Влияние автомобилизации на окружающую среду

Влияние автомобилизации  на окружающую среду 

Ярким примером неблагоприятного влияния  развития производства на окружающую среду может служить автомобилизация. Автомобили оказывают вредное воздействие  на природу и человека, так как  в отработанных продуктах содержатся опасные для здоровья и окружающей среды компоненты, при движении автомобилей  возникает шум. 
При дорожно-транспортных происшествиях наносится материальный ущерб (уничтожение и повреждение грузов, транспортных средств и сооружений) и возможны гибель и ранение людей. По данным Всемирной организации здравоохранения на автомобильных дорогах мира ежегодно гибнет (в том числе и от послеаварийных травм) свыше 900 тыс. человек, несколько миллионов становятся калеками, а свыше 10 млн. человек - получает травмы. 
Автомобильные дороги и их инфраструктура отняли у человечества свыше 50 миллионов гектаров земли (такова суммарная территория таких стран, как ФРГ и Великобритания). Кроме того, дороги с интенсивным движением создают “разделяющий эффект”, затрудняя связи между объектами и участками живой природы, расположенными по разные стороны дороги. Дорожное строительство нарушает экологическое равновесие в природе вследствие изменения существующего ландшафта; усиления водной и ветровой эрозии; развития геодинамических процессов, например оползней и обвалов; загрязнения окружающей местности, поверхностных и грунтовых вод материалами и веществами, применяемыми при эксплуатации автомобилей и дороги; неблагоприятного воздействия на существующий растительный и животный мир. 
Источником загрязнения и истощения окружающей среды стала как сама трасса, так и её инженерные сооружения, объекты обслуживания, особенно места хранения нефтепродуктов, автозаправочные станции, станции технического обслуживания, мойки и т.п. 
При широком использовании автомобилей все возрастающее количество людей посещает ранее недоступные для них природные комплексы, что приводит к загрязнению отходами территорий, прилегающих к автомобильным дорогам, и других мест. 
В отдельных городах и их агломерациях под воздействием автомобильного транспорта и других источников загрязнения образовались предельные экологические состояния, что препятствует устойчивому их развитию и требует кардинальных решений по улучшению их коммуникационной инфраструктуры. 
 
Основными мероприятиями по предотвращению и уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать: 
1) разработку таких конструкций автомобилей, которые меньше загрязняли бы атмосферный воздух токсичными компонентами отработавших газов и создавали бы шум более низкого уровня; 
2) совершенствование методов ремонта, обслуживания и эксплуатации автомобилей с целью снижения концентрации токсичных компонентов в отработавших газах, уровня шума, производимого автомобилями, и загрязнения окружающей среды эксплуатационными материалами; 
3) соблюдение при проектировании и строительстве автомобильных дорог, инженерных сооружений, объектов обслуживания таких требований, как вписывание объекта в ландшафт; рациональное сочетание элементов плана и продольного профиля, обеспечивающее постоянство скорости движения автомобиля; защита поверхностных и грунтовых вод от загрязнения; борьба с водной и ветровой эрозией; предотвращение оползней и обвалов; сохранение животного и растительного мира; сокращение площадей, отводимых под строительство; защита зданий и сооружений вблизи дороги от вибраций; борьба с транспортным шумом и загрязнением воздуха; применение методов и технологии строительства, приносящих наименьший ущерб окружающей среде; 
4) использование средств и методов организации и регулирования движения, обеспечивающих оптимальные режимы движения и характеристики транспортных потоков, сокращение остановок у светофоров, числа переключения передач и времени работы двигателей на неустановившихся режимах.

Загрязняющие  вещества, появляющиеся при автомобилизации, и методы борьбы с  ними 

Основными загрязняющими  веществами при эксплуатации автотранспорта, строительстве дорог и дорожных сооружений являются: 
– выхлопные газы; 
– нефтепродукты при их испарении; 
– пыль; 
– продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий; 
– противообледенительные соли и песок.

