Автотранспорт и его воздействие на окружающую среду

Автотранспорт разгружает другие виды транспорта от короткопробежных грузов и перемещает основную массу грузов от мест производства к местам потребления и перегрузки на железнодорожные станции, в аэропорты, водные пристани, а затем с мест выгрузки на склады грузополучателей.

По объемам перевозок грузов и пассажиров занимает первое место среди других видов транспорта. По объему грузоперевозок превосходит ж/д транспорт в 4-5 раз, по объему перевозок пассажиров – в 5-6 раз.

Наиболее характерным взаимодействием автотранспорта с окружающей средой является потребление топлива, воды и воздуха двигателями автомобилей и выбросы продуктов сгорания, картерных газов, паров топлива из карбюратора и топливного бака а также воздействие на литосферу. Загрязнение атмосферы автотранспортом идет по 3 каналам:

- отработавшими газами, выбрасываемыми через выхлопную трубу, 90%,

- картерными газами (картер - опора для рабочих деталей и защита машины от загрязнений, нижняя часть его - поддон - используется как резервуар для смазки), 6%,

- углеводородами в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов, 4%.

Выхлопные газы содержат около 200 веществ, большинство из которых токсично. При сгорании 1 кг топлива в атмосферу поступает (г): /ПДКсс(СmНn) = 1,5 мг/м³/

Тип двигателя	б(а)п,мг	СОх	СmНn	NОx	SO2	сажа	альдегиды	РвО2	всего
карбюраторный	3,5				1,5	1,3		0,2	~330
дизель	0,5					3,5		-	~110

Более токсичен выброс карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, NОx, СmНn. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде нетоксична, но ее частицы, обладая высокая адсорбционной активностью, несут на своей поверхности токсичные вещества, в т.ч. канцерогенные. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсикантов на человека. Применение этилированного бензина способствует попаданию в окружающую среду свинца (75% бензина этилировано и содержат от 0,15 до 0,5гРb/л) - это яд кумулятивного действия. Этилированием (добавлением присадок-антидетонаторов, например, тетраэтилсвинца или тетраметилсвинца Pb(СН₃)₄) повышают октановое число топлива.

Автомобиль, работающий на этилированном бензине выбрасывает 30-540 мг диоксинов в диоксиновом эквиваленте на каждый километр пройденного пути.

Около 70% Pb, добавленного в горючее, попадает в атмосферу. Из них 30% оседает на землю сразу за срезом выхлопной трубы, 40% остается в воздухе. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5-3кгPb/год.

Максимальное содержание соединений Pb отмечено в пределах 50м от дорог. Достигает оно 200мг/кг почвы. Он накапливается растениями: морковь концентрирует его до концентраций, превышающих ПДК в 4-7 раз, пшеница и ячмень в 5-8 раз, картофель - до 26 раз.

Среднее содержание б(а)п вдоль магистрали может составлять 50мкг/кг и доходить до глубины 1-2м. На расстоянии 100м от трассы концентрация б(а)п превышает фоновые в 3-4 раза.

Выбросы СО - результат недостатка кислорода в процессе горения. Количество выбрасываемого СО зависят от состава горючей смеси и нагрузки двигателя.

Выбросы СmНn - пристеночные зоны в камере сгорания имеют низкую температуру, происходит гашение пламени и образование тонкой пленки топлива (толщиной 0,005-0,4 мкм). Поршень, двигаясь вверх, соскабливает эту пленку. Обеднение горючей смеси (α>1,15) приводит к регулярным пропускам воспламенения и нестабильности рабочих циклов.

Из-за уменьшения эффективности сгорания горючей смеси при α>1,15 происходит резкое увеличение СmНn в выбросе.

Сажа - присутствует в выбросах дизелей из-за неполноты сгорания топлива или из-за крекинга топлива на горячих поверхностях.

