Загрязнение автотранспортом окружающей среды. Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду Транспорт как фактор воздействия на окружающую среду

Взаимодействие объектов транспорта с окружающей средой

Транспорт является одним из главных источников загрязнения воздуха атмосферы . Экологические проблемы , связанные с воздействием разных объектов транспорта на окружающую среду, определяются величиной выбросов двигателями токсикантов, а также заключаются в загрязнении водоемов. Свою долю негативных последствий вносят образование твердых отходов и шумовое загрязнение. При этом именно автомобильный транспорт стоит на первом месте как загрязнитель окружающей среды и потребитель энергоресурсов. На порядок ниже негативный эффект от объектов железнодорожного транспорта. Загрязнений – по мере убывания – от воздушного, морского и внутреннего водного транспорта еще меньше.

Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

Сжигая огромное количество нефтепродуктов, автомобили наносят вред как окружающей среде (в первую очередь, атмосфере), так и здоровью человека. Воздух обедняется кислородом, насыщается вредными веществами отработавших газов, увеличивается количество взвешенной в атмосфере и осевшей на поверхности различных субстратов пыли.

Сточные воды от предприятий автотранспортного комплекса обычно насыщены нефтепродуктами и взвешенными веществами, а поверхностные стоки с проезжей части автомобильных дорог содержат дополнительно тяжелые металлы (свинец, кадмий и др.) и хлориды.

Автомобили являются также интенсивными факторами элиминации позвоночных и беспозвоночных животных, опасны они и для человека, являясь причиной многих смертельных случаев и тяжелых повреждений.

Замечание 1

Владельцы личного автотранспорта часто моют свои авто на берегу водоемов с использованием синтетических моющих средств, которые поступают в воду.

Вред естественным экосистемам наносит химический способ ликвидации снега и льда с дорожных покрытий при помощи реагентов - хлористых соединений (через прямой контакт и через почву).

Опасное воздействие этих солей проявляется в процессе коррозии металла, входящего в состав автомобилей, разрушения дорожных машин и конструктивных элементов стоек дорожных знаков и придорожных ограждений.

Пример 1

Доля автомобилей, эксплуатируемых, несмотря на превышение современных нормативов по токсичности и дымности выбросов, в среднем составляет 20 – 25%.

Локальное геоэкологическое воздействие транспорта проявляется в интенсивном накапливании окиси углерода, оксидов азота, углеводородов или свинца по соседству с источниками загрязнения (вдоль шоссейных дорог, основных улиц, в тоннелях, на перекрестках). Часть загрязнителей транспортируется от места эмиссии, вызывая региональные геоэкологические воздействия. Двуокись углерода и другие газы, обладающие парниковым эффектом, распространяясь в масштабах атмосферы, вызывая неблагоприятные для человека глобальные геоэкологические воздействия.

Пример 2

Примерно в 15% проб в зонах влияния транспорта были превышены ПДК опасных для здоровья тяжелых металлов.

Основные отходы автотранспорта – аккумуляторы (свинец), элементы обшивки салона (пластмасса), автомобильные шины, фрагменты кузовов автомобилей (сталь).

Влияние железнодорожного транспорта

Основным источником загрязнения атмосферы служат отработавшие газы, выделяемые дизелями тепловозов, содержащие оксид углерода, окислы азота, различные виды углеводородов, сернистый ангидрид, сажу.

Кроме того, за год из пассажирских вагонов на километр пути поступает до 200 м³ сточных вод, в которых содержатся патогенные микроорганизмы, кроме того, выбрасывается до 12 т сухого мусора.

В процессе мытья подвижного железнодорожного состава в водоемы выбрасываются вместе со сточными водами моющие средства – синтетические поверхностно–активные вещества, различные нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, различная органика и неорганические взвешенные вещества.

Шумовое загрязнение от движущихся поездов вызывает негативные последствия для здоровья, а в целом сказывается на качестве жизни населения.

Воздействие авиационного транспорта

Авиационный транспорт насыщает атмосферу угарным газом, углеводородами, оксидами азота, сажей, альдегидами. Двигатели объектов авиационного и ракетного транспорта негативно действуют на тропосферу, стратосферу, космическое пространство. Выбросы, способствующие разрушению озонового слоя планеты, составляют около 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от всей транспортной сферы.

Воздействие флота

Речной и, в особенности, морской флот серьезно загрязняет атмосферу и гидросферу. Транспортное судоходство насыщает атмосферу фреонами, которые разрушают озоновый слой атмосферы Земли, а топливо в процессе сгорания выделяет оксиды серы, азота, угарный газ. Известно, что 40% негативных воздействий водного транспорта приходится на загрязнение атмосферы. 60% «делят» между собой шумовое загрязнение, несвойственные биосфере вибрации, твердые отходы и процессы коррозии объектов транспорта, разлив нефти при авариях танкеров и некоторое другое. Смертность молоди рыб и многих других гидробионтов связана с волнами, происходящими при эксплуатации морских судов.

