Исследовательская работа по экологии

Конкурс исследовательских работ по экологической тематике среди школьников, студентов, аспирантов

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя образовательная школа №6 имени Виктора Шавкова

398902, г. Липецк, ул. Детская, 2В

Директор - Лебедь Ольга Викторовна

Номинация «Окружающая среда и здоровье человека»

Влияние выхлопных газов на окружающую среду и здоровье человека

Проект подготовили: Смородина Яна Романовна,
ученица 10 класса А

Хачатрян Арам Самвелович,
ученик 11 класса А

Научный руководитель: Морозова Людмила Сергеевна,
учитель биологии и химии

Липецк, 2015

Содержание

1.Актуальность выбранной темы………………………………………..3

2.Введение…………………………………………………………………...5

3.Дизельное топливо и его влияние на здоровье человека…………...7

4. Бензин как основной вид топлива…………………………………….8

5.Исследования экспертов…………………………………………...……9

6. Результаты наших исследований………………………….…………10

7.Преимущества в использовании природного газа……………….…13

8.Решение проблемы……………………………………………………...15

9. Список литературы…………………………………………………….16

Влияние выхлопных газов на окружающую среду и здоровье человека.

Актуальность выбранной темы.

Загрязнение воздуха влияет на здоровье взрослых и детей. В нашей школе с каждым годом растёт количество детей с хроническими заболеваниями дыхательных путей, снижается иммунитет.

В запыленности воздуха главная роль принадлежит автотранспорту. Резиновая и асбестовая пыль представляет большую опасность для здоровья человека. Резиновая пыль является продуктом износа автомобильных шин. Асбестовая пыль является следствием износа фрикционных накладок, дисков, сцепления тормозных колодок. Асбест плохо выводится из организма, поэтому процесс его воздействия на внутренние органы, лёгкие, слизистую оболочку очень длителен, может достигать 10-15 лет, и до конца ещё не изучен.

Цель работы: Установить взаимосвязь между загрязнением окружающей среды выхлопными газами автомобилей и здоровьем горожан (в частности учащихся нашей школы)

Задачи:

• Изучить литературу по теме исследования.

• Определить влияния выхлопных газов автотранспорта на здоровье человека.

• Провести исследование по вопросу заболеваний детей нашей школы.

• Проанализировать количество транспортных средств, проходящих через наш населённый пункт в определённые интервалы времени.

• Рассчитать количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта, зарегистрированного в нашем районе.

Объектом исследований являются автомобили, перемещающиеся по территории нашего района и медицинские карточки обучающихся нашей школы.

Предмет исследования: содержание выхлопных примесей отработавших газов автомобилей; заболевания обучающихся школы.

Методы работы:

• изучение литературы

• наглядный

• исследование.

Введение

Конституция Российской Федерации (1993), статья 42 гласит: «Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением».

В последнее время нередко ведутся разговоры о наступившем экологическом кризисе. С тех пор как на земле появился человек, природа и ее состояние очень сильно зависят от его деятельности. Экологический кризис наступает в случае несоответствия потребностей человека с возможностями природы. То есть, в биосфере нарушается равновесие между ее составляющими и действиями человека. При экологическом кризисе происходят существенные изменения в окружающей среде, связанные с безответственным отношением человека к природе, а в следствии и к своему здоровью. За все время своего существования человечество пережило несколько экологических кризисов. По мнению экологов, современный кризис начался около 50 лет назад и является шестым по счету. Современный экологический кризис считается глобальным. Он коснулся всей планеты и всех областей человеческой деятельности. Кризис выражается в изменении климата планеты, загрязнении мирового океана, нарушении озонового слоя, загрязнении атмосферы, радиоактивном загрязнении, уменьшении площади лесов, приведшем к кислородному дисбалансу, исчезновении многих видов растений и животных, загрязнении городов и ухудшении условий жизни в них.

Одной из причин экологического кризиса являются выхлопные газы от неумолимо растущего количества автомобилей. В настоящее время владельцы автомобилей совсем забыли об окружающей среде. И даже не задумываются, что выхлопные трубы их машин выпускают в воздух много вредных веществ. В том числе и токсичные: оксиды углерода, углеводороды, альдегиды, оксиды серы, сажа.

