< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Вплив на довкілля

Автомобільний транспорт

Автотранспортний комплекс розглядається зараз як всесвітня екологічна загроза людству. Забруднення повітря транспортними засобами пов'язано зі споживання енергії видобувних органічних палив. Згідно з європейською статистикою за 1998 рік енерговитрати транспорту становили 29,8% загального споживання енергії в Європейському Союзі (ЄС).

В транспортному секторі ЄС за розділом споживання палива на автотранспорт припадає 84,4%, на авіацію – 11,1%, на залізниці – 2,5% і на річковий транспорт – 2%.

За статистичними даними автомобільний транспорт є найбільшим забруднювачем довкілля серед інших видів транспорту України (табл. 5.3).

Таблиця 5.3

Викиди основних шкідливих речовин транспортом України (2011 р.)

Вид транспорту

Викиди

СО

CmHn

NOx

т/рік

%

т/рік

%

т/рік

%

Автомобільний

1452477

96,7

273644

96,2

130125

73,6

Залізничний

33578

2,2

6998

2,46

16233

9,2

Морський і річковий

15453

1,1

3838

1,34

30429

17,2

Всього

1501508

100

284480

100

176787

100

Вплив автотранспорту на екосистеми полягає у:

  • • забрудненні токсичними викидами атмосфери, водних об'єктів та ґрунтів, зміні хімічного складу ґрунтів і мікрофлори, утворенні виробничих відходів Забруднювальні речовини, окрім шкідливого впливу на живу природу, негативно впливають на створені людиною системи – на будівельні матеріали, історичні архітектурні та скульптурні пам'ятники та інші витвори мистецтва, викликають корозію металів, псування шкіряних та текстильних виробів;
  • • споживанні природних ресурсів – атмосферного повітря, яке необхідне для перебігу робочих процесів в ДВЗ транспортних засобів, нафтопродуктів і природного газу, які є паливом для ДВЗ, води для систем охолодження ДВЗ і мийки транспортних засобів, виробничих і побутових потреб транспортних підприємств, земельних ресурсів, відчужених під будівництво автомобільних доріг та інших об'єктів транспортної інфраструктури;
  • • виділенні теплової енергії у навколишнє середовище під час роботи ДВЗ та установок, в яких спалюють паливо;
  • • створенні високих рівнів шуму та вібрації;
  • • активації несприятливих природних процесів таких, як водна ерозія, заболочення місцевості, утворення сельових потоків, зсувів та обвалів;
  • • травмуванні і загибелі людей, тварин, нанесенні великих матеріальних збитків внаслідок аварій та катастроф;
  • • порушенні ґрунтово-рослинного покрову і зменшенні врожайності сільськогосподарських культур.

Найбільша частина: шкідливих речовин, що виділяються двигуном автомобіля, припадає на частку відпрацьованих газів – продукт неповного згоряння використовуваного палива, у складі яких містяться різноманітні хімічні сполуки, у тому числі і небезпечні для здоров'я людини та шкідливі для оточуючого середовища.

Науково-лабораторні аналізи відпрацьованих газів автомобілів засвідчують, що в їх складі знаходиться майже 200 компонентів. Склад відпрацьованих газів залежить від роду застосовуваних палив, присадок і масел, режимів роботи двигуна, його технічного стану, умов руху автомобіля, тощо. Токсичність відпрацьованих газів бензинових двигунів зумовлена головним чином вмістом оксиду вуглецю та оксиду азоту, а дизельних двигунів – оксиду азоту та сажі (табл. 5.4).

Таблиця 5.4

Склад відпрацьованих газів автомобілів

Компоненти, %

Бензинові двигуни

Дизельні двигуни

Азот

74,0-77,0

76,0-78,0

Кисень

0,2-8,0

2,0-18,0

Пари води

3,0-13,5

0,5-10,0

Вуглекислий газ

5,0-12,0

1,0-10,0

Диоксид вуглецю

5,0-14,0.

