Оценка влияния автотранспорта на атмоферу города Оренбурга

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………3

1.Основые типы автомобильного транспорта………………………………….5

2.Основные виды топлива, используемые в автотранспорте

автомобильные бензины ……………………………………………………….7

3. Химический состав отработавших газов автотранспорта ………………..10

4. Характеристика  основных  загрязнителей автотранспорта  и их влияние на живые организмы……………………………………………………………….14

4.1. Химическое  загрязнение…………………………………………………..14

4.2. Энергетическое  загрязнение………………………………………………17

5. Нормативная документация…………………………………………………19

6. Методы контроля и приборы для измерения концентраций пыле- и газообразных примесей в атмосфере…………………………………………..24

7.Расчет массы загрязняющих веществ от автомобильного транспорта…….28

8.Распределение выбросов в городской черте…………………………………39

9.Основные пути решения проблем…………………………………………….40

Заключение……………………………………………………………………….42

Список  использованной литературы…………………………………………...44 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Важнейшей глобальной общечеловеческой проблемой современности стало экологическое загрязнение. Она порождена ухудшением качества окружающей среды, обусловленной индустриализацией и урбанизацией; негативными последствиями научно-технического прогресса, возрастанием демографической ''нагрузки'' на природу, нарушением естественного экологического баланса - внутреннего механизма саморегуляции биосферы.                                                                                                              

   В настоящее время одним из мощных источников загрязнения городской воздушной среды является транспорт, увеличение численности которого привело к резкому ухудшению санитарных условий проживания в крупных городах России. Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт. Сегодня в мире около 600 млн. автомобилей. В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5-4 кг угарного газа.

   Автотранспорт загрязняет воздушную  среду токсичными компонентами  отработавших газов, парами топлива,  продуктами износа шин, тормозных накладок, создает шум и вибрацию. Выбросы от автотранспортных средств отрицательно воздействуют на физиологическое состояние человека и животных, загрязняют воды, разрушают почвы, растительный покров, строительные материалы, архитектурные и скульптурные памятники, вызывают коррозию металлов и т.д.

   Управление Роспотребнадзора по Оренбургской области сообщает, что при осуществлении   контроля  за состоянием атмосферного воздуха на территории г.Оренбурга в 2009 г. установлено, что как и для любого крупного города областного значения, для него характерна стойкая тенденция к увеличению количества автотранспортных средств, и,  следовательно, к увеличению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников, доля выбросов которых составляет около 60%. ¹

   Актуальность проблемы, выбранной мною, состоит в том, что в больших городах первенство в загрязнении атмосферы переходит от промышленности к транспорту, прежде всего автомобильному. По данным местной газеты уровень загрязнения автотранспортом в Оренбурге в 1987 году составлял 40%, а сейчас - 60%. О том, как пагубно влияют выхлопные газы автомобилей на состояние атмосферного воздуха, знает каждый, а уж если рядом загазует машина, то дышать становиться совсем трудно.

   Целью моей работы является изучение оценки загрязненности автотранспортом атмосферного воздуха в Оренбурге.

   В соответствии с поставленной целью, в работе будут решены следующие задачи:

 1. Рассмотреть  процесс загрязнения воздуха  в ряду других факторов, оказывающих  влияние на окружающую среду;

 2. Исследовать  передвижные источники загрязнения  воздуха;

 3. Определить  вещества - загрязнители воздуха  (СО, NO_х и др.) и их влияние на человека;

 4. Провести  анализ состояния атмосферного воздуха в г. Оренбурге. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 1.Основные типы автотранспорта

    Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт. За последние 20-25 лет количество автомобилей в Оренбурге увеличилось в 9-10 раз.

   По назначению автомобили делятся на пассажирские, грузовые и специальные. К пассажирским автомобилям, предназначенным для перевозки людей, относятся легковые автомобили и автобусы. Грузовые автомобили служат для перевозки различных грузов.

   Пассажирские автомобили, вмещающие не более 8 человек, называют легковыми, а вмещающие более 8 человек - автобусами.

   Легковые автомобили по рабочему объему двигателя и сухой массе разделены на следующие классы: особо малый (1.2 дм³; 850 кг); малый (1.2- 1.8 дм³; 850 - 1150 кг); средний (1.8 - 3.5дм³ ; 1150 - 1500 кг); большой (свыше 3.5 дм³; до 1700 кг).

