Влияние выбросов автомобильного транспорта на здоровье человека

2

Рязанский государственный радиотехнический университет

Кафедра БМПЭ

Реферат на тему:

“Влияние выбросов автомобильного транспорта на здоровье человека”

Выполнил студент гр. 527

Савинов Н.И.

Проверил

Зубков М. В.

Рязань 2008г.

Содержание:

1. Введение

2. Город и автомобили

3. Загрязнение окружающей среды автомобильным транспортом

4. Влияние продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека

5. Заключение

6. Список использованной литературы

1. Введение

Автомобильный транспорт занимает важное место в единой транспортной системе страны. Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов, что обусловлено высокой маневренностью автомобильного транспорта, возможностью доставки грузов «от двери до двери» без дополнительных перегрузок в пути, а, следовательно, высокой скоростью доставки и сохранностью грузов.

Большая протяженность автомобильных дорог обеспечивает возможность их повсеместной эксплуатации при значительной провозной способности.

Высокая мобильность, способность оперативно реагировать на изменения пассажиропотоков ставят автомобильный транспорт «вне конкуренции» при организации местных перевозок пассажиров. На его долю приходится почти половина пассажирооборота.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступает от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и другие). Количество загрязнения определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). [7]

Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения; дорожная сеть, особенно вблизи городских агломераций, «съедает» ценные сельскохозяйственные земли. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоёмы, страдает растительный и животный мир.[8]

2. Город и автомобили

Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен, в основном, в городах. Если в среднем в мире на 1 км² территории приходится пять автомобилей, то плотность их в крупнейших городах развитых стран в 200-300 раз выше.

Выделение (105 т/сут.) некоторых газообразных веществ [6]

ВЕЩЕСТВО	ИСТОЧНИК
	Природный	Антропогенный
Диоксид серы	--	0,4
Сероводород	0,3	0,01
Оксиды азота	2	0,2
Аммиак	3	0,01
Углеводороды	2	0,2
Оксид углерода	10	1
Диоксид углерода	3000	50

Согласно приведенной таблице, природные источники выделяют больше вредных веществ, тем не менее, самым опасным являются антропогенное по-ступление. Это связано с тем, что вредные вещества антропогенного происхож-дения накапливаются в зоне обитания человека. Кроме того, вредные специфи-ческие вещества, не существовавшие ранее в природных условиях, в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлемента-ми.

Валовые выбросы вредных веществ автомобильным транспортом России (тогда еще СССР) составляют, млн. т/год:

Автомобили: 1960 г. 1970 г. 1980 г.

Грузовые .9,05 18,99 30,63

Легковые 0,82 1,3 4,23

Автобусы 0,65 2,1 4,16

Всего: 10,52 22,39 39,02

Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно выбрасывается, млн. т:

оксида углерода - 260

летучих углеводородов - 40

оксидов азота - 20. [8]

Во всех странах мира продолжается концентрация населения в крупных городских агломерациях. С развитием городов и ростом городских агломераций всё большую актуальность приобретает своевременное и качественное обслуживание населения, охрана окружающей среды от негативного воздействия городского, особенно автомобильного, транспорта. В настоящее время в мире насчитывается 300 млн. легковых, 80 млн. грузовых автомобилей и примерно 1 млн. городских автобусов.

Автомобили сжигают огромное количество ценных нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере. Поскольку основная масса автомобилей сконцентрирована в крупных и крупнейших городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов. Согласно данным статистики в США, все виды транспорта дают 60% общего количества загрязнений, поступающих в атмосферу, промышленность - 17%, энергетика - 14%, остальные - 9% приходятся на отопление зданий и других объектов и уничтожение отходов.

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). [8]

Противоречия, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чём не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет её в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить эти цифры на 400 млн. единиц мирового парка автомобилей, можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

Увеличение количества взвешенной в воздухе и осевшей на поверхности пыли объясняется повышенным износом асфальтового покрытия автомобильных дорог вследствие применения ошипованных шин.

