Основные положенияэкологии, экологической безопасности автомобильного транспорта.

1.1. Экология и автомобильный транспорт

Экология(от греческого oicos – дом, logos – наука) – нау­ка,изучающая условия существования живых организмов и взаимосвя­зи между ними исредой в условиях нарастающей автомобилизации современного общества приобретаетособый социальный характер.

Экологическиепоказатели– это показатели качества, характеризующие уровень вредных воздействий наокружающую среду, возникающие при эксплуатации и потреблении продукции.  

Внастоящее время автотранспорт является одним из наиболее энергоемких отраслейнародного хозяйства. В зависимости от уров­ня развития на его долю приходится20…60 % всего потребления жидких топливнефтяного происхождения, а его удельный вес в загрязнение окружающейсреды составляет до 60…80%.

Поршневыедвигатели внутреннего сгорания (ДВС) являясь основ­ным энергоисточникомсовременных автомобилей, одновременно способствуют загрязнению атмосферы. Ониявляются источником различных вредных веществ (ВВ), пыли, продуктов износа,шума, вибрации и излучений.

ЗагрязнениеОС автотранспортом является ингредиентным и параметрическим, имеющим минеральнуюи органическую основу. Причем механизм воздействия автотранспорта на окружающуюсре­ду имеет ряд особенностей, которые следует учесть при изучении даннойпроблемы. К ним относятся:

¾   динамический ростпроцесса автомобилизации;

¾   широкий диапазонотрицательных воздействий автотранспорта на окружающую среду;  

¾   довольно низкиепоказатели экологической безопасности автотранспорта;

¾   ограниченностьтехнических возможностей и сложность улучшения показателей экологическойбезопасности автотранспорта;

¾   отставаниеподготовленности общественного сознания в оценке экологической безопасностиавтотранспорта;

¾   отсутствиедейственных механизмов (моделей) управления для улучше­ния экологическойбезопасности автотранспорта.

Всреднем автомобили в масштабе земного шара ежегодно потребляют 2.1 млрд. ттоплива, выбрасывая при этом около 700 млн. т. вредных веществ (СО– 420 млн. т., СН – 170 млн. т., NOх – 60млн. т., сажи – 17 млн. т., свинца – 0.6 млн. т.)

 

1.2.  Состав и токсичность газов автомобильныхдвигателей

Отработавшиегазы (ОГ) двигателей представляют собой весьма многокомпонентную смесь, всостав которых входит около 200 составляющих. Однако для классификации анализасостава все компоненты сводятся к нескольким группам, которые сходны похимической структуре, свойствам, а также по характеру воздействия на живойорганизм.

Первуюгруппусоставляют нетоксичные вещества: азот, кисло­род, водяной пар, атакже углекислый газ, содержание которого не достигает уровня, вредного длячеловека. Однако по мнению ученых чрезмерное его содержание в составеатмосферного может привести к глобальным природным изменениям.

Вовторую группувходит окись углерода (СО), присутствие ко­торого в больших количестваххарактерно для ОГ бензиновых двига­телей. Согласно теории цепного окисленияуглеводородов, окись углерода образуется в цилиндре двигателя в качествепромежуточ­ного продукта превращения и разложения альдегидов, получающихся встадии холодно-пламенного процесса, предшествующего процессу основного горении.

Механизмтоксического действия окиси углерода, определяется его способностью соединяясьс гемоглобином крови, образовывать карбоксигемоглобин СОНв (соединениеже кислорода с гемоглобином дает окисгемоглобин О₂Нв) и темсамым лишает ткани тела кислорода.

Втретью группувходят окислы азота, состоящие из окиси (NO) и двуокиси (NO₂) азота.Механизм и кинетика образования окислов азота объясняются результатамитермической обратимой реакции азота воздуха под действием высокой температуры идавления в ци­линдре двигателя. Причем по мере охлаждения ОГ и разбавления ихвоздухом окись азота окисляется дальше, превращаясь в двуокись, трехокись ичетырехокись. На организм человека NO₂ действуеткак острый раздражитель, а 200-300 мг/м³ опасно прикратковремен­ном вздыхании, попадая в легкие и соединяясь с гемоглобином крови,вызывает отек легких.