Наибольшему загрязнению подвержены территории, непосредственно прилегающие к  трассам. Полоса загрязнения достигает 300 м и более. 
 

Токсичность отработавших газов

Наибольший  загрязняющий эффект из всего перечисленного оказывают отработавшие газы. Источники выбросов делятся на стационарные и передвижные. В наиболее моторизованных странах мира около 50% общей массы выбросов приходится на долю передвижных источников. При этом основная масса выбросов от передвижных источников в этих странах приходится на долю автомобилей. 
 
К основным вредным компонентам отработавших газов автомобилей относятся окись углерода СО (сильное токсичное вещество), углеводороды СНх, окислы азота NOх (токсичны, вместе с углеводородами СН образует фотохимический смог), альдегиды (вредно действуют на нервную систему и органы дыхания), твердые частицы (сажа), окислы серы SOх, бензапирен, соли свинца (сильно действующие токсичные вещества). Отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду заключается не только в выделении токсичных веществ, но и в сжигании кислорода, так как для сгорания нефтепродуктов необходим кислород (ориентировочно 3,3 т кислорода на 1 т нефтепродуктов). Кроме воздействия на человека, загрязнение воздуха наносит вред сельскому хозяйству, многим материалам и изделиям. В настоящий момент в России действуют допустимые нормы по токсичности выхлопных газов Евро II (согласно Правилам №49, 83 ЕЭК ООН), введенные с 1 января 2001 г. В Европе этот стандарт действует с 1996 г., а нормы Евро III вступили в силу с 1 октября 2001 года. Требования Евро IV введены с 2005 года, Евро V – с 2008-го. Причем все они будут обязательны для российских транспортных средств, работающих за границей. Кроме того, если российский автомобиль выпущен после октября 2001 года, то он должен удовлетворять нормам Евро III. В Евро II регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составляет (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) – 4,0; СН (углеводороды) – 1,1; NОх (оксиды азота) – 7,0; РМ (твердые частицы) – 0,15. В Евро III требования к токсичности выхлопа ужесточаются – регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составит (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 2,0; СН (углеводороды) - 0,6; NОх (оксиды азота) - 5,0; РМ (твердые частицы) - 0,1. Для бензиновых двигателей легковых автомобилей уровень выбросов в г/км: CO – 2,3; CH – 0,2; NOх – 0,15. Требования Евро III уже сейчас могут выполнять практически все европейские двигатели. Приведем для сравнения нормы Евро IV для бензиновых двигателей легковых автомобилей (в г/км): CO – 1,0, CH – 0,10, NOх – 0,08. 
Методы уменьшения загрязнения атмосферы отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания можно разделить на две группы: 
методы снижения токсичности выбросов; методы уменьшения объемов выбросов. 

Методы  снижения токсичности  выбросов.

Методы, применяемые для снижения токсичности, можно разделить на четыре основные группы: изменение конструкции, рабочего процесса, технологии производства и специального регулирования двигателей внутреннего сгорания и их систем; применение другого вида топлива или изменение физико-химических свойств топлива; очистка выбросов от токсичных компонентов с помощью дополнительных устройств; замена традиционных двигателей новыми малотоксичными силовыми установками.

Методы  первой группы включают многочисленные мероприятия по улучшению смесеобразования и обеднения смеси, дозирования и распределения ее по цилиндрам (электронные и электромеханические системы впрыска топлива, модифицированные быстро прогреваемые впускные клапаны, термостатирование воздуха, гомогенизация смеси). 
Токсичность отработавших газов значительно уменьшается при применении бесконтактных транзисторных систем зажигания; карбюраторов с быстродействующими заслонками, пневматическим впрыском и электронным управлением; использовании форкамерно-факельных, процессов и послойного смесеобразования; установке устройств для рециркуляции отработавших газов, изменении формы камеры сгорания и впрыске в нее воды. 
С помощью специальных регулировок (состава смеси, частоты вращения холостого хода, угла опережения зажигания и опережения впрыска топлива, времени перекрытия клапанов) можно уменьшить содержание токсичных компонентов в отработавших газах. Снижение выброса вредных компонентов можно достичь путем поддержания двигателя в чистоте и снижения загрязнения системы питания, отложений в газораспределительном механизме, всасывающей трубе.

