CC BY
32м.л. мокроусова, aспирантка Финансовой Академии при Правительстве РФ
экологические нормативы (стандарты) к двигателям внутреннего сгорания (двс) грузовых автомобилей
Процесс автомобилизации в мире невозможно остановить, затормозить ввиду того, что он несет людям ряд удобств, ускоряет развитие экономики, облегчает многие процессы, связанные с транспортировкой людей и грузов. Но при этом этот процесс характеризуется загрязнением окружающей среды, особенно атмосферы. В процессе функционирования автомобилей в атмосферу попадает громадное количество пыли, токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах силовых установок, создаются высокие уровни шума, загрязняются почва, водоемы в результате слива и пролива горюче-смазочных материалов, образуется много других вредных для природной среды и человека веществ.
Поэтому мировые производители двигателей внутреннего сгорания (ДВС): Daimler-Benz, Cummins, Detroit Diesel, Perkins, Caterpillar, DaimlerChrysler Powertrain, MAN, Volvo и мн. др. расходуют сотни миллионов долларов (на исследования НИОКР, внедрение новых технологий, более современное оборудование...) для того, чтобы достичь норм экологичности, токсичности, соответствующих мировым стандартам. В современном мире все большее внимание уделяется проблемам экологии окружающей среды. Между тем загрязнение атмосферы и ухудшение состояния здоровья людей, как показали многочисленные эксперименты, проведенные в лаборатории перспективных разработок МГТУ - МАМИ, происходят не только из-за выброса вредных веществ, но и из-за огромного потребления кислорода двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и резкого снижения его процентного содержания в зоне дыхания людей.
Так, 1 л бензина требует для своего сгорания около 300 л кислорода, и за час работы двигатель среднего легкового автомобиля потребляет столько кислорода, сколько его требуется одному человеку для дыхания в течение месяца. Поэтому одним из мощнейших факторов загрязнения окружающей среды являются автомобили, без услуг которых — прямых или косвенных — не обходится ни один человек. В связи с этим приобретают немалую актуальность вопросы нейтрализации токсичных примесей, столь обильно содержащихся в выхлопных газах. В современных автомобилях с этой целью применяются различные катализаторы, однако эта мера не дает окончательного решения данной проблемы. Все транспортные средства, снабженные двигателями внутреннего сгорания (ДВС), поглощают из атмосферы кислород, выделяя большое количество углекислого газа. Потребление кислорода из атмосферного воздуха про-
мышленностью и транспортом неуклонно возрастает. С другой стороны, имеет место уменьшение поступления кислорода в атмосферу вследствие сокращения площади лесных массивов и загрязнения вод Мирового океана нефтепродуктами, пестицидами, синтетическими моющими веществами, ртутью, свинцом и другими веществами, вызывающими гибель основного вос-полнителя кислорода — планктона. Это приводит к изменению состава атмосферного воздуха. Например, в США только автомобилями потребляется кислорода в 2 раза больше его естественного прироста на этой территории. В настоящее время наблюдается тенденция сокращения удельного содержания кислорода в атмосфере и увеличения содержания углекислого газа. По данным ООН, за последние 100 лет доля углекислого газа в атмосфере Земли повысилась на 10 %. Транспорт является источником загрязнения не только углекислым газом, но и
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 4 \\ апрель \ 2006
1. Таблица экологических стандартов, принятых в Европе ЕЭК ООН
нормативы страны ЕС Россия СО Г/кВт.ч. СН Г/кВт.ч. Nox Г/кВт.ч. РТ Г/кВт.ч. Dx (дым-ность) м (Нг)
Евро-2 1996 2000 реально с 2005 4 1,1 7 0,15 1,065...2,26 (36...62,5) в зависимости от расхода газов
Евро-3 2000 2004 по прогнозам в 2007 2,1 0,66 5 0,1 0,8 (2,9)
Евро-4 2005 по прогнозам в 2011 1,5 0,46 3,5 0,02 0,5 (19)
Евро-5 2008 год не установлен 1,5 0,46 2 0,02 0,5 (19)
другими веществами, многие из которых токсичны, вредны для окружающей среды. Кроме того, повышение концентрации углекислого газа усиливает разложение строительных материалов —
известняков, доломитов, бетона, камня. Некоторые памятники древности, пережив тысячелетия, не могут пережить болезнь, вызванную загрязнением окружающей среды. Разрушающе действует
на них та же азотная кислота, образующаяся при взаимодействии оксидов азота и воды. В настоящее время известно более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Надо отметить, что автомобиль также является источником искусственного шумового фона, как правило, отрицательно воздействующего на человека. Статистические данные свидетельствуют о том, что процент нервнопсихи-ческих заболеваний выше среди лиц, работающих в условиях повышенного уровня шума.