Во многих крупных городах мира очень остро стоит проблема городского транспорта. Транспортные потоки растут вместе с ростом городов из-за стихийного, не подчинённого рациональному планированию размещения жилых и промышленных зон. Распространение пригородного образа жизни ведёт к увеличению числа частных автомобилей. Их потоки, затопляющие уличную сеть (отнюдь на них не рассчитанную), делают передвижение по городу в часы «пик» мучительно медленным.

Для ускорения передвижения сооружают грандиозные дорогостоящие системы скоростных автомобильных трасс, получившие наиболее широкое развитие в США и Японии. В стремлении сократить затраты средств на приобретение земельных участков японские инженеры проложили значительную часть таких трасс на мощных железобетонных опорах вдоль русл рек и каналов. Там, где эстакады скоростных автотрасс идут по суше, их опоры местами подняты на высоту 20-25 метров, а пролеты переброшены прямо над кровлями домов. Эти инженерные решения подкупающе смелы, они вошли новым элементом в городской ландшафт. Однако, «собирая» движение с окружающих территорий, скоростные дороги лишь на какое-то (обычно недолгое) время решают транспортную проблему города. Вскоре и эти могучие коммуникационные каналы оказываются переполненными. Общий хаос, причина которого - невозможность рационально регулировать и территориально упорядочить социальные и экономические процессы, оказывается сильнее самых смелых инженерных решений.

В Японии из-за небольших размеров территории на единицу площади приходится в 5 раз больше автомобилей, чем в США. В результате такой концентрации автотранспорта загрязнение воздуха достигло критического уровня. Регулировщики уличного движения в центре Токио работают в кислородных масках, сменяются каждые 2 часа и проходят «реанимацию» специальных боксах, куда накачивается очищенный воздух.

Существует много технических и планировочных приёмов выравнивания транспортной нагрузки на магистральной сети города. Прежде всего, следует равномерно размещать основные зоны приложения труда и жилые районы, а также места отдыха и центры культурно-бытового обслуживания. Одновременно наиболее загруженные участки транспортной сети можно дублировать новыми линиями.

Магистральные улицы в городах составляют примерно 20-30% общей протяженности всех улиц и проездов. На них сосредотачивается до 60-80% всего автомобильного движения, то есть магистрали в среднем загружены примерно в 10-15 раз больше, чем остальные улицы и проезды.

Создание в городе сети магистралей скоростного движения позволяет существенно увеличить скорости общественного транспорта и легковых автомобилей, повысить её пропускную способность, сократить число дорожно-транспортных происшествий, изолировать жилые районы и общественные центры от концентрированных потоков транспортных средств. Но магистраль скоростного движения - дорогостоящее сооружение. Строительство её может быть эффективно только на направлениях, обеспечивающих мощные и устойчивые транспортные потоки с относительно большой в пределах города дальностью поездок, при которой ощутим выигрыш от увеличения скорости движения. Поэтому такие магистрали строят лишь в крупных городах с полицентрической структурой и растянутой территорией. [6]

При строительстве и реконструкции городов проектировщики стремятся ограничить количество автомобилей, въезжающих в городские центры, разрабатывают новые системы регулирования уличного движения, сводящих к минимуму возможность образования транспортных пробок. Это очень важно, потому что, останавливаясь и потом снова набирая скорость, автомобиль выбрасывает в воздух в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении. Эффективными профилактическими мероприятиями являются расширение улиц, создание между проезжей частью дорог и жилыми домами фильтров - стен и зелёных насаждений.

Для снижения вредного влияния автомобильного транспорта требуется вынос из городской черты грузовых транзитных потоков. Требование это зафиксировано в действующих строительных нормах и правилах, но практически соблюдается редко.

«Город без автомобиля» мыслится как сочетание широких транспортных магистралей, где предоставляется простор для автомобильного движения, с микрорайонами, куда въезд транспорта запрещён или предельно ограничен и где люди ходят только пешком.

Эффективным мероприятием по снижению вредного влияния автомобильного транспорта на горожан является организация пешеходных зон с полным запретом въезда транспортных средств на жилые улицы. Менее эффективное, но более реальное мероприятие - это введение системы пропусков, дающих право на въезд в пешеходную зону только специальным автомобилям, владельцы которых живут в конкретной зоне жилой застройки. При этом должен быть полностью исключён сквозной проезд автотранспорта через жилой квартал.

Развитие общественного транспорта в городах обуславливает необходимость поиска путей оптимального использования городских территорий, так как для перевозки одного пассажира в трамвае требуется 0,9 м², автобусе - 1,1, легковом автомобиле - свыше 20 м² городской территории.

«Автомобиль не роскошь, а средство передвижения» - эти слова из известного произведения Ильфа и Петрова, звучавшие иронически, обрели в наше время реальный смысл. Более 10 млн. людей имеют автомобиль в личном пользовании. Взлёт личного потребления автомобилей произошёл в последние 15 лет. [2]

3. Загрязнение воздуха отработавшими газами автомобилей

С 1993 по 2004г. Доля выбросов АТС возросла с 15% до 70%, в общем массовом выбросе загрязняющих веществ.

Оценка данных выбросов осуществляется по трём параметрам:

1. Оксид азота-40%

2. Оксид углерода-92%

3. Углеводороды СxHy-97%

(Данные 1998г.)

Для расчета выбросов применяют различные математические модели, в общем случае мощность выброса q=q (u,h,r),где u-скорость ветра, h-высота над поверхностью земли, r-весовой коэффициент. Мощность выбросов АТС по сравнению с выбросами промышленных предприятий очень мала, однако эффект накопления увеличивает её во много раз.

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя - это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые окислы азота.

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. [9]

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. [1]

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. [2]

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. [2]

4. Влияние продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека

Многообразие продуктов выхлопов автомобильных двигателей может быть классифицировано по группам, сходным по характеру воздействия на организмы или химической структуре и свойствам:

нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар и углекислый газ, содержание которых в атмосфере в обычных условиях не достигает уровня, вредного для человека;

монооксид углерода, наличие которого характерно для выхлопов бензиновых двигателей;

оксиды азота, которые по мере пребывания в атмосфере соединяются с кислородом;

углеводороды (алкаин, алкены, алкадиены, цикланы,

ароматические соединения);

альдегиды;

сажа;

соединения свинца;

серистый ангідрид.

Чувствительность населения к действию загрязнения зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, температуры, влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, считаются более уязвимыми.

Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку воздух - продукт непрерывного потребления организма.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему.

Влияние загрязнения воздуха на здоровье населения состоит в следующем.

Взвешенные частицы. Частицы пыли размером от 0,01 до 100 мкм классифицируются следующим образом:

более 100 мкм - осаждающиеся,

менее 5 мкм - практически неосаждающиеся.

Частицы первого типа безвредны, поскольку быстро осаждаются либо на поверхности земли, любо в верхних дыхательных путях. Частицы второго типа попадают глубоко в легкие. Установлено присутствие соединений углерода, углеводорода, ароматических веществ, мышьяка, ртути и др. в легких вследствие проникновения пыли, а также связь с частотой заболевания раком, хроническим заболеванием дыхательных путей, астмой, бронхитом, эмфиземой легких. Резкое увеличение частоты хронических бронхитов начинается с концентрации 150 - 200 ******

Сернистый ангидрид. Оказывает пагубное влияние на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, вызывает бронхиальную закупорку.

Оксиды азота. Диоксид азота и фитохимические производные являются побочными продуктами нефтехимических производств и рабочих процессов дизельных двигателей. Оказывают влияние на легкие и на органы зрения. Начиная с 150 ****, при длительных воздействиях происходит нарушение дыхательных функций.

Озон. Повышение концентрации оксидов азота и углеводородов под действием солнечной радиации порождает фотохимический смог (озон, ПАН и др.) Фоновая концентрация озона в природе 20 - 40 ***. При 200 *** наблюдается заметное негативное воздействие на организм человека.

Монооксид углерода. При: сжигании топлива в условиях недостатка воздуха, СО генерируется в процессе работы автомобильных двигателей. Соединяясь с гемоглобином, из вдыхаемого воздуха попадает в кровь, препятствуя насыщению крови кислородом, а следовательно, и тканей, мышц, мозга. При концентрации 20 - 40 *** в течение 1 часа содержание гемоглобина в крови повышается на 2 - 3 %, что вызывает ослабление зрения, ориентации в пространстве, реакций.

Основными представителями альдегидов, поступающих в атмосферный воздух с выбросами автомобилей, являются формальдегид и акролеин. Действие формальдегида характеризуется раздражающим эффектом по отношению к нервной системе. Он поражает внутренние органы и анактивирует ферменты, нарушает обменные процессы в клетке путем подавления цитоплазматического и ядерного синтеза.

Биологическое действие фотооксидантов (смесь озона, диоксида азота и формальдегида) на клеточном уровне подобно действию радиации, вызывает цепную реакцию клеточных повреждений.[16]

Табл.1. Влияние отработанных газов автомобилей на организм человека. [16]

Вредные вещества	Последствия воздействия на организм
Оксид углерода СО	Препятствует адсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти.
Свинец	Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы. Вызывает снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течении длительного времени.
Оксиды азота NO, NO2, N2O4	Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям, раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию.
Углеводороды	Приводят к росту легочных и бронхиальных заболеваний.
Альдегиды	Раздражают слизистые оболочки, дыхательные пути, поражают ЦНС.
Сернистые соединения	Оказывают раздражительное действие на слизистые оболочки горла, носа и глаз человека.
Пыльные частицы	Раздражают дыхательные пути.

На основании статистики отработавшие газы (ОГ) содержат сложную смесь, насчитывающую более 280 соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Влияние этих веществ на здоровье человека показано в таблице 1

Около 70 болезней вызывается выхлопными газами автомобилей. Но самое страшное то, что в час пик вдыхание этого «коктейля» вызывает легочный шок...

Еще неблагоприятный фактор: летом на улицах с оживленным движением возникает особое атмосферное явление - фотосмог. Это когда ядовитые оксиды при ультрафиолетовом облучении в жару образуют летучие соединения в приземном слое - еще более опасный озон, дышать которым просто вредно.[15]

Автомобильные выхлопы - один из самых важных факторов, способствующих развитию у склонных к бронхиальной астме детей тяжелых астматических приступов. К такому выводу пришли английские пульмонологи, изучавшие влияние различных экзогенных факторов на течение этого заболевания.

Как показали проведенные специалистами “St. Mary Hospital” (Портсмус, Великобритания) исследования, в которых приняли участие 114 больных астмой детей в возрасте от 8 до 11 лет, наиболее активным “проастматическим” компонентом автомобильных выхлопов является оксид азота (NO2). Попадая на слизистую бронхов, он вызывает их сужение, что и провоцирует астматический приступ. Если же действию оксида азота подвергаются дети, больным респираторными инфекционными заболеваниями, то вероятность развития у них тяжелых приступов бронхиальной астмы увеличивается на 200 процентов.

“Наиболее важным результатом нашего исследования я считают тот факт, что обнаруженные нами эффекты оксида азота имеют место даже при разрешенных современными стандартами концентрациях этого загрязнителя, - заявил в интервью корреспонденту “Reuters” доктор Аноп Шаухан, руководитель исследовательского коллектива. - «Судя по всему, эти стандарты не вполне соответствуют реальной ситуации и должны быть пересмотрены.»

