ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ПЕРЕДВИЖНЫМИ ТРАНСПОРТНЫМИ СРЕДСТВАМИ

Содержание

Введение……………………………………………………………… стр.

Наземный транспорт………………………………………………… стр.

Авиация и ракетоносители………………………………………… стр.

Заключение ………………………………………………………… стр.

Введение

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и другие). Количество загрязнения определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Доля загрязнения атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в двигателях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С20Н12, несгоревшие частицы топлива и т.п.

1. Наземный транспорт

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет (диаг. 1.1), особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Диаг. 1.1

Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает ~45% СnHn от их общего выброса.

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, основные из которых приведены в табл. 1.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).

Анализ данных данных приведенных в таблице 1.1, показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, Nox, CnHm и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична. Однако частицы сажи несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Саж может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.

Таблица 1.1

Компоненты
Содержание компонента, об. доли, %
Примечание
Карбюраторные ДВС
Дизельные
ДВС
N2
O2
H2O (пары)
CO2
H2
CO
NOx
CnHm
Альдегиды
Сажа
Бензапирен
74 – 77
0,3 – 8
3,0 – 5,5
5,0 - 12,0
0 - 5,0
0,5 - 12,0
До 0,8
0,2 - 3,0
До 0,2 мг/л
0-0,04 г/м3
10-20 мкг/м3
76 – 78
2-18
0,5-4,0
1,0-10,0
-
0,01-0,50
0,0002-0,5
0,009-0,5
0,001-0,09 мг/л
0,01-1,1 г/м3
до 10 мкг/м3
Нетоксичен
Токсичен
Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 – 5 раз.
Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:
Содержание свинца в бензине, г/л…………0,15 0,20 0,25 0,50
Концентрация свинца в воздухе, мкг/м3… 0,40 0,50 0,55 1,00
Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина на неэтилированный, что давно практикуется в крупных городах ряда стран Западной Европы.
Валовые выбросы вредных веществ автомобильным транспортом России (тогда еще СССР) составляют, млн. т/год:
Автомобили: 1960 г. 1970 г. 1980 г.
Грузовые. . . . . . . . . . . .9,05 18,99 30,63
Легковые. . . . . . . . . . . .0,82 1,3 4,23
Автобусы. . . . . . . . . . . 0,65 2,1 4,16
Всего: 10,52 22,39 39,02
Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно выбрасывается, млн. т:
оксида углерода – 260
летучих углеводородов – 40
оксидов азота – 20.
Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха крупных городов мира составляет, %:
Оксид углерода Оксиды Азота Углеводороды
Москва 96,3 32,6 64,4
Санкт-Петербург 88,1 31,7 79
Токио 99 33 95
Нью-Йорк 97 31 63
В некоторых городах концентрация СО в течении коротких периодов достигает 200 мг/м3 и более, при нормативных значениях максимально допустимых разовых концентраций 40 мг/м3 (США) и 10 мг/м3 (Россия).
2. Авиация и ракетоносители
Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.
Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл. 2.1.).
Таблица 2.1.

Число оборотов двигателя
Содержание г/кг топлива
СО
NOx
CnHm
0.56 n*
87.9
0.7
9.8
0.83 n
2.3
1.5
0.3
0.90 n
--
4.4
--
n – номинальное число оборотов двигателя
Как следует из таблицы 2.1., высокие концентрации СО и CnHm характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).
Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).