Загрязнение окружающей среды автотранспором

Роль пыли в атмосферном  воздухе неоднозначна. Частицы пыли, являясь ядрами конденсации при  образовании облаков и туманов, выполняют важную положительную  роль в круговороте воды и других веществ в окружающей нас природе. Без частиц пыли не было бы ни облаков, ни туманов. С увеличением запыленности атмосферы, особенно за счет аэрозолей искусственного происхождения, очевидны и негативные последствия. Снижение солнечной энергии, проникающей через увеличившуюся облачность, отрицательно влияет на климат планеты, а повышение концентрации активных соединений - на флору и фауну, а также на здоровье человека.

Не исключено, что при  сохранении темпов загрязнения атмосферы  продуктами деятельности человека ситуация в ближайшие годы существенно ухудшится и к 2000 году концентрация пыли увеличится до уровня, оказывающего постоянное негативное воздействие на климат планеты.

В результате хозяйственной  деятельности человека в атмосфере  появляются большое количество загрязняющих веществ. Взаимодействие атмосферного воздуха с водой и почвой приводит к качественным и количественным изменениям всей биосферы в целом, усиливая и ускоряя нежелательные изменения состава и структуры атмосферного воздуха, климата Земли. Наиболее сильные изменения климата и качества атмосферного воздуха наблюдается в крупных городах. Если кислород в атмосферном воздухе будет очень сильно загрязнён всевозможными веществами, то постепенно у всего живого на Земле будет сокращаться срок жизни, пока не уменьшится до истребления всех и всего.

Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности  населения и урбанизация, химизация  всех сфер деятельности человека привели  к определённым изменениям окружающей природной среды, в том числе  неблагоприятным, заключающимся главным  образом в загрязнении биосферы. Воздействие вредных веществ антропогенного происхождения на природную среду, а так же отклик среды на эти воздействия становятся глобальными всеобъемлющими. Поэтому вопросы наблюдений, охраны и контроля природной среды в условиях научно-технической революции являются составной и неотъемлемой частью социального развития общества.

В нашей стране хорошо осознаётся опасность возможных негативных последствий воздействия человека на природу (хотя мы и не разделяем мнения о неизбежности наступления экологического кризиса) и принимаются действенные меры по регулированию взаимодействия человека с окружающей его средой. Конечно, решение этой проблемы заключается не в ограничении развития человеческого общества, а в оптимизации его отношений с природой, в разумном преобразовании природы, рациональном использовании её ресурсов в интересах нынешнего и будущих поколений.

 

 

 

 

1.3.Загрязнение воздуха отработавшими газами автомобилей.

        К мобильным источникам относятся автомобили и транспортные механизмы, передвигающиеся по земле, по воде и по воздуху. В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Наземные транспортные средства - это механизмы, передвигающиеся по шоссейным и железным дорогам, а также строительное, сельскохозяйственное и военное оборудование. В соответствии с различиями в количествах и видах выбрасываемых загрязняющих веществ целесообразно рассматривать в отдельности двигатели внутреннего сгорания (особенно двух- и четырехтактные) и дизели и, аналогичным образом, паровые и дизельные локомотивы. В таблице №3 указаны выбросы от мобильных источников.

Таблица №3

 

Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных  источников

ТИП ДВИГАТЕЛЯ	ТОПЛИВО	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ	ПРИМЕРЫ
Четырехтактный двигатель  внутреннего сгорания	Бензин	Углеводороды, оксид углерода, оксиды азота	Автомобили, автобусы, самолеты, мотоциклы
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания	Бензин (с добавлением масла)	Углеводороды, оксид углерода, оксид азота, твердые вещества	Мотоциклы вспомогательные моторы
Дизель	Лигроин	Оксиды азота, твердые вещества	Автобусы, трактора, машины, поезда
Газовая турбина	Бензин	Оксиды азота, твердые вещества	Самолеты, корабли, поезда
Паровой котел	Уголь, нефть	Оксиды азота, диоксид серы, твердые вещества	Корабли, паровозы

 

Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств  поступают в воздух с отработавшими  газами, испарениями из топливных  систем и при заправке, а так же с картерными газами. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч.

В таблице №4 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.

 

Таблица №4

 

Концентрация  веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя

Режим работы двигателя	Оксид углерода, % по объёму	Углеводороды, мг/л	Оксиды азота, мг/л
Холостой ход	4-12	2-6	—
Принудительный холостой ход	2-4	8-12	—
Средние нагрузки	0-1	0,8-1,5	2,5-4,0
Полные нагрузки	2	0,7-0,8	4-8

Выбросы оксидов азота  максимальны при отношении воздух - топливо 16:1. Таким образом, значения выбросов вредных веществ в отработавших газах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси воздуха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др. Состав и объёмы выбросов зависят также от типа двигателя. В таблице №5 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей.

