Реферат: Влияние транспорта на окружающую среду. Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду и жизнь человека Результат влияния автомобильного транспорта на окруж среду

Для полноценного существования общества и транспортного обеспечения необходим автомобиль. Пассажирские потоки увеличиваются в городах быстрее, чем население. Транспорт отрицательно сказывается на природной обстановке за счет выделяемых выбросов. Проблема загрязнения транспортными средствами остается актуальной. Каждый день люди дышат оксидом азота, углерода и углеводородами. Воздействие автомобилей на экологическую ситуацию превышает все дозволенные нормы и стандарты.

Сильное влияние транспорта на окружающую среду обуславливается большой популярностью. Почти каждый обладает автомобилем, поэтому число вредоносных веществ в воздух выбрасывается много.

Состав выбросов

При сгорании всевозможных веществ образуются продукты, попадающие в атмосферу. К их числу можно отнести следующие вещества:

• оксид углерода;
• углеводороды;
• диоксид серы;
• оксид азота;
• свинцовые соединения;
• серная кислота.

Выхлопные газы машин содержат опасные вещества - канцерогены, способствующие развитию онкологических заболеваний среди человечества. Все выделяемое транспортом, обладает высокой токсичностью.

Водный транспорт и его влияние

Водные суда нельзя отнести к категории экологически безопасного транспорта. Его негативное влияние заключается в следующем:

• происходит ухудшение биосферы за счет выбросов отходов в воздух при эксплуатации водного транспорта;
• экологические катастрофы, которые случаются при различных авариях на судах, связанных с токсичными продуктами.

Вредные вещества, проникая в атмосферу, возвращаются в воду вместе с выпадающими осадками.

На танкерах периодически промывают емкости, чтобы смыть остатки транспортируемого груза. Это способствует загрязнению водоемов. Влияние водного транспорта на окружающую среду заключается в снижении уровня существования водной флоры и фауны.

Воздушный транспорт и наносимый им урон окружающей среде

Влияние воздушного транспорта на окружающую среду также заключается в исходящих от него звуках. Величина звука на перроне аэропорта равняется 100 дБ, а в самом здании - 75 дБ. Шум исходит от двигателей, силовых установок, оснащения стационарных объектов. Загрязнение природы заключается в электромагнитном отношении. Этому способствует радиолокация и радионавигация, которая необходима в слежении за маршрутом самолета и метеобстановкой. Создаются электромагнитные поля, угрожающие здоровью человечества.

Воздушный транспорт и окружающая среда тесно связаны. В воздух выбрасывается значительное число продуктов сгорания авиатоплива. Авиационный транспорт имеет некоторые особенности:

• керосин, используемый в качестве топлива, изменяет структуру вредных веществ;
• степень влияния вредных веществ на природу снижается за счет высоты полета транспорта.

Выбросы гражданской авиации составляют 75% от всех газов двигателей.

С помощью железнодорожного транспорта совершается 80% грузоперевозок. Пассажирооборот занимает 40%. Расход природных ресурсов увеличивается в соответствии с количеством работ и, соответственно в окружающую среду выделяется больше загрязняющих веществ. Но, сравнивая автомобильный и железнодорожный транспорт, то от второго вреда меньше.

Это можно объяснить следующими причинами:

• употребление электрической тяги;
• меньшее использование земли под железные дороги;
• малый расход топлива за единицу работы транспорта.

Влияние поездов на природу заключается в загрязнении воздуха, воды и земли при строительстве и использовании железных дорог. В местах обмывки и подготовки вагонов образуются загрязненные водные источники. В водоемы попадают остатки груза, минеральные и органические вещества, соли и разнообразные бактериальные загрязнители. На подготовительных пунктах вагонов отсутствует водоснабжение, поэтому происходит интенсивное использование природных вод.

Автомобильный транспорт и его воздействие

Вред, наносимый транспортом, неизбежен. Как можно решить проблему загрязнения городов автомобильным транспортом. Экологические проблемы решаются только комплексными действиями.

Основные методы решения проблем:

• использование очищенного топлива, вместо дешевого бензина, который содержит опасные вещества;
• использование альтернативных источников энергии;
• создание нового типа двигателей;
• правильная эксплуатация автомобиля.

В большинстве российских городов жители проводят акцию 22 сентября под названием «День без автомобиля». В этот день люди отказываются от своих машин и стараются передвигаться другими способами.

Последствия вредоносного влияния

Кратко о влиянии транспорта на окружающую среду и довольно тяжелых последствиях:

1. Парниковый эффект. За счет проникновения выхлопных газов в атмосферу, повышается ее плотность и создается эффект парника. Поверхность земли прогревается солнечным теплом, которое потом не может вернуться в космос. Из-за этой проблемы возрастает уровень мирового океана, ледники начинают таять, страдает флора и фауна Земли. Дополнительное тепло вызывает увеличение осадков в тропических зонах. В районах засухи наоборот, дождей становится еще меньше. Температура морей и океанов постепенно будет повышаться, и приводить к затоплениям низменных частей земли
2. Экологические проблемы. Широкое применение автомобилей ведет к загрязнению воздуха, водоемов и атмосферы. Все это приводит к ухудшению здоровья человечества.
3. Кислотные дожди возникают из-за влияния выхлопного газа. Под их воздействием изменяется почвенный состав, загрязняются водоемы, и страдает здоровье людей.
4. Изменения экосистем. Все живое на планете Земле страдает от выхлопных газов. У животных за счет вдыхания газов, ухудшается работа дыхательной системы. За счет развития гипоксии происходит нарушение в работе остальных органов. Из-за испытываемого стресса снижается размножение, что приводит к исчезновению некоторых видов животных. Среди представителей флоры также происходят нарушения при естественном дыхании.

Экология транспорта определяет масштабы воздействия на природу. Учеными разрабатываются целые системы стратегий охраны природы. Они стараются создать перспективные направления экологизации транспорта.

Люди используют водный, воздушный, автомобильный и железнодорожный транспорт. У каждого из них есть свои преимущества, и все они наносят серьезный вред экологии. Поэтому работа над снижением выбросом вредоносных веществ является актуальной проблемой. Ведутся работы по разработке альтернативных способов передвижения. Для земной экосистемы главную опасность представляют нефть и нефтепродукты. Человек, не замечая этого, сам наносит глобальный вред природе. Под воздействием вредных веществ разрушается экосистема, исчезают виды животных и растений, развиваются мутации и т.д. Все это отражается на существовании человечества. Важно разработать альтернативные виды транспортных средств и топлива.

Воздействие транспорта на окружающую среду.

Являясь мощным стимулом социально-экономического раз­вития, транспорт выступает в качестве одного из основных источников загрязнения окружающей среды. На долю тран­спорта приходится значительная часть (до 60-70%) химичес­кого и подавляющая доля (до 90%) шумового загрязнения, особенно в городах.

Негативное влияние транспорта имеет следующие направ­ления:

1. Выделение в окружающую среду отходов от сгорания углеродного топлива (бензина, керосина, дизельного топлива, природного газа), содержащего десятки химических веществ, большая часть которых крайне токсична.

2. Шумовое воздействие на окружающую среду, которое особенно отражается на городских жителях, способствуя прогрессированию заболеваний сердечнососудистой и нервной систем.

3. Опасность движения: транс­портные происшествия на дорогах уносят ежегодно много тысяч жиз­ней людей.

4. Отторжение земель под доро­ги, станции, автомобильные и же­лезнодорожные парки, аэродромы, портовые терминалы.

5. Эрозия почвенного покрова.

6. Сокращение ареалов и изме­нение среды обитания животных и растений.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутрен­него сгорания, которые используются на автотранспорте. В связи с увеличением численности мирового парка ав­томобилей растет валовой выброс вредных продуктов. Состав отработанных газов двигателей зави­сит от режима работы. При разгоне и торможении по­вышается выброс токсичных веществ. Среди них СО, NОх, СН, NО, бенз(а)пирен и др. Мировым парком автомобилей с двигателями внутреннего сгорания ежегодно в атмосферу вы­брасывается: оксида углерода - 260 млн. т; летучих углево­дородов - 40 млн.т; оксидов азота -20 млн. т.

В местах активного использования газотурбных и ракет­ных двигателей (аэродромы, космодромы, испытательные станции) загрязнения от этих источников сопоставимы с за­грязнениями от автотранспорта. Суммарный выброс токсич­ных веществ в атмосферу самолетами непрерывно растет, что обусловлено повышением расходов топлива и увеличением авиационного парка/ Величина выбросов зависит от вида и сорта горючего, ка­чества и способа его подачи, технического уровня двигателя.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соеди­нения свинца, применяемого как антидетонатор, вызывает загрязнение весь­ма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработанными газами, из них 30% оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы автомобиля, 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5-3 кг свинца в год.

Морской и речной флот оказывает наибольшее влияние на водную среду, куда попадают отработанные соединения, об­мывочная вода, производственный и бытовой мусор. Одна­ко основным загрязнителем служит нефть и нефтепродук­ты, которые выливаются в результате аварий, промывки тан­керов.

В наше время приобрела большую остроту проблема раз­мещения транспорта. По мере расширения транспортных сетей увеличивается занимаемая ими площадь.

Магистральная железнодорожная линия, например, тре­бует отвода земель шириной до 100 м (включает само полотно 10-30 м, затем полоса, откуда берется грунт для полотна, лесонасаждения). Крупные сортировочные станции размещаются на площадках до 500 м шириной и 4-6 км длиной. Огромные прибрежные территории занимают порто­вые хозяйства, несколько десятков квадратных километров от­водится под аэропорты.