Содержание основных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания

Компоненты выхлопного газа

Содержание по объему,%

Двигатели

Бензиновые Дизели

Примечание

Азот

74,0 - 77,0 76,0 - 78,0

нетоксичен

Кислород

0,3 - 8,0 2,0 - 18,0

нетоксичен

Пары воды

3,0 - 5,5 0,5 - 4,0

нетоксичны

Диоксид углерода

5,0 - 12,0 1,0 - 10,0

нетоксичен

Оксид углерода

0,1 - 10,0 0,01 - 5,0

токсичен

Углеводороды

0,2 - 3,0 0,009 - 0,5

токсичны

Альдегиды

0 - 0,2 0,001 - 0,009

токсичны

Оксид серы

0 - 0,002 0 - 0,03

токсичен

Сажа

0 - 0,04 0,01 - 1,1

токсична

Бензапирен

0,01 - 0,02 до 0,01

канцероген

Угарный газ, это продукт неполного сгорания топлива автомобиля. Человек ощущает угарный газ по запаху или цвету. Оксид углерода опасный яд. Он создает дефицит кислорода (кислородное голодание в человеческом теле). Эффект от угарного газа вызывает головокружение, головные боли, тошноту, что может повлечь за собой потерю сознания и даже смерть.

Диоксид азота, это газ буро-желтый, он ухудшает видимость, воздух, наполненный диоксидом азота, становится коричневатого оттенка. Организм человека под воздействием этого газа подвергается острым заболеваниям. Его очень пагубно воспринимают люди болеющие астмой, бронхитом, он негативно сказывается на детском организме. Углеводороды под солнечными лучами, в присутствии диоксида азота, окисляются, образовывая ядовитые соединения. Такие соединения имеют резкий запах, так называемый - фотохимический смог. В смоге содержатся сильнейшие канцерогены. Некоторые углеводороды вызывают мутации. Формальдегид - это бесцветный газ, имеющий резкий запах, очень концентрированный. Формальдегид оказывает токсическое действие, вызывает поражение центральной нервной системы. Он является мутагенным, аллергенным, канцерогенным.

Пыль тоже вызывает различные заболевания. Болеет слизистая оболочка, органы дыхания, появляются конъюнктивиты и дерматиты. Сажа и безопорен также являются канцерогенными веществами. Способны вызывать злокачественные опухоли. При использовании сернистого бензина в отходящий газ входит оксиды серы, при применении этилированного бензина входит свинец, бром, хлор и их соединение. Свинец оказывает губительный эффект на детский организм. Дети более чувствительны, чем взрослые, к воздействию токсичного металла. Содержание даже низкого уровня свинца в детском организме замедляет умственное развитие ребенка. Долгий контакт с выхлопными газами автомобиля приводит к ослаблению организма, снижает иммунитет. Влияние выхлопных газов может быть причиной различного рода тяжелых заболеваний. Здоровье человека может значительно пострадать.

Дизельное топливо и его влияние на здоровье человека.

Многие грузовые машины ездят на дизельном топливе. Оно, конечно же, дешевле, но само топливо представляет смесь углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций, получаемых в результате перегонки нефти с температурой кипения 180-360°С и плотностью 0,79-0,86 г/см3, что губительно влияет на экологию города.

опубликовала результаты исследования, которое показало, что вдыхание выхлопных газов дизельного двигателя может вызвать тяжелые заболевания легких, в том числе и рак. Согласно исследованию, постоянное вдыхание выхлопных газов в семь раз опаснее для легких, чем курение. Продукты переработки дизельного топлива, вдыхаемые людьми, могут провоцировать развитие онкологических заболеваний наряду с ультрафиолетом, асбестом и табачным дымом. В первую очередь вредные вещества чреваты проблемами с легкими, но они могут вызвать и рак мочевого пузыря. В группе риска находятся пешеходы, пассажиры водного , рабочие-железнодорожники, водители грузовиков, шахтеры и работники сферы тяжелого машиностроения.

Только в Липецкой области ежегодно регистрируется более 4 тысяч первичных случаев онкологического заболевания. Онкологические заболевания уносят около 7,5 млн человеческих жизней ежегодно и на них приходится 13,0% смертей в мире. Потери Липецкой области от данной причины также составляют более 12%, то есть 2,2-2,5 тыс. человек в год.

