Экологические последствия воздействия транспортных средств на окружающую среду

 

Исследования состава продуктов  сгорания двигателей, установленных  на самолетах «Боинг-747», показали, что  содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно  зависит от режима работы двигателя.

 

Суммарный выброс токсичных веществ  самолетами с газотурбиной дизельной  установкой непрерывно растет, что  обусловлено повышением расхода  топлива до 20 - 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США). [1]

 

Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

 

Наибольшее влияние на условия  обитания выбросы ГТДУ оказывают  в аэропортах и зонах, примыкающих  к испытательным станциям.

 

Загрязнение воздушной среды транспортом  с ракетными двигательными установками  происходит главным образом при  их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после  ремонта, при хранении и транспортировке  топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя  сопровождается выбросом продуктов  полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.

 

В двигателях космического корабля  «Шатл» сжигается как жидкое, так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы, но большей частью в тропосферу.

 

В условиях запуска у пусковой системы  образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высокотемпературное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 - 60 км, оно может рассеяться, но может стать и причиной кислотных дождей.

 

При старте и возвращении на Землю  Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный  слой атмосферы, но и на космическое  пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового  слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов  сверхзвуковых самолетов. За 40 лет  существования космонавтики в СССР и позднее России произведено  свыше 1800 запусков ракет-носителей.

 

В связи с развитием авиации  и ракетной техники, а также интенсивным  использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного  хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в  атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных  веществ, поступающих в атмосферу  от транспортных средств всех типов. [6]

 

Согласно полученным оценкам, в  среднем около 42 % общего расхода  топлива тратится на выруливание  самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и на заруливание  с ВПП после посадки (по времени  в среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в  атмосферу топлива при рулении  намного больше, чем в полете. Помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси  в зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), существенного  уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8 раз).

 

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов, которые могут возникнуть в связи  с полетами сверхзвуковых самолетов  и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы  оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также  частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку  эти загрязняющие вещества разрушают  озон, то первоначально создалось  мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый  рост числа полетов сверхзвуковых  самолетов и транспортных космических  кораблей приведет к существенному  уменьшению содержания озона со всеми  последующими губительными воздействиями  ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако более глубокий подход к этой проблеме позволил сделать  заключение о слабом влиянии выбросы  сверхзвуковых самолетов на состояние  стратосферы. Глобальная приземная  температура воздуха за счет парникового  эффекта, создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повысится не более чем на 0,1C.

 

Более сильное воздействие на озонный  слой и глобальную температуру воздуха  могут оказать хлорфторметаны (фреон-11 и фреон-12 газы, образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые используются (преимущественно женщинами) для крашения волос). Поскольку хлорфторметаны очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают парниковый эффект. Наметившееся в последние десятилетия темпы роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд. (при современных значениях 0,1 и 0,2 млрд.). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40; глобальная приземная температура возрастет на 0,12-0,21С. [7]

 

В заключение можно отметить, что  все эти антропогенные эффекты  перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами, например, загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.

 

3. Влияние отработанных газов  на здоровье населения

 

 

Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу здоровью населения, способствует снижению качества жизни. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, воздействие токсичных веществ, загрязняющих воздух ежегодно вызывает 1700 -2700 разновидностей раковой болезни. В последние годы наблюдается тенденция роста раковых заболеваний, лейкемии и других угрожающих жизни заболеваний. Загрязнение воздуха является причиной шести процентов смертей в мире, утверждают специалисты Всемирной организации здравоохранения.

 

Через выхлопные трубы автомобилей  в атмосферу выбрасывается более  двухсот химических веществ. Самое  токсичное воздействие на живые  организмы оказывают соединения тяжелых металлов, среди них наиболее опасен свинец, накапливающийся в  радиусе 100-200 м от дороги. По мнению учёных, он разрушает гормоны. Его  высокое содержание в крови вызывает замедление роста, расстройства слуха  и интеллектуальную деградацию, поскольку  разрушает химические соединения в  мозге живых существ.

