Забруднення атмосфери автотранспортом

 

ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………….…3

1. Забруднення атмосфери автотранспортом………………………...4

2. Кількісний та якісний склад викидів………….……………….…11

3. Скорочення негативного впливу автомобільного транспорту на атмосферне повітря …………………………………………………..18

Висновок……………………………………………………………....20

Список використаної літератури……………………………..……...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Автотранспорт – один із наймогутніших чинників антропогенного впливу на довкілля. Деякі види цього впливу, насамперед забруднення повітря і посилення шуму, належать до найсерйозніших техногенних навантажень на компоненти довкілля.         Екологічні проблеми, що виникли у зв'язку з функціонуванням транспортної системи в Україні, є наслідком діяльності не лише окремих видів транспорту, а й інших галузей народного господарства. Це, передусім, структура та існуючі конструкції транспортних засобів, покриття та якість експлуатації шляхів та інше.         Активним забруднювачем природних ландшафтів є транспортні засоби (приблизно 74% усіх шкідливих викидів). У зв'язку із цим у транспортних зонах спостерігається найбільш сильна зміна концентрацій хімічних речовин у компонентах природи . До цих зон входять автотранспортні магістралі і смуга місцевості уздовж трас шириною (по обидва боки) до 100 м. Тут спостерігаються аномалії з перевищенням в 2-2,5 рази фону свинцю в ґрунтах. У місцях перетинання автомагістралей із промисловими вузлами має місце накладання фону забруднень від викидів транспортних засобів на фон промислових підприємств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Забруднення атмосфери автотранспортом

Вплив автомобільного транспорту в забрудненні навколишнього  середовища і негативному впливі на населення (очевидно) ще більш істотний, ніж прийнято вважати. Справа в тім , що, по-перше, основна кількість  автомобільного транспорту зосереджена  в місцях з високою щільністю  населення - містах, промислових центрах. По-друге, шкідливі викиди від автомобілів  виробляються в самих нижніх, приземних  шарах атмосфери, там, де протікає основна  життєдіяльність людини і де умови  для їхнього розсіювання є  найгіршими. По-третє, відпрацьовані  гази двигунів автомобілів містять  висококонцентровані токсичні компоненти, що є основними забруднювачами атмосфери. Час, протягом якого шкідливі речовини природним образом зберігаються в атмосфері, оцінюється від десяти діб до півроку.           У відпрацьованих газах двигунів автомобілів міститься більш 200 токсичних хімічних сполук, велика частина яких представляє різні вуглеводні. Через таке різноманіття і складність ідентифікації окремих з'єднань до розгляду звичайно приймаються найбільш представлені компоненти чи їхні групи.          Крім прямого негативного впливу на людину викиди від автотранспорту наносять і непрямої шкоди. Так, підвищення концентрації кінцевого продукту горіння автомоторного палива - діоксид вуглецю, до речі говорячи, природного атмосферного компонента, призводить до глобального підвищення температури земної атмосфери (так званий парниковий ефект). На думку багатьох експертів, наслідком цього є такі природні катаклізми останнього часу, як масштабні пожежі в Південно-Східній Азії, Америці, Сибіру , повені в Європі й Азії.         З'єднання сірки та оксиди азоту, що викидаються в атмосферу з відпрацьованими газами двигунів автомобілів, піддаються хімічним перетворенням, формуючи різні кислоти і солі. Такі речовини повертаються на землю у виді "кислотних" дощів. Зараз уже доведено, що кислотні опади наносять значну шкоду водяним е косистемам , ведуть до знищення фауни, викликають підвищену корозію металів і руйнування будівельних конструкцій. Крім того, оксиди азоту сприяють фарбуванню повітря в коричневий колір , а в сполученні з різними аерозолями викликають грязьовий туман (смог), погіршуючи видимість.      Реальні кількісні оцінки шкідливих викидів від автомобільного транспорту вкрай важкі. Це зв'язано з тим, що автомобіль є мобільним джерелом з несталим процесом виділення шкідливих речовин, а в області відсутнє яке-небудь обладнання, що дозволяє проводити екологічні дослідження подібних об'єктів. Інформація з даного аспекту українських виробників автомобілів, що складають більшість парку автотранспортних засобів у країні, дуже суперечлива і не завжди має об'єктивний характер. Використання яких-небудь кількісних показників, прийнятих у розвинених країнах світу , не може бути коректним через значну технологічну відсталість автомобілів радянського і пострадянського виробництва .    Головними причинами підвищеного забруднення атмосферного повітря автомобільним транспортом є :

