Опасность выбросов карбюраторных и дизельных ДВС. Сравнение. Количественные оценки выбросов. Количественные оценки истощения ресурсов

Введение

  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.

Существенна роль транспорта  в загрязнении водных  объектов.  Кроме того, транспорт является одним из основных источников  шума  в городах и вносит значительный вклад в тепловое загрязнение окружающей среды.

  Выбросы от автомобильного  транспорта в России составляют около 22 млн.т в год. Отработанные газы двигателей внутреннего сгорания  содержат  более 200 наименований   вредных веществ,  в   т.ч.   канцерогенных.   Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных колодок, сыпучие и пылящие грузы,  хлориды, используемые в  качестве  антиобледенителей  дорожных  покрытий,  загрязняют придорожные полосы и водные объекты.

  Трудно представить  себе сегодня человеческую цивилизацию  без  автомобиля.

В развитых странах он стал не только основным транспортным средством,  но  и частью  быта.  Естественное  стремление  человека  к свободе передвижения, усложнение функций в производственной деятельности и сфере услуг,  наконец, сама  жизнь в больших городах,   городских   агломерациях   -   все   это обуславливает рост числа легковых автомобилей индивидуального пользования  и увеличение объема грузовых  перевозок.  Уровень  автомобилизации  уже  давно стал одним из основных показателей экономического развития страны,  качества жизни населения. При этом  в  понятие  «автомобилизация»  включают  комплекс технических средств, обеспечивающих движение: автомобиль и дорогу.

  Однако достижения  научно-технического прогресса приносят  людям не  только пользу, но  и вред. «За все надо платить», - говорит древняя мудрость.  Плата  за  автомобиль  -  наше  здоровье,  наша  жизнь.  Это  вероятность  дорожно-транспортных происшествий, несчастных случаев.  Это  неизбежность  вреда  от загрязнения окружающей среды  выбросами  отработавших  газов,  транспортного шума, иных физических воздействий. От них приходится  страдать  всем  людям, даже тем, кто никогда не пользуется автомобилем. И не только  людям  -  всей природе. Создает эти вредные воздействия на  среду,  конечно  не  дорога,  а автомобиль.  Дорога   защищает   среду   от   автомобиля.   Долг   инженера-проектировщика,  строителя,  эксплуатационника  в  том,  чтобы  сделать  эту защиту эффективнее и дешевле.

Цель работы- раскрыть теоретический вопрос по данной тематике.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи, т.е. изучены вопросы:

1.Опасность выбросов карбюраторных и дизельных  ДВС. Сравнение. 2.Количественные  оценки выбросов.

3.Количественные оценки истощения ресурсов.

1. Опасность выбросов карбюраторных и дизельных ДВС. Сравнение. Количественные  оценки выбросов. Количественные оценки истощения ресурсов.

1.1. Выбросов карбюраторных и дизельных  ДВС. Сравнение.

Основными источниками  антропогенного загрязнения атмосферы  химическими веществами, поступающие  в воздух в газообразном, жидком или твердом состоянии, являются промышленность и транспорт.

В последнее десятилетие  поступление загрязняющих веществ  от отдельных отраслей производства и транспорта распределилось в порядке, приведенном в таблице №1.

Таблица №1

Оценка участия отраслей производства и транспорта в загрязнении атмосферы Земли

Однако по отдельным  регионам это распределение отличается от приведенного в таблице №2 и зависит в первую очередь от состава и степени концентрации в них промышленности и транспорта.

В России основное загрязнение  атмосферы создают пять отраслей промышленности, автотранспорт и  энергетика. Их относительное участие в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: теплоэнергетика - 27,0 %; металлургия (черная, цветная) - 25,8 %; нефтедобыча и нефтехимия 15,5 "/о, автотранспорт -13,3%; предприятия стройматериалов -8,1 %; химическая промышленность -1,3%.

Роль пыли в атмосферном  воздухе неоднозначна. Частицы пыли, являясь ядрами конденсации при  образовании облаков и туманов, выполняют важную положительную  роль в круговороте воды и других веществ в окружающей нас природе. Без частиц пыли не было бы ни облаков, ни туманов. С увеличением запыленности атмосферы, особенно за счет аэрозолей искусственного происхождения, очевидны и негативные последствия. Снижение солнечной энергии, проникающей через увеличившуюся облачность, отрицательно влияет на климат планеты, а повышение концентрации активных соединений - на флору и фауну, а также на здоровье человека.

Не исключено, что при  сохранении темпов загрязнения атмосферы  продуктами деятельности человека ситуация в ближайшие годы существенно  ухудшится и к 2000 году концентрация пыли увеличится до уровня, оказывающего постоянное негативное воздействие на климат планеты.

