Влияние автомобильного транспорта на безопасность окружающей среды. Влияние автотранспорта на окружающую среду Влияние автотранспорта состояние окружающей среды
Вредные вещества, содержащиеся в выбросах отработавших газов автомобилей, крайне негативно влияют на здоровье человека. Оксиды углерода и азота, углеводороды, соединения содержащие серу - это тот опасный «коктейль», который мы употребляем ежедневно на улицах нашего города.
Влияние автомобильного транспорта на экологическую ситуацию в нашей стране достигло критической черты, показатели загрязнения атмосферного воздуха и окружающей среды превышают все допустимые показатели мировых норм и стандартов . Поэтому, проблема уменьшения негативного влияния на окружающую среду автомобильного транспорта на всех стадиях его жизненного цикла является актуальной. Анализ статистических данных и оценок негативного влияния автотранспорта на окружающую среду и население показывает, что общая сумма выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в странах СНГ ежегодно составляет почти 21,2 млн. т, в частности, 19,2 млн. т, (90 %) - от автомобильного транспорта, и 2,0 млн. т, от других выбросов .
Автомобилизация приносит людям самые разнообразные блага, в то же время ее развитие сопровождается крайне негативными явлениями. Автомобильные дороги стали местом гибели и увечья миллионов людей, транспортные средства являются одним из самых активных загрязнителей атмосферного воздуха, воды и почв, шумового и вибрационного загрязнения. Дорожная сеть проходит через ценные сельскохозяйственные земли, от вредного влияния автомобильного транспорта страдает растительный и животный мир.
Строительство новых и реконструкция существующих автомагистралей негативно влияет на окружающую природную среду, в частности, на земельный фонд. На разрушение природного ландшафта влияет дорожная пыль, тяжелые составляющие отработавших газов автомобилей, продукты износа самих транспортных средств. Поэтому, вопрос возникновения факторов негативного воздействия на земельные ресурсы и зоны их распространения при строительстве новых и реконструкции существующих автомобильных дорог требует более детального изучения .
Результаты взаимодействия автомобильных дорог с окружающей средой зависят от интенсивности движения, характеристики транспортных средств, расположения и размеров дороги, ее транспортно-эксплуатационных качеств и системы эксплуатации. Автомагистраль в экологическом аспекте рассматривается не только как инженерное сооружение, а как вытянутое в линию предприятие, которое выполняет транспортную работу и взаимодействует с окружающей средой.
Влияние автомобильных дорог и автотранспорта на окружающую среду, это сложная система взаимодействия различных факторов, которые можно разделить на две группы: дорожные и транспортные. К дорожным факторам относятся: отводы под строительство автомобильной дороги земельных угодий, нарушение единства и целостности природного комплекса, изменение природного рельефа местности на протяжении строительства. К транспортным факторам относятся: шум и загазованность воздуха, возникающие вследствие движения автомобильного транспорта, загрязнения прилегающей к дороге полосы вредными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобилей. Автомобильная дорога нарушает существующие в природе основные балансы: биологический, водный, гравитационный, радиационный .
Повседневная эксплуатация автомобилей заключается в использовании эксплуатационных материалов, нефтепродуктов, природного газа, атмосферного воздуха, и сопровождается все это негативными процессами, а именно:
- загрязнением атмосферы;
- загрязнением воды;
- загрязнение земель и почв;
- шумовыми, электромагнитными и вибрационными воздействиями;
- выделением в атмосферу неприятных запахов;
- выбросом токсичных отходов;
- тепловым загрязнением.
Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду проявляется:
- во время движения автомобилей;
- при техническом обслуживании;
- при функционировании инфраструктуры, что обеспечивает его действие.
Для обеспечения экологически устойчивого развития экологической безопасности автомобильного транспорта необходимо эффективное использование имеющихся инфраструктур, снижения потребностей на перевозку и готовность перехода к использованию экологически чистых транспортных средств, а при разработке конструкций новой автомобильной техники нужно рассматривать экологические приоритеты автомобиля с учетом его полного жизненного цикла .
Приоритетными направлениями повышения экологической безопасности автомобиля на всех стадиях его жизненного цикла являются:
- различные способы уменьшения выбросов токсичных компонентов в окружающую среду;
- установка на узлах и деталях, которые подлежат наиболее быстрому износу специальных индикаторов, которые предоставляют информацию о необходимости их замены;
- избежание неконтролируемого захоронения опасных отходов;
- проектирование и изготовление новых транспортных средств, способных к быстрой разборки, использования в дальнейшем подержанных исправных механизмов и агрегатов и их утилизация;
- постоянное увеличение количества экологически чистых материалов в производстве и осуществление контроля над использованием в конструкции автомобилей материалов с вредными веществами;
- на всех стадиях жизненного цикла автомобиля использования вредных материалов и специальных жидкостей должно быть минимальным;
- своевременное техническое обслуживание и точная регулировка системы зажигания и питания двигателей внутреннего сгорания;
- снижение вредного воздействия токсичных веществ на окружающую среду в процессе эксплуатации за счет внедрения новейших систем нейтрализации вредных выбросов;
- широкое использование сжиженного природного газа, альтернативных видов топлива, новых транспортных средств, например, электромобилей;
- введение различных присадок и нейтрализаторов в состав топлива, которые обеспечивают его бездымное сгорание;
- использование новейших систем зажигания, которые способствуют полному сгоранию топлива;
- улучшение экологии крупных городов за счет выполнения требований экологического законодательства, запрета строительства в центре городов автостоянок, контроля возведения автозаправочных станций в черте города, строительство объездных дорог, прекращение массовой вырубки деревьев и парковых насаждений под предлогом «санитарной» рубки, стимулирование экологически безопасного транспорта.
Для комплексного учета негативного влияния автомобильных дорог на окружающую среду нужно работать над созданием системы объективных шкал со значениями, в которых входят все аспекты охраны территорий.
Анализ влияния продуктов работы транспорта на окружающую среду показал, что химическое загрязнение имеет огромное негативное влияние на здоровье человека и климат. Выбросы в воздух приводят к сбоям в работе дыхательной, сердечно-сосудистой и нервной систем человека.
Все это говорит о необходимости принятия мер по улучшению экологической ситуации в городах, в частности через применение политики устойчивого развития транспортных систем.
Список литературы:
- Григорьева С.В. Оценка влияния автотранспорта на социально-экономическое развитие региона // Инновационное развитие экономики. 2012. № 6 (12). С. 20-24.
- Дрябжинский О.Е., Гапоненко А.В. Перспективы развития автотранспорта под влиянием экономического и экологического факторов // Научно-методический электронный журнал Концепт. 2016. Т. 11. С. 2776-2780.
- Недикова Е.В., Зотова К.Ю. Особенности влияния автомобильных дорог и автотранспорта на окружающую среду // Экономика и экология территориальных образований. 2016. № 2. С. 82-85.
- Ситдикова А.А., Святова Н.В., Царева И.В. Анализ влияния выбросов автотранспорта в крупном промышленном городе на состояние загрязнения атмосферного воздуха // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. С. 591.