   Автобусы, предназначенные для внутри городского и пригородного общественного транспорта, называют городскими, а предназначенные для междугородних перевозок - междугородными. Число мест в автобусах в зависимости от назначения составляет 10 - 80.

   По длине автобусы разделены на следующие классы: особо малый до 5м; малый 6 - 7.5м; средний 8 - 9.5м; большой 10.5 - 12м.

   Грузовые автомобили делят по грузоподъемности, т. е. по массе груза (т), который можно перевести в кузове. По грузоподъемности они делятся на классы: особо малый 0.3 - 1т; малый 1 - 3т; средний 3 -5т; большой 5 - 8т; особо большой 8т и более.

   Автомобили специального назначения выполняют не транспортные работы. К ним относятся коммунальные автомобили для очистки и поливки улиц, пожарные, автокраны и т.д.

   По приспособленности к дорожным условиям различают автомобили нормальной и повышенной проходимости. Первые имеют один, а вторые два или три ведущих моста, что позволяет им преодолевать бездорожье или плохие участки дороги.

   По типу двигателя автомобили делят на имеющие карбюраторные двигатели, газовые, дизели, электродвигатели.

   Показано, что в среднем по Оренбургской области основной вклад в суммарное количество автотранспорта вносят легковые автомобили (79%). Вклад грузовых автомобилей составляет 18%, из которых 58% – грузовые автомобили с бензиновым типом двигателя. Вклад автобусов в среднем составляет 3%, из которых 78% – автобусы с бензиновым типом двигателя. Возрастная структура легкового, грузового и автобусного автомобильных парков Оренбургской области выглядит следующим образом. Количество легковых автомобилей с возрастом старше 10 лет в среднем составляет 54% от общего количества легковых автомобилей, количество легковых автомобилей с возрастом от 10 до 5 лет составляет 27%, количество легковых автомобилей с возрастом меньше 5 лет – 18%. Количество грузовых автомобилей с возрастом старше 10 лет в среднем по составляет 64% от общего количества грузовых автомобилей, количество грузовых автомобилей с возрастом от 10 до 5 лет составляет 23%, количество грузовых автомобилей с возрастом меньше 5 лет – 12%.² 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.Основные виды топлива, используемые в автотранспорте

   Автомобильные бензины

   Автомобильные двигатели работают на бензине. По ГОСТу 20.84 - 77 выпускаются бензины следующих марок : А - 76, АИ - 93, АИ - 95, АИ - 98. Буква А означает, что бензин автомобильный, цифра - наименьшее октановое число, определенное по моторному методу; наличие буквы И указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу. Автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98, разделены на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условие пуска двигателя. ³

   В автомобильные бензины А - 76, АИ - 93, АИ - 98 добавляют антидетонатор - тетраэтилсвинец (ТЭС) для повышения их антидетонационной стойкости. Для отличия обыкновенного бензина от этилированных, последние окрашивают в зеленый (А - 76), синий (АИ - 93) и желтый ( АИ-98) цвета.

   Этилированные бензины очень ядовиты, и попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека, могут вызвать тяжелые заболевания.

   Дизельное топливо

   Топливо, применяемое для автомобильных дизельных двигателей, представляет собой тяжелые нефтяные фракции. Оно должно обеспечивать мягкую и плавную работу двигателей, отвечать условиям надежной подачи его в цилиндры топливо подающей аппаратурой, не оставлять значительного нагара, быть свободным от механических примесей и воды, содержать наименьшее количество органических кислот и серы. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и возможно более низкую температуру застывания и воспламенения.

   В настоящее время по ГОСТу 305 - 73 выпускаются сорта дизельного топлива: Л - летнее, З - зимнее, ЗС - зимнее северное, А - арктическое. Каждое из названных топлив делится на две подгруппы: первая - с содержанием серы не более 0.2 % и вторая содержание не превышает 0.5%.⁴ По ГОСТу 4749 - 73 для автомобильных дизельных двигателей предназначается топливо трех сортов: ДЛ - летнее, ДЗ - зимнее, А - арктическое. ⁵

   Летнее дизельное топливо ДЛ можно применять только при температуре окружающего воздуха выше 0° С. Когда температура опускается до минус 20° С, следует применять зимнее топливо З, а при морозах, достигающих -30° С топливо ДЗ, при более низких температурах применяют арктическое топливо. Однако применять арктическое топливо при температуре выше -30° С нельзя.

