Автомобильный транспорт наиболее агрессивен в сравнении с другими видами транспорта по отношению к окружающей среде. Он является мощным источником ее химического (поставляет в окружающую среду громадное коли­чество ядовитых веществ), шумового и механического загрязнения. Следует подчеркнуть, что с увеличением автомобильного парка уровень вредного воз­действия автотранспорта на окружающую среду интенсивно возрастает. Так, если в начале 70-х годов ученые-гигиенисты определили долю загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, в среднем равной 13%, то в настоящее время она достигла уже 50% и продолжает расти. А для горо­дов и промышленных центров доля автотранспорта в общем объеме загрязне­ний значительно выше и доходит до 70% и более, что создает серьезную эко­логическую проблему, сопровождающую урбанизацию.

В автомобилях имеется несколько источников токсичных веществ, основными из которых являются три:

• отработавшие газы
• картерные газы
• топливные испарения

Рис. Источники образования токсичных выбросов

Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды авто­мобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внут­реннего сгорания.

Теоретически предполагается, что при полном сгорании топлива в ре­зультате взаимодействия углерода и водорода (входят в состав топлива) с кислородом воздуха образуется углекислый газ и водяной пар. Реакции окис­ления при этом имеют вид:

С+О2=СО2,
2Н2+О2=2Н2.

Практически же вследствие физико-механических процессов в цилинд­рах двигателя действительный состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична.

Таблица. Ориентировочный состав отработавших газов автомобильных двигателей

Компоненты	Размерность	Пределы концентраций компонентов Бензиновый, с искр. зажигание Дизельный
		Бензиновые	Дизельные
Кислород, O2
Пары воды, Н2О			0,5…10,0
Двуокид углерода, СО2
Углеводороды, СН (суммарно)
Оксид углерода, СО
Оксид азота, NOx
Альдегиды
Оксиды серы (сумм.)
Бенз(а)пирен
Соединения свинца

Состав отработавших газов двигателей на примере легковых автомобилей без их нейтрализации можно представить в виде диаграммы.

Рис. Составные части отработавших газов без применения нейтрализации

Как видно из таблицы и рисунка, 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:

• оксид углеро­да
• углеводороды
• оксиды азота
• оксиды серы
• альдегиды
• бенз(а)пирен
• со­единения свинца

Различие в составе отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей объясняется большим коэффициентом избытка воз­духа α (отношение действительного количества воздуха, поступающего в ци­линдры двигателя, к количеству воздуха, теоретически необходимому для сго­рания 1 кг топлива) у дизельных двигателей и лучшим распыливанием топли­ва (впрыск топлива). Кроме того, у бензинового карбюраторного двигателя смесь для раз­личных цилиндров неодинакова: для цилиндров, расположенных ближе к кар­бюратору, – богатая, а для удаленных от него – беднее, что является недо­статком бензиновых карбюраторных двигателей. Часть топливовоздушной смеси у карбю­раторных двигателей поступает в цилиндры не в парообразном состоянии, а в виде пленки, что также увеличивает содержание токсичных веществ вслед­ствие плохого сгорания топлива. Этот недостаток не характерен для бензино­вых двигателей с впрыском топлива, так как подача топлива осуществляется непосредственно к впускным клапанам.

Причиной образования оксида углерода и частично углеводородов явля­ется неполное сгорание углерода (массовая доля которого в бензинах дости­гает 85%) из-за недостаточного количества кислорода. Поэтому концентрации оксида углерода и углеводородов в отработавших газах возрастают при обога­щении смеси (α 1, вероятность указанных превращений во фронте пламени мала и в отработавших газах содержится меньше СО, но в цилиндрах находятся дополнительные источники его появления:

• низкотемпературные участки пламени стадии воспламенения топлива
• капли топлива, поступающие в камеру на поздних стадиях впрыска и сгорающие в диффузионном пламени при недостатке кислорода
• частицы сажи, образовавшейся в период распространения турбулент­ного пламени по гетерогенному заряду, в котором, при общем избытке кисло­рода могут создаваться зоны с его дефицитом и осуществляться реакции типа:

2С+О2 → 2СО.

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. Наиболь­ший вклад в образование СО2 вносит необратимая реакция:

СО + ОН → СО2 + Н

Окисление СО в СО2 происходит в выпускной трубе, а также в нейтра­лизаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО и несгоревших углеводородов до СО2 в связи с необходимостью выполнения норм ток­сичности.

Углеводороды

Углеводороды – многочисленные соединения различного типа (например, C6H6 или C8H18) состоят из исходных или распав­шихся молекул топлива, и их содержание увеличивается не только при обога­щении, но и при обеднении смеси (а > 1,15), что объясняется повышенным количеством непрореагировавшего (несгоревшего) топлива из-за избытка воздуха и пропусков воспламенения в отдельных цилиндрах. Образование угле­водородов происходит также из-за того, что у стенок камеры сгорания темпе­ратура газов недостаточно высока для сгорания топлива, поэтому здесь пла­мя гасится и полного сгорания не происходит. Наиболее токсичны полициклические ароматические углеводороды.

В дизельных двигателях легкие газообразные углеводороды образуются при термическом распаде топ­лива в зоне срыва пламени, в ядре и в переднем фронте факела, на стенке на стенках камеры сгорания и в результате вторичного впрыскивания (подвпрыскивания).

Твердые частицы включают нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты, асфальты, соединения свин­ца) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нагар, тяжелые фракции, содержащиеся в топливе и масле) вещества.

Твердые частицы в отработавших газах дизелей с наддувом состоят на 68…75% из нерастворимых веществ, на 25…32% – из растворимых.

Сажа

Сажа (твердый углерод) является основным компонентом нераствори­мых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе (термическом раз­ложении углеводородов в газовой или паровой фазе при недостатке кислоро­да). Механизм образования сажи включает несколько стадий:

• образование зародышей
• рост зародышей до первичных частиц (шестиугольных пластинок гра­фита)
• увеличение размеров частиц (коагуляция) до сложных образований–конгломератов, включающих 100… 150 атомов углерода
• выгорание

Выделение сажи из пламени происходит при α = 0,33…0,70. В от­регулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажи­ганием (бензиновых, газовых) вероятность появления таких зон незначитель­на. У дизелей локальные переобогащенные топливом зоны образуются чаще и в полной мере реализуются перечисленные процессы сажеобразования. Поэтому выбросы сажи с отработавшими газами у дизелей больше, чем, у дви­гателей с искровым зажиганием. Образование сажи зависит от свойств топли­ва: чем больше отношение С/Н в топливе, тем выход сажи выше.

В состав твердых частиц кроме сажи входят соединения серы, свинца. Оксиды азота NOx представляют набор следующих соединений: N2О, NO, N2О3, NО2, N2О4 и N2O5. В отработавших газах автомобильных двигателей преобла­дает NO (99% в бензиновых двигателях и более 90% в дизелях). В камере сгорания N0 может образовываться:

• при высокотемпературном окислении азота воздуха (термический NО)
• в результате низкотемпературного окисления азотсодержащих соеди­нений топлива (топливный NO)
• из-за столкновения углеводородных радикалов с молекулами азота в зоне реакций горения при наличии пульсации температуры (быстрый NO)

В камерах сгорания доминирует термический NO, образующийся из мо­лекулярного азота во время горения бедной топливовоздушной смеси и сме­си, близкой к стехиометрической, за фронтом пламени в зоне продуктов сго­рания. Преимущественно при сгорании бедных и умеренно богатых смесей (α > 0,8) реакции происходят по цепному механизму:

О + N2 → NO + N
N + О2 → NO+О
N+OH → NO+H.

В богатых смесях (а < 0,8) осуществляются также реакции:

N2 + ОН → NO + NH
NH + О → NО + ОН.

В бедных смесях выход NО определяется максимальной температурой цепочно-теплового взрыва (максимальная температура 2800…2900° К), т. е. кинетикой образования. В богатых смесях выход NО перестает зависеть от максимальной температуры взрыва и определяется кинетикой разложения и содержание NО уменьшается. При горении бедных смесей значительно вли­яние на образование NО оказывает неравномерность температурного поля в зоне продуктов сгорания и присутствие паров воды, которая в цепной реак­ции окисления NOx является ингибитором.

Высокая интенсивность процесса нагревания, а затем охлаждения смеси газов в цилиндре ДВС приводит к образованию существенно неравновесных концентраций реагирующих веществ. Происходит замораживание (закалка) образовавшегося NО на уровне максимальной концентрации, кото­рый обнаруживается в отработавших газах из-за резкого замедления скорости разложения NО.

Основными соединениями свинца в отработавших газах автомобилей являются хлориды и бромиды, а также (в меньших количествах) оксиды, суль­фаты, фториды, фосфаты и некоторые их промежуточные соединения, которые при температуре ниже 370°С находятся в виде аэрозолей или твердых частиц. Около 50% свинца остается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу с отработавшими газами.

Большое количество соединений свинца выбрасывается в воздух при использовании этого металла в качестве антидетонатора. В настоящее время соединения свинца в качестве антидетонаторов не применяются.

Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на мил­лион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Оксид углерода

Оксид углерода (СО) – бесцветный, не имеющий запаха газ. Плот­ность СО меньше, чем воздуха, и поэтому он легко может распространятся в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО сни­жает функцию кислородного питания, вытесняя кислород из крови. Это объясняет­ся тем, что поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кисло­рода. Прямое влияние оказывает СО на тканевые биохимические процессы, влекущие за собой нарушение жирового и углеводного обмена, витаминного баланса и т.д. В результате кислородного голодания токсический эффект СО связан с непосредственным влиянием на клетки центральной нервной системы. Повышение концентрации окиси углерода опасны и тем, что в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедля­ется реакция, падает работоспособность водителей, что влияет на безопас­ность дорожного движения.

