VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Целью данной работы является исследование влияния вредных веществ при эксплуатации автомобильного транспорта, поступающих в воздух с выхлопными газами.

В настоящее время идет интенсивный процесс автомобилизации общества. С одной стороны развитие автомобилизации выражает технико- экономический прогресс, а с другой – обуславливает негативное воздействие на экологию.

Транспортно-дорожный комплекс является мощным источником загрязнения природной среды. Из 35 млн.т вредных выбросов 89% приходится на выбросы автомобильного транспорта и предприятий дорожно-строительного комплекса. Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных колодок, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. Кроме того, транспорт является одним из основных источников шума в городах и вносит значительный вклад в тепловое загрязнение окружающей среды.

Сейчас в мире их насчитывается более полумиллиарда автомобилей. В России автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах - каждый пятый. Количество автомашин непрерывно растет (рис.1), особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Рисунок 1. Динамика роста количества транспортных средств в Российской Федерации за 2004-2012 года

За последние 8 лет автопарк России вырос почти в 1,5 раза. По состоянию на 1 января 2012 года на регистрационном учете в Госавтоинспекции состоит более 50,5 млн транспортных средств, 76,7% из них – легковые автомобили, которых насчитывается 38,7 млн.

По сравнению с 2004 годом транспортный парк страны вырос на 44,2%, то есть более чем на 15 миллионов транспортных средств. Ежегодный прирост – 5,5%. Основное увеличение происходит за счет легковых автомобилей: по сравнению с 2004 годом их количество выросло на 62,7%, или на 14,9 млн.

Высокими темпами растет численность полуприцепов: с 290 тыс. в 2004 году до более чем 540 тыс. в 2012-м (+87,1%).

Парк грузовых автомобилей - свыше 5,7 млн - увеличился на 22,9%. На 22,8% возросла численность автобусов – сегодня в стране их насчитывается 924,5 тыс.

Что касается людей, то автомобильные выбросы в атмосферу приводят к множеству заболеваний. Наиболее распространены онкологические, сердечнососудистые заболевания, а также различные болезни органов дыхания. Ежегодно токсические выбросы приводят к смерти около 300 тысяч человек, и это данные только по России.

.

Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С₂₀Н₁₂, несгоревшие частицы топлива и т.п.

поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем, а так же с картерными газами.

Значения выбросов вредных веществ в отработавших газах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси воздуха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др.

• Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксид углерода (СО) увеличиваются в 4 – 5 раз. А, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 40 км/ч.

• Выбросы оксидов азота максимальны при отношении воздух - топливо 16:1.

Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя Таблица №1

Таблица №1

Режим работы двигателя	Оксид углерода, % по объёму	Углеводороды, мг/л	Оксиды азота, мг/л
Холостой ход	4-12	2-6	—
Принудительный холостой ход	2-4	8-12	—
Средние нагрузки	0-1	0,8-1,5	2,5-4,0
Полные нагрузки	2	0,7-0,8	4-8

Состав и объёмы выбросов зависят также от типа двигателя. В таблице №2 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей.

Таблица №2

Компоненты выхлопного газа	Содержание по объему, %		Примечание
	Двигатели
	карбюраторные	дизели
Азот	74,0 — 77,0	76,0 — 78,0	нетоксичен
Кислород	0,3 — 8,0	2,0 — 18,0	нетоксичен
Пары воды	3,0 — 5,5	0,5 — 4,0	нетоксичны
Диоксид углерода	5,0 — 12,0	1,0 — 10,0	нетоксичен
Оксид углерода	0,1 — 10,0	0,01 — 5,0	токсичен
Углеводороды неканцерогенные	0,2 — 3,0	0,009 — 0,5	токсичны
Альдегиды	0 — 0,2	0,001 — 0,009	токсичны
Оксид серы	0 — 0,002	0 — 0,03	токсичен
Сажа, г/м3	0 — 0,04	0,01 — 1,1	токсична
Бензопирен, мг/м3	0,01 — 0,02	до 0,01	канцероген

Как видно из данных таблицы №2, выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмосферу недопустимы.

