Транспорт как источник загрязнения

Транспорт как источник загрязнения окружающей среды

Все транспортные средства с автономными первичными двигателями в той или иной степени загрязняют атмосферу химическими соединениями, содержащимися в отработанных газах. В среднем вклад отдельных видов транспортных средств в загрязнение атмосферы следующий:

Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные, земельные ресурсы, литосферу и человека.

Выхлопы от автотранспорта распространяются на улицах города вдоль дорог, оказывая вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.

Автомобиль самый активный потребитель кислорода воздуха. Если человек потребляет до 20 кг (15,5 м3) воздуха в сутки и до 7,3 т в год, то современный автомобиль для сгорания 1 кг бензина расходует около 12 м3 воздуха, или, в кислородном эквиваленте, около 250 л кислорода.

Таким образом, в крупных мегаполисах автомобильный транспорт поглощает кислорода в десятки раз больше, чем вес их население. Раннее приведенные исследования показали, что при тихой, безветренной погоде и низком атмосферном давлении на оживленных автомобильных трассах объемная концентрация кислорода в воздухе нередко понижается до 15%. Известно, что при концентрации кислорода в воздухе ниже 17% у людей появляются симптомы недомогания, при 12% и меньше возникает опасность для жизни, при концентрация ниже 11% наступает потеря сознания, а при 6% прекращается дыхание. При сгорании топлива в цилиндрах двигателей образуются нетоксичные (водяной пар, углекислый газ) и токсичные вещества. Последние являются продуктами сгорания или побочных реакций, протекающих при высоких температурах. К ним относятся окись углерода СО, углеводороды CmHn, окислы азота (N0 и N02) обычно обозначаемые NOX. Кроме перечисленных веществ вредное воздействие на организм человека оказывают выделяемые при работе двигателей соединения свинца, канцерогенные вещества (бенз(а)пирен), сажа и альдегиды.

Источник

Транспорт как одна из основных причин загрязнения окружающей среды

После того, как в Нью-Дели зафиксировали 40-кратное превышение предела по загрязнению воздуха, город начали сравнивать с газовой камерой. В это же время The New Yorker опубликовал статью об одной частной школе для детей из богатых индийских семей и детей экспатов. Отличительная черта этого учебного заведения — промышленные фильтры для очистки воздуха. Они настолько мощные, что обеспечивают качество воздуха в помещении выше, чем во всём городе.

Думаете это разовый случай? Как бы не так. СМИ трубят о том, что экология планеты загибается. ВОЗ делает расчёты и пишет программы по спасению человечества от самих же себя. Но позволим себе каламбур: Воз и ныне там.

Да, пускай загрязнение окружающей среды происходит не только по вине человека, но и естественным путём. Но всё же основными источниками загрязнения остаются заводы, доменные печи, животноводческие комплексы и т.п. А также железнодорожный, автомобильный, воздушный, речной, морской, трубопроводный транспорт. Давайте разберёмся, какие есть виды и типы загрязнений, как они прогрессируют, и можно ли что-то с этим сделать.

«Парниковый эффект»

Эффект, который приводит к глобальному потеплению на Земле. Вызван он выбросом в атмосферу углекислого газа, двуокиси азота, метана, хлорфторуглеродов и других так называемых «парниковых газов». В связи с тем, что они копятся в атмосфере, средняя температура на Земле может повыситься на 1,5-4,5 градуса. А это, в свою очередь, приведёт к целому ряду негативных последствий: уровень Мирового океана поднимется приблизительно на 65 см в ближайшие 100 лет. Из-за чего обширные островные и прибрежные территории будут затоплены. Также будут смещаться границы природно-климатических зон от экватора к полюсам. Оно повлечёт за собой переселение людей и перемещение хозяйственных объектов.

Разрушение озонового слоя Земли

Истощение озонового слоя приводит к росту онкологических заболеваний и убивает фитопланктон. А это – основной элемент цепочек питания в Мировом океане. Считается, что на уничтожение озонового слоя влияет рост производств и выброса в окружающую среду хлорфторуглеродов и других веществ, используемых для изготовления холодильников, кондиционеров, аэрозолей и т.п.