Характер токсического воздействия СО можно проследить по диаграмме, представленной на рисунок.

Рис. Диаграмма воздействия СО на организм человека:
1 – смертельный исход; 2 – смертельная опасность; 3 – головная боль, тошнота; 4 – начало токсического действия; 5 – начало заметного действия; 6 – незаметное действие; Т,ч - время воздействия

Из диаграммы следует, что даже при незначительной концентрации СО в воздухе (до 0,01%) длительное воздействие его вызывает головную боль и приводит к снижению работоспо­собности. Более высокая концентрация СО (0,02…0,033%) приводит к развитию атеросклероза, возникновению инфаркта миокарда и развитию хронических легочных заболеваний. Причем особенно вредно воздействие СО на людей, страдающих коронарной недос­таточностью. При концентрации СО около 1% наступает потеря сознания уже через несколько вздохов. СО ока­зывает негативное влияние и на нервную систему человека, вызы­вая обмороки, а также изменения цветовой и световой чувстви­тельности глаз. Симптомы отравления СО – головная боль, серд­цебиение, затрудненное дыхание и тошнота. Следует отметить, что при сравнительно небольших концентрациях в атмосфере (до 0,002%), СО связанный с гемоглобином, посте­пенно выделяется и кровь человека очищается от него на 50% каж­дые 3-4 ч.

Углеводородные соединения

Углеводородные соединения по их биологическому действию изуче­ны пока еще недостаточно. Однако экспериментальные исследования пока­зали, что полициклические ароматические соединения вызывали раку живот­ных. При наличие определенных атмосферных условий (безветрие, напряжен­ная солнечная радиация, значительная температурная инверсия) углеводоро­ды служат исходными продуктами для образования чрезвычайно токсичных продуктов – фотооксидантов, обладающих сильными раздражающим и обще­токсичным действием на органы человека, и образуют фотохимический смог. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные веще­ства. Наиболее изученным является многоядерный ароматический углеводо­род бенз(а)пирен, известный еще под названием 3,4 бенз(а)пирен, – вещество, представляющее собой кристаллы желтого цвета. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. В случае попадания канцерогенных веществ, осев­ших на пылевидных частицах, через дыхательные пути в легкие они задержи­ваются в организме. Токсичными углеводородами являются также и пары бен­зина, попадающие в атмосферу из топливной системы, и картерные газы, вы­ходящие через вентиляционные устройства и неплотности в соединениях от­дельных узлов и систем двигателя.

Оксид азота

Оксид азота – бесцветный газ, а диоксид азота – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм чело­века соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях со­единения азотной и азотистой кислот, раздражающе действуя на слизистые оболочки глаз, носа и рта. Оксиды азота участвуют в процессах, ведущих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что от­равление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем нет каких-либо нейтрализующих средств.

Сажа

Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные послед­ствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи раз­мером 2…10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5…2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические-углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.

Сернистый ангидрид SО2

Сернистый ангидрид SО2 – бесцветный газ с острым запахом. Раз­дражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощение SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раз­дражение глаз, кашель.

Диоксид углерода СО2

Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) – не оказывает токсического действия на ор­ганизм человека. Он хорошо поглощается растениями с выделени­ем кислорода. Но при наличии в атмосфере земли значительного количества углекислого газа, поглощающего солнечные лучи, соз­дается парниковый эффект, приводящий к так называемому «теп­ловому загрязнению». Вследствие этого явления повыша­ется температура воздуха в нижних слоях атмосферы, происходит потепление, наблюдаются различные климатические аномалии. Кроме того, повышение содержания в атмосфере СО2 способствует образованию «озоновых» дыр. При снижении концентрации озона в атмосфере земли повышается от­рицательное воздействие жесткого ультрафиолетового излучения ни организм человека.

Автомобиль является источником загрязнения воздуха также пылью. Во время езды, особенно при торможении, в результате трения покрышек о поверхность дороги образует­ся резиновая пыль, которая постоянно присутствует в воздухе на магистралях с интенсивным движением. Но покрышки не являются единственным источни­ком пыли. Твердые частицы в виде пыли выделяются с отработавшими газами, завозятся в город в виде грязи на кузовах автомобилей, образуются от истира­ния дорожного покрытия, поднимаются в воздух вихревыми потоками, возника­ющими при движении автомобиля, и т.д. Пыль отрицательно сказывается на здоровье человека, губительно действует на растительный мир.

В городских условиях автомобиль является источником согревания ок­ружающего воздуха. Если в городе одновременно движется 100 тыс. автома­шин, то это равно эффекту, производимому 1 млн. л горячей воды. Отработав­шие газы автомобилей, содержащие теплый водяной пар, вносят свой вклад в изменение климата города. Более высокие температуры пара усиливают пе­ренос тепла движущейся средой (термическая конвекция), в результате чего количество осадков над городом возрастает. Влияние города на количество осадков особенно отчетливо видно по их закономерному увеличению, проис­ходящему параллельно с ростом города. За десятилетний период наблюде­ний в Москве, например, выпадало 668 мм осадков в год, в ее окрестностях – 572 мм, в Чикаго – 841 и 500 мм соответственно.

К числу побочных проявлений деятельности чело­века относятся и кислотные дожди – растворенные в атмосферной влаге продукты сгорания – оксиды азота и серы. В основном это относится к промышлен­ным предприятиям, выбросы которых отводятся высо­ко над уровнем поверхности и в составе которых мно­го оксидов серы. Вредное воздействие кислотных дож­дей проявляется в уничтожении растительности и ускорении коррозии металлических конструкций. Важным фактором здесь является и то, что кислотные дожди способны вместе с движением атмосферных воздушных масс преодолевать расстояния в сотни и тысячи километров, пересекая границы государств. В периодической печати появляются сообщения о кислотных дождях, выпадающих в разных странах Европы, в США, Канаде и замеченных даже в таких заповедных зонах, как бассейн Амазонки.

Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают температурные инверсии – особое состояние атмосферы, при котором температура воздуха с высотой увеличивается, а не уменьшается. Приземные температурные инверсии являются результатом ин­тенсивного излучения тепла поверхностью почвы, вследствие чего охлаждаются и поверхность, и прилега­ющие слои воздуха. Подобное состояние атмосферы препятствует развитию вертикальных движений воздуха, поэтому в нижних слоях накапливаются водяной пар, пыль, газообразные вещества, способствуя образованию слоев дымки и тумана, в том числе – смога.

Широкое применение соли для борьбы с гололедом на автомобильных дорогах ведет к сокращению срока службы автомобилей, вызывает неожиданные изменения в придорожной флоре. Так, в Англии отмечено появле­ние вдоль дорог растений, характерных для морских побережий.

Автомобиль – сильный загрязнитель водоемов, подземных водных ис­точников. Определено, что 1 л нефти может сделать непригодным для питья несколько тысяч литров воды.

Большой вклад в загрязнение окружающей среды вносят процессы техни­ческого обслуживания и ремонта подвижного состава которые требуют энерге­тических затрат и связаны с большим водопотреблением, выбросом загрязняю­щих веществ в атмосферу, образованием отходов, в том числе токсичных.

При выполнении технического обслуживания транспортных средств за­действованы подразделения, зоны периодических и оперативных форм тех­нического обслуживания. Выполнение ремонтных работ ведется на производ­ственных участках. Используемые в процессах ТО и ремонта технологичес­кое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки яв­ляются стационарными источниками загрязняющих веществ.

Таблица. Источники выделения и состав вредных веществ в производственных процессах на эксплуатационных и ремонтных предприятиях транспорта

Название зоны, участка, отделения	Производственный процесс	Используемое оборудование	Выделяющиеся вредные вещества
Участок мойки подвижного состава	Омывка наружных поверхностей	Механическая мойка (моечные машины), шланговая мойка	Пыль, щелочи, поверхностно-активные синтетические вещества, нефтепродукты, растворяемые кислоты, фенолы
Зоны технического обслуживания, участок диагностики	Техническое обслуживание	Подъемно-транспортирующие устройства, смотровые канавы, стенды, оборудование для замены смазки, комплектующих, система вытяжной вентиляции	Оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, масляный туман, сажа, пыль
Слесарно-механическое отделение	Слесарные, расточные, сверлильные, строгальные работы	Токарный, вертикально-сверлильный, строгальный, фрезерный, шлифовальный и др. станки	Пыль абразивная, металлическая стружка, масляный туман, эмульсии
Элсктротехничсское отделение	Заточные, изолировочные, обмоточные работы	Заточной станок, электролудильные ванны, оборудование для пайки, стенды испытаний	Абразивная и асбестовая пыль, канифоль, пары кислот, третник
Аккумуляторный участок	Сборочно-разборочные и зарядные работы	Ванны для промывки и очистки, сварочное оборудование, стел- лажи, система вы­тяжной вентиляции	Промывочные растворы, пары кислот, электролит, шламы, промывочные аэрозоли
Отделение топливной аппаратуры	Регулировочные и ремонтные работы по топливной аппаратуре	Проверочные стенды, специальная оснастка, система вентиляции	Бензин, керосин, дизельное топливо. ацетон, бензол, ветошь
Кузнечно-рессорное отделение	Ковка, закалка, отпуск металлических изделий	Кузнечный горн, термические ванны, система вытяжной вентиляции	Угольная пыль, сажа, оксиды углерода, азота, серы, загрязненные сточные воды
Медницко-жестяницкое отделение	Резка, пайка, правка, формовка по шаблонам	Ножницы по металлу, оборудование для пайки, шаблоны, система вентиляции	Пары кислот, третник, наждачная и метал­лическая пыль и отходы
Сварочное отделение	Электродуговая и газовая сварка	Оборудование для дуговой сварки, ацетилена — кисло­родный генератор, система вытяжной вентиляции	Минеральная пыль, сварочный аэрозоль, оксиды марганца, азота, хрома, хлорис­тый водород, фториды
Арматурное отделение	Резка стекол, ремонт дверей, полов, сидений, внутренней отделки	Электрический и ручной инструмент, сварочное оборудование	Пыль, сварочный аэрозоль, древесная и металлическая стружка, металличес­кие и пластмассовые отходы
Обойное отделение	Ремонт и за­мена изношен­ных, повреж­денных сиде­ний, полок, кресел, диванов	Швейные машины, раскройные столы, ножи для кройки и резки поролона	Пыль минеральная и органическая, отходы тканей и синтетических материалов
Участок шиномонтажа и ремонта шин	Разборка и сборка шин, ремонт покры­шек и камер, балансировоч­ные работы	Стенды для разборки и сборки шин, оборудование для вулканизации, станки для динамической и статической балан­сировки	Минеральная и резиновая пыль, сернистый ангидрид, пары бензина
Участок лакокрасочных покрытий	Удаление старой краски, обез­жиривание, нанесение лакокрасочных покрытий	Оборудование для пневматического или безвоздушного распыления, ванны, сушильные камеры, система вентиляции	Пыль минеральная и органическая, пар-растворителей и аэг золи красок, загряз­ненные сточные в^ я
Участок обкатки двигателей (для ремонтных предприятий)	Холодная и горячая обкатка двигателя	Стенд для обкатки, система вытяжной вентиляции	Оксиды углерода, азота, углеводорода, сажа, сернистый ангидрид
Стоянки и места отстоя подвижного состава	Перемещение единиц подвижного состава, ожидание	Оборудованная площадка открытого или закрытого хранения	Тоже