Различают гужевой, автомобильный, сельскохозяйственный (трактора и комбайны), железнодорожный, водный, воздушный и трубопроводный транспорт. Протяженность магистральных автомобильных дорог мира с твердым покрытием превышает 12 млн. км, воздушных линий - 5,6 млн. км, железных дорог - 1,5 млн. км, магистральных трубопроводов - около 1,1 млн. км, внутренних водных путей - более 600 тыс. км. Морские линии составляют многие миллионы километров.
Все транспортные средства с автономными первичными двигателями в той или иной степени загрязняют атмосферу химическими соединениями, содержащимися в отработанных газах. В среднем вклад отдельных видов транспортных средств в загрязнение атмосферы следующий:
автомобильный – 85 %;
морской и речной - 5,3 %;
воздушный - 3,7 %;
железнодорожный - 3,5 %;
сельскохозяйственный - 2,5 %.
Во многих больших городах, таких, как Берлин, Мехико, Токио, Москва, Петербург, Киев, загрязнение воздуха автомобильными выхлопами составляет по разным оценкам от 80 до 95 % всех загрязнений.
Что касается загрязнения атмосферы другими видами транспорта, то здесь проблема имеет меньшую остроту, поскольку транспортные средства этих видов не концентрируются непосредственно в городах. Так, в крупнейших железнодорожных узлах все движение переведено на электротягу и лишь на маневровой работе используют тепловозы. Речные и морские порты, как правило, размещены за пределами жилых кварталов городов, а движение судов в районах портов практически незначительно. Аэропорты, как правило, относят от городов на 20-40 км. Кроме того, большие открытые пространства над аэродромами, как и над речными и морскими портами, не создают опасности высоких концентраций токсичных примесей, выделяемых двигателями. Наряду с загрязнениями окружающей среды вредными выбросами следует отметить физическое воздействие на атмосферу в виде образования антропогенных физических полей (повышенный шум, инфразвук, электромагнитные излучения). Из этих факторов наиболее массовое воздействие оказывает повышенный шум. Транспорт - основной источник акустического загрязнения окружающей среды. В крупных городах уровень шума достигает 70-75 дБА, что в несколько раз превышает допустимые нормы.
10.2. Автомобильный транспорт
Общий мировой парк автомобилей насчитывает более 800 млн. единиц, из которых 83-85 % составляют легковые автомобили, а 15-17 % - грузовые и автобусы. Если тенденции роста выпуска автотранспортных средств останутся неизменными, то к 2015 г. число автомобилей может возрасти до 1,5 млрд. шт. Автомобильный транспорт, с одной стороны, потребляет из атмосферы кислород, а с другой - выбрасывает в нее отработавшие газы, картерные газы и углеводороды из-за испарения их из топливных баков и не герметичности систем подачи топлива. Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и человека. Оценка экологической опасности через ресурсоэнергетические переменные всего цикла жизни автомобиля с момента добычи минеральных ресурсов, нужных для его производства, до рециклирования отходов после окончания его службы показала, что экологическая «стоимость» 1-тонного автомобиля, в котором примерно 2/3 массы составляет металл, равна от 15 до 18 т твердых и от 7 до 8 т жидких отходов, размещаемых в окружающей среде.
Выхлопы от автотранспорта распространяются непосредственно на улицах города вдоль дорог, оказывая непосредственное вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90 % городской территории.
Автомобиль - самый активный потребитель кислорода воздуха. Если человек потребляет воздуха до 20 кг (15,5 м 3) в сутки и до 7,5 т. в год, то современный автомобиль для сгорания 1 кг бензина расходует около 12 м 3 воздуха или в кислородном эквиваленте около 250 л кислорода. Так, весь автомобильный транспорт США потребляет в 2 раза больше кислорода, чем его регенерирует природа на всей их территории.
Таким образом, в крупных мегаполисах автомобильный транспорт поглощает кислорода в десятки раз больше, чем все их население . Исследования, проведенные на автомагистралях Москвы, показали, что при тихой безветренной погоде и низком атмосферном давлении на оживленных автомобильных трассах сжигание кислорода в воздухе нередко повышается до 15 % его общего объема.
Известно, что при концентрации кислорода в воздухе ниже 17 % у людей появляются симптомы недомогания, при 12 % и меньше возникает опасность для жизни, при концентрация ниже 11 % - наступает потеря сознания, а при 6 % - прекращается дыхание. С другой стороны, на этих магистралях не просто мало кислорода, но воздух еще насыщен вредными веществами автомобильного выхлопа. Особенностью автомобильных выбросов является также то, что они загрязняют воздух на высоте человеческого роста, и люди дышат этими выбросами.
В состав выбросов от автомобилей входит около 200 химических соединений, которые в зависимости от особенностей воздействия на организм человека подразделяют на 7 групп.
В 1-ю группу входят химические соединения, содержащиеся в естественном составе атмосферного воздуха: вода (в виде пара), водород, азот, кислород и диоксид углерода. Автотранспорт выбрасывает в атмосферу такое огромное количество пара, что в Европе и Европейской части России оно превышает по массе испарения всех водоемов и рек. Из-за этого растет облачность, а число солнечных дней заметно снижается. Серые, без солнца, дни, непрогретая почва, постоянно повышенная влажность воздуха - все это способствует росту вирусных заболеваний, снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Во 2-ю группу включен оксид углерода (ПДК 20 мг/м3; 4 кл.). Это бесцветный газ без вкуса и запаха, очень слабо растворимый в воде. Вдыхаемый человеком, он соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом. В результате наступает кислородное голодание организма и возникают нарушения в деятельности центральной нервной системы. Последствия воздействия зависят от концентрации оксида углерода в воздухе; так, при концентрации 0,05 % через 1 ч появляются признаки слабого отравления, а при 1 % наступает потеря сознания после нескольких вдохов.
В 3-ю группу входят оксид азота (ПДК 5 мг/м 3 , 3 кл.) - бесцветный газ и диоксид азота (ПДК 2 мг/м 3 , 3 кл.) - газ красновато-бурого цвета с характерным запахом. Указанные газы являются примесями, способствующими образованию смога. Попадая в организм человека, они, взаимодействуя с влагой, образуют азотистую и азотную кислоты (ПДК 2 мг/м 3 , 3 кл.). Последствия воздействия зависят от их концентрации в воздухе, так, при концентрации 0,0013 % происходит слабое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, при 0,002 % - образование метагемоглобина, при 0,008 % - отек легких.
В 4-ю группу входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м 3 , 1 кл.) - мощный канцероген. При нормальных условиях это соединение представляет собой иглообразные кристаллы желтого цвета, плохо растворимые в воде и хорошо - в органических растворителях. В сыворотке человека растворимость бенз(а)пирена достигает 50 мгк/мл.
В 5-ю группу входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин - альдегид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м 3 , 2 кл.), бесцветная, с запахом пригорелого жира и весьма летучая жидкость, хорошо растворяющаяся в воде. Концентрация 0,00016 % является порогом восприятия запаха, при 0,002 % запах трудно переносим, при 0,005 % непереносим, а при 0,014 через 10 мин наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5 мг/м 3 , 2 кл.) - бесцветный с резким запахом газ, легко растворяющийся в воде.
