CC BY
465
УДК 502
СНИЖЕНИЕ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
REDUCTION OF UNJURIOUS INFLUENCE OF MOTOR TRANSPORT ON ECOLOGICAL CONDITION OF SURROUND AMBIENCE
Ю.П. Сенина, А.Г. Ветошкин,
Пензенский государственный университет
Аннотация. Показано негативное влияние средств автотранспорта на экологическую обстановку в мегаполисах, выделены основные вредные физические факторы и вещества выбросов автотранспорта, загрязняющие атмосферный воздух, показаны основные направления снижения вредного влияния автомобилей на окружающую среду.
Abstract. Shown unjurious influence of motor transport facilities to the ecological situation in megapolicies, are chosen main bad physical factors and materials of surges of motor transport, pollute atmospheric air, are shown guidelines of reducing a bad influence of cars on the surround ambience.
Ключевые слова: автотранспорт, вредные выбросы, шум, вибрация, экологичный транспорт, управление транспортными потоками, экологически чистое топливо, совершенные катализаторы топлива, системы защиты от шума.
Keywords: motor transport, bad surges, noise, vibration, ecological transport, transport flow management, ecological clean fuel, perfect catalysts of fuel, protection systems from the noise.
Автотранспорт - один из важнейших элементов современной базы производства и необходимое условие функционирования современного индустриального общества. В настоящее время земной шар покрыт густой сетью автомобильных дорог, протяженность которых превышает 12 млн км. Общий парк автомобилей в мире насчитывает 800 млн единиц, из которых до 85 % составляют легковые автомобили. Если тенденции роста выпуска автотранспортных средств останутся неизменными, то к 2015 г. число автомобилей может возрасти до 1,5 млрд единиц. В России также в последние годы быстро растет число автотранспортных средств. Например, еже-
1
годно в Пензенской области количество автомашин увеличивается на 7...8 %. На тысячу пензенцев уже приходится 260 легковых автомобилей.
Наряду с положительными моментами развитой транспортной инфраструктуры ее прогресс сопровождается негативным воздействием транспорта на окружающую среду, включая атмосферу, гидросферу, почвенный покров и человека, особенно в крупных мегаполисах. В основном автотранспортные средства загрязняют атмосферу химическими соединениями, содержащимися в отработанных газах. Доля автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет в среднем 85 % от всех видов транспорта. В больших российских городах, таких как Москва и Петербург, загрязнение воздуха автомобильными выхлопами составляет 92.95 % всех загрязнений.
Наряду с загрязнениями окружающей среды вредными выбросами отмечается рост физического воздействия на атмосферу в виде антропогенных физических полей (повышенный шум, вибрация, инфразвук, электромагнитные излучения). Транспорт - основной источник акустического загрязнения окружающей среды. В крупных городах уровень шума достигает 70.75 дБА при норме 45.55 дБА. Автомобильный транспорт является основным источником акустического загрязнения окружающей среды: его доля в акустическом загрязнении в городах составляет от 75 до 90 %.
Экологи считают, что при плотности числа автомобилей свыше 1000 на 1 кв. км, среду обитания можно считать разрушенной. Современный автомобиль - пример неэкологичного транспортного средства. Автомобильный транспорт, с одной стороны, потребляет из атмосферы кислород, а с другой - выбрасывает в нее отработавшие газы и испарившиеся углеводороды. Автомобиль для сгорания 1 кг бензи-
3
на потребляет около 12 м воздуха или в пересчете на кислород около 250 л кислорода. В крупных мегаполисах автомобильный транспорт поглощает кислорода в десятки раз больше, чем все их население. На городских магистралях выхлопы от автотранспорта распространяются вдоль дорог, оказывая вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Особенностью автомобильных выбросов является то, что они загрязняют воздух на высоте человеческого роста, и люди дышат этими выбросами.
2
В состав выбросов от автомобилей входит около 200 химических соединений: азот, водород, диоксид и оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, наиболее опасным из которых является бенз(а)пирен, альдегиды, сажа, свинец и его соединения.
Основными направлениями снижения загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом являются:
- применение новых видов экологичного автотранспорта;
- рациональная организация и управление транспортными потоками;
- использование более качественных экологически чистых видов топлива;
- применение совершенных катализаторов топлива и систем шумоглушения.
Техническое совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей направлено на экономию топлива, введение присадок в топливо, использование новых видов топлива, очистка отработавших газов. Важную роль в системе снижения вредных выбросов играет использование нейтрализаторов.
Важным эколого-экономическим аспектом рассматриваемой проблемы относится переработка отходов автотранспортных средств, поскольку они являются ценным вторичным сырьем.