Автомобильный транспорт

Автомобильный парк России в 1996 году насчитывал 19,6 млн единиц, в том числе 14,7 млн легковых, 4,2 млн грузовых и около 0,7 млн автобусов. Отмечается устойчивая тенденция роста численности автотранспортных средств.

Специфика подвижных источников загрязнения (автомобилей)
проявляется:

· в высоких темпах роста численности автомобилей по сравнению с ростом количества стационарных источников;

· в их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);

· в непосредственной близости к жилым районам;

· в более высокой токсичности выбросов автотранспорта по сравнению с выбросами стационарных источников;

· в сложности технической реализации средств защиты на подвижных источниках;

· в низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей и слабее рассеиваются ветром по сравнению с промышленными выбросами и выбросами от стационарных источников транспорта, которые, как правило, имеют дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.

Перечисленные особенности передвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создает в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха.

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 через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопроводов) при заправке и в процессе эксплуатации.

Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей ‑ оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода.

Количество картерных газов в двигателе возрастает с увеличением износа. Кроме того, оно зависит от условий движения и режима работы двигателя. На холостом ходу система вентиляции картерных газов, которой снабжены практически все современные двигатели, работает менее эффективно, что ухудшает экологические показатели автомобилей.

Испарения бензина в автомобиле имеют место при работе двигателя и в нерабочем состоянии.

Испарения бензина в атмосферу возникают не только в передвижных источниках, но и в стационарных, к которым, в первую очередь, следует отнести автозаправочные станции (АЗС). 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.

Загрязнение атмосферы по «вине» автомобильного транспорта происходит, кроме того, в результате функционирования авторемонтных предприятий, асфальтобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта.

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. Наибольшее количество пыли создается на грунтовых и гравийных дорогах. Дороги с покрытием из зернистых материалов (гравийные) образуют пыль, состоящую в основном из диоксида кремния. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав пыли дополнительно входят продукты износа вяжущих битумсодержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги на полосы. Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади.

Железнодорожный транспорт

На долю железнодорожного транспорта приходится 75 % грузооборота и 40 % пассажирооборота. Такие объемы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов и, соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютным значениям загрязнение от железнодорожного транспорта значительно меньше,чем от автомобильного. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими основными причинами:

· низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы (меньший расход топлива обусловлен более низким коэффициентом сопротивления качению при движении колесных пар по рельсам по сравнению с движением автомобильных шин по дороге);

· широким применением электрической тяги;

· меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автодорогами.

Несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется, прежде всего, в загрязнении воздушной, водной среды и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

На железнодорожном транспорте имеется значительное количество стационарных источников выбросов в атмосферу: локомотивные, вагонные депо, заводы по ремонту подвижного состава . Более 90 % выбросов приходится на котлоагрегаты (котельные, кузнечные производства).

Специфическими для железнодорожного транспорта являются предприятия по подготовке и пропитке шпал, щебеночные заводы, промы-вочно-пропарочные станции.

Шпалопропиточные заводы (ШПЗ) производят подготовку и пропитку антисептиком деревянных шпал, идущих на ремонт и строительство железнодорожных путей. В состав антисептика входят каменноугольное и сланцевое масла. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются пропиточный цилиндр в период откачки антисептика, а также остывающие шпалы в процессе их транспортировки в вагонетках на склад. Процесс обработки шпал сопровождается выделением в воздушную среду нафталина, антрацена, аценафтена, бензола, толуола, ксилола, фенола , то есть веществ, относящихся в большинстве своем к 2-му классу опасности. Помимо атмосферы, на шпалопропиточных заводах происходит загрязнение почвы и водоемов. Сточные воды ШПЗ насыщены антисептиком, растворенными смолами, фенолами.

Предприятия по добыче и переработке щебня загрязняют атмосферу минеральной пылью, содержащей свыше 70 % диоксида кремния . Сточные воды щебеночного завода образуются при промывке щебня, при мокрой очистке воздуха в аспирационных системах. Они могут представлять опасность для экосистем при попадании в близлежащие водоемы.

В составе вагонных депо либо как самостоятельные предприятия функционируют промывочно-пропарочные станции , где производится очистка цистерн от остаточных нефтепродуктов, сопровождающаяся выделением паров углеводородов в окружающую среду. Образующиеся при промывке цистерн сточные воды загрязнены нефтепродуктами, растворенными органическими кислотами, фенолами . Если в цистерне осуществлялась перевозка этилированного бензина, стоки содержат, кроме того, тетраэтилсвинец. Для обмывки используется оборотное водоснабжение.

Загрязненные сточные воды образуются и на пунктах подготовки и обмывки грузовых и пассажирских вагонов. В сточные воды переходят остатки перевозимых грузов, минеральные и органические примеси, растворенные соли, бактериальные загрязнения. Пункты в основном не имеют оборотного водоснабжения, что резко увеличивает потребление водных ресурсов и загрязнение природной среды.

Воздействие на экосистемы происходит и при строительстве железнодорожных линий.

Рассмотренные экологические последствия влияния железнодорожного транспорта не являются исчерпывающими и могут иметь другие проявления в конкретных ситуациях.

Воздушный транспорт Специфика влияния воздушного транспорта на окружающую среду состоит в значительном шумовом воздействии и выбросе загрязняющих
веществ.

Шум создают авиационные двигатели воздушных судов, вспомогательные силовые установки самолетов, спецавтотранспорт различного назначения, автомобили с тепловыми и ветровыми установками, сделанные на базе отработавших летный ресурс авиадвигателей, оборудование стационарных объектов, на которых производится техническое обслуживание и ремонт летательных аппаратов. Уровни шума достигают на перронах аэропортов 100 дБ,
в помещениях диспетчерских служб от внешних источников ‑ 90-95 дБ, внутри зданий аэровокзалов ‑ 75 дБ.

Помимо шумового воздействия, авиация приводит к электромагнитному загрязнению среды. Его вызывает радиолокационная и радионавигационная техника аэропортов и летательных аппаратов, необходимая для наблюдения за полетами самолетов и метеообстановкой. Радиолокационные средства излучают в окружающую среду потоки электромагнитной энергии. Они могут создавать электромагнитные поля большой напряженности, представляющие реальную угрозу для людей.

Загрязнение биосферы продуктами сгорания авиатоплив ‑ еще один аспект воздействия воздушного транспорта на экологическую ситуацию, однако авиация имеет ряд отличительных особенностей по сравнению другими видами транспорта:

· использование, в основном, газотурбинных двигателей обусловливает иной характер протекающих в них процессов и структуру выбросов отработавших газов;

· применение в качестве топлива керосина приводит к изменению компонентов загрязняющих веществ;

· полеты самолетов на больших высотах и с высокими скоростями приводят к рассеиванию продуктов сгорания в верхних слоях атмосферы и на больших территориях, что снижает степень их влияния на живые организмы.

На отработавшие газы авиационных двигателей приходится 75 % всех выбросов гражданской авиации, включающих также атмосферные выбросы спецавтотранспорта и стационарных источников.

Водный транспорт

Снижение объемов грузовых и пассажирских перевозок обусловливает сокращение расходуемого топлива, следовательно, и выбросов загрязняющих веществ судами. Соответствующее сокращение выбросов произошло и на береговых объектах.

При морских перевозках происходит загрязнение моря нефтью и перевозимыми грузами, а также сточными водами, мусором. Помимо танкеров, большую потенциальную опасность представляют суда морского транспорта с атомными силовыми установками и суда атомно-технологического обслуживания. Они могут привести к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Выбросы от стационарных источников морского транспорта в атмосферу представляют в основном продукты сгорания угля, пыль и твердые частицы, образующиеся при перегрузке сыпучих грузов. Морские и речные порты создают локальные зоны загрязнения окружающей среды.

Сточные воды с судов, акватории порта и судоремонтных предприятий содержат хозяйственно-бытовые стоки, фекальные и подсланевые воды. Они характеризуются высоким уровнем бактериального загрязнения. Подсланевые воды представляют собой конденсат водяных паров, образующийся из-за перепада температур снаружи и внутри машинного отделения в условиях высокой влажности, а также водяные растворы, используемые для обмыва судовых механизмов с растворенными в них топливными фракциями, отслоениями ржавчины и другими включениями. Попадание подсланевых вод в водоемы приводит к химическому загрязнению водной среды и донных грунтов.

Трубопроводный транспорт

Трубопроводный транспорт предназначен для перекачки нефти, нефтепродуктов, газа с места их добычи к местам потребления. Он включает в себя комплекс различных сооружений: трубопроводы, компрессорные, насосные, дожимные станции.

Воздействие трубопроводного транспорта на экологические системы происходит при строительстве его объектов, в процессе эксплуатации и при возникновении аварийных ситуаций.

Первым аспектом экологического воздействия являются отчуждение земельных ресурсов и вывод их из сельскохозяйственного оборота. Кроме того, нарушаются природные ландшафты. Самовосстановление нарушенного почвенно-растительного покрова в полосе отвода происходит в течение десятилетий, особенно длительны сроки восстановления в северных районах. Иногда полного возобновления растительности вообще не происходит.

Прокладка трубопроводов может осуществляться подземным, полуподземным, наземным и надземным способами.