Здоровье человека определяется не только наследственностью и образом жизни, но и качеством окружающей среды. На сегодняшний день ухудшение здоровья населения с точки зрения экологии является, прежде всего, следствием загрязнения атмосферного воздуха. Основными источниками загрязнения атмосферы в городах являются автомобильный транспорт и промышленные зоны. При этом в атмосферу поступает множество вредных веществ, например, бенз (а)пирен, сажа, свинец, пары бензина, медь и другие. Помимо нарушений функционирования различных систем организма, хронических заболеваний внутренних органов некоторые вещества представляют опасность как канцерогены. В отличие от других факторов, влияющих на состояние здоровья, воздействие продуктов антропогенных выбросов на человека отрегулировать невозможно. В связи с тем, что последствия такого воздействия могут реализовываться спустя годы и десятилетия, актуальной задачей становится долгосрочный прогноз риска r онкологических заболеваний населения вследствие воздействия канцерогенных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей и выбросах предприятий.

В общем виде

Здесь ri = ri (qi (Y),Y), (1)

где qi - концентрация i-го канцерогенного вещества, Y - вектор параметров атмосферы и параметров (интенсивность, координаты) источников i-го вещества fi.

Величины qi определяются путем решения уравнения переноса и диффузии примесей, учитывающего параметры fi, а вектор Y извлекается из решения системы уравнений гидротермодинамики [11], либо фиксируется на уровне климатических параметров. Влияние qi на Y не учитывается в силу того, что влияние рассматриваемых канцерогенных примесей на лучистый, фазовый и турбулентный притоки тепла пренебрежимо мало.

В выражении (1) зависимость рисков от концентрации канцерогенных веществ в детерминированном виде отсутствует. Известны только эмпирико-статистические зависимости типа уравнения регрессии, установленные на основе исследования чувствительности величины ri от вариаций qi. Помимо этого, задача долгосрочного гидродинамического прогноза параметров атмосферы является исключительно сложной, что обусловлено рядом причин, среди которых главными является быстрое ухудшение значимости решения с увеличением заблаговременности и большая трудоемкость получения оценок реакции атмосферы на различные внешние воздействия с помощью существующих методов численного прогноза. Как правило, эти возмущения малы по сравнению с невозмущенными значениями и оценка их влияния может искажаться фиктивными шумами, порождаемыми самой численной моделью.

5. Общие сведения об основных выбросах транспорта

Человечество как биологический вид и социальная общность неразрывно связано с процессами, происходящими в окружающей среде, и во все возрастающих масштабах черпает из нее ресурсы, загрязняет отходами, продуктами жизнедеятельности.

В последние годы классифицированы отдельные источники негативного воздействия транспортных объектов на окружающую среду, установлены причинно-следственные связи для управления уровнем экологической безопасности транспортного комплекса.

Транспортное средство является источником повышенной опасности для здоровья и жизни людей из-за загрязнения окружающей среды вредными выбросами, нарушения газового и энергетического равновесия в атмосфере, отравления биологических ресурсов (растений, животных, человека). Но в тоже время транспорт является комфортабельным и удобным средством перевозки грузов и передвижения.

Транспортные загрязнения можно разделить на три группы:

газообразные (СО₂, СО, NOx, SOx, CxHy, ПАУ, аэрозоли);

жидкие (топлива, масла, кислоты, щелочи, антифриз);

твердые (металл, продукты износа шин, дорожные полотна, бытовой мусор).

На рубеже веков и на среднесрочную перспективу основными являются требования минимизации потребления ископаемых углеводородных топлив при обеспечении высокой транспортной эффективности, требуемого уровня безопасности выполнения транспортных услуг, комфорта, безвредности воздействия на окружающую среду. [12]

Образование токсичных веществ при горении

В камерах сгорания тепловых двигателей на механизм образования продуктов неполного горения и характер побочных реакций, протекающих при горении, влияет структура фронта пламени.

В диффузионном пламени топливо и окислитель диффундируют во фронт пламени, где в узкой области смешения протекает химическая реакция и достигается максимальная температура. К этой области примыкает со стороны топлива область его термического распада, в котором в отсутствии окислителя образуются, наряду с промежуточными продуктами распада, водород и сажа. Водород, диффундируя во фронт пламени, сгорает, а частицы сажи увеличиваются за счет распада на их поверхность углеводородов и коагуляции отдельных сажевых частиц при их диффузии и выгорают во фронте пламени со значительно меньшей скоростью.

