Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

 

Экологические проблемы автотранспорта

Увеличивающийся за последние годы парк автомобилей в нашей стране постоянно напоминает каждому, особенно в крупных населенных пунктах, что автотранспорт является одним из наиболее значимых загрязнителей окружающей среды.

Автомобиль, поглощая столь необходимый для 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 – 60 - 90%. Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие: Загрязнение воздуха;. Загрязнение окружающей среды;. Шум, вибрация;. Выделение тепла (рассеяние энергии). 2

 Такая ситуация сложилась из-за отсутствия единой государственной политики, направленной на стимулирование разработки и внедрения передовых технологий, позволяющих снизить токсичность двигателей и моторных топлив. Отечественные автомобили морально устарели, однако промышленность продолжает производить чрезвычайно токсичные карбюраторные двигатели, тогда как фирмы промышленно развитых стран освоили производство более экономичных и менее токсичных бензиновых моторов с непосредственным впрыском и электронным регулированием процесса образования топливовоздушной смеси. В комплекс проблем, связанных с загрязнением окружающей среды автотранспортом, входит и топливная. Кроме того дизельное топливо не подвергается глубокому обессериванию, что значительно повышает дымность и эмиссию оксидов азота. Экологические проблемы, обусловленные конструкционными характеристиками двигателей и используемым топливом, усугубляются существующими условиями эксплуатации, слабо развитой сетью пунктов диагностики токсичности и регулирования двигателей для достижения оптимального режима. К тому же состояние дорог и организация дорожного движения не позволяют выдерживать режимы эксплуатации двигателей с минимальной токсичностью.

Решение экологических проблем – это комплекс мероприятий, направленных на снижение токсичности автотранспорта. Реализация многих из них в цивилизованных странах значительно улучшила экологическую обстановку

Автомобильный транспорт как источник загрязнения окружающей среды

Исследования, проведенные в различных регионах, свидетельствуют о значительном загрязнении воздуха населенных мест. Огромную роль в формировании загрязнения атмосферного воздуха играют выбросы примесей, образующихся в процессе сгорания топлива. При этом особую остроту приобретает загрязнение воздуха свинцом, кадмием, бенз(а)пиреном и другими химическими веществами.

В современном городе бесспорное лидерство в деле ухудшения экологической ситуации – за автомобильным транспортом. Это наглядно отражено в приведенном здесь материале. Вот несколько причин, которые обуславливают неблагоприятное воздействие транспорта на окружающую среду:

1) отсутствие четких  экологических ориентиров при  принятии решений в области  развития и обеспечения функционирования  транспорта;

2) неудовлетворительные  экологические характеристики производимой  транспортной техники;

3) недостаточный  уровень технического содержания  парка машин;

4) недостаточное  развитие дорог и их низкое  качество, а также недостатки  в организации перевозок и  движения транспортных средств.

Рядом исследователей показана высокая взаимосвязь между величиной транспортного потока и содержанием в воздухе пыли, органических веществ и тяжелых металлов. Отмечено, что при интенсивности движения 314 единиц/час запыленность воздуха на тротуарах превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию). Причем влияние выбросов транспортных средств проявляется на расстоянии 1-2 км от автотрассы и распространяется на высоту 300 м и более.

При обсуждении негативных последствий автомобилизации чаще затрагивают наиболее явную проблему – дорожно-транспортные происшествия (ДТП), представляющие непосредственную опасность для жизни людей.

Автомобильный транспорт вносит значительный вклад в постоянно ухудшающуюся экологическую ситуацию во многих странах мира. Интенсивность загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) связана с соответствующей широкой и повсеместной эксплуатацией автомобильного транспорта, особенно в крупных промышленных центрах, где объем и количество выделяющихся загрязняющих веществ стали настоящим экологическим бедствием. Так, если в начале 70-х годов доля загрязнений, вносимых автотранспортом в атмосферный воздух, составляла 13%, то в настоящее время эта величина достигла 50% (в промышленных городах 60%) и продолжает расти.

В то же время среди транспортных средств по выбросам выделяются автомобили. По данным, в 1988 г. из суммарного объема выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн Москвы, составившего более 1 млн. 130 тыс.т, 70% пришлось на автотранспорт, в том числе 633 тыс.т оксида углерода, 126 тыс.т углеводородов, 42 тыс.т оксидов азота (NOx). Это означает, что на каждого жителя Москвы ежедневно выбрасывается в воздух более 0,4 кг токсичных веществ.