Загрязнение атмосферного воздуха

Как мы уже говорили, концентрация вредных для здоровья человека веществ в крупных городах превышает все допустимые нормы в десятки раз. Кислотные дожди, возникающие вследствие соединения выбросов двуокиси серы и окислов азота с атмосферной влагой, наносят ущерб лесам, озёрам и почве. И здесь всему виной стационарные источники загрязнения – заводы, фермы и производства. Однако, мобильные источники, а именно транспорт, вносят всё больший вклад в загрязнение атмосферного воздуха.

Одним из наиболее опасных считается автомобильный транспорт. Так в США, Германии и Франции именно он в ответе за 60 % общего объёма загрязнений атмосферы. С выхлопными газами в воздух попадает угарный газ, окислы азота, углеводороды, свинец и его соединения, обладающие канцерогенными свойствами. Подсчитано, что одна машина в год выбрасывает в атмосферу 600-800 кг окиси 96 углерода, около 200 кг несгоревших углеводородов и около 40 кг оксидов азота.

Политика по уменьшению загрязнения воздуха

На самом деле отслеживать экологическое состояние мобильных источников загрязнения окружающей среды достаточно сложно. Теоретически эту проблему можно было бы решить, установив регистрирующие приборы на каждом автомобиле, автобусе, грузовике и т. п. Это позволило бы требовать возмещение эколого-экономического ущерба с каждого конкретного человека или фирмы. Однако на сегодняшний день это невозможно технически. Поэтому пока что в мире ведут учёт количества и качества факторов производства, являющихся причиной эмиссии. Применяют экологические стандарты на горючее для транспортных средств. Устанавливают налоги на единицу источника эмиссии.

Затруднение вызывает пересечение транспортом национальных границ стран с разными экологическими стандартами. Поэтому правительства заинтересованных стран активно рассматривают возможность унификации национальных экологических требований.

Ещё один способ снизить загрязнение воздуха – ограничить въезд грузового транспорта в черту города и ввести зоны платной парковки в центре, как это сделали в Москве. Или обновить автобусные парки, как, например, в Мурманске.

ВОЗ видит следующие возможные пути решения в сложившейся ситуации:

Это особенно актуально, учитывая, что в российских городах, где нет крупных промышленных предприятий, основными причинами загрязнения воздуха считаются выбросы автотранспорта.

При этом в городах с промышленными предприятиями в черте города или вблизи окраин ситуация складывается по-другому.

Проверьте, как сильно загрязнён воздух в вашем городе.

Но постоянно растущее количество машин в крупных городах России – не единственная проблема. Больше 30% легковых и 65% грузовых автомобилей не соответствует даже самому старому экологическому стандарту Евро-2 1995 года, который регулирует содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Зато по качеству топлива Россия, по словам вице-президента «Роснефти» по нефтепереработке, догнала и перегнала Европу. По внутренним стандартам топливо подразделяется на классы К2-К5, которые полностью соответствуют международному регламенту. И с 1 июня 2017 года в стране запрещены продажи топлива ниже класса К5.

Не стоит также забывать, что уровень вредных выбросов в атмосферу зависит и от таких вещей, как тормоза, шины и сами дороги. Их износ и несвоевременная замена приводят к появлению маленьких частиц, которые затем летают в воздухе.

Сокращение количества дорог

Сегодня территория, равная по площади пяти Великобританиям, «закатана» в асфальт и «похоронена» под шпалами. Поэтому некоторые страны рассматривают сокращение количества дорог.

Например, в Сеуле существовала четырёхполосная трасса, по которой в сутки проезжало 170 000 машин. Но потом она превратилась в одну сплошную пробку. Вместо того, чтобы расширять дорогу, городская администрация решила вообще избавиться от неё. Это могло привести к хаосу. И, тем не менее, нагрузка в центре города снизилась. Многие жители столицы Южной Кореи пересели на метро и со временем привыкли пользоваться этим видом транспорта.

Вместо дороги власти Сеула создали парк и восстановили реку Чхончхон, которая всё это время была запрятана под асфальтом. Место быстро завоевало популярность среди местных жителей и туристов. Преимущества такого решения ощутили также предприниматели, организаторы фестивалей и велосипедисты.

Такое же решение приняли в Сиэтле, Нью-Йорке и Шеффилде.

Помощь бизнеса

Транспортировка грузов по железным дорогам оправдывает себя, чего не скажешь о всё тех же грузовиках. Зачастую они рассекают по улицам города, будучи пустыми, нанося немалый ущерб экологии. Например, в Лондоне почти 40 процентов грузовиков заполнены менее чем на четверть.