Бензин как основной вид топлива.

Большинство автолюбителей предпочитают бензин как основной вид топлива, имеющий, температуру кипения от 30 до 205°С. Даже непродолжительное вдыхание паров бензина вызывает головную боль, вялость, приступы кашля. Но выхлопные газы автомобиля намного опаснее, т.к. содержат пары не полностью сгоревшего горючего, различные химические соединения, в частности угарный газ.

Бывает, что водители, не зная о токсическом воздействии на организм паров бензина и выхлопных газов или пренебрегая правилами техники безопасности, ложатся спать в салоне автомобиля, трактора или в гараже, не выключив двигателя. Это подчас стоит им жизни.

Нередко водители - и профессионалы, и любители - недооценивают ядовитые свойства бензина: для переливания его из одной емкости в другую пользуются шлангом, не оборудованным перекачивающим устройством, берут шланг в рот, чтобы подсосать бензин. В таких случаях пары бензина проникают в легкие, а при малейшем просчете бензин попадает в рот, в желудок. Особенно опасен бензин этилированный. Содержащийся в нем и его парах тетраэтилсвинец - сильный яд, действующий на нервную систему. Поэтому этилированный бензин нельзя хранить в жилых помещениях, перевозить в салонах автомобилей, использовать в качестве растворителя для красок, для заправки зажигалок, чистки одежды и других бытовых целей.

Исследования экспертов.

В ходе проведенных исследований в 2012 году эксперты установили, что воздействие паров бензина на подопытных грызунов повреждает их головной мозг, а также способствует развитию нарушений. Это, по словам ученых, сопровождается высокой агрессивностью в поведении. По заявлению ученых, это может быть вполне опасно и для людей, которые проживают в больших городах, или же тех, кто работает на заправочных станциях. Группа исследователей под руководством Амаль Кинави из университета Каира, во время экспериментов подвергала три группы подопытных грызунов воздействию бензиновых паров, содержащих свинцовые присадки, чистого бензина, а в случае с контрольной группой, чистого воздуха. В итоге в первых двух группах были выявлены заметные изменения в поведении грызунов, а именно крысы, которые вдыхали бензиновые пары, гораздо чаще демонстрировали устрашающие и угрожающие позы своим собратьям, а также чаще вступали в «драки».

Также выхлопные газы оказывают негативное влияние на определённые системы органов человека: опорно-двигательную, зрительную и дыхательную, нервную, сердечнососудистую, желудочно-кишечный тракт. Было обнаружено, что выхлопные газы являются одной из причин возникновения болезни Альцгеймера, разрушающей нервные клетки мозга.

Влияние выхлопных газов сказывается очень негативно на организме человека, будь он маленький или взрослый. Если человек пожилой, то ему не менее вредно находиться в загрязненной местности, чем ребенку. Зачастую, все наши болезни возникают именно из-за загрязненной среды. Люди, которые умирают от инфарктов, болеют сосудистыми заболеваниями, страдают из-за злокачественных опухолей, могли бы жить намного дольше, если бы находились в чистой среде. Ведь не секрет, что у людей, живущих в горной чистой местности, продолжительность жизни на 30% дольше, чем у городских жителей, где множество автомобилей. Вот и напрашивается вывод - всегда ли прогресс в науке и технике идет на пользу, оказывая положительный эффект на здоровье человека? Часто влияние выхлопных газов сказывается на дыхательной системе, выражается дыхательной недостаточностью. Газы способны вызвать атеросклероз сосудов головного мозга. Иногда у человека возникают заболевания сердечнососудистой системы. Очень вредно долго находиться в пробках. Из пешеходов больше всего страдают дети, ведь концентрация вредных веществ происходит в приземных слоях, как раз в области дыхания ребенка. Выхлопной газ значительно снижает интеллект ребенка. Он способствует ухудшению памяти. Дети плохо учатся и чаще болеют. Если сравнивать интеллект ребенка, который меньше дышит загрязненным воздухом, и интеллект ребенка, который живет в городе с загрязненным воздухом от выхлопных газов, то разница будет ощутимой. Показания исследований гласят о том, что интеллект детей в местности, загрязненной выхлопными газами, снижается на 20%. Даже тесты по словарному запасу, дети, дышащие загрязненным воздухом, прошли гораздо хуже, чем дети, живущие в чистой среде.