При концентрации 0,007 % вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а также верхних органов дыхания, при концентрации 0,018 % осложняется процесс дыхания.
В 6-ю группу входит сажа (ПДК 4 мг/м 3 , 3 кл.), которая оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания. Исследования, проведенные в США, выявили, что 50...60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей. Было выяснено, что частички сажи активно адсорбирует на своей поверхности бенз(а)пирен, вследствие этого резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями, лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также людей престарелого возраста.
В 7-ю группу входят свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец (ПДК 0,005 мг/м 3 , 1 кл.). Поэтому около 80 % свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина. Свинец и его соединения снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ в организме человека, а также обладают кумулятивным действием, т.е. способностью накапливаться в организме. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40 % попавших в него соединений. В США применение этилированного бензина запрещено повсеместно, а в России - в Москве, Петербурге и ряде других крупных городов.
На сегодняшний день двигатель внутреннего сгорания,
установленный на автомобиль, признан одним из главных источников
загрязнения окружающей среды. Усугубляет ситуацию тот факт, что
автомобиль находится в непосредственной близости к людям, а это
усиливает его отрицательное воздействие на человека, флору и
фауну. По данным Всемирной организации здравоохранения, именно
автомобиль является причиной более 80 тыс. ежегодных смертей
европейцев. Рак легких, хронические бронхиты, астма, аллергические
заболевания – все это напрямую связано с выбросами
автотранспортом отработавших газов. Согласно данным
отечественных и зарубежных исследований, транспортно-дорожный
комплекс, в состав которого входят автомобили, самолеты,
тепловозы, суда, сельхозмашины и дорожная техника, является
одним из основных загрязнителей атмосферы.
Таким образом, основную долю в загрязнение окружающей
среды вносит автомобильный транспорт, а точнее двигатели
внутреннего сгорания, установленные на автомобили.
Отработавшие газы (ОГ) образуются в результате сгорания
топлива в процессе работы ДВС. Негативное влияние ОГ на
окружающую среду объясняется химическим воздействием этих
веществ на клетки растений и живых организмов, а также на
организмов и наносят вред внутренним органам и клеткам этих
организмов.
Кроме ОГ, негативное воздействие на окружающую среду
оказывают картерные газы и топливные испарения от ДВС.
Испарение топлива часто происходит из топливной системы
двигателя из-за негерметичности соединений или небрежной
эксплуатации.
В основе процессов, приводящих автомобиль в движение, лежит
горение топлива, невозможное без кислорода.
Безусловно, выбросы отработавших газов ДВС, пары топлива и
поглощение кислорода из атмосферы негативно отражаются на
общей экологической обстановке и приводят к возникновению
различных заболеваний у людей.
4 Токсичность отработавших газов автомобильных двигателей. Причины образования токсичных компонентов.
Под токсичностью ДВС понимается негативное воздействие,
оказываемое на окружающую среду – растения, животных, людей и
строения вредными веществами, содержащимися в отработавших
газах (ОГ) [
Традиционные топлива для ДВС представляют собой сложную
смесь углеводородов: предельных, непредельных, ароматических,
циклических и др. В топливе почти всегда присутствует сера и следы
металлов, которые попадают в него из нефти и в полной мере не
удаляются в процессе очистки нефти и производства топлив.
В результате идеального горения топлива в ДВС должны
образовываться лишь углекислый газ – CO2 и вода – H2O. Однако
некачественное приготовление топливовоздушной смеси и
особенности организации процесса горения в ДВС приводят к
образованию токсичных веществ, которые выбрасываются с ОГ.
Отработавшие газы ДВС на 99,0-99,9 % состоят из продуктов полного
сгорания топлива (CO2 и H2O), а также из неиспользованного
кислорода и азота. Но в 1 % отработавших газов содержатся наиболее
токсичные вещества, которые и определяют негативное воздействие
ОГ на окружающую среду. Состав отработавших газов ДВС
зависит от типа и качества используемого топлива, а также от типа
организации рабочего процесса. Поэтому состав ОГ отличается у
различных типов двигателей и обозначается в широких пределах.
Введение
Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды
Химическое воздействие автотранспорта на окружающую среду и методы его предотвращения
1 Загрязнение атмосферы
2 Загрязнение литосферы
3 Загрязнение гидросферы
Физическое воздействие автотранспорта и методы его предотвращения
Механическое воздействие автотранспорта на окружающую среду и методы его предотвращения
Заключение
Список использованной литературы
автотранспорт загрязнение окружающая среда
Введение
Проблема надежной охраны окружающей среды, рационального и максимального использования природных ресурсов является одной из наиболее актуальных среди глобальных проблем.
Транспортный комплекс, в частности в России, включающий в себя автомобильный, морской, внутренний водный, железнодорожный и авиационный виды транспорта, один из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха. Его влияние на окружающую среду выражается, в основном, в выбросах в атмосферу токсикантов с отработавшими газами транспортных двигателей и вредных веществ от стационарных источников, а также в загрязнении поверхностных водных объектов, образовании твердых отходов и воздействии транспортных шумов.
К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса.
Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объему более чем на
порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Далее идут
(в порядке убывания) воздушный транспорт, морской и внутренний водный.
Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям, продолжающееся
увеличение транспортных потоков, неудовлетворительное состояние автомобильных
дорог - все это приводит к постоянному ухудшению экологической обстановки.
Кроме отравления вредоносными выбросами газов воздуха автомобильный транспорт
загрязняет значительные территории топливно-смазочными материалами, является
мощным источником повышенного шума и электромагнитных излучений.
Общая картина загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом в
настоящее время продолжает ухудшаться.
В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта
существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду.
Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно
ощутимый вред окружающей среде, главным образом, атмосфере.
С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Постоянный рост количества автомобилей оказывает определенное отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека.
1. Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды
Природа - целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в природе круговоротах веществ и энергии. Современным обществом в производство и потребление вовлекается такое количество вещества и энергии, которое в сотни раз превосходит биологические потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса.
Сегодня производственная деятельность человечества связанна с использованием разнообразных природных ресурсов, охватывающих большинство химических элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем. Самые острые связаны с состоянием атмосферы, гидросферы и литосферы.
Одной из проблем урбанизированных территорий является изменение свойств окружающей среды под влиянием автотранспортных средств. Виды воздействия автотранспорта на окружающую среду представлены на рис. 1.
Схема 1. Воздействие автотранспорта на окружающую среду
2. Химическое воздействие автотранспорта на окружающую среду и методы его предотвращения
2.1 Загрязнение атмосферы
На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50 % от общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Загрязнение атмосферы передвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему автомобильного двигателя, а также, в меньшей степени, картерными газами.
Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около
200 различных компонентов. Основные виды выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников, их воздействие на организм
человека и окружающую среду представлены в таблице.
