NO 2

Муниципальная научно-практическая конференция
«ПЕРВЫЕ ШАГИ»
«Проблема загрязнения
автотранспортом атмосферы
г. Вольска»
Автор:
Землянскова Анна, ученица 10 класса
Руководитель:
Ерокина Елена Николаевна, учитель химии,
биологии, высшая категория, 14 разряд.
Образовательное учреждение:
МОУ «Средняя общеобразовательная школа
№11 г. Вольска Саратовской области»,
адрес:412904, г. Вольск, ул. Школьная, д.7а,
телефон: 5-12-18.
Вольск, 2013.
Содержание
Введение…………………………………………………………...……………..……3
1. Влияние загрязнения атмосферы на растения……………………………….….5
2. Автотранспорт как основной источник загрязнения атмосферного воздуха…..6
3. Влияние состояния атмосферного воздуха на человека…………………………7
4. Исследование загрязнения воздуха городским транспортом……………………8
5. Изменение размера прироста, биомассы хвойных деревьев…………………….9
Заключение………………………………………………………………………..….11
Список используемой литературы……………………………………………...…..12
Приложение А……………………………………………………………………..…13
2
Введение
Известно, что без пищи человек может жить несколько недель, без воды несколько дней, а без кислорода
- всего лишь мгновения. Не менее
требовательны и растения. На одну весовую часть их в среднем расходуется 300
частей воды и 3000 частей воздуха. В данном случае речь идёт не только о
кислороде, но и об углекислоте.
Растения на 95% состоят из углерода
углекислоты, - потребляемой в процессе фотосинтеза. Оба компонента – и
кислород, и углекислота, содержатся в воздухе (21 и 0,03%). Кроме того, в
воздухе находятся азот (78%), аргон (0,01%) и ряд примесей (водяные пары,
фитонциды, промышленные газы).
В связи с ростом промышленного производства всё актуальнее встаёт
вопрос защиты растений от вредных выбросов, загрязняющих атмосферу.
Веществ, выделяемых предприятиями и транспортом, сотни.
Глобальное загрязнение атмосферы, воздуха сказывается на состоянии
природных экосистем, собственно на зелёном покрове нашей планеты. Одним из
самых
наглядных
показателей
состояния
биосферы
служат
леса,
их
самочувствие.
Деревья, произрастающие вдоль дорог подвержены вредным влияниям
автотранспорта. Большой вред наносит пыль (распыляемый в воздухе асфальт и
бетон дорог, резина покрышек автомобилей) и сажа сильно ослабляют
газообмен, процессы дыхания и ассимиляции, вызывает угнетение растений и
ослабления их роста.
Около дороги выкидывают мусор из проезжающих машин, проникающий
постепенно в землю долго разлагающейся твердый мусор препятствует росту
корневой системы. Счищаемый с дороги снег вместе с солью, которой посыпают
дороги, попадает прямо под корни деревьев, нанося тем самым огромный вред
их корням и около земной части ствола. Тяжёлые - грузовые, да и легковые
машины вызывают тряску почвы, а следовательно и её уплотнение.
Целью исследования стало изучение влияния загрязнения атмосферы через
влияние выбросов автомобильного транспорта на размер прироста, биомассу и
жизнеспособность пыльцы хвойных деревьев.
3
В задачи исследования входило:
 Знакомство с литературой по данному вопросу.
 Освоение методики измерения размера прироста, биомассы хвойных
деревьев.
 Статистическая обработка материала и анализ полученных данных.
В работе были использованы методы:
• частично-поисковый;
• проблемный;
• исследовательский.
Исследования проводились в период с мая 2012 года по май 2013 года.
4
1. Влияние загрязнения атмосферы на растения
Наземные
органы
растений
обеспечивают
организмы
воздушным
питанием, приводят эффективное улавливание и аккумулирование энергии
солнечной радиации, обмен энергией и веществами со средой. Токсические газы
и пары проникают в листья и другие органы растения по тем же путям, которые
используются для обычного газообмена. Накопление в тканях токсических
веществ или оседание на поверхности
листьев, побегов и плодов выше
определённого уровня нарушает функциональную деятельность и структуру,
прежде всего, ассимиляционного аппарата.
Ранними симптомами происходящих в растениях нарушений под
влиянием содержащихся в воздухе вредных веществ являются изменения
активности фотосинтеза, дыхания.
