Исследование загрязнения атмосферы выхлопными газами автомобилей

Автомобильный транспорт – самый массовый быстро развивающийся вид транспорта в городах. Ежегодно в нашей стране появляется 2 млн. новых автомобилей. Каждый день за руль садятся 6000 новых автолюбителей. В последнее время часто слышишь поговорку: «Автомобиль – не роскошь, а средство передвижения».

Динамика роста автомобильного парка Земли

В тоже время автомобильный транспорт является главным источником загрязнения воздуха, составляя 60-80 % всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

В выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания содержится до 280 компонентов, большинство из которых относится к категории вредных. Основные из них: углекислый газ, углерод, углеводород, оксид углерода, оксид азота, сажа, тяжёлые металлы (свинец, кадмий) и др.

Оксид углерода - это бесцветный, не имеющий запаха газ. Оксид углерода воздействует на нервную и сердечно сосудистую системы, вызывает удушье.

Оксид азота – ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Окислы азота в дыхательных путях, соединяясь с водой, превращаются в азотную и азотистую кислоты, известные своим свойством вызывать раздражение слизистых оболочек и весьма тяжелые заболевания. По этой причине окислы азота в несколько раз более опасны для человека, чем окись углерода.

Углеводороды – обладают наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль, головокружение, слабость, потеря аппетита, бессонница.

В этом наборе весьма коварна окись углерода. Оксид углерода, соединяясь с красными кровяными тельцами (гемоглобином), мешает ему нести кислород в ткани организма. В последние годы загрязнение атмосферы привело к тому, что ухудшилось снабжение кислородом клеток человеческого организма. Исследования в крупных городах показали, что в тканях 40-летнего человека столько кислорода, сколько должно быть у 80-летнего!

При вдыхании оксида углерода в течении нескольких часов возможно отравление, что может привезти к обморочному состоянию.

Сажа ухудшает условия дыхания, может вызывать приступы удушья, аллергии и бронхиальной астмы. Сажа раздражает кожные покровы, засоряет кожные железы и может быть причиной гнойничковых заболеваний.

Из соединений твёрдых металлов наиболее вредными для человека являются соединения свинца. Накопление свинца в организме может вызывать раковые и другие опухоли. Но особенно вреден свинец для детей. Свинец накапливается в зубах и костях и может влиять на отставание в умственном развитии, вплоть до необучаемости.

А между тем, многочисленные эксперименты показали, что загрязнение атмосферы и ухудшение здоровья горожан происходят не столько из-за выброса вредных веществ, сколько из-за громадного потребления кислорода двигателями внутреннего сгорания  и резкого снижения его доли в зоне дыхания людей. Так, для сгорания 1 кг бензина требуется около 300 л  кислорода, и за час работы мотор средней легковушки поглощает столько кислорода, сколько нужно человеку для дыхания в течение месяца. Двигаясь со скоростью 80-90 км/ч в среднем, автомобиль превращает в углекислый газ столько кислорода, сколько 300-350 человек.

Общеизвестно, что кислорода, необходимого легким, в незагрязненном воздухе чуть больше 20%. При работе двигателя в окружающем его пространстве содержание кислорода с каждым оборотом снижается, а токсичных компонентов — возрастает. При наличии на улицах большого количества автомашин и, тем более, «пробок», такой процесс носит лавинообразный характер, приводящий к ухудшению условий сгорания топлива и увеличению в выхлопных газах окиси углерода и углеводородов. При отсутствии ветра на оживленном перекрестке доля кислорода снижается до 15%.

Объём кислорода в % Симптомы

20,94 Нормальное состояние

18,32 Ощущение духоты, головная боль

18,0 Признаки кислородной недостаточности

14,39 Признаки гипоксии. Головокружение, учащенное дыхание

7,85 Опасно для жизни. Смерть

Влияние содержания кислорода на состояние здоровья человека

А что происходит с человеком, если он оказывается вблизи транспортного потока? Многочисленные медицинские эксперименты показали, что при длительном вдыхании воздуха с содержанием кислорода менее 15% наступает смерть.

Особенно опасна такая ситуация для ребенка, ведь дети маленького роста, им достается кислорода еще меньше, чем рядом стоящим взрослым, а потребности детей в кислороде выше.

Признаки дефицита кислорода: общая слабость, ухудшение цвета кожи лица; депрессия, нарушение сна;  головокружение, головные боли, раздражение, усталость; снижение умственной работоспособности, ослабление памяти; нарушение обмена веществ, избыточный вес, снижение иммунитета.