1,0-12,0

Оксид вуглецю

0,1-10,0

0,01-0,3

Оксид азоту

0,1-0,5

0,001-0,4

Альдегіди

0-0,2

0-0,009

Вуглеводні

0,2-3,0

0,01-0,5

Сірчаний газ

0-0,002

0-0,03

Окси́д сірки

0-0,003

0-0,015

Сполуки свинцю, мг/м3

0-60,0

-

Сажа, г/м3

0-0,4

0,01-1,1

Бенз(а)пірен, г/м3

до 0,00002

до 0,00001

В порівнянні з карбюраторними двигунами дизельні мають такі переваги:

  • • більш висока паливна економічність (на 30 – 40%);
  • • висока надійність;
  • • менша токсичність.

До недоліків дизельного двигуна слід віднести:

  • • велику масу і розміри за умови однакової з карбюраторними двигунами потужності;
  • • більш важкий пуск двигуна;
  • • підвищений рівень шуму в процесі роботи;
  • • значні викиди з відпрацьованими газами сажі, яка може бути причиною утворення канцерогенних речовин.

Більш токсичний викид карбюраторних ДВЗ за рахунок більшого викиду CO, NOx, СmНn. Дизельні ДВЗ викидають у великих кількостях сажу, що у чистому виді нетоксична, але її частки, володіючи високою адсорбційною активністю, несуть на своїй поверхні токсичні речовини, у т.ч. канцерогенні. Сажа може тривалий час знаходитися в зваженому стані в повітрі, збільшуючи тим самим час впливу токсикантів на людину. Застосування етилованого бензину сприяє потраплянню в навколишнє середовище свинцю (75% бензину – етилований бензин, який містить від 0,15 до 0,5 г Pb/л) – отрута кумулятивної дії.

Автомобіль, що працює на етильованому бензині викидає 30 – 540 мг діоксинів у діоксиновому еквіваленті на кожен кілометр пройденого шляху.

Близько 70% Рb, доданого в пальне, потрапляє в атмосферу. З них 30% осідає на землю відразу за зрізом вихлопної труби, 40% залишається в повітрі. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2,5 – 3 кг Pb/рік. Концентрація Рb у повітрі залежить від його вмісту в бензині:

С(Рb)бензин, г/л

0,15

0,20

0,25

0,50

С(Рb)повітря, мкг/л

0,40

0,50

0,55

1,00

Максимальний вміст сполук Рb відзначено в межах 50 м від доріг, який досягає 200 мг/кг ґрунту. Він накопичується рослинами: морква концентрує його до концентрацій, що перевищують ГДК у 4 – 7 разів, пшениця і ячмінь у 5 – 8 разів, картопля – до 26 разів.

Середній вміст бенз(а)пірену уздовж магістралі може складати 50 мкг/кг і доходити до глибини 1 – 2 м. На відстані 100 м від траси концентрація бенз(а)пірену перевищує фонові в 3 – 4 рази.

Викиди СmНn – пристінні зони в камері згоряння мають низьку температуру, відбувається гасіння полум'я й утворення тонкої плівки палива (товщиною 0,005-0,4 мкм). Поршень, рухаючись вгору, зіскрібає цю плівку. Збіднення пальної суміші (α > 1,15) приводить до регулярних пропусків запалення і нестабільності робочих циклів.

Через зменшення ефективності згоряння пальної суміші за α > 1,15 відбувається різке збільшення СmНn у викиді.

Сажа – присутня у викидах дизелів через неповноту згоряння палива чи через крекінг палива на гарячих поверхнях.

Викиди дизеля мають характерний вид і запах: чорний дим – сажа (частки вуглецю 0,1 – 0,3 мкм), що адсорбує органіку; білий дим – туман з парів палива, крапель води, альдегідів, діє на людину подразнююче, появляється у випадку перебоїв у системі запалювання, на холостому ході і за малих навантажень; блакитний дим – складається з крапель СmНn менших, ніж у білому димі, утворюється після охолодження відпрацьованих газів.

