Проектная работа по математике и экологии

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Гиагинского района

«Средняя общеобразовательная школа № 1 имени А.Г. Сапрунова»

Проектная работа

по математике и экологии

«Применение математических расчетов для оценки экологического состояния окружающей среды»

Автор работы: ученица

8 класса «А» Шайногина София

Руководитель : учитель математики Величко С.В.

ст. Гиагинская 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1.Теоритическая часть.

1.1. Автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей окружающей среды.

1.2. Влияние выбросов вредных веществ от автотранспорта на здоровье человека.

Глава 2.Практическая часть.

2.1.Сбор и обработка информации.

2.2. Примерный расчёт выбросов вредных веществ автомобилями.

2.3.Примерный расчет по возможному сокращению загрязнения атмосферы при посадке деревьев.

Заключение.

Список использованных информационных ресурсов

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время, в связи с интенсивным развитием промышленного производства и быстрыми темпами жизни существенно обострились проблемы воздействия на окружающую среду. С каждым годом увеличивается нагрузка антропогенной деятельности на окружающую среду. Одним из мощных источников загрязнения воздушной среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к насыщению легковыми автомобилями и переключению на них большей части пассажирских перевозок. Это резко ухудшает санитарные условия проживания не только в крупных городах, но и в населенных пунктах сельской местности.

Да, опасность необратимых изменений в природе становится реальной. Ученые бьют тревогу: жизнь на Земле на гране экологической катастрофы. По данным Всемирного союза охраны природы за последние 500 лет полностью вымерло 844 вида животных, а 23 % млекопитающих и 16 % птиц в мире находятся под угрозой вымирания. Ежегодно сжигается 1 млрд тонн топлива, выбрасываются в атмосферу сотни млн. тонн оксидов азота, серы, углерода, часть из них возвращается в виде кислотных дождей, сажи, золы и пыли. Почвы и воды загрязняются промышленными и бытовыми стоками и другими отходами.

Изученный мною материал заставили меня задуматься: Что же будет дальше - новые проблемы или безоблачное будущее? Каким будет человечество через 100 лет? Что конкретно я могу сделать, чтобы спасти нашу планету?

Чтобы выяснить, какую роль в загрязнение воздуха играет автотранспорт, мною были проведены и проанализированы исследования. Санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток автотранспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 авт./час.

Постановка проблемы: выяснить, какую роль в загрязнение воздуха играет автотранспорт.

Актуальность проблемы: С увеличением количества автомобилей в настоящее время, изучение транспортного фактора загрязнения атмосферы становится актуальным .

Целью работы было: оценить чистоту атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки на улице Ленине на отрезке между улицами Кооперативная и Ушакова. Этот промежуток был выбран не случайно. Здесь расположены такие социальные объекты, как: детский сад «Чебурашка», парк, СОШ №1, парк «Победы» и густо населенный жилой сектор.

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить литературу по теме.

2. Определить влияния выхлопных газов автотранспорта на здоровье человека и животных.

3. Провести исследование «Примерный подсчет количества угарного газа, который выбрасывают машины, проезжающие по улице Ленина»

4. Провести примерный расчет по возможному сокращению загрязнения атмосферы при посадке деревьев.

Гипотеза: Одним из мощных источников загрязнения воздушной среды является автомобильный транспорт. Что же нас ожидает - новые проблемы или безоблачное будущее?

Объект исследования: автотранспортная нагрузки на улице Ленине на отрезке между улицами Кооперативная и Ушакова.

Предмет исследования: Возможное позитивное или негативное влияние автомобильного транспорта на жизнь человека.

Методы моих исследований: Анализ литературы, анкетирование, статистические методы (сбор  первичной  информации, статистическая обработка  первичной  информации), анализ, сравнение и обобщение полученных результатов.

ГЛАВА 1

Теоретическая часть.

1.1.Автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей окружающей среды.

Сегодня трудно представить себе человеческую цивилизацию без автомобиля. Но то, что машина из блага цивилизации может превратиться в ее бич, человечество стало понимать сравнительно недавно. Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере.

