Влияние видов транспорта на окружающую среду. Влияние автомобильного транспорта на экологию города. Яды, которые выбрасывают машины

Воздействие транспорта на окружающую среду.

Являясь мощным стимулом социально-экономического развития, транспорт выступает в качестве одного из основных источников загрязнения окружающей среды. На долю транспорта приходится значительная часть (до 60-70%) химического и подавляющая доля (до 90%) шумового загрязнения, особенно в городах.

Негативное влияние транспорта имеет следующие направления:

1. Выделение в окружающую среду отходов от сгорания углеродного топлива (бензина, керосина, дизельного топлива, природного газа), содержащего десятки химических веществ, большая часть которых крайне токсична.

2. Шумовое воздействие на окружающую среду, которое особенно отражается на городских жителях, способствуя прогрессированию заболеваний сердечнососудистой и нервной систем.

3. Опасность движения: транспортные происшествия на дорогах уносят ежегодно много тысяч жизней людей.

4. Отторжение земель под дороги, станции, автомобильные и железнодорожные парки, аэродромы, портовые терминалы.

5. Эрозия почвенного покрова.

6. Сокращение ареалов и изменение среды обитания животных и растений.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, которые используются на автотранспорте. В связи с увеличением численности мирового парка автомобилей растет валовой выброс вредных продуктов. Состав отработанных газов двигателей зависит от режима работы. При разгоне и торможении повышается выброс токсичных веществ. Среди них СО, NОх, СН, NО, бенз(а)пирен и др. Мировым парком автомобилей с двигателями внутреннего сгорания ежегодно в атмосферу выбрасывается: оксида углерода - 260 млн. т; летучих углеводородов - 40 млн.т; оксидов азота -20 млн. т.

В местах активного использования газотурбных и ракетных двигателей (аэродромы, космодромы, испытательные станции) загрязнения от этих источников сопоставимы с загрязнениями от автотранспорта. Суммарный выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами непрерывно растет, что обусловлено повышением расходов топлива и увеличением авиационного парка/ Величина выбросов зависит от вида и сорта горючего, качества и способа его подачи, технического уровня двигателя.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, применяемого как антидетонатор, вызывает загрязнение весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработанными газами, из них 30% оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы автомобиля, 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5-3 кг свинца в год.

Морской и речной флот оказывает наибольшее влияние на водную среду, куда попадают отработанные соединения, обмывочная вода, производственный и бытовой мусор. Однако основным загрязнителем служит нефть и нефтепродукты, которые выливаются в результате аварий, промывки танкеров.

В наше время приобрела большую остроту проблема размещения транспорта. По мере расширения транспортных сетей увеличивается занимаемая ими площадь.

Магистральная железнодорожная линия, например, требует отвода земель шириной до 100 м (включает само полотно 10-30 м, затем полоса, откуда берется грунт для полотна, лесонасаждения). Крупные сортировочные станции размещаются на площадках до 500 м шириной и 4-6 км длиной. Огромные прибрежные территории занимают портовые хозяйства, несколько десятков квадратных километров отводится под аэропорты.

Автомобильный транспорт

Автомобильный парк России в 1996 году насчитывал 19,6 млн единиц, в том числе 14,7 млн легковых, 4,2 млн грузовых и около 0,7 млн автобусов. Отмечается устойчивая тенденция роста численности автотранспортных средств.

Специфика подвижных источников загрязнения (автомобилей)
проявляется:

· в высоких темпах роста численности автомобилей по сравнению с ростом количества стационарных источников;

· в их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);

· в непосредственной близости к жилым районам;

· в более высокой токсичности выбросов автотранспорта по сравнению с выбросами стационарных источников;

· в сложности технической реализации средств защиты на подвижных источниках;

· в низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей и слабее рассеиваются ветром по сравнению с промышленными выбросами и выбросами от стационарных источников транспорта, которые, как правило, имеют дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.