Результаты наших исследований.

У нас в школе 848 учеников. И очень редко встречаются дети с первой (основной) группой здоровья. Это говорит о том, что уже в первый класс будущие ученики приходят, имея какие-либо отклонения от нормы в своём здоровье. Что ждёт их впереди? Получив консультацию у школьного медицинского работника, мы составили следующую картину по заболеваниям детей нашего образовательного учреждения.

Статистика заболеваемости детей в школе:

1 - опорно-двигательная система (39%)

2 - органы зрения и дыхания (28%)

3 - желудочно-кишечный тракт(17%)

4 - сердечнососудистая система (11%)

5 - заболевания нервной системы(5%)

Существует ли взаимосвязь между заболеваниями детей и выхлопными газами автомобилей?

Мы решили изучить долю загрязнения окружающей среды автомобилями, проезжающими через наш посёлок Сырский Рудник. Раньше посёлок был расположен на окраине города Липецк, но со временем городская волна новостроек накрыла наш район, и он превратился из тихого и уютного уголочка в активный общественный центр. Построены дома, увеличилось число жителей и, конечно же, возросло количество автомобилистов.

Сколько машин проезжает через наш посёлок за 1 час, за сутки, в неделю, в год? А ведь машины не только проезжают, они оставляют после себя вредные и ядовитые вещества, содержащиеся в выхлопных газах. А как они влияют на наше здоровье и на окружающую среду? Эти и многие другие вопросы заставили нас призадуматься и поискать ответы на них.

Для начала мы воспользовались самым древним методом - наблюдением. В разное время суток в течение одного часа мы подсчитали, сколько автомобилей проехало через наш населённый пункт. Данные приведены в таблице. Интересно, сколько килограммов выхлопных газов поступает в атмосферу утром? А за весь день? А за сутки? за неделю? год?

Известно, что один автомобиль в течение суток может выбрасывать до 1кг выхлопных газов, в состав которых входит около 0,03кг угарного газа, 0,006кг оксида азота. Предположим, что автомобили движутся со скоростью 60км/ч. Протяженность нашего района в пункте наблюдения составляет около 1км, значит, всего за 1 минуту машины проносятся мимо нашего посёлка.

Время суток

(период 1 час)

Грузовой транспорт

Легковые автомобили

Автобусы

Всего

Количество выхлопных газов

Утро

6

48

15

69

3 кг

День

3

32

12

47

2 кг

Вечер

5

56

10

71

3 кг

Ночь

-

43

2

45

2 кг

Итого за 4 часа

14

179

39

232

10 кг

Итого за сутки

84

1074

234

1392

58 кг

Итого за неделю

588

7518

1638

9744

406 кг

Итого за месяц

2520

32220

7020

41760

1740 кг

Итого за год

30660

392010

85410

508080

21170 кг

Это очень много! Это требует всеобщего внимания и призывает к действию. Действительно, мы редко задумываемся над тем, что практически постоянно дышим «выхлопными газами». Ведь когда человек здоров, он хорошо себя чувствует, ходит пешком, ездит на автомобиле.… Наверно он думает, что когда он ходит пешком, то дышит свежим и чистым воздухом.… А когда человек едет на автомобиле, не задумывается, что он загрязняет окружающую среду и воздух, а потом сам же его вдыхает. Да, мы понимаем, что без автомобилей в настоящее время не обойтись. Но и нельзя оставить без внимания экологию. Выхлопные газы - это вред не только для окружающей нас среды и воздуха, но в главную очередь - для нашего здоровья!

Преимущества в использовании природного газа.