Аналогичная ситуация по данным выбросам наблюдается в развитых странах мира. Например, в Германии выброс в атмосферу вредных химических соединений за год составляет 156,7 млн. т, причем в общих выбросах автотранспорт является источником 70% СО, 52% NOx и 50% всех углеводородов. В Мехико 2 млн. автомобилей расходуют 20 млн. л горючего в сутки и выделяют 10300 т загрязняющих веществ, в том числе до 300 т СО. Концентрация СО в воздушной среде Лос-Анжелеса составляет 88 мкг/м3, Парижа – 200, Лондона – 300, Рима – 565 мкг/м3. В наших городах загазованность меньше, однако, отмечена тенденция ее увеличения вместе с автомобильным парком.

Таким образом, автотранспорт – источник эмиссии в атмосферу сложной смеси химических соединений, состав которой 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.

Трансформирование токсичных компонентов в организме человека

Попадая в атмосферу, токсичные компоненты, 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, 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 человека, то химические свойства – в конечном счете, мутагенный потенциал токсиканта.

Так, растворимость токсиканта обусловливает 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 (восприимчивости) индивидуума к токсичным соединениям.

г. Южно-Сахалинск

Крупный административно-территориальный, промышленный, культурный центр, железнодорожный

узел, аэропорт. Расположен в южной части острова Сахалин. Климат морской муссонный, зона повышенного ПЗА.

Основные источники загрязнения атмосферы: предприятия энергетической, рыбной, местной промышленности, предприятия жилищно-коммунального хозяйства. Вклад автотранспорта в суммарные выбросы составляет порядка 49%.

За пятилетний период количество выбросов вредных веществ в атмосферу уменьшилось на 37%.

Уменьшение выбросов связано в основном с переводом Южно-Сахалинской ТЭЦ-1 с угля на газ.

Наблюдения проводятся на 4 стационарных станциях государственной службы наблюдений за состоянием окружающей среды.

Станции подразделяются на городскую фоновую «в жилом районе» (ст. 2), промышленные «вблизи предприятий» (ст. 1 и ст. 4) и «авто» вблизи автомагистрали (ст. 10).

Средняя концентрация диоксида серы за год и максимальная концентрация из разовых не превышают значений соответствующих ПДК.

Среднегодовая концентрация диоксида азота составляет 2,9 ПДК, наибольшая средняя за год (3,5 ПДК) отмечена на ст. 4. Максимальная концентрация из разовых отмечена на ст. 2 в январе и соответствует 7,4 ПДК.

Среднегодовая концентрация оксида азота и максимальная концентрация из разовых превышают допустимые значения: среднегодовая составляет 1,4 ПДК, максимальная – 1,5 ПДК.

Средняя концентрация взвешенных веществ за год немного превышает уровень 1 ПДК (1,4 ПДК) и отмечена на станции 4. Наиболее запылен район расположения ст. 4, где средняя за год концентрация равна значению 2,1 ПДК, на этой же станции зафиксирована НП (79,1%). А в среднем по городу повторяемость среднесуточных концентраций выше 1 ПДК составляет 46,8%. Максимальная из среднесуточных концентрация отмечена на ст. 4 в декабре, она составила 16,7 ПДК. Зафиксировано 3 дня с концентрацией, превышающей 10 ПДК.

Среднегодовая концентрация оксида углерода по городу не превышает значения предельно допустимой величины.

Максимальная концентрация из разовых достигла величины 6,2 ПДК, отмечена на ст. 4 в декабре.

Среднегодовая концентрация бензопирена соответствует значению 4,7 ПДК. Повторяемость концентраций выше 1 ПДК составляет 100% на обеих станциях. Максимальная из среднемесячных концентраций (14,5 ПДК) отмечена на ст. 1 в январе. Зафиксирован 1 случай превышения уровня 10 ПДК.

Среднегодовая концентрация сажи составила 2,7 ПДК, наибольшая средняя за год (3,2 ПДК) отмечена на ст.4. Максимальная концентрация из разовых (17,6 ПДК) отмечена на ст. 1 в феврале. На ст. 4 зафиксирована НП (53,3%), а в среднем по городу повторяемость концентраций выше 1 ПДК составляет 35%. Зафиксировано три дня с концентрацией, превышающей уровень 10 ПДК.

Среднегодовая концентрация формальдегида соответствует значению 4 ПДК. Максимальная концентрация из разовых достигает величины 2,6 ПДК, зафиксирована в апреле. Повторяемость концентраций выше 1 ПДК – 2,7%.

 

 Снижение выбросов  от автотранспорта

В настоящее время для снижения вредных выбросов от автотранспорта предложено много способов: применение новых (Н2, 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, NOX 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.