Воздействие автотранспорта на окружающую среду

Содержание

Введение………………………………………………………………………...2

1. Воздействие автомобильного транспорта  на окружающую среду…….…4

2. Технико-экономическое обоснование  проекта……………………………7      

3. Характеристика вредных выбросов  автомобильного транспорта………11

4. Спектр воздействия автомобильного транспорта………………………..18

5. Характеристика шумовых эффектов……………………………………...19

6. Влияние шума на организм  человека………………………….………….21

7. Допустимые уровни шума для  населения………………………………...23

8. Мероприятия по защите от  автомобильного шума………………..……..25

9. Методы и приборы для определения  загрязненности воздуха произведенной  пылью и выхлопными газами………………………………26

Заключение…………………………………………………………………….35

Использованная литература………………………………………………….36

Введение

       Транспорт – один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на окружающую среду. Услуги транспорта играют важную роль в экономике и повседневной жизни людей. Использование практически всех видов транспорта на всех континентах возрастает и по объему перевозимых грузов, и по количеству тонно-километров, и по числу перевозимых пассажиров. 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.

        При всей важности транспортно-дорожного комплекса как неотъемлемого элемента экономики необходимо учитывать его весьма значительное негативное воздействие на природные экологические системы. Известно, что особенно резко эти воздействия ощущаются в крупных городах, возрастая по мере увеличения плотности населения. Эта закономерность справедлива и в отношении городского пассажирского транспорта, который в большинстве случаев концентрируется вокруг так называемых пунктов тяготения - там, где зарождаются, объединяются, распыляются и поглощаются потоки пассажиров.

         В наше время, воздействие транспорта, но окружающую среду  - самая насущная и актуальная проблема современного общества. Последствия этого воздействия сказываются не только на нашем поколении, но и могут сказаться и на будущем поколении, если мы не примем серьёзные меры по  снижению и даже устранению последствий воздействия и самого воздействия.

         Поэтому, цель моей курсовой работы заключается в том, чтобы в комплексе показать воздействие транспортно – дорожного комплекса на окружающую среду, последствия и меры борьбы с ними. Задачами моей курсовой работы являются:

     Рассмотреть воздействия  автомобильного транспорта, подземного  и наземного транспорта на электрической тяге, авиатранспорта, железнодорожного, речного, морского транспорта на окружающую среду.

     Рассмотреть последствия  воздействия всех видов транспорта на ОС.

     Показать возможные  пути решения проблем, вызванных  воздействием транспорта на окружающую  среду, (то есть альтернативные  виды топлива, используемые транспортом,  улучшение качества дорог, использование  новых технологий, очистных сооружений, пересмотр взглядов на окружающую природную среду).

1. Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду

         К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура  автотранспортного комплекса.

         Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объёму более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Выбросы от автотранспорта в России  составляют около 22 млн. т в год. Отработавшие  газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных наименований вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Нефтепродукты, продукты износа шин, тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. В мировом балансе загрязнений, основная доля (54%) падает на автомобильный транспорт, но в разных странах доля неодинакова и колеблется от 13 – 30% до 60 – 80%. Общее количество автомашин в мире превысило 500 млн. шт., в том числе в Российской Федерации 56 млн. шт. Вредные выбросы от автотранспорта в Российской Федерации составляют 22 млн. т/год. 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.

        Автомобильные газы 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, а также многие другие компоненты (табл.1,приложение). Главный компонент выхлопов двигателей внутреннего сгорания (кроме шума) – окись углерода (угарный газ) – опасен для человека, животных, вызывает отравление различной степени в зависимости от концентрации. При взаимодействии выбросов автомобилей и смесей загрязняющих веществ в воздухе могут образоваться новые вещества, более агрессивные, чем их “родители” – пример: смог – дымящий туман (обычно белый).

         Районы с повышенным содержанием в воздухе этих веществ превращаются в зоны повышенного риска необратимой потери здоровья. Сейчас в них проживают около 15 млн. человек. На прилегающей территории к автомагистралям вода, почва и растительность является носителями ряда канцерогенных веществ, а местность – опасной зоной. А значит, недопустимо выращивание здесь овощей, фруктов и скармливание травы животным. По мере удаления от автомагистрали, концентрация накопления канцерогенных  веществ снижается.

        Неудовлетворительной остаётся организация дорожно-транспортного движения, до сих пор не ограничивается въезд большегрузного и иногороднего транспорта на территорию городов (часто даже в их центральные районы).

      Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей личного пользования недостаточно развита. Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое обслуживание своими силами, что они и делают, конечно, без учёта экологических последствий. Примером могут служить частные мойки или несанкционированные площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов эту операцию зачастую выполняют на берегу реки, озера или пруда. Между тем автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют определённую опасность для водоёмов.

        Ливневые сточные воды с поверхности автомагистралей, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий также являются мощным источником загрязнения водных бассейнов в городской местности нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися органическими веществами. Поступление со стоками тяжелых металлов и токсичных веществ резко ограничивает потребление и использование водных ресурсов.

        Для снижения загрязнения поверхностных вод открытых водоемов необходимо создание бессточной системы водоснабжения на участках, используемых для мытья автомобилей, а также строительство локальных очистных сооружений с последующим разбавлением остаточного количества загрязняющих веществ. Практика показала, что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95–99% органических веществ и 40–99% взвешенных веществ. Однако они практически не снижают содержание в них солей, из которых наибольшую опасность представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные, к которым относится один из наиболее токсичных – тетроэтилсвинец.

2. Технико-экономическое обоснование проекта

     Человек воздействует на естественную среду своего обитания не только потребляя ее ресурсы, но и изменяя природную среду, приспосабливая ее для решения своих практических, хозяйственных задач. В силу этого человеческая деятельность оказывает существенное влияние на окружающую среду, подвергая ее изменениям, которые затем влияют и на самого человека.

     Немалый вклад в загрязнение и неблагоприятное изменение окружающей среды вносит транспортно-дорожный комплекс (ТДК), который выбрасывает в атмосферу огромное количество загрязняющих отходов, что оказывает губительное воздействие на здоровье людей, растения и животных. Загрязнение природной территории отработанными газами, пылевидными частицами, аэрозолями, содержащими различные токсичные вещества, вызывают глобальные последствия в виде «парниково-образующих» и «озонообразующих» газов. На долю транспортного загрязнения среды приходится более половины техногенного загрязнения атмосферы такими токсичными веществами как окись углерода, окислы азота, углеводороды, концентрации которых в последнее время вблизи крупных городов и дорог возросли в несколько раз. Их увеличение в значительной степени зависит от транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог и инженерных сооружений.

      По мере роста темпов автомобилизации человечество столкнулось с проблемами охраны окружающей среды. Автотранспорт потребляет большое количество природных ресурсов, и выделяет большое количество вредных веществ. Особое значение имеет воздействие автотранспорта на атмосферный воздух, поскольку основным источником загрязнения окружающей среды в автотранспорте являются отработавшие газы.

       Ежедневно на одного жителя Земли приходится свыше 20т отходов. Основными объектами загрязнения являются атмосферный воздух, водоемы и почва. Ежедневно в атмосферу выбрасываются несколько тысяч тонн угарного газа, окислов азота, серы и других вредных веществ. И только 10% этого количества поглощается растениями. Окись серы (сернистый газ) -- основной загрязнитель, источником которого являются тепловые электростанции, котельные, металлургические заводы и транспорт.

       Жизнь на земле невозможна без атмосферного воздуха. Особую ценность в нем представляет кислород. Он является продуктом жизнедеятельности зеленых растений. Растения, потребляя и разлагая воду и углекислоту, при фотосинтезе выделяют кислород. Все же остальные живые существа - только потребители кислорода. Углекислый газ поступает в атмосферу в результате дыхания живых существ, сжигания топлива, гниения и разложения органических веществ.

        Атмосферный воздух является источником кислорода для дыхания и углекислоты для фотосинтеза, защищает живые существа от вредных космических излучений, способствует сохранению тепла и регулирует климат.

В воздух выбрасывается большое  количество углекислоты, различных промышленных газов и пыли, наносящих огромный ущерб всей природной среде и людям.

        Для жизнедеятельности человека воздух является главным продуктом потребления. Но нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и его чистоту. Любое отклонение от нормы и, следовательно, загрязнение воздуха неблагоприятно влияет на здоровье людей.

Структура заболеваний населения, по свидетельству медиков, резко  изменилась в наш автомобильный век. Если до второй мировой войны одними из главных причин смерти в экономически развитых странах мира были инфекционные заболевания, то теперь возникли «автомобильные» болезни - аллергические, эндокринные, токсические.

        Число их увеличивается в связи с распространением в воздухе химических веществ, которых раньше не было в окружении человека. Автомобиль влияет и на распространение бронхиальной астмы, рака легких, заболеваний глаз, нервных расстройств и т.д.