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.

На сегодняшний день двигатель внутреннего сгорания,

установленный на автомобиль, признан одним из главных источников

загрязнения окружающей среды. Усугубляет ситуацию тот факт, что

автомобиль находится в непосредственной близости к людям, а это

усиливает его отрицательное воздействие на человека, флору и

фауну. По данным Всемирной организации здравоохранения, именно

автомобиль является причиной более 80 тыс. ежегодных смертей

европейцев. Рак легких, хронические бронхиты, астма, аллергические

заболевания – все это напрямую связано с выбросами

автотранспортом отработавших газов. Согласно данным

отечественных и зарубежных исследований, транспортно-дорожный

комплекс, в состав которого входят автомобили, самолеты,

тепловозы, суда, сельхозмашины и дорожная техника, является

одним из основных загрязнителей атмосферы.

Таким образом, основную долю в загрязнение окружающей

среды вносит автомобильный транспорт, а точнее двигатели

внутреннего сгорания, установленные на автомобили.

Отработавшие газы (ОГ) образуются в результате сгорания

топлива в процессе работы ДВС. Негативное влияние ОГ на

окружающую среду объясняется химическим воздействием этих

веществ на клетки растений и живых организмов, а также на

организмов и наносят вред внутренним органам и клеткам этих

организмов.

Кроме ОГ, негативное воздействие на окружающую среду

оказывают картерные газы и топливные испарения от ДВС.

Испарение топлива часто происходит из топливной системы

двигателя из-за негерметичности соединений или небрежной

эксплуатации.

В основе процессов, приводящих автомобиль в движение, лежит

горение топлива, невозможное без кислорода.

Безусловно, выбросы отработавших газов ДВС, пары топлива и

поглощение кислорода из атмосферы негативно отражаются на

общей экологической обстановке и приводят к возникновению

различных заболеваний у людей.

4 Токсичность отработавших газов автомобильных двигателей. Причины образования токсичных компонентов.

Под токсичностью ДВС понимается негативное воздействие,

оказываемое на окружающую среду – растения, животных, людей и

строения вредными веществами, содержащимися в отработавших

газах (ОГ) [

Традиционные топлива для ДВС представляют собой сложную

смесь углеводородов: предельных, непредельных, ароматических,

циклических и др. В топливе почти всегда присутствует сера и следы

металлов, которые попадают в него из нефти и в полной мере не

удаляются в процессе очистки нефти и производства топлив.

В результате идеального горения топлива в ДВС должны

образовываться лишь углекислый газ – CO2 и вода – H2O. Однако

некачественное приготовление топливовоздушной смеси и

особенности организации процесса горения в ДВС приводят к

образованию токсичных веществ, которые выбрасываются с ОГ.

Отработавшие газы ДВС на 99,0-99,9 % состоят из продуктов полного

сгорания топлива (CO2 и H2O), а также из неиспользованного

кислорода и азота. Но в 1 % отработавших газов содержатся наиболее

токсичные вещества, которые и определяют негативное воздействие

ОГ на окружающую среду. Состав отработавших газов ДВС

зависит от типа и качества используемого топлива, а также от типа

организации рабочего процесса. Поэтому состав ОГ отличается у

различных типов двигателей и обозначается в широких пределах.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Реферат

Тема: «Воздействие автотранспорта на окружающую среду»

Введение

1. Загрязнение атмосферы

1.1 Состав выхлопных газов

1.2 Распространение автомобильных выбросов в атмосфере

1.3 Шумовое загрязнение среды

1.3.1 Понятие шума

1.3.2 Проблема шумовых загрязнений сегодня

1.3.3 Влияние шума на здоровье человека

1.3.4 Борьба с шумовым загрязнением

2. Загрязнение литосферы

2.1 Влияние тяжелых металлов (свинца) на почву

2.2 Борьба с загрязнением почвы

3.Загрязнение гидросферы

3.1 Факторы загрязнений

3.2 Влияние тяжелых металлов (свинца) на гидросферу

4. Влияние автотранспорта на здоровье человека

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В XXI веке в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду. Так как природа - целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в природе круговоротах веществ и энергии. Сегодня производственная деятельность человечества связанна с использованием разнообразных природных ресурсов, охватывающих большинство химических элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем. Самые острые связаны с состоянием атмосферы, гидросферы и литосферы.

