Проект «Мой зеленый город»

Команда: Гордиенко Никита (лицей 142) Клименко Милена (лицей «Универсум») Козлов Алексей (лицей 142)

Научный руководитель:

Гордиенко Юрий (Институт металлофизики им.Г.В.Курдюмова НАН Украины)

* подробности проекта по адресу: http://dg.imp.kiev.ua/slinca/my-green-city/CO 1

Проблема и цель исследования

2

Проблема

Цели исследования: - изучить распределение выхлопов автомобилей;

- найти наиболее опасные условия; - оценить риски для личного здоровья.

Киев – красивый город, но он является самой грязной столицей в Европе по данным исследования Green City Index by Siemens.

В Киеве автомобили создают более 83% всех вредных выбросов!

Смог в Нью-Йорке, 1988 (Dr. Edwin P. Ewing, Jr. © public domain)

Утренняя пробка на въезде в Киев, 2012

Вредные для здоровья выхлопы автомобилей – это глобальная проблема

для всего мира!

3

Гипотеза Опасность загрязнения выхлопами автомобилей вызвана не

только общим количеством автомобилей и интенсивностью их движения, но также: • неравномерностью загрязнения в самых непредсказуемых местах, • неравномерностью загрязнения во времени, • неравномерностью загрязнения от типов и видов транспорта, • разной степенью риска получить дозу вредных газов в зависимости от места проживания и способа поведения на улицах и дорогах.

4

Что было известно до сих пор

Основные реакции-источники вредных газов в выхлопе автомобиля: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O N2 + O2 → 2 NO

N2 + 2 O2 → 2 NO2

Измерения глобального

распределения выбросов газов

из космоса

© NASA, public domain

Состав выхлопных газов

Компоненты выхлопного газа

Содержание по объему, %

Примечание Двигатели

бензиновые дизели 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 (CO – угарный газ) 0,1 - 10,0 0,01 - 5,0 токсичен Углеводороды неканцерогенные 0,2 - 3,0 0,009 - 0,5 токсичны Альдегиды 0 - 0,2 0,001 - 0,009 токсичен Оксид серы 0 - 0,002 0 - 0,03 токсичен Сажа, г/м3 0 - 0,04 0,01 - 1,1 токсична Бензопирен, мг/м3 0,01 - 0,02 до 0,01 канцероген

5

Эксперимент

6

Эксперимент: общая схема

© Wikipedia, public domain

© El pak, public domain

База данных CO-показаний

База данных GPS-координат

Место измерения уровня CO

Карта CO-загрязнения

Химический сенсор GPS в телефоне + GPS-спутник

Точность измерений: 1 ppm. Диапазон измерений: 1-1000 ppm.

7

Эксперимент: данные полевых измерений

© El pak, public domain

Крупная дорога

Жилая зона

Исторический центр

GPS-координаты

Измерения уровня СО (данные сенсора) выполнялись на заданных маршрутах движения с записью: • GPS-координат и времени (через мобильный телефон), • уровня СО и времени - в памяти сенсора

8

Эксперимент: данные СО-измерений на карте После синхронизации показаний сенсора и GPS-координат (сопоставлении данных с одинаковым временем) удалось составить таблицу:

Визуализация СО-измерений на электронной карте Киева http://dg.imp.kiev.ua/slinca/my-green-city/CO

… а на основе таблицы карту Киева:

9

Визуализация самых грязных мест по измерениям СО

10

Виртуальный прогноз распространения загрязнения

11

Наблюдения (в типичных зонах

«обитания»)

12

Наблюдения: крупная дорога

Очаги загрязнения: перекрестки, транспортные развязки

13

Наблюдения: исторический центр

Очаги загрязнения: практически нет, кроме

одной точки (случайный автомобиль, ~3

ppm)

14

Наблюдения: жилая зона

Очаги загрязнения: маршрутные такси, ремонтные

трактора, автобусы на остановках (1-20 ppm)

15

Анализ типичных маршрутов школьников

Школа

«Зоопарк»

«КПИ»

«Беличи»

Анализ маршрутов движения в школу одноклассников, которые живут на окраине города в «зеленой» зоне («Беличи»), в центре вдали от больших дорог («КПИ») и в центре вблизи от больших дорог («Зоопарк»)

16

Выводы и советы для практики

17

Выводы про распределение загрязнения © NASA, public domain

• очень неравномерно в пространстве, • очень динамично меняется со временем, • очень опасно в течение длительного времени в связи с частым накоплением малых доз в местах загрязнения, • непредсказуемо опасно при слабом контроле за старым автотранспортом.

Измерения СО-уровня (в единицах 1 ppb = 0.001 ppm) в тропосфере инструментом MOPPIT (2010) Точечные измерения СО-уровня (все точки, где >1

ppm) в Киеве в рамках этого проекта «Мой зеленый город»

18

Советы для практики

Исключить из общественного и грузового транспорта устаревшие образцы техники с аномально высоким уровнем выхлопа!

Ужесточить контроль за уровнем выхлопа общественного транспорта, особенно внутри салона и особенно в автобусах устаревших типов!

Организовать парковки и стоянки транспорта как можно дальше от школ, садиков и пешеходных зон!

Проводить регулярный мониторинг уровней выхлопа в общественных местах (по примеру данного проекта) и публиковать эти данные в открытом доступе!

19

Планы на будущее

Мы не профессионалы в научных областях, НО мы… - видим проблему - способны ее оценить простыми и доступными методами - обращаем внимание всех на угрозы (здоровью, среде, …) - предлагаем всем заинтересованным (компаниям, властям, частным

лицам… волонтерам!) участвовать (в ее исследовании, решении, …)

Наша задача: ОТКРЫТО и ПУБЛИЧНО - информировать общество об угрозах - демонстрировать, что это может сделать каждый (даже школьник!) - … - обнаруживать и искать пути решения других проблем - … - получать удовольствие от процесса изучения окружающего мира … :)

20

Наш проект получил признание в мире…

Благодарности Нашим родителям (Гордиенко Ларисе, Козловой Оле, Клименко Инне и Руслану)

- за поддержку и советы!

Бьорну Хоерману (Bjoern Hoehrmann) и Дейлу Лейну (Dale Lane) - за использование в нашей работе скриптов OpenLayers Heatmap Layer на

правах некоммерческого использования.

Проекты FP7 Европейского союза: DEGISCO SCI-HUB

International Desktop Grid Federation (IDGF) - за идею волонтерских вычислений и измерений,

информационную поддержку, консультации.

Спасибо за внимание!

22