Влияние автотранспорта на экологию санаторно – курортной зоны п. Нижнеивкино

Важнейшей глобальной общечеловеческой проблемой современности стала экологическая проблема. Она порождена ухудшением качества окружающей среды, возрастанием демографической ''нагрузки'' на природу, нарушением естественного экологического баланса - внутреннего механизма саморегуляции биосферы.

Одним из загрязнителей является транспорт. Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобиль. Сегодня в мире ~ 600 млн. автомобилей . В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5-4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу.

Из источников СМИ я узнал, что каждый год в мире умирает 49 млн. человек. По данным ВОЗ примерно ~75% из этого числа - преждевременные смерти, связанные с плохим состоянием окружающей среды, неправильным образом жизни. Высокий уровень загрязнения воздуха в городах способствует широкому распространению респираторных заболеваний, которые каждый год приводят к смерти 3,5 млн. детей в возрасте до 5 лет.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) расценивает загрязнение воздуха как серьезную угрозу для здоровья человека.

Актуальность проблемы, выбранной мной, состоит в том, что я проживаю в санаторно-курортной зоне. Про нашу природу говорят: « В самой глубине России, где берут начало чистые истоки, где леса тихи и зелены, а воздух прозрачен и свеж, есть уголок, в котором природа на редкость щедра и сполна отдает человеку все, чем сама обладаетКрасотой и молодостью, живительной силой, бодростью необыкновенной награждает каждого, кто вступает на заповедную эту землю. Как будто уголок этот сокровищный краю вятскому и народу его свыше дан как награда за терпение, чистоту помыслов и радушие»

Поэтому исследование проблемы загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом актуально не только для жителей поселка но и для приезжающих сюда лечиться в расположенные на данной местности больницы и санатории. Так как количество автотранспорта с каждым годом увеличивается, то меня волнуют вопросы.

• Сказывается ли на окружающей среде нашего поселка увеличение количества автомобилей?

• На что обращают внимание автомобилисты при покупке транспортного средства?

Мотоцикл и автомобиль – мечта любого мальчишки. Прокатиться так, чтобы «ветер в ушах». В лучшем случае многие более или менее стараются ознакомиться с устройством техники, принципами работы, неисправностями и их устранением. Но мало кто задумывается об истории создания двигателя и технике, где он применяется, тем более о людях, создавших все это. Я попробую восстановить картину истории создания автомобилей, а также их «сердца»- двигателя.

Автомашины правильнее называть автомобилями. Слово «автомобиль» греческого происхождения, и означает оно «самодвижущийся предмет». То есть автомобиль-это средство передвижения, у которого есть свой собственный двигатель. До того, как появились автомобили, все телеги, повозки и кареты тащили за собой тягловые животные-лошади, ослы, волы.

В 1770году француз Николя Кюньо соорудил первый автомобиль. Это была деревянная телега на трех колесах, которая ужасно грохотала при езде. Мотором ей служила паровая машина. В большом котле подогревалась вода. Пар выходил через трубку и приводил в движение механизм, который заставлял крутиться переднее колесо.

Паромобиль, сооруженный Кюньо, мог за час проехать самое большее четыре километра. Сейчас мы сказали бы, что он ехал со скоростью 4км/ч. С такой же скоростью идет пешеход. Паромобилем было очень трудно управлять. Да и с тормозами дело обстояло неважно. Однажды он даже въехал в каменную стену.

Через 50 лет после изобретения паромобиля в Англии уже разъезжали паровые экипажи, перевозившие сразу по нескольку пассажиров. Паровым экипажам разрешалось ездить со скоростью не более 6,5 км/ч, иначе мог взорваться паровой котел. Перед экипажем должен был идти человек с красным флажком или фонарем и предупреждать пешеходов об опасности. Паровые экипажи были предшественниками омнибусов, или, как мы теперь говорим, автобусов.

Прошло более 100 лет, прежде чем паромобили превратились в настоящие автомобили с моторами. Над этим поработали изобретатели из многих стран. Первые мотоколяски были похожи на кареты. В 1895 году Карл Бенц, известный немецкий автостроитель, создал «велоколяску», первый автомобиль с бензиновым двигателем.

