Загрязнения от автотранспорта

Характеристика автотранспорта как источника загрязнений

На современном этапе развития экономики автомобильный транспорт играет важнейшую роль в обеспечении экономического роста и социального развития государства. По статистике автомобильный транспорт выполняет около 60% перевозок грузов и около 55% перевозок пассажиров, а с учетом личных легковых автомобилей — не менее 65% перевозок пассажиров, с тенденцией дальнейшего увеличения этих показателей. Автомобильный транспорт является одной из важнейших составляющих транспортного обеспечения безопасности страны. В то же время развитие автомобильного транспорта сталкивается с проблемами, требующими комплексного решения на государственном уровне. Так, экологические проблемы, связанные с использованием транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мира.

Начало второй половины XX столетия ознаменовалось интенсивным процессом автомобилизации общества. Развитие автомобильного транспорта предопределило две четко выраженные и противоречивые тенденции. С одной стороны, достигнутый уровень автомобилизации, отражая техникоэкономический потенциал развития общества, способствовал удовлетворению социальных потребностей населения, а с другой — обусловил увеличение масштаба негативного воздействия на общество и окружающую среду, приводя к нарушению экологического равновесия на уровне биосферных процессов. Очевидная позитивность первой тенденции повлекла за собой ярко выраженные нежелательные последствия. К концу прошлого века возникла и повсеместно проявила себя, накрепко обосновавшись, новая угроза жизненно важным интересам личности, общества, государства — реальная экологическая опасность для жизнедеятельности, связанная с достигшим гигантских масштабов уровнем автомобилизации.

Актуальность данной гемы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество городской среды и здоровье населения. Изучение негативных последствий развития автотранспортного комплекса позволяет определить два пути воздействия автомобильного транспорта на природную среду с учетом его недостаточно высокого уровня эколого-технологического совершенства.

Во-первых, автотранспорт потребляет значительное количество природных материалов и сырья, и прежде всего, невозобновляемых и дефицитных энергоносителей, таких, например, как нефть, а во-вторых, загрязняет окружающую среду. Одним из основных факторов негативного воздействия автотранспорта па окружающую среду является загрязнение атмосферного воздуха выхлопами газа. Вследствие загрязнения среды обитания вредными веществами, отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания, зоной экологического бедствия для населения становятся целые регионы, в особенности крупные города.

Проблема дальнейшего снижения вредных выбросов двигателей все более обостряется ввиду непрерывного увеличения парка эксплуатируемых автотранспортных средств, уплотнения автотранспортных потоков, нестабильности показателей самих мероприятий по снижению образования вредных веществ в процессе эксплуатации.

Принцип работы автомобильных двигателей основан на превращении химической энергии жидких и газообразных топлив нефтяного происхождения в тепловую, а затем механическую энергию. Жидкие топлива в основном состоят из углеводородов, газообразные, наряду с углеводородами, содержат негорючие газы, такие как азот и углекислый газ. 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 С"_;Н", окиси азота (NO и N0₂), обычно обозначаемые NO^A. Кроме перечисленных веществ вредное воздействие на организм человека оказывают выделяемые при работе двигателей соединения свинца, канцерогенные вещества, сажа и альдегиды. Ниже приведено содержание основных токсичных веществ в отработавших газах бензиновых двигателей.

Окись углерода, %…до 10,0.

Углеводороды, %…до 3,0.

Окиси азота, %…до 0,5.

Альдегиды, %…0,03.

Сажа, г/м³…до 0,04.

Бензапирен, мкг/м…до 20.

Двуокись серы, %…0,008.

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 дизельных двигателей, являются отработавшие газы. Картерные газы дизеля содержат значительно меньшее количество углеводородов по сравнению с бензиновым двигателем в связи с тем, что в дизеле сжимается чистый воздух, а прорвавшиеся в процессе расширения газы содержат небольшое количество углеводородных соединений, являющихся источником загрязнений атмосферы.

Примерное содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизеля приведено ниже.

Окись углерода, %…0,2.

Углеводороды, %…0,01.

Окиси азота, %…0,25.

Альдегиды, %…0,002.

Сажа, г/м³…0,01—1,1.

Бензапирен, мкг/м…до 10.

Двуокись серы, %…0,03.

Химический состав выбросов зависит от вида и качества топлива, технологии его производства, способа сжигания в двигателе и его технического состояния. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов.

Нормы для развитых европейских стран приведены в табл. 5.13.

Таблица 5.13

Нормы токсичности выхлопа автомобилей для развитых европейских стран.

