Автотранспорт и экология города
бросов,
помимо азота, кислорода, углекислого газа и воды, входят такие вредные
компоненты, как окись углерода, углеводороды, окислы азота и серы, твёрдые
частицы.
Состав отработавших газов зависит от рода применяемых топлива, присадок
и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий
движения автомобиля и др. Токсичность отработавших газов карбюраторных
двигателей обуславливается главным образом содержанием окиси углерода и
окислов азота, а дизельных двигателей – окислов азота и сажи.
К числу вредных компонентов относятся и твёрдые выбросы, содержащие
свинец и сажу, на поверхности которой адсорбируются циклические
углеводороды (некоторые из них обладают канцерогенными свойствами).
Закономерности распространения в окружающей среде твёрдых выбросов
отличаются от закономерностей, характерных для газообразных продуктов.
Крупные фракции (диаметром более 1 мм), оседая поблизости от центра эмиссии
на поверхности почвы и растений, в конечном счете, накапливаются в верхнем
слое почвы. Мелкие фракции (диаметром менее 1 мм) образуют аэрозоли и
распространяются с воздушными массами на большие расстояния.
В таблице основных загрязнителей воздушной среды, составленной
Организацией Объединённых Наций, окись углерода, помеченная силуэтом
автомобиля, стоит на втором месте.
Двигаясь со скоростью 80-90 км/ч в среднем автомобиль превращает в
углекислоту столько же кислорода, сколько 300-350 человек. Но дело не
только в углекислоте. Годовой выхлоп одного автомобиля – это 800 кг окиси
углерода, 40 кг окислов азота и более 200 кг различных углеводородов. В
этом наборе весьма коварна окись углерода. Из-за высокой токсичности её
допустимая концентрация в атмосферном воздухе не должна превышать 1 мг/м3.
Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей
при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация
окиси углерода возникает уже через 2-3 минуты после включения стартера. В
холодное время года, остановившись для ночлега на обочине дороги, неопытные
водители иногда включают двигатель для обогрева машины. Из-за проникновения
окиси углерода в кабину такой ночлег может оказаться последним.
Окислы азота токсичны для человека и, кроме того, обладают раздражающим
действием. Особо опасной составляющей отработавших газов являются
канцерогенные углеводороды, обнаруживаемые, прежде всего, на перекрёстках у
светофоров (до 6,4 мкг/100 м3, что в 3 раза больше, чем в середине
квартала).
При использовании этилированного бензина автомобильный двигатель
выбрасывает соединения свинца. Свинец опасен тем, что способен
накапливаться, как во внешней среде, так и в организме человека.
Уровень загазованности магистралей и примагистральных территорий
зависит от интенсивности движения автомобилей, ширины и рельефа улицы,
скорости ветра, доли грузового транспорта и автобусов в общем потоке и
других факторов. При интенсивности движения 500 транспортных единиц в час
концентрация окиси углерода на открытой территории на расстоянии 30-40 м от
автомагистрали снижается в 3 раза и достигает нормы. Затруднено рассеивание
выбросов автомобилей на тесных улицах. В итоге практически все жители
города испытывают на себе вредное влияние загрязнённого воздуха.
На скорость распространения загрязнения и концентрацию его в отдельных
зонах города значительно влияют температурные инверсии. В основном, они
характерны для севера европейской части России, Сибири, Дальнего Востока и
возникают, как правило, при штилевой погоде (75% случаев) или при слабых
ветрах (от 1 до 4 м/с). Инверсионный слой выполняет роль экрана, от
которого на землю отражается факел вредных веществ, в результате чего их
приземные концентрации возрастают в несколько раз.
Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей,
наиболее изученными являются соединения свинца. Это обусловлено тем, что
соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных животных с
водой, воздухом и пищей, оказывают на него наиболее вредное действие. До
50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух, в котором
значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.
