Контрольная работа по дисциплине «Природа и экология Башкортостана»

В отработавших газах двигателя  внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов, из них  около 160 – производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в  двигателе. Наличие в отработавших газах вредных веществ обусловлено  в конечном итоге видом и условиями  сгорания топлива.

Отработавшие газы, продукты износа механических частей и покрышек автомобиля, а также дорожного  покрытия составляют около половины атмосферных выбросов антропогенного происхождения. Наиболее исследованными являются выбросы двигателя и  картера автомобиля. В состав этих выбросов, помимо азота, кислорода, углекислого  газа и воды, входят такие вредные  компоненты, как окись углерода, углеводороды, окислы азота и серы, твёрдые частицы.

Состав отработавших газов  зависит от рода применяемых топлива, присадок и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий движения автомобиля и др. Токсичность отработавших газов  карбюраторных двигателей обуславливается  главным образом содержанием  окиси углерода и окислов азота, а дизельных двигателей – окислов  азота и сажи.

К числу вредных компонентов  относятся и твёрдые выбросы, содержащие свинец и сажу, на поверхности  которой адсорбируются циклические  углеводороды (некоторые из них обладают канцерогенными свойствами). 
Закономерности распространения в окружающей среде твёрдых выбросов отличаются от закономерностей, характерных для газообразных продуктов. 
Крупные фракции (диаметром более 1 мм), оседая поблизости от центра эмиссии на поверхности почвы и растений, в конечном счете, накапливаются в верхнем слое почвы. Мелкие фракции (диаметром менее 1 мм) образуют аэрозоли и распространяются с воздушными массами на большие расстояния.

В таблице основных загрязнителей  воздушной среды, составленной 
Организацией Объединённых Наций, окись углерода, помеченная силуэтом автомобиля, стоит на втором месте.

Двигаясь со скоростью 80-90 км/ч в среднем автомобиль превращает в углекислоту столько же кислорода, сколько 300-350 человек. Но дело не только в углекислоте. Годовой выхлоп одного автомобиля – это 800 кг окиси углерода, 40 кг окислов азота и более 200 кг различных углеводородов. В этом наборе весьма коварна окись углерода. Из-за высокой токсичности её допустимая концентрация в атмосферном воздухе не должна превышать 1 мг/м3. 
Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация окиси углерода возникает уже через 2-3 минуты после включения стартера. В холодное время года, остановившись для ночлега на обочине дороги, неопытные водители иногда включают двигатель для обогрева машины. Из-за проникновения окиси углерода в кабину такой ночлег может оказаться последним.

Окислы азота токсичны для человека и, кроме того, обладают раздражающим действием. Особо опасной  составляющей отработавших газов являются канцерогенные углеводороды, обнаруживаемые, прежде всего, на перекрёстках у светофоров (до 6,4 мкг/100 м3, что в 3 раза больше, чем  в середине квартала).

При использовании этилированного бензина автомобильный двигатель  выбрасывает соединения свинца. Свинец опасен тем, что способен накапливаться, как во внешней среде, так и  в организме человека.

Уровень загазованности магистралей  и примагистральных территорий зависит от интенсивности движения автомобилей, ширины и рельефа улицы, скорости ветра, доли грузового транспорта и автобусов в общем потоке и других факторов. При интенсивности движения 500 транспортных единиц в час концентрация окиси углерода на открытой территории на расстоянии 30-40 м от автомагистрали снижается в 3 раза и достигает нормы. Затруднено рассеивание выбросов автомобилей на тесных улицах. В итоге практически все жители города испытывают на себе вредное влияние загрязнённого воздуха.

На скорость распространения  загрязнения и концентрацию его  в отдельных зонах города значительно  влияют температурные инверсии. В  основном, они характерны для севера европейской части России, Сибири, Дальнего Востока и возникают, как  правило, при штилевой погоде (75% случаев) или при слабых ветрах (от 1 до 4 м/с). Инверсионный слой выполняет роль экрана, от которого на землю отражается факел вредных веществ, в результате чего их приземные концентрации возрастают в несколько раз.

Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей, наиболее изученными являются соединения свинца. Это обусловлено  тем, что соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных животных с водой, воздухом и пищей, оказывают на него наиболее вредное  действие. До 
50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух, в котором значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.

Поступления углеводородов  в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при разливе бензина. По данным американских исследователей в Лос-Анджелесе  за сутки испаряется в воздух около 350 тонн бензина. И повинен в этом не столько автомобиль, сколько сам  человек. Чуть- чуть пролили при заливке  бензина в цистерну, забыли плотно закрыть крышку при перевозке, плеснули на землю при заправке на автозаправочной  станции, и в воздух потянулись различные  углеводороды.