Исследования показали, что шум в больших городах при систематическом воздействии сокращает продолжительность жизни на 8-12 лет. Французские медики считают, что один из пяти пациентов психиатрических больниц лишился рассудка в результате шумового воздействия. По данным американских
твА
/ Ю?т<КИЙМАШЗАВ0& Автомобильные краны
на шасси &мАЗ КС-Ж722 (25^ КС-55722-2 (25т} на шасси Урал
Самоходный краны
ЮС-»71 С№г) вдротюСвдву« ко-бет^кс-гагм ^ча.
www.kraw.ru
ГАРАНТИЯ 18 месяце» СЕРВИС
Таблица 2. Ориентировочный состав отработавших газов карбюраторных и дизельных двигателей
Пределы концентраций компонентов
Компоненты Бензиновые двигатели Дизельные двигатели
Азот, % объема 74-77 76-78
Кислород, % объема 0,2-8,0 2-18
Пары воды, % объема 3,0-13,5 0,5-10,0
Диоксид углерода, % объема 5,0-12,0 1,0-12,0
Углеводороды (суммарно), % объема 0,01-3,0 0,01-0,5
Оксид углерода, % объема 0,1-10,0 0,01-0,3
Оксиды азота, % объема 0,05-0,6 0,005-0,2
Альдегиды, % объема 0,0-0,2 0,0-0,05
Оксиды серы (суммарно), мг/м3 0,0-0,003 0,0-0,015
Сажа, мг/м3 0,0-100 0,0-20000
Бензопирен, мг/м3 0,0-25 0,0-10,0
Соединения свинца, мг/м3 0,0-60 —
ученых, насчитывается 200-250 тыс. жителей Нью-Йорка, душевнобольных на почве городского шума. В Англии каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдают неврозом из-за шума. Реакция на шум зачастую выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувствительных восприятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.
Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает устойчивость ясного видения и рефлекторную деятельность. Чувствительность сумеречного зрения ослабевает, снижается чувствительность дневного зрения к оранжево-красным лучам. В этом смысле шум является косвен-
СЕШЗТШ&Ш^ЭОЕ^^ [жазпсЕшт®
Прицепы и полуприцепы - тяжеловозы дпя псрсюэгн крупногабаритны*
тннсЕлааеснык грузов
ээ^к&о: www.uralavtopritsep.ru '
ж
ным убийцей многих людей на авто- телям крупных городов с высоким транспортных магистралях мира. Это уровнем шума. Особенно вреден шум в относится как к водителям автотранс- сочетании с вибрацией. Если кратков-порта, работающим в условиях интен- ременная вибрация тонизирует орга-сивного шума и вибрации, так и к жи- низм, то постоянная вызывает так называемую вибрационную болезнь, т. е. целый комплекс нарушений в организме. У водителя снижается острота зрения, сужается поле видимости, может измениться восприятие цвета или способность оценивать расстояние до встречного автомобиля. Нарушения эти, конечно, индивидуальны, однако для профессионального водителя они всегда нежелательны. Вопрос экологии остро ставится во многих странах мира, особенно в Европе, и в не меньшей степени это касается производителей: автотехники, двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Поэтому были приняты европейские экологические стандар-
ЧМЗАП «№032, трумяолвдчнаьи - 52т-
Тел./факс: (351) 724-20-10
4540Э&, г. Челябинск:уЛ'. Хлебоэавоцская, 5