В результате хозяйственной  деятельности человека в атмосфере  появляются большое количество загрязняющих веществ. Взаимодействие атмосферного воздуха с водой и почвой приводит к качественным и количественным изменениям всей биосферы в целом, усиливая и ускоряя нежелательные изменения состава и структуры атмосферного воздуха, климата Земли. Наиболее сильные изменения климата и качества атмосферного воздуха наблюдается в крупных городах. Если кислород в атмосферном воздухе будет очень сильно загрязнён всевозможными веществами, то постепенно у всего живого на Земле будет сокращаться срок жизни, пока не уменьшится до истребления всех и всего.

Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности  населения и урбанизация, химизация  всех сфер деятельности человека привели  к определённым изменениям окружающей природной среды, в том числе  неблагоприятным, заключающимся главным образом в загрязнении биосферы. Воздействие вредных веществ антропогенного происхождения на природную среду, а так же отклик среды на эти воздействия становятся глобальными всеобъемлющими. Поэтому вопросы наблюдений, охраны и контроля природной среды в условиях научно-технической революции являются составной и неотъемлемой частью социального развития общества.

В нашей стране хорошо осознаётся опасность возможных  негативных последствий воздействия  человека на природу (хотя мы и не разделяем мнения о неизбежности наступления экологического кризиса) и принимаются действенные меры по регулированию взаимодействия человека с окружающей его средой. Конечно, решение этой проблемы заключается не в ограничении развития человеческого общества, а в оптимизации его отношений с природой, в разумном преобразовании природы, рациональном использовании её ресурсов в интересах нынешнего и будущих поколений.

К мобильным источникам относятся автомобили и транспортные механизмы, передвигающиеся по земле, по воде и по воздуху. В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Наземные транспортные средства - это механизмы, передвигающиеся по шоссейным и железным дорогам, а также строительное, сельскохозяйственное и военное оборудование. В соответствии с различиями в количествах и видах выбрасываемых загрязняющих веществ целесообразно рассматривать в отдельности двигатели внутреннего сгорания (особенно двух- и четырехтактные) и дизели и, аналогичным образом, паровые и дизельные локомотивы. В таблице №2 указаны выбросы от мобильных источников.

Таблица №2

Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников

Вредные вещества при  эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с  отработавшими газами, испарениями из топливных систем и при заправке, а так же с картерными газами. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, 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 60 км/ч.

В таблице №3 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.

Таблица №3

Концентрация веществ  в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя

Выбросы оксидов азота  максимальны при отношении воздух - топливо 16:1. Таким образом, 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. Состав и объёмы выбросов зависят также от типа двигателя. В таблице №4 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей.

Таблица №4

Выбросы (% по объёму) веществ  при работе дизельных и карбюраторных  двигателей

Как видно из данных таблицы  №4, 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.

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.

В таблице №5 приведены эти величины для автомобильных выбросов

Таблица №5

 Средние удельные  выбросы (коэффициенты выбросов) автотранспорта

1.2.Количественные  оценки выбросов.

_{Основными источниками загрязнения  воздушного бассейна при эксплуатации автотранспорта являются двигатели внутреннего  сгорания, которые  выбрасывают в  атмосферу отработавшие газы и топливные испарения. В отработавших газах обнаружено около 280 компонентов продуктов полного и неполного сгорания нефтяных топлив, а также неорганические соединения тех или иных веществ, присутствующих в топливе. В городах свыше 50% всех загрязняющих веществ приходится на долю автотранспорта. Общее число веществ, выбрасываемых в атмосферу этими источниками, исчисляется несколькими сотнями . Все примеси подразделяются на газообразные (окись углерода , двуокись серы или сернистый газ , окислы азота и др.), жидкие (сернистая кислота, бензол, ртуть и др.) и твёрдые (пыль, сажа, углеводороды, свинец и др.) . К загрязняющим факторам относятся также электромагнитные излучения и шумы.}

_{Поскольку все загрязняющие атмосферу вещества (ингредиентное загрязнение) вредно действуют на человека, а также на растительный мир, то для большинства таких веществ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК).}

_{Концентрация  примесей в атмосфере  и на земной поверхности  зависит от метеорологических условий. Совокупность метеорологических факторов, оказывающих влияние на концентрацию примесей, распределение её по высоте и горизонтали, а также изменение во времени, принято называть потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА).}

_{К числу  основных загрязнителей атмосферы относятся взвешенные частицы, СО, СО2, NOх, соединения серы, углеводороды, свинец, ртуть, кадмий, хлорированные органические соединения, аммиак, фреоны, радиоактивные вещества. Особое место среди газовых примесей занимает углекислый газ, содержание которого увеличивается на 0,2% в год.}