Большое значение в решении экологических проблем , связанных с эксплуатацией автотранспорта, имеет снижение потребления топлива, так как ежегодно в мире на бензиновое и дизельное топливо уходит более 2 млрд т нефти. Средний КПД двигателя автомобиля составляет всего 23 %, следовательно 77 % из 2 млрд т нефти сжигается впустую, идет на нагрев и загрязнение атмосферы.
Существуют различные технические средства снижения потерь энергии в двигателях: подготовка топливной смеси и обеспечение оптимальных условий ее сжигания, работа двигателя под высокой нагрузкой, при которой мощность двигателя используется наиболее полно. Эту задачу можно решить при использовании вариаторов.
В конечном счете, экономия топлива означает сокращение выброса токсичных примесей в атмосферу. Применение эффективных присадок к обычному топливу позволяет повысить степень сжатия рабочей смеси в цилиндрах двигателя и снизить токсичность отработавших газов автомобилей. Например, разработанная отечест-
3
венная антидетонационная присадка на марганцевой основе в 50 раз менее токсична, чем тетраэтилсвинец, и существенно повышает октановое число бензина. Для дизельных ДВС наиболее эффективны присадки на основе металлокомплексных соединений, содержащих барий, которые снижают содержание сажи в отработавших газах на 85...90 %, а также содержание такого сильного канцерогена, как бенз(а)пирен. Использование комбинированных видов топлива в виде смесей на основе бензина и спиртов (метанола, этанола), способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении содержания в отработавших газах оксидов азота и углеводородов.
Другим направлением является использование газового топлива в виде смеси нефтяных газов - пропана и бутана; октановое число пропан-бутана превышает 100, что позволяет применять высокие степени сжатия, при этом отработавшие газы содержат в от 4 до 10 раз меньше окиси углерода. В качестве перспективных топлив могут быть использованы также аммиак и особенно водород, который особенно перспективен с экологической точки зрения, так как при его сгорании образуются в основном пары воды.
Для снижения токсичности отработавших газов применяют термические и каталитические нейтрализаторы. Наиболее эффективными для бензиновых двигателей являются каталитические нейтрализаторы: платино-палладиевые и птино-родиевые.
Выхлопные газы дизельных ДВС очищают от сажи с помощью механических и электрических фильтров-сажеуловителей, снижающих содержание сажи в выхлопах на 75 %.
Альтернативными видами существующего автомобильного транспорта являются электромобиль, солнечный электроавтомобиль, автомобиль с инерционным двигателем. Электромобиль - идеальный автомобиль для города, так как он почти не дает выбросов вредных веществ, обладает большим крутящим моментом на малых скоростях, более компактен, проще в эксплуатации, излучает меньший шум. Но электромобиль обладает ограниченным ресурсом пробега (60.80 км), имеет малый срок службы источника тока и низкую энергоемкость аккумуляторов.
Солнечный электромобиль включает электрический автомобиль и солнечный коллектор, который обеспечивает перезарядку аккумуляторной батареи во время его
4
движения или стоянки. Его серьезным недостатком является невозможность движения ночью или днем в условиях сплошной облачности.
В автомобиле с инерционным двигателем в качестве накопителя энергии используется вращающийся маховик, что значительно упрощает конструкцию автомобиля. Пробег без подзарядки маховика может составить до 600 км. К недостаткам такого двигателя относится значительное время для раскрутки маховика от стационарного источника электротока.
Автомобиль является источником большого количества отходов в виде изношенных шин, аккумуляторов, агрегатных узлов и изношенных корпусов самого автомобиля. По международным нормам допустимый срок эксплуатации легковых автомобилей составляет 10 лет, после чего они должны направляться на переработку. Ресурс пробега каждой шины составляет 40 тыс. км, после чего она выводится из дальнейшей эксплуатации. В зарубежных странах отходы автомобиля перерабатываются, утилизируются и ликвидируются по сложным технологиям в зависимости от вида и морфологии отходов. Планируется к 2015 году достичь максимального ре-циклинга материалов и степени утилизации отходов до 80 % общей массы автомобиля.
Библиография
1. Охрана окружающей среды. /Под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа,
1991.
2. Медведев В.Т., Манюков М.В., Новиков С.Г. Влияние транспорта на уровень шума в городах. Учеб.пособие. /Под ред. В.Я.Беспалова. - М: Изд-во МЭИ, 1997.
3. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология. /Под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высш. школа, 2001.
4. Заборщикова Н.П., Пестрякова С.В. Шум города. Оценка и регулирование шумового режима селитебных территорий. - М.: Изд-во АСВ, 2004.
5. Немчинов М.В., Систер В.Г., Силкин В.В., Рудакова В.В. Охрана окружающей природной среды при проектировании и строительстве автомобильных дорог. - М.: Изд-во АСВ, 2009.
5