Если мы хотим избавиться от смога, то решить вопрос грузоперевозок также важно, как и создать качественную систему общественного транспорта. Некоторые организации уже практикуют доставку грузов на электрокаре или велосипеде. Часть европейских городов для этих целей использует трамвайные пути.

SkyWay как решение проблемы

19 человек потребляет в год порядка 30 тонн кислорода, столько выделяет за этот же промежуток времени 1 Га соснового леса. Гектар лиственного леса выделяет в два раза меньше кислорода, а 1 Га сельскохозяйственных угодий — от 3 до 10 тонн кислорода в год. Поэтому если 100 миллионов гектаров почв превратить в дороги, мы лишимся по меньшей мере 1,5 миллиардов тонн кислорода в год. Именно столько необходимо для дыхания 1 миллиарда человек.

Чтобы 1 кг бензина полностью сгорел, потребуется 3,4 кг кислорода или около 15 кг (12 м3) воздуха. Вещества, содержащиеся в продуктах горения топлива, в том числе в выхлопных газах автомобилей, могут вызвать прогрессирующие поражения центральной нервной системы, печени, почек, мозга, половых органов, летаргию, синдром Паркинсона, пневмонию, эндемическую атаксию, подагру, бронхиальный рак, дерматиты, интоксикацию, аллергию, респираторные и другие заболевания. Вероятность возникновения заболеваний возрастает по мере увеличения времени воздействия вредных веществ и повышения их концентрации, как, например, это происходит в современных мегаполисах.

Именно поэтому переход к струнному транспорту и технологиям SkyWay – единственный верный выход в сложившейся ситуации. Это позволит экономить 31,2 миллиарда тонн топлива в год на 25 миллионов километров высокоскоростных дорог. Соответственно, чтобы его сжечь, не потребуется 106 миллиардов тонн кислорода. И они будут использованы для дыхания 67 миллиардов человек. Кроме того, отказ от ежегодного сжигания 31,2 миллиарда тонн топлива спасёт нас от выброса в окружающую среду более 100 токсичных и канцерогенных веществ.

Ежегодное сжигание дополнительных 31,2 млрд тонн топлива совместно с 106 млрд тонн атмосферного кислорода дало бы 31,2 + 106 = 137,2 млрд тонн дополнительных отходов.

Для строительства 25 млн км высокоскоростных эстакадных дорог не потребуются дополнительные сотни миллиардов тонн металла и кубометров бетона. Не нужно будет добывать десятки миллиардов тонн нефти и других энергетических ресурсов. Не понадобятся миллиарды киловатт избыточных мощностей для привода подвижного состава. Окружающую среду не будут загрязнять ни продукты горения топлива, ни сильный шум.

Земляные насыпи железных (в том числе высокоскоростных) и автомобильных дорог накрывают, то есть изымают минимум 4 Га почв на каждом километре протяжённости. Если во всём мире будет построено 25 млн км высокоскоростных междугородных и международных струнных трасс, это спасёт от уничтожения ещё порядка 1 миллиона квадратных километров почв. При усреднённой стоимости изымаемой под строительство почвы USD 1 млн/Га, стоимость спасённой земли составит USD 100 триллионов, а при стоимости USD 10 млн/Га в будущем (стоимость земли постоянно растёт) — USD 1000 триллионов. Это — не считая проблем с экологией, которые создала бы эта дополнительно изъятая из земной биосферы почва на таких огромных территориях, что описано выше.

Экологическая польза внедрения технологий SkyWay колоссальна. Ещё одно экологические преимущество струнных технологий — экономия на ресурсах при массовом производстве подвижного состава.

Как становится ясно, SkyWay реально способен повлиять на экологическую обстановку в мире, при чём не только в плане сокращений выбросов в атмосферу, но и в плане спасения почв. И всё это при ощутимой экономической выгоде.

Источник

Транспорт как источник загрязнения

магистр техники и технологии, старший преподаватель Мырзабекова Д.М.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет

им. Д.Серикбаева, Казахстан

Транспортные средства – источник загрязнения окружающей среды

Все транспортные средства с автономными первичными дви­гателями в той или иной степени загрязняют атмосферу химиче­скими соединениями, содержащимися в отработанных газах. В среднем вклад отдельных видов транспортных средств в загрязне­ ние атмосферы следующий:

Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные, земельные ресур­ сы, литосферу и человека.