Из страницы Интернет-сайта Викепедия я узнала следующие понятия. «Выхлопные или отходящие газы являются продуктами окисления и неполного сгорания углеводородного топлива. Выбросы выхлопных газов — основная причина превышения допустимых концентраций токсичных веществ в атмосфере и образования смога. В отношении суммарного объема выходящих из глушителя автомобиля выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один килограмм сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 килограммов смеси различных газов».

Чем больше машин выходит на улицы, тем труднее жителям мирно сосуществовать с их стальным гудящим и чадящим потоком. К настоящему времени мировой парк автомобилей составляет 500 млн самых различных машин, в том числе 400 млн легковых. Автомобильный транспорт воздействует на природу двумя путями. С одной стороны, автотранспорт потребляет природные ресурсы и пользуется природной средой, а с другой – загрязняет.

Транспорт является одним из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающего значительное количество ресурсов и оказывающего серьезное влияние на окружающую среду.

Двигаясь со скоростью 80-90 км/час, автомобиль превращает в углекислоту столько же кислорода, сколько 300-350 человек при дыхании. Но дело не только в углекислоте. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы 4 т. кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить эти цифры на 500 млн. единиц, можно представить степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

Основная причина загрязнения воздуха в данном случае заключается в неполном сгорании топлива. Всего 15% топлива расходуется на обеспечение движения, а 85% - выбрасывается в атмосферу. К тому же, камера сгорания автомобиля это своеобразный реактор, синтезирующий химические вещества и выбрасывающий их в воздух. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, преобразуется в ядовитые окислы азота. Отработавшие газы, продукты износа механических частей и покрышек автомобилей, а также дорожного покрытия составляют около половины атмосферных выбросов антропогенного происхождения. Наиболее исследованными являются выбросы двигателя и картера автомобиля.

Таким образом, с одной стороны, автомобиль облегчил жизнь человеку, с другой – отравляет ее в самом прямом смысле слова.

Среди отраслей экономики России транспортный комплекс является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. В масштабах страны доля транспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников достигает 45%, в выбросах парниковых газов - примерно 10%, в массе промышленных отходов - 2%, в сбросах вредных веществ со сточными водами - около 3% . Доля транспорта в шумовом воздействии на население составляет 85-95% на различных территориях.

Таблица 1

Состав автомобильных выхлопных газов

* Токсичные компоненты

** Канцерогены

1.2. Влияние выбросов вредных веществ от автотранспорта на здоровье человека.

Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу здоровью населения, способствует снижению качества жизни. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, воздействие токсичных веществ, загрязняющих воздух ежегодно вызывает 1700 -2700 разновидностей раковой болезни. В последние годы наблюдается тенденция роста раковых заболеваний, лейкемии и других угрожающих жизни заболеваний. Загрязнение воздуха является причиной шести процентов смертей в мире, утверждают специалисты Всемирной организации здравоохранения.

Оказывается длительный контакт со средой, отравленной выхлопными газами автомобилей, вызывает общее ослабление организма — иммунодефицит. Кроме того, газы сами по себе могут стать причиной различных заболеваний. Например, дыхательной недостаточности, гайморита, бронхита, пневмонии, рака лёгких. Также выхлопные газы вызывают атеросклероз сосудов головного мозга, могут возникнуть различные нарушения сердечно-сосудистой системы. Учеными замечено, что собаки, кошки, другие мелкие животные подвержены больше риску, так как выхлопные трубы автомобилей расположены на небольшом расстоянии от земли и первыми, кто получает свою долю выхлопа, становятся именно братья наши меньшие.

Среди пешеходов, больше всех страдают дети, так как наибольшая концентрация вредных веществ происходит в приземном воздушном слое, как раз на уровне дыхательных путей ребенка.

Самое токсичное воздействие на живые организмы оказывают соединения тяжелых металлов, среди них наиболее опасен свинец, накапливающийся в радиусе 100-200 м от дороги. По мнению учёных, он разрушает гормоны. Его высокое содержание в крови вызывает замедление роста, расстройства слуха и интеллектуальную деградацию, поскольку разрушает химические соединения в мозге живых существ. Количество свинца в крови человека возрастает пропорционально с увеличением его содержания в воздухе. Последнее ведет к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, и, следовательно, к нарушению обменных процессов в организме.