Поддействием солнечной радиации окислы азота в присутствии углеводородов образуютфотохимические оксиданты или фотохимичес­кий смог.

Четвертуюгруппутоксичных веществ составляет самая многочисленная группа углевоёдородов,состоящая из представителей всех гомологических рядов: алканы, алкены,алкадиены, цикланы. Из общего количества органических компонентов ОГ на долюпредельных углеводородов приходится 32 %, непредельных – 27.2%,аромати­ческих – 4%, альдегидов и кетонов – 2.2 %.

Кромеэтого также в составе ОГ обнаружены полициклические ароматические углеводороды(ПАУ) представителем которых является бензапирен. Механизм образования этихвеществ заключается в том, что они под действием термических процессовразлагаются на ряд простых углеводородов и свободных радикалов, а затем вусловиях недостатка кислорода атомы водорода отщепляется от образовавшихсяпродуктов. Полученные соединения объединяются между собой во все более сложныециклические, а затем и полициклические структуры, т.е. при температурах от 400до 800°С происходит пиролиз углево­дородных топлив образуя при этом ПАУ.ПАУ могут вызвать некоторые формы раковых заболеваний легких.

Пятаягруппатоксичных веществ состоит из альдегидов (формальдегид   60 %,алифатические альдегиды 32 % и ароматические аль­дегиды   3 % и др.).

Формальдегидыобладают высокой токсичностью и резким неприят­ным запахом. Из алифатическихальдегидов в ОГ автомобилей в основ­ном содержится акролеин, представляющийсобой прозрачную с желто­ватым оттенком жидкость, обладающую неприятным резкимзапахом.

Шестуюгруппувредных компонентов составляет сажа, которая характерна для дизелей. Онаспособна адсорбировать канцерогены, содержащиеся в ОГ.

Втаблице 1.1 приведен ориентировочный состав ОГ бен­зиновых двигателей идизелей.

Анализприведенных данных в таблице показывает, что разниц составляющих компонентов ОГобъясняется особенностями работы двигателей (топлива, состав горючей смеси,организация рабочего про­цесса и др.).

Втаблице 1.2 приведены вторичные загрязнители атмосферы – фотооксиданты(продукты фотохимических реакций) и их воздействие на окру­жающую среду.

Втаблице 1.3 приведены предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых веществв воздухе рабочей зоны.

Особенноследует подчеркнуть вредное воздействие свинца и его органическихсоединений. В наибольших количествах свинец, на­капливаясь в печени, почках,поджелудочной железы и костях по­ражает их.

Результатымножества исследований, связанных с изучением влия­ния организации движения(режимов работы автомобиля или двигателя) на расход топлива автомобилямипоказали, что уровень расхода топ­лива может быть использован в качествекосвенного критерия, отра­жающего выброс вредных веществ ОГ автомобилем взависимости от технического состояния узлов, агрегатов и неисправностей.

 

 

 

 

 

Таблица 1.1

№	Наименования компонентов	Химическая формула	Доля вещества
			бензиновый двигатель		дизель
			%	на 1000 л топлива, кг	%	на 1000 л топлива, кг
1	Окись углерода	CO	0.5…12.0	200	0.01…0.5	25
2	Двуокись углерода	CO2	5.0…12.0	–	1-10	–
3	Углеводороды неканцерогеннные	CH	0.2…3.0	25	0.009…0.5	8.0
4	Окиси азота	NOx	до 0.8	20	до 0.5	36
5	Альдегиды	CHO	0.2 мг/л	–	0.009 мг/л	–
6	Двуокись серы	SO2	0.008	–	0.03	–
7	Сажа		0.004	1	0.01…1.1	3
8	Бенза(а)перин	C20H12	10…20 мкг/м3	3	8…10 мкг/м3	–
9	Свинец	Pb	0.0003 г/кг	–	—	–
10	Азот	N2	74.0…77.0	–	76…78	–
11	Водяной пар	H2O	3.0…5.5	–	0.5…4.0	–
12	Кислород	O2	0.3…8.0	–	2…18	–

