Муниципальный конкурс проектно-исследовательских работ

«Я – исследователь»

среди обучающихся 5 – 7 классов

Тема «Математика на службе у экологии»

Работу выполнила

Абдулова Лиман

Обучающаяся 7 класса

МБОУ «СОШ № 4 г. Шатуры»

Руководитель

,

учитель математики

Шатура

2017 г.

Оглавление



Введение Выявление воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье чело­века Воздействие автотранспорта на окружающую среду. Тяжелые металлы автотранспортного происхождения и их воздействие на растительность Влияние вредных веществ на организм. Мое определение и анализ  загрязнения воздуха выхлопными газами в Шатуре Заключение Литература, источники интернет





Введение

Выявление воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье чело­века

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем  интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому.

Выбросы от автотранспорта в атмосферу являются основной причиной головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности, и множество других  воздействий на здоровья человека. По оценкам медиков и экологов, автомобиль заметно сокращает среднюю продолжительность жизни на­селения.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Загрязнители не только влияют на здоровье человека, но и вступают с компонентами атмосферного воздуха в физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Загрязнение атмосферы токсичными веществами носит огромный социаль­но-экономический ущерб народному хозяйству, поэтому в настоящее время борь­ба с загрязнением воздуха является наиболее одной из важных проблем совре­менности.

Актуальность  исследования заключается в том, что автомобиль, воплотивший мечту человека о свободе передвижения, являясь неотъемлемой частью современного общества,  тем не менее,  его называют чумой 21 века. Завоевав планету, он стал главным потребителем невозобновимых природных ре­сурсов, загрязнителем земли, воды, почвы и воздуха, источником шума и опасно­сти.

Цель моей работы: выявление при помощи математических расчетов воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье чело­века

Задачи:

1.Выявить влияние автотранспорта на окружающую среду и человека.

  2. Проанализировать уровень загрязнения атмосферного воздуха в нашем городе.

3.Обосновать пути уменьшения вредного влияния автотранспорта на окружающую среду.

Гипотеза: при помощи математических вычислений рассчитать уровень загрязнения окружающей среды автотранспортом.

Методы исследования:

    Изучение литературы и справочного материала, информации интернет Фотографирование Систематизация  результатов  исследования.

Практическое применение: материал работы можно использовать на  внеклассных мероприятиях, уроке биологии.

Базой для проведения исследования стали улицы: Спортивная, Строителей, Войкова, Жарова, Проспект Ильича. Были проработаны литературные и интернет источники по проблеме исследования.  Практическая значимость работы за­ключается в том, что она может быть использована на  внеклассных мероприятиях, уроке биологии, а так же предприятиями при разработке плана благоустройства города.

Воздействие автотранспорта на окружающую среду.

Автомобиль, едва успев стать помощником человека, превращается в его врага. Автомобили насыщают воздух выхлопными газами. Ученые приводят впе­чатляющие цифры. Двигатель одного автомобиля потребляет в 45 раз больше ки­слорода, чем это необходимо для одного человека. Так же автомобиль является одним из главных за­грязнителей атмосферного воздуха. А ведь число автомобилей все время непре­рывно увеличивается!

Еще недавно его величество автомобиль был символом достаточного образа жизни и его стержнем. Стержнем он пока и остался, но стал символом образа смерти. Он лишает население воздуха. Двигатели внутреннего сгорания понижа­ют вдвое больше кислорода, чем за такое же время его восстанавливается в ре­зультате круговорота в природе. Спасают лишь ветра, приносящие кислород с других территорий. Не будь, ветров население задохнулось бы от недостатка ки­слорода, как вытащенная из воды рыба.

Загрязнение воздуха автомобильным транспортом происходит в результате сжигания топлива. Химический состав выбросов зависит от вида и качества топлива, технологии производства, способа сжигания в двигателе и его технического состояния.

Наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя, когда в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества в количествах, значительно превышающих выброс на нагрузочных режимах. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания содержат около 200 компонентов.

Углеводороды - это не сгоревшие или не полностью сгоревшие компонен­ты топлива. Их доля резко возрастает в момент увеличения скорости при старте. Именно в момент нажатия на педаль газа или тормоза выделяется больше всего не сгоревших частиц. Кроме оксидов углерода вы­хлопные газы содержат альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролеин и формальдегид, также в выхлопных газах содержится и бенз(а)пирен – это отравляющее вещество канцерогенного характера.

Выхлопные газы содержат также окиси азота, а именно двуокись азота, играющую большую роль в образовании продуктов превращения углеводородов в атмосферном воздухе.

В результате неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора и в момент, когда водитель форсирует работу двигателя. В этих случаях за машиной тянется видимый хвост дыма. Такой технически неисправный двигатель выделяет в воздух в 15-20 раз больше окиси углерода, чем отрегулированный.

