Исследовательская работа "Влияние выхлопных газов на окружающую среду"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 6 г.Бикина

Бикинского муниципального района Хабаровского края

Всероссийский конкурс юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского

Предметное направление:

Загрязнение сред обитания - источники загрязнения сред обитания и их контроль.

Исследовательская работа по теме:

«Влияние выхлопных газов автомобиля на окружающую среду »

Работу выполнили:

Крусанова Дарья, ученица 10 «В» класса

МБОУ СОШ № 6 г.Бикина

Бежан Анна, ученица 10 «В» класса

МБОУ СОШ № 6 г.Бикина

Руководитель:

Балыкова Евгения Михайловна,

учитель химии

МБОУ СОШ № 6 г.Бикина

г.Бикин

2015

Введение

С тех пор как на земле появился человек, природа и ее состояние очень сильно зависят от его деятельности. В последнее время очень много говорят об экологическом кризисе. Одной из причин экологического кризиса являются выхлопные газы от неумолимо растущего количества автомобилей. В настоящее время владельцы автомобилей совсем забыли об окружающей среде. И даже не задумываются, что выхлопные трубы их машин выпускают в воздух много вредных веществ. Выбор данной темы не был случайным. Отказаться от автомобилей не возможно, значит необходимо использовать наиболее экологически чистое топоиво. При этом данный вид топлива должен быть доступным для нашего региона, района. Мы решили провести исследование, в результате которого попробуем определить какое топливо более безопасно для окружающей среды и какое влияние на окружающую среду могут оказывать продукты сгорания разного автомобильного топлива.

Гипотеза исследования: автомобили работающие на газовом топливе выбрасывают в атмосферу меньшее количество токсичных веществ.

Для проверки нашей гипотезы была поставлена следующая цель исследования: изучение химического состава выхлопных газов автомобилей работающих на газовом, дизельном, бензиновом топливе; влияния выхлопных газов на живые организмы.

Задачи: 
1. Изучить информацию о составе автомобильного топлива и продуктах сгорания, влияние содержащихся веществ на организм человека.
2. Провести сравнительный анализ химического состава продуктов сгорания дизельного, бензинового, газового топлива.
4. Провести биоиндикационные исследования водных проб выхлопных газов.
5. Сформулировать выводы по выполненной работе.

Объект исследования: автомобили оснащённые двигателями внутреннего сгорания

Предмет: содержание выхлопных примесей отработавших газов автомобилей

I.Теоретическая часть

1.1 Виды автомобильного топлива, их состав. Влияние автомобильного топлива на окружающую среду

Основные виды топлива для автомобилей - продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 ⁰С, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180-360⁰С. Наиболее реже используется газовое топливо. Основные компоненты - метан, окись углерода и водород. Получают из горючих газов различного происхождения - природных, попутных нефтяных, коксовых и других. Их называют сжатыми природными газами или СПГ. Содержание метана составляет 40-82%. [1]

Выхлопные газы (или отработавшие газы) – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему.

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4 - 5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их подразделяют на группы.

II. Практическая часть. II. 1 Методика отбора проб выхлопных газов автомобилей.

Для эксперимента были выбраны три автомобиля, работающих на: дизельном топливе, газе (пропано- бутановая смесь), бензине. При проведении эксперимента не учитывалась марка автомобиля, исследование направлено на определение токсичности продуктов сгорания ДВС. Отбор проб для анализа выхлопных газов проводился следующим образом: в литровую банку налить 0,5 литра дистиллированной воды и опустить в нее шланг от выхлопной трубы автомобиля. Пропускать выхлопные газы в течение 20 минут.

II.2 Проведение органолептического и химического анализа отобранных проб.

1.Определение мутности. Для определения мутности, используется датчик «Чистоты раствора».

2.Определение характера запаха. Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу объемом 100 мл наливают исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают стеклом, осторожно взбалтывают. Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяют запах воды.

3.Определение кислотности. Для определения реакции водной среды использовался датчик рН.

4.Обнаружение органических веществ. Признаки наличия органических веществ: радужная плёнка на поверхности воды; масляное пятно на фильтровальной бумаге после высыхания; обесцвечивание подкисленного раствора перманганата калия.

5.Определение ионов железа, свинца, хлорид- ионы, сульфат ионы проводится с помощью качественных реакций на ионы.

II.3 Проведение биоиндикационных исследований

Для эксперимента предварительно была выращена культура простейших. Для наших целей использовалась тест-система на основе маточной культуры инфузорий Paramecium caudatum (также известная многим как Инфузория туфелька). В начале эксперимента наблюдали активность простейших, определили количество крупных представителей простейших (в поле зрения). Приготовили три водные пробы выхлопных газов (предварительно упарили), в каждый стаканчик поместили выращенную культуру. В течение 15 минут, 30 минут, 60 минут оценивали активность, количество погибших (если такие были). Данные занесли в таблицу.