Если бы водители авто вместо дизельного топлива и бензина использовали природный газ, то горожане могли бы дышать спокойнее, ведь в нем практически отсутствуют примеси, характерные для угля и нефти, прежде всего тяжелые металлы и сера. Даже с точки зрения удельного выброса диоксида углерода на единицу произведенной энергии он имеет огромное преимущество по сравнению с нефтью, а тем более углем, т.к. имеет максимальное для углеводородов отношение С/Н = 4. Именно массовый переход на природный газ, наряду с некоторым спадом производства, позволил отечественной энергетике в 90-е годы заметно сократить выброс в атмосферу СО₂ и других поллютантов. К преимуществам использования газового оборудования можно отнести:

• уменьшение затраты на топливо почти в два раза;

• октановое число газа выше по сравнению с бензином и, как следствие, меньшая нагрузка на шатунно-поршневую систему, увеличение ресурса двигателя автомобиля;

• отсутствие нагара на свечах, клапанах и поршнях благодаря чистоте газового топлива;

• плавная реакция на нажатие педали газа и мягкая работа двигателя;

• снижение уровня шума двигателя;

• экологичность газового топлива;

• лёгкое отсоединение коммутатора газовой аппаратуры блокирует подачу топлива, что защищает автомобиль от угона;

• минимальные затраты на амортизацию газового оборудования, ремонт и замена комплектующих осуществляется один раз в пять лет.

Так же к плюсам использования ГБО можно отнести сбережение дорогостоящей системы впрыска и продление срока службы каталитического нейтрализатора. Но, к сожалению, есть и недостатки:

• снижение максимальной скорости и динамики разгона автомобиля;

• газовое оборудование занимает место в багажнике;

• при не герметичности выхлопной системы или неправильной установки возможен запах газа в салоне автомобиля.

Поэтому редко встретишь автомобиль, заправленный им. Но если сравнить уровень попадания загрязняющих веществ в окружающую среду в результате сгорания неэтилированного топлива, бензина, сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива, то можно сказать, что моноокись азота, углерод, не сгоревшие углеводороды образуются при сгорании всех этих видов топлива. При этом выделение свинца происходит только в случае горения бензина. Помимо этого, сжиженный нефтяной газ не выпускает в атмосферу различные ароматические вещества и ангидрид, содержащий серу.

Выбросы

Дизельное топливо

Неэтилированный бензин

Сжиженный нефтяной газ

Несгоревший углеводород

6

3

1,8

Угарный газ

0,2

6

0,3

Моноокись азота

25

50

40

Серосодержащий ангидрид

3,25

0,39

0

Альдегид

7,8

2,6

0

Частички угля

32,5

6,5

0

Решение проблемы.

Чтобы избежать глобальных экологических проблем, нужно установить фильтр на выхлопные трубы автомобилей. Так уж сложилось, что наибольшего успеха в области разработки и производства систем очистки, отработавших газов достигли американские, японские, датские, а также германские фирмы. Объясняется это тем, что правительства упомянутых стран предъявляли и предъявляют к чистоте автомобильного выхлопа все более и более жесткие требования. Так, в далеком 1955 году законодатели самой автомобильной страны мира - Америки - стали резко ощущать удушливость автомобильных выхлопных газов, и конгресс мгновенно принял акт о сохранении чистоты воздуха. А спустя всего каких-то десять лет, там же за океаном была разработана и претворена в жизнь национальная программа по ограничению токсичности выхлопных газов автотранспорта. Аналогичные законопроекты постепенно появлялись и в других странах. В России, до недавнего времени, проблемы экологии на транспорте никого не волновали, а нейтрализаторы отработавших газов и сажеуловители воспринимались как никчемные диковинные игрушки или выставочные экспонаты. Однако времена меняются, пришло время позаботиться о чистом воздухе и голубом небе над головой. В современном мире фильтры для очистки выхлопных газов обыденная вещь и незаменимая часть автомобиля, но не каждый водитель захочет потратиться на такое устройство, поэтому сначала нужно показать и доказать людям, что это важно не только для всего города, всей страны, но и для них самих. Если они позаботятся об экологии города сегодня, то в будущем, скорее всего, будут жить в чистом, зеленом городе.

Список использованной литературы и интернет сайтов

1. Аксенов И.Я. Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. - М.: Транспорт, 2008г.

2. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. - М.: ИНФРА-М, 2000г.

3. Тупикин Е. И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности: Учебн. пособие для нач. проф. Образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2009.

4. Корчагин В. А., Филоненко Ю. А. Экологические аспекты автомобильного транспорта. Учебное пособие, М.: МНЭПУ, 1999г

5. Федеральный закон «Об Охране окружающей среды» от 10.01.2002 №7 - ФЗ.

6.

7.

8.