    Топливо для газобаллонных автомобилей

   Горючие газы, используемые в газобаллонных автомобилях, могут быть естественными и искусственными. Естественные газы добывают из подземных газовых или нефтяных скважин. Искусственные газы являются побочными продуктами, получаемыми на химических или металлургических заводах.

   Установлены следующие марки газов: СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническое зимнее; СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническое летнее; БТ - бутан технический.

   Сжиженный пропан - бутановый газ согласно стандарту должен содержать пропана зимой не менее 90%, а летом не менее 70%. Газ не должен содержать механических примесей, воды, водорасстворимых кислот, щелочей и других загрязняющих веществ.

   Сжатыми называют газы, которые при обычной температуре окружающей среды и высоком давлении до 20 тыс.кН/м² сохраняют газообразное состояние.

   Сжиженными газами называют такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при нормальной температуре и небольшом давлении до 1600 кН/м².

   Для газобаллонных автомобилей использование сжиженных газов предпочтительнее, чем сжатых. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 3. Химический состав отработавших газов автотранспорта.

   Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания представляют собой смесь, состоящую из 1000 - 1200 индивидуальных компонентов, среди которых нетоксичны: N, O, пары воды, CO₂; токсичные: окиси C, углеводороды, оксиды N, альдегиды, сажа, бензапирен, соединения свинца, формальдегид, бензол, нефтепродукты, продукты износа шин, тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты (рисунок 1). Один автомобиль при пробеге 15 тыс. км сжигает в среднем 2 т топлива, около 26 - 30 т воздуха, в том числе 4 - 5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека, при этом выбрасывает в атмосферу:

 угарного  газа - 700 кг/год,

 диоксида  азота - 40 кг/год,

 несгоревших углеводородов - 230 литров,

 твёрдых веществ- 2 - 5 кг/год, а также многие другие компоненты  

 Рисунок 1. Выбросы тепловых двигателей из выхлопной трубы

    Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют⁶:

   1)по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах:

 • газообразные и парообразные (SO₂, CO, NO_x углеводороды и др.);

 • жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов);

 • твердые (свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

    2) по массовому выбросу, выделяют шесть групп, т/сут:

   • менее 0,01 вкл.;

   •свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

   •свыше 0,1 до 1,0 вкл.

   •свыше 1,0 до 10 вкл.;

   •свыше 10 до 100 вкл.;

   •свыше 100. 

     3)по размеру частиц:

   • менее 0,5×10^-6 м,

   • от 0,5×10^-6 до 3×10^-6 м включ.,

   • от 3×10^-6 до 10×10^-6 м включ.,

   • от 10×10^-6 до 50×10^-6 м включ,

   • от 50×10^-6 м.

   Ежегодно в Оренбургской области от деятельности предприятий и автотранспорта в атмосферу выбрасывается более 950 тысяч тонн загрязняющих веществ, в том числе от стационарных источников около 400 тыс.т, от автотранспорта – 550 тыс.т (около 60 %).

 Рисунок 2. Основные компоненты загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от стационарных источников и автотранспорта, над территорией Оренбургской области (на 2009 год): 1 – диоксид серы, 2 – твердые вещества, 3 – окись углерода, 4 – углеводороды, 5 – окислы азота, 6 – прочие. 

   Как видно из рисунка 2, если в выбросах от стационарных источников преобладают диоксид серы (40%) и твердые вещества (зола, пыль) – 30%, то в выбросах автотранспорта абсолютно доминирует окись углерода (80%) с примесью углеводородов (13%).

   Основная  причина  загрязнения  воздуха  заключается   в   неполном   и неравномерном сгорании  топлива.  Всего  15%  его  расходуется  на  движение автомобиля,  а  85%  «летит  на  ветер».   К   тому   же   камеры   сгорания автомобильного   двигателя   –   это   своеобразный   химический    реактор, синтезирующий ядовитые  вещества  и выбрасывающий их  в атмосферу.  Даже невинный азот из  атмосферы,  попадая в камеру  сгорания,  превращается  в ядовитые окислы азота. Выбросы загрязняющих веществ автотранспорта в Оренбурге в 2009 году составили 138,0 тыс.т, в том числе: твердых веществ – 0,8тыс.т, диоксида серы – 22,3 тыс.т, оксида углерода – 78,1 тыс.т, оксидов азота – 25,4 тыс.т, углеводородов (без ЛОС) – 2,2 тыс.т, летучие органические соединения – 9,001 тыс.т.(рисунок 3). ⁷ 

 Рисунок 3. Соотношение основных загрязняющих веществ в выбросах

 1-твердые  вещества, ,2 –диоксид  серы,3- оксид углерода, 4 –оксид азота,5 –  углеводороды, 6 –ЛОС. 