Поступления углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при
работе автомобилей, но и при разливе бензина. По данным американских
исследователей в Лос-Анджелесе за сутки испаряется в воздух около 350 тонн
бензина. И повинен в этом не столько автомобиль, сколько сам человек. Чуть-
чуть пролили при заливке бензина в цистерну, забыли плотно закрыть крышку
при перевозке, плеснули на землю при заправке на автозаправочной станции, и
в воздух потянулись различные углеводороды.
Каждый автомобилист знает: вылить из шланга весь бензин в бак
практически невозможно, какая-то часть его из ствола «пистолета»
обязательно выплёскивается на землю. Немного. Но сколько сегодня у нас
автомобилей? И с каждым годом их число будет расти, а, значит, будут
увеличиваться и вредные испарения в атмосферу. Лишь 300 г бензина,
пролитого при заправке автомобиля, загрязняют 200 тысяч кубических метров
воздуха. Самый простой путь решения проблемы – создать заправочные автоматы
новой конструкции, не позволяющие пролиться на землю даже одной капле
бензина.
5. Альтернативные виды топлива.
До конца XX столетия двигатель внутреннего сгорания остаётся основной
движущей силой автомобиля. В связи с этим единственный путь решения
энергетической проблемы автомобильного транспорта – это создание
альтернативных видов топлива. Новое горючее должно удовлетворить очень
многим требованиям: иметь необходимые сырьевые ресурсы, низкую стоимость,
не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выбрасывать вредных веществ,
по возможности сочетаться со сложившейся системой снабжения топливом и др.
В значительно больших масштабах в качестве топлива для автомобилей
будут использоваться заменители нефти: метанол и этанол, синтетические
топлива, получаемые из углей. Их использование поможет существенно снизить
токсичность и отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду.
Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить
спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как
добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства – высокая
детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток –
пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками
и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме
того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запуск
двигателя.
Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует
незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле
достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для
стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии
материалы более стойкими. Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо
предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.
Сделать двигатель «чистым» нетрудно. Надо лишь перевести его с бензина
на сжатый воздух. Но эта идея не выдержала критики, когда речь заходит об
автомобильных двигателях: далеко на таком «горючем» не уедешь. И
американские специалисты предложили заменить сжатый воздух жидким азотом.
Они даже разработали конструкцию автомобиля, в котором азот, расширяясь при
испарении, будет толкать три поршня двигателя. А чтобы процесс испарения
шёл активнее, азот предлагают впрыскивать в особую подогревательную камеру,
где сжигается небольшое количество дизельного топлива. Такая схема при
достаточной мощности обеспечит запас хода до 500 км.
Уголь является самым распространённым из невозобновляемых источников
энергии. Ещё в 30-е годы в Германии было налажено производство
синтетического автомобильного топлива из угля. Был даже период, когда за
счёт него удовлетворялось около 50% потребности страны в бензине и
дизельном топливе. Однако к 1953 году почти все установки по получению
синтетического топлива в Европе были закрыты из-за нерентабельности, что
объяснялось низкими ценами на импортируемую нефть. В настоящее время
интерес к синтетическому топливу из угля проявляется во многих странах.
В последнее время широкое распространение получила идея использования
чистого водорода в качестве альтернативного топлива. Интерес к водородному
топливу объясняется тем, что в отличие от других это самый распространённый
в природе элемент.
Водород – один из главных претендентов на звание топлива будущего. Для
получения водорода могут быть применены различные термохимические,
электрохимические и биохимические способы с использованием энергии Солнца,
атомных и гидравлических электростанций и т.д.
Экологические преимущества водорода доказаны в ходе различных
испытаний. Например, проведённые фирмой «Дженерал Моторс» сравнительные
испытания 63-х экспериментальных автомобилей, работающих на всевозможных
видах топлива, выявили, что у водородного «Фольксвагена» отработавшие газы
менее вредные, чем всасываемый двигателем воздух.
В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый
водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой массы.
Более реальный вариант &ndash
| |  скачать работу |
Автотранспорт и экология города |