Перечисленные особенности передвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создает в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха.

На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50 % от общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Загрязнение атмосферы передвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему автомобильного двигателя, а также, в меньшей степени, картерными газами через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопроводов) при заправке и в процессе эксплуатации.

Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей ‑ оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода.

Количество картерных газов в двигателе возрастает с увеличением износа. Кроме того, оно зависит от условий движения и режима работы двигателя. На холостом ходу система вентиляции картерных газов, которой снабжены практически все современные двигатели, работает менее эффективно, что ухудшает экологические показатели автомобилей.

Испарения бензина в автомобиле имеют место при работе двигателя и в нерабочем состоянии.

Испарения бензина в атмосферу возникают не только в передвижных источниках, но и в стационарных, к которым, в первую очередь, следует отнести автозаправочные станции (АЗС). Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды как в результате испарений топлива, так и в результате разливов.

Загрязнение атмосферы по «вине» автомобильного транспорта происходит, кроме того, в результате функционирования авторемонтных предприятий, асфальтобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта.

Автодороги являются одним из источников образования пыли в приземном воздушном слое. При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. Химический состав и количество пыли зависят от материалов дорожного покрытия. Наибольшее количество пыли создается на грунтовых и гравийных дорогах. Дороги с покрытием из зернистых материалов (гравийные) образуют пыль, состоящую в основном из диоксида кремния. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав пыли дополнительно входят продукты износа вяжущих битумсодержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги на полосы. Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади.

Железнодорожный транспорт

На долю железнодорожного транспорта приходится 75 % грузооборота и 40 % пассажирооборота. Такие объемы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов и, соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютным значениям загрязнение от железнодорожного транспорта значительно меньше,чем от автомобильного. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими основными причинами:

· низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы (меньший расход топлива обусловлен более низким коэффициентом сопротивления качению при движении колесных пар по рельсам по сравнению с движением автомобильных шин по дороге);

· широким применением электрической тяги;

· меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автодорогами.

Несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется, прежде всего, в загрязнении воздушной, водной среды и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

На железнодорожном транспорте имеется значительное количество стационарных источников выбросов в атмосферу: локомотивные, вагонные депо, заводы по ремонту подвижного состава . Более 90 % выбросов приходится на котлоагрегаты (котельные, кузнечные производства).

Специфическими для железнодорожного транспорта являются предприятия по подготовке и пропитке шпал, щебеночные заводы, промы-вочно-пропарочные станции.

Шпалопропиточные заводы (ШПЗ) производят подготовку и пропитку антисептиком деревянных шпал, идущих на ремонт и строительство железнодорожных путей. В состав антисептика входят каменноугольное и сланцевое масла. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются пропиточный цилиндр в период откачки антисептика, а также остывающие шпалы в процессе их транспортировки в вагонетках на склад. Процесс обработки шпал сопровождается выделением в воздушную среду нафталина, антрацена, аценафтена, бензола, толуола, ксилола, фенола , то есть веществ, относящихся в большинстве своем к 2-му классу опасности. Помимо атмосферы, на шпалопропиточных заводах происходит загрязнение почвы и водоемов. Сточные воды ШПЗ насыщены антисептиком, растворенными смолами, фенолами.

Предприятия по добыче и переработке щебня загрязняют атмосферу минеральной пылью, содержащей свыше 70 % диоксида кремния . Сточные воды щебеночного завода образуются при промывке щебня, при мокрой очистке воздуха в аспирационных системах. Они могут представлять опасность для экосистем при попадании в близлежащие водоемы.

В составе вагонных депо либо как самостоятельные предприятия функционируют промывочно-пропарочные станции , где производится очистка цистерн от остаточных нефтепродуктов, сопровождающаяся выделением паров углеводородов в окружающую среду. Образующиеся при промывке цистерн сточные воды загрязнены нефтепродуктами, растворенными органическими кислотами, фенолами . Если в цистерне осуществлялась перевозка этилированного бензина, стоки содержат, кроме того, тетраэтилсвинец. Для обмывки используется оборотное водоснабжение.