Вторая  группа методов имеет два основных направления: применение присадок к топливам, снижающих выброс свинца, серы, канцерогенных веществ, сажи и твердых частиц; перевод двигателей на другие виды топлива (пропан-бутан, природный газ, водород, воздух).

Третья  группа методов – очистка выбросов от токсичных компонентов, производимая с помощью нейтрализаторов различных типов и очистителей, устанавливаемых на автомобили. Эти методы получили широкое распространение в ряде стран. Нейтрализаторы производят физико-химическую очистку выбросов (термические, каталитические, жидкостные, механические, улавливающие испарения топлива и картерных газов, комбинированные), а очистители осуществляют очистку воздуха на входе в двигатель и отработавших газов при выходе их из двигателя.

Распространенные  в настоящее время бензиновые карбюраторные двигатели могут  быть заменены двигателями других типов, отработавшие газы которых содержат меньше токсичных веществ: дизелями и особенно их малотоксичными модификациями; двигателями, работающими на газовом топливе; гибридной силовой установкой, в которой объединены двигатель внутреннего сгорания, генератор переменного тока, тяговый электромотор и аккумулятор (Toyota Prius); ротопоршневыми; газотурбинными. Могут применяться двигатели, которые вообще не дают вредных выхлопов: электрические; двигатели, работающие на водородном топливе или на сжатом воздухе (двигатель французского изобретателя Ги Негра). Теоретически могут быть применены комбинации ДВС с емкостным накопителем энергии на базе конденсаторов, а также паровые двигатели. Необходимо учитывать, что применение комплекса устройств, снижающих токсичность, в большинстве случаев значительно удорожает автомобиль (до 25%).

Методы  уменьшения объемов  выбросов.

Эти методы относятся в значительной степени  к организационно-техническим мероприятиям. Уменьшение объемов выбросов может  быть достигнуто соответствующей организацией транспортных потоков и оптимизацией их характеристик; рациональной организацией доставки пассажиров в городах и  изменением типажа городского транспорта; формированием пассажиропотоков; целесообразной транспортной планировкой городов.

Токсичность продуктов истирания  дисков сцепления, тормозных  накладок и шин

В деталях  и узлах автомобиля используются асбестовые материалы (прокладки, тормозные  изделия и т.п.). В 80-е годы в  Западной Европе был введен запрет на применение асбеста во фрикционных  узлах сцеплений и тормозов. При  этом наука не доказала, что асбест более вреден, чем его заменители.

Ученые  из Медицинского научного центра профилактики и охраны здоровья проводили эксперименты с белыми крысами. Показано, что хризотил-асбест способен вызывать злокачественные  образования. Но, к сожалению, и заменители асбеста – искусственные минеральные  волокна (ИМВ) имеют такие же свойства. А недавно было признано, что ИМВ  являются “вероятно” или “возможно” канцерогенными. 
Россия также присоединилась к серии поправок Правил № 13,78 и 90 ЕЭК ООН. В этом документе имеются пункты, запрещающие использование асбеста на автотранспорте. Россия должна полностью отказаться от применения асбеста для автотранспортной техники к 2000 году. Тем самым для асбеста в транспортных отраслях закрывается и внутренний рынок. 
Продукты истирания шин, включающих в свой состав сажу и силикон, действительно вредны, и некоторые фирмы-производители снижают вредное влияние шин на окружающую среду посредством использования кремневой основы или полимера, получаемого из сердцевины кукурузных початков (разработка итальянских химиков).