Сточные воды

При эксплуатации автомобилей образуются сточные воды. Состав и количество этих вод различны. Сточные воды возвращаются обратно в окружающую среду, главным образом в объекты гидросферы (река, канал, озеро, водохранилище) и суши (поля, накопители, подземные горизонты и др.). В зависимости от вида производства сточными водами на предприятиях транспорта могут являться:

• сточные воды от мойки автомобилей
• нефтесодержащие стоки от производственных участков (моющие растворы)
• сточные воды, содержащие тяжелые металлы, кислоты, щелочи
• сточные воды, содержащие краску, растворители

Сточные воды от мойки автомобилей составляют от 80 до 85% от объема производственных стоков автотранспортных организаций. Основными загрязнителями являются взвешенные вещества и нефтепродукты. Их содержание зависит от типа автомобиля, характера дорожного покрытия, погодных условий, характера перевозимого груза и др.

Сточные воды от мойки агрегатов, узлов и деталей (отработанные моющие растворы) отличаются наличием в них значительного количества нефтепродуктов, взвешенных веществ, щелочных компонентов и поверхностно-активных веществ.

Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (хром, медь, никель, цинк), кислоты и щелочи наиболее характерны для авторемонтных производств, использующих гальванические процессы. Они образуются в процессе приготовления электролитов, подготовки поверхностей (электрохимическое обезжиривание, травление) гальванопокрытий и промывки деталей.

В процессе проведения малярных работ (методом пневматического распыления) 40% лакокрасочных материалов поступает в воздух рабочей зоны. При проведении этих операций в окрасочных камерах, оборудованных гидрофильтрами, 90% этого количества оседает на элементах самих гидрофильтров, 10% уносится с водой. Таким образом, в сточные воды окрасочных участков попадает до 4% израсходованных лакокрасочных материалов.

Основным направлением в области снижения загрязнения водных объектов, грунтовых и подземных вод промышленными стоками, является создание систем оборотного водоснабжения производства.

Ремонтные работы сопровождаются также загрязнением почвы, на­коплением металлических, пластмассовых и резиновых отходов вблизи про­изводственных участков и отделений.

При строительстве и ремонте путей сообщения, а также производственно-бытовых объектов предприятий транспорта происходит изъятие из экосистем воды, грунта, плодородных почв, минеральных ресурсов недр, разрушение природных ландшафтов, вмешательство в животный и растительный мир.

Шум

Наряду с другими видами транспорта, промышленным оборудованием, бытовыми приборами автомобиль является источником искусственного шу­мового фона города, как правило, отрицательно воздействующего на челове­ка. Следует отметить, что и без шума, если он не превышает допустимых пре­делов, человек чувствует дискомфорт. Не случайно исследователи Арктики не раз писали о «белом безмолвии», которое угнетающе действует на челове­ка, тогда как «шумовое оформление» природы положительно влияет на психи­ку. Однако шум искусственного происхождения, особенно сильный шум, отри­цательно влияет на нервную систему. Перед населением современных горо­дов возникает серьезная проблема борьбы с шумом, так как сильный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические расстройства. Опас­ность шумового воздействия усугубляется свойством человеческого организ­ма накапливать акустические раздражения. Под действием шума определен­ной интенсивности возникают изменения в циркуляции крови, работе сердца и желез внутренней секреции, снижается мышечная выносливость. Статисти­ческие данные свидетельствуют о том, что процент нервно-психических забо­леваний выше среди лиц, работающих в условиях повышенного уровня 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 кос­венным убийцей многих людей на автотранспортных магистралях мира. Это от­носится как к водителям автотранспорта, работающим в условиях интенсивного шума и вибрации, так и к жителям крупных городов с высоким уровнем шума.

Особенно вреден шум в сочетании с вибрацией. Если кратковременная вибрация тонизирует организм, то постоянная вызывает так называемую виб­рационную болезнь, т.е. целый комплекс нарушений в организме. У водителя снижается острота зрения, сужается поле видимости, может изменится вос­приятие цвета или способность оценивать расстояние до встречного автомо­биля. Нарушения эти, конечно, индивидуальны, однако для профессиональ­ного водителя они всегда нежелательны.

Опасным является также инфразвук, т.е. звук с частотой менее 17 Гц. Этот индивидуальный и неслышный враг вызывает реакции, противопоказан­ные человеку за рулем. Воздействие инфразвука на организм вызывает сон­ливость, ухудшение остроты зрения и замедленную реакцию на опасность.

Из источников шума и вибрации в автомобиле (коробка передач, задний мост, карданный вал, кузов, кабина, подвеска, а также колеса, шины) основным является двигатель с его системами впуска и выпуска, охлаждения и питания.

Рис. Анализ источников шума грузового автомобиля:
1 – суммарный шум; 2 – двигатель; 3 – система выпуска отработавших газов; 4 – вентилятор; 5 – впуск воздуха; 6 – остальное

Тем не менее, при скорости движения автомобиля более 50 км/ ч преобладающим является шум создаваемый шинами автомобиля, который увеличивается пропорционально скорости движения.

Рис. Зависимость шума автомобиля от скорости движения:
1 – диапазон рассеивания шума из-за разных сочетаний дорожных покрытий и шин

Совокупное действие всех источников акустического излучения и приво­дит к тем высоким уровням шума, которыми характеризуется современный автомобиль. Эти уровни зависят и от других причин:

• состояния дорожного по­крытия
• скорости и изменения направления движения
• изменения частоты вра­щения коленчатого вала двигателя
• нагрузки
• и т.д.

План :

Введение.

1. Влияние транспорта на окружающую среду. Парниковый эффект.

2. Пути решения экологических проблем:

а) создание новых двигателей;

б) разработка средств защиты атмосферы и гидросферы (получение добавок, способствующих более полному сгоранию топлива, создание эффективных фильтров и т.д.).

Заключение.

Список используемой литературы.

Введение

Проблема предотвращения деградациоцных изменений среды обитания человека, рационального использования и охраны природы затрагивает не только развитые промышленные государства. Не в меньшей степени эта проблема касается и развивающихся стран. Несомненно, что масштабы промышленного и сельскохозяйственного производства, степень использования естественных природных ресурсов и соответственно характер деградационных изменений среды обитания человека в этих странах значительно отличаются от первых. Тем не менее, существующая модификация исторически сложившейся экологической, термодинамической и биогеохимической структуры биосферы становится реальным фактом для развивающихся стран.

Проблема отношения «человек-природа» является одним из конкретных выраже­ний основного вопроса философии о статусе бытия и мышления, о взаимодействии материального и духовного.

Генезис отношения «человек-природа» соответствует эпохе выделения человека из мира животных.На ранних этапах своей истории человек осознавал себя но особенным феноменом природы, а лишь одним из многочисленных ее проявлений. Это можно рассматривать как духовное выражение определенного уровня развития первобытного общества, находившегося на стадии собирательства, т. е. абсолютной зависимости от внешней среды.

«Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу».

Жан Ив Кусто.

1. Влияние транспорта на окружающую среду. Парниковый эффект.

К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы, картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (СxHy), окислы азота (NOx), бензапирен, альдегиды и сажу. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% СxHy и 98% NOx, картерные газы по – 5% СxHy, 2% NOx, а топливные испарения – до 40% СxHy.

Основными токсичными веществами – продуктами неполного сгорания являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды.

Вредные токсичные выбросы можно разделить на два вида: регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) - возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации (это очень быстрое, взрывное сгорание отдельных участков рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000 м/с, сопровождающееся значительным повышением давления газов). При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу вы­брасывается приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта - отказ от использования этилированных бензинов. По данным 1995г. 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов России перешли на выпуск неэтилированных бензинов. В 1997 году доля неэтилированного бензина в общем объеме производства составила 68%. Однако, из-за финансовых и организационных трудностей полный отказ от производства этилированных бензинов в стране задерживается.

Охрана окружающей природной среды и рациональное использование естественных ресурсов - одна из актуальных глобальных проблем современности. Ее решение неразрывно связано с борьбой за мир на Земле, за предотвращение ядерной катастрофы, разоружение, мирное сосуществование и взаимовыгодное сотрудничество государств.
Все мы в последние десятилетия наблюдаем резкое повышение температуры, когда зимой в место отрицательных температур, мы месяцами наблюдаем оттепели до 5 – 8 градусов тепла, а в летние месяцы – засухи и суховеи, иссушающие почву земли и ведущие к ее эрозии. Почему это происходит?