В журнале «Экология в школе» мы нашли интересную таблицу «Влияние автомобильного транспорта в крупных городах Европы на загрязнение атмосферы».

город Доля вредных веществ в %

Оксид углерода углеводороды Оксиды азота

Мадрид 95 90 35

Стокгольм 99 93 53

Токио 99 95 33

Торонто 98 69 19

Лос-Анджелес 98 66 72

Москва 96,3 64,4 32,6

Санкт-Петербург 88,1 79 31,7

Как видим на таблице, Москва и С-Петербург не намного уступают мировым мегаполисам.

Наш город Мурманск, конечно, меньше столичных городов. Но, автомобильный транспорт у нас является основным. У нас нет метро, а железнодорожный транспорт (электрички) не может сравниться по популярности с автомобильным. Улицы и дворы города не были приспособлены при исторической застройки для большого количества автомобилей, поэтому заторы и пробки – нередкое явление в нашем городе в последнее время.

Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, а выбрасывает 800 кг окиси углерода, 40 кг оксида азота и 200 кг различных углеводородов.

А если умножить эти цифры на количество всех автомобилей в нашем городе! Получается, что с, одной стороны, автомобиль облегчает нашу жизнь, делает её комфортнее, а , с другой стороны, отравляет в прямом смысле слова.

Наша школа № 36 находится в самом центре города. Нас окружают магазины, торговые центры, спортивно-оздоровительный комплекс «Гларус», администрация города, автомобильная заправка «Экспонефть». По периметру нас окружают многочисленные автомобильные парковки. По улице Комсомольской ежедневно проезжают сотни машин. А в те дни, когда перекрывают движение по соседним улицам, у нас на Комсомольской образуется большая пробка, и десятки, сотни машин стоят возле нашей школы. По мнению специалистов, чем ниже передача, и чем больше количество переключений скоростей, тем больше вредных веществ выбрасывается в атмосферу.

Я решил узнать: а чем же дышим мы, находясь в школе или около неё?

3. Подсчёт количества автомобилей и вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу

Для проверки выдвинутой гипотезы мы ежедневно подсчитывали:

• количество автомобилей на парковках по периметру школы в разное время дня.

• количество автомобилей, проезжавших мимо школы с 13-00 до 14-00, т. е. во время нашей прогулки.

Вот что у нас получилось:

Парковка у спортивно-оздоровительного комплекса «Гларус»

дата Количество автомобилей время 14-00 15-00 16-00 17-00 18-00

22. 09 17 17 14 14 15

23. 09 23 21 16 18 14

24. 09 9 7 12 13 17

25. 09 15 12 10 12 13

26. 09 15 12 17 15 14

Парковка у «Первой аптеки»

дата Количество автомобилей время 14-00 15-00 16-00 17-00 18-00

22. 09 17 22 25 30 24

23. 09 22 28 28 23 17

24. 09 24 19 15 17 16

25. 09 21 24 24 27 23

26. 09 23 27 22 25 20

Парковка по ул. Комсомольской (у тротуара школы)

дата Количество автомобилей время 8-15 13-00 18-00

22. 09 25 5 20

23. 09 20 6 15

24. 09 18 11 15

25. 09 21 5 18

26. 09 23 7 17

Ул. Комсомольская (проезжая часть)

Сентябрь 2008 г дата время Количество автомобилей

22. 09 13-00 – 426 шт.

понедельник 14-00 Перекрыто движение по ул. Книповича

23. 09 13-00 – 224 шт.

вторник 14-00

24. 09 13-00 – 308 шт.

среда 14-00

25. 09 13-00 – 198 шт.

четверг 14-00

26. 09 13-00 – 252 шт.

пятница 14-00

Ноябрь 2008 г дата время Количество автомобилей

24. 11 14-00 – 226 шт.

понедельник 15-00

25. 11 14-00 – 187 шт.

вторник 15-00

26. 11 14-00 – 208 шт.

среда 15-00

27. 11 14-00 – 148 шт.

четверг 15-00

28. 11 14-00 – 232 шт.

пятница 15-00

Январь 2009 г дата время Количество автомобилей

26. 01 14-00 – 176 шт.

понедельник 15-00

27. 01 14-00 – 169 шт.

вторник 15-00

28. 01 14-00 – 202 шт.

среда 15-00

29. 01 14-00 – 214 шт.

четверг 15-00

30. 01 14-00 – 298 шт.