Некоторые «изменения», такие как загрязнение воздуха или воды, могут непосредственно влиять на здоровье и жизнедеятельность организма. Другие чреваты косвенными эффектами, например, выбросы углекислого газа сказываются на климате, что в свою очередь отражается на производстве продуктов питания; сдвиги в концентрации биогенов приводят к гибели одних популяций и бурному размножению других.

В результате накопления различных загрязнений в атмосфере, в первую очередь фреонов, происходит разрушение озонного слоя, который предохраняет земную поверхность от солнечной радиации. Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами предприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняются реки, озера и моря. Считается, что в водоемы попадает свыше 500 тыс. различных веществ. Тяжелые металлы - свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий, попавшие в водоем, активно поглощаются животными и рыбами, которые или сами погибают, или отравляют людей, использующих их в пищу.

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильными транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду. Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха, трудно оценить, однако даже по неполным данным он достаточно велик. Автомобиль не роскошь, а средство передвижения. Без автомобиля в настоящее время немыслимо существование человечества. При интенсивной урбанизации и росте мегаполисов автомобильный транспорт стал самым неблагоприятным экологическим фактором в охране здоровья человека и природной среды в городе. Таким образом, автомобиль становится конкурентом человека за жизненное пространство.

За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что главным виновником загрязнения атмосферного воздуха - одного из основных источников жизни на нашей Земле, является детище научно-технического прогресса - автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет около 60 - 90%.

1 . Загрязнение атмосферы .

автотранспорт загрязнение здоровье

Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля - вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества. Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения. Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу. По виду применяемого топлива ДВС подразделяют на двигатели, работающие на бензине, газе и дизельном топливе. По способу воспламенения горючие смеси ДВС бывают с воспламенением от сжатия (дизели) и с воспламенением от искровой свечи зажигания.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов нефти с температурами кипения от 200 до 350 0 С. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и самовоспламеняемость, быть химически стабильным, при сгорании иметь минимальную дымность и токсичность. Для улучшения этих свойств в топлива вводят присадки, антидымные или многофункциональные.

1 .1 Состав выхлопных газов

Образование токсичных веществ - продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания - расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно.

К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (С Х H Y), окислы азота (NO X), бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы - это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% С Х H Y и 98% NO X , картерные газы по - 5% С Х H Y , 2% NO X , а топливные испарения - до 40% С Х H Y .

В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О 2 , О 3 , С, СО, СО 2 , СН 4 , C n H m , C n H m О, NO, NO 2 , N, N 2 , NH 3 , HNO 3 , HCN, H, H 2 , OH, H 2 O.

Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, NO X , C X H Y , R X CHO, SO 2 , сажа, дым.

СО (оксид углерода) - этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО 2 на СО и О 2 при высоких температурах.

Во время работы дизеля концентрация СО незначительна (0,1…0,2%). У карбюраторных двигателей при работе на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5-8% из-за работы на обогащенных смесях.

NO X (оксиды азота) - самый токсичный газ из ОГ.

N - Инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.

Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.

Кроме того, температура в зоне горения (камера сгорания) во многом зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при горении выделяет меньшее количество теплоты, процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в стенке, т.е. в таких условиях выделяется меньшее количество NO x , а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому (1 кг топлива к 15 кг воздуха).

Гидроводороды (С x Н y ) - этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные элементы. ОГ содержат около 200 разных гидроводородов.

В дизельных двигателях С x Н y образуются в камере сгорания из-за ге-терогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, пло-хого распыления.

ДВС выбрасывает большее количество С x Н y , когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания.

Дым - непрозрачный газ. Дым может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния ОГ.

Белый и синий дым - это смесь капли топлива с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации.

Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоя-нии, а потом исчезает из-за нагрева. Отличие белого дыма от синего оп-ределяется размером капли: если диаметр капли больше длины волны синего цвета, то глаз воспринимает дым как белый.

К факторам, определяющим возникновение белого и синего дыма, а также его запах в ОГ, относятся температура двигателя, метод образования смеси, топливные характеристики (цвет капли зависит от температуры ее образования: при увеличении температуры топлива дым приобретает синий цвет, т.е. уменьшается размер капли).

Сажа - представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки; в ОГ дизельного двигателя сажа состоит из неопределенных частице с размерами 0,3... 100 мкм.

Причина образования сажи заключается в том, что энергетические ус-ловия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, что-бы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водо-рода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реак-цию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислоро-дом. Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгора-ния, типа топлива, отношения топливо-воздух. Содержание сажи в ОГ уменьшается с увеличением угла опережения впрыска топлива, а при уменьшении угла опережения впры-ска топлива, выделение сажи заметно возрастает.