Вредные вещества |
Последствия воздействия на организм человека и окружающую среду |
Оксид углерода СО |
Оксид углерода - продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода. В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода. При последующем сгорании после воспламенения возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. |
Появляется в отработавших газах в случаях применения тетраэтилсвинца - антидетонационной присадки к бензинам. Свинец способен накапливаться в организме, попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы. Вызывает снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течении длительного времени. |
|
Оксиды азота NO, NO2, N2O4 |
Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 - 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями. |
Углеводороды |
Обладают неприятным запахом. В результате фотохимических реакций углеводородов с оксидами азота образуется смог. Приводят к росту легочных и бронхиальных заболеваний |
Сернистые соединения |
В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде. B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха. Оказывают раздражительное действие на слизистые оболочки горла, носа и глаз человека. |
Пыльные частицы |
Раздражают дыхательные пути. |
Картерные газы - это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Количество картерных газов в двигателе возрастает с увеличением износа. Кроме того, оно зависит от условий движения и режима работы двигателя.
Испарения бензина в автомобиле имеют место при работе двигателя и в нерабочем состоянии. Они возникают не только в передвижных источниках, но и в стационарных, к которым, в первую очередь, следует отнести автозаправочные станции. Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды как в результате испарений топлива, так и в результате разливов.
Автодороги являются одним из источников образования пыли в приземном воздушном слое. При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. Химический состав и количество пыли зависят от материалов дорожного покрытия.
Современный мир сложно представить без большого числа автотранспорта,
поэтому в целях соблюдения эколого-экономического баланса целесообразно
разработать систему мероприятий, направленных на улучшение качества
атмосферного воздуха
Схема 2. Система мероприятий, направленных на улучшение качества
атмосферного воздуха
Только комплексное выполнение технологических, планировочных, организационно-технических мероприятий может привести к улучшению качества окружающей среды в городе.
2.2 Загрязнение литосферы
Вещества, попадающие с выхлопными газами в атмосферный воздух, а затем, оседают на почву. Почвы обладают способностью удерживать и сохранять как атмосферные, так и грунтовые воды, обогащающие почву химическими соединениями и тем самым оказывающие влияние на формирование того или иного типа почв. Определено, что почва делает конечное количество элементов, бесконечным. Происходит это потому, что почва задействована в целом ряде биосферных циклических процессов. Элементы, находящиеся в почве, в воде, в почвенном воздухе, могут вступать практически в неограниченное число контактов и образовывать бесконечное число связей.
Почва - составная часть почти всех биосферных круговоротов веществ. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения. Массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.
При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеяния свинец обогащает почву вдоль дорог.
До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющих эти растения. Опасность загрязнения почв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.
Самоочищение почв, как правило, медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы.
Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно меняются. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150м. Лесные полосы вдоль дорог задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых загрязнений определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений, но после обильных дождей значительная его часть (до 45%) смывается.
Для того чтобы уменьшить загрязнение среды свинцом необходимо уменьшить использование этилированного бензина, т.к. этот бензин и является источником выбросов свинца в атмосферу. Также необходимо создать ряд установок, которые бы задерживали свинец, т.е. количество свинца оседало в этих установках. Естественной такой установкой являются любые виды растительности.
2.3 Загрязнение гидросферы
Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов. Установлено, что более 400 видов веществ, выделяемых при работе автотранспорта, могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.
Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей личного пользования недостаточно развита. Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое обслуживание своими силами, что они и делают, конечно, без учёта экологических последствий. Примером могут служить частные мойки или несанкционированные площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов эту операцию зачастую выполняют на берегу реки, озера или пруда.
Между тем автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют определённую опасность для водоёмов. Ливневые сточные воды с поверхности автомагистралей, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий также являются мощным источником загрязнения водных бассейнов в городской местности нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися органическими веществами. Поступление со стоками тяжелых металлов и токсичных веществ резко ограничивает потребление и использование водных ресурсов.
Для снижения загрязнения поверхностных вод открытых водоемов необходимо
создание бессточной системы водоснабжения на участках, используемых для мытья
автомобилей, а также строительство локальных очистных сооружений с последующим
разбавлением остаточного количества загрязняющих веществ. Практика показала,
что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод
способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ.
Однако они практически не снижают содержание в них солей, из которых наибольшую
опасность представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные, к
которым относится один из наиболее токсичных - тетроэтилсвинец.
3. Физическое воздействие автотранспорта и методы его предотвращения
Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером (составом) транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зелёных насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.
В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже.
Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобиля. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости.
За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает всё большую остроту.
В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. Опасность возможной потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека.
Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека, а также может стать причиной нервного истощения, психической угнетённости, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем, а также в значительной мере нарушает сон.
Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всём комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.
В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки (№ 3077-84) и Строительными нормами и правилами II.12-77 «Защита от шума». Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих жильё и общественные здания, разрабатывающих проекты планировки и застройки городов, микрорайонов, жилых домов, кварталов, коммуникаций и т.д., а также для организаций, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих транспортные средства, технологическое и инженерное оборудование зданий и бытовые приборы.
ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические контрольные испытания.
Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счёт уменьшения шумности транспортных средств.
К градостроительным мероприятиям по защите населения от шума относятся: увеличение расстояния между источником шума и защищаемым объектом; применение акустически непрозрачных экранов (откосов, стен и зданий-экранов), специальных шумозащитных полос озеленения; использование различных приёмов планировки, рационального размещения микрорайонов. Кроме того, градостроительными мероприятиями являются рациональная застройка магистральных улиц, максимальное озеленение территории микрорайонов и разделительных полос, использование рельефа местности и др.
4. Механическое воздействие автотранспорта на окружающую среду и методы его предотвращения
Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1 км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади, в том числе и плодородной земли. Эрозия почвы происходит довольно быстро, а для воссоздания плодородного слоя глубиной 1 см необходимо около 100 лет. Сохранению почв служат такие главные направления в развитии транспорта, как выделение под транспортные сооружения менее ценных в сельскохозяйственном отношении земель; сохранение традиционных гидрологических режимов в районе транспортных сооружений; сокращение (лучше прекращение) загрязнения почв вредными компонентами работы транспортных средств.
За рубежом и в нашей стране накапливают опыт экономического использования земли с развитием автотранспорта, например, в городах строят большие подземные гаражи. Планируется создание многих новых подземных сооружений.
Выемка из земли в больших количествах металлов, необходимых для производства транспортных средств, приводит к нарушению выравнивания энергетического баланса, в результате чего при выравнивании этого баланса потребление или выброс энергии в космос происходит уже в основном через разломы в литосфере, а не через залежи руды, как это было ранее, что стало приводить к локальным землетрясениям и возникновению локальных пожаров.
Строительство дорог влияет на гидрологический режим района, что приводит
к изменению состава биогеоценозов; а вырубка лесов в свою очередь приводит к
изменению флористического состава.
Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Существует несколько наиболее важных причин отставания России в сфере экологии:
низкая культура эксплуатации автомобилей. Количество неисправных автомобилей, находящихся в эксплуатации до сих пор весьма;
отсутствие жестких законодательных требований к экологическим качествам автомобилей. В отсутствие достаточно жестких требований по токсичности выбросов, потребитель не заинтересован покупать экологически более чистые, но при этом более дорогие автомобили, а производитель не склонен их выпускать;
неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей, оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями;
в отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено внедрение нейтрализаторов.