Ученые утверждают, что причиной, прежде всего, является губительная деятельность человечества, приводящая к глобальному изменению климата Земли. Сжигание топлива в электростанциях, резкое увеличение количества отходов от производственной деятельности человека, увеличение автомобильного транспорта и как следствие увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу Земли при резком сокращении лесопарковой зоны, привело к возникновению так называемого парникового эффекта Земли.

Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это, безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ. С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры Планеты. Действие парникового эффекта анaлогично действию стекла в оранжерее или парнике (от этого возникло название " парниковый эффект").

Одним из газов, способствующих развитию парникового эффекта, является природный газ.

Природный газ.

Природный газ, используемый в энергетике, относится к невозобновляемым энергетическим ресурсам, в то же время это наиболее экологически чистый вид традиционного энергетического топлива. Природный газ на 98% состоит из метана, остальные 2% приходятся на этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества. При сжигании газа единственным действительно опасным загрязнителем атмосферы является смесь оксидов азота.

На тепловых электростанциях и в отопительных котельных, использующих, природный газ, выбросов углекислого газа, способствующего парниковому эффекту, вдвое меньше, чем на угольных энергетических установках, вырабатывающих тоже количество энергии. Применение сжиженного и сжатого природного газа на автомобильном транспорте дает возможность значительно снизить загрязнение среды обитания и улучшить качество воздуха в городах, то есть "затормозить" парниковый эффект. По сравнению с нефтью, природный газ не дает такого загрязнения среды в процессе добычи и транспортировки к месту потребления.

Запасы природного газа в мире достигают 70 триллионов кубических метров. При сохранении нынешних объемов добычи их хватит более, чем на 100 лет. Газовые месторождения встречаются как отдельно, так и в соединении с нефтью, водой, а также в твердом состоянии (так называемые газогидратные скопления). Большинство месторождений природного газа располагаются в труднодоступных и экологически ранимых районах Заполярной тундры.

Хотя природный газ и не вызывает парниковый эффект, его можно отнести к "парниковым" газам, так как при его использовании выделяется углекислый газ, способствующий парниковому эффекту.

Кроме того, развитию парникового эффекта способствуют: углекислый газ, хлорфторсодержащие газы.

Углекислый газ.

Углекислый газ - диоксид углерода, постоянно образуется в природе при окислении органических веществ: гниении растительных и животных остатков, дыхании, сжигании топлива. Парниковый эффект происходит из-за нарушения человеком круговорота углекислого газа в природе. Промышленность сжигает огромное количество топлива- нефти, угля, газа. Все эти вещества состоят в основном из углерода и водорода. Поэтому их еще называют органическим, углеводородным топливом.

При горении, как известно, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Вследствие этого процесса, каждый год человечество выбрасывает в атмосферу 7 миллиардов тонн углекислого газа! Даже представить трудно себе эту величину. Одновременно с этим на Земле вырубаются леса - один из самых главных потребителей углекислого газа, причем, вырубаются со скоростью 12 гектаров в минуту!!! Вот и получается, что углекислого газа в атмосферу поступает все больше и больше, а потребляется растениями все меньше и меньше.

Круговорот углекислого газа на Земле нарушается, поэтому в последние годы содержание углекислого газа в атмосфере хотя и медленно, но верно увеличивается. А чем его больше, тем сильнее парниковый эффект.

Хлорфторсодержащие газы.

Галогены или хлорфторсодержащие газы широко применяются в химической промышленности. Фтор используют для получения некоторых ценных вторпроизводных, например, смазочных веществ, выдерживающих высокую температуру, пластмасс, стойких к химическим реагентам (тефлон), жидкостей для холодильных машин(фреонов или хладонов). Фреон выделяется также аэрозолями и холодильными машинами. Считается также, что фреон разрушает озоновый слой в атмосфере.

Общий курс транспорта

Лекция 15

Транспорт и окружающая среда

Проблемы экологии и безопасности на транспорте.

Организации, контролирующие безопасность на транспорте.

Транспорт – один из основных потребителей энергии и один из главных источников выбросов в атмосферу вредных веществ. Причина этого сжигание огромных объёмов ископаемых видов топлива (в основном нефтепродуктов, таких как бензин, керосин и дизельное топливо) в двигателях внутреннего сгорания наземных, воздушных и водных транспортных средств.

Отрицательное влияние транспорта на окружающую среду выражается в:

загрязнении воздуха выхлопными газами и мельчайшими твёрдыми частицами, загрязнении грунтовых вод токсичными стоками с автодорог, автомоек и стоянок автотранспорта;

шумовом загрязнении;

вибрации;

потере городского жизненного пространства (до 50 % площади современных городов отводится на дороги, парковки, гаражи и заправочные станции).

Основная причина загрязнения воздуха транспортными средствами заключается в неполном сгорании топлива. В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов (N 2 , O 2 , CO 2 , H 2 , CO, NOx, альдегиды, сажа), из них 160 – производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе.

Оксид углерода СО – бесцветный не имеющий запаха газ. Воздействуют на нервную и сердечно сосудистую систему, вызывает удушье.

Диоксид азота NO 2 – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. При повышении концентрации оксидов азота возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке оксиды азота образуют кислоты, которые приводят к отёку легких.

Диоксид серы SO 2 – бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях создаёт неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).

Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.) – обладают наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль и головокружение. Так. при вдыхании в течение 8ч. паров бензина возникают головные боли, кашель неприятное ощущение в горле.

Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышенных концентрациях отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.

Соединения свинца. В организм через органы дыхания поступает ~ 50 % соединений свинца от количества, содержащегося в воздухе. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина и возникают заболевания дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. В крупных городах содержание свинца в атмосфере превышает естественный фон в 10 4 раз.

Анализ показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС.

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. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.

Шумы тоже могут оказывать на человека негативное воздействие. Человек реагирует на шум в зависимости от особенностей его организма. Раздражающие действия шума зависит, прежде всего, от его уровня, а также от спектральных и временных характеристик. Считается, что шум с уровнем ниже 60 дБ вызывает нервное раздражение. Рядом исследователей установлена прямая связь между возрастающим уровнем шума в городах и увеличением числа нервных заболеваний. Особо нужно сказать об инфразвуке . Инфразвук вызывают механизмы с большей поверхностью, совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение (сваебойки, виброплощадки и т.п.), с числом рабочих циклов не более 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождении); реактивные двигатели; ДВС большей мощности; турбины и другие установки создающие большие турбулентные массы потоков газов (инфразвук аэродинамического происхождения). Инфразвук воспринимается человеком за счет слуховой и тактильной чувствительности, так при частотах 2-5 Гц и уровне звукового давления 100-125 дБ наблюдается осязаемое движение в барабанных перепонках из-за изменения давления в среднем ухе, затрудненное глотание, головная боль. Повышение уровня до 125-137 дБ может вызвать вибрацию грудной клетки, чувство “падения“. Инфразвук с частотой 15-20 Гц вызывает чувство страха. Известно влияние инфразвука на вестибулярный аппарат и снижение слуховой чувствительности. Все названные аномалии приводят к нарушению нормальной жизнедеятельности человека и проявляются даже на достаточно удаленных от источника инфразвука расстояниях (до 800м). Инфразвук может указывать и косвенное воздействие (дребезжание стекол, посуды и др.), что в свою очередь обуславливает высоко частотные шумы с уровнем более 40 дБ.

Вибрация. Источниками вибрации является рельсовый транспорт (метрополитен, трамвай), а также железнодорожный транспорт. Во всех случаях вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов общественных жилых зданий, часто вызывая звуковые колебания. Передача вибраций через фундаменты и грунт может способствовать их неравномерной осадке, приводящей к разрушению расположенных на них инженерных и строительных конструкций. Особенно это опасно для грунтов, насыщенных влагой.

Воздействие на окружающую среду различных видов транспорта

Воздушный и космический транспорт. В наше время воздушному транспорту отводится особая роль. Прежде всего, он развивается как пассажирский транспорт. Вместе с тем, от авиационных шумов страдает население, проживающее вблизи аэропортов.

Кроме того, в среднем один реактивный самолет, потребляя в течение 1 часа 15 тонн топлива и 625 тонн воздуха, выпускает в окружающую среду 46,8 тонн СО 2 , 18 тонн паров воды, 635 кг угарного газа, 635 кг окиси азота, 15 кг окиси серы, 2,2 кг твердых частиц. Средняя длительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет примерно два года. Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.

Оценка суммарного количества основных загрязнителей, поступающих в воздушную среду контролируемой зоны аэропорта гражданской авиации в результате его производственной деятельности показывает, что на площади около 4 км 2 выделяется в атмосферу за одни сутки от 1000 до 1500 кг окиси углерода, 300-500 кг углеводородных соединений и 50-80 кг окислов азота. Такое количество выделяемых вредных веществ при неблагоприятном сочетании метеорологических условий может приводить к повышению их концентраций до значительных величин.

При чрезвычайных и аварийных ситуациях самолеты вынуждены сливать в воздухе излишнее топливо для уменьшения посадочной массы. Количество топлива, сливаемого самолетом за один раз, колеблется от 1-2 тыс. до 50 тыс. литров. Испарившаяся часть топлива рассеивается в атмосфере без опасных последствий, однако неиспарившаяся часть достигает поверхности земли и водоемов и может вызвать сильные местные загрязнения. Доля неиспарившегося топлива, достигающего поверхности земли в виде капель, зависит от температуры воздуха и высоты слива. Даже при температуре более 20°С на землю может выпадать до нескольких процентов сливаемого топлива, особенно при сливе на малых высотах.

Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H 2 O, CO 2 , HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

В двигателях космического корабля сжигается как жидкое, так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы.

В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30-60 км, оно может рассеяться, но может стать и причиной кислотных дождей. При старте и возвращении на Землю ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов.

Слово «океан» всегда ассоциировалось с безграничностью, безбрежностью, неисчерпаемостью. Технический прогресс сместил масштабы явлений. Миф о неисчерпаемости возможностей Мирового океана распался. Сейчас мореплаватели сравнивают некоторые его участки с замусоренными и захламленными внутренними водоемами. Основную лепту в загрязнение океана опять-таки внесли современные транспортные средства и особенно танкеры.

Морской транспорт. С увеличением объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления нефти и нефтепродуктов расширяются масштабы загрязнения ими окружающей среды. Велика доля экономического ущерба от данного вида загрязнения, причиняемого рыболовству, туризму и другим сферам деятельности. Только одна тонна нефти способна покрыть до 12 км 2 поверхности моря. А это изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, в нефтяной пленке накапливаются ионы тяжелых металлов, пестициды и другие вредные вещества, гибнут микроорганизмы, рыба, морские птицы. Осевшая на дно нефть долгое время наносит вред всему живому.

Ежегодно в океан сбрасывается примерно 10 млн. тонн нефти. Танкерный флот является одним из главных источников загрязнения моря нефтью. Утечка нефти в море происходит во время погрузки и разгрузки танкеров, заправки нефтяным топливом судов в море, при авариях и катастрофах танкеров, сбросе остатков нефтяного груза с балластной водой и в других случаях.

Интенсивное загрязнение Мирового океана побудило многие страны приступить к разработке и реализации мер по предупреждению загрязнения водных бассейнов. В современных условиях большое значение приобретают различные международные соглашения о предотвращении загрязнения моря с судов.

В настоящее время все новые транспортные суда имеют сепарационные установки для очистки льяльных вод, а танкеры – устройства, позволяющие осуществлять мойку танков без слива остатков нефти в море. Суда старой постройки оснащаются этими устройствами при очередных ремонтах.

Для повышения ответственности капитанов судов, а также обеспечения контроля за выполнением мероприятий по предотвращению загрязнения моря нефтью на морских судах заведены специальные журналы. В них фиксируют все грузовые операции с нефтью и нефтепродуктами, отмечают место и время сдачи или слива судами загрязненных нефтью сточных вод и нефтеостатков.

Проблема того, как свести к минимуму загрязнение морей и океанов, занимает специалистов из многих стран мира. Ученые ищут пути борьбы с нефтью, попавшей в воду. Биологи предлагают «нефтеядные» микроорганизмы, химики – вещества, позволяющие собрать нефть с поверхности, и т.д.

Немалое значение уделяется и контролю за уровнем загрязнений. Один из способов основывается на использовании радиолокатора. Дело в том, что нефтяная пленка изменяет характер ряби на поверхности воды: уменьшается ее высота и наклон волн. При этом изменяется и характер отражения радиоволн от поверхности – отражающая способность уменьшается и на общем ярком фоне на экране локатора грязное место выглядит черным пятном.

Речной транспорт. При эксплуатации водоемов речным транспортом происходит их загрязнение. По сравнению с мощным береговым стоком от городов и предприятий удельный вес этих загрязнений невелик, однако возможность поступления судовых сточных вод за борт в зонах санитарной охраны, санитарно-оздоровительных береговых зонах и т.п. определяет роль судов в проблеме загрязнения водоемов как неблагоприятную.

Другим источником загрязнения водоемов речным транспортом можно считать подсланевые воды, которые образуются в машинных отделениях судов и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов. Сточные воды судов содержат хозяйственно-бытовые стоки и сухой мусор. Источниками загрязнения могут являться также нефть и нефтепродукты, попадающие в водоем вследствие недостаточной герметичности корпусов нефтеналивных судов и бункеровочных станций.

Попадание в водоемы пылевидных частиц навалочных грузов происходит при перегрузке открытым способом песка, щебня, апатитового концентрата, серного колчедана, цемента и т.п. Нельзя забывать и о влиянии на качество воды отработавших газов судовых двигателей. Для фановых (фекальных) сточных вод характерно высокое бактериальное, а также органическое загрязнение.

Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами затрудняет все виды водопользования. Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется в ухудшении физических свойств воды, растворении в воде токсических веществ, образовании поверхностной пленки, понижающей содержание в воде кислорода, а также осадка нефти на дне водоема.

В настоящее время запрещен спуск за борт сточных вод, нечистот, а также сброс разного рода, твердых отбросов и мусора с судов. Однако выполнение этих требований, гигиенически обоснованных общесанитарными и противоэпидемическими соображениями, встречает ряд технических трудностей, прежде всего на речных судах, длительное время находящихся в прибрежной полосе (туристические рейсы), на плавучих кранах и др. Наиболее сложной в техническом отношении является организация канализации на речных судах, работающих в водоемах с регламентированным санитарным режимом. Необходимость сбора всех видов стоков для последующей их передачи на берег или специальные плавучие очистительные станции требует устройства весьма объемных емкостей. Также существуют разработки по обезвреживанию сточных вод непосредственно на судах.

Железнодорожный транспорт. Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон нашей страны. Но по сравнению с автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги – наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы.

Основным источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержится высокое количество, это обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием топлива при более низких температурах.

Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.

При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу. Электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, позволит исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей.

Трубопроводный транспорт. В укреплении топливно-энергетического комплекса страны важную роль играет развитие трубопроводного транспорта, причем значение его по мере освоения новых месторождений нефти и газа, отдаленных от основных потребителей, постоянно возрастает. Трубопроводный транспорт экономичен и эффективен. Преимущество трубопроводного транспорта перед многими традиционными средствами перемещения очевидны. Вместе с тем трубопровод может оказывать негативное влияние на окружающую среду (например, оттаивание грунта на Крайнем Севере). Основной проблемой при эксплуатации трубопроводов являются аварии и утечки, наносящие ущерб окружающей среде. Поэтому при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, помыслов и других нефтегазовых объектов предусматривают специальные мероприятия для максимального уменьшения ущерба, наносимого природе.

В зависимости от масштаба аварий применяют различные способы ликвидации утечек и ограничения площади разлива нефти. Так, при вытекании нефти через небольшие трещины утечки устраняют без остановки перекачки и опорожнения нефтепровода. При значительных утечках нефти поврежденный участок заменяют новым, предварительно опорожнив трубопровод. Для уменьшения объема стока нефти трубопровод перекрывают различными устройствами или материалами через окна, специально вырубаемые безогневым способом. Нефть целесообразно отводить по направлению естественного уклона местности в предварительно подготовленные земляные амбары, траншеи, котлованы или другие емкости.

Для проведения аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах создан специальный передвижной насосный агрегат, который откачивает нефть из нефтепровода, собирает разлившуюся при аварии нефть с поверхности земли и после устранения нарушения закачивает ее в нефтепровод. Каждая авария, каждый разлив нефти – это угроза природе, и необходимо обеспечить такую надежность работы всей нефтепроводной системы, при которой были бы полностью устранены причины аварий нефтепроводов.

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.

Трамвай лидирует в списке наиболее популярных транспортных средств и не случайно. Главное его достоинство в том, что он практически не загрязняет окружающую среду. Однако у трамвая есть и свои минусы. Шум трамвая создаётся тяговым двигателем, тормозной системой, вибрацией кузова, качением колёс по рельсам. Интенсивность этого шума зависит также от состояния трамвайного пути и контактной сети. Снижению уровня шума может способствовать применение звукопоглотителей. Для уменьшения шума на некоторых трамвайных путях применяют резиновые прокладки. Наибольшего снижения трамвайного шума можно добиться путем уменьшения шума, исходящего от колёс. Хорошие результаты дают амортизационная прокладка между ободом колеса и диском или подача на колёса графитного раствора.

Троллейбус – наиболее экономичный и дешевый, не загрязняющий окружающую среду вид транспорта. Он экономичнее автобуса, меньше потребляет энергии, надежнее и проще в эксплуатации, не использует кислород и не отравляет воздух отработавшими газами. Шум троллейбусов близок по уровню к шуму легковых автомобилей. По спектру он имеет низкочастотный характер. Такой шум легче переносится человеком, чем шум от трамваев, который значительно выше и по уровню аналогичен шуму грузового транспорта. Шум троллейбусов обусловлен работой двигателя, качением колес по дорожному покрытию и работой вспомогательных электрических машин. При движении от работы двигателя и качения колес возникает вибрация ограждающих конструкций; шум производят также неплотно пригнанные окна и двери. В связи с этим уменьшение шума троллейбуса может быть достигнуто применением эластичных амортизаторов, уплотнением креплений оконных стёкол, балансировкой механизма двигателя и передачи.

Общественный транспорт и безмоторные виды транспорта считаются более «экологичными», так как их вклад в перечисленные проблемы значительно меньше либо вовсе нулевой. Транспортные средства с электрическим приводом (например, электропоезда или троллейбусы) считаются более «климатически нейтральными», чем их аналоги на ископаемом топливе. Климатически нейтрального технологического решения (топливо или двигатель) для самолётов в настоящее время не существует, но дирижабли предлагаются в качестве экологической альтернативы коммерческой авиации.

Наиболее перспективным является переход на альтернативные источники энергии (газовые двигатели, электромобили).

Современное общество не обходится без транспорта. Сейчас используются как грузовые, так и общественные средства передвижения, которые снабжаются различными видами энергии для обеспечения движения. На данный момент в разных частях света используются следующие транспортные средства:

• автомобильный (автобусы, легковые авто, микроавтобусы);
• железнодорожный (метро, поезда, электропоезда);
• водный (лодки, катера, контейнерные суда, танкеры, паромы, круизные суда);
• воздушный (самолеты, вертолеты);
• электротранспорт (трамваи, троллейбусы).

Несмотря на то, что транспорт позволяет ускорить время всех передвижений людей не только по поверхности земли, но по воздуху и воде, различные ТС оказывают воздействие на окружающую среду.

Загрязнение окружающей среды

Каждый вид транспорта загрязняет экологию, но существенное преимущество – 85% загрязнения осуществляет автомобильный транспорт, который выделяет выхлопные газы. Машины, автобусы и другой транспорт этого вида приводит к различным проблемам:

• загрязнение атмосферы;
• ухудшение здоровья людей и животных.

Морской транспорт

Морской транспорт более всего загрязняет гидросферу, поскольку в водоемы поступает грязная балластная вода и вода, которой моют плавательные суда. Энергетические установки кораблей загрязняют воздух различными газами. Если танкеры перевозят нефтепродукты, то существует риск загрязнения воды нефтью.

Авиационный транспорт

Авиационный транспорт загрязняет, прежде всего, атмосферу. Их источником являются газы авиационных двигателей. Благодаря работе авиатранспорта в воздух попадает углекислый газ и оксиды азота, пары воды и оксиды серы, оксиды углерода и твердые частицы.

Электротранспорт

Электротранспорт вносит свою лепту в загрязнение окружающей среды путем электромагнитных излучений, шумов и вибраций. При его обслуживании в биосферу поступают различные вредные вещества.

Таким образом, при эксплуатации самых разных транспортных средств происходит загрязнение окружающей среды. Вредные вещества загрязняют воду, почву, но более всего загрязнителей поступает в атмосферу. Это угарный газ, оксиды, тяжелые соединения и парообразные вещества. В результате этого происходит не только парниковый эффект, но и выпадают , учащается количество заболеваний и ухудшается состояние здоровья людей.

Кузьмина Анна

Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности. Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного моторного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мира. Автомобильный транспорт, генерирующий шум и загрязняющий атмосферный воздух, является одним из основных источников загрязнения окружающей среды в крупных городах и населенных пунктах, а также представляющих угрозу жизни человека. Поэтому я заинтересовалась влиянием автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье человека.

Цель работы

Выяснить роль двигателей внутреннего сгорания в жизни человека, раскрыть сущность связанных с ними экологических проблем и попытаться наметить выход из сложившейся в мире тяжёлой экологической ситуации, связанной с их использованием.

Скачать:

Предварительный просмотр:

ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС НАУЧНО-ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ КОМПАНИИ «СИМЕНС» в РОССИИ
(2012 - 2013 гг.)

Реферативно-исследовательская работа

«Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду и жизнь человека».

Направление: инфраструктура и города

Работу выполнила Кузьмина Анна

Ученица 10А класса, МБОУ «Гимназия №1»

Г. Курчатова Курской области

Руководитель: Ильчук Ирина Анатольевна,

Учитель физики МБОУ «Гимназия №1»

г. Курчатов, 2012 г.

1. Обоснование выбора. 3

2. Цель работы. 3

3. Задачи проекта. 3

4. Гипотеза. 3

5. Проблемный вопрос. 4

6. Актуальность проблемы. 4

7. Введение. 4
8. Проблемы экологии автомобильного транспорта. 5

9. Способы уменьшения вредного воздействия на окружающую среду.

Проблема токсичности отработавших газов автомобилей. 6

Экологически чистый автомобиль - реальность или фантастика? 8

10. Проведение наблюдений. 11

12. Заключение. 16

13. Литература. 17

Приложения. 18

1. Обоснование выбора

Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности. Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного моторного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мира. Автомобильный транспорт, генерирующий шум и загрязняющий атмосферный воздух, является одним из основных источников загрязнения окружающей среды в крупных городах и населенных пунктах, а также представляющих угрозу жизни человека. Поэтому я заинтересовалась влиянием автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье человека.

2. Цель работы

Выяснить роль двигателей внутреннего сгорания в жизни человека, раскрыть сущность связанных с ними экологических проблем и попытаться наметить выход из сложившейся в мире тяжёлой экологической ситуации, связанной с их использованием.

3. Задачи проекта.

1. Познакомится с работой двигателей автомобилей.
2. Выяснить, как зависит загрязнение атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта?
3. Провести исследование, подтверждающее влияние транспорта на окружающую среду.
4. Узнать, как минимизировать это влияние.
5. Оценить пути решения экологических проблем.

4. Гипотеза.

В процессе работы многочисленных тепловых машин возникают тепловые потери, которые, в конечном счете, приводят к повышению внутренней энергии атмосферы, т. е. к повышению ее температуры. Это может привести к таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, а вместе с тем к глобальному изменению природных условий. При работе тепловых установок и двигателей в атмосферу выбрасываются вредные для человека, животных и растений оксиды азота, углерода и серы.

5. Проблемный вопрос.

1. Если выбросы токсичных веществ - это неизбежность в работе автотранспорта то, как их можно уменьшить?
2. Возможно ли создание экологически чистого автомобиля?

6. Актуальность проблемы.

Актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество городской среды и здоровье населения.

Введение.

Современная жизнь человека невозможна без использования самых разнообразных машин, облегчающих его жизнь. С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д. Основным свойством машин является их способность совершать работу.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине, затем самолеты, автомобили с дизельными двигателями, тракторы и другие сельскохозяйственные машины, железнодорожный и водный транспорт. К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода, углеводороды и оксиды азота. Оксид углерода (СО) и оксиды азота поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60% от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20%), топливного бака (около 10%) и карбюратора (примерно 10%); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90%) и из картера (10%).

Основная часть.

Проблемы экологии автомобильного транспорта.

Проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной частью экологической безопасности страны. Значимость и острота этой проблемы растет с каждым годом. Вызывает тревогу тот факт, что выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств увеличиваются в год в среднем на 3,1%. В результате величина ежегодного экологического ущерба от функционирования транспортного комплекса России составляет более 75 млрд. рублей и продолжает расти.

Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов. В результате по России от автотранспорта за год в атмосферу поступает огромное количество только канцерогенных веществ: 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 1,5 т бенз(а)пилена и 5 тыс. т свинца. В целом, общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями, превышает цифру в 20 млн. т.

С точки зрения наносимого экологического ущерба, автотранспорт лидирует во всех видах негативного воздействия: загрязнение воздуха - 95%, шум - 49,5%, воздействие на климат - 68%.

Автомобили на сегодняшний день в России - главная причина загрязнения воздуха в городах. Сейчас в мире их насчитывается более полумиллиарда. В России автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах - каждый пятый. Выбросы от автомобилей в городах особенно опасны тем, что загрязняют воздух в основном на уровне 60-90 см. от поверхности земли и, особенно на участках автотрасс, где стоят светофоры. Автомобили выбрасывают в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол, бензопирен, сажу (всего около 300 различных токсичных веществ). При истирании автомобильных шин об асфальт атмосфера загрязняется резиновой пылью, вредной для здоровья человека. Автомобиль расходует огромное количество кислорода. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года. С ростом числа автомобилей уменьшается площадь, занятая растительностью, которая дает кислород и очищает атмосферу от пыли и газа, все больше места занимают площадки для парковок, гаражи и автомобильные дороги. На свалках скапливаются изношенные шины, ржавые корпуса. Впрочем, старые кузова автомобилей можно увидеть и во дворах и на пустырях. Автомобили загрязняют почву. Одна тонна бензина, сгорая, выделяет 500-800 кг. вредных веществ. Если двигатель машины работает на бензине, с добавлением свинца, то они загрязняют почву этим тяжелым металлом вдоль дороги в полосе шириной 50-100 м, а если дорога идет вверх, и двигатель работает с нагрузкой, и загрязненная полоса имеет ширину до 400 м! Свинец, загрязняющий почву, накапливается растениями, которыми питаются животные. С молоком и мясом металл попадает в организм человека и может стать причиной тяжелых болезней.

Способы уменьшения вредного воздействия на окружающую среду.

Проблема токсичности отработавших газов автомобилей.

Использовать внутреннюю энергию - это значит совершить за счет нее полезную работу, то есть превращать внутреннюю энергию в механическую. В простейшем опыте, который заключается в том, что в пробирку наливают немного воды и доводят ее до кипения (причем пробирка изначально закрыта пробкой), пробка под давлением образовавшегося пара поднимается вверх и выскакивает. Другими словами, энергия топлива переход во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу, выбивая пробку. Так внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки.

Если пробирку заменить прочным металлическим цилиндром, а пробку поршнем, который плотно прилегает к стенкам цилиндра и способен свободно перемещаться вдоль них, то получится простейший тепловой двигатель.

Человек долго использовал двигатель внутреннего сгорания, не зная о его отрицательном воздействии на человека, животных и растения. Лишь в последнее время это отрицательное воздействие заметили и начали с ним бороться. Основными загрязнителями атмосферы являются машины, особенно грузовики. Количество и концентрация вредных веществ в выхлопах зависят от вида и качества топлива. В основном это такие вещества, как углекислый газ, угарный газ, оксиды азота, гексен, пентен, кадмий, серный ангидрид сернистый ангидрид, свинец, хлор и некоторые его соединения. Эти вещества отрицательно воздействуют на человека, животных, растения и вызывают глобальные изменения в биосфере.

Теперь конкретно рассмотрим их воздействие. Углекислый газ, угарный газ, оксиды серы, оксиды азота являются «парниковыми» газами, то есть вызывают парниковый эффект, выражающийся в повышении температуры у поверхности Земли. Его механизм заключается в образовании особого слоя в атмосфере, который отражает тепловые лучи, идущие от Земли, не давая им уходить в космическое пространство. Это может привести к таянию льда в полярных областях и, как следствие, к повышению уровня Мирового океана. Но надо сказать, что тепловой эффект почти компенсируется ледниковым эффектом. Последний вызывается слоем пылевых частиц, которые отражают тепловые лучи, идущие от Солнца, обратно в космос.