Ученые полагают, что на сегодняшний день 60% всех токсических приме­сей, отравляющих воздух индустриальных центров с интенсивным транспортным движением, выделяется автомобильными двигателями. Кроме того, при движении и особенно при торможении (т. е. при трении покрышек об асфальт) стираются тысячи тонн резины, которая затем в виде мельчайшей пыли поднимается в воз­дух. 

Подсчитано, что один легковой автомобиль в течение суток может выбрасывать до 1 кг выхлопных газов, в составе которых содержится около 3% окиси углерода (угарного газа), 0,6% - окиси азота, 0,5% углеводородов, 0,006% окиси серы. В автомобильном топливе содержится и соединения свинца, также попадающие в воздух.

Тяжелые металлы автотранспортного происхождения и их воздействие на растительность

Тяжелые металлы поступают в придорожное пространство, как в результате работы собственно автотранспортных средств, так и при истирании дорожного полотна.

Кадмий поступает в природную среду в результате износа шин и истирания асфальтобетона. Никель и хром - продукты износа покрытий кузовов, железо - продукт истирания цилиндров двигателя. Наиболее опасными загрязнителями природной среды среди тяжелых металлов традиционно считаются свинец и кадмий.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87% общей эмиссии свинца по различным оценкам. PbO (оксиды свинца) –образуются в отработавших газах карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно от 0,5  до  0,85 кг оксидов свинца.

Установлено, что 75% свинца, содержащегося в топливе двигателя внут­реннего сгорания, выделяется в воздух в составе аэрозолей в сочетании с ионами хлора и брома и рассеивается. Наиболее крупные фракции свинца оседают на поверхностном слое почвы вблизи дороги (расстояние 5-7метров), а соединения более мелкой фракции отличаются хорошей растворимостью и поэтому большей токсичностью. Зона действия свинца этой фракции составляет от 30 до 100 метров от края полотна. Наиболее мелкие частицы третьей фракции свинца с током воздуха переносится на большие расстояния; их распределение поэтому связано прежде всего с метеоусловиями.

Более 655 выброшенного в воздух автотранспортными средствами свинца приходится на зону от 7-8 метров до 150-200м от бровки по­лотна дороги.

Растения подвергаются воздействию загрязнителей не только через почву, но и аэральным путем. Наземные части растений загрязняются непосредственно из воздуха, через корневую систему и вторично - с поверхности почвы. Известно, что вблизи автомобильных дорог наибольшее количество свинца аккумулируется на поверхности растения.

Влияние вредных веществ на организм.

  Помимо метеорологических факторов самоочищения атмосферы некоторые компоненты вредных выбросов автомобильного транспорта участвуют в процессах взаимодействия с компонентами воздушной среды, результатом которых является возникновение новых вредных веществ (вторичные атмосферные загрязнители). Загрязнители вступают с компонентами атмосферного воздуха в физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

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, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, сердечной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Воздух – продукт непрерывного потребления организма. Дыхательная система человека конечно же имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Частицы первого типа безвредны, поскольку быстро осаждаются либо на поверхности земли, либо в верхних дыхательных путях. Частицы второго типа попадают глубоко в легкие. Установлено присутствие соединений углерода, углеводорода, ароматических веществ, мышьяка, ртути и др.

Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека

( по X. Ф. Френчу, 1992 )

Вредные ве­щества

Последствия воздействия на организм человека

Оксид углеро­да

Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замед­ляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти

Свинец

Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умствен­ных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дли­тельного времени

Оксиды азота

Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздража­ют легкие, вызывают бронхит и пневмонию

Озон

Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижа­ет сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит

Токсичные вы­бросы (тяжелые ме­таллы)

Вызывают рак, нарушение функций половой сис­темы и дефекты у новорожденных

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода.

Анализ  загрязнения воздуха выхлопными газами в Шатуре

Городской транспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота, угарный газ, углеводороды, сажа – продукты неполного сгорания топлива, сернистый газ, тяжёлые металлы. Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки.

Мною были проведены исследования загрязнения воздуха городским  транспортом и определили количество вредных выбросов на разных улицах нашего города, в течение одного часа во время школьных каникул

с 25марта  по 7 апреля

Название улиц

Время

Количество

автомобилей за 1 час

Фотография

1

Войкова (ресторан)

26.03.17г.

10.30-11.30

122

2

Спортивная

(д/с Олимпийский)

25.03.17. 

14-15 ч

134

3

Строителей

5.04.17.

14-15 ч

143

4

Жарова

(школа №4)

7.04. 17; 

13-14ч

212

5

Проспект

Ильича (ФОК)

6.04.17.

13-14 ч.

278


Известно, что один легковой автомобиль выбрасывает за сутки 1 кг выхлопных газов, в состав которых входит до 30 г  угарного газа, окиси азота, соединений свинца

Затем рассчитали приблизительное количество выхлопных газов, которые выбрасывают автомобили.