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2

Вторичные загрязнители	Концентрация		Экспозиция	Эффекты
	млн-1	мкг/м3
Озон (03)	0.02   0.03 0.10 0.30   2.0	40   60 200 590   3900	1 ч   8 ч Непрерывная в рабочее время   2 ч	Натяжение и растресквание резины   Повреждение растительности Спазмы дыхательных путей Раздражение носоглотки, спазмы грудной клетки Сильный кашель
Фотохимические оксиданты	0.1 0.13 0.3	200 250 600	Максимально суточные 1ч	Раздражение глаз Обострение респираторных заболеваний Ухудшение  спортивных показателей

 

 

Всоответствии с существующими государственными стандартами ГОСТ 27435 и ГОСТ27436 регламентируется внешний и внутренний шум автомобилей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

№	Наименования веществ	ПДК,  мг/м3 Представленная информация была полезной? ДА 59.46% НЕТ 40.54% Проголосовало: 1157	Класс опасности	Агрегатное состояние
	Окислы азота (в пересчете на NO2)	5	2	пар
	Двуокись серы	10	3	пар
	Бенз(а)пирен	0.00015	1	аэрозоль
	Свинец и его неорганические соединения	0.01	1	аэрозоль
	Окись углерода	20	4	пар
	Бензин (углеводороды)	300	4	пар
	Формальдегид	0.5	2	пар

Важнуюроль в снижении расхода топлива, и, следовательно, токсичности ОГ автомобилейиграет выбор, соответствующих режимов движения. На рис. 1.1 и 1.2 приводятсязакономерности изменения компонентов ОГ грузового автомобиля (двигателя) взависимости от различных факто­ров, но объясняющие физический смысл возможностидостижения снижения расхода топлива и токсичности ОГ в условиях эксплуатации.

 

 

 

   Рис. 1.1.Скоростная характеристика грузового автомобиля с полезной  нагрузкой 6 т.

 

 

 

                  Рис. 1.2. Содержание компонентовотработавших газов при различных составах горючей смеси.

 

 

1.3.Автомобилизация и окружающая среда

 

Известно,что автомобили являются системой со сложным уровнем, оказывающей многоплановоевоздействие на окружающую среду. Для ав­томобильной промышленности характерноинтенсивное потребление при­родных ресурсов. Установлено, что на производство10 млн. автомобилей (преимущественно легковых) затрачивается 10 млн. тстали, 500 тыс.т стекла, 2.5 млн. т чугуна, 230 тыс.т алюминия,более 1 млн. т резины и др.

Однакоданное воздействие не ограничивается только воздействием на ОС, т.е. вводитсяпонятие автомобилизация, в которое следует вкла­дывать все то, что связано снаучным обоснованием необходимости ав­томобиля и его естественного окружения –дорог, кадров, системы управ­ления с проектированием эксплуатационных свойствэтих составляющих, с их изготовлением, эксплуатацией, ремонтом иреконструкцией.

Такимобразом, автомобилизация рассматривается как:

—        явлениев природе и обществе;

—        элементсистемы коммуникаций общества;                     

—        одноиз ярких и необходимых проявлений научно-технического прогресса;

—        система(социальная, экономическая и техническая), которой надо управлять, т.е. объектуправления;   

—        отрасль,производящая и эксплуатирующая различные автомобили;

—        процесснасыщения автомобилями;

—        наивысшеедостижение в области потребительской техники;

—        наибольшийпотребитель природных материальных ресурсов, оказывающий значительноевоздействие на ОС.

При этомавтомобилизация должна развиваться исходя из следующего: 

1.     Техническийпрогресс автомобилизации должен соответствовать людским и природным ресурсам.