_{Изменения в атмосфере связаны  с естественными  и техногенными факторами  нарушения газового равновесия в ней (СО2, О3 и др.); явлением сухости климата  на суше; загрязнением и химическими  изменениями, влияющими на энергетические процессы перемещения воздушных масс, на закономерности формирования погоды и климата. Под влиянием транспортных загрязнений изменения в окружающей среде могут происходить как в обще планетарном, так и в региональном (локальном) масштабах .}

_{Движение  автотранспортных средств  в составе плотных  транспортных потоков  отличается от движения одиночного автомобиля. Связанное с этим изменение условий  движения (скоростей, ускорений) влечет изменение  нагрузочно-скоростных режимов работы двигателей, значений выбросов вредных веществ, шума, расходов топлива транспортного средства.}

_{На  выбросы оксида углерода значительное влияние  оказывает рельеф дороги и режим  движения автомашины. При ускорении  и торможении в  отработавших газах  увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз.} 

 
_{Переобогащение горючей смеси на режиме разгона ведет к увеличению выброса несгоревшего топлива, продуктов его неполного сгорания и окислов азота. Особенно переобогащается горючая смесь на режиме принудительного холостого хода, т. е. при торможении двигателем. В этом случае количество окиси углерода в выхлопных газах может достигать 12%. 
На рис. 1 показана зависимость выброса окиси углерода легковым автомобилем от скорости его движения. Наименьшее выделение этого газа наблюдается при скорости движения 70 км/ч.}

_{Для двигателя ЗИЛ-130 минимум выброса окиси углерода (1,5 кг/ч) приходится на скорость 50-53 км/ч. Увеличение скорости до 70 км/ч или уменьшение его до 30 км/ч ведет к увеличению выброса приблизительно в 2 раза (И. Л. Варшавский, Р. В. Малов, 1968). Город Кисловодск находится в котловине, окруженной горными хребтами, входящими в систему Большого Кавказа: кряжи пастбищного и Скалистого хребтов кустовой зоны Северного Кавказа. С востока Кисловодская долина ограничена Джинальским, с севера и северо-запада - Боргустанским. Юга - Кабардинским хребтами с абсолютными высотами 1200-1370 м. Вследствие этого он имеет очень сложный рельеф со спусками и подъемами, поэтому в городе средняя скорость движения 40 км/ч. А это означает, количество выбросов при такой скорости в городе в 2 раза больше, чем при скорости 50-53 км/ч, где минимум выбросов СО2 составляет 1,5 кг/ч.}

_{Кроме непосредственно  попадающих в атмосферу  загрязнителей в  них могут превращаться (в  ходе фотохимических реакций) и вполне безобидные вещества, содержащиеся в выхлопных газах. Например, оксид азота . Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO2}

_{Под действием света  дает атомарный кислород 
2 + ђu = NO· + [O]}

_{который вступает в реакцию  с атмосферным  кислородом, в результате чего образуется озон}

_{[O] + O2 = O3}

_{Выделяемый  в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света  интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений  диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога. 
Фотохимический смог - это комплексная смесь, образующаяся при воздействии солнечного света из двух основных компонентов выбросов автомобильных двигателей - NO и углеводородных соединений. 
Сажа продукт частичного сгорания органического топлива. Сорбированные на ее поверхности углеводороды обладают канцерогенным действием. Из полиядерных ароматических углеводородов особенно опасен бензпирен сильное канцерогенное соединение. Он чрезвычайно стабилен и всегда присутствует в их смеси. При сжигании литра бензина образуется от 50 до 81 мкг бензпирена, а литра дизельного топлива от 2 до 170 мкг [25]. И все это поступает в атмосферу города с выхлопными газами.}

_{Диоксид серы (SO2) тоже попадает в атмосферу с  выхлопными газами автомобилей. В свободной атмосфере  сернистый газ (SО2) через некоторое  время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях . В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде. B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха.}

_{Пыль - аэрозоль с твердыми частицами  дисперсной фазы размером преимущественно 10-4 - 10-1 мм. В большом количестве пыль образуется при перегрузке и перевозке пылящих грузов (цемента, угля, песка, щебня и др.), выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава (уборочно-моечных, шлифовальных, термических, кузнечных, сварочных, шиномонтажных, обойных, опилочных и др.).}

_{Производственная  пыль по своему происхождению  бывает двух видов - органическая и неорганическая. К органической относят  пыль растительную (древесную, зерновую, мучную, хлопковую), животную (шерстяную, волосяную) и искусственную органическую (резиновую, пластмассовую). Неорганическая пыль бывает минеральная (песок, асбест, стекловата) и металлическая (чугунная, медная, алюминиевая) [12]. Чем мельче частицы пыли, тем дольше они находятся в воздухе в виде аэрозоля и тем легче в процессе дыхания попадают в организм человека. В частности пыль считается легкой примесью.}

Количественные  оценки истощения ресурсов

Метод предназначен для  расчета величины показателя истощения Показатели истощения запасов позволяют прогнозировать сокращение добычи ресурсов, бюджетные поступления будущих лет, корректировать политику недропользования в регионе.