Таблица №5

 

Выбросы (% по объёму) веществ при работе дизельных и карбюраторных двигателей

ВЕЩЕСТВО	ДВИГАТЕЛЬ
	Карбюраторный	Дизельный
Оксид углерода	0,5-12,0	0,01-0,5
Оксид азота	0,005-0,8	0,002-0,5
Углеводороды	0,2-0,3	0,009-0,5
Бенз(а)пирен	До 20 мкг/м3	До 10 мкг/м3

 

Как видно из данных таблицы №5, выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмосферу недопустимы.

В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в  нижний слой атмосферы, а процесс  их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся  практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт  следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей.

В соответствии с формулой для среднего удельного выброса (коэффициента выброса)

 

 

_        суммарный годовой выброс загрязняющих веществ

Е_м =

сумма годовых транспортных показателей

 

В таблице №6 приведены эти величины для автомобильных выбросов

 

Таблица №6 Средние удельные выбросы (коэффициенты выбросов) автотранспорта

ВИД ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА	СРЕДНИЙ УДЕЛЬНЫЙ ВЫБРОС (ПРИ  СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТА 31,7 КМ/Ч)
	В час	На километр
Оксид углерода	752 г/ч	23,7 г/км
Несгоревшие углеводороды	29,4 г/ч	0,93 г/км
Оксиды азота	33,2 г/ч	1,05 г/км
Свинец	1,11 г/ч	0,035 г/км
Суммарное количество выхлопных газов (при 00 С)	28,95 м3/ч	0,914 м3/км
Средний расход топлива	2,75 кг/ч	0,087 кг/км

 

 

1.4.Основные направления в области защиты атмосферы от загрязнения выбросами автотранспорта.

 

Основными направлениями  работ в области защиты атмосферы  от загрязнения выбросами автотранспорта являются:

а) создание и расширение производства автомобилей с высокоэкономичным  и малотоксичным двигателями, в  том числе дальнейшая дизелизация  автомобилей;

б) развитие работ по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработанных газов;

в) снижение токсичности  моторных топлив;

г) развитие работ по рациональной организации движения автотранспорта в городах, совершенствованию дорожного  строительства с целью обеспечения  безостановочного движения на автомагистралях.

К трудностям очистки газов  от загрязнителей относится в  первую очередь то, что объемы промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, огромны. Например, крупная теплоэлектроцентраль способна в один час выбросить  в атмосферу до 1 млрд. куб. метров газов. Поэтому даже при весьма высокой  степени очистки отходящих газов  количество загрязняющего вещества, поступающего в воздушный бассейн, будет оцениваться значительной величиной.

Кроме того, нет единого  универсального метода очистки для  всех загрязнителей. Эффективный метод  очистки отходящих газов от одного загрязняющего вещества может оказаться  бесполезным по отношению к другим загрязнителям. Или метод, хорошо оправдавший  себя в конкретных условиях (например, в строго ограниченных пределах изменения концентрации или температуры), в других условиях оказывается малоэффективным. По этой причине приходится использовать комбинированные методы, сочетать несколько способов одновременно. Все это определяет высокую стоимость очистных сооружений, снижает их надежность при эксплуатации.

Вредные примеси в отходящих  газах могут быть представлены либо в виде аэрозолей, либо в газообразном или парообразном состоянии. В первом случае задача очистки состоит в  извлечении содержащихся в промышленны  газах взвешенных твердых и жидких примесей – пыли, дыма, капелек тумана и брызг. Во втором случае – нейтрализация  газо- и парообразных примесей.

Очистка от аэрозолей осуществляется применением электрофильтров, методов  фильтрации через различные пористые материалы, гравитационной или инерционной  сепарации, способами мокрой очистки.

Очистка выбросов от газо- и  парообразных примесей осуществляется методами адсорбции, абсорбции и химическими методами.

Адсорбция есть процесс поглощения газа или пара поверхностью твердых  тел (адсорбентов) - силикагеля, активированного угля и других. В случае низкой концентрации и правильного подбора адсорбента этот метод позволяет извлекать любую примесь с высокой степенью очистки, достигающей 99 %. Адсорбенты используются в виде зерен размером 2-8 мм или в пылевидном состоянии. Загрязненный газ пропускается через слой адсорбента.

Абсорбционный способ очистки  основан на различной растворимости  компонентов газовой смеси в  жидкости - абсорбенте. В качестве абсорбентов, используемых для очистки газовых выбросов, применяются вода, растворы щелочей, этаноламины и другие жидкости. К достоинствам абсорбционной очистки относятся, прежде всего, высокая степень очистки, непрерывность процесса, возможность извлечения большого количества примесей и возможность регенерации абсорбента, а к недостаткам - громоздкость оборудования, сложность технологических схем очистки.