Подземная и полуподземная прокладка велась на начальных этапах создания трубопроводного транспорта. Но оказалось, что трубопроводы, проложенные этими способами в районах вечной мерзлоты, вызывали оттаивание мерзлотных грунтов из-за нагрева их продуктами перекачки. В результате происходило проседание грунта, и трубы разрывались. Чтобы исключить это перешли на наземный и надземный способы прокладки. Наземный способ предполагает устройство специальной насыпи под трубопровод, а надземный ‑ возведение опор. В числе прочих отрицательных моментов прокладка трубопроводов на поверхности земли нарушает миграцию диких животных: нитка трубопровода становится для животных непреодолимым препятствием. Даже трубопровод, проложенный над землей на опорах, отпугивает стада оленей. В настоящее время прокладка трубопроводов ведется подземным способом с применением надежной теплоизоляции. Транспортировка газа производится после предварительного сжатия на компрессорной станции,
в результате которого температура газа поднимается до 60 °С, и последующего охлаждения газа до отрицательных температур. Поверхность трубопровода, по которому перекачивается охлажденный газ, также приобретает отрицательную температуру. Такое техническое решение, исключающее тепловой поток от трубы в грунт, позволяет учесть экологические ограничения применительно к условиям Севера.

В период эксплуатации трубопроводов возможно углеводородное загрязнение атмосферы из-за просачивания газа через трещины, неплотности и разрывы трубопроводов, а также в результате «дыхания» резервуаров. Утечки жидких транспортируемых продуктов приводят к их растеканию и уничтожению флоры и фауны. Они часто сопровождаются пожарами, при которых в атмосферу выделяется большое количество токсичных продуктов
сгорания.

Аварии на трубопроводах приводят к залповым выбросам нефти и газа и вызывают загрязнение больших площадей, экстремально высокие уровни вредных веществ в поверхностных водах и почве. Основными причинами аварий являются нарушения технологии изготовления труб и оборудования, коррозионные разрушения трубопроводов, внешние механические воздействия. Поэтому необходимо периодически проводить диагностику трубопроводов, что позволит избежать аварийных ситуаций и повысить экологическую безопасность трубопроводного транспорта.

ЛЕКЦИЯ 9

ТЕМА: Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду

ПЛАН:

1.2. Снижение выбросов от автотранспорта

1.3.1 Факторы антропического действия ТДК на биоценозы

1.3.2 Последствия влияния ТДК на биоту экосистем

2. Проблемы городского транспорта

2.1. Влияние автотранспорта на городскую среду

2.2. Мировой уровень автомобилизации

2.3. Пути экологизации городского транспорта

2.4. Муниципальный опыт управления пробегом личных автомобилей

2.5. Роль общественного транспорта

2.6. Проблема утилизации старых автомобилей

3.1. Авиация и ракетоносители

Транспортный комплекс, в частности в России, включающий в себя автомобильный, морской, внутренний водный, железнодорожный и авиационный виды транспорта, - один из крупнейших загрязнителей атмосферного воздух его влияние на окружающею 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 внутренние водный. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям, продолжающееся увеличение транспортных потоков, неудовлетворительное состояние автомобильных дорог – все это приводит к постоянному ухудшению экологической обстановки.

1. Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду

В последнее время, в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия на окружающую среду.

Автомобильный транспорт необходимо рассматривать как индустрию, связанную с производством, обслуживанием и ремонтом автомобилей, их эксплуатацией, производством горючего и смазочных материалов, с развитием и эксплуатацией дорожно-транспортной сети.

С этой позиции можно сформулировать следующие негативные воздействия автомобилей на окружающую среду.

Первая группа связана с производством автомобилей:

– высокая ресурсно-сырьевая и энергетическая емкость автомобильной промышленности;

– собственное негативное воздействие на окружающую среду автомобильной промышленности (литейное производство, инструментально-механическое производство, стендовые испытания, лакокрасочное производство, производство шин и др.).

Вторая группа обусловлена эксплуатацией автомобилей:

– потребление топлива и воздуха, выделение вредных выхлопных газов;

– продукты истирания шин и тормозов;

– шумовое загрязнение окружающей среды;

– материальные и человеческие потери в результате транспортных аварий.

Третья группа связана с отчуждением земель под транспортные магистрали, гаражи и стоянки:

– развитие инфраструктуры сервисного обслуживания автомобилей (автозаправочные станции, станции технического обслуживания, мойки автомобилей и др.);

– поддержание транспортных магистралей в рабочем состоянии (использование соли для таяния снега в зимние периоды).

Четвертая группа объединяет проблемы регенерации и утилизации шин, масел и других технологических жидкостей, самих отслуживших автомобилей.

Как уже отмечалось наиболее актуальной проблемой является за­грязнение атмосферы.

1.1. Загрязнение атмосферы автотранспортом

Если в начале 70-х годов доля загрязнений, вносимых автомобильным транспортом в атмосферный воздух, со­ставляла 10 - 13 %, то в настоящее время эта величина достигла 50 -60 % и продолжает расти.

По данным государственного доклада "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 году" автомобиль­ным транспортом выброшено в атмосферу 10955 тыс. тонн загряз­няющих веществ. Автотранспорт относится к основным источникам загрязнения окружающей среды в большинстве крупных городов, при этом на 90 % воздействие на атмосферу связано с работой авто­транспортных средств на магистралях, остальной вклад вносят ста­ционарные источники (цеха, участки, станции технического обслу­живания, стоянки и т.д.)

В крупных городах России доля выбросов от автотранспорта соизмерима с выбросами от промышленных предприятий (Москва и Московская область, Санкт-Петербург, Краснодар, Екатеринбург, Уфа, Омск и др. В городах с менее развитой промышленностью вклад автотранспорта в суммарное загрязнение атмосферного воздуха возрастает и в отдельных случаях достигает 80 % 90 % (Нальчик, Якутск, Махачкала, Армавир, Элиста, Горно-Алтайск и др).

Основной вклад в загрязнение воздушной среды Москвы вносит автотранспорт, доля которого в суммарном выбросе загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников возросла с 83,2 % в 1994 году, до 89,8 % - в 1995 году.

Автопарк Московской области насчитывает примерно 750 тысяч автомобилей (из них 86% находятся в индивидуальном пользовании), выброс загрязняющих веществ от которых, составляет около 60% суммарных выбросов в атмосферный воздух.

Вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна Санкт-Петербурга превышает 200 тыс.т/год, а доля его в суммарных выбро­сах достигает 60 %.

Отработанные газы автомобильных двигателей содержит около 200 веществ, большинство из которых токсичны. В выбросах карбюраторных;двигателей основная доля вредных продуктов приходится на оксид углерода, углеводороды и окислы азота, а в дизельных - на оксиды азота и сажу.

Главной причиной неблагоприятного воздействия автотранспор­та на окружающую природную среду остается низкий технический уровень эксплуатируемого подвижного состава и отсутствия системы нейтрализации отработавших газов.

Показа тельной является структура источников первичных загрязнений США, представленная в таблице 1, из которой видно, что вы­бросы автомобильного транспорта по многим полютантам являются доминирующими.

Воздействие отработанных газов автомобилей на здоровье населе­ния. Отходящие газы двигателей внутреннего сгорания (ОГ ДВС) содержат сложную смесь, насчитывающую более 200 соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Газовая смесь твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Газовая смесь состоит из инертных газов, проходящих через камеру сгорания без изменения, продуктов сгорания и несгоревшего окислителя. Твердые частицы это продукты дегидрирования топлива, металлы, а также другие вещества, которые содержатся в топливе и не могут сгореть. По химическим свойствам, характеру воздействия на орга­низм человека вещества, составляющие ОГ, разделяют на нетоксичные (N 2 , О 2 , СО 2 , Н 2 O, H 2) и токсичные (СО, C m H n , H 2 S, альдегиды и др).

Многообразие соединений выхлопа ДВС можно свести к несколь­ким группам, каждая из которых объединяет вещества, в той или иной мере сходные по характеру воздействия на организм человека или родственные по химической структуре и свойствам.

Нетоксичные вещества вошли в первую группу.

Ко второй ipyrare отнесен оксид углерода, присутствие которого в больших количествах до 12 % характерно для ОГ бензиновых двигателей (БД) при работе на богатых топливовоздушных смесях.

Третью группу образуют оксиды азота: оксид (NO) и диоксид (NO:). Из общего количества оксидов азота в ОГ БД содержится 98 – 99 % NO и только 1 2 % N02 , а дизельных двигателей соответст­венно 90 и 100%.

Четвертая, самая многочисленная группа, включает углеводороды, среди которых обнаружены представители всех гомологических рядов: алканы, алкены, алкадиены, циклические и в том числе арома­тические углеводороды, среди которых немало канцерогенов.

Пятую группу составляют альдегиды, причем на долю формальдегида приходится 60%, алифатических альдегидов 32 % , аромати­ческих 3 %.

К шестой группе отнесены частицы, основная часть которых сажа твердые углеродные частицы, образующиеся в пламени.

Из общего количества органических компонентов, содержащихся в ОГ ДВС в объеме более 1 %, на долю предельных углеводородов приходится 32 %, непредельных 27,2 %, ароматических 4 %, альде­гидов, кетонов 2,2 %.Следует отметить, что в зависимости от каче­ства топлива состав ОГ ДВС дополняется весьма токсичными соеди­нениями, такими, как диоксид серы и соединения свинца (при ис­пользовании тетраэтилсвинца (ТЭС) в качестве антидетонатора).