Таким образом получился следующий расчёт:

В сутках: 24 часа; 1 час = 60 мин; 1мин  = 60 сек.

24х60х60 = 86400 (сек)

Средняя скорость автомобиля V = 50 км/ч или 14 м/с

За одну секунду автомобиль выбрасывает:

Название улицы

Количество авто

Вычисления

Граммов газа

1

Войкова (ресторан)

122

122 : 86400 х 1сек = 0,0014

0,0014

2

Спортивная (д/с Олимпийский)

134

134 : 86400 х 1сек = 0,0016

0,0016

3

Строителей

143

143 : 86400 х 1сек = 0,0017

0,0017

4

Жарова (школа4)

212

212 : 86400 х 1сек = 0,0025

0,0025

5

Проспект Ильича (ФОК)

278

278 : 86400 х 1сек = 0,0032

0,0032

Определим общее количество газов по формуле: М = 1000г : 86400хТхN,

где М – количество выбрасываемых газов, Т - время (6 сек), затраченное автомобилем на проезд определенного участка(100м), N – количество автомобилей за определенное время. (Приложение )

Название улицы

Общее количество газов

1

Войкова

8,5

2

Спортивная

9,3

3

Строителей

9,9

4

Жарова

14,7

5

Проспект Ильича

19,3

Выполнив данные вычисления, мы можем сделать вывод о том, что самым неблагополучным районом является  район въезда в город со стороны д. Левошево на Проспект Ильича, это центральная улица нашего города. Но по всей вероятности полученные данные нужно разделить на 3, так как исследования проводились в дневное время суток. В ночное время суток на улицах нашего города не так оживлённо.

Заключение.

Вопрос о воздействии человека и автомобиля находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как рост численности автомобиля неуклонно растет с каждым днем.

Автомобиль является одной из первопричиной загрязнения атмосферы, а это и крупные глобальные экологические проблемы современности – «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей и многое другое.

Стратегия развития автомобильной промышленности должна быть направлена на совершенствование автомобиля, делая его более экологичным на современном рынке. Так как охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других  компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи  пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную  чистоту  и любые отклонения от нормы опасно для здоровья.

Проблема воздействия автомобиля на окружающую среду в целом и на здоровье человека является актуальной в настоящее время, так как автомобиль это неотъемлемый элемент современного общества, облегчая жизнь с одной стороны и нанося ущерб здоровью и сокращая среднюю продолжительность жизни с другой стороны.

По результатам работы сделаны следующие выводы:

1. наиболее неблагоприятным районом является район Проспект Ильича (ФОК). А это и понятно, так как  данная территория является въездом в город для многих машин, в том числе и грузовых.

2. Используя материалы работы можно дать следующие рекомендации для предприятий ЖКХ по улучшению микроклимата: необходимо разместить парковую зону возле ФОКА  и в районе автозаправки. Роль зеленых насаждений и лесопарковых массивов в городе многократна. Зеленые насаждения являются биофильтром, отфильтровывая вредные примеси, радиоактивные частицы, поглощают излучение.

3. Необходимо ужесточить контроль технического состояния автомобиля не только в ГАИ, но и на всех предприятиях имеющих автотранспорт.

На наш взгляд необходимо провести именно такие мероприятия в нашем городе, чтобы воздух стал чище.

Вывод.

Итак, математика - наука, которая тесно связана с другими науками, в частности с экологией. При изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики. Математика позволяет проводить точные измерения, делать расчеты и подтверждать наблюдения.

Литература

1. , Транспорт и охрана окружающей среды. - Мо­сква, 1987.

2. Автомобильные дороги в экологических системах. - Моск­ва, 1999.

3. Охрана природы - охрана здоровья. - Москва, 1983.

4..   В 21 в на экологически чистом автомобиле. //Наука и жизнь. -1997.-№8.-с.50.

5. Основы экологии: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений/ , , 2-е изд. – М.: Просвещение, 1998. – 240 с.

6. Экология и эстетика пришкольного участка [Текст] / . - М. : [б. и.], 1998. - 40 с. : ил. ; 23 см. - (Школьные технологии). - Библиогр. в конце кн. - 20000 экз. - Б. ц.

7. Химия, окружающая среда и здоровье: учебное пособие/ , . – Чита: ЧИПКРО,2006г. – 160с.

Интернет источники:

https://www. /view/6309/ 

Приложение

Определим общее количество газов по формуле: М = 1000г : 86400хТхN,



Название улицы

Вычисления по формуле

М = 1000г : 86400хТхN,

Общее количество газов

1

Войкова

1000г : 86400х 6х122 8,5

8,5

2

Спортивная

1000г : 86400х 6х134  9,3

9,3

3

Строителей

1000г : 86400х 6х143 9,9

9,9

4

Жарова

1000г : 86400х 6х21214,7

14,7

5

Проспект Ильича

1000г : 86400х 6х278 19,3

19,3