Купить бензин для первых автомобилей можно было только в аптеках. В Германии первая автозаправочная станция открылась в 1919 году. Бензин подвозили на телегах, запряженных лошадьми.

Первая «мотоколяска» Карла Бенца находится в настоящее время в немецком музее в городе Мюнхене. Она была построена в 1885году и развивала скорость до 16 км/ч.

1. 2 Виды двигателей и экологические проблемы

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания - очень распространенный вид теплового двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе.

У четырехтактных двигателей рабочий цикл каждого поршня состоит из четырех тактов. При первом ходе вниз (такт впуска) горючая смесь всасывается в полость над поршнем. Затем поршень поднимается, сжимая смесь (такт сжатия). Сжатая смесь воспламеняется искрой и заставляет поршень идти вниз (рабочий такт). После этого поршень вновь поднимается, на этот раз вытесняя отработавшие газы. После завершения четвертого хода (такта выпуска) цикл повторяется сначала.

Хотя четырехтактный двигатель эффективнее двухтактного, лишь около 1/3 энергии топлива преобразуется в полезную движущую энергию, а остальная тратится впустую. Здесь главная проблема связана с возвратно-поступательным движением поршней (взад-вперёд): эти движения ускоряются до достижения высокой скорости сначала в одном направлении, а потом в другом. Двигаясь взад-вперёд несколько тысяч раз в минуту, каждый поршень расходует часть энергии, полученной при сжигании топлива. Это движение передаётся через коленчатый вал и приводной вал на колёса, благодаря чему машина едет.

Конструкторы и учёные давно работают над устранением возвратно-поступательного движения. Наиболее удачной конструкцией оказался двигатель немецкого конструктора Ванкеля. В нём поршень сделан в виде треугольного ротора, вращающегося в овальной камере. Масса и размеры такого двигателя в 2-3 раза меньше, чем у обычного такой же мощности, он более экономичен и меньше шумит.

Но, как бы ни улучшалась конструкция автомобиля – компоновка, двигатель, повышение скорости и т. д. , экологическая проблема остаётся острой. В основе процесса, приводящего автомобиль в движение, лежит горение топлива, невозможное без кислорода воздуха. В среднем один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы около 5 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами более 1 т оксида углерода и других вредных веществ. Если это умножить на число автомобилей в мире, то можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автоматизации.

Например: Грузовики представляют собой большую экологическую опасность, чем легковые автомобили. Её можно уменьшить за счёт использования альтернативных видов топлива. Кроме того, из-за своих размеров они занимают много места на дорогах, создают сильный шум и разрушают дорожное полотно и мосты. Трейлеры, которые составляют лишь около 5% в общем автомобилепотоке, шумят так же, как все остальные автомобили, вместе взятые. Полностью груженый автопоезд может нанести дорожному покрытию такой же ущерб, как 60000 «легковушек».

3. Автомобили завтрашнего дня

По мнению экспертов, всех известных на Земле запасов нефти хватит человечеству не более, чем на 50 лет. Бензин дорожает, и чем только ни пытаются сегодня его заменить: и сжиженным природным газом, и всякого рода синтезированными газами и жидкостями, в частности, спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок. Почти все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин, но выхлоп автомобиля всё равно не делается безвредным.

Кардинально решить проблему загрязнения атмосферы транспортом мог бы электромобиль. Ещё в начале 20 века в США было больше электромобилей, чем машин на бензине. И вполне возможно, жители Калифорнии, страдающие от смога, скоро пересядут на электромобили. По крайней мере, они уже приняли закон, который предписывает: с 2003 года 10% новых автомобилей должны иметь нулевое количество выхлопных газов.

Перспективным считается и автомобиль на солнечных батареях. Солнечные элементы очень надёжны. После установки они практически не нуждаются в уходе и могут годами работать без обслуживания, но едва ли годятся для нашего обычного дорожного движения. Они, однако, важны для исследования возможностей Солнца. Эксперименты с гоночными «солнечными» автомобилями уже принесли людям полезные знания о возможности эффективного превращения солнечной энергии в энергию быстрого движения. Так, например, работающий на энергии Солнца автомобиль «Санрейсер» в 1987г. победил во всемирных гонках, пройдя 3138 км со скоростью 67 км/ч.

