Состояние и проблемы транспортного комплекса Республики Казахстан

Содержание

Введение

1. Состояние и проблемы транспортного комплекса Республики Казахстан

2. Воздействие автотранспорта на человека и окружающую среду

2.1 Влияние продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека

2.2 Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

2.3 Влияние автотранспорта на атмосферный воздух

2.4 Влияние автотранспорта на гидросферу

2.5 Шумовое воздействие автотранспорта

3. Исследование влияния автотранспорта на состояние атмосферного воздуха на примере г. Рудного

3.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом

3.1.1Методика расчета выбросов движущегося автотранспорта

3.1.2 Методика расчета выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка

3.2 Организация и проведение натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков на основных автомагистралях

3.3 Расчет выбросов движущегося автотранспорта на исследуемых объектах

3.4 Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка

4. Рекомендуемые мероприятия по снижению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

В современном мире повышается значение транспортной отрасли в экономике каждого государства, так как уровень развития транспорта непосредственно влияет на конкурентоспособность экономики и безопасность страны. Транспорт является важнейшим сектором внутренней экономики Казахстана, занимающим весомую долю в структуре ВВП.

Значительная территория республики и низкая плотность населения, высокий темп экономического развития Казахстана, достигнутый в последние годы, формируют нарастающие потребности в перевозках. Соответственно, передвижение населения и грузопотоков в рамках межхозяйственных связей, экономического развития и взаимодействия регионов Казахстана с каждым годом становится все более востребованной услугой.

Помимо экономической функции, транспорт осуществляет социальную функцию, обеспечивает контакты населения в рамках родственного, дружеского общения, участвует в организации отдыха, образования, культурного развития, а также в решении различных социальных проблем.

Казахстан удален от основных мировых рынков. По этой причине экономика Казахстана отличается высокой грузоемкостью. Более 80% грузоперевозок приходится на сухопутный транспорт. Транспорту отводится важнейшая роль в осуществлении межгосударственных связей. Их интенсивный рост предъявляет новые, возросшие требования к развитию транспортного комплекса, от состояния которого в значительной мере зависят результаты развития внутренней экономики республики и международного сотрудничества.

Отрасль имеет значительный международный потенциал, который пока недостаточно задействован. Мировая торговля развивается высокими темпами в течение последних двух десятилетий.

Ежегодный товарооборот между Европой и Азией, составляющий на данном этапе около $400 млрд., к 2015 г. может достичь $1 трлн. В этой связи, выгодное географическое расположение Казахстана целесообразно использовать для прохождения грузопотоков между Европой и Азией, что содействует увеличению доходов в бюджеты транспортных компаний и госбюджет Казахстана. В 2015 году Министерство транспорта и коммуникаций (МТК) РК планирует увеличить объем транзита грузов до 25 млн. тонн, а общий доход от транзита составит $1,5 млрд. [1]

Наряду с преимуществом, которое обеспечивает обществу развитая транспортная сеть, ее прогресс так же сопровождается негативными последствиями - отрицательным воздействием транспорта на окружающую среду. Автомобильный парк, является практически основным источником загрязнения окружающей среды, а также - одним из источников, создающих высокий уровень шума и вибрацией. Экологический ущерб от эксплуатации автотранспортных средств обусловлен токсичными выбросами, Ежегодно автотранспортными средствами выбрасывается в атмосферу более 12 миллионов тонн различных загрязняющих веществ: окиси углерода, окислов азота и серы, углеводородов, сажи и других.

Во многих крупных городах на долю автотранспорта приходится 70 и более процентов от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Являясь крупнейшим потребителем природного топлива, автотранспорт существенно влияет на увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа и, тем самым, на процесс глобального потепления климата в мире. [2]

Ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения; под дорожную сеть, особенно вблизи городских агломераций, отводится значительное количество ценных сельскохозяйственных земель. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоёмы, страдает растительный и животный мир.

В то же время быстрый процесс развития автомобилизации сопровождается целым рядом острых социальных проблем. Наблюдаемая мировая тенденция увеличения количества автомобилей создает трудности в борьбе против загрязнения атмосферы, почвы, водоемов, уменьшения уровня шума, обеспечения безопасности движения и пр. городах. В современных городах, где количество автомобильного транспорта постоянно растет, изучение влияния автопарка является актуальной проблемой. Целью данной работы является рассмотрение степени влияния автомобильного транспорта на городскую окружающую среду. В ходе изучения данной проблемы были поставлены следующие задачи:

рассмотреть спектр вредных воздействий автомобильного транспорта;

рассмотреть степень влияния автомобильного транспорта на атмосферу;

изучить влияние автомобильного шума на окружающую среду и организм человека;

провести анализ влияния автомобильного транспорта на окружающую среду на примере города Рудного.