2.     Темп ростаавтомобилизации среди других видов транспорта определяется ее относительнойэкономической эффективностью.

3.     Социальныевзаимоотношения между людьми должны быть основным критерием для установленияуровня автомобилизации.

4.     Автомобилизациине должна нарушать экологического равновесия.

Все годыразвития независимого Узбекистана особо подчеркивается актуальность, сложностьи многогранность проблем ООС. Решения этих задач вытекают из учета и анализаследующих положений:

—        впроцессе поступательного развития транспорта объективно возрастаетпотенциальная возможность усиления неблагоприятного воздействия его на природу;

—        многиеиз ныне известных природоохранных мер по экономическим причинам не могут бытьреализованы немедленно, а лишь в будущем. Наряду с этим даже реализуемыемероприятия в срок не выполняются;

—        некоторыетехнические средства и процессы, на которые возлагались надежды в деле защитысреды обитания, оказались неэффективными или неработоспособными вэксплуатационных условиях. Для ряда негативных воздействий на природу покавообще не найдено методов защиты;

—        окружающаясреда практически едина и имеет глобальные масштабы. Вредные вещества,сброшенные в почву, реки, море или воздух, соответственно поверхностными игрунтовыми водами, речными и морскими течениями и атмосферными потоками могутпереноситься на сотни и тысячи километров от источника загрязнения.

Все это приводит кнеобходимости:

Во-первых,развивать и ускорять природоохранные работы непосредственно в сфере транспортногохозяйства, обеспечивающих своевременный ввод в эксплуатацию более экологическичистых транспортных средств и технологических процессов, более совершенных вназваном смысле конструкций постоянных транспортных сооружений

Пример:электрификация тяги железнодорожного транспорта.

Во-вторых,развертывать и углублять НИИОКР в целях изыскания новых экономически иэкологически эффективных образцов транспортной техники и технологий,существенно снижающих и исключающих загрязнение среды обитания.

В-третьих,всемерно развивать пропаганду экологических знаний, раскрывать сущность изнание проблемы охраны природы для общества в целом.

«Экологическаябезопасность» – положение, при котором отсутствует угроза нанесения ущербаприродной среде и здоровью населения, достигается совокупностью мероприятий,направленных на снижение отрицательного антропогенного воздействия наокружающую среду.

Понятие экологической безопасности взаимосвязано такжес понятиями энергетической, производственной и технологической безопасности.

 

Этапыжизненного цикла

 

                                           

 

 

 

Наэкологическую безопасность автотранспортных средств (АТС) влияют различныефакторы:

—        удельныйвес автотранспорта общего пользования;

—        степеньразвития производственно-технической базы предприятий;

—        организациятехнического обслуживания и ремонта;

—        нормативнаяобеспеченность экологических воздействий;

—        системаконтроля технического состояния автомобилей;

—        конструкция,техническое состояние, условия и режимы работы ДВС, АТС;

—        системаутилизации производственных отходов и очистки сточных вод;

—        градостроительныерешения;

—        совершенствованиерабочих процессов ДВС;

—        применениенейтрализаторов и сажеуловителей ОГ;

—        дизелизацияавтотранспорта;

—        антитоксичныетопливные добавки;

—        применениеэкологически чистых альтернативных топлив;

—        применениевстроенных эколого-диагностических систем;

—        оснащенностьпредприятий газоанализаторами, дымомерами;

—        сбор,переработка и утилизация производственных отходов;

—        правовыеи нормативные стороны качества используемых моторных топлив;

—        наличиебестранспортных зон в крупных городах;

—        состояниеи системы управления движением автомобильных дорог, улиц;

—        оснащенностьавтодорог экологическими сооружениями;

—        систематическаяинвентаризация вредных выбросов и постоянное обновление экологического паспортапредприятий;

—        применениеэтилированных бензинов;

—        эколого-правоваяподготовленность юридических и физических лиц автотранспорта;

—        ведениеэкологической и энергетической экспертизы различных проектов;

—        социально-экономическиевопросы и ряд других.