Визуально различимые симптомы поражения листьев атмосферными
токсикантами
проявляется
у разных
видов по-разному,
и
зависят
от
концентрации, продолжительности действия и токсичности действующих
веществ. В большинстве случаев они имеют сворачивания или гофрированности
листовой пластинки, реже рассеянных по листовой пластинке некротических
точек или пятен, общего потемнения, преждевременного опадения листьев.
Неоднозначная поражаемость растений токсическими газами и аэрозолями
в сходных условиях отображает разную их газоустойчивость, пылеустойчивость
и дымоустойчивость.
Даже
невысокие
концентрации
промышленных
газов
влияют
на
физиологические функции. Дымовые газы угнетают фотосинтез, причем у
сосны, например, он снижается более чем в 2 раза. Значительное повышение
концентрации вредных веществ в клеточном соке может вызвать «острую
реакцию» - некрозы участков листа. Но длительное
влияние низких
концентраций вызывает хронические повреждения.
Угнетение роста и развития зависит от чувствительности породы: из
хвойных пород сильнее всего подавляется рост у лиственницы, несколько
меньше у ели, а у лиственных - сильнее у осины.
5
Воздействие дымовых газов неблагоприятно сказывается и на развитии
корневой системы: сильно снижается общая масса корней, а физиологически
активных корней становится в 2 – 4 раза меньше, чем у неповрежденных
растений.
В
последнее
время
имеется
много
работ,
показывающих,
что
распространение лишайников, например, по территории города, четко отражает
степень
загрязнения
атмосферы.
Травянистые
растения
повреждаются
сернистым и другими газами обычно слабее, чем древесные.
2. Автотранспорт как основной источник загрязнения атмосферного
воздуха.
К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие
газы, топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем,
содержат окись углерода (СО), углеводороды (СХHY), окислы азота (NOX),
бензапирен, альдегиды и сажу. Распределение основных компонентов выбросов
у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО,
55% СХHY и 98% NOX, , а топливные испарения – до 40% СХHY.
Содержание токсичных выбросов в отработавших газах двигателей
внутреннего сгорания представлены в таблице.1
Таблица 1.
Компоненты
CO
NOX
СХHY
Бензапирен
Альдегиды
Сажа
Доля токсичного компонента в отработанных газах ДВС
Карбюраторные
Дизельные
В%
на 1000л топлива, кг
в%
на 1000л
топлива, кг
0,5-12,0
до 200
0,01-0,5
до 25
до 0,8
20
до 0,5
36
0,2 – 3,0
25
0,009-0,5
8
до 10 мкг/м3
до 0,2мг/л
0,001-0,09мг/л
до 0,04 г/м3
1
0,01-1,1г/м3
3
Основными токсичными веществами – продуктами неполного сгорания
являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды.
Они действуют на организм человека по-разному.
6
Выброс с отработанными газами зависит от температуры среды. Чем
больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и
соответственно увеличивается выброс оксидов азота.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской
Федерации
в
настоящее
время
является
автотранспорт,
использующий
этилированный бензин: от 70 до 87 % общего содержания свинца по различным
оценкам.
При сжигании одной тонны бензина в атмосферу выбрасывается
приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным,
проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта
становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для
локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением.
3. Влияние состояния атмосферного воздуха на человека.
Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит
от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния
здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста,
дети,
больные,
страдающие
хроническим
бронхитом,
коронарной
недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.
Общая схема реакции организма на воздействие загрязнителей по данным
Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) имеет следующий вид
Рис. 1. Реакция организма на воздействие
загрязнителей воздуха:
(1) - смертность;
(2) - заболеваемость;
(3) - физиологические признаки заболевания;
(4) - сдвиги жизнедеятельности организма
неизвестного назначения;
(5) - накопление загрязнений в органах и тканях.
Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов
автотранспорта становится все более актуальной.
7
Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей
среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку
воздух – продукт непрерывного потребления организма.
Диоксид углерода обладает наркотическим действием, раздражающе
действует на кожу и слизистую оболочку.
Оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови,
вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание,
сказывающееся, прежде всего на центральной нервной системе. Высокая
концентрация оксида углерода даже при кратковременном воздействии может
вызвать смерть; небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль,
чувство усталости и замедленную реакцию. Оксид углерода – один из факторов,
вызывающих болезнь сердца стенокардию, так как уменьшение переноса
кислорода к тканям особенно пагубно для миокарда (сердечной мышцы).
Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаз, а
при вдыхании – образование азотной и азотистой кислоты в дыхательных путях.
Длительное
вдыхание
повышенных
концентраций
сернистого
газа
повышенных концентраций действует на организм общетоксично, вызывая
нарушения деятельности нервной системы. Как любая мелкая пыль, сажа
действует на органы дыхания, возрастает риск заболевания раком.
4. Исследование загрязнения воздуха городским транспортом.
Были выбраны места для подсчёта проезжавших машин в близи школы:
Аллея Дружбы, ул. Школьная, ул. Тихая. Подсчёт проезжавших машин на
данных точках производился несколько раз. Количество выбросов – это среднее
арифметическое наблюдений. Рекомендации по исследованию загрязнения
воздуха городским транспортом смотри в приложении А.
Угарный газ 1) 0,6 х 3200 =1,92 л
NO2 1) 0,04х 3200 = 0,005 л
2) 0,6 х 2800 = 1,68л
2) 0,04 х 2800 = 0,112л
3) 0,6 х 400 = 0,24л
3) 0,04 х 400 = 0,0016л
Углеводороды 1) 0,1х3200 = 0,32 л
2) 0,1х 2800 = 0,28л
SO2
1) 0,15х3200 = 0,48 л
2) 0,15 х 2800 = 0,42л
8
3) 0,1х 400 = 0,004л
Место
исследования
Кол-во
единиц
транспорта
за 1 час
1. Аллея Дружбы
2. ул. Школьная
3. ул. Тихая
32
28
4
Общий
путь,
пройденный
всеми
автомобиля
ми (S)
3200 м
2800 м
400 м
3) 0,15 х 400 = 0,006л
Кол-во
топлива,
сжигаемого
всеми
автомобиля
ми (R)
0,32 л
0,28 л
0,04 л
Кол-во выбросов
СО
углевод NO2
ороды
SO2
1,92 л
1,68л
0,24л
0,48 л
0,42л
0,006л
0,32 л
0,28л
0,004л
0,005л
0,112л
0,0016л
В места проезжавших машин в близи школы: Аллея Дружбы, ул.
Школьная, ул. Тихая происходит загрязнения воздуха городским транспортом.
5. Изменение размера прироста, биомассы хвойных деревьев.
Были выбраны три сосны и три ели примерно одного возраста,
произрастающие в районе молокозавода в мае 2008 года:
1) сосна и ель вблизи дороги
2) сосна и ель на расстоянии 100 метров от шоссе.
3) сосна и ель на расстоянии 200 метров от шоссе.
С каждого из шести деревьев была собрана хвоя (по 1000 хвоинок),
измерена величина верхнего и бокового прироста последнего года, измерена
длина 100 штук хвоинок с каждого дерева.
1) По формуле:
? (Vх р)
М = п , где,
М – средняя величина длины хвои,
? - знак суммирования,
V - длина хвои, р - частота встречаемости, п – общее число вариантов, найдена
средняя длина хвоинок всех опытных деревьев.
Средняя величина длины хвоинок приведена в таблице №1
Вариант
Сосна (ср. длина)
Ель (ср. длина)
1 Вблизи
5,3
0,9
2 100 м
6,5
1,2
3 200 м
6,7
1,4
2) Взвешенно 1000 хвоинок с каждого из шести деревьев в сыром и сухом виде.
3) Данные исследования приведены в таблице № 2
Объект
исследования
Сосна
Сосна
Сосна
Удаление
от
дороги
Вблизи
100 м
200 м
Прирост
вверх
(см)
13,0
15,0
21,0
Прирост
в бок
(см)
12,0
16,0
19,6
Ср.дли
Биомасса (г.)
на хвои
Сырое
Сухое
(см)
5,3
9,5
6,7
6,5
30,74
10,8
6,7
31,62
11,0
9
Ель
Ель
Ель
Вблизи
100 м
200 м
25,0
20,0
20,0
7,5
12,5
16,0
0,9
1,2
1,4
4,0
4,76
5,6
2,3
2,24
3,4
По мере удаления от дороги у деревьев увеличивается боковой и
верхушечный прирост, так же длина хвои. Опыт показал так же, что биомасса
вещества (хвои) в сыром и сухом видах увеличивается прямо пропорционально
расстоянию до дороги. По этому можно сделать вывод: «дорога» крайне
негативно влияет на посадки находящиеся по её обочинам. Они одни из первых
принимают «удар» автотранспорта по окружающей среде.