До настоящего времени около 75 % выпускаемых в России бензинов являются этилированными и содержат от 0,17 до 0,37 г/л свинца. В выбросах дизельного транспорта отсутствует свинец, однако со­держание в дизельном топливе некоторого количества серы обуслав­ливает в ОГ наличие 0,003 0,05 % сернистого ангидрида. Таким образом, автотранспорт источник эмиссии в атмосферу сложной смеси химических соединений, состав которых зависит не только от вида топлива, типа двигателя и условий его эксплуатации, но и от эффективности контроля выбросов. Последнее особенно стимулирует мероприятия по сокращению или обезвреживанию токсич­ных компонентов ОГ.

Попадая в атмосферу, компоненты ОГ ДВС, с одной стороны, смешиваются с имеющимися в воздухе загрязнителями, с другой претерпевают ряд сложных превращений, приводящих к образова­нию новых соединений. Одновременно идут процессы разбавления и удаления загрязнителей из атмосферного воздуха путем мокрого и сухого высаживания на землю. В связи с огромным многообразием химических превращений загрязнителей в атмосферном воздухе со­став их чрезвычайно динамичен.

Риск вреда, наносимого организму токсическим соединением, зависит от трех факторов: физических и химических свойств соедине­ния, дозы, взаимодействующей с тканями органа-мишени (органа, которому токсикантом причинен вред), и времени воздействия, а также биологического отклика организма на воздействие токсиканта.

Если физическое состояние загрязнителей воздуха определяет их распределение в атмосфере, а при ингалировании с воздухом - в рес­пираторном тракте индивидуума, то химические свойства в конечном счете, мутагенный потенциал токсиканта. Так, растворимость токсиканта обуславливает различное размещение его в организме. Растворимые в биологических жидкостях соединения быстро перено­сятся из респираторного тракта по всему телу, а нерастворимые за­держиваются в респираторном тракте, в легочной ткани, прилегающих лимфатических узлах, или, продвигаясь к глотке, проглатыва­ются.

Внутри организма соединения подвергаются метаболизму, в про­цессе которого облегчается их экскреция, а также проявляется ток­сичность. Следует отметить, что токсичность образующихся метабо­литов может иногда превышать токсичность исходного соединения, а в целом дополняет ее. Баланс между метаболическими процессами, усиливающими токсичность, уменьшающими ее или благоприятст­вующими элиминированию соединений важный фактор чувстви­тельности индивидуума к токсичным соединениям.

Понятие "доза" в большей степени может быть отнесено к кон­центрации токсиканта в тканях органа-мишени. Ее аналитическое определение достаточно затруднено, т.к необходимо наряду с идентификацией органа-мишени понимание механизма взаимодействия токсиканта на клеточном и молекулярном уровне.

Биологический отклик на действие токсикантов ОГ включает многочисленные биохимические процессы, находящиеся в то же вре­мя под сложным генетическим контролем. Суммируя такие процессы, определяют индивидуальную восприимчивость и соответственно ре­зультат воздействия токсичных веществ.

Ниже представлены данные исследований воздействия отдельных компонентов ОГ ДВС на здоровье человека.

Угарный газ (СО) является одним из преобладающих компонен­тов в сложной композиции ОГ автомобилей. Оксид углерода бес­цветный газ, не имеющий запаха. Токсическое действие СО на орга­низм человека и теплокровных животных заключается в том, что он взаимодействует с гемоглобином (НЬ) крови и лишает его возможно­сти выполнять физиологическую функцию переноса кислорода, т.е. протекающая в организме при воздействии на него избыточной кон­центрации СО альтернативная реакция приводит прежде всего к на­рушению тканевого дыхания. Таким образом, происходит конкурен­ция О 2 и СО за одно и то же количество гемоглобина, но сродство гемоглобина к СО примерно в 300 раз больше чем к О 2 , поэтому СО способен вытеснять кислород из оксигемоглобина. Обратный про­цесс диссоциации карбоксигемоглобина протекает в 3600 раз мед­леннее, чем оксигемоглобина. В целом эти процессы приводят к на­рушению обмена кислорода в организме, кислородному голоданию тканей, особенно клеток центральной нервной системы, т.е отравле­нию организма угарным газом.

Первые признаки отравления (головная боль в области лба, уста­лость, раздражительность, обморок) появляются при 20 30 % пре­вращения НЬ в НЬСО. Когда превращение достигает 40 - 50 %, по­страдавший падает в обморок, а при 80 % наступает смерть. Таким образом, длительное вдыхание СО в концентрации более 0,1 % опас­но, а концентрация 1 % смертельна при воздействии в течение не­скольких минут.

Полагают, что воздействие ОГ ДВС, основную долю которых со­ставляет СО, является фактором риска в развитии атеросклероза и болезней сердца. Аналогия связана с повышенной заболеваемостью и смертностью курящих, подвергающих организм продолжительному воздействию дыма сигарет, содержащего, как и ОГ ДВС, значитель­ное количество СО.

Оксиды азота. Из всех известных оксидов азота в воздухе автома­гистралей и прилегающей к ним зоне в основном определяются оксид (NO) и диоксид (NO 2). В процессе сгорания топлива в ДВС сначала образуется N0, концентрации NО 2 значительно ниже. При сгорании топлива возможны три пути образования N0:

1. 
   При высоких температурах, присущих пламени, атмосферный азот реагирует с кислородом, образуя термический N0, скорость образования термического N0 гораздо меньше скорости горения топлива и увеличивается она с обогащением топливовоздушной смеси;
2. 
   Наличие в топливе соединений с химически связанным азотом (в асфалменовых фракциях очищенного топлива содержание азота 2,3% по массе, в тяжелых топливах 1,4 %, в сырой нефти среднее содержание азота по массе составляет 0,65 %) обуславливает образование при горении топливного N0. Окисление азотосодержащих соединений (в частности простых NH3, HCN) происходи! быстро, за время, сравнимое с временем реакции горения. Выход топливного N0 мало зависит от температуры;
3. 
   Образующийся на фронтах пламени N0 (не из атмосферных N2 и Oi ) называется быстрым. Считается, что режим протекает через промежуточные вещества, содержащие группы CN, быстрое исчезновение которых вблизи зоны реакции приводит к образованию N0.

Таким образом, N0 образуется в основном по первому пути, по­этому в общей массе содержащегося в ОГ N0 составляет термический оксид азота. Относительно высокие концентрации N02 могут возни­кать в зоне горения с последующим превращением N02 обратно в N0 в послепламенной зоне, хотя быстрое перемешивание горячих и холодных областей потока в турбулентном пламени может быть причиной появления в ОГ относительно высоких концентраций N02. Попадая в атмосферу воздуха с ОГ N0 достаточно легко окисляется до N0 2:

2 NO + O2 -» 2NO 2 ; NO + Оз

В то же время в солнечный полдень происходит фотолиз N02 с образованием N0:

N0 2 + h -> N0 + О.

Таким образом, в атмосферном воздухе существует конверсия N0 и N02, которая вовлекает во взаимодействие с оксидами азота орга­нические соединения загрязнители с образованием весьма токсич­ных соединений. например, нитросоединений, нитро-ПАУ (полициклические ароматические углеводороды) и др.

Воздействие окислов азота в основном связано с раздражением слизистых оболочек. Длительное воздействие приводит к возникно­вению острых заболеваний органов дыхания. При остром отравле­нии оксидами азота может возникнуть отек легких. Диоксид серы. Доля диоксида серы (SO2) в ОГ ДВС невелика по сравнению с оксидами углерода и азота и зависит от содержания се­ры в используемом топливе, при сгорании которого она образуется. Особенно следует отметить вклад автотранспорта с дизельными дви­гателями в загрязнение атмосферы соединениями серы, т.к. содержа­ние сернистых соединений в топливе относительно велико, масштабы его потребления огромны и увеличиваются с каждым годом. Повы­шенное содержание диоксида серы чаще можно ожидать вблизи ав­тотранспорта, работающего на холостом ходу, а именно на автосто­янках, вблизи регулируемых перекрестков.

Диоксид серы -- бесцветный газ, с характерным удушливым запа­хом горящей серы, достаточно легко растворим в воде. В атмосфере диоксид серы вызывает конденсацию водяных паров в виде тумана даже в условиях, когда давление паров меньше требуемого для кон­денсации. Растворяясь в имеющейся на растениях влаге, диоксид се­ры образует кислый раствор, губительно действующий на растения. Особенно от этого страдают хвойные породы деревьев, расположен­ные вблизи городов. На высших животных и человека диоксид серы действует в первую очередь как местный раздражитель слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Изучение процесса поглоще­ния SO2 в респираторном тракте ингалированием воздуха, содержа­щего определенные дозы данного токсиканта, показало, что противоточный процесс адсорбции, десорбции и удаления из организма SO2 после десорбции при выдохе, уменьшает общую нагрузку его в верхних дыхательных путях. В процессе дальнейших исследований в этом направлении было установлено, что повышение специфическо­го отклика (в виде бронхоспазма) на воздействие SO2 коррелирует с размером площади респираторного тракта (в облаете зева), адсорбировавшей двуоксид серы.

Следует отметить, что люди с респираторными заболеваниями очень чувствительны к эффектам воздействия воздуха, загрязненного SO2. Особенно чувствительны к ингаляции даже самых низших доз SO2 астматики, у которых развивается острый, порой симптоматиче­ский бронхоспазм в процессе даже краткого воздействия низких доз диоксида серы.

Изучение синергического эффекта воздействия оксидантов, в ча­стности, озона и диоксида серы выявило значительно большую токсичность смеси по сравнению с отдельными компонентами.

