Загрязнение автомобилями атмосферного воздуха

Основными токсическими компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода, оксиды азота, альдегиды, соединения свинца, а дизельных - оксиды азота и сажа.

Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах  двигателей, в зависимости от механизма  их образования можно разделить  на группы:

1. Углеродосодержащие  вещества - продукты полного и  неполного сгорания топлив (СО2, СО, углеводороды).

Оксид углерода - высокотоксичное  вещество, бесцветна, легче воздуха и свободно распространяется в атмосфере. Под её воздействием нарушается газовый обмен в организме человека, вступает в реакцию с гемоглобином крови и наступает кислородное голодание, влияющее прежде всего на состояние центральной нервной системы. Окись углерода в количестве свыше 0,01% по объему при вдыхании в течение нескольких часов может вызвать признаки отравления, а в количестве 0,02% - легкое отравление.

При остром отравлении наступает  резкая слабость, отмечается шум в  ушах, головокружение и головная боль, появляется боль в области сердца, тошнота, иногда рвота. Человек перестает  ориентироваться в окружающей обстановке. У одних наступает сонливость, у других - возбуждение. Иногда появляются судороги, а нередко человек теряет сознание.

Ориентировочный экономический  ущерб от загрязнения СО составляет 70 -100 руб/т.

Углеводороды, кроме того, токсичны при солнечном свете. Они  вступают в реакцию с окислами азота, образуя перекиси и озон. Перекиси раздражают глаза, горло, нос, губят  растения.

2. Вещества, механизм  образования которых непосредственно  не связан с процессом сгорания  топлива (оксиды азота - по термическому  механизму).

Окислы азота (бесцветная окись и красновато-бурая двуокись), попадая в организм человека, соединяются  с водой и образуют в дыхательных  путях соединения азотной и азотистой  кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и  сложным рефлекторным расстройствам.. Действуя на кровеносную систему приводит к кислородной недостаточности, оказывает прямое действие на центральную нервную систему. Удовлетворительно чувствуя себя в присутствии опасных концентрации окислов азота, человек впоследствии тяжело заболевает. По действию на организм человека окислы азота в 10 раз опаснее окиси углерода. Окислы азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа и рта.

3. Вещества, выброс  которых связан с примесями содержащимися в топливе (соединения серы, свинца, др. тяжелых металлов), воздухе, а также образующимися в процессе износа деталей (оксиды металла).

Свинец и бенз(а)пирен являются сильнейшими ядами. Попав в организм человека через кожу, с воздухом, водой, пищей, свинец поражает все органы и ткани. Канцерогенный бенз(а)пирен, адсорбировавшись на поверхности сажи, с воздухом попадает в легкие человека и может явиться причиной злокачественной опухоли. Свинец и бенз(а)пирен, попав в организм человека, не выводятся из него до конца его жизни. На содержание свинца и бенз(а)пирена в отработавших газах нет и не может быть никаких санитарных норм. Таких ядовитых веществ не должно быть в воздухе. В силу этого в ряде городов СНГ (Москва, Казань, Набережные Челны), Европы, США запрещено применение этилированного бензина.

Сернистый ангидрид оказывает  многостороннее общетоксичное действие на теплокровных, вызывает острое и хронические отравления. Вызывает расстройство сердечно-сосудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек. Общетоксическое действие SO2 связано с нарушением иммунного статуса организма с понижением сопротивляемости инфекции. SO2 оказывает выраженное токсичное действие на растения. В присутствии диоксида серы ускоряется коррозия металлов в воздухе. Сернистый газ разрушающе действует на строительные конструкции, т. к. содержащиеся в цементе карбонаты кальция, реагируя с SO2 при наличии влаги переходит в нестойкие сульфаты, вымываемые водой. Воздействие SO2 на почву снижает ее плодородность, т. к. при этом происходит закисление.

Окислы серы и серная кислота  могут вызвать порчу текстильных  изделий и бумаги, вызывают снижение прочности кожаных и некоторых  других изделий. Кислотные дожди, вызванные  парами серной кислоты, кроме вреда, наносимого природе, разрушают покрытия автомобильных дорог.

Сероводород разрушающий и удушливый газ, вызывает поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз. Может вызвать острое и хроническое отравление с разного рода последствиями.

Твердые частицы включают нерастворимые и растворимые  в органическом растворителе вещества. Сажа (твердый углеводород) является основным компонентом нерастворимых  твердых частиц.

Они проникают в дыхательные пути человека вызывает их различные заболевания. Из неорганической пыли наиболее отрицательное воздействие оказывает пыль, содержащая большое количество диоксида кремния, которое может вызвать - селикоз. Попадая в глаза вызывает глазной травматизм и др. заболевания. Раздражает кожные покровы, подкожные нервы, засоряет кожные железы и бывает причиной гнойничковых заболеваний. Оседая на зеленой части растений неорганическая пыль и особенно сажа ухудшают условия дыхания, замедляет рост и развитие растений. Все виды пыли засоряют водоемы, а кроме того, сажа образует на поверхности пленку, препятствующую воздухообмену.

