Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Дальневосточный государственный технический университет Арсеньевский
технологический институт

Кафедра естественных, научных и

общепрофессиональных дисциплин

Реферат

по Экологии

на тему:

Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами.

Выполнил:

Студент 831 гр.

Наумов

Илья

Проверил:

Емельянова Ж. В.

Арсеньев 1998 г.

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

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).

1975 г. 1985 г. 1990 г.

Самолеты, шт. 5629 6028 6721

Суммарное топливо, млн. т в год. 45,5 97 142

Выбросы NОx, млн. т в год. 0,287 0,548 0,832

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в
аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные
данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что
поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода – 55%

Оксиды азота – 77%

Углеводороды – 93%

Аэрозоль – 97%

остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.

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.

При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2,
HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1
мкм (иногда до 10 мкм).

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 (табл. 2.2), но большей
частью в тропосферу.

Таблица 2.2

Атмосферный слой Высота, км Продукты сгорания, кг



HCl Cl NO CO CO2 H2O (пар) Al2O3

Приземный слой 0 – 0,5 24666 2741 1697 131 55075 46674 39284

Тропосфера 0,5 - 13 78517 9657 4618 839 172570 152677 26385

Стратосфера 13 - 50 59732 11727 239 2189 147684 146393 110304

Нижняя мезосфера 50 - 67 0 0 0 0 0 15542 0

Мезосфера - термосфера 67 0 0 0 0 0 119045 0



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 высоко
температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под
действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, 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. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для
транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков
ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет
превышать 1,5 т/с.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:

по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это – газообразные
и парообразные (SO2, CO, NOx углеводороды и др.); жидкие (кислоты,
щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов);
твердые (свинец иего соединения, органическая и неорганическая пыль,
сажа, смолистые вещества и др.);

по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:

менее 0,01 вкл.;

свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

свыше 0,1 до 1,0 вкл.;

свыше 1,0 до 10 вкл.;

свыше 10 до 100 вкл.;

свыше 100.

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.

Заключение

Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется
никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами,
разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях,
при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре
появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели.
Правительства принимают решения против загрязнения планеты. За примером
далеко ходить не надо. Инспекторы ГАИ уже наказывают водителей, чьи
машины выбрасывают в атмосферу токсичных веществ больше нормы.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.
Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до
сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением
цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми
выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие
масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся
целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная
политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том
случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды,
обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов,
если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда,
наносимого Природе Человеком.