Свинец. Использование свинецсодержащих антидетонациониых добавок к топливу привело к тому, что автотранспорт является ос­новным источником выброса в атмосферу свинца в виде аэрозоля неорганических солей и оксидов. Доля свинцовых соединений в ОГ ДВС составляет от 20 до 80% массы выбрасываемых частиц и меняет­ся она в зависимости от размера частиц и режима работы двигателя.

Использование этилированного бензина при интенсивном транс­портном потоке приводит к значительному загрязнению свинцом атмосферного воздуха, а также почвы и растительности на площа­дях, прилегающих к автострадам.

Замена ТЭС (тетраэтилсвинца) на другие более безвредные со­единения антидетонаторы и последующий постепенный переход на неэтилированный бензин способствуют уменьшению содержания свинца в атмосферном воздухе.

В нашей стране, к сожалению, продолжается выпуск этилирован­ного бензина, хотя и предусмотрен в ближайшее время переход на использование автотранспортом неэтилированного бензина.

Свинец поступает в организм либо с продуктами питания, либо с воздухом. Симптомы свинцовой интоксикации известны давно. Так в условиях длительного производственного контакта со свинцом ос­новные жалобы были на головную боль, головокружение, повышен­ную раздражительность, быструю утомляемость, нарушение сна. В легкие могут поступать частицы соединений свинца, имеющие вели­чину, менее 0,001 мм. Более крупные задерживаются в носоглотке и бронхах.

По данным от 20 до 60 % ингалированного свинца размещается в респираторном тракте. Большая часть его затем выводится из респи­раторного тракта потоком биологических жидкостей. Из всего коли­чества абсорбированного организмом свинца на долю атмосферного приходится 7-40 %.

О механизме действия свинца на организм пока нет единого пред­ставления. Полагают, что соединения свинца действуют как прото­плазм атический яд. В раннем возрасте воздействие свинца наносит необратимый вред центральной нервной системе.

Органические соединения. Среди многих органических соедине­ний, идентифицированных в ОГ ДВС, в токсикологическом отноше­нии выделяются 4 класса:

Алифатические углеводороды и продукты их окисления (спирты, альдегиды, кислоты);

Ароматические соединения, включая гетероциклы и их окислен­ные продукты (фенолы, хиноны);

• 
  алкилзамещенные ароматические соединения и их окисленные
• 
  продукты (алкилфенолы, алкилхиноны, ароматические карбоксиальдегиды, карбоновые кислоты);

–нитроароматические соединения (нитро-ПАУ). Из названных классов соединений, характерных для бензиновых и дизельных двигателей, незамещенные ПАУ, а также нитро-ПАУ в последнее десятилетие особенно привлекают внимание исследовате­лей, т.к. многие из них известны как мутагены или канцерогены. Вы­сокий уровень онкологических заболеваний среди населения, прожи­вающего в промышленно развитых районах с интенсивным транс­портным движением, связывают в первую очередь с ПАУ.

Следует отметить, что токсикологические исследования большин­ства ингалируемых соединений, входящих в перечень атмосферных загрязнителей, проводились в основном в чистом виде, хотя боль­шинство выбрасываемых в атмосферу, органических соединений ад­сорбируется на твердых относительно инертных и нерастворимых частицах. Твердые частицы это сажа продукт неполного сгорания топлива, частицы металлов, их оксидов или солей, а также частицы пыли, всегда присутствующие в атмосфере. Известно, что 20 30 % твердых взвешенных частиц в городском воздухе составляют микро­частицы (размером менее 10 мкм), выбрасываемые с ОГ ДД грузовых автомобилей и автобусов.

Выброс твердых частиц с ОГ зависит от многих факторов, среди которых особо следует выделить конструктивные особенности дви­гателя, режим его работы, техническое состояние, и состав исполь­зуемого топлива. Адсорбция органических соединений, содержащих­ся в ОГ ДВС, на твердых частицах зависит от химических свойств взаимодействующих компонентов. В дальнейшем степень токсиколо­гического воздействия на организм будет зависеть от скорости раз­деления ассоциированных органических соединений и твердых час­тиц, скорости мегаболизма и нейтрализации органических токси­кантов. Твердые частицы также могут воздействовать на организм, и токсический эффект может быть не менее опасным, чем рак.

Окислители. Композицию соединений ОГ, попавших в атмосферу, нельзя рассматривать изолированно из-за происходящих физических и химических превращений и взаимодействий, которые приводят, с одной стороны, к трансформации химических соединений, с другой стороны к их удалению из атмосферы. Комплекс процессов, происхо­дящих с первичными выбросами ДВС включает:

Сухое и мокрое высаживание газов и частиц;

Химические реакции газообразных эмиссий ОГ ДВС с ОН, 1ЧОз, радикалами, Оз, N2O5 и газообразной HNO3; фотолиз;

Реакции органических соединений, адсорбированных на части­цах с соединениями в газовой фазе или в адсорбированном виде; - реакции различных реакционноспособных соединений в водной фазе, приводящие к образованию кислотных осадков.

Процесс сухого и мокрого высаживания химических соединений выбросов ДВС зависит от размера частиц, адсорбционной способно­стью соединений (константы адсорбции и десорбции), их раствори­мости. Последнее особенно важно для хорошо растворимых в воде соединений, концентрация которых в атмосферном воздухе во время дождя может быть доведена до нуля.

Физические и химические процессы, происходящие в атмосфере с исходными соединениями ОГ ДВС, а также их воздействие на людей и животных тесно связаны с их временем жизни в атмосферном воз­духе.

Таким образом, при гигиенической оценке воздействия ОГ ДВС на здоровье населения следует учитывать то, что соединения первич­ного состава ОГ в атмосферном воздухе претерпевают различные трансформации. При фотолизе ОГ ДВС происходит диссоциация многих соединений (N02, Ог, Оз, НСНО и др.) с образованием высо-кореакционноспособных радикалов и ионов, взаимодействующих как между собой, так и с более сложными молекулами, в частности, с соединениями ароматического ряда, которых достаточно много в ОГ.

В итоге, среди вновь образующихся в атмосфере соединений появ­ляются такие опасные загрязнители воздуха, как озон, различные неорганические и органические перекисные соединения, амино-, нитро- и нитрозосоединения, альдегиды, кислоты и др. Многие из них сильные канцерогены.

Несмотря на обширную информацию об атмосферных трансфор­мациях химических соединений, входящих в состав ОГ, к настоящему времени эти процессы в полной мере не изучены, а следовательно, не идентифицированы многие продукты этих реакций. Однако даже то, что известно, в частности, о воздействии фотооксидантов на здоро­вье населения, особенно на астматиков и ослабленных хроническими легочными заболеваниями людей подтверждает токсичность ОГ ДВС.

Нормативы выбросов вредных веществ с отработанными газами автомобилей - одно из основных мероприятий снижение токсичности автомобильных выбросов, постоянно возрастающее количество ко­торых оказывает угрожающее влияние на уровень загрязнения атмо­сферного воздуха крупных городов и соответственно на здоровье человека. Впервые внимание к автомобильным выбросам было привлечено при исследовании химии атмосферных процессов (1960-е г.г., США, Лос-Анжелес), когда было показано, что фотохимические реакции углеводоро­дов и окиси азота способны образовывать многие вторичные загрязните­ли, раздражающие слизистые оболочки глаз, дыхательных путей и ухудшающие видимость.

В связи с тем, что основной вклад в общее загрязнение атмосферного воздуха углеводородами и оксидами азота вносят ОГ ДВС, последние бы­ли признаны причиной фотохимического смога, а перед обществом поя­вилась проблема законодательного ограничения вредных автомобильных выбросов.

В связи с этим в конце 50-х годов в Калифорнии была начата разра­ботка стандартов на выброс загрязнителей, содержащихся в ГО автомоби­лей, как часть законодательства штата, касающаяся качества атмосферно­го воздуха.

Целью стандарта было "установление максимально допустимых норм содержания загрязнителей в автомобильных выбросах, увязанных с охра­ной здоровья населения, предотвращением раздражения органов чувств, ухудшения видимости и ущерба растительности".

В 1959 г. в Калифорнии были установлены первые в мире стандарты -предельные значения в ОГ СО и СmНn, в 1965 г. - принят в США закон о контроле за загрязнением воздуха автотранспортом, а в 1966 г. - утвер­жден государственный стандарт США.

Государственный стандарт был в сущности техническим заданием для автомобильной промышленности, стимулируя разработку и внедрение многих мероприятий, направленных на совершенствование автомобиле­строения.

Одновременно это позволяло Агентству по охране окружающей среды США регулярно ужесточать стандарты, снижающие количественное со­держание токсичных компонентов в ОГ.

В нашей стране первый государственный стандарт по ограничению вредных веществ в ОГ автомобилей с бензиновыми двигателями был при­нят в 1970 г.

В последующие годы были разработаны и действуют различные нор­мативные и технические документы, в том числе отраслевые и государст­венные стандарты, в которых отражено поэтапное снижение норм выброса вредных компонентов ОГ.

1.2. Снижение выбросов от автотранспорта

В настоящее время для снижения вредных выбросов от автотранспорта предложено много способов: применение новых (Н 2 , СН4 и другое газовое топливо) и комбинированных топлив, электроники для регулирования работы двигателя на обедненных смесях, усовершенствования процесса сгорания (форкамерно-факельное), каталитической очистки выхлопных газов и др.