ты для автомобилей в Европе (табл. 1). Однако ужесточение экологических стандартов для автомобилей с переходом с Евро-3 к стандарту Евро-4 с 2005 г. затронет не только производителей ДВС, но и производителей топлива для автомобилей, так как стандарт Евро-4 требует применения низкосернистых видов топлив, которые, например, в России в настоящее время в достаточном количестве не производят. Российская Федерация подписалась под данными требованиями Европейской экологической комиссии ООН по экологическим стандартам, действующим с 1996 г., но реально производители частично перешли на производство двигателей Евро-2: ОАО «Автодизель» (МАЗ, КрАЗ, Урал) с января 2005 г., ОАО «КамАЗ» в июне 2005 г. Как видим, отставание от принятых обязательств только по Евро-2 составляет около 5 лет. Надо также отметить, например, что на ОАО «КамАЗ» двигатели с Евро-2 составляют менее 40 % от общего производства двигателей. Прогнозы введения норм по Евро-3, а особенно Евро-4, Евро-5 говорят об огромном отставании отечественного дизелестроения в данном направлении. По этим европейским экологическим требованиям Россия существенно отстает от стран ЕС. Вводя новые нормы эмиссии Евро-3 (с 2000 г.), Евро-4 (с 2005 г.) и Евро-5 (с 2008 г.) Европейский союз фактически развивает директивы 88/77 EWG и 91/542/EWG, в которых были определены нормы эмиссии для так называемого Евро-0 (с 1990 г.), Евро-1 (с 1993 г.) и Евро-2 (1996 г.). По этим нормам в сравнении с 1990 г. выбросы углеводорода сократятся на 81 %, окиси азота — на 86 %, угарного газа — на 87 % и частиц на 97 %, то есть почти прекратятся к концу текущего десятилетия. В сравнении с железнодорожным транспортом, на котором почти не было введено нормативов, ведущих к сокращению вредного влияния на окружающую среду, прогресс автомобильного транспорта в деле сохранения окружающей среды стал значительным. Тем не менее в России также принимаются меры по улучшению окружающей среды. В принятой «Концепции развития автомобильной промышленности России до 2010г» (Распоряжение Правительства РФ от 16 июля 2002 г. № 978-р г. Москвы) говорится о «насыщении транспортного комплекса страны современной автомобильной техникой, соответствующей международным требованиям по экологии и безопасности». В связи с этим уже в конце 2002 г. введен запрет на использование неэкологичного бензина марки А-76. Но надо объективно отме-
WWW.NEFTEGAS.INFO
Таблица 3. Доля автомобильного транспорта
в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира
Город Оксид углерода Углеводороды Оксид азота
Мадрид 95 90 35
Стокгольм 99 93 53
Токио 99 95 33
Торонто 98 69 19
Лос-Анджелес 98 66 72
Нью-Йорк 97 63 31
Москва 96,3 64,4 32,6
Санкт-Петербург 88,1 79 31,7
тить, что принятая Концепция практически не нашла поддержки в своем развитии ни в Минэкономразвитии и торговли РФ, ни в Минтранспорте РФ. Много что-то говорится о развитии реального сектора экономики страны, на деле получается все по-другому. Складывается такое впечатление, что отечественный автопром давно не интересен для Минэкономразвития и торговли РФ. На данный момент Минэкономразвития и торговли РФ интересны СЭЗ(свободные экономические зоны), которые в итоге не помогут развитию отечественного автопрома, а упущенное время не вернешь, особенно в конкуренции с мировыми автогигантами.