В последние годы ситуация начала меняться к лучшему. Хотя введение в действие жестких экологических норм и происходит с опозданием в 10 лет, важно, что оно началось.
Основные пути снижения экологического ущерба от транспорта заключаются в следующем:
) оптимизация движения городского транспорта;
) разработка альтернативных энергоисточников;
) дожигание и очистка органического топлива;
) создание (модификация) двигателей, использующих альтернативные топлива;
) защита от шума;
) экономические инициативы по управлению автомобильным парком и движением
Список использованной литературы
1. Бензин, потеснись // Фактор. №3. 2011. - С. 40-41.
2. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. - М.: Транспорт, 2007
Гурьянов Д.И. Экологически чистый транспорт: направления развития
// Инженер, технолог, рабочий. №2. 2011. - С. 12-14.
4. Жуков С. Природный газ - моторное топливо XXI века //
Промышленность сегодня. №2. 2011. - С. 12.
5. Кириллов Н.Г. А воз и ныне там - проблема экологизации
автомобильного транспорта Санкт-Петербурга // Промышленность Сегодня.
№ 11. 2011. - С.13.
6. Криницкий Е. Экологичность автотранспорта должен определять
Федеральный закон // Автомобильный транспорт. №9. 2010. - С. 34-37.
7. Луканин В.Н., Гудцов В.Н., Бочаров Н.Ф. Снижение шума автомобиля. - М.: Машиностроение, 2011. - 289 с.
8. Наумов Я. Г. Экология России. - М. 2009.
Автомобильный транспорт наиболее агрессивен в сравнении с другими видами транспорта по отношению к окружающей среде. Он является мощным источником ее химического (поставляет в окружающую среду громадное количество ядовитых веществ), шумового и механического загрязнения. Следует подчеркнуть, что с увеличением автомобильного парка уровень вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду интенсивно возрастает. Так, если в начале 70-х годов ученые-гигиенисты определили долю загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, в среднем равной 13%, то в настоящее время она достигла уже 50% и продолжает расти. А для городов и промышленных центров доля автотранспорта в общем объеме загрязнений значительно выше и доходит до 70% и более, что создает серьезную экологическую проблему, сопровождающую урбанизацию.
В автомобилях имеется несколько источников токсичных веществ, основными из которых являются три:
- отработавшие газы
- картерные газы
- топливные испарения
Рис. Источники образования токсичных выбросов
Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания.
Теоретически предполагается, что при полном сгорании топлива в результате взаимодействия углерода и водорода (входят в состав топлива) с кислородом воздуха образуется углекислый газ и водяной пар. Реакции окисления при этом имеют вид:
С+О2=СО2,
2Н2+О2=2Н2.
Практически же вследствие физико-механических процессов в цилиндрах двигателя действительный состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична.
Таблица. Ориентировочный состав отработавших газов автомобильных двигателей
Компоненты |
Размерность |
Пределы концентраций компонентов Бензиновый, с искр. зажигание Дизельный |
|
Бензиновые |
Дизельные |
||
Кислород, O2 |
|||
Пары воды, Н2О |
0,5…10,0 | ||
Двуокид углерода, СО2 |
|||
Углеводороды, СН (суммарно) |
|||
Оксид углерода, СО |
|||
Оксид азота, NOx |
|||
Альдегиды |
|||
Оксиды серы (сумм.) |
|||
Бенз(а)пирен |
|||
Соединения свинца |
Состав отработавших газов двигателей на примере легковых автомобилей без их нейтрализации можно представить в виде диаграммы.
Рис. Составные части отработавших газов без применения нейтрализации
Как видно из таблицы и рисунка, состав отработавших газов рассматриваемых типов двигателей существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания – оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и сажи.
К токсичным компонентам отработавших газов относятся:
- оксид углерода
- углеводороды
- оксиды азота
- оксиды серы
- альдегиды
- бенз(а)пирен
- соединения свинца
Различие в составе отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей объясняется большим коэффициентом избытка воздуха α (отношение действительного количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, к количеству воздуха, теоретически необходимому для сгорания 1 кг топлива) у дизельных двигателей и лучшим распыливанием топлива (впрыск топлива). Кроме того, у бензинового карбюраторного двигателя смесь для различных цилиндров неодинакова: для цилиндров, расположенных ближе к карбюратору, – богатая, а для удаленных от него – беднее, что является недостатком бензиновых карбюраторных двигателей. Часть топливовоздушной смеси у карбюраторных двигателей поступает в цилиндры не в парообразном состоянии, а в виде пленки, что также увеличивает содержание токсичных веществ вследствие плохого сгорания топлива. Этот недостаток не характерен для бензиновых двигателей с впрыском топлива, так как подача топлива осуществляется непосредственно к впускным клапанам.
Причиной образования оксида углерода и частично углеводородов является неполное сгорание углерода (массовая доля которого в бензинах достигает 85%) из-за недостаточного количества кислорода. Поэтому концентрации оксида углерода и углеводородов в отработавших газах возрастают при обогащении смеси (α 1, вероятность указанных превращений во фронте пламени мала и в отработавших газах содержится меньше СО, но в цилиндрах находятся дополнительные источники его появления:
- низкотемпературные участки пламени стадии воспламенения топлива
- капли топлива, поступающие в камеру на поздних стадиях впрыска и сгорающие в диффузионном пламени при недостатке кислорода
- частицы сажи, образовавшейся в период распространения турбулентного пламени по гетерогенному заряду, в котором, при общем избытке кислорода могут создаваться зоны с его дефицитом и осуществляться реакции типа:
2С+О2 → 2СО.
Диоксид углерода СО2 является не токсичным, но вредным веществом в связи с фиксируемым повышением его концентрации в атмосфере планеты и его влиянием на изменение климата. Основная доля образовавшихся в камере сгорания СО окисляется до СО2, не выходя за пределы камеры, ибо замеренная объемная доля диоксида углерода в отработавших газах составляет 10-15%, т. е. в 300…450 раз больше, чем в атмосферном воздухе. Наибольший вклад в образование СО2 вносит необратимая реакция:
СО + ОН → СО2 + Н
Окисление СО в СО2 происходит в выпускной трубе, а также в нейтрализаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО и несгоревших углеводородов до СО2 в связи с необходимостью выполнения норм токсичности.
Углеводороды
Углеводороды – многочисленные соединения различного типа (например, C6H6 или C8H18) состоят из исходных или распавшихся молекул топлива, и их содержание увеличивается не только при обогащении, но и при обеднении смеси (а > 1,15), что объясняется повышенным количеством непрореагировавшего (несгоревшего) топлива из-за избытка воздуха и пропусков воспламенения в отдельных цилиндрах. Образование углеводородов происходит также из-за того, что у стенок камеры сгорания температура газов недостаточно высока для сгорания топлива, поэтому здесь пламя гасится и полного сгорания не происходит. Наиболее токсичны полициклические ароматические углеводороды.
В дизельных двигателях легкие газообразные углеводороды образуются при термическом распаде топлива в зоне срыва пламени, в ядре и в переднем фронте факела, на стенке на стенках камеры сгорания и в результате вторичного впрыскивания (подвпрыскивания).