• незадовільна якість автомоторного палива;
• низькі техніко-експлуатаційні показники парку автотранспортних засобів.

Обидва ці фактори впливають  на забруднення атмосфери як безпосередньо (наприклад, через неефективне спалювання палива), так і побічно (наприклад, через невиправдано високу витрату  палива).   Основними проблемами, зв'язаними з якістю автомоторних палив, є :

• низьке октанове число в більшій частині реалізованих бензинів;
• малі обсяги виробництва зимових сортів дизельного палива.

Транспорт зумовлює низку  проблем, які умовно можна об'єднати в кілька груп (за основними напрямами взаємодії з довкіллям): 1) транспорт великий споживач палива; 2) транспорт – джерело забруднення довкілля; 3) транспорт – одне із джерел шуму; 4) транспорт вилучає сільськогосподарські угіддя під шляхи і стаціонарні споруди; 5) транспорт є причиною травмування та смерті людей і тварин.           Автомобілі використовують бензин, в Україні до якого додають сполуки свинцю для підвищення октанового числа. Етильований бензин ще й досі переважає, а раніше його частка сягала 70%. Свинець у бензині не лише забруднює довкілля, а й знижує функцію каталізаторів, що застосовують для знешкодження токсичних продуктів згоряння палива у двигунах автомобіля.  Використання природного газу як палива дещо зменшує вміст токсичних компонентів у продуктах згоряння. У багатьох країнах проводились експерименти щодо використання альтернативних видів палива: водню (а втім, його виробництво є надзвичайно енергомістким), вугільних суспензій, аміаку, олії та ін., але в Україні немає бази для їх впровадження. Дослідження показують, що найменше оксиду вуглецю викидається за швидкості руху 70-75 км/год. Зі зменшенням швидкості від 60 до 30 км/год викид оксиду автомобілем підвищується у 2,2 рази, а зі збільшенням її до 80 км/год – у 3,7 рази. Найбільша кількість токсичних речовин виділяється за перемінних режимів роботи двигуна, зокрема під час пуску й зупинки, а також під час роботи в холостому режимі. Тому в містах максимальна концентрація токсичних речовин спостерігається на перехрестях, біля світлофорів, під час долання узвозів. Близько 50% викидів автотранспорту в межах міста припадає на траси з малою швидкістю руху і менше 25% - на швидкісні траси.           Концентрація токсичних речовин у відпрацьованих газах автомобіля зростає також із збільшенням строку його експлуатації. В Україні майже чверть вантажного автопарку перебуває в експлуатації понад 10 років. Викиди автотранспортних засобів особливо небезпечні тому, що здійснюються в безпосередній близькості від тротуарів у зоні активного пішохідного руху (для міст та сіл) та вздовж трас (зелені зони доріг).  Приземний шар атмосферного повітря поблизу автомагістралей знаходиться під значним впливом небезпечних шкідливих речовин. Крім забрудненого атмосферного повітря, автотранспорт та його супутня інфраструктура є головними забруднювачами водних об'єктів та ґрунтів нафтопродуктами. Насамперед це стосується відкритих автостоянок, гаражних кооперативів та автозаправних станцій, які не обладнано локальними очисними спорудами.        Негативно впливають на стан довкілля, також, відходи автотранспортних засобів, які утворюються в процесі їх експлуатації, а саме: відпрацьовані мастила, фільтри, акумулятори, шини, деталі та корпуси автомобілів тощо, утилізацію яких належним чином ще не налагоджено.   За шляховими регламентаціями всі автомобілі поділяються на 3 основні групи. До першої групи "А" відносяться автомобілі шляхового типу, призначені для використання тільки на дорогах з досконалим капітальним покриттям і повною масою до 52 т. До другої групи "Б" належать автомобілі шляхового типу, які допускаються до експлуатації на всій мережі доріг загального використання з повною масою до 34 т.      Утворюючи при згоранні автомобільного палива вуглекислий газ, який накопичується в атмосфері, приводить до виникнення парникового ефекту. За експертними оцінками, в результаті господарської діяльності в атмосферу Землі щорічно потрапляє 22 млрд. т вуглекислого газу, з яких майже 20% дає автотранспорт.         Рівень забруднення повітря шкідливими викидами автомобілів залежить перш за все від:

- технічного рівня випущених  машин; 

- стану в процесі експлуатації;

- величини і структури  автопарку; 

- об'єму перевезень і  величини пробігів;

- протяжності й якості  дорожньої мережі.

Кожен автомобіль при згорянні 1 кг бензину використовує 15 кг повітря, зокрема 5,5 кг кисню. При згорянні 1 т  пального в атмосферу потрапляє 200 кг окису вуглецю. Автотранспорт  дарує понад 200 різних сполук: оксиди вуглецю, свинцю, азоту, сірчистий ангідрид,формальдегіди, зокрема домішки ароматичних  вуглеводнів, бензапірен, канцерогени, у тому числі ПАР(поверхнево активні речовини), серед яких чимало мутагенів.  В Україні понад 200 млн. автомобілів викидають у атмосферу приблизно 200 млн. т. чадного газу, 40 млн. т. - вуглеводнів, 20 млн. т. – оксидів нітрогену, та значну кількість свинцю.       За своїми хімічними властивостями, характером впливу на організм людини компоненти-забрудники поділяються на кілька груп. Так, до групи нетоксичних речовин належать нітроген, оксиген, гідроген, водяна пара. В групу токсичних речовин входять оксид карбону (чадний газ), оксиди нітрогену, чисельна група вуглеводнів, альдегіди, сажа, оксиди сульфіду.  Граничнодопустима концентрація шкідливих речовин залежить від часу дії забруднюючої речовини на людину і оточуюче середовище. Для цього встановлюються максимальні разові і середньодобові ГДК. Максимально-разова ГДК є основною характеристикою безпеки шкідливої речовини і визначає її граничну концентрацію, яка при короткотерміновому впливі (протягом 20-30хв) не спричиняє у людини від'ємних реакцій.   Свинець (РЬ) та його сполуки утворюються в разі застосування етильованого бензину, який містить антидетонаційну присадку – тетраетил-плюмбум. Сполуки свинцю застосовуються для підвищення октанового числа бензину, яке забезпечує одержання високих потужнісних та економічних показників бензинових двигунів.       Після виходу з двигуна тетраетилплюмбум руйнується, утворюючи токсичні плюмбові сполуки – бромистий плюмбум, окис плюмбуму, хлористий плюмбум, фосфат плюмбуму, сульфат плюмбуму. Близько 70% свинцю, який міститься у бензині, викидається в атмосферу; з них 30% осідає на поверхню землі, а 40% залишається у повітрі в завислому стані. Поблизу автомобільних шляхів може затримуватися до 50% усього свинцю, який потрапляє у повітря з різних джерел. Один автомобіль виділяє в атмосферу в середньому 1 кг свинцю на рік. Забруднення свинцем навколишнього середовища відбувається в декілька етапів. Після виходу з двигунів автомобілів він міститься в атмосферному повітрі у вигляді аерозолю. В подальшому, осідаючи як важкий метал на ґрунт і рослини, змінює їх якісний склад. Потрапляючи в організм тварин, свинець спричиняє захворювання й мутації. Споживаючи забруднені ним продукти харчування тваринного походження, страждає людина.          Свинець надходить не тільки з вихлопного труби автомобілів, а й при безпосередньому випаровуванні бензинів з паливного баку та карбюратора. На кожен кілометр шляху легковий автомобіль виділяє 0,19 г часток свинцю розміром 9 мікронів (39%), 0,011 часток розміром від 1 до 9 мікронів (28%) і 0,019 часток діаметром менше 1 мікрона (29%).      В атмосфері свинець швидко зв'язується зі слідами йоду й утворює стабільну сполуку PbJ2, яка перешкоджає проходженню сонячної радіації.  Сполуки свинцю зберігаються у повітрі протягом 1-4 тижнів. Тривалість перебування їх у повітрі залежить від розмірів часток: чим більші частки, то швидше вони осідають на землю.       Частки розміром менше одного мікрона вільно проникають у легені людини. Більші затримуються у носоглотці та гортані. В легенях осідає до половини загальної кількості свинцю.        Бензапірен - поліциклічний ароматичний вуглеводень, становить величезну небезпеку для здоров’я людини. Утворюється при згорянні всіх видів палива при нерівномірній температурі в камері згоряння та низькій якості горючої суміші. Він є активний канцероген і здатний викликати злоякісні новоутворення шкіри, легень, кишківника. Бензапірен здатний накопичуватися у грунті, рослинах водоймах, сорбується на мікрочастинках пилу і сажі, які тривалий час зберігаються у завислому стані і разом з повітрям потрапляють у дихальні шляхи.       У зв'язку з вищевикладеним можна запропонувати наступні концептуальні положення по введенню екологічних нормативів для автотранспортної техніки в Україні.       Введення екологічних нормативів для автотранспортних засобів заздалегідь (3-4 року) декларується державою для того, щоб дати можливість автотранспортному сектору зробити відповідні підготовчі роботи.  Введення екологічних нормативів для автотранспортної техніки повинне бути поетапним як з погляду об'єктів нормування, так і з погляду значень прийнятих нормативів.        Національна система оцінки екологічних якостей автотранспортної техніки очевидно повинна бути доповнена:

• обмеженням концентрацій оксиду вуглецю і вуглеводнів при роботі двигуна з карбюраторною системою харчування на режимі холостого ходу (аналогічно прийнятому в японській системі);
• регламентацією викидів картерних газів і паливних випарів;
• обмеженням димності відпрацьованих газів дизельних двигунів, на режимі холостого ходу (за аналогією з прийнятими в Російській Федерації).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Кількісний та якісний склад викидів

Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього горіння має біля 200 складових. Період їх продовжується від кількох хвилин до 4–5 років. Автомобілі спалюють величезну кількість цінних нафтопродуктів, завдаючи одночасно відчутної шкоди навколишньому середовищу, головним чином атмосфері. Оскільки основна маса автомобілів сконцентрована в крупних і найбільших містах, повітря цих міст не тільки обідняється киснем, але і забруднюється шкідливими компонентами відпрацьованих газів. В автомобільних двигунах внутрішнього згорання у світі щорічно спалюється 2 млрд. тон нафтового палива. При цьому ККД складає 23 %. До головних токсичних викидів автомобіля відносяться: відпрацьовані гази, картерні гази і паливні випаровування.

Основна причина забруднення повітря полягає в неповному і нерівномірному згоранні палива. У відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згорання міститься 170 шкідливих компонентів 160 – похідні вуглеводню – неповному згоранню палива у двигуні. Наявність у відпрацьованих газах шкідливих речовин обумовлена умовами згорання палива. Найбільш досліджуваними є викиди двигуна. До складу цих викидів входять оксид вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту, сірки, тверді частки.   