 

Недавно американские исследователи  высказали мнение, что люди, живущие  в регионах с высокой концентрацией  свинца, склонны к насилию и  жестокости. Это стало ясно после  обследования трех тысяч населенных пунктов США. Вывод однозначен: преступления в "нечистых" городах совершаются  в четыре раза чаще, чем в "чистых". Рост преступности от воздействия свинца - вопрос дискуссионный, но никто не поспорит с тем, что свинец вреден для любого живого организма. Поэтому-то большинство цивилизованных стран  отказалось от применения вредного этилированного топлива, содержащего свинец. В этом процессе власти воздействовали непосредственно  на автопроизводителей, вводя строгие нормы выхлопа. В итоге практически ни один современный автомобиль просто-напросто нельзя заправлять опасным горючим, иначе он быстро выйдет из строя. К тому же свинцовые добавки не позволяют применять эффективные каталитические нейтрализаторы, снижающие токсичность выхлопа в десять раз.

 

Эксперты Американской Ассоциации легочных заболеваний объявили смог одной из основных причин многочисленных приступов астмы (400 тыс. случаев  в год) и других респираторных  заболеваний (1 млн. случаев) у жителей  США. Врачи считают, что 15 тыс. пожилых  американцев умирают преждевременно именно из-за воздействия выхлопных  газов.

 

Самый загрязненный город России, "естественно", Москва. Заболеваемость москвичей в среднем выше, чем  по другим районам страны: распространены болезни органов дыхания, астма, различные виды аллергии, сердечно-сосудистые заболевания, болезни печени, желчного пузыря, органов чувств. Особенно тревожный показатель - младенческая смертность, в столице ее уровень в несколько раз выше, чем в Европе. Только каждый четвертый выпускник московской средней школы полностью здоров. Да и откуда взяться здоровью у юного поколения, если в Москве не менее 40-45% вступающих в брак страдают хроническими недугами. Мнение врачей однозначно: повинна в этом главным образом отравленная окружающая среда. Ежегодно московский автотранспорт выбрасывает на каждого москвича 120 кг всякой заразы. Но экологическая катастрофа надвигается не только на столицу. [8]

 

Санкт-Петербург если в чем-то и  отстал от столицы, то только не в темпах загрязнения атмосферы. По официальным  данным, вклад машин в насыщение  воздуха вредными примесями превышает 70%. Естественно, это не может не сказываться  на здоровье населения. Только за пять лет, с 1994 по 1998 год, страдающих бронхиальной астмой среди маленьких петербуржцев стало больше на 20%, болезнями эндокринной  системы - на 15%, онкологическими заболеваниями - на 67%. По данным санитарных врачей, в 12 районах города каждый второй житель испытывает на себе негативное воздействие  загрязненного воздуха. Это выражается в кашле, затрудненном дыхании, общем  ухудшении самочувствия. В некоторых  наиболее неблагоприятных местах страдают до 88% населения.

 

Во всех странах существует подробнейшая статистика, показывающая влияние автотранспорта на здоровье людей. В России такие  данные тоже есть, но они не систематического характера, и по ним трудно судить о состоянии дел в целом. Но даже те отрывочные сведения, которые  становятся достоянием общественности, однозначно свидетельствуют о приближающей-ся катастрофе, то есть о таких последствиях, которые необратимы. Удар в первую очередь наносится по генофонду нации, по самым маленьким рос-сиянам. Значительная часть вредных компонентов накапливается на полотне дороги и прилегающих территориях. А наибольшая загазованность наблю-дается вдоль дорог на высоте до полутора метров. Именно до этой отметки поднимаются тяжелые токсичные фракции, которыми дышат маленькие горожане. И во многих российских городах результат налицо. В Перми даже вынуждены были создать Институт детской экопатологии, пока единствен-ный в стране. А астраханские специалисты выяснили, что автомобили значительно портят воздух не только когда ездят, но и когда заправляются.

