дорог должен принимать участие ландшафтный архитектор, которому необходимо увязать технические факторы с потребностями природы и ландшафта, проектировщик должен исключить противоречия между дорогой и требованиями охраны окружающей среды.

• Необходимо через СМИ, пропагандировать использование автомобилистами природного газа в качестве топлива. Газ лучше смешивается с воздухом, поэтому он полнее сгорает в двигателе, а значит, и вредных веществ в отработавших газах меньше. Кроме того, газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза.

• .Наиболее перспективным являлся бы переход на альтернативные источники энергии. Идеальным вариантом было бы использование электромобилей, но имеющиеся в настоящее время опытные образцы, пока ещё не могут конкурировать с традиционными автомобилями. Стали инициаторами в 2010 проведения конкурса среди учащихся старших классов школ города, на лучший проект автомобиля будущего.

• Проводить с населением разъяснительную работу о влиянии автомобильных выбросов на продукты питания, купленные на стихийных рынках у дороги.

• Через СМИ, выпуск листовок, через сайт и газету школы предупреждать о недопустимости употребления продуктов купленных на этих рынках.

Список литературы

1.. Акимова Т.А. Охрана и контроль загрязнения природной среды / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин - Л.: Гидрометеоиздат, 1990

2 Вопросы обработки, оценки и анализа данных о загрязнении атмосферного воздуха и других сред: методические указания - Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

3. Герасимов И.П. Научные основы мониторинга окружающей среды / И.П.Герасимов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. .

4. Голубев И. Р., Новиков Ю. В. Окружающая среда и транспорт. - М.: Транспорт, 1987. –

.5 Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. – Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера, 2005. – 106 с.

6. Мониторинг и методы контроля окружающей среды / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин, В.В. Меньшиков и др. - М.: Изд-во МНЭПУ, 2001 - 337 с.

.5 Малов Р. В. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Р.В. Малов. - М.: Транспорт, 1988.

.6 Краткий справочник школьника. 5-11 классы. /Авт. - сост. П.И. Алтанов и др. - М.,1997 г.

7. “Школьные технологии” № 6- 2001 год.

8.Гигиена и основа экологии человека Ю.П.Пивоваров Москва 2004 год