Автомобильные выхлопы - один из самых важных факторов, способствующих развитию у склонных к бронхиальной астме детей тяжелых астматических приступов. К такому выводу пришли английские пульмонологи, изучавшие влияние различных факторов на течение этого заболевания.

Глава 2

Практическая часть.

2.1.Сбор и обработка информации.

Для исследования мы выбрали улицу Ленина на отрезке между улицами Кооперативная и Ушакова. Этот промежуток был выбран не случайно. Здесь расположены такие социальные объекты, как: детский сад «Чебурашка», парк, СОШ №1, парк «Победы» и густо населенный жилой сектор. Протяженность участка 1100 метров

Сначала был осуществлен подсчет количества единиц автотранспорта 2-х видов (легковые автомобили, грузовые автомобили ), проезжающих по улице в разное время суток, а затем произвели все необходимые расчёты.

2.2. Примерный расчёт выбросов вредных веществ автомобилями.

Дальше я произвела математические расчеты. При расчетах воспользовалась методическими указаниями для выполнения расчетно-практических работ при расчете вредных выбросов.

К выбрасываемым автотранспортом вредным веществам относятся угарный газ, углеводороды и оксиды азота.

  Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчёта  являются:

- общий пробег автотранспорта за год;

- нормы расхода топлива транспортом;

Таблица №2

Имея все необходимые алгоритмы и формулы выполним подсчет. Я производила подсчёт транспорта в течении недели на различных отрезках, так интенсивность движения различна. Для вычислений брала среднюю численность автомобилей.

Длина, выбранного мною отрезка 1100 метров = 1км 100м

Среднее число автомобилей, проезжающие по ул. Ленина

8⁰⁰ -9⁰⁰ Легковых автомобилей –150

Грузовых – 23

14^{00 -}15⁰⁰ Легковых автомобилей - 135

Грузовых – 17

19^{00 -}20⁰⁰ Легковых автомобилей- 95

Грузовых – 10

Среднее число автомобилей, проезжающие по ул. Ленина за 1 час

Легковых автомобилей –126

Грузовых – 17

Число автомобилей, проезжающих по ул. Ленина за 12 часов

12*126=1512 - легковых машин

17*12=204 - грузовых машин

Выброс угарного газа составляет:

Для легкового автомобиля – 2 г/км

Для грузового автомобиля – 10 г/км

Сколько угарного газа выделяет один автомобиль, проезжая по ул. Ленина

Легковой автомобиль:

2 г/км * 1,1 км = 2,2 г/км

Грузовой автомобиль:

10 г/км * 1,1 км =11 г/км

Сколько СО выделяют все автомобили, проезжающие по ул. Ленина.

2,2 * 1512 =3326г СО выделяют легковые автомобили;

12 * 204=2448 г СО выделяют грузовые автомобили;

3326 + 2448= 5774 г угарного газа выделяют все автомобили за один день.

Выделение угарного газа

За неделю: 5774 * 7 =40418г =40,418 кг.

За месяц: 5774 * 30 = 173220 г =173,220 кг.

За год: 173,220 * 12 =2078,64 кг.

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе: 0,02 мг/л

Цифры которые я получила сначала испугали меня. Но изучив вместе с учителем соответствующую литературу пришли к выводу: «Для жидкости это довольно большое число. А для газа нет? В газах расстояние между молекулами много больше размеров самих молекул. Газ можно сжать так, что его объем уменьшится в несколько раз. Если представить что-то более плотное, то объём сократится в десятки и сотни раз.

Я рассчитала примерное количество выбросов вредных веществ в воздух от транспорта на небольшом отрезке в моей станице за один год. Много это или мало. В масштабах моей станицы, наверное, мало, а если эти цифры перевести в крупные города, где кроме автотранспорта есть еще промышленные отходы, получится огромная цифра.

2.3.Примерный расчет по возможному сокращению загрязнения атмосферы при посадке деревьев.