В «Российской газете» от 25 февраля 2006 года была опубликована статья ««Мерседес» на семечках», в которой рассказывается о кубанском умельце, придумавшем двигатель, работающий на подсолнечном масле. Наверно, это приятно, когда вместо выхлопных газов пахнет пирожками.

Однако инженеры считают, что автомобиль будущего будет работать на экологически чистом топливе– водороде. Водород – это газ без цвета и запаха, который так полюбился по 2 причинам: во-первых, вода – неисчерпаемый источник водорода – есть на нашей планете в изобилии; во-вторых, водород сгорает, не выделяя ядовитых, вредных для природы веществ. Самое главное преимущество водорода как топлива для автомашины состоит в том, что он безвреден для окружающей среды.

Разрабатывают ученые и способ превращения химической энергии в электрическую. Двигатель, использующий химическую энергию, был бы удобен тем, что не требовал бы перезарядки, так как кислород для реакции поступал бы из окружающей среды и проблем с выхлопными газами такой химический двигатель не создавал бы, так как в результате его работы из выхлопной трубы капала бы вода. Однако эта технология еще очень дорога.

Глава 2. Исследование проблемы эксплуатации автомобилей в санаторно-курортной зоне п. Нижнеивкино

2. 1 Экологическая проблема

Я проживаю в санаторно-курортной зоне. Целебным здесь является все: и умеренный климат, и чистый воздух, как говорят современные ученые, умеренной ионизации; россыпи источников минеральных вод, залежи лечебных грязей. Именно здесь и находится санаторий «Нижне - Ивкино», который уже более четверти века принимает отдыхающих из многих регионов России.

«Нижне - Ивкино» - одна из крупнейших здравниц нечерноземной зоны на 707 мест. На территории поселка есть парки, зеленые массивы. Когда приезжают отдыхающие, то говорят, что им очень легко дышится и сама природа помогает избавиться от многих болезней.

Но через наш посёлок проходит трасса областного значения. Множество машин (грузовых, легковых) и другого вида транспорта проходит за день по дороге. Я знаю, что все виды транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт.

Из учебника экологии я узнал, что автомобиль является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NOX (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по CO и более 50% по NOX от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание CO и NOX можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева.

Так как наш поселок уникален, я решил оценить количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта, движущегося по дороге в п. Нижнеивкино, определить органолептические характеристики проб талой воды, взятой у автотрассы и кислотности в пробах, а также провести анкетирование с владельцами автомобилей для изучения влияния автомобильного транспорта на окружающую среду.

2. 2 Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Цель: рассчитать количество выбросов в атмосферу основных загрязняющих веществ от автотранспорта на автотрассе по улице.

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

-количество единиц автотранспорта разных видов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

-нормы расхода топлива автотранспорта (средней нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях посёлка приведены в таблице 1);

Таблица 1

Тип автотранспорта Средние нормы расхода топлива (л на 100км) Удельный расход топливаYi (л на км)

Легковой автомобиль 11-13 0,11-0,13

Грузовой автомобиль 29-33 0,29-0,33

Автобус 41-44 0,41-0,44

Дизельный грузовой автомобиль 31-34 0,31-0,34

-значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (приведены в табл. 2);

Таблица 2

Вид топлива Значение коэффициента (К)

Угарный газ Углеводороды С5Н 12 Диоксид азота NO2

Бензин 0,6 0,1 0,04

Дизельное топливо 0,1 0,03 0,04

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов, соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (то есть равного удельному расходу).

Оборудование: пишущие принадлежности, калькулятор.

Ход выполнения работы.

Я выбрал участок автотрассы в поселке длиной 0,5 км, имеющий хороший обзор.

Измерил шагами длину участка (1,м), предварительно определив среднюю длину своего шага.