1. Состояние и проблемы транспортного комплекса Республики Казахстан

Состояние транспортного комплекса в Казахстане находится в зоне особого внимания отечественных и зарубежных экспертов, ими обозначены его основные недостатки. Среди них отмечаются вопросы неудовлетворительной организации международных перевозок, используемые на транспорте устаревшие технологии и низкий уровень сервиса транспортных услуг. Логистика, обеспечивающая в развитых странах большую часть выгод от рационализации транспортных потоков, их оптимального взаимодействия, в Казахстане находится в начальной стадии развития.

Период экономического кризиса выявил диспропорции и проблемы транспортного комплекса республики, снижающие возможности маневрировать в структурной перестройке экономики. Соответственно, благодаря кризису правительство страны и руководство регионов стали уделять значительно больше внимания современному и перспективному развитию транспорта в Казахстане. Это подтверждается целями и задачами, а также ходом реализации государственных программ развития, в каждой из которых предусмотрены конкретные задания по совершенствованию транспортного комплекса в целом и отдельных его параметров. Основным документом, в соответствии с которым на данном этапе ведется работа по структурной перестройке и дальнейшему развитию отрасли является "Программа по развитию транспортной инфраструктуры Республики Казахстан на 2010-2014 годы".

В настоящее время в республике имеются серьезные проблемы с качеством ремонта дорог и обновлением транспортных средств, обеспеченностью транспортного комплекса квалифицированными кадрами и научными учреждениями транспортного профиля. Проблемы снижают эффективность функционирования транспорта Казахстана в сравнении с развитыми государствами и влияют на снижение безопасности грузовых и пассажирских перевозок.

Транспортная система в ее нынешнем состоянии не может обеспечить в полной мере потребности экономики, учитывая огромную территорию Казахстана и амбициозные планы Правительства по перспективному развитию экономического потенциала республики. Задачи предстоящего этапа развития транспортной отрасли Казахстана предусматривают повышение эффективности деятельности, новое строительство объектов транспортной инфраструктуры, модернизацию действующей инфраструктуры, ускорение товародвижения и снижение транспортных издержек, повышение безопасности и устойчивости деятельности отрасли, а также доступности транспортных услуг для населения.

Казахстан развивает международное сотрудничество в сфере транспорта, благодаря которому в страну поступает новая техника и технологии, осуществляется внедрение международного опыта.

Для реализации предусмотренных государственными Программами проектов, направленных на развитие и совершенствование инфраструктуры, на строительство новых транспортных объектов и ремонт действующих транспортных сетей, привлекаются государственные и частные инвестиции.

В целом на выполнение программ развития транспортной системы страны предусмотрено инвестировать 2,8 трлн. тенге на период до 2014 года. Планируется довести до хорошего и удовлетворительного уровня 85% автодорог республиканской и 70% дорог местной сети, повысить скорость грузового сообщения по железным дорогам на 15-20%, в том числе, по международным коридорам - на Транспорт Казахстана - сложная отрасль, осуществляющая свою деятельность во взаимодействии со всеми отраслями и экономическими секторами республики.

Управление разными видами транспорта осуществляется в рамках нескольких министерств и ведомств, что предполагает тесную координацию и обеспечение методологического единства в подходах к стратегии развития.

Насыщение отрасли разнообразными транспортными средствами, повышение скорости движения, перевозки опасных грузов предопределяют усиление в рамках социальной и образовательной политики пропаганды обеспечения безопасного движения транспорта, предотвращения аварийности, тем самым сбережение человеческих жизней и здоровья, снижение экономических потерь конкретных граждан и их семей, общества в целом.

Особое место в обеспечении безопасной работы транспорта занимает снижение отрицательных воздействий на окружающую среду. Автомобильный, авиационный и железнодорожный транспорт в основном загрязняют воздушный бассейн, водный и трубопроводный транспорт несут, в большей мере, риск загрязнения водных и земельных.

Ход реализации отраслевой программы развития транспортной инфраструктуры Республики Казахстан на 2010 - 2014 годы показывает, что проводится активная работа по ее совершенствованию. Однако количество используемой устаревшей и неисправной дорожной техники остается большим.

Существующие проблемы уменьшают эффективность функционирования транспорта Казахстана в сравнении с развитыми государствами и влияют на снижение безопасности транспортных грузовых и пассажирских перевозок.

Экологическая ситуация становится все более значимым фактором развития, влияющим на уровень экономического благополучия государства. Казахстан имеет сложные многообразные экологические проблемы. В СНГ по выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников РК находится в лидирующей тройке (после России и Украины). В этой связи к экологически безопасному функционированию транспорта предъявляются повышенные требования.

Техническое состояние и количественный размер автопарка ухудшают экологию крупных городов республики.

Для ограничения негативного влияния транспорта на окружающую среду в РК инициировано внедрение международных технических и экологических стандартов "Евро"*. В настоящее время доля АТС, соответствующих требованиям "Евро-2", составляет по оценкам экспертов 63%. Экологические требования на уровне "Евро-3" вводятся в действие с 1 января 2012 года, "Евро-4" - с 1 января 2014. Ввод стандартов "Евро" предусматривает запрет на ввоз и производство в стране автомобилей не соответствующих требованиям. При этом нормы Технического регламента не затронут уже эксплуатируемые автомашины, которые будут использоваться до полного износа.

Деятельность автозаправочных станций (АЗС) требует соблюдения особых мер безопасности, которые в Казахстане не всегда соблюдаются. По выявленным фактам деятельность АЗС, нарушающих экологические нормы и правила безопасности, приостанавливается, либо прекращается.

Современные проблемы экологической ситуации в Казахстане и немалый вклад транспорта в ее усугубление требуют системного подхода к разрешению.

транспортный комплекс окружающая среда

2. Воздействие автотранспорта на человека и окружающую среду

2.1 Влияние продуктов сгорания автомобильного транспорта на здоровье человека

Транспорт экологически не нейтрален, но виды транспорта имеют различную степень влияния на окружающую среду. Выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем выбросы, производимые стационарными источниками. Работающий автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, обладающих токсическим действием. Среди них следует выделить оксид азота, углеводороды, оксиды тяжелых металлов, диоксид серы.

Необходимо отметить, что каждый из этих загрязнителей имеет свою специфику с точки зрения влияния на здоровье человека.

Так, например, концентрация оксида углерода, превышающая предельно допустимую, приводит к ухудшению остроты зрения, нарушение некоторых психомоторных функций головного мозга, изменениям деятельность сердца и легких. Степень воздействия оксида углерода на организм зависит не только от его концентрации, но и от времени пребывания человека в загазованном СО воздухе.

Диоксид серы и сернистый ангидрид в комбинации с взвешенными частицами и влагой наиболее вредное воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности. Соединения приводят к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких.

Оксид азота вызывает раздражение верхних дыхательных путей, бронхиты, способствует развитию анемии и ухудшению течения сердечных заболеваний.

Свинец имеет долговременное негативное влияние на здоровье человека. Он вызывает нарушение процессов кроветворения, повреждения печени, почек, иммунной системы. Опасность свинца определяется его значительной токсичностью и способностью накопления в организме.

Альдегиды могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям, раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию.

Около 70 болезней вызывается выхлопными газами автомобилей, однако, наибольшее опасение вызывает то, что в час пик вдыхание этого "коктейля" вызывает легочный шок.

Также летом на улицах с оживленным движением возникает особое атмосферное явление - фотосмог. - процесс, при котором ядовитые оксиды при ультрафиолетовом облучении в жару образуют летучие соединения в приземном слое - еще более опасный озон, дышать которым просто вредно.

Автомобильные выхлопы - один из самых важных факторов, способствующих развитию у склонных к бронхиальной астме детей тяжелых астматических приступов. К такому выводу пришли английские пульмонологи, изучавшие влияние различных экзогенных факторов на течение этого заболевания.

Здоровье человека определяется не только наследственностью и образом жизни, но и качеством окружающей среды. На сегодняшний день ухудшение здоровья населения с точки зрения экологии является, прежде всего, следствием загрязнения атмосферного воздуха.

2.2 Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

Автотранспорт приводит к образованию твердых отходов, загрязнению воздуха и почвы, захламлению больших территорий, вибрации, электромагнитным излучениям, отчуждению земель под строительство объектов транспортной инфраструктуры и хранению автотранспортных средств, соответствующим ландшафтным изменениям, загрязнению природных сред, связанному с авариями при транспортировке опасных грузов и т.д.

Транспортное средство является источником повышенной опасности для здоровья и жизни людей из-за возможного вовлечения в дорожно-транспортные происшествия, загрязнения окружающей среды вредными выбросами, транспортного дискомфорта, потребления природных ресурсов, но вместе с тем несет положительные социально-экономические и морально-психологические эффекты (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Влияние автомобилизации на окружающую среду

Позитивные аспектыНегативные аспекты12Развитие торговли, политических, культурных связей, расширение контрактовНарушение газового и энергетического равновесия в атмосфереСтимулирование научно-технического прогресса, предоставление рабочих местИстощение ресурсов атмосферы, полезных ископаемых, пресной водыВключение транспорта в производственные процессы и сокращение инновационных циклов при производстве товаровУничтожение живых организмов в дорожно-транспортных происшествияхОщущение свободы и независимости индивидаОтравление биологических ресурсов, в том числе растений, животных, человекаРасширение возможностей для проживания в благоприятных условияхУсиление стрессовых нагрузок участников движенияРасширение жизненного пространства для отдельного индивидаУменьшение жизненного пространства за счет отчуждения площадей территорийПовышение доступности социально-бытовых услуг для потребителейСокращение биологической продуктивности ландшафтаУдовлетворение потребности на широкий ассортимент товаров, свежие продуктыНарушение гармонии городских застроек и сельских ландшафтовОщущение радости от быстрой езды, комфорта и удобства в неблагоприятных погодных условияхРост налогов и затрат, связанных с автотранспортом. Изменение структуры семейного бюджета

Противоречия, из которых "соткан" автомобиль, пожалуй, ни в чём не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет её в самом прямом смысле слова.

Во многих крупных городах мира очень остро стоит проблема городского транспорта. Транспортные потоки растут вместе с ростом городов из-за стихийного, не подчинённого рациональному планированию размещения жилых и промышленных зон. Распространение пригородного образа жизни ведёт к увеличению числа частных автомобилей.

Существует много технических и планировочных приёмов выравнивания транспортной нагрузки на магистральной сети города. Прежде всего, следует равномерно размещать основные зоны приложения труда и жилые районы, а также места отдыха и центры культурно-бытового обслуживания. Одновременно наиболее загруженные участки транспортной сети можно дублировать новыми линиями.

При строительстве и реконструкции городов проектировщики стремятся ограничить количество автомобилей, въезжающих в городские центры, разрабатывают новые системы регулирования уличного движения, сводящих к минимуму возможность образования транспортных пробок. Это очень важно, потому что, останавливаясь и потом, снова набирая скорость, автомобиль выбрасывает в воздух в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении. Эффективными профилактическими мероприятиями являются расширение улиц, создание между проезжей частью дорог и жилыми домами фильтров - стен и зелёных насаждений.

Для снижения вредного влияния автомобильного транспорта требуется вынос из городской черты грузовых транзитных потоков. Требование это зафиксировано в действующих строительных нормах и правилах, но практически соблюдается редко.

"Город без автомобиля" мыслится как сочетание широких транспортных магистралей, где предоставляется простор для автомобильного движения, с микрорайонами, куда въезд транспорта запрещён или предельно ограничен и где люди ходят только пешком.

Эффективным мероприятием по снижению вредного влияния автомобильного транспорта на горожан является организация пешеходных зон с полным запретом въезда транспортных средств на жилые улицы. Менее эффективное, но более реальное мероприятие - это введение системы пропусков, дающих право на въезд в пешеходную зону только специальным автомобилям, владельцы которых живут в конкретной зоне жилой застройки. При этом должен быть полностью исключён сквозной проезд автотранспорта через жилой квартал.

