Экологические проблемы автомобильного транспорта в России

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступают 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). Доля загрязнения атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в двигателях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С20Н12, несгоревшие частицы топлива и т.п.

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет, особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

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.

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

Анализ данных 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.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, 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.

Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина на неэтилированный, что давно практикуется в крупных городах ряда стран Западной Европы.

Более приемлем с точки зрения охраны природной среды этанол, или этиловый спирт. Его производству особое внимание уделяют в странах, где климатические условия позволяют выращивать сахарсодержащую биомассу в больших количествах. Особенно перспективен для производства этанола сахарный тростник - наиболее быстрорастущая высокоурожайная сельскохозяйственная культура с максимальным содержанием сахара. В настоящее время 20%-я добавка спирта в бензин рассматривается как наиболее эффективная с технико-экономической точки зрения, поскольку в этом случае не нужны модификация или дополнительная регулировка двигателя. Больше всего автомобилей, работающих на бензине с этанолом, в Бразилии, где принята специальная национальная программа по производству этанола.

Природный газ - важнейший топливно-энергетический ресурс, объемы его добычи в мире, и в России в частности, постоянно растут.

Природный газ - отличное топливо для машин как вследствие его дешевизны, так и из-за значительного уменьшения загрязнения окружающей среды при его использовании. При прочих равных условиях в выхлопных газах автомобилей, работающих на газе, оксида углерода меньше на 25-40%, диоксида азота меньше на 25-30%, а сажи меньше на 40-50%, чем у автомобилей с бензиновыми двигателями.

У природного газа октановое число от 105 до 110 единиц (у самого высокосортного бензина только 98 единиц). Высокооктановое стабильное по составу газовое топливо хорошо смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя более полному сгоранию рабочей смеси и уменьшению выброса токсичных веществ. Кроме того, такое топливо не смывает смазку цилиндров и тем самым почти в 1,5 раза продлевает жизнь автомобильного двигателя.

Природный газ в качестве автомобильного топлива может использоваться либо в сжатом, либо в сжиженном состоянии.

В России есть все предпосылки для перехода на такое топливо. Строительство автомобильных газонакопительных компрессорных станций (АГНКС) было начато еще в 1950-е гг., потом часть их была закрыта, но сейчас в стране работают 196 таких станций, позволяющих ежедневно заправлять природным газом около 80 тыс. автомобилей и автобусов. Потенциальные возможности российских предприятий по выпуску газобаллонных автомобилей и комплексов газобаллонного оборудования превышают 300 тыс. единиц в год для 35 типов автомобилей.

Переходная мера по экономии нефтяного топлива и снижения токсичных отходов в выхлопных газах - применение газодизелей - автомобилей с двухтопливной системой: дизельное топливо - газ.

Принцип этой системы состоит в том, что количество подаваемого в цилиндры дизельного топлива уменьшается примерно на 35%, а во впускной трубопровод вместе с воздухом подается 35% сухого газа, которые тщательно перемешиваются перед впуском в цилиндр. Это позволяет двигателю развивать такую же мощность, какую он развил бы при использовании 100% дизельного топлива. Сгорание топлива в цилиндрах происходит более активно, уменьшая дымность отработанных газов почти на 50%. транспортный двигатель загрязняющий атмосферный

Не стоит, однако, забывать, что газодобыча, как и нефтедобыча, связана с выбросами вредных веществ в атмосферу, особенно опасными при авариях, сопровождающихся самовозгоранием природного газа.

Основной источник для получения автомобильных топливосмазочных материалов (ТСМ) - нефть. Постоянно растущее число автомобилей «съедает» все больше нефти. Заметим, что в структуре потребления добываемой нефти 25% приходится на автомобильный транспорт.

Нефть - невозобновимый ископаемый природный ресурс, на образование которого природе потребовались сотни миллионов лет. Поэтому важнейшей экологической проблемой является опасность исчерпания нефти в обозримое время даже при сохранении существующих объемов добычи, а тем более при росте производства электроэнергии и числа автомобилей.

Мировая добыча нефти в год (средние данные на 1990-е гг.) составляет 3100 млн т (при запасах 100 млрд т); соответствующие цифры для России около 300 млн т и 20 млрд т. Хотя надежных способов определения запасов ископаемых видов топлива (нефти, газа и угля) до сих пор нет, по оценкам некоторых ученых, экспоненциальный рост потребления ископаемых энергоресурсов, в том числе нефти, исчерпает эти запасы в первые десятилетия следующего столетия.

По данным Госкомэкологии, суммарный объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу нефтедобывающей отраслью промышленности за последние годы имеет устойчивую тенденцию к уменьшению (рис. 1). В 1996 г. предприятиями этой отрасли промышленности в атмосферу выброшено 1 млн 310 тыс. т загрязняющих веществ, или 92,9% к уровню 1995 г. Хотя вклад отрасли в техногенное загрязнение атмосферы составляет только 7,5%, она характеризуется и самыми низкими показателями улавливания вредных веществ.