пятница 15-00

Март 2009 г дата время Количество автомобилей

16. 03 14-00 – 234 шт.

понедельник 15-00

17. 03 14-00 – 147 шт.

вторник 15-00

18. 03 14-00 – 198 шт.

среда 15-00

19. 03 14-00 – 265 шт.

четверг 15-00

20. 03 14-00 – 302 шт.

пятница 15-00

Мы обратились к учителю химии Ирине Геннадьевне, и она помогла нам рассчитать количество вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу одним автомобилем.

Состав выхлопных газов (г/мин)

Компоненты выхлопных газов Бензиновые двигатели Дизельные двигатели Среднее

Оксид углерода 0,217 0,2 0,209

Оксиды азота 0,002 0,001 0,0015

Сажа 0,004 1,1 0,57

Прочие примеси 0,035 0,017 0,026

Умножив среднее значение на количество автомобилей, проехавших с 13-00 до 14-00 , т. е. во время нашей прогулки по ул. Комсомольской, мы получили следующие результаты.

Количество выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу в районе школы № 36 за время нашей прогулки

Сентябрь дата Количество Время прогулки Оксид углерода Сажа Прочие примеси автомобилей с 13-00 Среднее (г/мин)

до 14-00

0,209 0,57 0,028

22. 09 426шт. 89,034 242,82 11,93

23,09 224 шт. 46,816 127,68 6,27

24,09 308 шт. 64,382 175,56 8,63

25,09 198 шт. 41,382 112,86 5,54

26,09 252 шт. 52,668 143,64 7,06

всего за неделю 294,3 802,56 39,43

общее количество вредных веществ за неделю 1136,3 г = 1 кг 137г

Общее количество за месяц 34 кг 11 г ноябрь

Количество Оксид углерода Сажа Прочие примеси автомобилей за неделю с 14-00

до 15-00

Среднее (г/мин)

0,209 0,57 0,028

1001 шт. 209,209 г 570, 57 г 28, 028 г

Общее количество вредных веществ за неделю 808 г

За месяц 24 кг 24 г

Количество Оксид углерода Сажа Прочие примеси автомобилей за неделю с 14-00

до 15-00

Среднее (г/мин)

0,209 0,57 0,028

1059 шт. 221,331 г 603, 63 г 29, 652 г

Общее количество вредных веществ за неделю 855г

За месяц 26 кг 505 г

Количество Оксид углерода Сажа Прочие примеси автомобилей за неделю с 14-00

до 15-00

Среднее (г/мин)

0,209 0,57 0,028

1146 шт. 239,514 г 653, 22 г 32, 088 г

Общее количество вредных веществ за неделю 925 г

За месяц 28 кг 675 г

Подсчёты в разное время подтверждают первоначальный вывод: только за одну неделю во время нашей прогулки в воздух, в районе школы было выброшено около 1 кг вредных веществ. А за месяц – около 30 кг!

4. Вывод:

Мне удалось доказать, что дышим мы не свежим воздухом во время прогулки, а сажей, углекислым газом, оксидом азота и другими вредными примесями газами.

Таким образом, гипотеза подтвердилась. Проезжающие мимо школы автомобили выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, в которых содержаться вредные для здоровья человека вещества. Мы дышим этими веществами.

Выхлопные газы автомобилей наносят непоправимый вред воздуху, которым мы дышим. Ученые и конструкторы всего мира думают, как заменить бензин другим источником энергии. Вполне возможно, что в будущем автомобильная промышленность придумает специальные фильтры для переработки выхлопных газов.

5. Рекомендации:

Конечно, мы ещё маленькие, чтобы решить проблему отравления воздуха выхлопными газами автомобилей. Это дело взрослых. Но я разработал свою систему рекомендаций, как сохранить чистый воздух в районе нашей школы.

• Мы предлагаем увеличить количество зелёных насаждений по периметру школы. Особенно со стороны «Первой аптеки» и «Гларуса». Это решит проблему нехватки кислорода.

• Сделать дополнительную парковку для администрации города, чтобы подъезжающие туда машины, не останавливались около школы.

• Пока мы думали над проектом, администрация школы уже решила часть проблемы. Где сейчас находится современная детская площадка, ещё весной была парковка. А некоторые родители заезжали даже на спортивную площадку. Кстати, до сих пор, видимо в силу привычки, некоторые машины едут на детскую площадку.

• А ещё ребята нашего класса придумали свои автомобили, которые не будут загрязнять воздух. Возможно, в будущем наши проекты станут реальностью.