Загрязненные сточные воды образуются и на пунктах подготовки и обмывки грузовых и пассажирских вагонов. В сточные воды переходят остатки перевозимых грузов, минеральные и органические примеси, растворенные соли, бактериальные загрязнения. Пункты в основном не имеют оборотного водоснабжения, что резко увеличивает потребление водных ресурсов и загрязнение природной среды.

Воздействие на экосистемы происходит и при строительстве железнодорожных линий.

Рассмотренные экологические последствия влияния железнодорожного транспорта не являются исчерпывающими и могут иметь другие проявления в конкретных ситуациях.

Воздушный транспорт Специфика влияния воздушного транспорта на окружающую среду состоит в значительном шумовом воздействии и выбросе загрязняющих
веществ.

Шум создают авиационные двигатели воздушных судов, вспомогательные силовые установки самолетов, спецавтотранспорт различного назначения, автомобили с тепловыми и ветровыми установками, сделанные на базе отработавших летный ресурс авиадвигателей, оборудование стационарных объектов, на которых производится техническое обслуживание и ремонт летательных аппаратов. Уровни шума достигают на перронах аэропортов 100 дБ,
в помещениях диспетчерских служб от внешних источников ‑ 90-95 дБ, внутри зданий аэровокзалов ‑ 75 дБ.

Помимо шумового воздействия, авиация приводит к электромагнитному загрязнению среды. Его вызывает радиолокационная и радионавигационная техника аэропортов и летательных аппаратов, необходимая для наблюдения за полетами самолетов и метеообстановкой. Радиолокационные средства излучают в окружающую среду потоки электромагнитной энергии. Они могут создавать электромагнитные поля большой напряженности, представляющие реальную угрозу для людей.

Загрязнение биосферы продуктами сгорания авиатоплив ‑ еще один аспект воздействия воздушного транспорта на экологическую ситуацию, однако авиация имеет ряд отличительных особенностей по сравнению другими видами транспорта:

· использование, в основном, газотурбинных двигателей обусловливает иной характер протекающих в них процессов и структуру выбросов отработавших газов;

· применение в качестве топлива керосина приводит к изменению компонентов загрязняющих веществ;

· полеты самолетов на больших высотах и с высокими скоростями приводят к рассеиванию продуктов сгорания в верхних слоях атмосферы и на больших территориях, что снижает степень их влияния на живые организмы.

На отработавшие газы авиационных двигателей приходится 75 % всех выбросов гражданской авиации, включающих также атмосферные выбросы спецавтотранспорта и стационарных источников.

Водный транспорт

Снижение объемов грузовых и пассажирских перевозок обусловливает сокращение расходуемого топлива, следовательно, и выбросов загрязняющих веществ судами. Соответствующее сокращение выбросов произошло и на береговых объектах.

При морских перевозках происходит загрязнение моря нефтью и перевозимыми грузами, а также сточными водами, мусором. Помимо танкеров, большую потенциальную опасность представляют суда морского транспорта с атомными силовыми установками и суда атомно-технологического обслуживания. Они могут привести к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Выбросы от стационарных источников морского транспорта в атмосферу представляют в основном продукты сгорания угля, пыль и твердые частицы, образующиеся при перегрузке сыпучих грузов. Морские и речные порты создают локальные зоны загрязнения окружающей среды.

Сточные воды с судов, акватории порта и судоремонтных предприятий содержат хозяйственно-бытовые стоки, фекальные и подсланевые воды. Они характеризуются высоким уровнем бактериального загрязнения. Подсланевые воды представляют собой конденсат водяных паров, образующийся из-за перепада температур снаружи и внутри машинного отделения в условиях высокой влажности, а также водяные растворы, используемые для обмыва судовых механизмов с растворенными в них топливными фракциями, отслоениями ржавчины и другими включениями. Попадание подсланевых вод в водоемы приводит к химическому загрязнению водной среды и донных грунтов.