Выбросы дизеля имеют характерный вид и запах: черный дым – сажа (частицы углерода 0,1-0,3мкм), адсорбировавшая органику; белый дым - туман из паров топлива, капель воды, альдегидов, действует на человека раздражающе, появляется при перебоях в системе зажигания, на холостом ходе и при малых нагрузках; голубой дым - состоит из капель СmНn меньших, чем в белом дыме, образуется после охлаждения отработавших газов.

Выбросы NОx - увеличиваются при повышении температуры сгорания. Максимальная концентрация NOх при α = 1,05 – 1,1; количество, уменьшается при α = 1,2 из-за снижения температуры рабочего цикла из-за разбавления воздухом. При холостом ходе температура сгорания рабочей смеси 700-750⁰, NОx - не образуются, при 1000-1100° С(NОx) = 0,1%, при 2000-2200° - 0,5%. При большом избытке воздуха температура горения уменьшается, NОx образуется меньше.

У газовых двигателей рабочий процесс не отличается от карбюраторного, уменьшается в выбросе количество продуктов неполного горения и NОx, (из-за более низких рабочих температур).

Сейчас в выбросах нормируются СО, NОx, СmНn, перспективе - Рb. В числе нормируемых должны быть Рb, ПАУ, SOх, альдегиды, сажа.

На выбросы вредных веществ оказывает влияние режим работы двигателя. В среднем холостой ход занимает 30% всего времени движения, торможение и ускорение – 55%, постоянная скорость 15%.

При холостом ходе основные токсиканты - СО и СmHn; NOx отсутствует из-за низкой температуры.

При ускорении расходуется больше чем в 2 раза расход топлива, в сравнении с постоянной скоростью.

При торможении повышается содержание продуктов неполного сгорания (сажа, альдегиды).

Минимум выбросов совпадает с максимальной скоростью движения, что обуславливает минимум топлива.

Снижение массы транспортного средства является важным направлением улучшения экологических показателей. Так, на каждую дополнительную тонну массы автомобиля расходуется на 100км пути 2,5л бензина или 1,6л дизельного топлива.

Очень большие воздействия автотранспорт оказывает на землю. На 1км дороги отводится до 10-12 га земли. Особенно большие площади занимают транспортные развязки: от 15га при пересечении двухполосных дорог до 35га при пересечении магистралей с шестью полосами движения. Почвы подвергаются эрозии, уплотнению, минерализации, разрушению структуры, избыточному переувлажнению, заболачиванию, иссушению, оползням (отрыв земных масс с перемещением), что связано с тем, что дороги с твердым покрытием составляют лишь 15%, а в сельской местности 8-11%. Это вызывает многодорожье - совокупность грунтовых дорог, образованную в силу необходимости дублирования традиционных дорог, либо образованные под влиянием автомобильного туризма. Время жизни таких дорог порядка 7 лет.

Ежегодно с колес одного автомобиля стирается до 10кг резины, а с асфальтовых покрытий дорог – слой в 1мм. Это значит, что на шоссе шириной 10м на каждые 100км образуется в год 100т пыли.

Отходы автотранспортных предприятий.

Нефтепродукты могут попадать в окружающую среду от автомобилей при подтекании масла от агрегатов и от наружной мойки автомобилей. В среднем за год в мойке легковой автомобиль оставляет 50 кг загрязняющих веществ, грузовой – 250.

На дно аккумуляторных батарей выпадает свинцовая пыль и кусочки свинцовых пластин. Поэтому мойка аккумуляторных банок должна проходить в специальных местах.

Этиленгликоль (HO—CH₂—CH₂—OH) – составляющая антифризов, ядовит, имеет большую проникающую способность и при малейших неплотностях в системе охлаждения попадает в окружающую среду.

Необходимо утилизировать тормозную жидкость.

Автомобиль за свой жизненный цикл образует массу отходов в 10 раз больше массы самого автомобиля. Если при этом учитывать применяемую воду (система охлаждения и мойка), то масса отходов превысит массу автомобиля в 100 раз. Например, АТП из 150 автомобилей ЗИЛ-130 за год эксплуатации образует1,5тыс.т вторичных ресурсов и отходов, а с учетом потребления воды – 9тыс.т.

%