Автомобилизация и окружающая среда

А вот график роста количества машин в России, в млн. единиц

В XX веке автомобиль стал неотъемлемой частью общества. Развитие автомобилизации привело к становлению  мощных автомобильной и дорожно-строительной индустрий, в значительной мере определяющих "лицо" науки и техники в  обществе. Взаимодействие "автомобилизированного" общества с окружающей средой происходит в рамках автотранспортного комплекса (АТК).

Автотранспортный  комплекс - сложная динамическая система, включающая в качестве функциональных элементов автотранспортные средства (АТС), стационарные объекты (предприятия), необходимые для их эксплуатации, дорожно-транспортную сеть с соответствующим  обустройством, участников движения и  персонал предприятий.

 Подчиняясь общей концепции технократического развития, АТК наносит огромный ущерб природе, внося свой вклад в формирование ситуации, которую многие ученые называют экологическим кризисом.

      Осознав на собственном опыте опасность  необдуманного "покорения природы", общество ищет иные пути развития. Выработана и признана на глобальном международном  уровне цель - устойчивое развитие.

Устойчивое развитие - стратегия управляемого, поддерживаемого, регулируемого развития, не разрушающего окружающую природу и обеспечивающего  непрерывный общественный прогресс

Накоплен значительный опыт в законодательной, научной, технической  и других сферах. Меняется, хотя и  крайне медленно, общественное экологическое  сознание. Но прогресс в этой области  незначителен, поэтому основной вопрос, волнующий многих ученых - успеем ли мы "перевести стрелку" и свернуть с гибельного пути, ведущего к пропасти экологической катастрофы – остаётся актуальным и сегодня.

Под экологической  безопасностью автотранспортного  средства понимается совокупность свойств, характеризующих способность АТС  минимизировать уровень вредного воздействия  на окружающую среду и здоровье человека, в том числе за счет экономии материальных и энергетических ресурсов.

Проблема охраны окружающей среды  является одной из наиболее актуальных, поскольку от ее решения зависят  жизнь на Земле, здоровье и благосостояние человека. Эта проблема обострилась  в XX в., когда интенсивное развитие промышленности и транспорта, а также  несовершенство технологических процессов  привели к загрязнению атмосферы, воды и почвы. Ежегодно мировое хозяйство  выбрасывает в атмосферу 350 млн. т  окиси углерода, более 50 млн. т различных  углеводородов, 150 млн. т двуокиси серы. В атмосфере накапливается углекислый газ, уменьшается количество кислорода.

Первым виновником порчи атмосферного воздуха является детище научно-технического прогресса - автомобиль. Поглощая столь необходимый  для жизни кислород, он интенсивно “обогащает” воздушную среду  токсичными компонентами, наносящими вред всему живому и неживому/

Угарный газ  и окислы азота, выделяемые из глушителя  автомобиля, выступают причинами  головных болей, усталости, немотивированного  раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ воздействует на святая святых — генетический аппарат, способствуя  бесплодию и врожденным уродствам. Все эти факторы ведут к  стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым  близким людям. В больших городах  широко распространены заболевания  органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. “Вклад” автомобильного транспорта в атмосферу составляет 90% по окиси  углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль добавляет в почву и воздух тяжелые металлы, другие вредные  вещества,

В результате сжигания жидкого топлива в воздух ежегодно выбрасывается, по разным оценкам, от 180 тыс. до 260 тыс. т свинцовых частиц, что в 60—130 раз превосходит естественное поступление свинца в атмосферу  при вулканических извержениях (2—3 тыс. т/год). /В некоторых крупных  американских, европейских и японских городах, переполненных автомобилями, содержание свинца в атмосфере уже  достигло опасной для здоровья человека концентрации или приближается к  ней. При вдыхании городского воздуха  крупные свинцовые аэрозоли задерживаются  в бронхах и носоглотке, а те, что имеют диаметр менее 1 мк (их примерно 70— 80%), попадают в легкие, а затем проникают в капилляры  и, соединяясь с эритроцитами, отравляют  кровь. Причем известно, что “свинцовый воздух” вреднее “свинцовой воды”. Признаки свинцового отравления - анемия, постоянные головные боли, мышечная боль - проявляются при содержании в  крови свинца 80 мкг/100 мл. Это опасный  рубеж, начало болезни.

У Токсичные  вещества нарушают и рост растений, способствуя снижению урожаев, потерям  в животноводстве, постепенной гибели деревьев.' В растениях может аккумулироваться значительное количество свинца.

^ Необходимы  широкомасштабные и комплексные  меры по предотвращению, нейтрализации  или хотя бы существенному  сокращению тех негативных последствий,  которые порождаются автомобилизацией  общества.)/

Как показали многочисленные эксперименты, концентрация токсичных  газов, которые проникают в прилегающие  к автодорогам здания, в 2—3 раза меньше в сравнении с их концентрацией снаружи. Токсичные вещества, содержащиеся в отработанных газах автомобильных двигателей, могут сохраняться в атмосфере в течение длительного времени и переноситься на значительные расстояния. Первичные загрязнители в атмосфере при соответствующих условиях могут взаимодействовать друг с другом, образуя новые токсичные вещества:

сульфаты, нитраты, кислоты, фотооксиданты и др. Атмосферный  воздух следует рассматривать как  вторичный реактор до образования  вредных веществ, токсичность которых  в некоторых случаях значительно  превышает токсичность первичных  компонентов.

^Ддя предупреждения  загрязнения воздушного бассейна  в нашей стране в законодательном  порядке установлены предельно  допустимые концентрации (ПДК) вредных  веществ в атмосфере)(Для каждого  вещества, загрязняющего атмосферный  воздух, установлены разовые и  среднесуточные ПДК. Разовая ПДК  устанавливается при кратковременном  воздействии (до 20 мин) загрязнения,  а среднесуточная — при постоянном, ПДК устанавливается на основе  высокочувствительных методов анализа,  позволяющих определить физиологические  пределы приспособления организма;  коэффициент запаса при этом  изменяется от 2 до 100 в зависимости  от токсичности конкретного элемента.

/^ Следует заметить, что ПДК разработаны только  применительно к организму человека, хотя от загрязнения атмосферы  страдает все живое. Предпринимаются  попытки разработать новый показатель  — предельно допустимую экологическую  нагрузку (ЦДЭН) на окружающую среду,  который позволит учитывать воздействия  на любой живой организм.

У В настоящее  время экологическая ситуация во многих регионах достигла крайней напряженности. Россия в этом плане не является исключением. Во многих крупных городах  страны предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе  превышены в 10 и более раз. Состояние  большинства водных источников не отвечает установленным нормативам, идет опасное  загрязнение подземных вод, растет объем токсичных промышленных отходов, основная часть которых вывозится  на свалки бытовых отходов. Острой, особенно в городах, является проблема транспортного шума.

По экспертным оценкам, более чем в 150 городах  России преобладающее влияние на загрязнение воздушного бассейна оказывает  именно автотранспорт. В этот список попадают Сочи, Анапа, Ессентуки, Кисловодск, Нальчик, Пятигорск, Минеральные Воды и ряд крупнейших центров с  населением

Пункт контроля выхлопов

более 500 тыс. человек: Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Воронеж, Краснодар, Пенза, Тюмень и  др.

Представляют  интерес и объемные показатели выбросов автотранспортом вредных веществ. По различным субъектам Российской Федерации диапазон колебаний их величин достаточно широк: от 16 тыс. т/год до примерно 2 млн. т/год. Рекорд принадлежит Тюменской области, где выбросы составляют свыше 1 951,8 тыс. т.

Выбросы в объеме свыше полумиллиона тонн в год  наблюдались в Краснодарском  крае, Московской области, Башкортостане, Алтайском и Красноярском краях. Ростовской области и в самой  Москве.