В год образуется 2,5-10 тонн СО, 7 млн. тонн СО 2 . Угарный газ токсичен, образует с гемоглобином крови прочное соединение - карбоксигемоглобин, что препятствует поступлению достаточного количества О 2 в мозг и, как следствие, увеличивает число психических заболеваний. SO 2 , NO являются мутагенами, тератогенами, образуют с туманом или дождем смог и кислотные дожди. Окиси серы с водой образуют серную кислоту, а оксид азота образует азотную и азотистую кислоты. У человека они вызывают поражения кожи, обструктивный рахит, отёк легких. У животных также наблюдаются нарушения жизнедеятельности, и даже гибель. У растений в первую очередь поражаются листья, а в дальнейшем гибнет все растение. Так, в Скандинавии наблюдается массовая гибель лесов по этой причине. Также эти дожди вызывают коррозию металлов и разрушение зданий. Кроме того, оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя.

Кадмий отрицательно воздействует на костную и половую системы, кору надпочечников, зубы, нарушает углеродный обмен. При большой концентрации он вызывает болезнь «итай-итай».

Свинец является тератогеном, вызывает у грудных детей нарушение ЦНС, костной системы, слуха, зрения - и в дальнейшем смерть. У взрослых он вызывает нарушение кровеносной системы, импотенцию.

Также ДВС поглощают кислород, уменьшая его концентрацию в атмосфере. Рассмотрим частный случай - автомобиль. Да, человек не мыслит сейчас своего существования без автотранспорта, но если посмотреть на это удобство с другой точки зрения, то количество выбрасываемых автомобилем продуктов сгорания заставляет ужаснуться.

Один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы больше 4 тонн О 2 , выбрасывает с выхлопными газами около 800 кг СО, 40 кг оксидов азота, 200 кг различных углеводородов.

Автомобильные выхлопные газы - смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива (всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85 % «летит на ветер»), среди которых большое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, особенно гексен и пентен. Их доля возрастает в 10 раз, когда двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости, то есть во время заторов или у красного сигнала светофора. СО 2 и большинство других выбросов тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются у поверхности земли. Оксид углерода (I) соединяется с гемоглобином крови и мешает ему нести кислород в ткани организма. Оксиды азота играют большую роль в образовании продуктов превращения углеводородов в атмосферном воздухе. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашин часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. В 1 л бензина может содержаться 1 г тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в атмосферу в виде соединения свинца. Свинец - один из основных загрязнителей внешней среды, его поставляют главным образом современные двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью.

Экологически чистый автомобиль - реальность или фантастика?

Двигатель внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи с этим единственный путь решения энергетической проблемы автомобильного транспорта - это создание альтернативных видов топлива. Новое горючее должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся системой снабжения топливом и др.

В значительно, больших масштабах в качестве топлива для автомобилей будут использоваться заменители нефти: метанол и этанол, синтетические топлива, получаемые из углей. Их использование поможет существенно снизить токсичность и отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду.

Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства - высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток - пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднен запуск двигателя.

Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.

Сделать двигатель «чистым» нетрудно. Надо лишь перевести его с бензина на сжатый воздух. Но эта идея не выдержала критики, когда речь заходит об автомобильных двигателях: далеко на таком «горючем» не уедешь. И американские специалисты предложили заменить сжатый воздух жидким азотом. Они даже разработали конструкцию автомобиля, в котором азот, расширяясь при испарении, будет толкать три поршня двигателя. А чтобы процесс испарения шёл активнее, азот предлагают впрыскивать в особую подогревательную камеру, где сжигается небольшое количество дизельного топлива. Такая схема при достаточной мощности обеспечит запас хода до 500 км. Уголь является самым распространенным из невозобновляемых источников энергии. Ещё в 30-е годы в Германии было налажено производство синтетического автомобильного топлива из угля. Был даже период, когда за счёт него удовлетворялось около 50% потребности страны в бензине и дизельном топливе. В настоящее время интерес к синтетическому топливу из угля проявляется во многих странах.

Экологические преимущества водорода доказаны в ходе различных испытаний.

В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой массы.

ЕС решил перевести 10% автотранспорта на биотопливо к 2020 году. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести 10% своих автомобилей на биологическое топливо. Такое решение одобрили на встрече в Брюсселе министры энергетики 27 стран ЕС. «К 2020 году как минимум 10% автомобильного горючего, потребляемого в каждой стране Евросоюза, должно стать топливо биологического происхождения», - говорится в резолюции Совета ЕС по энергетике и транспорту. Речь идет о таких видах горючего как спирты и производимый из биомассы метан. В резолюции подчеркивается необходимость принять общеевропейские меры, чтобы повысить эффективность технологий производства этого топлива и улучшить его коммерческие возможности. В настоящее время, производимое в Европе биотопливо в среднем на 15-20 дороже традиционного.

Некоторые модели автомобилей, в том числе Saab 9-5 и Ford Focus, приспособлены для использования топливной смеси, в которой содержится 80% биотоплива.

Биодизель - это топливо, полученное из растительного масла посредством его химического превращения так называемым процессом переэтерификации. В Европе оно изготавливается из подсолнечного и рапсового масла, в Соединенных Штатах - из соевого или из разновидности рапсового масла. Происходит химическая реакция масла с алкоголем, в основном с метиловым спиртом, для уменьшения вязкости и очищения масла. Этот химический процесс позволяет получить однородный, устойчивый и качественный продукт: EMVH (Метиловый сложный эфир растительных масел),свойства его близки к дизельным маслам. Преимущества биодизеля:

Биодизель - это источник возобновляемой энергии, решение будущего, приходящее на смену использования нефти

Использование биодизеля не требует изменения кинематической цепи, только в зависимости от модели, давности автомобиля - устанавливается топливный фильтр. Биодизель позволяет предотвращать потепление на нашей планете, вызванной повышенным содержанием углекислого газа и серы в атмосфере: в отличие от горючих двигателей, он не увеличивает процент содержания С02 в атмосфере. Действительно в течение жизненного цикла растение должно поглощать количество углекислого газа эквивалентное количеству выбросов в процессе работы двигателя.

В последнее время широкое распространение получила идея использования чистого водорода в качестве альтернативного топлива. Интерес к водородному топливу объясняется тем, что в отличие от других это самый распространённый в природе элемент.

Водород - один из главных претендентов на звание топлива будущего. Для получения водорода могут быть применены различные термохимические, электрохимические и биохимические способы с использованием энергии Солнца, атомных и гидравлических электростанций и т.д.

Экологические преимущества водорода доказаны в ходе различных испытаний. В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой массы.

Более реальный вариант - использование жидкого водорода. Правда, в этом случае необходимо устанавливать дорогостоящие криогенные баки со специальной термоизоляцией.

Исключением может стать только электрический автомобильный двигатель. Работы по его созданию ведут крупнейшие автомобилестроительные фирмы мира, прежде всего Япония.

Источником тока в электромобилях пока являются свинцовые аккумуляторы. Без подзарядки такие автомобили обеспечивают пробег до 50-60 км (максимальная скорость 70 км/ч, грузоподъемностью 500кг), что позволяет использовать их в качестве такси или для технологических перевозок мелких партий грузов внутри города. Серийное производство и использование электромобилей потребует созданию станций зарядки аккумуляторов, отвечающих всем необходимым технико-экономическим требованиям.

Специалисты полагают, что наиболее энергосберегающим и высокоэффективным источником энергии для электромобилей являются батареи топливных элементов. У таких элементов много достоинств, прежде всего высокий КПД, достигающий в реальных установках 60-70%; их не надо заряжать, как аккумуляторы, достаточно пополнять запасы реагентов. Наиболее перспективен водородно-воздушный электрохимический генератор (ЭХГ), в котором продуктом реакции при выработке электрической энергии является химически чистая вода. Главный недостаток ЭХГ на сегодняшний день - высокая стоимость.

Человечество слишком медленно, но все же подходит к пониманию того, что необходимо поставить материальное потребление на подобающее ему место среди других источников личного удостоверения, таких не материальных ценностей, как семья, дружба, общение с другими людьми, развитие собственной личности; что следует, наконец, жить в соответствии с возможностями Земли. От решения именно этой задачи в первую очередь зависит, сохраним ли мы биосферу Земли.

Проведение наблюдений.

Моя гимназия находится в окружении трех дорог, две из которых местного значения со средней интенсивностью движения, а третья - дорога областного значения с высокой интенсивностью.

На сегодняшний день по данным ГАИ на территории города Курчатова и Курчатовского района зарегистрировано 22125 единиц автотранспорта. За последние годы его количество значительно увеличилось.

	2008	2009	2010	2011
«А» (мотоциклы)	1596	1775	1789	1875
«В» (легковые автомобили)	12110	13944	15380	18239
«С» (грузовые автомобили)
«Д» (автобусы)
«Е» (грузовые прицепы)
Общее количество АМТС	15488	17601	19088	22125

Увеличение количества автотранспортных средств, связано с повышением уровня жизни населения, но при этом и окружающей среде наносится все больший и больший вред.

Мной был проведен соцопрос населения микрорайона гимназии. Все опрошенные проблему своего здоровья связывают с состоянием окружающей среды и одним из факторов ее загрязнения называют выхлопные газы автотранспорта.

Я проверила, как влияет увеличение автомобилей на загрязнение окружающей среды. Для сравнения провела исследования по подсчету количества машин, проходящих по площади Свобода, улице Набережная и мимо поста ГАИ. Подсчет велся в течение часа в одно и тоже время. В результате было выяснено, площадь Свободы и пост ГАИ самые оживленные места, а наибольшее скопление автотранспортных средств наблюдается с 17°°-18°°.