При создании катализаторов используют два подхода - разрабатывают системы для окисления оксида углерода и углеводородов и для комплекс­ной ("трехкомпонентной") очистки, основанной на восстановления окси­дов азота оксидом углерода в присутствии кислорода и углеводородов. Наиболее привлекательна полная очистка, однако при этом требуются дорогостоящие катализаторы. В двухкомпонентной очистке наибольшую активность показали платино-палладиевые катализаторы, а в трехкомпо­нентной очистке - платино-родиевые или более сложные - содержащие платину, родий, палладий, церий на гранулированном оксиде алюминия.

Долгое время создавалось впечатление, что применение дизельных двигателей способствует экологической чистоте. Однако, несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, NO X выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбра­сывают сажи (очистка от которой до сих пор не имеет кардинальных ре­шений), диоксида серы. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не являются более экологичными по сравнению с бензиновыми.

Дефицит жидкого топлива нефтяного происхождения, а также доста­точно большое количество вредных веществ в ОГ при его использовании способствуют поиску альтернативных видов топлива. С учетом специфики автомобильного транспорта сформулированы пять основных условий пер­спективности новых видов топлива: наличие достаточных энергосырьевых ресурсов, возможность массового производства, технологическая и энер­гетическая совместимость с транспортными силовыми установками, при­емлемые токсические и экологические показатели процесса энергопользования, безопасность и безвредность эксплуатации. Таким образом, пер­спективным автомобильным топливом может быть тот химический источ­ник энергии, который позволяет решить в какой-то степени энергоэкологическую проблему.

По мнению специалистов в наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют углеводородные газы естественного происхождения и синтетические топлива-спирты. В ряде работ в качестве перспективных видов топлива названы водород и такие азотосодержащие соединения, как аммиак и гидразин. Водород как перспективное автомобильное топливо давно привлекал внимание ученых, что обу­словлено его высокими энергетическими показателями, уникальными кинетическими характеристиками, отсутствием большинства вред­ных веществ в продуктах сгорания и практически неограниченной сырьевой базой.

Водородный двигатель является экологически чистым, т.к при сгорании водородовоздушных смесей образуется водяной пар и ис­ключается образование каких-либо токсических веществ, кроме ок­сидов азота, эмиссия которых также может быть доведена до незна­чительного уровня.

Получают водород в основном при переработке природного газа и нефти, в качестве перспективного метода рассматриваются газифи­кации углей под давлением на парокислородном дутье, изучается также использование избыточной энергии электростанций для полу­чения водорода электролизом воды.

Многочисленные схемы возможного применения водорода на ав­томобиле делят на две группы: в качестве основного топлива и до­бавки к современным моторным топливам, причем водород можно использовать в чистом виде или в составе вторичных энергоносите­лей. Водород как основное топливо - далекая перспектива, связанная с переходом автотранспорта на принципиально новую энергетиче­скую базу.

Более реально применение водородных добавок, позволяющих улучшить экономические и токсические показатели автомобильных двигателей.

Наибольший интерес в качестве вторичных энергоносителей представляет аккумулирование водорода в составе металлогидридов. Для зарядки металлогидридного аккумулятора через гидрид некоторых металлов при низких температурах пропускаю! водород и отво­дят тепло. При работе двигателя гидрид нагревается горячей водой или ОГ с выделением водорода.

Как показали исследования на транспортных установках наибо­лее целесообразно использовать комбинированную систему хране­ния, включающую гидриды железо-титан и магний-никель.

По сравнению с водородом, рассматриваемым пока как перспек­тивный вид газового моторного топлива (т.к. не разработаны про­мышленные способы его производства в достаточном для массового применения количестве), углеводородные газы природный и нефтя­ной - являются наиболее приемлемыми для автотранспорта альтернативными видами топлив, которые могли бы покрыть все возрас­тающий дефицит жидкого моторного топлива.

Испытания работы двигателей на сжиженном газе показывают, что по сравнению с использованием бензина в ОГ содержится в 2 4 раза меньше СО, в 1,4 -1,8 раза NO X . В то же время выбросы углево­дородов, особенно при работе в низких скоростных режимах и малых нагрузках, увеличиваются в 1,2 - 1,5 раза.

Внедрение газового топлива на автомобильном транспорте сти­мулируется не только стремлением разнообразить энергоносители в условиях все большего дефицита нефти, а также экологичностью данного вида топлива, что крайне важно в условиях ужесточения норм токсичных выбросов, но и отсутствием каких-либо серьезных технологических процессов подготовки данного вида топлива к ис­пользованию.

С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективен электромобиль. Имеющиеся на сегодняшний день проблемы (создание надежных электрохимических источников питания, высо­кая стоимость и др.) вполне могут быть решены в будущем.

Общее экологическое состояние в городах определяется также правильной организацией движения автотранспорта. Наибольший выброс вредных веществ происходит при торможении, разгоне, до­полнительном маневрировании. Поэтому создание дорожных "развязок", скоростных магистралей с сетью подземных переходов, правильная установка светофоров, регулирование движения транс­порта по принципу "зеленой волны" во многом сокращают поступ­ление в атмосферу вредных веществ и способствуют сохранности транспорта.

Шум от автомобильного транспорта - это наиболее распростра­ненный вид неблагоприятного экологического воздействия на орга­низм человека. В городах до 60 % населения проживают в зонах с повышенным уровнем шума, связанным именно с автомобильным транспортом. Уровень шума зависит от структуры транспортного потока (доли грузовых автомобилей), интенсивности движения, каче­ства дорожного покрытия, характера застройки, поведения водителя во время движения и др.

Снижение уровня шума от автомобильного транспорта может быть достигнуто на основе технического усовфшенствования авто­мобиля, противошумовых ограждающих конструкций и зеленых на­саждений. Рациональная организация движения транспорта, а также ограничение движения автомобилей в городе могут помочь в реше­нии проблемы снижения шума.

1.3. Влияние транспортно-дорожного комплекса на биоценозы

1.3.1 Факторы антропического действия ТДК на биоценозы

Антропическое действие ТДК обусловлено многочисленными факторами. Среди них все-же преобладающими являются два:

Отвод земель и связанное с этим нарушение природных систем,

Загрязнение окружающей среды. Отвод земель осуществляется в соответствии со СНиПами по проектированию дорог. Нормы отвода земель учитывают их ценность и зависят от категории проектируемой дороги.

Так, на 1 км автомобильной дороги V (низшей) категории с одной полосой движения отводится 2,1-2,2 га сельскохозяйственных или 3,3-3,4 га несельскохозяйственных земель, для дорог 1 категории -4,7-6,4 га или 5,5-7,5 га соответственно.

Кроме того, отводятся значительные площади для стоянок автомобилей, участков пересечения дорог, транспортных развязок и т.д. Например, для размещения транспортных развязок в разных уровнях на пересечении автомобильных дорог отводятся от 15 га на одну развязку в случае пересечения двух двухполосных дорог до 50 га в случае пересечения двух восьмиполосных дорог.

Указанные полосы отвода земель обеспечивают качество строительства и эксплуатации дорог, а значит, безопасность движения. Поэтому их следует рассматривать как неизбежные потери при повышении уровня цивилизованности.

Сеть автомобильных дорог РФ составляет около 930 тыс.км., в т.ч. 557 тыс.км общего пользования. При условном отведении на 1 км 4 га земли получится, что 37,2 тыс.км2 занято дорогами.

Автомобильный парк России составляет около 20 млн. единиц (из них только 2 % автомобилей, использующих газовое топливо). Около 4 тыс. крупных и средних автотранспортных предприятий, множество мелких, находящихся в основном в частной собственности, заняты перевозками.

Из всех веществ, загрязняющих атмосферу, 53% образованы различными видами транспортных средств. Из них 70% приходится на долю автомобильного транспорта (И.И.Мазур,1996). Суммарный выброс вредных веществ в атмосферу передвижными и стационарными источниками ТДК составляет около 18 млн.т в год. Наибольшую опасность представляют СО, углеводороды, NO 2 , сажа, SO 2 Pb, пылевидые вещества различного происхождения.

Предприятия ТДК ежегодно выбрасывают в окружающую среду миллионы тонн производственных сточных вод. Наиболее значимыми из них являются взвешенные вещества, нефтепродукты, хлориды и хозяйственно-бытовые воды.

Загрязнение окружающей среды транспортом и предприятиями ТДК неравноценны, однако, совместное воздействие их на окружающую среду колоссально и считается на сегодняшний день наиболее значимым.

Среди причин определяющего вклада ТДК в загрязнение окружающей среды РФ можно выделить следующие:

1. Отсутствует эффективная система регулирования техногенного воздействия ТДК на окружающую среду;

2. Отсутствуют гарантии заводов-изготовителей на стабильность экологических характеристик;

3. Недостаточен контроль за качеством выпускаемых и отпускаемых потребителям топливно-смазочных материалов;

4. Низкий уровень ремонтных работ на ТДК и, в частности, автомобильного транспорта (по И.И. Мазуру и др., 1996);

5. Низкий правовой и нравственно-культурный уровень значительной части лиц, обслуживающих ТДК РФ. Для улучшения сложившейся ситуации в Российской Федерации разработана и реализуется целевая комплексная программа «Экологическая безопасность России».

1.3.2 Последствия влияния ТДК на биоту экосистем

Влияние ТДК на биосферу или отдельные экосистемы – лишь часть антропического воздействия на окружающую среду. Поэтому для него характерны все черты, определяемые последствиями научно- технического прогресса, урбанизации и агломерации. Вместе с тем имеется особая специфика.