Количество сажи зависит от температуры в зоне сгорания. Существуют другие факторы образования сажи - зоны обогащенной смеси и зоны контакта топлива с холодной стенкой, а также неправильная турбуленция смеси. Скорость сжигания сажи зависит от размера частиц, например, сажа сжигается полностью при размере частиц меньше 0,01 мкм.

SO 2 (оксид серы) - образуется во время работы двигателя из топлива, получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях); эти выбросы раз-дражают глаза, органы дыхания. SO 2 , H2S - очень опасны для растительности.

Р О (оксиды свинца) - возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации (это очень быстрое, взрывное сгорание отдельных участков рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000 м/с, сопровождающееся значительным повышением давления газов). При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу вы-брасывается приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца.

Альдегиды (R x CHO ) - образуются, когда топливо сжигается при низ-ких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонко-го слоя масла в стенке цилиндра. При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды ис-чезают.

Загрязнение воздуха идет по трем каналам:

1) ОГ, выбрасываемые че-рез выхлопную трубу (65%);

2) картерные газы (20%);

3) углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).

1 .2 Распространение и трансформация автомобильных выбросов в атмосфере

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает атмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль в этом играет зеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивный газообмен. Скорость газообмена между растительным миром в 25 - 30 раз превышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массы активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказывает сильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли, адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям. Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил. Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, С Х Н У, NO X , SO X распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы. В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде. Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO 2 . Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

1 .3 Шумовое загрязнение среды

1 .3.1 Понятие шума

Шумом является всякий нежелательный для человека звук. При нормальных атмосферных условиях скорость звука в воздухе равна 344 м/с.

Звуковое поле - это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. В свободном поле интенсивность распространения звука уменьшается, пропорционально квадрату расстояния от источника. На распространение шума могут оказывать влияние также погодные и климатические факторы, определяющие поглощение звука воздухом и распространение звука: температура и влажность, сила ветра, температурные градиенты, атмосферная турбулентность, туман и снег. Зеленый пояс деревьев или кустарников вокруг источников помогает изолировать от шума окружающую местность: высокочастотный характер звука понижается при его прохождении через зеленую изгородь. Кроме того, движение кустарников и деревьев, вызванное ветром, создает приемлемый маскировочный эффект.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления - децибелах (ДБ). Это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20 - 30 ДБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Что же касается “громких звуков”, то здесь допустимая граница поднимается примерно до 80 ДБ. Шум в 130 ДБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 ДБ становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь - “под колокол”; колокольный звон убивал человека.

1 .3.2 Проблема шумовых загрязнений сегодня

Если в 60 - 70 годы прошлого столетия шум на улицах не превышал 80 ДБ, то в настоящее время он достигает 100 ДБ и более. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 ДБ, в то время как по санитарным нормам он должен не превышать 40 ДБ.

За последние десятилетие проблема борьбы с шумом во многих странах стала одной из важнейших. Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней.

По данным специалистов, шум в больших городах ежегодно возрастает примерно на 1 ДБ. Имея ввиду уже достигнутый уровень, легко себе представить весьма печальные последствия этого шумового “нашествия”.

Появляются все новые сверхмощные источники звука, например, шум реактивного самолета, космической ракеты. Очень высок уровень промышленных шумов. На многих производствах он достигает 80 - 100 ДБ и более, способствуя увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда примерно на 10 - 15% и одновременно значительно ухудшает его качество.

1 .3.3 Влияние шума на здоровье человека

В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека, шум может оказывать на него различные действия.

Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда. Воздействие шума зависит также и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости. Шумы высоких уровней могут явиться хорошей почвой для развития стойкой бессонницы, неврозов и атеросклероза.

Под воздействием шума от 85 - 90 ДБ снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Долгое время человек жалуется на недомогание. Симптомы - головная боль, головокружение, тошнота, чрезмерная раздражительность. Все это результат работы в шумных условиях.

Влияние шума на человека до некоторых пор не было объектом специальных исследований. Ныне воздействие звука, шума на функции организма изучает целая отрасль науки - аудеология. Было установлено, что шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья и другие) благотворно влияют на человеческий организм, успокаивают его, навевают целительный сон.

Опубликованные в последние годы исследования показывают, что шум способен увеличивать содержание в крови таких гормонов стресса, как кортизол, адреналин и норадреналин - даже во время сна. Чем дольше эти гормоны присутствуют в кровеносной системе, тем выше вероятность, что они приведут к опасным для жизни физиологическим проблемам. Сильный стресс способен вызвать сердечную недостаточность, приступ стенокардии, высокое кровяное давление и проблемы с иммунитетом.