10
Заключение
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей города.
Выбросы
загрязняющих
веществ
в
атмосферу транспортом
через
загрязнения атмосферы, влияет на здоровье населения города.
Основными направлениями работ в области защиты атмосферы от
загрязнения выбросов автотранспорта являются:
1. Увеличить зеленую зону вокруг школы, необходимо большее внимание
уделять восстановлению зеленых насаждений вдоль дороги, предусмотрев
видовое разнообразие древесных форм с учётом их устойчивости к загрязнению
воздуха и способности поглощать вредные вещества из почвы и атмосферы.
2. Необходимо обеспечивать равномерное движение машин на улице,
предотвращая заторы, задержки на перекрестках, когда автомобиль стоит,
вхолостую расходуя горючее, и загрязняет воздух отработанными газами.
3. Соблюдение предельной скорости 60 км/ч. При ее уменьшении и
увеличении вредные выброса увеличиваются в 2 раза.
4. Проводить экологическое просвещение населения: каждый водитель
должен знать, что причина дымления автомобиля – неисправность двигателя,
неотлаженность системы питания или зажигания. Только за счет правильной
регулировки автодвигателей выброс вредных веществ в атмосферу
можно
уменьшить в несколько раз.
У нас в микрорайоне достаточно чисто. Уборка мусора в течение года и
листьев осенью
вдоль дорог налажена очень хорошо, однако почва газонов
значительно обеднена, голые углы газонов. Требуется постоянное ежегодное
восстановление газонного покрытия.
Я думаю, что учащиеся школ с пониманием отнесутся к необходимости
ухаживать за зелеными насаждениями на закрепленном за школой участке, а
летом могли бы поработать и в бригадах по озеленению нашего микрорайона.
Я очень надеюсь, что решение маленькой проблемы станет началом
формирования экологической культуры населения.
11
Список, использованной литературы
1. Аксенов И.Я. Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. – М.:
Транспорт,
1986 г.
2. Амбарцумян В. В., Носов В.Б., Тагасов В. И.. Экологическая безопасность
автомобильного транспорта. – М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат»,
1999 г.
3. Куров
Б.М.
Как
уменьшить
загрязнение
окружающей
среды
автотранспортом? // Россия в окружающем мире. - Аналитический
ежегодник. 2000 г.
4. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные
потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М,
1998 г.
5. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. –
М.: Транспорт, 1979 г.
6. Природопользование 10-11 учебное пособие (ав. Н.Ф. винокурова; Г.С.
Камерилова; В.В. Николина; В.И. Сиротин; В.М. Смирнова.) 1995г.
7. Охрана природы: (Факультатив. курс). Пособие для учащихся/ А. В.
Михеев, К.В. Пашканг, Н.Н. Родзевич. Просвещение 1983.
8. Библиотека «РОДНИЧКА» – приложение к газете «Родник» №3,4 – 1997г.
Серия «Биолог»
9. Наука об окружающей среде: как устроен мир: в 2 томах. Т 1. Ав. Б.
Небель. «Мир»1993г
12
Приложение А
Исследование загрязнения воздуха городским транспортом.
1. Выбрать несколько мест с разной интенсивностью автомобильного движения.
2. Подсчитать число единиц транспорта, проходящего по участку за 15 минут.
N x 4 = N1 - за час.
3. Рассчитать общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 час
S = N x 100 м.
1) S = 32 х 100 = 3200 м; 2) S = 28 х 100 = 2800 м; 3) S = 4 х 100 = 400 м.
4. Рассчитать количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин (R).
R = S x K, где K – расход топлива на 1 км пути в л:
бензиновые двигатели – 0,1л
(1. 0,1л\км х 3200 = 0,32 л; 2. 0,1л\км х 2800 = 0,28 л; 3. 0,1л\км х 400 = 0,04 л)
дизельные
--//--
- 0,4л.
5. Рассчитать количество выделившихся вредных веществ.
На 1 километр пробега автомобиля выделяется:
а) 0,6 л угарного газа (СО);
б) 0,1 л углеводородов;
в) 0,15 л диоксида серы (SO2);
г) 0,04 л диоксида азота (NO2), который растворяясь в воде образует азотную
кислоту.
13
14
15
16
17
18
19
20
21