В пламени полнота сгорания зависит от состава смеси. Если избыточным компонентом является топливо, то имеет место неполнота его окисления (до СО), а если избыточным компонентом является окислитель, то более интенсивными будут реакции образования NO.

Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах двигателей, в зависимости от механизма их образования можно разделить на группы:

а) углеродосодержащие вещества - продукты полного и неполного сгорания топлив (СО, СО2, углеводороды, сажа);

б) вещества, механизм образования которых непосредственно связан с процессом сгорания топлива (оксиды азота);

в) вещества, выброс которых связан с примесями, содержащимися в топливе (соединения серы, свинца), воздухе (кварцевая пыль, аэрозоли), а также образовавшимися в процессе износа деталей (оксиды металлов).

Оксид углерода СО - образовывается в ходе предпламенных реакций, при сгорании углеводородного топлива, с некоторым недостатком воздуха, а также при диссоциации СО2 (при температуре 2000 К).

[13]

Это типично для бензиновых карбюраторных двигателей.

Диоксид углерода СО2 является не токсичным, но вредным веществом в связи с фиксируемым повышением его концентрации в атмосфере планеты и его влиянием на изменение климата.

Основная доля образовавшихся в камере сгорания СО окисляется до СО₂, не выходя за пределы камеры, ибо замеренная объемная доля диоксида углерода в отработавших газах составляет 10-15%, т.е. в 300-450 раз больше, чем в атмосферном воздухе.

[13]

Окисление СО в СО₂ в выпускной трубе, а также в нейтрализаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО.

Углеводороды СхНy.

[13]

C6H2- полирадикал, представленный зародышем сажи.

Бензопирен образуется одновременно с сажей по сходному механизму.

Твердые частицы, включающие нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нагар) вещества.

Сажа является основным компонентом нерастворимых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе.

Сера, содержащаяся в моторном топливе, во время горения интенсивно окисляется в SO2.

[13]

Свинец в составе твердых частиц присутствует в виде соединений галогенидов свинца.

Оксиды азота NOx образуются в камерах сгорания где доминирует термический NO, образовавшийся из молекулярного азота во время горения топливовоздушной смеси за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания.

[13]

Последствия воздействия загрязнителей на человека, животных и растительность

В настоящее время главным критическим объектом рассмотрения действия техногенных факторов является человек. Но и элементы экосистемы также реагируют на техногенные воздействия и должны наравне с человеком быть объектом защиты.

Ответ организма на воздействие выбросов транспорта зависит от количества загрязняющего вещества или его дозы в организме.

Постоянные воздействия загрязненного воздуха влияет на здоровье населения, что отражается в росте показателей заболеваемости и смертности.

Разрешаемый выброс загрязнителей в окружающую среду учитывает технические и экономические возможности контроля, и обычно устанавливается ниже уровня порога для 95% населения, т.е. гарантируется защищенность не менее 95% населения. [12]

Большинству загрязнителей требуется время для вступления в реакцию, поэтому важна не только концентрация, но и время воздействия (пример - эффект действия СО).

Оксид углерода - газ без цвета, вкуса и запаха. Он очень стабилен и имеет время жизни в атмосфере от 2 до 4 месяцев. Глобальная эмиссия оксида углерода оценивается примерно в 350 млн. т/год, из которых примерно 20% относят к антропогенным источникам. Этот газ воздействует на нервную систему, вызывает обмороки, т.к. вступает в реакцию с гемоглобином крови замещая О₂. Когда вдох прекращается, СО, связанный гемоглобином, выделяется и кровь здорового человека очищается на 50 % каждые 3-4 часа. Воздействие СО на центральную нервную систему проявляется в изменении цветовой чувствительности глаз и возрастает вероятность аварий. Давно известно, что оксид углерода приводит к смертельному исходу при вдыхании воздуха с высокими концентрациями (СО>750 млн-1).

Диаграмма 1.1

Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает ~45% СnHn от их общего выброса.[14]

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, основные из которых приведены в табл. 1.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).