Трубопроводный транспорт

Трубопроводный транспорт предназначен для перекачки нефти, нефтепродуктов, газа с места их добычи к местам потребления. Он включает в себя комплекс различных сооружений: трубопроводы, компрессорные, насосные, дожимные станции.

Воздействие трубопроводного транспорта на экологические системы происходит при строительстве его объектов, в процессе эксплуатации и при возникновении аварийных ситуаций.

Первым аспектом экологического воздействия являются отчуждение земельных ресурсов и вывод их из сельскохозяйственного оборота. Кроме того, нарушаются природные ландшафты. Самовосстановление нарушенного почвенно-растительного покрова в полосе отвода происходит в течение десятилетий, особенно длительны сроки восстановления в северных районах. Иногда полного возобновления растительности вообще не происходит.

Прокладка трубопроводов может осуществляться подземным, полуподземным, наземным и надземным способами.

Подземная и полуподземная прокладка велась на начальных этапах создания трубопроводного транспорта. Но оказалось, что трубопроводы, проложенные этими способами в районах вечной мерзлоты, вызывали оттаивание мерзлотных грунтов из-за нагрева их продуктами перекачки. В результате происходило проседание грунта, и трубы разрывались. Чтобы исключить это перешли на наземный и надземный способы прокладки. Наземный способ предполагает устройство специальной насыпи под трубопровод, а надземный ‑ возведение опор. В числе прочих отрицательных моментов прокладка трубопроводов на поверхности земли нарушает миграцию диких животных: нитка трубопровода становится для животных непреодолимым препятствием. Даже трубопровод, проложенный над землей на опорах, отпугивает стада оленей. В настоящее время прокладка трубопроводов ведется подземным способом с применением надежной теплоизоляции. Транспортировка газа производится после предварительного сжатия на компрессорной станции,
в результате которого температура газа поднимается до 60 °С, и последующего охлаждения газа до отрицательных температур. Поверхность трубопровода, по которому перекачивается охлажденный газ, также приобретает отрицательную температуру. Такое техническое решение, исключающее тепловой поток от трубы в грунт, позволяет учесть экологические ограничения применительно к условиям Севера.

В период эксплуатации трубопроводов возможно углеводородное загрязнение атмосферы из-за просачивания газа через трещины, неплотности и разрывы трубопроводов, а также в результате «дыхания» резервуаров. Утечки жидких транспортируемых продуктов приводят к их растеканию и уничтожению флоры и фауны. Они часто сопровождаются пожарами, при которых в атмосферу выделяется большое количество токсичных продуктов
сгорания.

Аварии на трубопроводах приводят к залповым выбросам нефти и газа и вызывают загрязнение больших площадей, экстремально высокие уровни вредных веществ в поверхностных водах и почве. Основными причинами аварий являются нарушения технологии изготовления труб и оборудования, коррозионные разрушения трубопроводов, внешние механические воздействия. Поэтому необходимо периодически проводить диагностику трубопроводов, что позволит избежать аварийных ситуаций и повысить экологическую безопасность трубопроводного транспорта.

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

2. Цель работы

3. Задачи проекта.

Познакомится с работой двигателей автомобилей.
Выяснить, как зависит загрязнение атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта?
Провести исследование, подтверждающее влияние транспорта на окружающую среду.
Узнать, как минимизировать это влияние.
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.

Если выбросы токсичных веществ - это неизбежность в работе автотранспорта то, как их можно уменьшить?
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.

Сделать более доступным ремонт автомобиля.
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

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.

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.

Автотранспортный комплекс рассматривается сейчас как всемирная экологическая угроза человечеству. Загрязнение воздуха транспортными средствами связано с потребления энергии добывающих органических топлив. Согласно европейской статистике за 1998 год энергозатраты транспорта составили 29,8% общего потребления энергии в Европейском Союзе (ЕС).