Определил количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 20 минут. Количество единиц автотранспорта за 1 час рассчитал, умножив на 3 количество, полученное за 20 минут.

Рассчитал общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1час (L, км) по формуле:

Li = Ni. I, где Ni – количество автомобилей каждого типа за 1 час; i – обозначение типа автотранспорта;

I – длина участка, км.

Полученные результаты я занес в таблицу 3

Таблица 3

Тип автотранпорта Всего за 20 минут За 1 час, Ni, шт. Общий путь за 1 час L, км

Легковые автомобили 12 36 36

Грузовые автомобили 2 6 6

Автобусы 1 3 3

Дизельные грузовые автомобили 2 6 6

Рассчитал количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:

Qi = Li. Yi

Значения Yi взял из таблицы 1.

Определил общее количество сожженного топлива каждого вида (Q) и занес результат в таблицу 4

Таблица 4

Тип автомобиля Ni Qi, в том числе

Бензин Дизельное топливо

Легковые автомобили 36 4,32

Грузовые автомобили 6 1,74

Автобусы 3 1,26

Дизельные грузовые автомобили 6 1,92

Всего Q 6,06 3,18

Рассчитал количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива по таблице 2. Все результаты занес в таблицу 5.

Таблица 5

Вид топлива (Q, л) Количество вредных веществ, л

СО Углеводороды NO2

Бензин 6,06 3,636 0,606 0,2424

Дизельное топливо 3,18 0,318 0,0954 0,1272

Всего (V), л 3,954 0,7014 0,3696

Обработка результатов и выводы.

1. Масса выделившихся вредных веществ (m, г) рассчитывается по формуле: m = V. M : 22,4; m –масса выделившихся вредных веществ

V – количество вредных веществ, л

М – молярная масса

М(СО)= 28 г/моль, М (С5Н 12 ) = 72 г/моль, М(NO2 ) = 46 г/моль

2. Рассчитал количество чистого воздуха, необходимого для разбавления выделившихся вредных веществ с целью обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды (для этого делим массу на значение ПДК).

Vвозд = mв / ПДКв

Полученные данные занес в таблицу

Таблица 6

Вид вредного вещества Количество, л Масса, г Количество воздуха для Значение ПДК, мг/м³

разбавления, м³

СО 3,954 4,94 1647 3

Углеводороды 0,7014 2,25 90 25

NO2 0,3696 0,759 18975 0,04

всего 5,025 7,949 20712 3,515

Вывод: Результаты, полученные в ходе обработки данных, свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу работающими автомобильными двигателями, велико особенно по оксиду углерода (CO) и оксиду азота (NO2).

3. Определение органолептических характеристик проб талой воды, взятой у автотрассы по улице Октябрьской.

Цель работы: оценка экологического состояния снега (талой воды) по величинам определяемых показателей воды.

Органолептические характеристики воды определяются с помощью органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах). Неудовлетворенные органолептические характеристики косвенно свидетельствуют о загрязнении.

Выполнение работы.

Тест 1. Определение запаха.

Последовательно открыл колбы с пробами талой воды (А, Б, В) и, неглубоко вдыхая воздух, сразу определили характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха я определил по пятибальной системе.

Таблица 7

Проба Характер запаха интенсивности

А (дорога) отчетливая Обращает на себя внимание 4

Б (возле дороги) заметная Легко замечается 3

В (зеленый массив) нет Запах не ощущается 0

Тест 2. Определение характера запаха.

Таблица 8

Проба Характер запаха

А(дорога) Запах искусственного происхождения: нефтепродуктов (бензиновый), резина

Б (возле дороги) Запах искусственного происхождения: нефтепродуктов

В(зеленый массив) Отсутствует

Тест 3. Определение цветности и мутности воды.

Я заполнил пробирки талой водой из 3х проб до высоты 12 см. Определил цветность воды, рассматривая пробирки сверху на белом фоне при боковом освещении. Чтобы определить мутность воды в тех же пробирках с пробами а, б, в, я рассматривал их сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении.