Анализ данных данных приведенных в таблице 1.1, показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, Nox, CnHm и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична. Однако частицы сажи несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Саж может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.

Таблица 1.1 [14]

Компоненты	Содержание компонента, об. доли, %	Примечание
	Карбюраторные ДВС	Дизельные ДВС
N2 O2 H2O (пары) CO2 H2 CO NOx CnHm Альдегиды Сажа Бензапирен	74 - 77 0,3 - 8 3,0 - 5,5 5,0 - 12,0 0 - 5,0 0,5 - 12,0 До 0,8 0,2 - 3,0 До 0,2 мг/л 0-0,04 г/м3 10-20 мкг/м3	76 - 78 2-18 0,5-4,0 1,0-10,0 - 0,01-0,50 0,0002-0,5 0,009-0,5 0,001-0,09 мг/л 0,01-1,1 г/м3 до 10 мкг/м3	Нетоксичен Токсичен

Итак, болезни дыхательных путей, нервной и кровеносной систем вызваны такими веществами, как оксид углерода и оксид азота. Газ содержит на 50-70 процентов меньше окиси углерода и на 30 процентов меньше окиси азота. Таким образом, количество смертей от сердечно-сосудистых заболеваний должно однозначно снизиться при переходе на газовое топливо. Да и нервозность человека должна уменьшится. Ведь на нервную систему человека влияет не только бешеный ритм современной жизни, но и содержание окиси углерода в воздухе. Что же касается заболеваний дыхательной системы, то уменьшение концентрации оксида азота на 30% и сажи на 70-90% должны свести на нет все наши аллергии и бронхиты. Что же касается серных и свинцовых соединений, то в газе этих веществ практически нет. Если более подробно рассматривать влияние и последствия этого влияния продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека, то можно обнаружить немыслимое количество вредоносных веществ, огромное количество болезней и других отрицательных сторон влияния автотранспорта на здоровье человека.

6. Заключение

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. За примером далеко ходить не надо. Инспекторы ГАИ уже наказывают водителей, чьи машины выбрасывают в атмосферу токсичных веществ больше нормы.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

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. Список использованной литературы:

1. Охрана природы. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. Константинов В.М. - М.: Издательский центр «Академия» 2000, 238с.

2. Экология. Природа-человек-техника. Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин - М.: ЮНИТИ-ДАНА 2001, 343с.

3. Экология для технических вузов. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. - Ростов-на-Дону: Феникс 2001, 424с.

4. Экология. Болтнев В.Е., Весёлкин Н.В. - Рязань 2003, 24с.

5. Экология. Общая, социальная, прикладная. Воронков Н.А. - М.: АГАР 1999, 424с.

6. Автомобильные дороги и окружающая среда. Хомяк Я.В., Скорченко В.Ф. - Киев: Вища школа 1983, 247с.

7. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. Якубовский Ю. - М.: Транспорт 1979, 312с.

8. Окружающая среда и транспорт. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. - М.: Транспорт 1987, 186с.

9. Экология и охрана природы. Снакин В.В. - М.: Академия 2000, 384с.

10. Экология, окружающая среда и человек. Новиков Ю.В. - М.: ФАИР-ПРЕСС 1999, 317с.

11. Макоско А.А. Теоретические основы защиты окружающей среды / Учебное пособие. - М.: МГУПС, 2001. - 200 с.

12. Вовна А.В., Рак А.И., Хламов М.Г. Моделирование ИК-газоанализатора на этапе его проектирования (тезисы). - VI Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" Таганрог, 2002. - С. 76-77.

13. http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2003/kita/vovna/links/index.htm

14. Риск заболевания населения от загрязнения атмосферы автотранспортом. Отчет по проекту ROLL «Выбросы автотранспорта и оценка риска заболеваний населения на городских территориях». - М.:ППКА «Экодизайн ЛТД». - 90 с.

15. Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России» М.: Финансы и статистика, 1999. - 170c.

16. Алексеев Н.Т. «Автотранспортные потоки и окружающая середа» М., 1999. - 84c.

17. www.medvestnik.ru