Твердые частицы включают нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты, асфальты, соединения свинца) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нагар, тяжелые фракции, содержащиеся в топливе и масле) вещества.
Твердые частицы в отработавших газах дизелей с наддувом состоят на 68…75% из нерастворимых веществ, на 25…32% – из растворимых.
Сажа
Сажа (твердый углерод) является основным компонентом нерастворимых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе (термическом разложении углеводородов в газовой или паровой фазе при недостатке кислорода). Механизм образования сажи включает несколько стадий:
- образование зародышей
- рост зародышей до первичных частиц (шестиугольных пластинок графита)
- увеличение размеров частиц (коагуляция) до сложных образований–конгломератов, включающих 100… 150 атомов углерода
- выгорание
Выделение сажи из пламени происходит при α = 0,33…0,70. В отрегулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием (бензиновых, газовых) вероятность появления таких зон незначительна. У дизелей локальные переобогащенные топливом зоны образуются чаще и в полной мере реализуются перечисленные процессы сажеобразования. Поэтому выбросы сажи с отработавшими газами у дизелей больше, чем, у двигателей с искровым зажиганием. Образование сажи зависит от свойств топлива: чем больше отношение С/Н в топливе, тем выход сажи выше.
В состав твердых частиц кроме сажи входят соединения серы, свинца. Оксиды азота NOx представляют набор следующих соединений: N2О, NO, N2О3, NО2, N2О4 и N2O5. В отработавших газах автомобильных двигателей преобладает NO (99% в бензиновых двигателях и более 90% в дизелях). В камере сгорания N0 может образовываться:
- при высокотемпературном окислении азота воздуха (термический NО)
- в результате низкотемпературного окисления азотсодержащих соединений топлива (топливный NO)
- из-за столкновения углеводородных радикалов с молекулами азота в зоне реакций горения при наличии пульсации температуры (быстрый NO)
В камерах сгорания доминирует термический NO, образующийся из молекулярного азота во время горения бедной топливовоздушной смеси и смеси, близкой к стехиометрической, за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания. Преимущественно при сгорании бедных и умеренно богатых смесей (α > 0,8) реакции происходят по цепному механизму:
О + N2 → NO + N
N + О2 → NO+О
N+OH → NO+H.
В богатых смесях (а < 0,8) осуществляются также реакции:
N2 + ОН → NO + NH
NH + О → NО + ОН.
В бедных смесях выход NО определяется максимальной температурой цепочно-теплового взрыва (максимальная температура 2800…2900° К), т. е. кинетикой образования. В богатых смесях выход NО перестает зависеть от максимальной температуры взрыва и определяется кинетикой разложения и содержание NО уменьшается. При горении бедных смесей значительно влияние на образование NО оказывает неравномерность температурного поля в зоне продуктов сгорания и присутствие паров воды, которая в цепной реакции окисления NOx является ингибитором.
Высокая интенсивность процесса нагревания, а затем охлаждения смеси газов в цилиндре ДВС приводит к образованию существенно неравновесных концентраций реагирующих веществ. Происходит замораживание (закалка) образовавшегося NО на уровне максимальной концентрации, который обнаруживается в отработавших газах из-за резкого замедления скорости разложения NО.
Основными соединениями свинца в отработавших газах автомобилей являются хлориды и бромиды, а также (в меньших количествах) оксиды, сульфаты, фториды, фосфаты и некоторые их промежуточные соединения, которые при температуре ниже 370°С находятся в виде аэрозолей или твердых частиц. Около 50% свинца остается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу с отработавшими газами.
Большое количество соединений свинца выбрасывается в воздух при использовании этого металла в качестве антидетонатора. В настоящее время соединения свинца в качестве антидетонаторов не применяются.
Оксиды серы
Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.
Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на миллион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.
Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.
Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с парами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старению и загрязнению масла, повышают его кислотность.
В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чистый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилиндре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию картера обычно не применяют.
Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненностью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испарения из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.
Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобильного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бензинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомобилей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой испаряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.
Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.
Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ
По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом пробеге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отличие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в определенной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в приземном слое атмосферы.
Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.
Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %
Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздействия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей.
Оксид углерода
Оксид углерода (СО) – бесцветный, не имеющий запаха газ. Плотность СО меньше, чем воздуха, и поэтому он легко может распространятся в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, вытесняя кислород из крови. Это объясняется тем, что поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода. Прямое влияние оказывает СО на тканевые биохимические процессы, влекущие за собой нарушение жирового и углеводного обмена, витаминного баланса и т.д. В результате кислородного голодания токсический эффект СО связан с непосредственным влиянием на клетки центральной нервной системы. Повышение концентрации окиси углерода опасны и тем, что в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедляется реакция, падает работоспособность водителей, что влияет на безопасность дорожного движения.
Характер токсического воздействия СО можно проследить по диаграмме, представленной на рисунок.
Рис. Диаграмма воздействия СО на организм человека:
1 – смертельный исход; 2 – смертельная опасность; 3 – головная боль, тошнота; 4 – начало токсического действия; 5 – начало заметного действия; 6 – незаметное действие; Т,ч - время воздействия
Из диаграммы следует, что даже при незначительной концентрации СО в воздухе (до 0,01%) длительное воздействие его вызывает головную боль и приводит к снижению работоспособности. Более высокая концентрация СО (0,02…0,033%) приводит к развитию атеросклероза, возникновению инфаркта миокарда и развитию хронических легочных заболеваний. Причем особенно вредно воздействие СО на людей, страдающих коронарной недостаточностью. При концентрации СО около 1% наступает потеря сознания уже через несколько вздохов. СО оказывает негативное влияние и на нервную систему человека, вызывая обмороки, а также изменения цветовой и световой чувствительности глаз. Симптомы отравления СО – головная боль, сердцебиение, затрудненное дыхание и тошнота. Следует отметить, что при сравнительно небольших концентрациях в атмосфере (до 0,002%), СО связанный с гемоглобином, постепенно выделяется и кровь человека очищается от него на 50% каждые 3-4 ч.
Углеводородные соединения
Углеводородные соединения по их биологическому действию изучены пока еще недостаточно. Однако экспериментальные исследования показали, что полициклические ароматические соединения вызывали раку животных. При наличие определенных атмосферных условий (безветрие, напряженная солнечная радиация, значительная температурная инверсия) углеводороды служат исходными продуктами для образования чрезвычайно токсичных продуктов – фотооксидантов, обладающих сильными раздражающим и общетоксичным действием на органы человека, и образуют фотохимический смог. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные вещества. Наиболее изученным является многоядерный ароматический углеводород бенз(а)пирен, известный еще под названием 3,4 бенз(а)пирен, – вещество, представляющее собой кристаллы желтого цвета. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. В случае попадания канцерогенных веществ, осевших на пылевидных частицах, через дыхательные пути в легкие они задерживаются в организме. Токсичными углеводородами являются также и пары бензина, попадающие в атмосферу из топливной системы, и картерные газы, выходящие через вентиляционные устройства и неплотности в соединениях отдельных узлов и систем двигателя.