Примечание: за 1 сутки машины, работающие на дизельном топливе, потребляют за 1 ч работы столько кислорода, сколько 1000 человек

В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей и в городах

Для наглядного примера В таблице №3 Приведены свединия среднего удельного выброса загрязняющих веществ транспорта при скорости 40 км/ч

Таблица №3

Вид загрязняющего вещества	Средний удельный выброс при скорости транспорта 40км/час
	В час	На километр
Оксид углерода	752 г/ч	23,7 г/км
Несгоревшие углеводороды	29,4 г/ч	0,93 г/км
Оксиды азота	33,2 г/ч	1,05 г/км
Свинец	1,11 г/ч	0,035 г/км
Суммарное количество выхлопных газов (при 00 С)	28,95 м3/ч	0,914 м3/км
Средний расход топлива	2,75 кг/ч	0,087 кг/км

В г.Артеме были проведены анализы транспортного потока , по наиболее загруженным участкам дороги и перекресткам. Таблица №4

Таблица №4

Участок дороги	Интенсивность транспортного потока (автомоб./час)	Средняя скорость транспортного потока (км/час)
Ул. Кирова – Интернациональная	1500	25-35
Ул. Интернациональная – Лазо	1000	20-25
Ул. Кирова – Кооперативная	1300	25-35
Ул. Кооперативная – Фрунзе	2000	50-60

На всех перекрестках из-за светофорного регулирования плотность транспортного потока грузовых и легковых автомобилей составила

120 автомобилей на 1км.дороги. При такой плотности потока учитывая среднюю длину автомобиля 7,5 м. , дистанцию между транспортными средствами 2,5м., скорость транспортного потока составит 20 км/час, или

5.5 м/сек.

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу одним автомобилем в течение суток приведены в таблице №5

Таблица №5.1

Хим. соединения	Грузовики	Легковые	Автобусы
СО	502,2	225,0	227,9
NО2	70,4	43,8	17,7
С	19,3	-	3,0
SО2	4,5	-	0,7
Рb	0,2	0,27	0,003

В г.Артеме также проводился опыт на участке дороги, расположенной около торгового центра «Лидер», по улице Кирова перекресток Интернациональная (Таблица №5.1) и Количество вредных веществ выбрасываемых на участке дороги, расположенной около МОУ СОШ №1, по улице Интернациональная - Октябрьская (Таблица №5.2)

Данные были полученным в разное время дня при t= -2 C.. Определили, какое количество выхлопных газов в среднем поступает в атмосферу за 1 ч (в течение суток) на этом участке дороги.

Таблица№5.2

Хим. соединения	Грузовики	Легковые	Автобусы
СО	1004	4687,5	114
NО2	139,2	912,5	8,88
С	38,4	-	1,5
SО2	9,12	-	0,36
Рb	0,384	6,1	0,6

Вывод: На участке дороги около МОУ СОШ №1 происходит увеличение загрязнения окружающей среды выхлопными газами автомобильного транспорта. Так как автомобили движутся с меньшей скоростью.

По данным СЭС по сравнению с 2007 годом загрязнение окружающей среды в 2012 году увеличилось на 18,2

Нормы токсичности выхлопных газов приводятся в евро стандартах.

Первыми тревогу забили в США и в Японии, где проблема загазованности в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы.

В таблице №6 — экологический стандарт, регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах.

• Изначально предполагалось что стандарт Евро-6, экологических норм, вступит в силу в Европе 31 декабря 2013 года. Но впоследствии его введение было отложено на 2015 год^[3.

• Согласно нормам нового стандарта выбросы углекислого газа новыми легковыми автомобилями должны составлять менее 130 грамм на километр пути.

Таблица №6

Экологический стандарт	Оксид углерода(II) (CO)	Углеводо-род	Летучие органические вещества	Оксид азота (NOx)	HC+ NOx	Взвешен-ные частицы (PM)
Для дизельного двигателя
Евро-1	2.72 (3.16)	-	-	-	0.97 (1.13)	0.14 (0.18)
Евро-2	1.0	-	-	-	0.7	0.08
Евро-3	0.64	-	-	0.50	0.56	0.05
Евро-4	0.50	-	-	0.25	0.30	0.025
Евро-5	0.500	-	-	0.180	0.230	0.005
Евро-6	0.500	-	-	0.080	0.170	0.005
Для бензинового двигателя
Евро-1	2.72 (3.16)	-	-	-	0.97 (1.13)	-
Евро-2	2.2	-	-	-	0.5	-
Евро-3	2.3	0.20	-	0.15	-	-
Евро-4	1.0	0.10	-	0.08	-	-
Евро-5	1.000	0.100	0.068	0.060	-	0.005**
Евро-6	1.000	0.100	0.068	0.060	-	0.005**

В таблице №6 приведены различные экологические стандарты для легковых автомобилей в сравнение с Евро-6

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор).

Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика-монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами.Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С.

На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С.

Яркий пример современного механизма очистки выхлопа дизелей – электронная система управления дизельным двигателем EDС (electronicdieselcontrol), разработанная компанией Bosch. Ее конструкция включает в себя многокомпонентную систему выпуска отработавших газов, в которой предусмотрено семь датчиков – два лямбда-зонда, два температурных, два давления и один уровня сажи в выхлопе, а также три очистительных элемента – каталитический нейтрализатор, катализатор-накопитель и сажевый фильтр накопительного типа. Датчики в системе выхлопа позволили оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания.

Еще одной альтернативой является электрический двигательСогласно исследованиям IDTechEx, индустрия электротранспорта достигла в 2005 году уровня продаж в 31,1 миллиардов долларов по всему миру (включая гибридный транспорт). К 2015 году рынок электротранспорта вырастет примерно в 7 раз и достигнет $227 млрд.

Большие продажи имеет Тайота приус. Приус высокоэкономичен по нескольким причинам:

• КПД любого бензинового мотора не является постоянной величиной, а зависит от мощности. Благодаря возможности как добавлять мощность за счёт электромотора, так и тратить часть мощности на зарядку аккумулятора, а также (на низких скоростях) вообще выключать бензиновый мотор и ехать только за счёт электричества, удаётся оптимизировать работу двигателя Тайоты Приус

• Высокая экономичность, как следствие — экономия расходов на бензин и возможность реже заезжать на заправку.

• Низкий уровень загрязнения атмосферы. Частично это следствие экономичности (чем меньше сжигается топлива, тем меньше вредных выбросов), а частично — выключения двигателя на остановках, когда в атмосферу попадают особенно вредные для здоровья людей газы. По сравнению с традиционным автомобилем Prius выбрасывает в атмосферу на 85 % меньше несгоревших углеводородов СnН_m и окислов азота NO_x

Недостатки

• Малое количество специалистов по ремонту и автосервисов, ремонтирующих гибридные автомобили.

Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы ДВС.

Экономическая оценка экологического ущерба от выбросов АТ.

Негативное воздействие автомобильного транспорта характеризуется не только объемными физическими параметрами и процентными соотношениями, но и его суммарной величиной, а также наносимым ущербом.

Экологический ущерб - это изменение полезности окружающей среды вследствие воздействия на нее негативных факторов. Он оценивается как затраты общества, связанные с изменением окружающей среды.

Как показывают оценки ущерба от загрязнения окружающей среды транспортными объектами, подавляющая доля (до 78%) ущерба обусловлена загрязнением атмосферы. Доля ущерба от загрязнения атмосферы, водных объектов, размещения отходов, связанная с деятельностью автотранспорта, составляет около 8%.

Заключение.

В настоящее время Правительством РФ, Минтрансом РФ, Госкомприродой России, Российскими транспортными инспекциями, и др. организациями уделяется внимание и контроль за соблюдением экологических требований при эксплуатации транспортных средств и экологической обстановкой регионов.

Утверждены Законы РФ «Об охране окружающей природной среды» и «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

На основании этих Законов утверждаются Временные экологические требования при эксплуатации автотранспортных средств, утверждается задание по оснащению автотранспорта и спецтехники на автомобильном шасси каталитическими нейтрализаторами и иными техническими устройствами снижения токсичности отработанных газов.

Правительством издан Закон Об ответственности за реализацию моторного топлива, не соответствующего экологическим требованиям. В соответствии с этим Законом за несоблюдение экологических требований к реализации моторного топлива на нарушителей возлагается штраф, приостанавливается и аннулируется лицензия.

Прогресс в автотранспортной промышленности, как и других, стремительно развивающихся сферах, безусловно, очень важен и приветствуется, но сейчас как никогда следует уделить внимание защите окружающей среды. Пока не улучшится техническое состояние и поддержание всех необходимых характеристик двигателей автотранспортных средств, экологическая ситуация в мире не изменится.

Будующее экологии и развития альтернативных вазможностей в сфере автомобиле строения в руках молодых специалистов.

Список использованной литературы.

1. В.В. Амбарцумян, В.Б. Носов ”Экологическая безопасность автомобильного транспорта” Научтехлитиздат - Москва, 1999г.

2.”Экологическая безопасность транспортных потоков” под редакцией А.Б. Дьякова Москва Транспорт - 1990г.

3. Евгеньев И.Е., Каримов Б.Р. Автомобильные дороги и окружающая среда. Учеб. - Москва, 1997г.

4. Экологические проблемы развития автомобильного транспорта. - Москва, 1997

5. Экологический вестник России №7, Информационно-справочный бюллетень

Москва, 1998г.

6. В.Ф. Протасов, А.В. Молчанов “Экология, здоровье и природопользование в России” Москва Финансы и статистика - 1995г.

Код для цитирования: Скопировать