 4. Характеристика основных  загрязнителей автотранспорта и их влияние на живые организмы.

 4.1. Химическое загрязнение.

   Угарный газ (CO) - бесцветный ядовитый газ баз запаха, обладает кумулятивным эффектом. В атмосферу попадает с выхлопными газами автотранспорта.

   Повышенное содержание CO  обнаруживается в выхлопных газах не отрегулированного двигателя и двигателя в режиме подогрева, угарного газа в выхлопах содержится  от 0,3 до 10 % .

   Вступая в соединения с гемоглобином эритроцитов крови, угарный газ ослабляет их  способность переносить кислород, вызывая кислородное голодание организма: человек теряет сознание, может погибнуть.

   Загрязненный воздух в городе, отравляет кровь угарным газом,  наносит некурящему человеку  такой же вред, как и выкуривания, курильщиком 1 пачки сигарет в день.

    Оксид азота (IV) NО₂ (диоксид азота) - желтовато-бурый газ с характерным запахом. Он раздражает дыхательные пути. Активно взаимодействует с другими загрязнителями, является высоко опасным веществом (ПДК в воздухе населенных пунктов 0,04 мг/м).

    Оксид азота (II) NO - бесцветный газ со слабым запахом. В атмосфере быстро превращается в оксид азота (IV). ПДК в воздухе населенных пунктов 0, 06 мг/м.

    Оксиды азота вызывают бронхиальную астму.

    Углеводороды (нефтепродукты) С_nН_2n+2 - бесцветные пары со слабым запахом, обладают наркотическим эффектом. Образуются как продукты неполного сгорания в выхлопных газах автотранспорта. Вызывает рост числа психических заболеваний.

    Еще опаснее выбросы свинца в выхлопных газах. Он действует па эритроциты крови и нервную систему, вызывает бессонницу и ночные кошмары - распространенный недуг жителей современных городов.

    В организм свинец попадает при дыхании, использовании загрязненной пищи (с грибами, овощами, собранными вблизи автотрасс), оказывает отравляющее влияние на организм.

    В течение года автомобиль выбрасывает примерно 1 кг свинца. При    сгорании одного литра горючего в воздух попадает 200-400 мг свинца.

    Явные признаки свинцового отравления - постоянные головные боли, мышечная боль и анемия. Они появляются при содержании в крови в концентрации 0,8 частей на 1 млн.

    Свинец накапливается в организме человека и может приводить к появлению тех или иных «спящих болезней».

    Многочисленные исследования показывают,что автомобиль, работающий на бензине, этилированном тетраэтилсвинцом для повышения октанового числа и лучшего сгорания бензина, за год выбрасывает до одного килограмма свинцовых соединений.

    Тетраэтилсвинец Рb(C₂H₅)H₄ представляет собой бесцветную, летучую, очень ядовитую жидкость. Небольшая добавка его сильно повышает качество бензина. На 1 литр бензина добавляется 0,8 см³ тетраэтилсвинца. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеивания свинец, обогащает почву вдоль дорог. И частично непосредственно из воздуха он попадает в растения. Есть сведения: что при содержании 0,1 г свинца в одном килограмме сена, он явиться причиной гибели крупного рогатого скота. Повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, а также в молоке коров представляет опасность для здоровья человека.

    Высокое содержание свинца в воздухе является причиной летнего листопада растений. Часто летом вблизи автотрассы можно видеть деревья, стоящие без листьев.

  Однако главная опасность - это свинец, рассеянный в воздухе. Соединения этого металла через легкие поступают в кровь человека.

 Комиссия  по загрязнению окружающей среды  в Великобритании сообщила, что сильное  загрязнение воздуха свинцом  отражается на интеллектуальном развитии детей.