Формальдегид - газ с резким неприятным запахом, раздражает слизистые  оболочки, поражает центральную нервную  систему, вызывает воспаление органов  дыхания. При концентрации формальдегида  в атмосфере 0,007% наблюдается легкое раздражение дыхательных путей  и слизистых оболочек глаз и носа.

Наибольшую опасность  для человека представляют полициклические  ароматические углеводороды (ПАУ), которые  организмом не очищаются и способствуют развитию раковых заболеваний. Переносчиком этих канцерогенов является сажа, которая  сама по себе для здоровья не опасна. Самым активным из ПАУ признан  бенз(а)пирен.

Состояние здоровья населения  в известной мере является индикатором  экологической обстановки. Наиболее чувствительны иммунная и эндокринная  системы, под контролем которых, наряду с нервной системой, находится  организм в целом и его отдельные  структуры.

Воздействие атмосферных  загрязнений на здоровье можно подразделить на два вида в зависимости от времени  проявления эффекта: острое, сказывающееся  в период или непосредственно  вслед за повышением концентрации токсичного вещества, и хроническое воздействие, результат которого проявляется  не сразу, а через некоторое время, иногда через годы. Как в первом, так и во втором случаях атмосферные  загрязнения могут быть непосредственной причиной развития заболевания или  оказывать не специфическое отягощающее  воздействие.

Проникновение различных  вредных веществ повышенной концентрации через органы дыхания в наши дни  привело к существенному изменению  состояния организма. Развилось  патологическая повышенная чувствительность организма. Ощутимыми темпами происходит накопление наследственных пороков. Широкое  распространение получили хронический  бронхит, а также прежде формы  легочной патологии, такие как аллергические  воспаления альвеол. Увеличилось число  больных бронхиальной астмой, относящейся  к наиболее тяжелым проявлениям  аллергии. Особую тревогу вызывает увеличение количества больных раком  легкого, который по своей распространительности у мужчин вышел на первое место среди онкологических заболеваний. Потому как остро стоит проблема защиты воздушной среды от всех видов загрязнений.

1.7 Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта

Опыт Запада

Европа настолько обеспокоена  автомобильным загрязнением, что  готова хотя бы иногда обходиться без  машин. Хотя дышится там куда свободнее, чем в российских городах. Ежегодно в конце сентября в Старом Свете  устраивается акция под девизом "Центр города без моего автомобиля". Особенно активно она проходит во Франции - здесь 68 городов поддерживают инициативу экологов. В этот день большинство  горожан добиралось до нужных мест на общественном  транспорте, электромобилях, велосипедах, роликовых коньках, пешком. Благодаря этому мероприятию  общее загрязнение воздуха во Франции в эти дни снизилось на 20 – 30%.

А в Италии каждые четыре недели в 145 крупных городах проводится "воскресенье без машин". И  загрязнение воздуха  в эти дни снижается на 30%.

 Евросоюз разработал  программу ALTER ("Альтернативное  движение в городах"). Главная  задача - максимально ужесточить  нормы содержания CO в выхлопных  газах. Сейчас в ALTER участвуют  такие мегаполисы, как Афины, Барселона, Лиссабон, Стокгольм.

Если европейские города могут относительно спокойно обойтись несколько дней без автомобилей, то в США это невозможно. Жители штатов относятся к той категории людей, которые себя без машины не мыслят. Поэтому там шире используются законодательные меры. Билл Клинтон, в бытность свою президентом, лично благословил ужесточение экологических требований к топливу и к автомобилям. В течение пяти лет, начиная с 2004 года содержание вредных для здоровья веществ в выхлопных газах должно быть, снижено на 95%. В Агентстве по охране окружающей среды США уже подсчитали: из-за принимаемых мер стоимость машин в среднем увеличится на 100-200 долларов. Цены на бензин повысятся на 5-6 центов. Но одновременно власти США активно помогают автомобильным компаниям в их усилиях по разработке экологически чистых двигателей. Инвестируют деньги, освобождают от налогов.