Среди органов чувств слух - один из важнейших. Благодаря ему мы способны принимать анализировать все многообразие звуков, окружающей нас внешней среды. Слух всегда бодрствует, в известной мере даже ночью, во сне. Он постоянно подвергается раздражению, ибо не обладает никакими защитными приспособлениями, сходными, например, с веками, предохраняющими глаза от света.

Ухо - один из наиболее сложных и тонких органов он воспринимает и очень слабые, и очень сильные звуки. Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения.

При высоких уровнях шума слуховая чувствительность падает уже через 1 - 2 года, при средних - обнаруживается гораздо позже, через 5 - 10 лет, то есть снижение слуха происходит медленно, болезнь развивается постепенно. Поэтому особенно важно заранее принимать соответствующие меры защиты от шума. В настоящее время почти каждый человек, подвергающийся на работе воздействию шума, рискует стать глухим.

Акустические раздражения исподволь, подобно яду, накапливаются в организме, все сильнее угнетая нервную систему. Изменяется сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов - тем более, чем интенсивнее шум. Реакция на шум нередко выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувственных восприятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.

Итак, шум оказывает свое разрушающее действие на весь организм человека. Его гибельной работе способствует и то обстоятельство, что против шума мы практически беззащитны. Над проблемой шумового “нашествия” во многих странах серьезно задумались, а в некоторых приняли определенные меры. В связи с ростом шума можно представить состояние людей через 10 лет. Поэтому эта проблема должна быть рассмотрена, иначе последствия могут оказаться катастрофическими.

1 .3.4 Борьба с шумовыми загрязнениями

Было выяснено, что наиболее остро стоит проблема транспортного шума. Наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение собственных шумов транспортных средств (особенно трамвая) и применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления окон (с одновременным применением принудительной вентиляции).

В общем случае методы снижения транспортного шума можно классифи-цировать по следующим трем направлениям: уменьшение шума в источнике его возникновения, включая изъятие из эксплуатации транспортных средств и из-менение маршрутов их движения; снижение шума на пути его распро-странения; применение средств звукозащиты при восприятии звука.

Из трех основных видов транспорта автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное акустическое воздействие. Автомобили являются пре-обладающим источником интенсивного и длительного шума, с которым ни в какое сравнение не идут никакие другие.

К числу указанных мер относятся улучшение конструкции дорог и их трассирования, регулирование транспортных потоков, применение экранов и барьеров, пере-смотр общих концепций землеиспользования вблизи основных транспортных магистралей. Также можно добиться весьма существенного снижения шума для значительного числа людей путем создания объездных путей, специально рассчитанных на значительную интенсивность движения и ослабления напряженности транспортной сети, пронизывающей жилые квар-талы. В крупных и небольших городах, где объездные пути еще не созданы, можно пойти на переключение движения транс-порта в ночные часы на улицы, где расположены торговые предприятия.

Необходимость устройства дорогостоящих ограждающих конструкций с высокими звукоизоляционными характеристиками может быть сведена к ми-нимуму, если форму и ориентацию зда-ния спланировать с учетом воздействия шума со стороны дороги.

2 . Загрязнение литосферы

Вещества, попадающие с выхлопными газами в атмосферный воздух, а затем, оседают на почву. Почвы обладают способностью удерживать и сохранять как атмосферные, так и грунтовые воды, обогащающие почву химическими соединениями и тем самым оказывающие влияние на формирование того или иного типа почв. Элементы, находящиеся в почве, в воде, в почвенном воздухе, могут вступать практически в неограниченное число контактов и образовывать бесконечное число связей.

Почва - составная часть почти всех биосферных круговоротов веществ. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения. Массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

2 .1 Влияние тяжелых металлов (свинца) на почву

Почвы, будучи компонентами, очень тонко сбалансированных природных экосистем, находятся в динамическом равновесии со всеми другими компонентами биосферы. Однако при использовании в разнообразной хозяйственной деятельности почвы часто теряют природное плодородие или даже полностью разрушаются.

при сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеяния свинец обогащает почву вдоль дорог. Из почвы и частично из воздуха он попадает в растения. Есть сведения о том, что при содержании 0,1 г свинца в 1 кг сена он может явиться причиной гибели крупного рогатого. Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического действия тяжелых металлов. До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями

Почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющие эти растения. Кроме того, тяжелые металлы могут быть загрязнителями растений и водоемов в результате использования сточных ила вод. Опасность загрязнения почв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов, противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и

Десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.

Самоочищение почв, как правило, - медленный процесс. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать тяжелейшие болезни и смертельные исходы. Содержание свинца в растениях, выращенных в тяжелосуглинистых почвах, может достигать самой высокой отметки. (7 мг/кг). Боле высокие концентрации свинца (до 1000 мг/кг) характерны для растительности на техногенно загрязненных территориях. Так, например, в окрестностях металлургических предприятий, рудников по добыче полиметаллов и, главным образом, вдоль автострад.

Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно меняются. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150м. Лесные полосы вдоль дорого задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых загрязнений определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. На загрязненных свинцом почвах безопаснее всего выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным.

Аккумуляция свинца представителями животного мира зависит от множества факторов и, в первую очередь, от их таксономической принадлежности. Подтверждена прямая зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха свинцом и степенью его накопления в организме теплокровных животных, обитающих рядом с металлургическими производствами.

2 .2 Борьба с загрязнением почвы

Для того чтобы уменьшить загрязнение среды свинцом необходимо уменьшить использование этилированного бензина, т.к. этот бензин и является источником выбросов свинца в атмосферу. Также необходимо создать ряд установок, которые бы задерживали свинец, т.е. количество свинца оседало в этих установках. Естественной такой установкой являются любые виды растительности. Средние концентрации свинца снизились только на 41%. Различие в степени снижения выбросов и концентраций свинца можно объяснить неполным учетом выбросов от автомобилей в предыдущие годы; в настоящее время увеличилось количество автомобилей и интенсивность их движения. Создание хотя бы незначительных преград ненамного, но уменьшило бы степень отравления свинцом населения нашей планеты.

3 . Загрязнение гидросферы

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ). Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов. Установлено, что более 400 видов веществ, выделяемых при работе автотранспорта, могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

3 .1 Факторы загрязнений

Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей личного пользования недостаточно развита. Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое обслуживание своими силами, что они и делают, конечно, без учёта экологических последствий. Примером могут служить частные мойки или несанкционированные площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов эту операцию зачастую выполняют на берегу реки, озера или пруда.

Между тем автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют опасность для водоёмов. Поступление со стоками тяжелых металлов и токсичных веществ резко ограничивает и использование водных ресурсов.

Для снижения загрязнения поверхностных вод открытых водоемов необходимо создание бессточной системы водоснабжения на участках, используемых для мытья автомобилей, а также строительство локальных очистных сооружений с последующим разбавлением остаточного количества загрязняющих веществ. Практика показала, что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ. Однако они практически не снижают содержание в них солей, из которых наибольшую опасность представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные, к которым относится один из наиболее токсичных - тетроэтилсвинец.

3 .2 Влияние тяжелых металлов (свинца) на гидросферу

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.

Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, автотранспорта. Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.

Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой - главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов.

В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм 3 . Лимитирующий показатель вредности свинца - санитарно-токсилогический. ПДК в свинца составляет 0.03 мг/дм 3 , ПДК вр - 0.1 мг/дм 3 .

Свинец содержится в выбросах предприятиями металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии и автотранспорта.

Влияние свинца на здоровье происходит при вдыхании воздуха, содержащего свинец, и поступлении свинца с пищей, водой, на пылевых частицах. Свинец накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях. Свинец влияет на почки, печень, нервную систему и органы кровообразования. Пожилые и дети особенно чувствительны даже к низким дозам свинца.

Выбросы М (тыс.т/год) и среднегодовые концентрации q (мкг/м 3) свинца. Резкое снижение промышленных выбросов не сопровождается снижением выбросов автотранспорта. Средние концентрации свинца снизились только на 41%. Различие в степени снижения выбросов и концентраций свинца можно объяснить неполным учетом выбросов от автомобилей в предыдущие годы; в настоящее время увеличилось количество автомобилей и интенсивность их движения.

4 . Влияние автотранспорта на здоровье человека

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему.

Влияние загрязнения воздуха на здоровье населения состоит в следующем.

Взвешенные частицы. Частицы пыли размером от 0,01 до 100 мкм классифицируются следующим образом:

более 100 мкм - осаждающиеся, менее 5 мкм - практически неосаждающиеся.

Частицы первого типа безвредны, поскольку быстро осаждаются либо на поверхности земли, любо в верхних дыхательных путях. Частицы второго типа попадают глубоко в легкие. Установлено присутствие соединений углерода, углеводорода, парадина, ароматических веществ, мышьяка, ртути и др. в легких вследствие проникновения пыли, a также связь с частотой заболевания раком, хроническим заболеванием дыхательных путей, астмой, бронхитом, эмфиземой легких. При попадании в дыхательные пути сажи, возникают хронические забо-левания (размеры твердых частиц 0.5…2 мкм), ухудшается видимость, а также сажа абсорбирует на своей поверхности сильнейшие канцерогенные вещества (бенз(а)пирен), что опасно для человеческого организма. Норма сажи в ОГ составляет 0.8 г/м 3 .