 

Более 100 крупных городов и регионов России характеризуются неблагоприятной  для здоровья человека экологической  обстановкой. Стоит отметить, что  Республика Татарстан находится  на 16 месте по основным показателям  загрязнения окружающей среды.

 

4. Мероприятия по борьбе с  выбросами автотранспорта

 

 

Опыт Запада

 

Европа настолько обеспокоена  автомобильным загрязнением, что  готова хотя бы иногда обходиться без  машин. Хотя дышится там куда свободнее, чем в российских городах. Ежегодно в конце сентября в Старом Свете  устраивается акция под девизом "Центр города без моего автомобиля". Особенно активно она проходит во Франции - здесь 68 городов поддерживают инициативу экологов. В этот день большинство  горожан добиралось до нужных мест на общественном транспорте, электромобилях, велосипедах, роликовых коньках, пешком. Благодаря этому мероприятию  общее загрязнение воздуха во Франции в эти дни снизилось  на 20 - 30%.

 

А в Италии каждые четыре недели в 145 крупных городах проводится "воскресенье  без машин". И загрязнение воздуха  в эти дни снижается на 30%.

 

Евросоюз разработал программу ALTER ("Альтернативное движение в городах"). Главная задача - максимально ужесточить нормы содержания CO2 в выхлопных  газах. Сейчас в ALTER участвуют такие  мегаполисы, как Афины, Барселона, Лиссабон, Стокгольм.

 

Если европейские города могут  относительно спокойно обойтись несколько дней без автомобилей, то в США это невозможно. Жители штатов относятся к той категории людей, которые себя без машины не мыслят. Поэтому там шире используются законодательные меры. Билл Клинтон, в бытность свою президентом, лично благословил ужесточение экологических требований к топливу и к автомобилям. В течение пяти лет, начиная с 2004 года содержание вредных для здоровья веществ в выхлопных газах должно быть, снижено на 95%. В Агентстве по охране окружающей среды США уже подсчитали: из-за принимаемых мер стоимость машин в среднем увеличится на 100-200 долларов. Цены на бензин повысятся на 5-6 центов. Но одновременно власти США активно помогают автомобильным компаниям в их усилиях по разработке экологически чистых двигателей. Инвестируют деньги, освобождают от налогов. [6]

 

Такие альтернативные виды топлива, как  сжиженный нефтяной газ, природный  газ, этанол, метанол и метан, обладают большей летучестью, чем обычное  топливо, и меньше загрязняют воздух, однако природный и нефтяной газ  ограничивают дальность передвижения от 50 до 160 км, что делает их наиболее удобными для использования в  городах. Метан, метанол и этанол, с другой стороны, получают из возобновляемых ресурсов - дров, отбросов органических материалов, что делает их удобным  дополнителем существующих топлив.

 

Два других источника энергии - батареи  и топливные клетки - также пользуются значительным вниманием. В обоих  случаях проблема в том, что хотя машины становятся экологически чистыми, развиваемая мощность и соответственно скорость и дальность их передвижения ограничены. Батареи способны снабжать достаточной мощностью, но размер батарей  ограничен, что делает их полезными  только для коротких поездок по городу, где они используются в настоящее  время. Топливные клетки, с другой стороны, обеспечивают большую дальность, но их мощность недостаточна для развития удовлетворительной скорости. Изготовление, как топливных клеток, так и  батарей требует энергии и  дорогостоящих материалов, вследствие чего усовершенствованные автомобили, использующие указанные источники  энергии в отдельности или  совместно, возможны, однако, их высокая  стоимость в настоящее время  исключает возможность использования. Кроме того, массовый переход к  батарейным машинам потребует расширения электростанций с их выбросами. Впрочем, можно доказать, что выбросы таких  одиночных больших источников, как  силовая станция, контролировать легче, чем множества меньших.