Выхлопы от автотранспорта распространяются на улицах го­рода вдоль дорог, оказывая вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выяв­ лено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.

Автомобиль самый активный потребитель кислорода возду ха. Если человек потребляет до 20 кг ( 15,5 м 3 ) воздуха в сутки и до 7, 3 т в год, то современный автомобиль для сгорания 1 кг бензина расходует около 12 м 3 воздуха, или, в кислородном эквиваленте, около 250 л кислорода.

Проблема защиты воздуха от загрязнения его ток­ сичными компонентами отработавших газов является сложной, а ее успешное решение обусловлено тесным сотрудничеством заводов-изготовителей автомобилей и автотранспортных организаций, а также зависит от зна­ ний и опыта работника, станций технического обслужи­ вания и водителей автомобилей.

При оценке последствий загрязнения воздуха на тер­ ритории различных городов и районов следует учиты­ вать не только степень промышленного развития и раз­ вития автомобильного транспорта, но также степень кон­ центрации промышленных предприятий, географические и климатические условия, степень инсоляции (освеще­ ния солнечным светом), а также вопросы организации движения автомобильного транспорта.

Токсичные вещества Содержание

Основным токсичным компонентом отработавших газов, выделяющихся при работе бензиновых двигателей, является окись углерода. Она образуется при неполном окислении углеро­да топлива из-за недостатка кислорода во всем объеме цилиндра двигателя или в отдельных его частях.

Основным источником токсичных веществ, выделяющихся при работе дизелей, являются отработавшие газы. Картерные газы дизеля содержат значительно меньшее количество углеводородов по сравнению с бензиновым двигателем в связи с тем, что в дизе­ ле сжимается чистый воздух, а прорвавшиеся в процессе расши­рения газы содержат небольшое количество углеводородных со­единений, являющихся источником загрязнений атмосферы.

Примерное содержание токсичных компонентов в отрабо­ тавших газах дизеля приведено ниже [2].

Токсичные вещества Содержание

Загрязнение воздуха подвижными источниками транспорта происходит в результате сжигания топлива. Химический состав выбросов зависит от вида и качества топлива, технологии произ­ водства, способа сжигания в двигателе и его технического со­ стояния.

Ежегодный объем атмосферных загрязнений, производимых в Казахстане, колеблется в пределах 5-7 миллионов тонн, из которых на долю транспортного сектора (в основном, автомобильного транс­порта) приходится более трети. По данным национальных природоохранных органов, практически все областные и крупные промышленные центры республики имеют повышенный уровень загрязнения ат­мосферного воздуха. В таких городах, как Алматы, Балхаш, Тараз, Зыряновск, Риддер, Темиртау, Усть- Каменогорск и Шымкент индекс загрязнения атмосферы регулярно превышает допустимый по­ казатель. Из этих же источников следует, что доля автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха городов Казахстана является существенной, для двенадцати городов она значительна. В Астане, Таразе, Караганде, Павло­ даре, Петропавловске, Усть-Каменогорске и Шымкенте вклад автомобильного транспорта в загрязнение атмосферного воздуха составляет 20-40%, а в городах Актюбинске, Алматы, Атырау, Костанае и Семей превышает 50% от общего.

В отработавших газах двигателей автомобилей содержится более 200 токсичных химических со­ единений, большую часть из которых представляют различные углеводороды. Ввиду такого многообра­зия и сложности идентификации отдельных соединений к рассмотрению обычно принимаются наиболее представительные компоненты или их группы.

Реальные количественные оценки вредных выбросов от автомобильного транспорта в Казахстане крайне затруднены. Это связано с тем, что автомобиль является мобильным источником с неустано­вившимся процессом выделения вредных веществ, а в республике отсутствует какое-либо оборудова­ ние, позволяющее проводить экологические исследования подобных объектов.

Главными причинами повышенного загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транс­ портом являются:

• неудовлетворительное качество автомоторного топлива;

• низкие технико-эксплуатационные показатели парка автотранспортных средств.

Оба этих фактора влияют на загрязнение атмосферы как непосредственно (например, из-за не­ эффективного сжигания топлива), так и косвенно (например, из-за неоправданно высокого расхода топ­ лива).

Приоритетными направлениями снижения загрязнения окру­ жающей среды автомобильным транспортом являются:

· применение новых видов автотранспорта, минимально за­ грязняющих окружающую среду (например, электромобиль);

· рациональная организация и управление транспортными потоками;

· использование более качественных или экологически чис­ тых видов топлива (например, газ).

1. Бекмуханов М. Автомобильный транспорт Казахстана. Алматы, 2005

2. Денисов В.И., Рогалев В.А. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. СПб.: МАПЭБ, 2005, с 312

Источник

Влияние транспорта на окружающую среду

Современное общество не обходится без транспорта. Сейчас используются как грузовые, так и общественные средства передвижения, которые снабжаются различными видами энергии для обеспечения движения. На данный момент в разных частях света используются следующие транспортные средства:

Несмотря на то, что транспорт позволяет ускорить время всех передвижений людей не только по поверхности земли, но по воздуху и воде, различные ТС оказывают воздействие на окружающую среду.

Загрязнение окружающей среды

Каждый вид транспорта загрязняет экологию, но существенное преимущество – 85% загрязнения осуществляет автомобильный транспорт, который выделяет выхлопные газы. Машины, автобусы и другой транспорт этого вида приводит к различным проблемам:

Морской транспорт

Морской транспорт более всего загрязняет гидросферу, поскольку в водоемы поступает грязная балластная вода и вода, которой моют плавательные суда. Энергетические установки кораблей загрязняют воздух различными газами. Если танкеры перевозят нефтепродукты, то существует риск загрязнения воды нефтью.

Авиационный транспорт

Авиационный транспорт загрязняет, прежде всего, атмосферу. Их источником являются газы авиационных двигателей. Благодаря работе авиатранспорта в воздух попадает углекислый газ и оксиды азота, пары воды и оксиды серы, оксиды углерода и твердые частицы.

Электротранспорт

Электротранспорт вносит свою лепту в загрязнение окружающей среды путем электромагнитных излучений, шумов и вибраций. При его обслуживании в биосферу поступают различные вредные вещества.

Таким образом, при эксплуатации самых разных транспортных средств происходит загрязнение окружающей среды. Вредные вещества загрязняют воду, почву, но более всего загрязнителей поступает в атмосферу. Это угарный газ, оксиды, тяжелые соединения и парообразные вещества. В результате этого происходит не только парниковый эффект, но и выпадают кислотные дожди, учащается количество заболеваний и ухудшается состояние здоровья людей.

Источник

Загрязнение автотранспортом окружающей среды

Автомобильный транспорт наиболее агрессивен в сравнении с другими видами транспорта по отношению к окружающей среде. Он является мощным источником ее химического (поставляет в окружающую среду громадное коли­чество ядовитых веществ), шумового и механического загрязнения. Следует подчеркнуть, что с увеличением автомобильного парка уровень вредного воз­действия автотранспорта на окружающую среду интенсивно возрастает. Так, если в начале 70-х годов ученые-гигиенисты определили долю загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, в среднем равной 13%, то в настоящее время она достигла уже 50% и продолжает расти. А для горо­дов и промышленных центров доля автотранспорта в общем объеме загрязне­ний значительно выше и доходит до 70% и более, что создает серьезную эко­логическую проблему, сопровождающую урбанизацию.

В автомобилях имеется несколько источников токсичных веществ, основными из которых являются три:

Рис. Источники образования токсичных выбросов

Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды авто­мобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внут­реннего сгорания.

Теоретически предполагается, что при полном сгорании топлива в ре­зультате взаимодействия углерода и водорода (входят в состав топлива) с кислородом воздуха образуется углекислый газ и водяной пар. Реакции окис­ления при этом имеют вид:

С+О2=СО2,
2Н2+О2=2Н2.

Практически же вследствие физико-механических процессов в цилинд­рах двигателя действительный состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична.

Таблица. Ориентировочный состав отработавших газов автомобильных двигателей

Пределы концентраций компонентов

Бензиновый, с искр. зажигание

Двуокид углерода, СО2

Углеводороды, СН (суммарно)

Состав отработавших газов двигателей на примере легковых автомобилей без их нейтрализации можно представить в виде диаграммы.

Рис. Составные части отработавших газов без применения нейтрализации

Как видно из таблицы и рисунка, состав отработавших газов рассматриваемых типов двигателей существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания – оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и сажи.

К токсичным компонентам отработавших газов относятся:

Различие в составе отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей объясняется большим коэффициентом избытка воз­духа α (отношение действительного количества воздуха, поступающего в ци­линдры двигателя, к количеству воздуха, теоретически необходимому для сго­рания 1 кг топлива) у дизельных двигателей и лучшим распыливанием топли­ва (впрыск топлива). Кроме того, у бензинового карбюраторного двигателя смесь для раз­личных цилиндров неодинакова: для цилиндров, расположенных ближе к кар­бюратору, – богатая, а для удаленных от него – беднее, что является недо­статком бензиновых карбюраторных двигателей. Часть топливовоздушной смеси у карбю­раторных двигателей поступает в цилиндры не в парообразном состоянии, а в виде пленки, что также увеличивает содержание токсичных веществ вслед­ствие плохого сгорания топлива. Этот недостаток не характерен для бензино­вых двигателей с впрыском топлива, так как подача топлива осуществляется непосредственно к впускным клапанам.

Причиной образования оксида углерода и частично углеводородов явля­ется неполное сгорание углерода (массовая доля которого в бензинах дости­гает 85%) из-за недостаточного количества кислорода. Поэтому концентрации оксида углерода и углеводородов в отработавших газах возрастают при обога­щении смеси (α 1, вероятность указанных превращений во фронте пламени мала и в отработавших газах содержится меньше СО, но в цилиндрах находятся дополнительные источники его появления:

Диоксид углерода СО2 является не токсичным, но вредным веществом в связи с фиксируемым повышением его концентрации в атмосфере планеты и его влиянием на изменение климата. Основная доля образовавшихся в ка­мере сгорания СО окисляется до СО2, не выходя за пределы камеры, ибо за­меренная объемная доля диоксида углерода в отработавших газах составля­ет 10-15%, т. е. в 300…450 раз больше, чем в атмосферном воздухе. Наиболь­ший вклад в образование СО2 вносит необратимая реакция:

Окисление СО в СО2 происходит в выпускной трубе, а также в нейтра­лизаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО и несгоревших углеводородов до СО2 в связи с необходимостью выполнения норм ток­сичности.

Углеводороды

Углеводороды – многочисленные соединения различного типа (например, C6H6 или C8H18) состоят из исходных или распав­шихся молекул топлива, и их содержание увеличивается не только при обога­щении, но и при обеднении смеси (а > 1,15), что объясняется повышенным количеством непрореагировавшего (несгоревшего) топлива из-за избытка воздуха и пропусков воспламенения в отдельных цилиндрах. Образование угле­водородов происходит также из-за того, что у стенок камеры сгорания темпе­ратура газов недостаточно высока для сгорания топлива, поэтому здесь пла­мя гасится и полного сгорания не происходит. Наиболее токсичны полициклические ароматические углеводороды.

В дизельных двигателях легкие газообразные углеводороды образуются при термическом распаде топ­лива в зоне срыва пламени, в ядре и в переднем фронте факела, на стенке на стенках камеры сгорания и в результате вторичного впрыскивания (подвпрыскивания).

Твердые частицы включают нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты, асфальты, соединения свин­ца) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нагар, тяжелые фракции, содержащиеся в топливе и масле) вещества.

Твердые частицы в отработавших газах дизелей с наддувом состоят на 68…75% из нерастворимых веществ, на 25…32% – из растворимых.

Сажа (твердый углерод) является основным компонентом нераствори­мых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе (термическом раз­ложении углеводородов в газовой или паровой фазе при недостатке кислоро­да). Механизм образования сажи включает несколько стадий:

Выделение сажи из пламени происходит при α = 0,33…0,70. В от­регулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажи­ганием (бензиновых, газовых) вероятность появления таких зон незначитель­на. У дизелей локальные переобогащенные топливом зоны образуются чаще и в полной мере реализуются перечисленные процессы сажеобразования. Поэтому выбросы сажи с отработавшими газами у дизелей больше, чем, у дви­гателей с искровым зажиганием. Образование сажи зависит от свойств топли­ва: чем больше отношение С/Н в топливе, тем выход сажи выше.

В состав твердых частиц кроме сажи входят соединения серы, свинца. Оксиды азота NOx представляют набор следующих соединений: N2О, NO, N2О3, NО2, N2О4 и N2O5. В отработавших газах автомобильных двигателей преобла­дает NO (99% в бензиновых двигателях и более 90% в дизелях). В камере сгорания N0 может образовываться:

В камерах сгорания доминирует термический NO, образующийся из мо­лекулярного азота во время горения бедной топливовоздушной смеси и сме­си, близкой к стехиометрической, за фронтом пламени в зоне продуктов сго­рания. Преимущественно при сгорании бедных и умеренно богатых смесей (α > 0,8) реакции происходят по цепному механизму:

О + N2 → NO + N
N + О2 → NO+О
N+OH → NO+H.

В богатых смесях (а Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

Бенз (а) пирен, С20Н12

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Оксид углерода

Оксид углерода (СО) – бесцветный, не имеющий запаха газ. Плот­ность СО меньше, чем воздуха, и поэтому он легко может распространятся в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО сни­жает функцию кислородного питания, вытесняя кислород из крови. Это объясняет­ся тем, что поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кисло­рода. Прямое влияние оказывает СО на тканевые биохимические процессы, влекущие за собой нарушение жирового и углеводного обмена, витаминного баланса и т.д. В результате кислородного голодания токсический эффект СО связан с непосредственным влиянием на клетки центральной нервной системы. Повышение концентрации окиси углерода опасны и тем, что в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедля­ется реакция, падает работоспособность водителей, что влияет на безопас­ность дорожного движения.

Характер токсического воздействия СО можно проследить по диаграмме, представленной на рисунок.

Из диаграммы следует, что даже при незначительной концентрации СО в воздухе (до 0,01%) длительное воздействие его вызывает головную боль и приводит к снижению работоспо­собности. Более высокая концентрация СО (0,02…0,033%) приводит к развитию атеросклероза, возникновению инфаркта миокарда и развитию хронических легочных заболеваний. Причем особенно вредно воздействие СО на людей, страдающих коронарной недос­таточностью. При концентрации СО около 1% наступает потеря сознания уже через несколько вздохов. СО ока­зывает негативное влияние и на нервную систему человека, вызы­вая обмороки, а также изменения цветовой и световой чувстви­тельности глаз. Симптомы отравления СО – головная боль, серд­цебиение, затрудненное дыхание и тошнота. Следует отметить, что при сравнительно небольших концентрациях в атмосфере (до 0,002%), СО связанный с гемоглобином, посте­пенно выделяется и кровь человека очищается от него на 50% каж­дые 3-4 ч.

Углеводородные соединения

Углеводородные соединения по их биологическому действию изуче­ны пока еще недостаточно. Однако экспериментальные исследования пока­зали, что полициклические ароматические соединения вызывали раку живот­ных. При наличие определенных атмосферных условий (безветрие, напряжен­ная солнечная радиация, значительная температурная инверсия) углеводоро­ды служат исходными продуктами для образования чрезвычайно токсичных продуктов – фотооксидантов, обладающих сильными раздражающим и обще­токсичным действием на органы человека, и образуют фотохимический смог. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные веще­ства. Наиболее изученным является многоядерный ароматический углеводо­род бенз(а)пирен, известный еще под названием 3,4 бенз(а)пирен, – вещество, представляющее собой кристаллы желтого цвета. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. В случае попадания канцерогенных веществ, осев­ших на пылевидных частицах, через дыхательные пути в легкие они задержи­ваются в организме. Токсичными углеводородами являются также и пары бен­зина, попадающие в атмосферу из топливной системы, и картерные газы, вы­ходящие через вентиляционные устройства и неплотности в соединениях от­дельных узлов и систем двигателя.

Оксид азота

Оксид азота – бесцветный газ, а диоксид азота – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм чело­века соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях со­единения азотной и азотистой кислот, раздражающе действуя на слизистые оболочки глаз, носа и рта. Оксиды азота участвуют в процессах, ведущих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что от­равление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем нет каких-либо нейтрализующих средств.

Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные послед­ствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи раз­мером 2…10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5…2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические-углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.

Сернистый ангидрид SО2

Сернистый ангидрид SО2 – бесцветный газ с острым запахом. Раз­дражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощение SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раз­дражение глаз, кашель.