Название улицы	АТС	Количество АМТС
		7°°-8°°	13°°-14°°	17°°-18°°
Площадь Свободы	всего			1137
	Автобусы
	Легковые автомобили
	Грузовые автомобили
Ул. Набережная	всего
	Автобусы
	Легковые автомобили
	Грузовые автомобили
Пост ГАИ	всего			1644
	Автобусы
	Легковые автомобили			1067
	Грузовые автомобили

Протяженность нашего города с запада на восток 4,5 км, с севера на юг - 800 метров. Наша гимназия расположена вблизи площади Свободы. Я провела расчеты количества вредных веществ содержащихся в выхлопных газах автомобиля. Для простоты расчета были взяты только легковые автомобили, проезжающие с 13°°-14°°, в тот момент когда обучающиеся идут из гимназии домой. Б ензиновый двигатель на 1000 л, сожженного топлива выбрасывает 200 кг оксида углерода, 20 кг оксида азота, 25 кг углеводородов, 1 кг сажи, 1 кг сернистых соединений. На 100 км легковому автомобилю требуется 10 л бензина.

Провела расчеты и установила, что при прохождении 1 км пути и при сжигании 0,1л бензина:

Название улицы	Оксид углерода	Оксид азота	Углево-дороды	сажа	Сернистые соединения
Площадь Свободы	10,16 кг	1,02 кг	1,52 кг	0,05 кг	0,05 кг
Ул. Набережная	5,02 кг	0,5 кг	0,75 кг	0,03 кг	0,03 кг
Пост ГАИ	12,3 кг	1,23 кг	1,85 кг	0,06 кг	0,06 кг

Данные в таблице для 1374 легковых автомобилей, проехавших в течение одного часа 1 км вдоль города, а если вспомнить, что на Земле автомобилей больше миллиарда, то какая это будет внушительная цифра.

Для определения содержания свинца мной были взяты пробы снега на расстоянии 30, 60, 120, 240м. от дороги, чтобы проследить, как далеко распространяется загрязнение.

Еще одной экологической проблемой являются стихийные автомойки. На территории нашего города официально зарегистрировано 6 автомоек, но они не удовлетворяют всех потребностей населения. Рост несанкционированных автомоек продолжается.

Выводы: - изучив статистические данные роста количества автотранспортных средств в городе Курчатове и Курчатовском районе, я пришла к выводу, что при таких темпах увеличения транспортных средств через 5 лет на улицах нашего города будут пробки подобные тем, что сейчас в Москве, а придворовые территории превратятся в стоянки для машин;

Проведя соцопрос среди жителей микрорайона гимназии, выяснила, что одним из источников загрязнения окружающей среды, а значит и фактором ухудшающим их здоровье являются выхлопные газы транспортных средств;

Изучив техническую литературу, я пришла к выводу, что улучшить состояние окружающей среды можно, если использовать более экологически чистые виды транспорта. Например, велосипед, как это делается в г. Дубна Московской области и Женеве (CERN).

Интенсивность дорожного движения везде огромна. Оно дает такое загрязнение воздуха, что его не сравнить даже с выбросами промышленных объектов. Транспорт создаёт 45-50 % всего загрязнения.

Итак, есть два способа уменьшения загрязнения воздуха дорожно-транспортными средствами. Первый - сократить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу каждым автомобилем. Второй - использовать как можно больше те транспортные средства, которые потребляют меньше горючего и, следовательно, меньше загрязняют атмосферу.

Чтобы остановить загрязнение, необходим более строгий всесторонний контроль за дорожно-транспортными средствами. Примером может служить следующее начинание: с 1 января 1993 года все новые автомобили, предназначенные для продажи в страны Европейского Сообщества, должны быть снабжены каталитическими контакторами. Это маленькое устройство устраняет большую часть углеводородов и окисей азота и углерода, вредных для организма человека. А как я уже говорила, их присутствие в атмосфере в больших количествах создает парниковый эффект, что грозит глобальным потеплением на планете. Ещё одна проблема - свинец, добавляемый к бензину для большей эффективности работы двигателя. Он очень ядовит и опасен, особенно для организма маленьких детей. Поэтому в настоящее время у нас в стране запрещено использование этилированного бензина. Как показали исследования, выхлопные газы двигателя имеет наибольшую токсичность в первые пять минут работы, когда он еще холодный. Оригинальный способ решения этой проблемы предложила одна женщина: этот воздух собирается в герметичный мешок, находящийся под задним сиденьем автомобиля, а когда двигатель прогревается, он поступает в цилиндры и догорает.

Огромную помощь в борьбе с загрязнением воздуха могли бы оказать и сами владельцы автомобилей, если бы начали чаще пользоваться общественным транспортом или ездить с малой скоростью, ведь это уменьшит выброс токсичных соединений. Так же одним из способов решения данной проблемы является использование в городах малолитражных автомобилей. Не зря экологи обеспокоены увеличением количества мощных джипов на городских улицах, использование которых в городской черте не оправдано. Недавний опрос владельцев автомобилей показал, что их личный транспорт - главный виновник загрязнения воздуха, ездить медленно или, тем более, отказаться от личного транспорта они не желают. Для того чтобы такое желание появилось, надо основательно улучшить работу общественного транспорта. А поскольку она пока далека от совершенства, нечего удивляться тому, что частные автомобили наводняют городские улицы.

В настоящее время, когда автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящим к загрязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля - электромобиля. В некоторых странах начинается их серийное производство. С целью стимулирования производства электромобилей государство обязывает каждый из автомобильных заводов выпускать хотя бы одну модель электромобиля.

В нашей стране производятся электромобили пяти марок. Электромобиль Ульяновского автозавода (УАЗ-451-МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения на переменном токе и встроенным зарядным устройством. Зарядное устройство снабжено преобразователем тока, допускающим применение легкого и низкооборотного тягового двигателя. Машины этой марки уже используются в Москве для доставки продуктов в магазины и школы.

В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным постепенный перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предлагается, используя существующие типы источников тока, с определенным их усовершенствованием, создать и передать в эксплуатацию электромобили, могущие экономически и технически конкурировать с обычными автомобилями. Прогноз таков: если в 2010 году существовало 5 % электромобилей от всего числа автомобилей, то в 2025-м ожидается рост их числа до 15%.

Как было сказано, основным источником загрязнения атмосферы являются выхлопные газы. Но эта проблема решаема, если ДВС заменить на электродвигатели, используемые в электромобилях, и на альтернативные источники питания, указанные выше.

А как же быть с городским транспортом? И здесь выход есть. Нужно всего лишь заменить автобусы и маршрутные такси на троллейбусы и трамваи. А в качестве индивидуального транспорта, как это ни парадоксально, использовать велосипед. Конечно, автомобиль гораздо комфортнее и удобнее, но представьте, что вам придется выбирать между велосипедом и тем вредом, который причиняется нашему здоровью выхлопными газами. Я думаю, что большинство выберет велосипед.

Ежегодно от экологического иммунодефицита умирают более 250 тысяч россиян, сотни тысяч заболевают. Причина - в непосредственном воздействии токсикантов, аллергенов, мутагенов при неблагоприятной экологической обстановке. За последние годы по стране, показатель смертности населения в два раза превысил показатель рождаемости.

Что же нужно сделать, что бы наш родной город стал чистым и красивым?

1. Озеленение города. Растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород.

2. Проводить техосмотр автомобилей 2 раза в год, так как от состояния двигателя зависит количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу.

1. Сделать более доступным ремонт автомобиля.
2. Ужесточить санкции по отношению к нарушителям.

Заключение.

Из своей работы я сделала вывод, что с изобретением тепловых двигателей власть человека над природой увеличилась. Но человек - часть природы, поэтому, чтобы жить на Земле без страха за своё будущее, за своё здоровье, любоваться красотами природы, нужно беречь наш дом, иначе можно погибнуть.

В наше время люди, принимающие ответственные технические решения, должны владеть основами естественных наук, быть экологически грамотными, осознавать свою ответственность за действия и понимать, какой вред они могут принести природе. По-моему мнению автомобиль в жизни и деятельности современной цивилизации просто необходим. Но всякие недоработки научно-технического прогресса необходимо устранять своевременно с той целью, чтобы сохранить в чистоте окружающую среду. Человек должен понять, что жизнь на Земле зависит от его отношения к природе, от гармонии между ними.

Литература:

Печатные издания:

1.Физика: Нестандартные занятия, внеурочные мероприятия. 7-11 классы. М.А.Петрухина, Волгоград: Учитель, 2007.

2) В.А.Попова, Физика 8-9 классы: сборник программ элективных курсов.-Волгоград: Учитель 2007

3)Полянский СЕ. Поурочные разработки по физике: 8 класс, Изд 2-е испр, М: ВАКО, 2004

Электронные издания:

2) http://www.pollockpress.com/transport.php

Приложение.

Анкетирование.

Я провела анкетирование среди своих одноклассников. Вот какие результаты получились:

1. Есть ли в вашей семье машина?

Да- 20 Нет- 4

2. Как часто в вашей семье пользуются машиной?

Каждый день- 14 По выходным и реже-6

4. Где вы оставляете вашу машину на ночь?

Около подъезда-11 На автостоянке, в гараже-9

1. Где моете вашу машину?

Около водоёма, возле дома- 6 На спец. мойках-14

6. Верите ли вы, что автомобильный транспорт в будущем может быть безвредным для окружающей среды?

Да-11 Нет-13

Данное исследование показывает, что пользование автомобилем становиться неотъемлемой частью жизни современного человека, но проблемы экологии, связанные с этим, волнуют далеко не каждого автовладельца.