III. Результаты исследований

III.1 Результаты органолептического и химического анализа.

По результатам органолептического анализа было выявлено, пробы выхлопных газов бензинового (№ 1) и дизельного (№2) топлива имеют характерный запах нефтепродуктов, на поверхности видна радужная пленка нефтепродуктов. Проба выхлопных газов автомобиля работающего на газу (№ 3) имеет едва уловимый запах нефтепродуктов и отличается отсутствием радужной пленкт на поверхности. Запах проб оценен в баллах (Диаграмма № 1). Показатели мутности примерно одинаковы и скорее всего зависят от технического состояния автомобиля. (Диаграмма № 2). Определение рН растворов проводилось с использованием датчика рН. Среда водных проб в основном щелочная. Более высокие показатели щелочности у автомобилей работающих на бензине и дизельном топливе. (Приложение № 1)

По результатом химического анализа можно судить о вредных веществах попадающих а атмосферу. Определение наличия ионов тяжелых металлов проводилось с помощью качественных реакций, результаты оценивались визуально, концентрация определялась примерно. Во всех пробах обнаружены ионы свинца. Самые высокие показатели в пробе № 1 и № 2. В пробе № 3 - показатель незначителен. В пробах № 1, 2, 3 было обнаружено содержание непредельных углеводородов, обесцвечивание в пробах № 1 и 2 протекало гораздо быстрее. Что свидетельствует о высоком содержании непредельных углеводородов. Во всех пробах были обнаружены сульфат и хлорид ионы. Ионы железа не были обнаружено ни в одной пробе. Результаты представлены в таблице № 1, диаграмме № 4, 5, 6 (Приложение № 2)

III.1 Результаты биоиндикационного тестирования водных проб выхлопных газов.

Перед проведение биотестирования было определено, что все тест-объекты пригодны для проведения анализа. В поле зрения были посчитаны простейшие из одной капли с верхней поверхности и оценена их активность. Тест-объекты активно двигались, в поле зрения видные крупные инфузории и множество мелких. Одинаковые объемы культуры были помещены в водные пробы выхлопных газов. По результатам биотестирования выявлено, что через 60 минут в пробах № 1, № 2 мелкие тест-объекты перестали двигаться, крупные замедлили свое движение. При дальнейшем наблюдении было выявлено, что в данных пробах резко снизилось размножение. В пробе № 3 активность снизилась незначительно, мелкие объекты замедлили свое движение. (Приложение № 3)

Таким образом мы смогли доказать, что – свинец очень ядовит и опасен для живых организмов.

Особенно он опасен для организма маленьких детей. Поэтому в настоящее время у нас в стране запрещено использование этилированного бензина. Результаты исследований подтвердили нашу гипотезу.

IV. Выводы

1.Наиболее экологически безопасным топливом для автомобилей яваляется пропано-бутановая смесь. Данный вид топлива имеет самый низкий класс опасности ( 2 класс)

2. Наиболее опасным для окружающей среды является бензин и дизельное топливо, относящиеся к 3 классу опасности.

3. Свинец, обрнаруженный в продуктах сгорания бензинового и дизельного топлива является одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами, вызывающим отравления, мутации.

4. Наличие свинца в выхлопных газах автомобилей свидетельсвует о том, что бензине содержатся ионы свинца, что является нарушением запрета на использование этилированного автомобильного бензина на территории России.

5.Сничение численности культуры инфузорий Paramecium caudatum доказывает токсичное воздействие выхлопных газов автомобилей на окружающую среду.

V. Литература

1.Буралев Ю.В. Устройство, обслуживание и ремонт топливной аппаратуры автомобилей. М.2006

2.Нифантьев Э. Е. Основы прикладной химии: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / Э. Е. Нифантьев, Н. Г. Парамонова. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002. – 144 с.

3.Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: Справ. изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л.: "Химия", 1990.-732 с.

4.Скалон, Н. В. И другие. Практикум по изучению экологии городов Кузбасса. Учебно-методическое пособие. / Н. В. Скалон и др. Кемерово.: Ирбис. 2006. – 120 с.

5.StudFiles.ru›dir/cat17/subj306/file4268

Приложение № 1

Сбор водных проб выхлопных газов автомобилей.

Результаты органолептического анализа водных проб выхлопных газов.

Приложение № 2

Определение наличия нефтепродуктов в пробах выхлопных газов

Результаты химического анализа водных проб выхлопных газов автомобилей.

Приложение № 3

Результаты биоиндикации водных проб выхлопных газов

Таблица№ 2. Результаты биоиндикации водных проб выхлопных газов