Такие альтернативные виды топлива, как сжиженный нефтяной газ, природный газ, этанол, метанол  и метан, обладают большей летучестью, чем обычное топливо, и меньше загрязняют воздух, однако природный  и нефтяной газ ограничивают дальность  передвижения от 50 до 160 км, что делает их наиболее удобными для использования  в городах. Метан, метанол и этанол, с другой стороны, получают из возобновляемых ресурсов - дров, отбросов органических материалов, что делает их удобным  дополнителем существующих топлив. Хотя возобновляемые источники топлива изучаются во многих странах, к настоящему времени только в Бразилии создана промышленная система, использующая 20%-ю смесь этанола с нефтяным бензином, которая не требует реконструкции двигателей на обычных машинах. Правительство Бразилии поставило задачу - на 40% обеспечить страну собственным топливом. Это потребует модернизации большого числа машин для использования чистого спирта - программа, которая в настоящее время находится на первом этапе выполнения, а также большого производства зерна, из которого получают спирт, сахара и, в последнее время, кассавы. Эти продукты полностью соответствуют климату Бразилии. Маловероятно, что в глобальном масштабе соответствующие продукты могут производиться в необходимом количестве, но для стран, которые способны к этому, спирт является ценным дополнительным топливом.

Два других источника энергии - батареи и топливные клетки - также пользуются значительным вниманием. В обоих случаях проблема в  том, что хотя машины становятся экологически чистыми, развиваемая мощность и  соответственно скорость и дальность  их передвижения ограничены. Батареи  способны снабжать достаточной мощностью, но размер батарей ограничен, что  делает их полезными только для коротких поездок по городу, где они используются в настоящее время. Топливные  клетки, с другой стороны, обеспечивают большую дальность, но их мощность недостаточна для развития удовлетворительной скорости. Изготовление, как топливных клеток, так и батарей требует энергии  и дорогостоящих материалов, вследствие чего усовершенствованные автомобили, использующие указанные источники  энергии в отдельности или  совместно, возможны, однако, их высокая  стоимость в настоящее время  исключает возможность использования. Кроме того, массовый переход к  батарейным машинам потребует расширения электростанций с их выбросами. Впрочем, можно доказать, что выбросы таких  одиночных больших источников, как  силовая станция, контролировать легче, чем множества меньших.

13 октября 1998 года полномочные  представители Европейского союза,  собравшиеся в Брюсселе, в едином  порыве озаботившись плачевным  состоянием окружающей среды,  сформулировали и утвердили новые  нормы, контролирующие и ограничивающие  производство и продажу существующих  ныне всевозможных видов топлива.

Россия

Заметного снижения выбросов вредных веществ автотранспортом  можно ожидать лишь в случае массового  поступления на отечественный рынок  автомобилей, соответствующих требованиям  Правил ЕЭК ООН (Евро-1 и Евро-2). Постановлением Госстандарта России от 1 апреля 1998 г. с 1 октября 1998 г. введены "Правила по проведению работ в системе сертификации механических транспортных средств  и прицепов". В рамках этого  документа предусмотрено, в частности, введение более жестких (относительно ранее применявшихся в России) экологических требований. Например, значения выбросов вредных веществ  ниже в 2-3 раза для дизелей большегрузных  автомобилей и в 5-6 раз - по легковым автомобилям. Переход на выпуск автомобилей  и двигателей, соответствующих этим требованиям, осуществляется поэтапно и требует радикальных перемен  в области производства и эксплуатации автомобилей. Те нормы, которые действуют  в России сейчас, условно можно  назвать Евро-0. Конец этому будет  положен тогда, когда будет запрещена  регистрация в ГАИ продукции  с плохими экологическими характеристиками. Но такие меры могут применяться  только к новым автомобилям. Сейчас такой закон уже готовится Государственной думой при активном участии Министерства природных ресурсов РФ.

Определенный сдвиг в  этом направлении уже происходит. Практически все автомобильные  заводы имеют модификации автотранспортных средств и двигателей, соответствующие  жестким экологическим требованиям. По данным НИЦИАМТ, ряд отечественных  предприятий (КамАЗ, ЯМЗ, АЗЛК, ВАЗ и  др.) уже сертифицировали в 1998-1999 гг. некоторые модели выпускаемых  двигателей и автомобилей на соответствие действующим международным экологическим требованиям.

К массовому выпуску экологически чистых автомобилей предприятия  не готовы, как не готова и инфраструктура эксплуатации таких автомобилей, в  первую очередь, легковых. Экологически чистые автотранспортные средства с  каталитическими нейтрализаторами отработавших газов могут работать только на неэтилированном бензине  с регламентированным (очень жестким) содержанием серы, фосфора, механических примесей. Необходим комплекс мер  по стимулированию производства таких  бензинов и обеспечению их гарантированного наличия на каждой АЗС, постепенному вытеснению с рынка этилированных  бензинов, предотвращению попадания  остатков тетраэтилсвинца в неэтилированное  топливо при его транспортировке  и хранении. Дизельные автомобили также требуют применения малосернистого дизельного топлива, без которого невыполнимы  современные требования европейских  стандартов. Если проблема создания двигателей и автомобилей нового поколения  как-то решается силами производителей, то проблему производства экологически чистого топлива без участия государства решить нельзя.