Викиди NOx – збільшуються у випадку підвищення температури згоряння. Максимальна концентрація NOx створюється за α = 1,05 – 1,1; за а .= 1,2 зменшується у зв'язку зі зниженням температури робочого циклу через' розведення повітрям. Для холостого ходу температура згоряння робочої суміші 700 – 750°С, ΝΟx – не Утворюється, за 1000 – 1100°С (NOx) = 0,1%, за 2000 -2200°С – 0,5%. За великого надлишку повітря температура горіння зменшується, NOx утворюється в меншій кількості.

У газових двигунів робочий процес не відрізняється від карбюраторного, через більш низькі робочі температури у викиді зменшується кількість продуктів неповного горіння і ΝΟx.

Зараз у викидах нормуються CO, NO", СmНn, у перспективі – Pb. У числі нормованих повинні бути Рb, ПАВ (поліциклічні ароматичні вуглеводні), SO2, альдегіди, сажа.

Вимоги ЄЕК ООН (Комітет з екологічної політики Європейської Економічної Комісії) щодо токсичності відпрацьованих газів транспортних двигунів послідовно посилюються. В таблиці 5.5. показана динаміка зростання вимог до вихлопу легкових автомобілів.

Таблиця 5.5

Норми токсичності вихлопу легкових автомобілів для європейських країн (г/км)

Час введення

CO

ЗВ

нмвв

NOx

3B+NOx

ЗЧ

Дизель

Euro 1

Червень 1992

  • 2.72
  • (3.16)

-

-

0.97(1.13)

  • 0.14
  • (0.18)

Euro 2

Січень 1996

1.0

-

-

-

0.7

0.08

Euro 3

Січень 2000

0.64

-

-

0.50

0.56

0.05

Euro 4

Січень 2005

0.50

-

-

0.25

0.30

0.025

Euro 5

Вересень

2009

0.500

-

-

0.180

0.230

0.005

Euro 6

Вересень

2014

0.500

-

-

0.080

0.170

0.0025

Бензин

Euro 1

Червень 1992

  • 2.72
  • (3.16)

-

-

-

0.97(1.13)

-

Euro 2

Січень 1996

2.2

-

-

0.5

-

Euro3

Січень 2000

2.3

0.20

-

0.15

-

-

Euro 4

Січень 2005

1.0

0.10

-

0.08

-

-

Euro S

Вересень

2009

1.000

0.100

0.068

0.060

-

0.005

Euro 6

Вересень

2014

1.000

0.100

0.068

0.060

-

0.005

ЗВ – загальні вуглеводні, НМВВ – неметалові вуглеводні, ЗЧ – завислі частинки

Стандартом Euro 6 вперше вводиться обмеження на викиди вуглецевого газу – 120 г на кілометр пройденого шляху. В зв'язку з неможливістю виконати цю вимогу на сучасних автомобілях, введення цього стандарту в дію перенесено на 2016 рік.

Окремі норми існують для легких комерційних автомобілів вагою до 1305 кг, легких комерційних автомобілі вагою 1305 кг – 1760 кг, легких комерційних автомобілів вагою 1760 кг – 3500 кг, автобусів та вантажівок з дизельними двигунами, великих вантажівок (більше 3500 кг).

Граничний рівень зовнішнього шуму для транспортних засобів встановлений у межах 77 – 80 дБ.

Згідно програми "AUTO oil" для США і країн Європейської Співдружності:

  • бензин: вміст РЬ не допускається. S – не більше 0,015%, ПАВ не більше 1 %, О – не менше 2,7%;
  • дизельне пальне: S – не більше 0,035%, ПАВ – не більше 1%.

