Введение.
Наша школа расположена в поселке Новая Согра и является одной из крупных школ города (1432 ученика, 89учителей и 27 техперсонала школы).
Основной подход к школе это улица Усть-Каменогорская. Ежедневно по этому небольшому участку проходят все ученики, работники, родители и гости нашей школы [фото№1].
На этом же отрезке дороги расположена шиномонтажная мастерская и въезд в торговый дом «Ел-Енбек» [фото№2].
Во время начала и окончания уроков поток автотранспорта становится наиболее интенсивным, так как за детьми живущими в поселках Солнечный, Радужный, 22-й километр, Старая Согра приезжают родители.
Тема нашего проекта: Влияние автотранспорта на окружающую среду.
Цель данной работы: вычислить количество вредных выбросов в часы пик и определить пути решения проблемы.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить информацию по имеющейся проблеме
Провести расчеты, позволяющие определить количество выбросов вредных веществ в атмосферу
Определить пути решения проблемы.
Объект исследования: участок улицы Усть-Каменогорская (500м), на котором расположена школа.
Предмет исследования: объемы выброса вредных веществ в атмосферу
Основными методами исследования явились: изучение литературы, мониторинг, наблюдения, вычисление, анализ.
Исследовательская работа проводилась с 03.04.2017 по 12.04.2017.
Практическая значимость проекта заключается в решении проблемы загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта, а следовательно в сохранении здоровья школьников.
Исследовательская часть
Изучение литературных данных
Изучив литературу по данному вопросу, [1,2] мы выяснили, что выбросы авторанспорта действительно имеют огромное влияние на здоровье человека.
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами NOx (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом (оксидом углерода (II), CO), 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 так же в двигателе в режиме прогрева.
Доля отработавших газов автомобилей в загрязнении атмосферного воздуха больших городов изменяется в зависимости от времени и пропорциональна интенсивности движения транспортных средств. Минимальная концентрация вредных веществ наблюдается в ночные часы, когда их содержание в воздухе в несколько раз меньше, чем днем. Максимальная концентрация отмечается в часы пик. Атмосфера улиц самоочищается в результате проветривания. При одной и той же интенсивности движения большее загрязнение воздуха отмечается в районах плотно застроенных высокими зданиями, и вдоль дорог с узкой проезжей частью.
По воздействию на организм человека компоненты отработавших газов подразделяются на:
Токсичные – оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, альдегиды, соединения свинца;
Канцерогенные – бенз(а)пирен;
Раздражающего действия – оксиды серы, углеводороды.
Влияние перечисленных компонентов отработанных газов на организм человека зависит от их концентрации в атмосфере и продолжительности действия.
Оксид углерода при вдыхании попадает в кровь и образует комплексное соединение с гемоглобином – карбоксигемоглобин. Оксид углерода реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, что приводит к развитию кислородной недостаточности. Признаками кислородной недостаточности являются нарушения в ЦНС, поражения дыхательной системы, снижение остроты зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации оксида углерода способствуют возрастанию смертности лиц с сердечно – сосудистыми заболеваниями.
Оксид углерода в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает слабое отравление через 1 ч (концентрация С=0,05 об.%), потерю сознания через несколько вдохов (С=1 об.%).
Из оксидов азота наибольшую опасность представляет диоксид азота NO2. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно – сосудистыми заболеваниями.
Оксиды азота в воздухе в зависимости от концентрации вызывают раздражение слизистых оболочек носа и глаз (С=0,001 об.%), начало кислородного голодания (С=0,001 об.%), отек легких (С=0,008 об.%).
Повышенное содержание оксида углерода чаще всего отмечается вблизи автомагистралей в безветренную холодную погоду, которая способствует наибольшему загрязнению воздуха выбросами автотранспорта. А время школьных занятий это – осень, зима и весна, то есть холодное время года.
Еще одной из причин повышения действия выбросов авторанспорта на здоровье человека стала вырубка деревьев вдоль улицы Усть-Каменогорская. [фото№3].
Деревьям, которые могут стать естественной защитой от выброса газов, уже более 50 лет. Для промышленной зоны города это значительный возраст, при котором деревья уже не способны перерабатывать большое количество вредных веществ. Также многие из деревьев имеют очень большие засохшие ветви, что представляет опасность для пешеходов во время даже небольшого ветра.
Еще одной из проблем у подобных деревьев является образование наклона ствола в сторону школьного двора [фото№4]. Помимо этого, практически у всех деревьев формируется однобокая и неравномерно развитая крона. Все это в комплексе является причиной возникновения “аварийности” деревьев, повышает вероятность их падения на тротуары.
Таким образом, стала очевидна необходимость решения возникшей проблемы.
Мониторинг движения автотранспорта
Для проведения исследования мы использовали методические разработки практикума по общей экологии [1].
Для определения количества автомобилей [фото№5] мы выбрали «часы пик», то есть время наиболее интенсивного движения автотранспорта и пешеходов (учеников и работников школы):
С 7.00 до 8.00 – начало уроков первой смены
С 13.00 до 14. 00 – начало уроков второй смены
С 17.00 до 18.00 – окончание уроков второй смены у младших школьников
Рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час по формуле:
Li = Ni . I,
где Ni – количество автомобилей каждого типа за 1 час;
i – обозначение типа автотранспорта;
I – длина участка, км.
Полученные данные занесли в таблицы.
Таблица №1 7.00-8.00
|
Тип автотранспорта |
Количество, шт |
Общий путь за 1 час |
|
Легковые автомобили |
58 |
29 |
|
Грузовые автомобили |
5 |
2,5 |
|
Автобусы |
2 |
1 |
|
Газели |
8 |
4 |
Таблица №2 13.00-14.00
|
Тип автотранспорта |
Количество, шт |
Общий путь за 1 час |
|
Легковые автомобили |
48 |
24 |
|
Грузовые автомобили |
8 |
4 |
|
Автобусы |
1 |
0,5 |
|
Газели |
18 |
9 |
Таблица №3 17.00-18.00
|
Тип автотранспорта |
Количество, шт |
Общий путь за 1 час |
|
Легковые автомобили |
68 |
34 |
|
Грузовые автомобили |
7 |
3,5 |
|
Автобусы |
3 |
1,5 |
|
Газели |
12 |
6 |
Таблица №4 Общее количество за исследуемые часы
|
Тип автотранспорта |
Количество, шт |
Общий путь за 1 час |
|
Легковые автомобили |
174 |
87 |
|
Грузовые автомобили |
20 |
10 |
|
Автобусы |
6 |
3 |
|
Газели |
38 |
19 |
Определение количества вредных выбросов
Имея количественный состав автотранспорта, мы рассчитали количество топлива(бензина), сжигаемого при этом двигателями автомашин (Qi = Li . Yi );
Определили общее количество сожженного топлива(бензина) и занесли результат в таблицу 5.
Таблица №5
|
Тип автомобиля |
Li |
Qi |
|
Легковые автомобили |
87 |
11,31 |
|
Грузовые автомобили |
10 |
3,3 |
|
Автобусы |
3 |
1,02 |
|
Газели |
19 |
8,36 |
|
Итого: |
119 |
23,99 |
Расчеты проводились по следующим данным:
|
Тип автотранспорта |
Удельный расхлд топлива Yi (л на 1 км |
|
|
Легковые автомобили |
0,13 |
|
|
Грузовые автомобили |
0,33 |
|
|
Автобусы |
0,44 |
|
|
Газели |
0,34 |
|
Рассчитали количество выделившихся вредных веществ в литрах при сжигания топлива по таблице 5.
Результаты занесли в таблицу 6.
Таблица №6
|
Топливо |
∑ Q(л) |
Количество вредных веществ, л |
||
|
СО |
Углеводороды |
NО2 |
||
|
Топливо |
23,99 |
14,394 |
2,399 |
0,9596 |
Для расчетов используем коэффициенты К, отражающие долю соответствующего загрязнителя в сгоревшем топливе. Данные заносим в таблицу.
|
Топливо |
Значение коэффициента (К) |
||
|
Угарный газ |
Углеводороды |
Диоксид азота |
|
|
0,6 |
0,1 |
0,04 |
|
Пределы содержания токсических веществ в отработанных газах автотранспорта:
Вывод: В ходе обработки данных, количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу работающими автомобильными двигателями, превышает допустимые нормы, а особенно оксида углерода (СО).
Пути решения проблемы.
Зеленым насаждениям всегда отводилась важная роль на улицах, но прежде их использовали в первую очередь в оформлении города, создании эстетического окружения жителям. Сейчас зеленые насаждения просто необходимо использовать с целью улучшения самих условий пребывания человека в городской среде.
Зеленые насаждения значительно уменьшают вредную концентрацию находящихся в воздухе газов. Например, концентрация окислов азота, выбрасываемых промышленными предприятиями, снижается на расстоянии 1 км от места выбросов до 0,7 мг/м3, а при наличии зеленых насаждений до 0,13 мг/м3. Вредные газы поглощаются растениями, а твердые частицы аэрозолей оседают на листьях, стволах и ветках растений.
Зеленые насаждения, расположенные на пути потока загрязненного воздуха, разбивают первоначальный концентрированный поток на различные направления. Таким образом, вредные выбросы разбавляются чистым воздухом, и их концентрация в воздухе уменьшается.
Следует отметить, что газозащитная роль зеленых насаждений во многом определяется степенью их газоустойчивости.
К слабоповреждаемым породам относятся вяз (шершавый и гладкий), ель колючая, ива древовидная, клен ясенелистый, осина, тополь (берлинский, бальзамический, канадский и черный), яблоня сибирская, акация желтая, боярышник сибирский, вишня дикая, калина обыкновенная, смородина черная, сирень обыкновенная; к среднеповреждаемым— береза бородавчатая, ель Энгельмана, лиственница сибирская, рябина обыкновенная, ива корзиночная, клен татарский и т. д. Растения с повышенной интенсивностью фотосинтеза имеют меньшую устойчивость к газам. Из трав наибольшей устойчивостью к газам обладает овсяница луговая, наименьшей — полевица белая. Подкормка азотными удобрениями, а также известкование, улучшающие водный режим почв, заметно повышают устойчивость растений к газам.
Особенностью зеленых насаждений является также то, что они в результате фотосинтеза поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. В среднем 1 га зеленых насаждений поглощает в 1 ч 8 л углекислоты (т. е. столько, сколько углекислоты выделяют за это время 200 человек). Разные породы древесно-кустарниковых растений обладают неодинаковой интенсивностью фотосинтеза и поэтому выделяют различное количество кислорода. Дерево с большей лиственной массой выделяет больше кислорода.
Влияние зеленых насаждений на снижение концентрации газов в воздухе зависит и от плотности их посадки. Наблюдения показали, что среди плотных непродуваемых насаждений деревьев и кустарников, расположенных вблизи источников выбросов в атмосферу пыли и газов, создается застои воздуха, в результате чего возникают очаги повышенной концентрации загрязнений атмосферы. Поэтому вблизи источников выбросов следует создавать хорошо продуваемые насаждения в групповых ажурных посадках.
Зеленые насаждения могут защищать застройку от пыли и газов только в том случае, если они располагаются между источником загрязнения и застройкой.
Изучив источники информации, мы наметили следующие пути решения проблемы:
После вырубки старых и поврежденных деревьев необходимо провести посадку новых саженцев, причем приоритет должны иметь именно газоустойчивые породы. Для решения данной задачи мы обратились к директору филиала №5 «Управления делами» акимата города Усть-Каменогорска Тесленко М.В. с просьбой выделить саженцы деревьев для озеленения участка [Приложение 1]. Нами получен положительный ответ [Приложение 2] и, начиная с весны 2017 года силами учащихся и родителей будем производить посадку новых растений.
В озеленение пришкольного участка необходимо добавить кустарники, так как они тоже очень эффективно участвуют в переработке вредных выбросов автотранспорта. К таким породам относятся: акация желтая, смородина черная, сирень обыкновенная. Решено на школьных собраниях обратиться к родителям и учащимся с просьбой поделится саженцами кустарников, а также закрепить за каждым классом участок для посадки кустарников.
Определение травянистых растений вдоль улицы Усть-Каменогорская с целью выявления их состава и отношения к газоустойчивости. Данную работу проводить будем самостоятельно, с привлечением учащихся заинтересованных в дополнительном изучении биологии.
Выяснение законности установки шиномонтажной мастерской. Решением этой проблемы необходимо заняться администрации школы. Данные, полученные нами во время исследования будут им переданы.
Приложения
Фото №1 Участок улицы Усть-Каменогорская,
ведущий к школе
Фото №2 Подъезды к шиномонтажной мастерской
и торговому дому «Ел-Енбек»
Фото №3 Вырубка «аварийных» деревьев
Фото №4 Фотография 2010 года. Кроны деревьев наклонены в сторону тротуара школы.
Фото №5, 6 Мониторинг движения автотранспорта
Приложение 1 Письмо директору филиала №5 от Ұланбасы КГУ СШ №23 им.М.Шаяхметова (копия)
Директору филиала №5
КГКП «Управление делами» акимата
города Усть-Каменогорска
Тесленко М. В.
Уважаемый Максим Владимирович!
В этом году решено провести вырубку старых «аварийных» деревьев вдоль улицы Усть-каменогорская на территории школы, которые опасны для учащихся. Учениками нашей школы проведен мониторинг количества выброса вредных веществ автотранспортом, двигающимся по улице Усть-Каменогорская. По результатам исследования оксиды углерода превышают допустимые нормы. И так как эта дорога является основной, по которой ученики, учителя, родители идут в школу, необходимо провести посадку новых деревьев для переработки выбросов.
Зная Вас, как человека, который неравнодушно относится к проблемам нашего поселка, просим оказать нам помощь в озеленении участка, прилегающего к территории КГУ «Средняя школа №23 им.М.Шаяхметова» и выделить саженцы лиственных деревьев.
06.04.2017
Ұланбасы КГУ СШ №23 им.М.Шаяхметова
Быстрякова Маргарита
Литература.
http://www.studfiles.ru/preview/2953640/page:13/ Методика расчета загрязнений автотранспортом
http://livescience.ru Жизнь древесных растений в городской среде.
http://www.sdelaemsami.ru/landdiz09.html Роль зеленых насаждений в городе