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
|                 |Содержание компонента, об. доли, |                  |
|Компоненты       |%                                |Примечание        |
|                 |Карбюраторные   |Дизельные       |                  |
|                 |ДВС             |ДВС             |                  |
|N2               |74 – 77         |76 – 78         |                  |
|O2               |0,3 – 8         |2-18            |                  |
|H2O (пары)       |3,0 – 5,5       |0,5-4,0         |Нетоксичен        |
|CO2              |5,0 - 12,0      |1,0-10,0        |                  |
|H2               |0 - 5,0         |-               |                  |
|CO               |0,5 - 12,0      |0,01-0,50       |                  |
|NOx              |До 0,8          |0,0002-0,5      |                  |
|CnHm             |0,2 - 3,0       |0,009-0,5       |Токсичен          |
|Альдегиды        |До 0,2 мг/л     |0,001-0,09 мг/л |                  |
|Сажа             |0-0,04 г/м3     |0,01-1,1 г/м3   |                  |
|Бензапирен       |10-20 мкг/м3    |до 10 мкг/м3    |                  |

    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       |Содержание г/кг топлива                                   |
|оборотов    |                                                          |
|двигателя   |                                                          |
|            |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 |Высота,|Продукты сгорания, кг                            |
|слой        |км     |                                                 |
|            |       |HCl   |Cl    |NO    |CO  |CO2   |H2O   |Al2O3 |
|            |       |      |      |      |    |      |(пар) |      |
|Приземный   |0 – 0,5|24666 |2741  |1697  |131 |55075 |46674 |39284 |
|слой        |       |      |      |      |    |      |      |      |
|Тропосфера  |0,5 -  |78517 |9657  |4618  |839 |172570|152677|26385 |
|            |13     |      |      |      |    |      |      |      |
|Стратосфера |13 - 50|59732 |11727 |239   |2189|147684|146393|110304|
|Нижняя      |50 - 67|0     |0     |0     |0   |0     |15542 |0     |
|мезосфера   |       |      |      |      |    |      |      |      |
|Мезосфера - |67     |0     |0     |0     |0   |0     |119045|0     |
|термосфера  |       |      |      |      |    |      |      |      |

      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:
     1)  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.);
     2) по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:
        1) менее 0,01 вкл.;
        2) свыше 0,01 до 0,1 вкл.;
        3) свыше 0,1 до 1,0 вкл.;
        4) свыше 1,0 до 10 вкл.;
        5) свыше 10 до 100 вкл.;
        6) 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.



-----------------------
[pic]