Сернистый ангидрид. Оказывает пагубное влияние на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, вызывает бронхиальную закупорку. Начиная с 500 мкт/м 3 у больных бронхитом наблюдаются осложнения, 200 мкт/м 3 вызывает увеличение приступов у астматиков.

Оксиды азота . Диоксид азота и фитохимические производные являются побочными продуктами нефтехимических производств и рабочих процессов дизельных двигателей. Оказывают влияние на легкие и на органы зрения. Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаз и носа, разрушают легкие. В дыхательных путях оксиды азота реагируют с влагой, которая находится в этом месте. Оксиды азота способствуют разрушению озоно-вого слоя.

Озон. Повышение концентрации оксидов азота и углеводородов под действием солнечной радиации порождает фотохимический смог (озон, ПАН и др.) Фоновая концентрация озона в природе 20 - 40 мкт/м 3 . При 200 мкт/м 3 наблюдается заметное негативное воздействие на организм человека.

Моноксид углерода. При сжигании топлива в условиях недостатка воздуха, CO генерируется в процессе работы автомобильных двигателей. Соединяясь с гемоглобином (НЬ), из вдыхаемого воздуха попадает в кровь, препятствуя насыщению крови кислородом, а, следовательно, и тканей, мышц, мозга. При концентрации 20 - 40 мкт/м 3 в течение 1 часа содержание НЬСО в крови повышается на 2 - 3%, что вызывает ослабление зрения, ориентации в пространстве, реакций. СО вызывает нарушение нервной системы, головную боль, похудение, рвоту.

Диспансерные исследования Института экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН показали, что длительное вдыхание воздуха, содержащего моноксид углерода в концентрациях 3-6 ПДК и диоксид азота 2-3 ПДК, вызывает в детском организме ряд ответных реакций. Установлены удлинение времени латентного периода зрительно - моторной реакции, хронический тонзиллит, хронический ринит, гипертрофия миндалин, снижение жизненной емкости легких.

Основными представителями альдегидов , поступающих в атмосферный воздух с выбросами автомобилей, являются формальдегид и акролеин. Действие формальдегида характеризуется раздражающим эффектом по отношению к нервной системе. Он поражает внутренние органы и анактивирует ферменты, нарушает обменные процессы в клетке путем подавления цитоплазматического и ядерного синтеза. Именно R x CHO определяют запах ОГ.

Углеводороды (С x Н y) имеют неприятные запахи. С x Н y раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и фауны. С x Н y от паров бензина также токсичные, допускается 1,5 мг/м 3 в день.

Оксиды свинца накапливаются в организме человека, попадая в него через животную и растительную пищу. Свинец и его соединения относятся к классу высокотоксичных веществ, способных причинить ощутимый вред здоровью человека. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Свинцовое отравление (сатурнизм) занимает первое место среди профессиональных интоксикаций.

Заключение

Сейчас экологический ущерб автотранспорта огромен и проявляется непосредственно во многих явлениях: загрязнение почвы, воды, атмосферы, автотранспорт создает шумовые и энергетические загрязнения. Все это ведет к значительному ухудшению здоровья и сокращению жизни населения. В частности, это проблема особенно остро проявляется в нашем государстве. Загрязнение окружающей среды в Казахстане связанна с бурным развитием экономики. Однако сейчас предпринимаются различные шаги с целью улучшения экологической обстановки в стране. Для того чтобы сохранить человечеству автомобиль необходимо если не исключить, то свести к минимуму вредные выбросы. Основные пути снижения экологического ущерба от транспорта выделятся в следующем:

Оптимизация движения городского транспорта.

разработка альтернативных энергоисточников;

дожигание и очистка органического топлива;

создание (модификация) двигателей, использующих альтернативные топлива;

защита от шума;

Экономические инициативы по управлению автомобильным парком и дви-жением.

Улучшение градостроительства и оптимизация городского движения транс-порта взаимно увязаны и нацелены на лучшую планировку дорог и улиц, со-здание транспортных развязок, улучшение дорожного покрытия, контроль скоростного движения.

Альтернативный транспорт -- это электромобили, применение альтернатив-ного топлива, строительство линий для скоростного трамвая, метро, авто-мотрисы и др.

Экономические инициативы -- налог на автомобили, топливо, дороги, ини-циативы по обновлению автомобилей.

Работы в этом направлении ведутся во всем мире и дают определенные результаты. Автомобили, выпускаемые в настоящее время в промышленно развитых странах, выбрасывают вредных веществ в 10-15 раз меньше, чем 10-15 лет тому назад. Во всех развитых странах происходит ужесточение нормативов на вредные выбросы при работе двигателя. В 2000 г. введены более строгие нормы. Происходит не только количественное ужесточение норм, но и их качественное изменение. Так, вместо ограничений по дымности введено нормирование твердых частиц, на поверхности которых адсорбируются опасные для здоровья человека ароматические углеводороды и в частности, канцерогенный бензапирен. Постоянно расширяется список веществ, содержание которых должно находится под контролем.