Тенденция развития автомобилестроения выражается в непрерывном возрастании максимальной и средней скорости движения, повышении приемистости, грузоподъемности или пассажи-ровместимости при одновременном снижении расхода топлива и токсичности отработавших газов. Наиболее полно этим требованиям реально могут отвечать автомобили с дизельными двигателями. Дизельные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с карбюраторными. Главными из них являются низкая токсичность отработавших газов и лучшая топливная экономичность. Если сравнивать содержание основных токсичных компонентов в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей, то можно
сделать вывод, что оксида углерода в отработавших газах дизелей в 10-25 раз меньше, чем в карбюраторных двигателях, при примерно одинаковом содержании оксидов азота и меньшем содержании углеводородов. Несмотря на то что дизельные двигатели имеют ряд недостатков, по топливной экономичности и суммарной токсичности отработавших газов они имеют существенные преимущества перед карбюраторными. Поэтому выпуск автомобилей с дизельными двигателями во всем мире постоянно увеличивается. Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична (табл. 2). Как видно из табл. 2, состав отработавших газов рассматриваемых типов двигателей существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания — оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и сажи. К токсичным компонентам отработавших газов относятся: оксиды углерода, углеводородов, оксиды азота и серы, альдегиды, сажа, бензопирен и соединения свинца. Ежегодное потребление топлива автомобильным парком составляет более 2,1 млн т. По предварительным оценкам, преобразование автомобильными
двигателями химической энергии топлива в механическую работу от сгорания такого количества топлива сопровождается выделением в окружающую среду 700 млн т оксида углерода, 190 млн т углеводородов, 56 млн т оксидов азота и 600 т свинца. Появилась серьезная опасность нарушения экологического равновесия на глобальном уровне.
Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений (табл. 3). Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздействия зависит от их концентрации в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей. Как видно из таблицы 3, с ростом автомобильного парка и отставанием по экологическим стандартам, принятым ЕЭК ООН, г. Москва и г. С.-Петербург постепенно догоняют крупнейшие города мира по выбросам токсичных компонентов. Одним из путей экономии жидкого нефтяного топлива и снижения уровня загрязнения окружающей среды является замена (полная или частичная) бензинов и дизельных топлив другими энергоносителями, не нефтяного происхождения. К таким заменителям предъявляется ряд технических требований: они должны обладать физико-химическими свойствами, позволяющими использовать их на транспортных средствах без ухудшения технических параметров или существенного ограничения сферы применения; земные запасы этого топлива или сырья для его получения должны быть достаточно велики; отрицательное воздействие на окружающую среду при добыче, получении, хранении, использовании этих видов топлива должно быть приемлемым по характеру и размерам. Среди альтернативных типов топлив в
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 4 \\ апрель \ 2006
настоящее время привлекает внимание целый ряд продуктов различного происхождения. Это в первую очередь сжатый природный газ, сжиженные газы нефтяного происхождения и сжиженные природные газы, различные синтетические спирты, газовые конденсаты, водород, топлива растительного происхождения и т.д. Международный союз автомобильного транспорта (МСАТ), являющийся международным выразителем интересов всей автотранспортной отрасли, отметил, что новые нормы эмиссии для грузовых автомобилей, городских и междугородных автобусов, которые были одобрены Европейским парламентом 16 ноября 1999 г., стали «в корне» важной мерой, ведущей к снижению вредного воздействия авто-
транспорта на окружающую среду. В соответствии с новыми нормами, которые абсолютно соответствуют стремлению МСАТ к обеспечению стабильного развития, эмиссия окиси азота и частиц новыми грузовыми автомобилями сократится в течение нынешнего десятилетия более чем на 70 %. Предполагаемые меры значительно снизят выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду за счет совершенствования наиболее вредных технологических процессов, замены устаревшего оборудования, применения альтернативных видов топлив, но также необходимо решать вопросы законодательного, организационного и технологического обеспечения полного жизненного цикла автомобилей для повышения их экологической безопасности.
Проблема защиты окружающей среды и экономии топлива на автотранспорте носит комплексный характер и должна решаться совместными усилиями специалистов в области автомобилестроения, технической эксплуатации автомобилей, организации автомобильных перевозок, дорожного движения, дорожного строительства и транспортного градостроительства. В связи с ростом парка автотранспортных средств количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, будет возрастать, если не принимать специальных мер ее защиты.
В № 12 за 2006 год в статье М.Л. Мокроусовой в результате опечатки неправильно указано имя автора. Коллектив реакции приносит Марине Львовне Мокроусовой свои извинения.
продажа тяжелой техники и трубоукладчиков (новой и восстановленной)
сервисное обслуживание техники и агрегатов
ТО и послегарантийная поддержка
продажа запчастей и смазочных материалов
технический аудит
программа trade-in
обучение специалистов
¡//ЛЯ/
454079, Челябинск, ул. Линейная, 92, тел.: +7 (351) 230-77-76 www.cheltech.ru e-mail: [email protected]
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ СПЕЦТЕХНИКА \\ 81