Диоксид углерода СО2

Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) – не оказывает токсического действия на ор­ганизм человека. Он хорошо поглощается растениями с выделени­ем кислорода. Но при наличии в атмосфере земли значительного количества углекислого газа, поглощающего солнечные лучи, соз­дается парниковый эффект, приводящий к так называемому «теп­ловому загрязнению». Вследствие этого явления повыша­ется температура воздуха в нижних слоях атмосферы, происходит потепление, наблюдаются различные климатические аномалии. Кроме того, повышение содержания в атмосфере СО2 способствует образованию «озоновых» дыр. При снижении концентрации озона в атмосфере земли повышается от­рицательное воздействие жесткого ультрафиолетового излучения ни организм человека.

Автомобиль является источником загрязнения воздуха также пылью. Во время езды, особенно при торможении, в результате трения покрышек о поверхность дороги образует­ся резиновая пыль, которая постоянно присутствует в воздухе на магистралях с интенсивным движением. Но покрышки не являются единственным источни­ком пыли. Твердые частицы в виде пыли выделяются с отработавшими газами, завозятся в город в виде грязи на кузовах автомобилей, образуются от истира­ния дорожного покрытия, поднимаются в воздух вихревыми потоками, возника­ющими при движении автомобиля, и т.д. Пыль отрицательно сказывается на здоровье человека, губительно действует на растительный мир.

В городских условиях автомобиль является источником согревания ок­ружающего воздуха. Если в городе одновременно движется 100 тыс. автома­шин, то это равно эффекту, производимому 1 млн. л горячей воды. Отработав­шие газы автомобилей, содержащие теплый водяной пар, вносят свой вклад в изменение климата города. Более высокие температуры пара усиливают пе­ренос тепла движущейся средой (термическая конвекция), в результате чего количество осадков над городом возрастает. Влияние города на количество осадков особенно отчетливо видно по их закономерному увеличению, проис­ходящему параллельно с ростом города. За десятилетний период наблюде­ний в Москве, например, выпадало 668 мм осадков в год, в ее окрестностях – 572 мм, в Чикаго – 841 и 500 мм соответственно.

К числу побочных проявлений деятельности чело­века относятся и кислотные дожди – растворенные в атмосферной влаге продукты сгорания – оксиды азота и серы. В основном это относится к промышлен­ным предприятиям, выбросы которых отводятся высо­ко над уровнем поверхности и в составе которых мно­го оксидов серы. Вредное воздействие кислотных дож­дей проявляется в уничтожении растительности и ускорении коррозии металлических конструкций. Важным фактором здесь является и то, что кислотные дожди способны вместе с движением атмосферных воздушных масс преодолевать расстояния в сотни и тысячи километров, пересекая границы государств. В периодической печати появляются сообщения о кислотных дождях, выпадающих в разных странах Европы, в США, Канаде и замеченных даже в таких заповедных зонах, как бассейн Амазонки.

Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают температурные инверсии – особое состояние атмосферы, при котором температура воздуха с высотой увеличивается, а не уменьшается. Приземные температурные инверсии являются результатом ин­тенсивного излучения тепла поверхностью почвы, вследствие чего охлаждаются и поверхность, и прилега­ющие слои воздуха. Подобное состояние атмосферы препятствует развитию вертикальных движений воздуха, поэтому в нижних слоях накапливаются водяной пар, пыль, газообразные вещества, способствуя образованию слоев дымки и тумана, в том числе – смога.

Широкое применение соли для борьбы с гололедом на автомобильных дорогах ведет к сокращению срока службы автомобилей, вызывает неожиданные изменения в придорожной флоре. Так, в Англии отмечено появле­ние вдоль дорог растений, характерных для морских побережий.

Автомобиль – сильный загрязнитель водоемов, подземных водных ис­точников. Определено, что 1 л нефти может сделать непригодным для питья несколько тысяч литров воды.

Большой вклад в загрязнение окружающей среды вносят процессы техни­ческого обслуживания и ремонта подвижного состава которые требуют энерге­тических затрат и связаны с большим водопотреблением, выбросом загрязняю­щих веществ в атмосферу, образованием отходов, в том числе токсичных.

При выполнении технического обслуживания транспортных средств за­действованы подразделения, зоны периодических и оперативных форм тех­нического обслуживания. Выполнение ремонтных работ ведется на производ­ственных участках. Используемые в процессах ТО и ремонта технологичес­кое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки яв­ляются стационарными источниками загрязняющих веществ.

Таблица. Источники выделения и состав вредных веществ в производственных процессах на эксплуатационных и ремонтных предприятиях транспорта

Источник