Влияние транспорта на окружающую среду

Транспортный комплекс , в частности в России, включающий в себя автомобильный, морской, внутренний водный, железнодорожный и авиационный виды транспорта, - один из крупнейших загрязнителей атмосферного воздух его влияние на окружающею среду выражается, в основном, в выбросах в атмосферу токсикантов с отработавшими газами транспортных двигателей и вредных веществ от стационарных источников, а также в загрязнении поверхностных водных объектов, образовании твердых отходов и воздействии транспортных шумов.

К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса.

Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объему более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Далее идут ( в порядке убывания) воздушный транспорт, морской и внутренние водный. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям, продолжающееся увеличение транспортных потоков, неудовлетворительное состояние автомобильных дорог-все это приводит к постоянному ухудшению экологической обстановки.

Так как автотранспорт по сравнение с другими видами транспорта приносит наибольший вред окружающей среде, мне бы хотелось подробней остановиться именно на нем.

Против природы на авто

Мысль о том , что с автотранспортом нужно что- то делать, крутиться в голове каждого сознательного человека. Страшный уровень загазованности воздуха, по сумме вредных газов ПДК, например, в Москве в 30 раз превышает предельно допустимую норму.

Жизнь в мегаполисах стала невыносимой. Токио, Париж, Лондон, Мехико, Афины… задыхаются от избытка автомобилей. В Москве более 100 дней в году смог. Почему? Никто не хочет понять, что энергия, которую потребляет автомобильный транспорт, превышает во много раз все экологические нормы. Об этом много сказано и написано, но вопрос остается нерешенным, так как никто не вникал в суть проблемы. И поэтому автотранспорт – самый энергетически невыгодный.

Избыточное количество воздуха от автомобильного выхлопа вызвало европейский потоп летом 2002 года: наводнение в Германии, Чехословакии, Франции, Италии, в Краснодарском крае, Адыгее. Засуха и смог в центральных областях европейской части России, в Московской области. Потоп можно объяснить тем, что к атмосферным течениям и флюктуациям воздушных потоков добавились мощные потоки горячего воздуха от автомобильного выхлопа CO2 и паров H2O отработанных газов из Центральной и Восточной Европы, где рост количества автомобилей превысил все допустимые нормы. Числшо автомобилей на трассах и городах у нас возросло в 5 раз . от этого резко увеличились тепловое нагревание воздуха и его объем от паров автомобильного выхлопа. Если в 1970-е годы нагрев атмосферы автомобильным транспортом был значительно меньше нагрева поверхности Земли от солнца, то в 2002 году количество двигающихся машин возросло во столько раз, что нагрев атмосферы от автомобилей становится соизмерим с нагревом от солнца и резко нарушает климат атмосферы. Нагретые CO2 и пар H2O от автомобильного выхлопа дают избыток воздушной массы в центре России, эквивалентный потокам воздуха с Гольфстрима, и весь этот избыточный нагретый воздух повышает атмосферное давление. И когда ветер дует в сторону Европы, здесь сталкивается два потока с Атлантического океана и из России, дающие такое избыточное количество осадков, которое ведет к Европейскому потопу.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 – 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:

Содержание свинца в бензине, г/л…………0,15 0,20 0,25 0,50

Концентрация свинца в воздухе, мкг/м³…..0,40 0,50 0,55 1,00

Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха крупных городов мира составляет, %:

Оксид углерода Оксиды Азота Углеводороды

Москва 96,3 32,6 64,4

Санкт-Петербург 88,1 31,7 79

Токио 99 33 95

Нью-Йорк 97 31 63

В некоторых городах концентрация СО в течении коротких периодов достигает 200 мг/м³ и более, при нормативных значениях максимально допустимых разовых концентраций 40 мг/м³ (США) и 10 мг/м³ (Россия).

В Московской области ОГ (отработанные газы автомобилей) CO,CH, CnHm - создают смог, и высокое давление приводит к тому, что дым горевших торфяников стелется по земле, не уходит вверх, суммируется с ОГ, в результате ПДК в сотни раз превышает допустимую норму.

Это приводит к развитию широкого спектра заболеваний (бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма, сердечная недостаточность, инсульты, язвы желудка, через который эти газы выделяются…) и увеличению смертности людей с ослабленным иммунитетом. Особенно трудно приходится детям6 бронхиты, бронхиальная астма, кашель, у новорожденных нарушение генных структур организма и неизлечимые болезни, в итоге увеличение детской смертности на 10% в год.

У здоровых людей организм справляется с отравленным воздухом, но на это уходит так много физиологических сил, что в результате все эти люди теряют работоспособность, производительность труда падает, а мозг работает совсем плохо.

Для уменьшения скольжения при езде автомобилей зимой улицы посыпают солью, создавая при этом невероятную грязь и лужи. Эта грязь и сырость переносится в троллейбусы и автобусы, в метро и переходы, подъезды и квартиры, обувь от этого портится, засоление почвы и рек убивает все живое, губит деревья и травы, рыба и вся водяная живность- разрушается экология.

В России на 1 км автомобильных дорог приходится от 2 до 7 га. При это не только изымаются сельскохозяйственные, лесные и другие земли, но и происходит расчленение территории на отдельные замкнутые участки, что нарушает обитания популяций диких животных.

Около 2млр тонн нефти потребляет автомобильный и дизельный транспорт6 автомобили, трактора, суда, комбайны танки, самолеты.

Разве это не безумие, 2млр тонн нефти выбрасывать на ветер и только 39млн тонн использовать для перевозки грузов. При этом , например, в США нефть закончится через 10 лет, через 20 лет останется военный резерв через 30 лет черное золото будет стоить дороже желтого.

Если не изменить расход нефти , то через 40 лет не останется ни капли. Без нефти цивилизация погибнет, не достигнув зрелого возраста, способности возродить цивилизацию в другом месте.

Меры предпринимаемые в России для уменьшения отрицательного влияния автотранспорта на окружающую среду :

Принимаются меры для улучшения качества отечественного автомобильного топлива: растет выпуск высокооктанового бензина российскими заводами, организовано производство экологически более чистого бензина в АО «Московский нефтеперерабатывающий завод». Однако импорт этилированных бензинов сохраняется. В результате в атмосферу от автотранспорта поступает меньше свинца.

Существующее законодательство не позволяет ограничить ввоз в страну старых автомобилей с низким эксплуатационными характеристиками, и количество иномарок с большим сроком службы, не отвечающих нормам государственных стандартов.

Контроль за соблюдением экологических требований при эксплуатации автотранспорта осуществляют региональные отделения Российской транспортной инспекции Минтранса в тесном взаимодействии с Госкомэкологии России. В ходе широкомасштабной операции « Чистый воздух», в которой приняли участие все отделения Ространсинспекции, установлено, что практически во всех субъектах РФ доля автомобилей, эксплуатируемых с превышением действующих нормативов по токсичности и в отдельных регионах достигает 40%. По предложению отделений Ространсинспекции на большинстве территорий субъектов РФ введены талоны токсичности для автомобилей.

В последние годы, несмотря на рост числа автомобилей, в Москве наметилась тенденция стабилизации объема выбросов вредных веществ. Основные факторы, позволяющие поддерживать такую ситуацию внедрение католических нейтрализаторов отработавших газов; ввод в действие обязательного экологического сертифицирования автомобилей, принадлежащих юридическим лицам; существенное улучшение топлива на АЗС.

В целях снижения загрязнения окружающей среды продолжается перевод предприятий дорожного хозяйства с жидкого топлива на газ. Принимаются меры для улучшения экологической ситуации в районах размещения асфальтобетонных заводов и асфальтосмесительнх установок6 модернизируется очистное оборудование, совершенствуются мазутные горелки.

Авиация и ракетоносители

Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NО_x, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.

Высокие концентрации СО и CnHm (n – номинальное число оборотов двигателя) характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).

Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов.

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода – 55%

Оксиды азота – 77%

Углеводороды – 93%

Аэрозоль – 97

остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.

Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NO_x, OH и др.

При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H₂O, CO₂, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al₂O₃ со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы, но большей частью в тропосферу.

В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, но может стать и причиной кислотных дождей.

При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и позднее России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:

по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это – газообразные и парообразные (SO₂, CO, NO_x углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов); твердые (свинец иего соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:

менее 0,01 вкл.;

свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

свыше 0,1 до 1,0 вкл.;

свыше 1,0 до 10 вкл.;

свыше 10 до 100 вкл.;

свыше 100.