Метод основан на допущении, что рыночные цены на сырье и издержки по его добыче постоянны.

Показатель истощения  запасов U (тыс. руб./год) в году t рассчитывается по формуле:

U_t = R_t – (s/(1+s))*V_t+1,

где:

R_t –экономическая рента за ресурс в году t (тыс. руб. /год);

s – ставка дисконта, %. Величина ставки дисконтирования  рассчитывается в соответствии с общепринятыми подходами к оценке инвестиционных проектов и представляет собой корректировку стоимости ресурса в будущих периодах на величину, учитывающую темпы инфляции, банковский процент по вкладам и другие факторы;

V_t+1 – текущая стоимость запасов ресурса в году t+1 (тыс. руб./год).

Годовой размер экономической  ренты Rt определяется вычитанием из величины годовой выручки от эксплуатации месторождения размера текущих  издержек по добыче и величины годового дохода на общий привлеченный капитал (стоимость основных фондов).

Текущая стоимость запасов  ресурса в году t+1 определяется как  разность между текущей стоимостью запасов ресурсов в году t и экономической  рентой за ресурс в году t с учетом ставки дисконтирования.

Информация, необходимая для расчета, берется из данных статистической отчетности, финансовой документации недропользователя или определяется экспертным путем.

Заключение 

    В   настоящее   время   Правительством   РФ,   Минтрансом   РФ, Госкомприродой    России,     Российскими     транспортными     инспекциями, Правительством г. Москвы  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.

     Проводится  работа по  изменению многолетней технологии  снегоочистки  с применением пескосоляных смесей. Проведен эксперимент по применению ХКМ (20- 30  процентной  раствор   хлорида   кальция   с   добавлением   ингибитора), эксперимент по применению на ряде улиц  г.Москвы  реагента  «Нордикс-П»  на основе уксусно-кислого калия с добавками.

     Несмотря  на проведение различных мероприятий,  автомобильный  транспорт и  дорожно-строительная  техника  продолжают  оставаться  наиболее   крупным источником негативного  воздействия  на  окружающую  среду.  Для  ликвидации экологического беспорядка необходимо активизировать  деятельность  городских и районных комитетов по охране окружающей природной  среды  и  служб  охраны природы.

Список литературы:

1.Бобылев С. Н., Гирусов Э. В., Перелет Р. А. Экономика устойчивого развития. Учебное пособие. Изд-во Ступени, Москва, 2004, 303 сс., ISBN 5-94713-046-7

2.Гвишиани Д. М. Мосты в будущее. Институт системного анализа, УРСС, Москва, 2004

Р. Перелет. Экологическая  дипломатия. Международная жизнь, 10, 1988 http://www.xserver.ru/user/ekobp/

3.Устойчивое экологобезопасное  развитие: Курс лекций/ Под ред.  А. Д. Урсула. — М.: Издательство РАГС, 2001

4.«Наше общее будущее»: Доклад Международной комиссии  по окружающей среде и развитию (МКОСР)": Пер. с англ./Под ред. и с послесл. С. А. Евтеева и Р. А. Перелета/—М.:Прогресс, 1989

5.Перелет Р. А. Выявление показателей устойчивого развития // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. ВИНИТИ —1995. — № 6

Миркин Б. М., Наумова  Л. Г. Устойчивое развитие. Учебное пособие. — Уфа: РИЦ Баш ГУ, 2009. — 148 с. — ISBN 987-5-7477-2312-1 (ошибоч.)

6.Яблоков А. В. и  др. Охрана живой природы: проблемы  и перспективы. Под ред. Н. Ф. Реймерса. Москва, 1983.

6.Розенберг Г. С. Волжский бассейн на пути к устойчивому развитию. Тольятти. 2009. 477 с.

8.О некоторых вопросах  поддержания качества воды и её самоочищения // Водные ресурсы. 2005. Т. 32. № 3. С. 337—347.

9.Основы устойчивого  развития: Учеб. пособие / Под общ.  ред. д.е.н., проф. Л. Г. Мельника. — Сумы: ИТД «Университетская книга», 2005. — 654 с.