В транспортном секторе ЕС по разделу потребления топлива на автотранспорт приходится 84,4%, на авиацию - 11,1%, на железной дороге - 2,5% и на речной транспорт - 2%.

По статистическим данным автомобильный транспорт является крупнейшим загрязнителем окружающей среды среди других видов транспорта Украины (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Выбросы основных вредных веществ транспортом Украины (2011)

вид транспорта


Автомобильный
Железнодорожный
Морской и речной

Влияние автотранспорта на экосистемы заключается в:

Загрязнении токсичными выбросами атмосферы, водных объектов и почв, изменению химического состава почв и микрофлоры, образовании производственных отходов Загрязняющие вещества, кроме вредного воздействия на живую природу, негативно влияют на созданные человеком системы - на строительные материалы, исторические архитектурные и скульптурные пам Памятники и другие произведения искусства, вызывают коррозию металлов, порчу кожаных и текстильных изделий;

Потреблении природных ресурсов - атмосферного воздуха, которое необходимо для протекания рабочих процессов в ДВС транспортных средств, нефтепродуктов и природного газа, которые являются топливом для ДВС, воды для систем охлаждения ДВС и мойки транспортных средств, производственных и бытовых нужд транспортных предприятий, земельных ресурсов, отчужденных под строительство автомобильных дорог и других объектов транспортной инфраструктуры;

Выделении тепловой энергии в окружающую среду при работе ДВС и установок, в которых сжигают топливо;

Создание высоких уровней шума и вибрации;

Активации неблагоприятных природных процессов таких, как водная эрозия, заболачивание местности, образования селевых потоков, оползней и обвалов;

Травмировании и гибели людей, животных, нанесении больших материальных убытков в результате аварий и катастроф;

нарушении почвенно-растительного покрова и уменьшении урожайности сельскохозяйственных культур.

Наибольшая часть: вредных веществ, выделяемых двигателем автомобиля, приходится на долю отработанных газов - продукт неполного сгорания используемого топлива, в составе которых содержатся различные химические соединения, в том числе и опасные для здоровья человека и вредные для окружающей среды.

Научно-лабораторные анализы отработанных газов автомобилей показывают, что в их составе находится около 200 компонентов. Состав отработанных газов зависит от рода применяемых топлив, присадок и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий движения автомобиля и тому подобное. Токсичность отработанных газов бензиновых двигателей обусловлена главным образом содержанием оксида углерода и оксида азота, а дизельных двигателей - оксида азота и сажи (табл. 5.4).

Таблица 5.4

Состав отработанных газов автомобилей

По сравнению с карбюраторными двигателями дизельные имеют следующие преимущества:

Более высокая топливная экономичность (на 30 - 40%);

Высокая надежность;

Меньшая токсичность.

К недостаткам дизельного двигателя следует отнести:

Большую массу и размеры при одинаковой с карбюраторными двигателями мощности;

Более тяжелый пуск двигателя;

Повышенный уровень шума в процессе работы;

Значительные выбросы с отработавшими газами сажи, которая может быть причиной образования канцерогенных веществ.

Более токсичен выброс карбюраторных ДВС за счет большего выброса CO, NOx, СmНn. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, что в чистом виде нетоксична, но ее части, обладая высокой адсорбционной активностью, несут на своей поверхности токсичные вещества, в т.ч. канцерогенны. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсикантов на человека. Применение этилированного бензина способствует попаданию в окружающую среду свинца (75% бензина - этилированный бензин, содержащий от 0,15 до 0,5 г Pb / л) - яд кумулятивного действия.

Автомобиль, работающий на этилированном бензине выбрасывает 30 - 540 мг диоксинов в диоксиновом эквиваленте на каждый километр пройденного пути.