Таблиця 2.1

 Обсяги викидів продуктів згоряння, млн. т. рік -1

Продукти  згоряння	Джерела продуктів згоряння продуктів згоряння
	автомобілі	електростанції, промисловість і т.д.
Оксид вуглецю	59,7	5,2
Вуглеводні  й інші органічні речовини	10,9	6,4
Оксиди  азоту	5,5	6,5
Сполуки , що містять сірку	1,0	22,4
Макрочастки	1,0	9,8

В двигунах реакція горіння перетворює енергію палива в теплоту. В результаті реакції утворюється токсичні речовини. Вони викидаються двигунами в складі відпрацьованих газів. Відпрацьовані гази, які викидаються двигуном, містять оксид вуглецю СО, вуглеводні, оксиди азоту, бензапирен, альдегіди і кіптяву. Картерні гази – це суміш частини відпрацьованих газів, які проникають через нещільності поршневих кілець в картер двигуна, з парами моторного мастила. Паливні випаровування надходять в навколишнє середовище через систему живлення двигуна: стиків, шлангів і т. д. Розподіл головних компонентів викидів у карбюраторного двигуна наступне: відпрацьовані гази мають 95 % СО, 55 % і 98 %, картерні гази по – 5 %, 2 %, а паливні випаровування – до 40 %.

До токсичних відносяться оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, альдегіди, оксид сірки, сажа, бензапирен.

Оксид азоту. Токсичний вплив оксиду азоту при його викидах проявляється в двох шарах атмосфери. Каталітичне руйнування озонового шару спричинює зростання біологічно активної радіації становить загрозу існування атмосфери. Азот потрапляє в стратосферу з тропосфери. Зберігається в оточуючій його атмосфері протягом 3 – 4 днів.

Вуглеводні. У відпрацьованих містяться кілька десятків різних вуглеводнів. Джерелом вуглеводневих сполук є шари паливної суміші, прилеглі до стінок камери згорання, де відбувається гасіння полумя, нерівномірний розподіл суміші виникає нестача кисню, а також циліндри що працюють з пропусками запалювання та згорання.

Альдегіди – органічні сполуки. Найхарактернішими для відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання є акромін, формальдегід та ацетальдегід. Альдегіди – органічні сполуки. Найхарактернішими для відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання є акромін, формальдегід та ацетальдегід. Альдегідам властива висока токсичність. Кіптява – представляє собою безформене тіло без кристалічної решітки в дизельному двигуні кіптява складається з невизначених частин з розмірами 0,3…10. Причина утворення сажі полягає в тому, що енергетичні умови в циліндрі дизельного двигуна опиняються достатніми, щоб молекула палива руйнувалася повністю. Більш легкі атоми водню дифузують в багатий киснем шар, вступають з ним в реакцію. Утворюється при неповному згоранні палива з відпрацьованими газами викидається кіптява. Вона утворюється в камерах згорання двигунів внаслідок піролізу палива при високих температурах і тиску. Особливе багато сажі утворюється в дизелі. Вплів небезпечних речовин може викликати незворотні зміни загибель флори. Вуглеводні з'єднання – етан, метан, бензол, ацетилен і інші токсичні речовини. У відпрацьованих газах містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові алкани, нафтові циклани і ароматичні (бензолові), всього близько 160 компонентів. Вони утворюються в результаті неповного згорання палива в двигуні незгорілі вуглеводні є однією з причин появи білого або голубого диму. Це відбувається при запізнюванні запалювання робочої суміші в двигуні або при понижених температурах в камері згорання. Сполуки свинцю. Наявність сполук свинцю у відпрацьованих газах є наслідком додавання тетераетилсвинцю в бензини для підвищення октанового числа. Свинець неповністю потрапляє в атмосферу після згорання палива від 70 – 75 % загальної його кількості, що міститься у бензинах. Певна кількість сполук свинцю потрапляє в повітря при безпосередньому випаровуванні бензинів з паливного баку. Сполуки можуть знаходитися протягом 1 – 4 тижнів.