Оксид азота
Оксид азота – бесцветный газ, а диоксид азота – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислот, раздражающе действуя на слизистые оболочки глаз, носа и рта. Оксиды азота участвуют в процессах, ведущих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что отравление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем нет каких-либо нейтрализующих средств.
Сажа
Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные последствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи размером 2…10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5…2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические-углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.
Сернистый ангидрид SО2
Сернистый ангидрид SО2 – бесцветный газ с острым запахом. Раздражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощение SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель.
Диоксид углерода СО2
Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) – не оказывает токсического действия на организм человека. Он хорошо поглощается растениями с выделением кислорода. Но при наличии в атмосфере земли значительного количества углекислого газа, поглощающего солнечные лучи, создается парниковый эффект, приводящий к так называемому «тепловому загрязнению». Вследствие этого явления повышается температура воздуха в нижних слоях атмосферы, происходит потепление, наблюдаются различные климатические аномалии. Кроме того, повышение содержания в атмосфере СО2 способствует образованию «озоновых» дыр. При снижении концентрации озона в атмосфере земли повышается отрицательное воздействие жесткого ультрафиолетового излучения ни организм человека.
Автомобиль является источником загрязнения воздуха также пылью. Во время езды, особенно при торможении, в результате трения покрышек о поверхность дороги образуется резиновая пыль, которая постоянно присутствует в воздухе на магистралях с интенсивным движением. Но покрышки не являются единственным источником пыли. Твердые частицы в виде пыли выделяются с отработавшими газами, завозятся в город в виде грязи на кузовах автомобилей, образуются от истирания дорожного покрытия, поднимаются в воздух вихревыми потоками, возникающими при движении автомобиля, и т.д. Пыль отрицательно сказывается на здоровье человека, губительно действует на растительный мир.
В городских условиях автомобиль является источником согревания окружающего воздуха. Если в городе одновременно движется 100 тыс. автомашин, то это равно эффекту, производимому 1 млн. л горячей воды. Отработавшие газы автомобилей, содержащие теплый водяной пар, вносят свой вклад в изменение климата города. Более высокие температуры пара усиливают перенос тепла движущейся средой (термическая конвекция), в результате чего количество осадков над городом возрастает. Влияние города на количество осадков особенно отчетливо видно по их закономерному увеличению, происходящему параллельно с ростом города. За десятилетний период наблюдений в Москве, например, выпадало 668 мм осадков в год, в ее окрестностях – 572 мм, в Чикаго – 841 и 500 мм соответственно.
К числу побочных проявлений деятельности человека относятся и кислотные дожди – растворенные в атмосферной влаге продукты сгорания – оксиды азота и серы. В основном это относится к промышленным предприятиям, выбросы которых отводятся высоко над уровнем поверхности и в составе которых много оксидов серы. Вредное воздействие кислотных дождей проявляется в уничтожении растительности и ускорении коррозии металлических конструкций. Важным фактором здесь является и то, что кислотные дожди способны вместе с движением атмосферных воздушных масс преодолевать расстояния в сотни и тысячи километров, пересекая границы государств. В периодической печати появляются сообщения о кислотных дождях, выпадающих в разных странах Европы, в США, Канаде и замеченных даже в таких заповедных зонах, как бассейн Амазонки.
Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают температурные инверсии – особое состояние атмосферы, при котором температура воздуха с высотой увеличивается, а не уменьшается. Приземные температурные инверсии являются результатом интенсивного излучения тепла поверхностью почвы, вследствие чего охлаждаются и поверхность, и прилегающие слои воздуха. Подобное состояние атмосферы препятствует развитию вертикальных движений воздуха, поэтому в нижних слоях накапливаются водяной пар, пыль, газообразные вещества, способствуя образованию слоев дымки и тумана, в том числе – смога.
Широкое применение соли для борьбы с гололедом на автомобильных дорогах ведет к сокращению срока службы автомобилей, вызывает неожиданные изменения в придорожной флоре. Так, в Англии отмечено появление вдоль дорог растений, характерных для морских побережий.
Автомобиль – сильный загрязнитель водоемов, подземных водных источников. Определено, что 1 л нефти может сделать непригодным для питья несколько тысяч литров воды.
Большой вклад в загрязнение окружающей среды вносят процессы технического обслуживания и ремонта подвижного состава которые требуют энергетических затрат и связаны с большим водопотреблением, выбросом загрязняющих веществ в атмосферу, образованием отходов, в том числе токсичных.
При выполнении технического обслуживания транспортных средств задействованы подразделения, зоны периодических и оперативных форм технического обслуживания. Выполнение ремонтных работ ведется на производственных участках. Используемые в процессах ТО и ремонта технологическое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки являются стационарными источниками загрязняющих веществ.
Таблица. Источники выделения и состав вредных веществ в производственных процессах на эксплуатационных и ремонтных предприятиях транспорта
Название зоны, участка, отделения |
Производственный процесс |
Используемое оборудование |
Выделяющиеся вредные вещества |
Участок мойки подвижного состава |
Омывка наружных поверхностей |
Механическая мойка (моечные машины), шланговая мойка |
Пыль, щелочи, поверхностно-активные синтетические вещества, нефтепродукты, растворяемые кислоты, фенолы |
Зоны технического обслуживания, участок диагностики |
Техническое обслуживание |
Подъемно-транспортирующие устройства, смотровые канавы, стенды, оборудование для замены смазки, комплектующих, система вытяжной вентиляции |
Оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, масляный туман, сажа, пыль |
Слесарно-механическое отделение |
Слесарные, расточные, сверлильные, строгальные работы |
Токарный, вертикально-сверлильный, строгальный, фрезерный, шлифовальный и др. станки |
Пыль абразивная, металлическая стружка, масляный туман, эмульсии |
Элсктротехничсское отделение |
Заточные, изолировочные, обмоточные работы |
Заточной станок, электролудильные ванны, оборудование для пайки, стенды испытаний |
Абразивная и асбестовая пыль, канифоль, пары кислот, третник |
Аккумуляторный участок |
Сборочно-разборочные и зарядные работы |
Ванны для промывки и очистки, сварочное оборудование, стел- лажи, система вытяжной вентиляции |
Промывочные растворы, пары кислот, электролит, шламы, промывочные аэрозоли |
Отделение топливной аппаратуры |
Регулировочные и ремонтные работы по топливной аппаратуре |
Проверочные стенды, специальная оснастка, система вентиляции |
Бензин, керосин, дизельное топливо. ацетон, бензол, ветошь |
Кузнечно-рессорное отделение |
Ковка, закалка, отпуск металлических изделий | Кузнечный горн, термические ванны, система вытяжной вентиляции | Угольная пыль, сажа, оксиды углерода, азота, серы, загрязненные сточные воды |
Медницко-жестяницкое отделение | Резка, пайка, правка, формовка по шаблонам | Ножницы по металлу, оборудование для пайки, шаблоны, система вентиляции | Пары кислот, третник, наждачная и металлическая пыль и отходы |