Около 70% Рb, добавленного в топливо, попадает в атмосферу. Из них 30% оседает на землю сразу за срезом выхлопной трубы, 40% остается в воздухе. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 - 3 кг Pb / год. Концентрация Рb в воздухе зависит от его содержания в бензине:

Максимальное содержание соединений Рb отмечено в пределах 50 м от дорог, который достигает 200 мг / кг. Он накапливается растениями: морковь концентрирует его до концентраций, превышающих ПДК в 4 - 7 раз, пшеница и ячмень в 5 - 8 раз, картофель - в 26 раз.

Выбросы С m Н n - пристенные зоны в камере сгорания имеют низкую температуру, происходит гашение пламени и образования тонкой пленки топлива (толщиной 0,005-0,4 мкм). Поршень, двигаясь вверх, соскрёбывания эту пленку. Обеднение горючей смеси (α> 1,15) приводит к регулярным пропусков зажигания и нестабильности рабочих циклов.

Из-за уменьшения эффективности сгорания горючей смеси с α > 1,15 происходит резкое увеличение СmНn в выбросе.

Сажа - присутствует в выбросах дизелей из-за неполноты сгорания топлива или через крекинг топлива на горячих поверхностях.

Выбросы дизеля имеют характерный вид и запах: черный дым - сажа (доли углерода 0,1 - 0,3 мкм), адсорбирует органику; белый дым - туман из паров топлива, капель воды, альдегидов, действует на человека раздражающе, появляется в случае перебоев в системе зажигания, на холостом ходу и при малых нагрузок; голубой дым - состоит из капель СmНn меньших, чем в белом дыме, образуется после охлаждения отработанных газов.

Выбросы NO x - увеличиваются в случае повышения температуры сгорания. Максимальная концентрация NOx создается α = 1,05 - 1,1; за а. = 1,2 уменьшается в связи с понижением температуры рабочего цикла через "разведения воздухом. Для холостого хода температура сгорания рабочей смеси 700 - 750 ° С, ΝΟx - не образуется, за 1000 - 1100 ° С (NOx) = 0,1%, за 2000 -2200 ° С - 0,5%. При большом избытке воздуха температура горения уменьшается, NOx образуется в меньшем количестве.

В газовых двигателей рабочий процесс не отличается от карбюраторного, из-за более низкие рабочие температуры в выбросе уменьшается количество продуктов неполного горения и ΝΟx.

Сейчас в выбросах нормируются CO, NO ", СmНn, в перспективе - Pb. В числе нормированных должны быть Рb, ПАВ (полициклические ароматические углеводороды), SO2, альдегиды, сажа.

Требования ЕЭК ООН (Комитет по экологической политике Европейской экономической комиссии) по токсичности отработавших газов транспортных двигателей последовательно усиливаются. В таблице 5.5. показана динамика роста требований к выхлопу легковых автомобилей.

Таблица 5.5

Нормы токсичности выхлопа легковых автомобилей для европейских стран (г / км)

	время введения
дизель

	январь 1996
	январь 2000
	январь 2005
	сентябрь
	сентябрь
бензин

	январь 1996
	январь 2000
	январь 2005
	сентябрь
	сентябрь

ЗВ - общие углеводороды, НМВВ - неметаллические углеводороды, ЗЧ - взвешенные частицы

Стандартом Euro 6 впервые вводится ограничение на выбросы углекислого газа - 120 г на километр пройденного пути. В связи с невозможностью выполнить это требование на современных автомобилях, введение этого стандарта в действие перенесено на 2016 год.

Отдельные нормы существуют для легких коммерческих автомобилей весом до 1305 кг, легких коммерческих автомобиля весом 1305 кг - 1760 кг, легких коммерческих автомобилей весом 1760 кг - 3500 кг, автобусов и грузовиков с дизельными двигателями, больших грузовиков (более 3500 кг).

Предельный уровень внешнего шума для транспортных средств установлен в пределах 77 - 80 дБ.