Действия транспортных систем и транспорта на окружающую среду можно условно разделить на:

1. Перманентные

2. Уничтожающие

3. Повреждающие.

Перманентное действие на экосистему приводит к периодическим изменениям, которые не выводят ее из состояния равновесия. Это касается некоторых видов загрязнения (как например, умеренное акустическое) или повышенной эпизодической рекреационной нагрузки.

В соответствии с Законом (правилом) 1% изменения энергетики естественной системы до 1% не выводит ее из состояния равновесия. Экосистема способна при указанных условиях самосохраняться и самовосстанавливаться.

Уничтожающее действие на биоту приводит к ее полному или значительному истреблению. Резко уменьшается видовое разнообразие и количество биомассы. Оно осуществляется при строительстве транспортных систем и предприятий ТДК, а также в результате техногенных аварий.

Кроме прямых негативных последствий, очевидно, что всякое хозяйственное действие, приводящее к непосредственному разрушению окружающей среды, приводит к появлению нежелательных последствий, влияющих в итоге на микроэкономические и социальные процессы. Эта закономерность была впервые высказана П.Дансеро (1957) и называется Законом обратной связи взаимодействия «человек-биосфера». Б. Коммонер в этой связи высказал один и своих экологических «постулатов» - «за все надо платить». И, наконец, повреждающее действие на экосистемы проявляется в условиях, когда изменение энергетики превышает 1% энергетического потенциала системы (см. выше), но не уничтожает ее. В условиях ТДК оно проявляется при строительстве и эксплуатации транспортных систем.

Природа постоянно стремится восстановить утраченное равновесие, используя для этого механизм сукцессий, а человек пытается сохранить полученные преимущества, например, за счет ремонта и восстановления коммуникаций и обслуживающих их территорий.

Каковы же последствия повреждения природных экосистем ТДК для биоты экосистем?

1.Часть видов живых существ может исчезнуть. Все они составляют для человека возобновимые ресурсы. Но по Закону необратимости взаимодействия «человек-биосфера» (П.Дансеро,1957) при нерациональном природопользовании они переходят в разряд невозобновимых и исчерпаемых.

2. Уменьшается численность существующих популяций. Одна из причин этого для продуцентов состоит в снижении плодородия почв и загрязнения окружающей среды. Установлено, что тяжелые металлы, традиционные загрязнители автомобильных дорог, обнаруживаются в количествах, превышающих допустимые нормы на расстоянии 100 м от дороги. Они задерживают развитие многих видов растений, сокращают их онтогенез. Так, например, липы (Tilia L.), растущие вдоль автомобильных дорог, погибают через 30-50 лет после посадки, в то время как в городских парках растут по 100-125 лет (Е.И.Павлова, 1998). Численность консументов снижается вследствие уменьшения источников корма и воды, а также возможностей для перемещения и размножения (см. лекцию №5).

3. Нарушается целостность природных ландшафтов. Поскольку все экосистемы связаны друг с другом, повреждение или уничтожение хотя бы одной из них в результате воздействия ТДК или иных структур неизбежно отражается на существовании биосферы в целом.

Примечание: настоящая лекция предназначена для студентов обучающихся по специализации «Инженерная защита окружающей среды на транспорте».

2. Проблемы городского транспорта

Центральной проблемой экологии городов является загрязне­ние атмосферы автотранспортом, «вклад» которого составляет от 50 до 90%. (В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта -13,3%.)

2.1. Влияние автотранспорта на городскую среду

Автомобиль вы­жигает значительное количество кислорода и выбрасывает в ат­мосферу эквивалентное количество диоксида углерода. В составе выхлопных газов автомобиля содержится около 300 вредных ве­ществ. Основными загрязняющими атмосферу веществами явля­ются оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа, сви­нец, диоксид серы. Среди углеводородов наиболее опасны бензопирен, формальдегид, бензол (табл. 45).

При работе автомобиля в атмосферу поступает также резино­вая пыль, образующаяся вследствие стирания покрышек. При ис­пользовании бензина с добавлением соединений свинца автомо­биль загрязняет почвы этим тяжелым металлом. Происходит загрязнение водоемов при мытье автомобилей и при попадании в воду отработанного моторного масла.

Для передвижения автомобилей необходимы асфальтовые трассы, значительную площадь занимают гаражи и места парко­вок. Наибольший вред наносят личные автомобили, так как за­грязнение среды при поездке на автобусе в пересчете на одного пассажира примерно в 4 раза меньше. Автомобили (и другой транспорт, особенно трамваи) являются источником шумового загрязнения.

2.2. Мировой уровень автомобилизации

В мире насчитывается около 600 млн автомобилей (в Китае и Индии - 600 млн велосипе­дов). Лидером по автомобилизации являются США, где на 1000 че­ловек приходится 590 автомобилей. В разных городах США на по­ездки одного жителя по городу расходуется от 50 до 85 галлонов бензина в год, что обходится в 600-1000 долл. (Браун, 2003). В дру­гих развитых странах этот показатель ниже (в Швеции - 420, в Японии - 285, в Израиле - 145). В то же время есть страны с низ­ким уровнем автомобилизации: в Южной Корее на 1000 человек населения приходится 27 автомобилей, в Африке - 9, в Китае и Индии - 2.

Сокращение количества личных автомобилей может быть дос­тигнуто при повышении цен на автомобили, оборудованные элек­тронными средствами контроля влияния на окружающую среду, и при экологически ориентированной налоговой системе. Так, в США введен сверхвысокий «зеленый» налог на моторное масло. В ряде стран Европы постоянно увеличивается плата за парковку автомобилей.

В России за последние 5 лет парк автомобилей увеличился на29%, и их среднее количество на 1000 россиян достигло 80

(в крупных городах - свыше 200). Если сложившиеся тенденции автомобилизации городов сохранятся, это может привести к рез­кому ухудшению состояния окружающей среды.

Специальной задачей, особенно актуальной для России, явля­ется уменьшение числа устаревших автомобилей, которые про­должают использоваться и загрязняют среду больше, чем новые, а также утилизация автомобилей, поступающих на свалки.

2.3. Пути экологизации городского транспорта

Снижение отри­цательного влияния автомобиля на окружающую среду - важ­ная задача городской экологии. Самый радикальный способ ре­шения вопроса - сокращение количества автомобилей и замена их велосипедами, однако, как отмечалось, оно продолжает увели­чиваться во всем мире. И потому пока наиболее реальной мерой уменьшение вреда от автомобиля является снижение затрат горю­чего путем совершенствования двигателей внутреннего сгорания. Ведутся работы по созданию двигателей автомобиля из керамики, что позволит повысить температуру сжигания горючего и умень­шить количество выхлопных газов. В Японии и ФРГ уже исполь­зуются автомобили, оборудованные специальными электронны­ми устройствами, обеспечивающими более полное сжигание топлива. В конечном итоге все это позволит снизить расход горю­чего на 100 км пути примерно в 2 раза. (В Японии компания «Тойота» готовит к выпуску модель автомобиля с расходом горю­чего 3 л на 100 км пути.)

Экологизируется горючее: используются бензин без свинцо­вых добавок и специальные добавки-катализаторы к жидкому топливу, что увеличивает полноту его сгорания. Загрязнение ат­мосферы автомобилем уменьшается также при замене бензина на сжиженный газ. Разрабатывают и новые виды топлива.

Недостатков автомобилей с двигателями внутреннего сгорания нет у электромобилей, разработка которых ведется во многих стра­нах. Начат выпуск таких автофургонов и легковых автомобилей. Для обслуживания городского хозяйства создаются минитракто-ры на электротяге. Однако в ближайшие годы электромобили вряд ли будут играть заметную роль в мировом автомобильном парке, так как они требуют частых подзарядок аккумуляторов. Кроме того, недостатком электромобиля является неизбежное загрязне­ние среды свинцом и цинком, которое происходит при производст­ве и переработке аккумуляторов.

Разрабатываются различные варианты автомобилей на водо­родном топливе, в результате сжигания которого образуется вода, и таким образом вообще не происходит загрязнения окружающей

Среды. Поскольку водород - взрывоопасный газ, для его исполь­зования в качестве топлива предстоит решить ряд сложных тех­нологических проблем безопасности.

В рамках развития физических вариантов гелиоэнергетики идет разработка моделей солнцемобилей. Пока эти транспортные средства проходят стадии экспериментальных образцов, тем не менее, в Японии регулярно проводятся их ралли, в которых учас­твуют и российские создатели нового транспорта. Стоимость мо­делей-чемпионов пока в 5-10 раз выше, чем стоимость самого пре­стижного автомобиля. Недостатком солнцемобилей являются большие размеры солнечных элементов, а также зависимость от погоды (солнцемобиль снабжается аккумулятором на случаи, когда солнце скрыто за облаками).

В больших городах строятся объездные дороги для междуго­родных автобусов и грузового транспорта, а также подземные и надземные транспортные магистрали, поскольку особенно много выхлопных газов выделяется в атмосферу при возникновении «пробок» на перекрестках улиц. В ряде городов движение автомо­билей организуется по типу «зеленой волны».

2.4. Муниципальный опыт управления пробегом личных автомобилей

Большое количество автомобилей во многих городах мира не только ведет к загрязнению атмосферы, но и становится причи­ной нарушения движения и образования «пробок», что сопровож­дается перерасходом бензина и потерей времени водителей. Осо­бенно впечатляют данные по городам США, где уровень автомобилизации населения очень высок. В 1999 г. общие потери от дорожных заторов в США составили 300 долл. в год на одного американца, а всего - 78 млрд долл. В некоторых городах эти по­казатели особенно высоки: в Лос-Анджелесе, Атланте и Хьюстоне каждый владелец автомобиля теряет в «пробках» более 50 ч в год и расходует дополнительно 75-85 галлонов бензина, что обходится ему в 850-1000 долл. (Браун, 2003).