При своих расследованиях я обнаружила следующий факты: за лето одно взрослое дерево может очистить воздух от 20-30 кг, а некоторые породы даже от 50 кг вредных веществ и пыли. Одним из самых лучших пород является тополь. Именно он лучше всех других деревьев справляется с выхлопными газами.

Тополь широко используется для озеленения улиц и дорог, его высаживают на промышленной зоне. Эти растения способны быстро уничтожить вредные компоненты в воздухе. Чтобы избавиться от тополиного пуха, используют саженцы исключительно мужских особей.

Получается, что привычный и обычный тополь не так прост, как кажется. Он удивителен по своим свойствам и назначению. Эти великаны способны очищать воздух улиц лучше, чем любые фильтры. Но растение нетребовательно и неприхотливо, развивается быстро и активно при минимальном уходе.

Я посчитала, вдоль дорог, на моем отрезке станицы около 1300 различных деревьев. Среди которых не малое количество тополей.

В станице Гиагинской проживает около 14000 человек. Если каждый человек от 7 до 70 лет посадит каждый год одно дерево, то мы поможем природе очистится от 10 тонн вредных веществ и пыли.

Одной из зеленых зон является школьный двор МБОУ СОШ №1 и прилегающая к ней территория. Поэтому в школьном дворе всегда дышится легко и безопасно.

Заключение

В данной работе я постаралась путем математических расчетов раскрыть суть проблемы, связанный с загрязнением атмосферного воздуха, выяснить, почему эта проблема является для человечества угрозой номер один. В заключении хочу сказать, что в ходе работы я узнал много нового и могу сделать следующие выводы:

1.Без математических знаний представить об угрожающих масштабах воздействия человека на окружающую среду нельзя.

2.Для снижения вредности топлива, необходимо применять водородные двигатели. У них отработанные газы представляют собой пары воды и полностью экологичны. Но эти двигатели, к сожалению, пока не нашли широкого применения.

3.Законодательное регулирование

- Контролируется качественный состав изготавливаемого и реализуемого топлива ( в России это стандарты на топливо, региональные требования, в Европе – нормативы ЕВРО)

- Предусмотрен контроль над состоянием и регулировками автомобилей. В России является обязанностью органов технического осмотра ГИБДД периодически контролировать доли оксидов углерода и углеводородов в выхлопе..

- В России вводятся повышенные ставки транспортного налога на мощность двигателя автомобиля.

- Топливо облагается специальными акцизами.

- Предусмотрены нормативы на выпускаемые автомобили. В России и европейских странах приняты стандарты ЕВРО, задающие как токсичность, так и количественные показатели, например:

- По Евро-3 выбросы: CH до 0,2г/км, CO до 2,3г/км и NO до 0,15г/км

- По Евро-4 выбросы: CH до 0,1г/км, CO до 1,0г/км и NO до 0,08г/км

- В некоторых регионах вводят ограничения на движение большегрузного автотранспорта.

4.Экологически-чистый вид транспорта!

Лошади Велосипед

Самокат Электромобиль

Гироскутер Верблюды

5.Каждый населенный пункт должен иметь зелёную зону, которая должна служить «зелёными лёгкими». Мы знаем, что деревья очищают воздух, поглощая углекислый газ, и выделяет кислород, задерживают пыль (например, тополь).

Полученные результаты исследования дают возможность утверждать, что влияние автомобильного транспорта на жизнь человека является актуальным и востребованным.

Список использованных информационных ресурсов:

1. Центр гидрометеорологического мониторинга: www.gidro-met.kz.

2.Экологический глоссарий: http://www.mosecom.ru/dic/.
3. Информационное агентство «Рейтерс»: http://www.reuters.com/article/idUSKUA57144920080215

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/

5.Казанцева Л.К., Тагаева Т.О. Современная экологическая ситуация в России // ЭКО. – 2005

6.Методические указания к выполнению расчетно-практической работы. Уч.-изд. Издательство Архангельского государственного технического университета, 2004г

7.Методические указания по расчету выброса вредных веществ автомобильным транспортом. Москва. Гидрометиздат. 2005 г.

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/

9.Казанцева Л.К., Тагаева Т.О. Современная экологическая ситуация в России // ЭКО. – 2005.