В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.

Загрязнение окружающей среды судами

Морской флот является существенным источником загрязнения воздушная атмосферы и мирового океана. Жестокие требования международной морской организации ( ИМО) от 1997 года по контролю качества выпускных газов судовых дизелей и удаляемых за борт льяльных, бытовых и сточных вод направлены на ограничение отрицательного воздействия эксплуатируемых судов на окружающую среду.

Для уменьшения загрязнения газов при работе дизеля металлами, сажей и другими твердыми примесями дизеле-и судостроители вынуждены в кратчайшие сроки оборудовать судовые энергетические установки и пропульсивные комплексы техническими средствами по очистке выпускных газов, более эффективными сепараторами льяльных нефтесодержащих вод, очистителями сточных и бытовых вод, современными инсинераторами.

Рефрижераторы, танкерыгазо-и химовозы, некоторые другие суда являются источниками загрязнения атмосферы фреонами ( окислами азота0, используемых в качестве рабочего тела в холодильных установках. Фреоны разрушают озоновый слой атмосферы Земли, являющийся охранным щитом для всего живого от жестокого излучения ультрафиолетового излучения.

Очевидно, что чем тяжелее топливо используемое для тепловых двигателей, тем больше в нем тяжелых металлов. В связи с этим применение на судах природного газа и водорода, наиболее экологически чистых видов топлива, является весьма перспективным. Отработавшие газы дизелей, работающих на газовом топливе, практически не содержат твердых веществ ( сажи , пыли) ,а также окислов серы, гораздо меньше содержат угарного газа и несгоревших углеводородов.

Серный газ SO2 входящий в состав выпускных газов, окисляясь до состояния SO3, растворяется в воде и образует серную кислоту, в связи с чем степень вредности SO2 для окружающей среды вдвое выше, чем окислов азота NO2 эти газы и кислоты нарушают экологический баланс.

Если принять за 100% весь ущерб от эксплуатации транспортных судов, то, как показывает анализ, экономический ущерб от загрязнения морской среды и биосферы в среднем составляет 405 , от вибрации и шума оборудования и корпуса судна-22%, от коррозии оборудования и корпуса –18%, от ненадежности транспортных двигателей –15%, от ухудшения здоровья экипажа-5%.

Правила ИМО от 1997 г. ограничивают предельное содержание серы в топливе на ровне 4,5% , а на ограниченных акваториях ( например, в Балтийском регионе) до 1,5%. Что касается окислов азота Nox, то для всех новых строящихся судов установлены предельных нормы их содержания в выпускных газах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля, что уменьшает загрязнения ими атмосферы на 305. При этом значение верхнего предела содержания Nox, у малооборотных дизелей выше, чем у средне и высокооборотных, так как они располагают большим временем на сгорания топлива в цилиндрах.

В результате анализа всех отрицательных факторов, влияющих на окружающую среду при эксплуатации транспортных судов, можно сформулировать основные мероприятия, направленные на уменьшения этого воздействия:

применение более качественных сортов моторного топлив, а также природного газа и водорода в качестве альтернативного топлива;

оптимизация рабочего процесса в дизеле на всех эксплуатационных режимах с широким внедрением систем электронно-управляемого впрыска топлива и регулирования фаз газораспределения и топливоподачи, а также оптимизации подачи масла в цилиндры дизеля;

полное предотвращение пожаров в утилизационных котлах благодаря оборудованию их системами контроля температуры в полости котла, пожаро-тушения, сажеобдува;

обязательное оборудование судов техническими средствами по контролю качества уходящих в атмосферу выпускных газов и удаляемых за борт нефтесодержащих, сточных и бытовых вод;

полное запрещение использования на судах для любых целей азотосодержащих веществ ( в рефрижераторных установках, противопожарных системах и т д.)

предотвращение протечек в сальниковых и фланцевых соединениях и судовых системах.

эффективное применение валогенераторных установок в составе судовых электроэнергетических систем и переход к эксплуатации дизель- генераторов с переменной частотой вращения.

Таким образом нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты. Об этом свидетельствует и принятая декларация.