Сварочное отделение | Электродуговая и газовая сварка | Оборудование для дуговой сварки, ацетилена — кислородный генератор, система вытяжной вентиляции | Минеральная пыль, сварочный аэрозоль, оксиды марганца, азота, хрома, хлористый водород, фториды |
Арматурное отделение | Резка стекол, ремонт дверей, полов, сидений, внутренней отделки | Электрический и ручной инструмент, сварочное оборудование | Пыль, сварочный аэрозоль, древесная и металлическая стружка, металлические и пластмассовые отходы |
Обойное
отделение |
Ремонт и замена изношенных, поврежденных сидений, полок, кресел, диванов | Швейные машины, раскройные столы, ножи для кройки и резки поролона | Пыль минеральная и органическая, отходы тканей и синтетических материалов |
Участок шиномонтажа и ремонта шин | Разборка и сборка шин, ремонт покрышек и камер, балансировочные работы | Стенды для разборки и сборки шин, оборудование для вулканизации, станки для динамической и статической балансировки | Минеральная и резиновая пыль, сернистый ангидрид, пары бензина |
Участок
лакокрасочных покрытий |
Удаление старой краски, обезжиривание, нанесение лакокрасочных покрытий | Оборудование для пневматического или безвоздушного распыления, ванны, сушильные камеры, система вентиляции | Пыль минеральная и органическая, пар-растворителей и аэг золи красок, загрязненные сточные в^ я |
Участок обкатки двигателей (для ремонтных предприятий) | Холодная и горячая обкатка двигателя | Стенд для обкатки, система вытяжной вентиляции | Оксиды углерода, азота, углеводорода, сажа, сернистый ангидрид |
Стоянки и места отстоя подвижного состава | Перемещение единиц подвижного состава, ожидание | Оборудованная площадка открытого или закрытого хранения | Тоже |
Сточные воды
При эксплуатации автомобилей образуются сточные воды. Состав и количество этих вод различны. Сточные воды возвращаются обратно в окружающую среду, главным образом в объекты гидросферы (река, канал, озеро, водохранилище) и суши (поля, накопители, подземные горизонты и др.). В зависимости от вида производства сточными водами на предприятиях транспорта могут являться:
- сточные воды от мойки автомобилей
- нефтесодержащие стоки от производственных участков (моющие растворы)
- сточные воды, содержащие тяжелые металлы, кислоты, щелочи
- сточные воды, содержащие краску, растворители
Сточные воды от мойки автомобилей составляют от 80 до 85% от объема производственных стоков автотранспортных организаций. Основными загрязнителями являются взвешенные вещества и нефтепродукты. Их содержание зависит от типа автомобиля, характера дорожного покрытия, погодных условий, характера перевозимого груза и др.
Сточные воды от мойки агрегатов, узлов и деталей (отработанные моющие растворы) отличаются наличием в них значительного количества нефтепродуктов, взвешенных веществ, щелочных компонентов и поверхностно-активных веществ.
Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (хром, медь, никель, цинк), кислоты и щелочи наиболее характерны для авторемонтных производств, использующих гальванические процессы. Они образуются в процессе приготовления электролитов, подготовки поверхностей (электрохимическое обезжиривание, травление) гальванопокрытий и промывки деталей.
В процессе проведения малярных работ (методом пневматического распыления) 40% лакокрасочных материалов поступает в воздух рабочей зоны. При проведении этих операций в окрасочных камерах, оборудованных гидрофильтрами, 90% этого количества оседает на элементах самих гидрофильтров, 10% уносится с водой. Таким образом, в сточные воды окрасочных участков попадает до 4% израсходованных лакокрасочных материалов.
Основным направлением в области снижения загрязнения водных объектов, грунтовых и подземных вод промышленными стоками, является создание систем оборотного водоснабжения производства.
Ремонтные работы сопровождаются также загрязнением почвы, накоплением металлических, пластмассовых и резиновых отходов вблизи производственных участков и отделений.
При строительстве и ремонте путей сообщения, а также производственно-бытовых объектов предприятий транспорта происходит изъятие из экосистем воды, грунта, плодородных почв, минеральных ресурсов недр, разрушение природных ландшафтов, вмешательство в животный и растительный мир.
Шум
Наряду с другими видами транспорта, промышленным оборудованием, бытовыми приборами автомобиль является источником искусственного шумового фона города, как правило, отрицательно воздействующего на человека. Следует отметить, что и без шума, если он не превышает допустимых пределов, человек чувствует дискомфорт. Не случайно исследователи Арктики не раз писали о «белом безмолвии», которое угнетающе действует на человека, тогда как «шумовое оформление» природы положительно влияет на психику. Однако шум искусственного происхождения, особенно сильный шум, отрицательно влияет на нервную систему. Перед населением современных городов возникает серьезная проблема борьбы с шумом, так как сильный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические расстройства. Опасность шумового воздействия усугубляется свойством человеческого организма накапливать акустические раздражения. Под действием шума определенной интенсивности возникают изменения в циркуляции крови, работе сердца и желез внутренней секреции, снижается мышечная выносливость. Статистические данные свидетельствуют о том, что процент нервно-психических заболеваний выше среди лиц, работающих в условиях повышенного уровня шума. Реакция на шум зачастую выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувствительных восприятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.
Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает устойчивость ясного видения и рефлекторную деятельность. Чувствительность сумеречного зрения ослабевает, снижается чувствительность дневного зрения к оранжево-красным лучам. В этом смысле шум является косвенным убийцей многих людей на автотранспортных магистралях мира. Это относится как к водителям автотранспорта, работающим в условиях интенсивного шума и вибрации, так и к жителям крупных городов с высоким уровнем шума.
Особенно вреден шум в сочетании с вибрацией. Если кратковременная вибрация тонизирует организм, то постоянная вызывает так называемую вибрационную болезнь, т.е. целый комплекс нарушений в организме. У водителя снижается острота зрения, сужается поле видимости, может изменится восприятие цвета или способность оценивать расстояние до встречного автомобиля. Нарушения эти, конечно, индивидуальны, однако для профессионального водителя они всегда нежелательны.
Опасным является также инфразвук, т.е. звук с частотой менее 17 Гц. Этот индивидуальный и неслышный враг вызывает реакции, противопоказанные человеку за рулем. Воздействие инфразвука на организм вызывает сонливость, ухудшение остроты зрения и замедленную реакцию на опасность.
Из источников шума и вибрации в автомобиле (коробка передач, задний мост, карданный вал, кузов, кабина, подвеска, а также колеса, шины) основным является двигатель с его системами впуска и выпуска, охлаждения и питания.
Рис. Анализ источников шума грузового автомобиля:
1 – суммарный шум; 2 – двигатель; 3 – система выпуска отработавших газов; 4 – вентилятор; 5 – впуск воздуха; 6 – остальное
Тем не менее, при скорости движения автомобиля более 50 км/ ч преобладающим является шум создаваемый шинами автомобиля, который увеличивается пропорционально скорости движения.
Рис. Зависимость шума автомобиля от скорости движения:
1 – диапазон рассеивания шума из-за разных сочетаний дорожных покрытий и шин
Совокупное действие всех источников акустического излучения и приводит к тем высоким уровням шума, которыми характеризуется современный автомобиль. Эти уровни зависят и от других причин:
- состояния дорожного покрытия
- скорости и изменения направления движения
- изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя
- нагрузки
- и т.д.