Результаты всероссийской  операции “Чистый воздух”, ежегодно проводимой в крупных городах, показали, что из-за неисправностей или неправильных регулировок систем питания и  зажигания ДВС экологическим  нормам не соответствует 25—30% автомобилей, находящихся в эксплуатации, а  показатель выбросов вредных веществ  отечественных автомобилей в  эксплуатации примерно в 2 раза выше аналогичного показателя в Германии. Неудовлетворительное техническое состояние подвижного состава и автодорог не способствует энергосбережению на автотранспорте и  в конечном счете его экологической  безопасности.

В России к 2000 г. ожидается увеличение выбросов вредных  веществ автомобильным транспортом  на 20%. Предполагается, что этот рост будет происходить за счет значительного  увеличения парка легковых автомобилей  и изменения структуры парка  грузового транспорта.

Экологические стандарты являются важным элементом  нормативной базы создаваемой в  настоящее время системы сертификации автотранспорта. Действующие стандарты  на токсичность и дымность отработанных газов предъявляют достаточно жесткие  требования к экологическим параметрам автомобильной техники. К сожалению, из-за различия в методиках испытаний  практически не представляется возможным  сопоставить их со стандартами, действующими в других странах, в том числе  с требованиями Правил № 15, 24, 49 ЕЭК  ООН. В настоящее время практически  решен вопрос о прямом применении в России международных экологических  стандартов (соответствующих Правил ЕЭК ООН).

В системе эксплуатации автомобильного транспорта используются два стандарта. Первый устанавливает  нормы предельно допустимого  содержания окиси углерода (СО) и  углеводородов (СН) в отработанных газах  автомобилей с бензиновыми двигателями.

Второй стандарт регламентирует требования к автомобилям  с дизельными двигателями. Он предусматривает  проверку как новых, так и находящихся  в эксплуатации автомобилей на дымность. Проверка осуществляется на стоящем  автомобиле при работе двигателя  на двух режимах: при ускорении и  максимальной частоте вращения на холостом ходу.

Одним из наиболее опасных параметрических загрязнений  окружающей среды является транспортный шум. Эта проблема находится в  поле зрения специалистов автомобилестроения, эксплуатации автомобильного транспорта, организации дорожного движения, градопланировки и строительства:

60-80% шумов, настигающих  человека в жилой застройке,  создают транспортные потоки.

В таблице приводятся данные об источниках транспортного  шума.

В общем случае ограничение загрязнения атмосферы  автотранспортом сводится к:

1) совершенствованию  двигателя автомобиля и его  технического состояния;

2) рациональной  организации перевозок и движения;

3) сокращению  распространения загрязнения от  источника к человеку.

Одно из основных мероприятий — совершенствование  конструкции современного двигателя  внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Наибольшее влияние на токсичность отработанных газов  оказывают изменения, вносимые в  систему питания и зажигания  ДВС, поскольку они определяют процесс  воспламенения и сгорания рабочей  смеси.

Работы ведутся  в следующих направлениях:

- улучшение качества  смесеобразования во впускной  системе;

- улучшение распыления  топлива в карбюраторе;

- применение  регуляторов принудительного холостого  хода;

- обеспечение  равномерного распределения смеси  по цилиндрам.

Применение нейтрализаторов  позволяет снизить содержание вредных  веществ в отработанных газах. В  настоящее время наибольшее распространение  получили каталитические нейтрализаторы, в которых используются платина, палладий, радий. Эти вещества позволяют  существенно снизить порог энергии, при котором начинаются окислительно-восстановительные  реакции.

Нейтрализаторы  бывают восстановительные и окислительные. В дизелях применяются только окислительные нейтрализаторы, принцип  работы которых заключается в  том, что отработанные газы, проходя  по нейтрализатору, вступают в реакцию  с расположенными там гранулами  дорогих металлов (платина, палладий) и превращаются в другие, не токсичные  вещества.

Различные типы нейтрализаторов размещаются в  выпускном тракте ДВС и там  в зависимости от принципа работы (каталитический, термический, механический и водяной) выполняют свои функции.

Ведутся поисковые  работы по созданию сажевых фильтров с системой регенерации, обеспечивающих снижение выбросов твердых частиц на 80—90%. За рубежом такие системы  уже находятся в опытно-серийном производстве.