         Автомобильный транспорт относится к основному источнику загрязнения окружающей среды. В крупных городах на долю транспортных средств приходится более 50% объема вредных выбросов в атмосферу. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям при продолжающемся увеличении транспортных потоков и плохих дорожных условиях приводит к постоянному возрастанию загрязнения воздуха оксидами азота и углерода, углеводородами и другими вредными веществами.

         Для многих городов характерны превышение концентрации оксида углерода над предельно допустимой нормой в 20-30 раз. Поступающий в атмосферу оксид азота сохраняется в ней в течение 3-4 дней. В результате фотохимических реакций на солнечном свету оксид азота образует диоксид азота, который вместе с углеводородом является причиной образования смогов.

         Продолжительность существования СО в атмосфере - 4 года. Возрастание концентрации оксида углерода опасно возникновением парникового эффекта, который приводит к возрастанию температуры воздуха у поверхности земли.

         Продолжительность существования сернистого газа в атмосфере доходит до 10 часов. Выбросы SO2 являются причиной выпадения сернокислых осадков, способствующих закислению почвы и воды. Содержание углекислого газа в воздухе не нормируется.

Известно, что для пробега нескольких сот километров автомобиль заглатывает кислорода столько же, сколько требуется человеку для дыхания в течение целого года. А выхлопные трубы выбрасывают на уровне земли крайне вредные для здоровья вещества.

         Угарному газу отведено второе место в перечне десяти главных загрязнителей окружающей среды, составленной специалистами ООН.

В выхлопных газах дизельного грузовика  меньше угарного газа, но он «компенсирует» это канцерогенными веществами и  окислами азота, которые в вышеназванном перечне стоят на четвертом месте.

        В среднем легковой автомобиль при годовом пробеге 15тыс.км. «вдыхает» 4350 килограммов кислорода, а «выдыхает» 3250 килограмма углекислого газа, около 530 килограммов угарного газа, 93 килограмма углеводорода и 27 килограммов окислов азота. Помноженное на миллионы машин, это «дыхание» становится не просто вредным, а губительным - оно пагубно влияет на окружающую среду, угрожает здоровью людей.

Вышеприведенные данные подтверждают актуальность избранной для дипломного проекта темы и обосновывают необходимость принятия необходимых мероприятий в области экологии.

         Основными причинами сложной экологической обстановки в городах, связанными с эксплуатацией транспорта, являются:

- отсутствие надлежащего контроля  на предприятиях за соблюдением  нормативов государственных стандартов на токсичность и дымность отработавших газов транспортных средств;

- слабый контроль за качеством  реализуемого моторного топлива;

- недостаточное внимание, уделяемое  переводу автотранспорта на

менее токсичные виды топлива;

- въезд на территорию городов большегрузного транспорта;

- недостаточная разработанность  законодательной базы, регулирующей  деятельность по охране окружающей  среды.

3. Характеристика вредных выбросов автомобильного транспорта

Автомобильные двигатели внутреннего  сгорания загрязняют атмосферу вредными веществами, выбрасываемыми с отработавшими газами, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95-99% вредных выбросов современных автомобильных двигателей приходится на отработавшие газы, представляющие собой аэрозоль сложного, зависящего от режима работы двигателя, состава. Атмосферный воздух является окислителем топлив. При идеальном сгорании стехиометрической смеси углеводородного топлива с воздухом в продуктах сгорания должны присутствовать лишь N2, CО2, H2O. В реальных условиях отработавшие газы содержат также продукты неполного сгорания (оксид углерода, углеводороды, альдегиды, твердые частицы углерода, перекисные соединения и водород), продукты термических реакций взаимодействия азота с кислородом (оксиды азота), неорганические соединения тех или иных веществ, присутствующих в топливе (сернистый ангидрид, соединения свинца и т.д.).

Всего в отработавших газах обнаружено около 280 компонентов, которые можно  подразделить на несколько групп. Группа нетоксичных веществ - азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ. Группа токсичных веществ - оксид углерода СО, оксиды азота NOx, углеводороды CnHm (парафины, олефины, ароматики и др.), альдегиды Rx*CHO, сажа. При сгорании сернистых топлив образуются неорганические газы - сернистый ангидрид SCh и сероводород H2S. В отдельную группу можно отнести канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), наиболее активный из которых бенз(а)пирен, являющийся индикатором присутствия канцерогенов в отработавших газах. В случае применения этилированных бензинов образуются токсичные соединения свинца.

Таблица 1.