Согласно программе "AUTO oil" для США и стран Европейского Союза:

- Бензин : содержание РЬ не допускается. S - не более 0,015%, ПАВ не более 1%, В - не менее 2,7%;

- Дизельное топливо : S - не более 0,035%, ПАВ - не более 1%.

На выбросы вредных веществ влияет режим работы двигателя. В среднем холостой ход занимает 30% всего времени движения, торможения и ускорения - 55%, постоянная скорость 15%. Для холостого хода основные токсиканты - СО и СmНn; NOx отсутствует из-за низкой температуры. В процессе ускорения по сравнению с движением с постоянной скоростью расходуется топлива в 2 раза больше. В процессе торможения повышается содержание продуктов неполного сгорания (сажа, альдегиды). Оптимальная скорость движения для грузовых автомобилей - 60 - 65 км / ч. В случае движения с невысокими скоростями (25 - 30 км / ч) расход топлива на единицу пути увеличивается в 2 - 3 раза по сравнению с оптимальной скоростью. Для легковых автомобилей оптимальная скорость - 80 - 90 км / ч. При скорости 30 - 35 км / ч. расход топлива также увеличивается в 2 - З раза. Минимум выбросов совпадает с минимумом затрат.

В результате окисления под действием солнечных лучей отдельных компонентов отработанных газов автомобильных двигателей, пары бензина и других веществ, образуется фотохимический смог. Смог вызывает раздражение глаз, носа и горла, повреждения посевов сельскохозяйственных культур, лесных насаждений и способствует коррозии металлов и тому подобное. Исследования показали, что до 35% от общих выбросов автотранспорта оговариваются состоянием дорожного покрытия и организацией движения транспортных средств. В случае интенсивного движения на 100 -200 метров от края проезжей части почва становится непригодным для выращивания сельскохозяйственных культур.

Наибольший вред наносит автомобильная дорога флоре и фауне, когда пересекает пути миграции и места обитания животных, территории и объекты природно-заповедного фонда. Зона влияния автомобильной дороги распространяется на расстояние до 3 км от края проезжей части в зависимости от интенсивности дорожного движения, состава транспортных средств, а также от метеорологических, климатических и топографических условий местности.

Важным аспектом загрязнения окружающей среды являются жидкие и твердые отходы автотранспортных предприятий (АТП). Нефтепродукты попадают в окружающую среду от автомобилей в процессе подтекание масла от агрегатов и вне мойки автомобилей. В среднем за год в мойке легковой автомобиль оставляет 50 кг загрязняющих веществ, грузовой - 250 кг.

Таблица 5.7

Состав сточных вод АТП

На дно аккумуляторных батарей выпадает свинцовую пыль и кусочки свинцовых пластин, которые также могут попадать в окружающую среду.

На сегодняшний день благодаря отсутствию системы сбора и утилизации отработанной масла (годовое количество в Украине составляет 116 000 т / год) значительное загрязнение вызывается именно этим уходом эксплуатации транспорта.

Загрязнение окружающей среды может вызываться этиленгликолем (составляющая антифризов, ядовитый, имеет большую проникающую способность и при малейших неплотностей в системе охлаждения попадает в окружающую среду) и тормозной жидкостью.

Серьезной угрозой является большое количество изношенных автомобильных шин, эффективного внедренного в Украине способа их утилизации на сегодняшний день не существует.

Автомобиль за свой жизненный цикл образует массу отходов в 10 раз больше массы самого автомобиля. Если учитывать воду, которая применяется автомобилями, (система охлаждения и мойка), то масса отходов превысит массу автомобиля в 100 раз. Например, в АТП из 150 автомобилей ЗИЛ - 130 за год эксплуатации образует 1,5 тыс.т вторичных ресурсов и отходов, а с учетом потребления воды - 9 тыс.т.

Но все же наиболее значительное влияние на окружающую среду создается продуктами горения.