   Сернистый ангидрид SO₂

   Оказывает многостороннее общетоксичное действие, вызывает острое и хронические отравления. Вызывает расстройство сердечнососудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек. Общетоксическое действие SO₂ связано с нарушением иммунного статуса организма с понижением сопротивляемости инфекции. Сернистый ангидрид оказывает выраженное токсичное действие на растения. В присутствии диоксида серы ускоряется коррозия металлов в воздухе. Сернистый газ разрушающе действует на строительные конструкции, т. к. содержащиеся в цементе карбонаты кальция, реагируя с SO₂ при наличии влаги, переходит в нестойкие сульфаты, вымываемые водой. Воздействие SO₂ на почву снижает ее плодородность, т. к. при этом происходит закисление.

   Сероводород H₂S

   Разрушающий и удушливый газ, вызывает поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз. Может вызвать острое и хроническое отравление с разного рода последствиями.

   Бензапирен - опасный канцероген, выделяющийся с выхлопными газами автомобилей, особенно при неполном сгорании бензина. Он вызывает рак легких и печени.

   Запыленность воздуха - важнейший экологический фактор сопровождающий нас по всюду. Пылью считаются любые твердые частицы, взвешенные в воздухе. Мелкодисперсная пыль находится в воздухе и попадает в лёгкие при дыхании, может накапливаться в организме. Крупнодисперсная пыль образует, пылевые отложения и является источником вторичного загрязнения воздуха. На пылевых частицах могут поселяться вредные организмы, абсорбироваться вредные вещества. Пыль вызывает аллергию и заболевания верхних дыхательных путей.

    Сажа - хороший абсорбент для бензапирена. Сажевые частицы канцерогены для организма, так же как шинная пыль.

   Проникновение различных вредных  веществ повышенной концентрации  через органы дыхания в наши  дни привело к существенному изменению состояния организма. Развилось патологическая повышенная чувствительность организма. Ощутимыми темпами происходит накопление наследственных пороков. Широкое распространение получили хронический бронхит, а также прежде формы легочной патологии, такие как аллергические воспаления альвеол. Увеличилось число больных бронхиальной астмой, относящейся к наиболее тяжелым проявлениям аллергии. Особую тревогу вызывает увеличение количества больных раком легкого, который по своей распространительности у мужчин вышел на первое место среди онкологических заболеваний. Потому как остро стоит проблема защиты воздушной среды от всех видов загрязнений.

 4.2 Энергетическое загрязнение

     К энергетическим загрязнениям  окружающей среды автотранспортном  относят шум, вибрации, электромагнитные излучения.

   Влияние шума на организм человека

   В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10 - 25 дБ.

   Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетенности, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечнососудистой системы. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

 Отсутствие  нормального отдыха после трудового  дня приводит к тому, что естественно  развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует развитию ряда заболеваний, таких, как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь. Шумовое загрязнение отмечается вблизи дорог. «Шум,- заявил американский специалист по шуму Кнудссен,— такой же медленный убийца как смог».⁸

   Постоянный шум является причиной того, что в городе деревья болеют чаще и умирают раньше, чем в естественной среде. Исследования показали, что шум снижает производительность физического труда человека на 30% , а умственного на –60%.

   Оживленная улица, дизельный грузовик воздействует на человека с силой 90дБА. При продолжительном воздействии возникает угроза для слуха (время воздействия 8 часов), ухудшается слышимость. На расстоянии 15 метров от дороги шум воздействует с силой 70дБА и вызывает  раздражающее воздействие. Влияние шума становится опасным примерно при 75 дБА.

    Вибрации

   Другим источником транспортного  дискомфорта (для водителя и  пассажиров) являются колебания  и вибрации, возникающие в процессе  движения автомобиля. Они рассматриваются в рамках группового свойства - плавности хода.

   При движении автомобиля возникают колебания, обусловленные неуравновешенными силовыми воздействиями в узлах и агрегатах автомобиля, а также внешним переменным воздействием от неровностей дорожного покрытия. Воздействие вибраций можно рассматривать по аналогии с шумом в двух аспектах: воздействие на водителя и пассажиров автомобиля и воздействие на окружающие объекты.

   По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека и вызывает сотрясение всего организма; локальная вибрация передается через руки человека. Водитель автомобиля одновременно подвергается воздействию общей и локальной вибрации, а пассажир и пешеход, находящийся рядом с проезжей частью, - общей.

   В автомобиле вибрации низкой частоты возникают при взаимодействии колес с дорогой, и параметры колебаний являются случайными. Уровень вибрации в основном определяется скоростью движения, ровностью дорожного покрытия, конструктивными особенностями подвески автомобиля и его техническим состоянием