Каждый автомобилист знает: вылить из шланга весь бензин в бак  практически невозможно, какая-то часть  его из ствола «пистолета» обязательно  выплёскивается на землю. Немного. Но сколько  сегодня у нас автомобилей? И  с каждым годом их число будет  расти, а, значит, будут увеличиваться  и вредные испарения в атмосферу. Лишь 300 г бензина, пролитого при  заправке автомобиля, загрязняют 200 тысяч  кубических метров воздуха. Самый простой  путь решения проблемы – создать  заправочные автоматы новой конструкции, не позволяющие пролиться на землю  даже одной капле бензина.

5. Альтернативные виды  топлива.

До конца XX столетия двигатель  внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи  с этим единственный путь решения  энергетической проблемы автомобильного транспорта – это создание альтернативных видов топлива. Новое горючее  должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые  сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно  меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся  системой снабжения топливом и др.

В значительно больших масштабах в качестве топлива для автомобилей будут использоваться заменители нефти: метанол и этанол, синтетические топлива, получаемые из углей. Их использование поможет существенно снизить токсичность и отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду.

Среди альтернативных видов  топлива в первую очередь следует  отметить спирты, в частности метанол  и этанол, которые можно применять  не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные  достоинства – высокая детонационная  стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает  пробег между заправками и увеличивает  расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению  с бензином. Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола  затруднён запуск двигателя.

Использование спиртов в  качестве автомобильного топлива требует  незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.

Сделать двигатель «чистым» нетрудно. Надо лишь перевести его  с бензина на сжатый воздух. Но эта  идея не выдержала критики, когда  речь заходит об автомобильных двигателях: далеко на таком «горючем» не уедешь. И американские специалисты предложили заменить сжатый воздух жидким азотом. 
Они даже разработали конструкцию автомобиля, в котором азот, расширяясь при испарении, будет толкать три поршня двигателя. А чтобы процесс испарения шёл активнее, азот предлагают впрыскивать в особую подогревательную камеру, где сжигается небольшое количество дизельного топлива. Такая схема при достаточной мощности обеспечит запас хода до 500 км.

Уголь является самым распространённым из невозобновляемых источников энергии. Ещё в 30-е годы в Германии было налажено производство синтетического автомобильного топлива из угля. Был даже период, когда за счёт него удовлетворялось около 50% потребности страны в бензине и дизельном топливе. Однако к 1953 году почти все установки по получению синтетического топлива в Европе были закрыты из-за нерентабельности, что объяснялось низкими ценами на импортируемую нефть. В настоящее время интерес к синтетическому топливу из угля проявляется во многих странах.

В последнее время широкое  распространение получила идея использования  чистого водорода в качестве альтернативного  топлива. Интерес к водородному  топливу объясняется тем, что  в отличие от других это самый  распространённый в природе элемент.

Водород – один из главных  претендентов на звание топлива будущего. Для получения водорода могут  быть применены различные термохимические, электрохимические и биохимические  способы с использованием энергии  Солнца, атомных и гидравлических электростанций и т.д.

Экологические преимущества водорода доказаны в ходе различных  испытаний. Например, проведённые фирмой «Дженерал Моторс» сравнительные испытания 63-х экспериментальных автомобилей, работающих на всевозможных видах топлива, выявили, что у водородного «Фольксвагена» отработавшие газы менее вредные, чем всасываемый двигателем воздух.

В каком виде можно применять  водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для  его хранения нужны баллоны большой  массы. 
Более реальный вариант – использование жидкого водорода. Правда, в этом случае необходимо устанавливать дорогостоящие криогенные баки со специальной термоизоляцией.

6. Заключение.

Часто фантасты рисуют картины, на которых изображают мчащиеся по эстакадам поезда, похожие на ракеты, движущиеся по автострадам и улицам городов потоки ультрамодных автомобилей, «летящие» по морям и рекам  суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, исчерченное  следами сверхзвуковых самолётов  небо. Но хочется верить, что картина  будет совсем иной. Грядущее поколение  людей вернут Земле её первозданную красоту и чистоту. Улицы городов  окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут клубы отработавших газов  автомобилей. Коренным образом удастся  усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить  постоянно возрастающие потребности  в перевозках грузов и пассажиров, не угрожая при этом окружающей среде.

 

 

 

 

7. Использованная литература.

1) Аксёнов И.Я., Аксёнов  В.И. Транспорт и охрана окружающей  среды. – М.:

Транспорт, 1986. 
2) Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. – М.:

Транспорт, 1987. 
3) Иванов В.Н., Сторчевус В.К., Доброхотов В.С. Экология и автомобилизация.

– Киев: Будiвельник, 1983. 
4) Кудрявцев О.К. Город и транспорт. – М.: Знание, 1975. 
5) Луканин В.Н., Гудцов В.Н., Бочаров Н.Ф. Снижение шума автомобиля. – М.:

Машиностроение, 1981. 
6) Факторович А.А., Постников Г.И. Защита городов от транспортного шума. –

Киев: Будiвельник, 1982. 
7) Хомяк Я.В., Скорченко В.Ф. Автомобильные дороги и окружающая среда. –

Киев: Вища школа, 1983. 
Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. – М.: 
Транспорт, 1979.