Однако ситуация в Казахстане гораздо печальнее мировой. Эксплуатируемые в стране автомобили не соответствуют современным европейским ограничениям по токсичности и выбрасывают вредных веществ существенно больше чем зарубежные аналоги. Существует несколько наиболее важных причин отставания Казахстана в этой сфере:

- низкая культура эксплуатации автомобилей . Количество неисправных автомобилей, находящихся в эксплуатации до сих пор весьма велика.

- отсутствие жестких законодательных требований к экологическим качествам автомобилей. С начала 90-х годов стандарты, сохранившиеся в течение 10 лет почти без изменений, начали существенно отставать от европейских норм. В отсутствие достаточно жестких требований по токсичности выбросов, потребитель не заинтересован покупать экологически более чистые, но при этом более дорогие автомобили, а производитель не склонен их выпускать.

- неподготовленность инфраструктуры эксплуатации автомобилей, оборудованных в соответствии с современными экологическими требованиями.

В отличие от европейских стран, у нас в стране до сих пор затруднено внедрение нейтрализаторов.

В последние годы ситуация начала меняться к лучшему. Введение в действие жестких экологических норм и происходит с опозданием в 10 лет, важно, что оно началось.

Список используемой литературы

1) Григорьев А.А. Города и окружающая среда. Космические исследования. - М.: Мысль, 1982.

2) Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 1998 - 408 с.

3) Аксенов И.Я. Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. - М.: Транспорт, 1986. - 176с.

4) Сидоренко В.М. и др. Экология: Учеб. пособие. - СПб. Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. - 80с.

5) Стадницкий Г.В. Экология: Учебник для вузов. - 6-е изд. - СПб: Химиздат, 2001. - 288с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Химическое воздействие автотранспорта на окружающую среду, загрязнение атмосферы, гидросферы, литосферы. Физическое и механическое воздействие автотранспорта на окружающую среду, методы их предотвращения. Причины отставания России в сфере экологии.

реферат , добавлен 10.09.2013


Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта. Физическое и механическое воздействие автотранспорта на окружающую среду. Влияние выхлопных газов на здоровье человека. Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы выхлопными газами.

презентация , добавлен 21.12.2015


Состояние гидросферы, литосферы, атмосферы Земли и причины их загрязнения. Методы утилизации отходов предприятий. Способы получения альтернативных источников энергии, не наносящих вреда природе. Влияние загрязнений окружающей среды на здоровье человека.

реферат , добавлен 02.11.2010


Факторы, влияющие на распространение отработавших газов, химический состав и оценка негативного воздействия на окружающую среду. Загрязнения почв придорожных участков тяжелыми металлами, механизм трансформации. Расчет экономического ущерба от выбросов.

дипломная работа , добавлен 09.04.2015


Основные виды загрязнений биосферы. Антропогенное загрязнение атмосферы, литосферы и почвы. Результат загрязнения гидросферы. Влияние атмосферных загрязнений на организм человека. Меры предотвращения антропогенных воздействий на окружающую среду.

презентация , добавлен 08.12.2014


Особенности загрязнения окружающей среды Беларуси. Влияние экологической ситуации на здоровье человека. Воздействие человеческой деятельности на окружающую среду. Причины загрязнения почв, вод и атмосферы. Меры по поддержанию качества окружающей среды.

презентация , добавлен 16.12.2014


Загрязнение атмосферы, его природные и антропогенные источники. Административно-промышленная структура Волгограда. Экологическая ситуация, уровень загрязнения воздуха. Влияние транспорта на состояние окружающей среды. Загрязнение среды тяжелыми металлами.

реферат , добавлен 10.11.2010


Влияние автотранспорта на окружающую среду: локальные, региональные и глобальные экологические проблемы. Акустическое загрязнение и его влияние на здоровье. Загрязнение воздуха, контроль его чистоты. Экономическая оценка загрязнения окружающей среды.

курсовая работа , добавлен 25.06.2009


Производства, влияющие на окружающую среду. Пути загрязнения атмосферы при строительстве. Меры защиты атмосферы. Источники загрязнения гидросферы. Санирование и очистка территорий. Источники сверхнормативного шума, связанные со строительной техникой.

презентация , добавлен 22.10.2013


Влияние загрязнения окружающей природной среды на здоровье населения, экологические аспекты теплоэнергетики, загрязнители атмосферы. Природно-климатическая характеристика района исследования. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды.

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.