Вспомним, что в основе процессов, приводящих автомобиль в движение, лежит горение топлива, невозможное без кислорода воздуха. В среднем современный автомобиль для сгорания 1 кг бензина (примерно 10-километровый пробег машины) использует около 15 кг воздуха или около 2500 л кислорода - это больше объема, вдыхаемого человеком в течение суток. Если учесть, что средний годовой пробег автомобиля составляет 10 000 км, то им из атмосферы поглощается ежегодно 2,5 млн л, или около 4 т кислорода. Умножим теперь эти цифры на число автомобилей в мире!

Атмосфера Земли богата кислородом, но весь этот кислород - биогенного происхождения. Загрязнение Мирового океана, где обитает фитопланктон, дающий за счет фотосинтеза 80% атмосферного кислорода, вырубка лесов, потребление кислорода промышленными предприятиями, такими, как тепловые электростанции, металлургические заводы, может при дальнейшем росте автомобилизации создать на нашей планете реальную угрозу «кислородного голодания».

Загрязнение атмосферного воздуха в результате работы автомобиля обусловлено тремя основными источниками: системой выпуска отработанных газов, системой смазки и вентиляции картера, системой питания. На долю выхлопных газов приходится наибольшая часть (70-80%) вредных веществ, выделяемых автомобильным двигателем. Камера сгорания двигателя - это своеобразный химический реактор, синтезирующий вредные вещества, которые затем поступают в атмосферу. Даже нейтральный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания двигателя, превращается в ядовитые оксиды азота. В отработанных газах содержится более 200 различных химических соединений, из них около 150 - производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному или неравномерному сгоранию топлива в двигателе.

Ситуация во многих городах России, по критериям Госкомсанэпиднадзора, в последние несколько лет оценивается как критическая.

Так, в Москве суточный пробег автопарка составляет в настоящее время 68 019 тыс. машино-километров. При этом суточный выброс вредных веществ с отработанными газами автомобилей равен 3029,7 т, из них:

оксида углерода - 2369,1 т,

оксидов азота - 163,9 т,

углеводородов - 462,1 т,

сернистого ангидрида - 33 т.

В числе этих выбросов такие опасные отравляющие вещества, как полициклические углеводороды и другие канцерогенные вещества - 900 кг, свинец - 700 кг.

Уровень загрязнения центральной части города и вдоль отдельных магистралей по главным автомобильным поллютантам составляет 10-20 предельно допустимых концентраций (ПДК).

При сохранении сегодняшних тенденций суточный пробег автотранспорта в Москве в 2000 г. составит 69 788 тыс. машино-километров, а суточный валовой выброс загрязняющих веществ - 4779,4 т.

Проблемы, связанные с ростом автомобилизации отчетливо выявляют два основных аспекта решения задачи преодоления того планетарного экологического кризиса, перед которым оказалось человечество в конце второго тысячелетия нашей эры.

Во-первых, для защиты биосферы от техногенной деградации, а воздушного бассейна, в частности, от загрязнения вредными поллютантами, в том числе содержащимися в выхлопных газах автомобилей, должны применяться превентивные природоохранительные меры, о которых уже говорилось. Радикальное снижение уровня загрязнения воздушной среды в городах, возможно, потребует отказа от транспортной системы, основой которой является автомобиль, развития удобного общественного транспорта, содействия велосипедному движению, что уже наблюдается в некоторых городах мира.

Однако в условиях экспоненциального роста населения и такого же по характеру роста промышленного производства и отходов решение одной проблемы порождает другую. Стоило сократить выбросы сажи и сернистых соединений в дыме промышленных предприятий и отопительных систем, использующих уголь, что позволило улучшить качество воздуха в промышленных центрах, как растущее число автомобилей с их выхлопными газами породило в этих городах новую проблему. Очевидно, что технологические меры в полной мере не способны радикальным образом оздоровить среду обитания.

Поэтому, во-вторых (и это, по мнению большинства экологов, главный аспект отмеченной выше задачи), для реализации концепции «устойчивого развития» человека и биосферы, «коэволюции человека и биосферы» по терминологии академика Н.Н.Моисеева, необходима смена человеческих приоритетов, выработка нового экологического мировоззрения, в котором важное место будут занимать концепция равенства прав нынешнего и будущего поколений жить в здоровой среде и неприятия того, чтобы общество удовлетворяло свои потребности за счет будущих поколений; воспитание культуры умеренности и дисциплины индивидуального поведения, т. е. личностного экологического сознания.

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.

Размещено на Allbest.ru