Анализ влияния автомобильного транспорта на окружающую среду и человека показывает, что с точки зрения наносимого экологического ущерба автотранспорт лидирует во всех видах негативного воздействия: загрязнение воздуха — 95%, шум — 49,5, воздействие на климат — 68%. Специфика источников загрязнения (автомобилей) проявляется:

• • в высоких темпах роста численности автомобилей;
• • их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);
• • их непосредственной близости к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды и дворы жилой застройки);
• • более высокой токсичности выбросов автотранспорта;
• • сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках;
• • низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей (приземном слое) и слабее рассеиваются естественным образом (даже при ветре) но сравнению с промышленными выбросами, которые, как правило, осуществляются через дымовые и вентиляционные трубы на значительной высоте.

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

Основными причинами ухудшения экологической обстановки в городе являются значительный рост автомобильного парка, медленное развитие транспортной инфраструктуры, недостатки в организации движения, отставание эксплуатационной базы, низкие экологические характеристики автомобилей, несоответствие качества используемого моторного топлива современным требованиям. Усугубляет экологическую обстановку в городах и отсутствие комплексности в решении проблемы, устаревшая нормативно-правовая база производства и эксплуатации автомобильного транспорта, недостаточное финансирование экологических разработок и мероприятий по улучшению экологической обстановки, неэффективность административных и экономических мер, направленных на улучшение экологической ситуации.

Как уже отмечалось, автотранспорт загрязняет воздух оксидом углерода, оксидами азота и серы, углеводородами, альдегидами, сажей, а также свинцом и его соединениями. Топливо и отработавшие газы двигателей автомобилей по-разному влияют на организм человека, но наиболее токсичными являются свинец и его соединения. При отравлении оксидом углерода появляются головные боли, удушье, боли в животе и рвота, сонливость, учащенное сердцебиение. Отравлениям такого рода подвержены водители, работники службы движения и пешеходы в больших городах.

Оксид азота в соединении с водяными парами образует азотную кислоту, которая раздражает легочную ткань, что приводит к хроническим заболеваниям. Диоксид азота раздражает слизистую оболочку глаз, легких и вызывает необратимые изменения в сердечно-сосудистой системе. Соединения свинца вызывают в организме нарушения в обмене веществ и кроветворных органах.

Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов приводит к большим экономическим потерям. Это связано прежде всего с тем, что токсичные вещества вызывают нарушения в росте растений, приводят к снижению урожаев и потерям в животноводстве.

Непосредственную опасность для растений представляют диоксид серы, оксид азота, продукты фотохимических реакций и этилен. Накапливаясь в растениях, они создают опасность для животных и людей. Особенно опасны полосы земель вдоль дорог, при большой интенсивности движения на них разрешается сеять только технические культуры.

Грунтовые и поверхностные воды в большей степени подвержены опасности загрязнения топливом, маслами и смазочными материалами. Пленка из углеводородов на поверхности воды затрудняет процессы окисления, отрицательно влияет на живые организмы и изменяет качество воды.

Отработавшие газы способствуют ускорению процессов разрушения изделий из пластмассы и резины, оцинкованных поверхностей и черных металлов, а также покраски, облицовки и конструкции зданий.

При солнечной безветренной погоде компоненты отработавших газов и углеводороды в результате фотохимических реакций образуют смог, т. е. вещества, сильно раздражающие слизистую оболочку и оказывающие токсичное воздействие на организм человека.

На концентрацию в воздухе токсичных веществ влияют сорт топлива, тип двигателя, скорость и равномерность движения, состав транспортного потока и интенсивность движения, возможности распределения этих продуктов в атмосфере (топографические, метеорологические и климатические условия — направление и скорость ветра, чистота и влажность воздуха, туман и температура воздуха и др.). Концентрация вредных продуктов уменьшается с удалением от проезжей части дороги, причем тем заметнее, чем выше скорость ветра. В плотно застроенных и плохо проветриваемых районах городов, у перекрестков концентрация таких веществ растет.

Еще одним фактором воздействия транспорта на окружающую среду и человека является шум, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, шасси автомобиля (в основном механизмами трансмиссии и кузова), а также в результате взаимодействия шин с дорожным покрытием. Интенсивность шума зависит от топографии местности, скорости и направления ветра, температурного градиента, влажности воздуха, наличия и типа шумозащитных сооружений и др.

Поэтому для снижения экологической нагрузки на окружающую среду от автотранспорта очень важно поддержание в течение всего срока службы экологических параметров, заложенных заводом-изготовителем.