На викиди шкідливих речовин впливає режим роботи двигуна. У середньому холостий хід займає 30% усього часу руху, гальмування і прискорення – 55%, постійна швидкість 15%. Для холостого ходу основні токсиканти – СО і СmНn; NOx відсутній через низьку температуру. В процесі прискорення у порівнянні з рухом з постійною швидкістю витрачається палива у 2 рази більше. В процесі гальмування підвищується вміст продуктів неповного згоряння (сажа, альдегіди). Оптимальна швидкість руху для вантажних автомобілів – 60 – 65 км/год. У випадку руху з невисокими швидкостями (25 – 30 км/год) витрата палива на одиницю шляху збільшується в 2 – 3 рази в порівнянні з оптимальною швидкістю. Для легкових автомобілів оптимальна швидкість – 80 – 90 км/год. За швидкості 30 – 35 км/год. витрата палива також збільшується в 2 – З рази. Мінімум викидів збігається з мінімумом витрат.

У результаті окиснення під дією сонячних променів окремих компонентів відпрацьованих газів автомобільних двигунів, пари бензину та інших речовин, утворюється фотохімічний смог. Смог викликає подразнення очей, носа і горла, ушкодження посівів сільськогосподарських культур, лісових насаджень та сприяє корозії металів тощо. Дослідження виявили, що до 35% від загальних викидів автотранспорту обумовлюються станом дорожнього покриття і організацією руху транспортних засобів. У випадку інтенсивного руху на 100 -200 метрів від краю проїжджої частини ґрунт стає непридатним для вирощування сільськогосподарських культур.

Найбільшу шкоду завдає автомобільна дорога флорі та фауні, коли перетинає шляхи міграції та місця проживання тварин, території та об'єкти природно-заповідного фонду. Зона впливу автомобільної дороги поширюється на відстань до 3 км від краю проїжджої частини в залежності від інтенсивності дорожнього руху, складу транспортних засобів, а також від метеорологічних, кліматичних та топографічних умов місцевості.

Важливим аспектом забруднення навколишнього середовища є рідкі та тверді відходи автотранспортних підприємств (АТП). Нафтопродукти потрапляють у навколишнє середовище від автомобілів в процесі підтікання мастил від агрегатів та від зовнішньої мийки автомобілів. У середньому за рік у мийці легковий автомобіль залишає 50 кг забруднюючих речовин, вантажний – 250 кг.

Таблиця 5.7

Склад стічних вод АТП

Категорії автомобілів

Концентрація забруднень, мг/дм3

Завислі речовини

Нафтопродукти

бск20

розчинно-емульгуючі засоби

Легкові

400-600

20-40

20-40

0.01

Автобуси

900-1300

20-50

30-40

0,01

Вантажні малої підйомності

1400-1800

40-50

30-40

0,1

Вантажні великої підйомності

2000-4000

50-150

30-40

0,1

На дно акумуляторних батарей випадає свинцевий пил і шматочки свинцевих пластин, які також можуть потрапляти в навколишнє середовище.

На сьогоднішній день завдяки відсутності системи збору та утилізації відпрацьованої оливи (річна кількість в Україні складає 116 000 т/рік) значне забруднення спричиняється саме цим відходом експлуатації транспорту.

Забруднення навколишнього середовища може спричинятись етиленгліколем (складова антифризів, отрутний, має велику проникаючу здатність і за найменших нещільностей у системі охолодження потрапляє в навколишнє середовище) та гальмівною рідиною.

Серйозною загрозою є велика кількість зношених автомобільних шин, ефективного впровадженого в Україні способу їх утилізації на сьогоднішній день не існує.

Автомобіль за свій життєвий цикл утворює масу відходів у 10 разів більше маси самого автомобіля. Якщо враховувати воду, яка застосовується автомобілями, (система охолодження і мийка), то маса відходів перевищить масу автомобіля в 100 разів. Наприклад, у АТП із 150 автомобілів ЗІЛ – 130 за рік експлуатації утворює 1,5 тис.т вторинних ресурсів і відходів, а з урахуванням споживання води – 9 тис.т.

Проте все-таки найбільш значний вплив на довкілля створюється продуктами горіння.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >