исследовательская работа. Экология села с точки зрения физики. Исследовательская работа Экология села с точки зрения физики
 Скачать 2.69 Mb.
|
|
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение « Чапаевская средняя общеобразовательная школа »
 Номинация: физика Исследовательская работа « Экология села с точки зрения физики». Выполнил работу: Тихонов Артем, ученик 8 класса, МКОУ « Чапаевская СОШ» Руководитель: Верле Светлана Анатольевна учитель математики МКОУ « Чапаевская СОШ» Аннотация Человеческое общество своему бурному развитию во многом обязано автомобилю. Автомобили прочно заняли своё место в жизни человека. Они сделались настолько привычными, что невольно забываются связанные с их использованием опасности. Ведь одним из основных источников загрязнения атмосферы и является транспорт. Влияние транспорта на окружающую среду- одна из самых актуальных проблем современности. И чтобы ее решить, нужно вникнуть в суть воздействия и разработать меры, направленные на устранение негативных последствий. В данной работе анализируются проблемы и причины, связанные с загрязнением воздушной атмосферы села Чапаевского, Городовиковкого района, Республики Калмыкии вредными выбросами от эксплуатации автомобильного транспорта, и оценивается уровень опасности влияния выхлопных газов на организм людей. Проведено исследование и примерный расчет количество вредных выбросов автотранспорта с использованием физических формул. Сделан сравнительный анализ исследований выбросов вредных веществ от работы автотранспорта с бензиновыми и дизельными двигателями. Определены органолептические характеристики проб снега ( талой воды), взятой у автотрассы центральной улице села. Рассмотрены тенденции экологической ситуации в селе Чапаевском . Отражены направления негативного воздействия всех видов транспорта на окружающую среду. Выделены мероприятия по улучшению экологических показателей в селе. Акцентируется внимание на вопросах управления экологической деятельностью на транспорте. 2 План работы над исследовательской работой
3 Содержание 1. Введение -----------------------------------------------------------------------5-8 2. Цели и задачи ..................................................................................9-10 3. Теоретическая часть ............................................................................ 11-14 4. Практическая часть ..............................................................................15-19 5. Выводы ..................................................................................................20 6.Заключение ............................................................................................21 7. Литература ............................................................................................22 8. Приложение --------------------------------------------------------------------23 4 Введение. Человеческое общество своему бурному развитию во многом обязано автомобилю. Автомобили прочно заняли своё место в жизни человека. Они сделались настолько привычными, что невольно забываются связанные с их использованием опасности. Ведь одним из основных источников загрязнения атмосферы и является транспорт. В атмосферу попадают различные загрязнители. Они разносятся воздушными течениями, реагируют с другими загрязнителями, перемешиваются, в результате чего в некоторых случаях их воздействие на окружающую среду и здоровье человека оказывается более сильным, чем действие каждого из них в отдельности. В последние годы транспортные загрязнения составляют около 60% от общих выбросов (17% - промышленность, 14% - энергетика, 9%- остальные). С выхлопными газами автомобилей ежегодно в воздух попадает 250 тыс. т. свинца. А ведь автомобилей с каждым годом становится всё больше. Но нашу жизнь трудно представить без этого важного изобретения человечества. Автомобиль одновременно является неутомимым помощником, если человек продумывает все моменты общения с ним, соблюдает правила эксплуатации и безопасности. Раньше я не задумывался над значением слова «экология». В переводе слово «экология» означает учение о «доме» (от греческого «ойкос» - местообитание, жилище, дом и «логос» - учение). А дом это наша с вами планета Земля, которую мы должны беречь. Теперь я стал обращать внимание на то, что снег по обочине дороги темный, а местами – черный. Значит, автомобили, которые ездят по дороге, загрязняют своими выхлопами снег, землю и воздух, которым мы дышим. И я решил выяснить: 5 • Какова роль автомобиля в жизни человека? • Насколько сильно автомобиль влияет на окружающую среду? Я неоднократно слышал от родителей, учителей, людей старших поколений, что 25-30 лет назад в с. Чапаевском было очень мало машин, воздух был намного чище, зеленых насаждений было больше, именно это заинтересовало меня и заставило задуматься над тем, что происходит вокруг меня. Наше село маленькое, но количество автомобилей в селе довольно большое. Проведя опрос среди учеников школы, я выяснил, что из 65 обучающихся в нашей школе, 52 родителя имеют автомобиль. А сколько же машин в масштабе города, и стране! И каждый день мы добираемся в школу, на работу, в гости на автомобилях. Каждый автомобиль выбрасывает в воздух и окружающий мир тонны вредных веществ в год. И количество выбросов вредных веществ увеличивается с каждым годом. Это связано с увеличением автотранспорта у населения. Автомобиль: с одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой отравляет её в самом прямом смысле слова. Рассмотрим пользу автомобиля: Перевозит более 60% народнохозяйственных грузов, с высокой скоростью доставки и сохранностью грузов. Большая протяженность автомобильных дорог обеспечивает возможность их повсеместной эксплуатации при значительной провозной способности. Перевозка пассажиров. На его долю приходится почти половина пассажирооборота. Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма. 6 Рассмотрим пользу автомобиля на примере нашего села. На автомобиле завозят продукты, хоз. товары, лекарства, почту, твердое топливо (дрова); есть возможность уехать в больницу, в гости , путешествие. Иначе мы питались бы только продуктами с огорода, рыбой, добывали мясо (не все это могут), часто бы болели и за не возможности уехать умирали люди, всё было бы завалено мусором. ВЫВОД: для современного человека автомобиль жизненно необходим. В то же время автомобиль вызвал и многие отрицательные явления: Ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; Автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения; Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей ; Отравляются почвы и водоёмы; Страдает растительный и животный мир; Автомобили сжигают огромное количество ценных нефтепродуктов. Наше село находится на границе Калмыкии с Ростовской областью, поэтому по территории нашего села кроме своих, местных автомобилей, перемещается достаточно большое количество транзитного автотранспорта, особенно в летнюю уборочную страду, что не лучшим образом отражается на экологии нашего села. Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности. Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного моторного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мир. В настоящее время, когда автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящих к загрязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания "чистого" автомобиля-электромобиля. 7 Автомобили, являющиеся одним из основных источников загрязнения окружающей среды. С улучшением благосостояния населения и повышением уровня жизни село не уступает по количеству автомобилей городу .В связи с ростом числа автомобилей всё большую актуальность приобретает охрана окружающей среды от негативного воздействия автомобильного транспорта. Анализируя эту ситуацию, мне захотелось провести анализ зависимости количества выбрасываемых выхлопных газов автомобилей от их количества. Для проведения эксперимента я решил подсчитать количество машин проходящих через с. Чапаевское за определенное время и подсчитать, приблизительно, сколько отработанных газов они выбрасывают в атмосферу. 8 Цель работы: - провести анализ количественного выброса выхлопных газов в атмосферу, в селе Чапаевском в зависимости от количества проезжающих автомобилей. Задачи: Оценить уровень опасности влияния выхлопных газов на организм человека Провести исследование «Примерный расчет количества вредных выбросов автотранспорта». определить органолептические характеристики проб талой воды, взятой у автотрассы по улице Ленина Актуальность работы : с каждым годом экологическая обстановка в селе Чапаевском ухудшается. Существует необходимость срочно принимать меры по ее улучшению. Область исследования: физика, экология Объект исследований: автомобили, выхлопные газы и окружающая атмосфера, жители села Чапаевское Проблема: каждый день автомобили загрязняют окружающую среду выхлопными газами. Гипотеза: Негативное влияние автомобильного транспорта на зкологию села Чапаевского, Городовиковского района, Республики Калмыкия. Предмет исследования: экологическое состояние села. 9 Методы исследования: Социальный опрос Изучение литературы по теме работы Эксперимент Сравнение и обобщение Наблюдения и вычисления; Систематизация материала; Построение диаграмм; Фотосъёмка. 10 Теоретическая часть. Автомобиль - с одной стороны облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет её в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить эти цифры на количество автомобилей с. Чапаевского можно сделать вывод о влиянии транспорта на экологию села. Выхлопные газы (или отработавшие газы) – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводороды. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав выхлопных газов представлен в таблице 1. При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе — сажа. Теперь попытаемся выяснить, чем же опасен каждый выхлоп, и каково количество газов, вырывающихся из выхлопной трубы. Оксид углерода (CO – угарный газ) Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода – продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). 11 Если его содержание велико, двигатель расходует слишком много топлива и масла из картера. В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 – 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей. В среднем, машины при сжигании литра бензина выбрасывают в воздух около 800 литров углекислого газа Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5) Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества оксидов азота составляет оксид азота NO, который еще в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (N  ).Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NО проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет. При сжигании литра бензина из выхлопной трубы выбрасывается примерно 128 л оксидов азота. 12 Закись азота (N2O) Закись азота (N2O – гемиоксид, веселящий газ) – газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием. NO2 (диоксид) NO2 (диоксид) – бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений – в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NО в воздухе в пределах 0,5 – 6,0 мг/  . Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.Углеводороды (CH – этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.) Углеводороды – органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций. Существуют несколько факторов влияющих на количество углеводорода в выхлопных газах. Герметичность клапанов, их чистота и регулировка момента зажигания, все они одинаково важны. 13 Не только регулировка момента зажигания, но также и текущая сила сгорания, все, что влияет на сгорание, имеет большое значение в ограничении количества углеводорода в выхлопных газах. Выхлопные газы влияют на здоровье человека. Это обуславливается слабым иммунитетом, а соответственно ухудшением здоровья. Замечено учеными, что собаки, кошки, другие мелкие животные подвержены риску тяжело (или даже неизлечимо) заболеть из-за воздействия загрязнителей. Это, скорее всего, происходит по двум причинам: во-первых, разная чувствительность животных к вредным веществам обусловлена некоторыми различиями в механизмах регуляции физиологических функций; во-вторых, выхлопные трубы автомобилей расположены на небольшом расстоянии от земли и первыми, кто получает свою долю выхлопа, становятся именно братья наши меньшие. Отработанные газы оказывают токсическое действие на организм человека Таблица № 1 Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (г/мин)
14 Практическая часть исследования. Ход исследования Место проведения исследования: улицы Ленина (центральная улица) и Мира (второстепенная) села Чапаевского Оборудование: часы, тетрадь, ручка Исследование интенсивности автомобильного движения 1.Выбрал 2 улицы с разной интенсивностью автомобильного движения. Исследование проводил утром и вечером. 2.Подсчитал число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 20 мин. Таблица № 2 Определение загруженности улиц автотранспортом
15 ВЫВОД: Загруженность улиц в вечернее время больше. На улице Ленина загруженность автотранспортом больше. (См. приложение 1) II. Определение массы токсичных продуктов, выделившихся при работе автомобилей. С учетом таблицы 1 произвел расчет состава и массы выхлопных газов Таблица № 3 Определение состава и массы выхлопных газов. Улица Ленина
СО- угарный газ,  оксид углерода,  - диоксид16 Улица Мира
ВЫВОД: При работе дизельного двигателя масса выделившихся токсичных веществ больше. Проведение расчетов по формуле: М= t *n*(m (CО) + m(С ) + m ( N ) + m (сажи))Подсчитаем общую массу выделившихся продуктов: М= 141,12г +448,12 г=589,24 г. – Ленина (центральная) М = 6,654 г +154,218 г =160,872 г. – Мира (второстепенная) ВЫВОД: масса выделившихся токсичных продуктов от работы автотранспорта больше на центральной улице Ленина. Нахождение среднего значения массы выделившихся продуктов  =  = (589,24г +160,872г) : 2 = 375,056 г. Таким образом, за 20 мин в окружающую среду на улицах нашего села в среднем выделяется до 375,056 г токсических продуктов. В сутки выбрасывается 27,004 кг. В год выбрасывается до 9000 кг = 9 тонн! 17 Проведя анализ количественного выброса выхлопных газов в атмосферу, в селе Чапаевском в зависимости от количества проезжающих автомобилей я решил определить органолептические характеристики проб талой воды, взятой у автотрассы по улице Ленина Определение органолептических характеристик проб талой воды Цель работы: оценка экологического состояния снега (талой воды) по величинам определяемых показателей воды. Выполнение работы. Тест 1. Определение запаха. Последовательно открыл колбы с пробами талой воды (А, Б, В) и, неглубоко вдыхая воздух, сразу определил характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха я определил по пятибальной системе.
Тест 2. Определение характера запаха.
Тест 3. Определение цветности и мутности воды. Я заполнил пробирки талой водой из трех проб до высоты 12 см. Определил цвет 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. 18
Результаты: 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. 19 ВЫВОДЫ: При выполнении данной работы я пришел к выводам : 1.Автотранспорт оказывает воздействие на экологию. 2.Количество выбросов в атмосферу связано с загруженностью улиц автотранспортом. Чем больше загруженность, тем больше выбросов. 3.При работе дизельного двигателя выбросов больше, чем при работе автомобиля с бензиновым двигателем. 4. Масса выбрасываемых токсичных веществ за год на улицах нашего села составляет 9 тонн. 5. Неудовлетворительные органолептические характеристики имеют пробы снега, взятого на дороге и у дороги на улице Ленина. Цифры полученные при наблюдении и вычислении говорят о том, что экологическая обстановка в cеле Чапаевском действительно очень тяжелая, учитывая, что число автомобилей растет, но учитывать нужно и то, что за последние годы вдоль дорог нашего поселка было вырублено большое количество деревьев, можно согласиться с тем, что причина вырубки обоснована, да, деревья старые, при сильных ветрах они представляли реальную угрозу, но они естественным образом очищали воздух, которым мы дышим, а замены им не было сделано. 20 Заключение. Проведенные исследования, конечно, имеют большую погрешность измерения, многие цифры округлялись и брались приближенные значения, но результаты тем не менее, говорят о том что проблема загрязнения атмосферы, того воздуха, которым мы дышим, действительно существует. Можно было продолжить мои подсчеты, и высчитать, сколько вредных выбросов в атмосферу происходит за один час, сутки, неделю, месяц, год и так далее. Я думаю, полученные цифры будут очень страшны. Современный человек не может прожить без автомобиля, потому что растет темп самой жизни, нужно многое сделать, все успеть, то есть отказаться от автомобилей нельзя, они действительно помощники человека. Но нужно задуматься и начать все – таки принимать меры, для улучшения экологической обстановки, а начать можно с восстановления «зеленой» защиты. В этом деле могут принять участие все жители нашего села , в том числе и мы школьники. Для этого не понадобятся большие финансовые вложения. Мои рекомендации: (меры по улучшению экологической обстановки в селе Чапаевском) 1. Соблюдать правила эксплуатации и безопасности при использовании автомобилей. 2. Восстановление «зеленой» защиты, Посадка деревьев и зеленых насаждений. 3.Информированность населения о загрязнении окружающей среды выхлопами автомобилей, повышение самосознания автолюбителей, при эксплуатации и ремонте автомобилей экологической обстановки в виде посадки зеленых насаждений. 21 Используемая литература и интернет ресурсы 1.Справочник по физике и технике. Авт. Енохович Е.С. Изд-во Просвещение 1989 г. 2 . «Физика 7» А.В. Перышкин Изд-во «Дрофа» 2008 г. 3. «Физика 8» А.В. Перышкин Издательство « Дрофа» 2010 г. 4.В.А. Маркин «Я познаю мир». М.,1998г 5.К.В. Шляхтинский «Автомобиль в России. История автомобиля.» Хоббикнига.2006г. 6.А.М. Владимиров и др. «Охрана окружающей среды» С-Петербург.2010г. Итернет ресурсы. http://ru.wikipedia.org/wiki http://knowledge.allbest.ru/ecology 22 Приложение 1 1. Загруженность улиц автотранспортом  2. Количество автотранспорта с бензиновым и дизельным двигателем  23 3.Масса выхлопных газов.  24 Приложение 2   Улица Ленина ( трактор на дизельном топливе) 25   Автотранспорт на улице Ленина 26   Улица Мира 27   Определение органолептических характеристик проб талой воды (снега) 28   Оценка экологического состояния снега (талой воды) 29   Результат фильтрации снега ( талой воды) 30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||