Муниципальные власти делают все возможное, чтобы снизить эти потери. Так, в США в ряде штатов поощряются совместные поездки соседей в одном автомобиле на работу. В Милане для уменьшения пробега личных автомобилей практикуется исполь­зование их через день: по четным дням разрешается выезд авто­мобилей с четными номерами, а по нечетным дням -с нечетными. В Европе* с конца 1980-х годов растет популярность «автомобильных парков совместного пользования». Европейская сеть таких парков сегодня включает 100 тыс. членов в 230 городах Германии, Австрии, Швейцарии и Нидерландов. Каждый коллективный автомобиль заменяет 5 личных, а в целом ежегодно общий автопробег снижается более чем на 500 тыс. км.

2.5. Роль общественного транспорта

Во многих городах удалось достичь уменьшения пробега личных автомобилей за счет совер­шенной организации работы общественного транспорта (удель­ный расход горючего при этом уменьшается примерно в 4 раза). Доля общественного транспорта максимальна в Боготе (75%), в Куритибе (72%), Каире (58%), Сингапуре (56%), Токио (49%). В большинстве городов США роль общественного транспорта не превышает 10%, однако в Нью-Йорке этот показатель достигает 30% (Браун, 2003).

Самая совершенная организация работы общественного транспорта - в Куритибе (Бразилия). В этом городе с населением 3,5 млн человек по пяти радиальным маршрутам движутся трех-секционные автобусы, по трем круговым - двухсекцонные, по более коротким маршрутам ходят односекционные автобусы. Движение происходит строго по расписанию, остановки оборудо­ваны так, что пассажиры быстро входят и выходят из автобусов. В результате несмотря на то что количество личных автомобилей у жителей не меньше, чем в других городах, они пользуются ими редко, предпочитая общественный транспорт. Кроме того, в горо­де год от года увеличивается количество велосипедов, а протя­женность велосипедных дорожек превысила 150 км. С 1974 г. на­селение города увеличилось в 2 раза, а поток автомобилей на дорогах снизился на 30%.

2.6. Проблема утилизации старых автомобилей

Отслужившие автомобили являются одной из самых объемных и сложных для переработки фракций бытовых отходов (см. 7.5). В странах «золо­того миллиарда» налажена их переработка. Если раньше за сдачу автомобиля в утиль приходилось платить значительную сумму денег, то теперь это делается бесплатно: стоимость утилизации старого автомобиля включена в цену нового. Таким образом, рас­ходы по утилизации автомобильных «останков» несут производя­щие фирмы и покупатели. В Европе ежегодно перерабатывается 7 млн автомобилей, причем все новые модели в качестве обяза­тельного инженерного решения включают «легкую разбирае-мость» на узлы - в этом лидирует фирма «Рено».

В России пока утилизация старых автомобилей организована плохо (Романов, 2003). Это одна из причин того, что в действую­щем автопарке доля автомобилей старше 10 лет превышает 50%, а они, как известно, - основные загрязнители городской среды. «Останки» старых автомобилей разбросаны повсеместно и загрязняют окружающую среду. Там, где переработка старых автомоби­лей организована, она примитивна: либо прессуются старые ку­зова в брикеты (в этом случае при переплавке среда загрязняется отходами горения пластика), либо как металлолом собираются самые тяжелые части автомобиля, а все прочее выбрасывается в озера и леса.

Переработка с фракционированием автомобиля не только более экологична, но и экономически выгодна. Только в резуль­тате переработки аккумуляторов Россия может решить проблему обеспечения свинцом. В развитых странах на свалки попадает не более 10% покрышек, 40% их сжигается с получением энергии, столько же подвергается глубокой переработке и 10% перетира­ется в крошку, которая используется как ценный компонент до­рожных покрытий. Кроме того, на части шин восстанавливают протекторы. При глубокой переработке из каждой тонны покрышек получают 400 л нефти, 135 л газа и 140 кг стальной проволоки.

Впрочем, ситуация в России начинает меняться. Лидирует Московская область, где создан целый ряд производств, которые возглавляют Ногинский и Люберецкий заводы по переработке ме­таллолома. В процесс переработки включились 500 фирм и «фирмочек».

Совершенно очевидно, что России нужна новая законодатель­ная база, регламентирующая судьбу старых автомобилей.

3. Другие виды транспорта и их воздействие на окружающую среду

3.1. Авиация и ракетоносители

Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.

Высокие концентрации СО и CnHm (n – номинальное число оборотов двигателя) характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).

Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов.

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода – 55%

Оксиды азота – 77%

Углеводороды – 93%

Аэрозоль – 97

Остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.

Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.

При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы, но большей частью в тропосферу.

В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, но может стать и причиной кислотных дождей.

При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и позднее России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:

По агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это – газообразные и парообразные (SO2, CO, NOx углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов); твердые (свинец иего соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

По массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:

Менее 0,01 вкл.;

Свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

Свыше 0,1 до 1,0 вкл.;

Свыше 1,0 до 10 вкл.;

Свыше 10 до 100 вкл.;

Свыше 100.

В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.

3.2. Загрязнение окружающей среды судами

Морской флот является существенным источником загрязнения воздушная атмосферы и мирового океана. Жестокие требования международной морской организации (ИМО) от 1997 года по контролю качества выпускных газов судовых дизелей и удаляемых за борт льяльных, бытовых и сточных вод направлены на ограничение отрицательного воздействия эксплуатируемых судов на окружающую среду.

Для уменьшения загрязнения газов при работе дизеля металлами, сажей и другими твердыми примесями дизеле-и судостроители вынуждены в кратчайшие сроки оборудовать судовые энергетические установки и пропульсивные комплексы техническими средствами по очистке выпускных газов, более эффективными сепараторами льяльных нефтесодержащих вод, очистителями сточных и бытовых вод, современными инсинераторами.

Рефрижераторы, танкерыгазо-и химовозы, некоторые другие суда являются источниками загрязнения атмосферы фреонами (окислами азота0, используемых в качестве рабочего тела в холодильных установках. Фреоны разрушают озоновый слой атмосферы Земли, являющийся охранным щитом для всего живого от жестокого излучения ультрафиолетового излучения.

Очевидно, что чем тяжелее топливо используемое для тепловых двигателей, тем больше в нем тяжелых металлов. В связи с этим применение на судах природного газа и водорода, наиболее экологически чистых видов топлива, является весьма перспективным. Отработавшие газы дизелей, работающих на газовом топливе, практически не содержат твердых веществ (сажи, пыли) ,а также окислов серы, гораздо меньше содержат угарного газа и несгоревших углеводородов.

Серный газ SO2 входящий в состав выпускных газов, окисляясь до состояния SO3, растворяется в воде и образует серную кислоту, в связи с чем степень вредности SO2 для окружающей среды вдвое выше, чем окислов азота NO2 эти газы и кислоты нарушают экологический баланс.

Если принять за 100% весь ущерб от эксплуатации транспортных судов, то, как показывает анализ, экономический ущерб от загрязнения морской среды и биосферы в среднем составляет 405 , от вибрации и шума оборудования и корпуса судна-22%, от коррозии оборудования и корпуса –18%, от ненадежности транспортных двигателей –15%, от ухудшения здоровья экипажа-5%.

Правила ИМО от 1997 г. ограничивают предельное содержание серы в топливе на ровне 4,5% , а на ограниченных акваториях (например, в Балтийском регионе) до 1,5%. Что касается окислов азота Nox, то для всех новых строящихся судов установлены предельных нормы их содержания в выпускных газах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля, что уменьшает загрязнения ими атмосферы на 305. При этом значение верхнего предела содержания Nox, у малооборотных дизелей выше, чем у средне и высокооборотных, так как они располагают большим временем на сгорания топлива в цилиндрах.

В результате анализа всех отрицательных факторов, влияющих на окружающую среду при эксплуатации транспортных судов, можно сформулировать основные мероприятия, направленные на уменьшения этого воздействия:

Применение более качественных сортов моторного топлив, а также природного газа и водорода в качестве альтернативного топлива;

Оптимизация рабочего процесса в дизеле на всех эксплуатационных режимах с широким внедрением систем электронно-управляемого впрыска топлива и регулирования фаз газораспределения и топливоподачи, а также оптимизации подачи масла в цилиндры дизеля;

Полное предотвращение пожаров в утилизационных котлах благодаря оборудованию их системами контроля температуры в полости котла, пожаро-тушения, сажеобдува;

Обязательное оборудование судов техническими средствами по контролю качества уходящих в атмосферу выпускных газов и удаляемых за борт нефтесодержащих, сточных и бытовых вод;

Полное запрещение использования на судах для любых целей азотосодержащих веществ (в рефрижераторных установках, противопожарных системах и т д.)

Предотвращение протечек в сальниковых и фланцевых соединениях и судовых системах.

Эффективное применение валогенераторных установок в составе судовых электроэнергетических систем и переход к эксплуатации дизель- генераторов с переменной частотой вращения.

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:

1. Григорьева С.В. Оценка влияния автотранспорта на социально-экономическое развитие региона // Инновационное развитие экономики. 2012. № 6 (12). С. 20-24.
2. 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.
3. 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.
4. 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.