Таблица 9

Проба Цветность воды Мутность воды

А (дорога) Темно - серая Очень мутная

Б (возле дороги) Светло-серая Мутная

В (зеленый массив) Бесцветная Прозрачная

Результаты и выводы.

По проанализированным показателям видно, что в пробах А, Б -неудовлетворительные органолептические характеристики, которые свидетельствуют о загрязнениях снега, взятого с автодороги и вблизи дороги. После фильтрования их на фильтре остались частички загрязнителей: пыли, сажи, шинной пыли, мелкий песок.

2. 4 Определение кислотности в пробах талой воды, взятой вдоль автотрассы по улице

Цель работы: определить кислотность снега (талой воды) в пробах, взятых вдоль автотрассы.

Ход работы.

В пробирки налил по 12 мл анализируемой воды из 3х проб. В каждую пробирку опустили универсальную индикаторную бумагу. Окраску индикаторной бумаги сравнил с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы. Результаты занес в таблицу.

Таблица 10

пробы Значение рН пробы

А (дорога) рН 8

Б (возле дороги) рН 7

В (зеленый массив) рН 6

Результаты говорят о том, что вблизи дороги и на дороге вода имеет более кислую рН, так как оксиды азота выхлопных газов, связываясь с водой, образуют кислоту. Это свидетельствует об экологическом загрязнении почвы, снега вблизи автострады.

Глава 3. Рекомендации по уменьшению пагубного влияния автомобилей на природу

Я считаю, что для уменьшения количества пыли и других вредных веществ выхлопных газов автомобилей необходимо больше сажать деревьев, кустарников вдоль автотрасс, разбивать зеленые газоны.

На деревьях и кустарниках оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли. Из источников я узнал, что по санитарным нормам на одного человека должно приходиться 350 м лесов (50 м непосредственно в городе, остальные в зеленой зоне). Деревья концентрируют свинец и очищают воздух. Одно дерево в течение вегетационного периода обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 135 литрах бензина. Хорошим поглотителем свинца по обочинам дорог являются желтая акация, липа, береза. Экологически полезен тополь, а ель считается лучшим стражем тишины, и ее садят для снижения уровня шума.

Для зеленых газонов лучшими травами являются овсяница красная, мятлик луговой, райграс многолетний. Одуванчик концентрирует тяжелые металлы и очищает от них почву.

Для снижения свинца в воздухе необходимо перевести автомобили на дизельное топливо и заменить этилированный бензин на другие, более экологичные топлива.

Так как оксид углерода в больших количествах концентрируется в отработанных газах неисправных двигателей, необходимо Госинспекции по охране атмосферного воздуха совместно с другими контролирующими службами усилить контроль за выбросами автотранспорта.

Заключение.

Мы столь радикально изменили нашу среду, что теперь для того, чтобы существовать в этой среде, мы должны изменить себя.

Н Винер.

В своей работе я хотел выяснить, сказывается ли на окружающей среде нашего поселка увеличение количества автомобилей, а также узнать, на что обращают внимание автомобилисты при покупке транспортного средства.

Я понимаю, что количество автотранспорта в поселке и по стране, и в мире будет увеличиваться, ведь автомобиль – это не роскошь, а лишь средство передвижения Но если человек не будет задумываться об ответственности за окружающую среду, то может наступить экологический кризис. И, может быть, чистый воздух будет продаваться так же, как и артезианская вода.

Я считаю, что данную работу нужно продолжить, так как количество выбросов зависит от времени года и летом оно гораздо больше. Еще мне интересно узнать, как влияют выхлопы на растения, ведь сады и огороды многих жителей поселка расположены вблизи автотрассы.

Я обязательно буду рассказывать и объяснять ребятам, родителям, что такая проблема существует, и каждый из нас может и даже обязан сохранить природу для будущих поколений. И если у вас появился автомобиль, то нужно соблюдать простые правила:

1. Проходить технические осмотры транспортного средства каждый год.

2. Проверять и вовремя менять воздушные и масляные фильтры.

3. Не мыть автомобиль на речке, пруду.

4. Водить машину с умеренной скорость и понапрасну не газовать.