Состав отработавших газов автомобильных двигателей

Необходимо отметить, что в настоящее  время основным источником загрязнения  воздуха являются бензиновые двигатели. Тем не менее снижение токсичности  дизелей также является актуальной задачей.

Состав отработавших газов двух типов двигателей существенно различается  прежде всего по концентрации продуктов  неполного сгорания (оксид углерода, углеводороды, сажа).

Основными токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей следует считать СО, CnHm, NOx и соединения свинца, дизелей — NOx, сажу.

Таблица 2.

Содержание вредных  веществ в отработавших газах (в %) на характерных режимах работы автомобилей:

Таблица 3.

Источники образования вредных токсичных веществ

Пары топлива — испарение  топлива из топливных баков, элементов  системы питания двигателей: стыков, шлангов и т.д. Состав - углеводороды топлива различного состава.

Картерные газы — смесь газов, проникающих  через неплотности поршневых  колец из камеры сгорания в картер, и паров масла, находящихся в картере, а затем попадающих в окружающую среду.

Отработавшие газы (СО, СхНy, NOx, сажа и др.) - смесь газообразных продуктов  полного или неполного сгорания топлива, избыточного воздуха и  различных микропримесей (газообразных, жидких и твердых частиц, поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную системы).

Рассмотрим краткие характеристики основных токсичных компонентов:

Оксид углерода (СО) - прозрачный, не имеющий  запаха газ, несколько легче воздуха, практически нерастворим в воде. Поступая в организм с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью, так как поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода.

СО образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активизация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода в стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО2 на СО и О2 при высоких температурах.

У карбюраторных двигателей при  работе на малых нагрузках содержание СО достигает 5-8% при работе на обогащенных смесях. Нормой токсичности двигателя допускается 2% содержания СО при работе.

Оксиды азота (NOx) - самый токсичный  газ из отработавших газов. В отработавших газах двигателей 90-99% всего количества оксидов азота составляет NO. Однако уже в системе выпуска и далее в атмосфере происходит окисление N0 - NO2. NO2 - газ красновато-бурого цвета, в малых концентрациях не имеет запаха, хорошо растворяется в воде с образованием кислот.

NOx раздражающе действует на  слизистые оболочки глаз, носа, остается  в легких в виде азотной  и азотистых кислот, получаемых  в результате их взаимодействия  с влагой верхних дыхательных  путей.

Оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя. Считается, что токсичность NOx больше в 10 раз, чем СО. Норма NOx в воздухе -0,1мг/мЗ.

Выброс NOx с отработавшими газами зависит от температуры среды. Чем  больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и, соответственно увеличивается выброс NOx.

Кроме того, температура в камере сгорания зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при сгорании выделяет меньшее количество теплоты, процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в системе, т.е. в таких условиях выделяется меньшее количество NOx, а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому (1кг. топлива к 15кг. воздуха).

Углеводороды (СхНу) — этан, метан, бензол, ацетилен и др. (около 200 различных  типов).

В дизельных двигателях СхНу образуется в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления.

Двигатель выбрасывает большое  количество углеводородов, когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания. СхНу действует раздражающе на органы зрения, обоняния и очень вредны для окружающей среды. Углеводороды от паров бензина также токсичны.

Углеводородные соединения. Наиболее активную роль в образовании смога играют олефины. Вступая в реакции с оксидами азота под воздействием солнечного облучения, они образуют озон и другие

Фотооксиданты - биологически активные вещества, вызывающие раздражение глаз, горла, носа у людей, нанося также ущерб флоре и фауне.

Дым - непрозрачный газ. Может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния отработавших газов. Белый  и синий дым — это смесь  капли топлива с микроскопическим количеством пара. Образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации. Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоянии, затем исчезает из-за нагрева. Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива. Дым также отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность. Черный дым состоит из сажи.

Сажа - бесформенное тело без кристаллической  решетки. В отработавших газах дизельных  двигателей сажа состоит из неопределенных частиц размерами 0,3-100мкм.

Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, для того чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом.

Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, состава топливно-воздушной смеси.

Существуют другие факторы образования  сажи — зоны обогащенной смеси  и зоны контакта топлива с холодной стенкой, а также неправильная турбуленция смеси.

При вдыхании сажи ее частицы вызывают негативные изменения в системе  дыхательных органов человека. Если относительно крупные частицы сажи размером 2-10мкм. легко выводятся  из организма, то мелкие, размером 0,5-2мкм., задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как и любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на саже адсорбируются ароматические углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, токсичные свойства которого хорошо известны.