2.3 Влияние автотранспорта на атмосферный воздух

Под загрязнением понимается процесс привнесения в воздух или образование в нём физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям. В определённом смысле загрязнением можно считать и изъятие из воздуха отдельных газовых ингредиентов (в частности кислорода) крупными технологическими объектами, в данном случае, технологическим объектом является автомобильный транспорт. Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большие расстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду, отрицательно сказывается на получении растительной биомассы и включаются в круговороты многих элементов биосферы. Циркуляция атмосферных потоков влияет на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процесс рельефообразования. Следовательно, не смотря на то, что масса внешней оболочки биосферы (атмосферы) ничтожно мала по сравнению с массой планеты, ее роль во всех природных процессах огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности Земли. Современный газовый состав атмосферы является результатом длительного исторического развития природы и, как известно, слагается из азота (78, 09 %), кислорода (20, 95 %), аргона (0, 93 %), углекислого газа (0, 03 %), неона и других газов и паров воды. Кроме того, газовый состав содержит различные вещества, выделяемые природными и техногенными источниками, такие как пыль, имеющая растительное, вулканическое, космическое, почвенное и техногенное происхождение; капельножидкая вода (туман); частицы морской соли; газы, образующиеся во время лесных и степных пожаров; различные продукты растительного, животного или микробиологического происхождения.

Загрязнение воздушного бассейна является ключевым фактором, оказывающим негативное воздействие на состояние природной среды города. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от 40 до 50% заболеваний человека в наше время могут быть связаны с изменением окружающей среды и, в первую очередь, с загрязнением атмосферы.

В настоящее время автомобильный транспорт является одним из основных источников выброса вредных веществ в атмосферу, поэтому их негативное воздействие на окружающую природу и здоровье людей достигло значительных масштабов.

Основными факторами, влияющими на загрязнение атмосферного воздуха выбросами от автотранспорта, являются значительный рост автомобильного парка и увеличение объемов международных автоперевозок, медленное развитие транспортной инфраструктуры, недостатки в организации движения, отставание эксплуатационной базы, низкие экологические характеристики производимых в стране автомобилей, несоответствие качества используемого моторного топлива современным требованиям.

Усугубляет экологическую обстановку в стране и отсутствие комплексности в решении проблемы, устаревшая нормативно-правовая база в производстве и эксплуатации автомобильного транспорта, неэффективность административных и экономических мер.

В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 - 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека.

При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа - 700, диоксида азота - 40, несгоревших углеводородов - 230 и твердых веществ - 2 - 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина. Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 - 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы, почву и растения.

Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса. Автомобиль является низким источником, то есть выбросы загрязняющих веществ производятся на уровне дыхания человека, что способствует быстрому проникновению их в органы дыхания и усугубляет, тем самым, их вредное воздействие на организм человека.

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 виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 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. Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина неэтилированным.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и, особенно, от двигателя - источника наибольшего загрязнения, поэтому улучшение их экологичности является первоочередной задачей.

Автомобильный транспорт, наряду с промышленностью, является одним из основных источников загрязнения атмосферы. Доля автотранспорта в общих выбросах вредных веществ в городах может достигать 60-80%. Более 80 % всех выбросов в атмосферу составляют выбросы оксидов углерода, двуокиси серы, азота, углеводородов, твёрдых веществ. Автомобили сжигают огромное количество ценных нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом, атмосфере. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов, а применение шипованных шин влечет за собой повышенный износ асфальтового покрытия автомобильных дорог, что увеличивает в свою очередь количество взвешенной в воздухе и осевшей на её поверхности пыли.

Также, на значения выбросов вредных веществ в отработавших газах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси воздуха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др.

Основными источниками загрязнения воздушного бассейна при эксплуатации автотранспорта являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые выбрасывают в атмосферу отработавшие газы и топливные испарения. При этом 95 - 99% выбросов приходится на отработавшие газы (ОГ) представляющие собой аэрозоль сложного состава, зависящего от режима работы двигателя. В отработавших газах обнаружено около 280 компонентов продуктов полного и неполного сгорания нефтяных топлив, а также неорганические соединения тех или иных веществ присутствующих в топливе. Интервал возможных концентраций загрязнений может изменится от 10 до 10 мг/м3, а полидисперсные системы характеризуются, как правило, еще и широким спектром размеров частиц от 10 до 10 мкм.

Из газообразных загрязняющих веществ в наибольших количествах выбрасываются окислы углерода, углекислый газ, угарный газ, образующиеся преимущественно при сгорании топлива. В больших количествах в атмосферу выбрасываются и оксиды серы: сернистый газ, сернистый ангидрид, сероуглерод, сероводород и другие. Самый многочисленным классом веществ, загрязняющих воздух крупных городов, являются углеводороды. К числу постоянных ингредиентов газового загрязнения атмосферы относятся также свободный хлор его соединения и другие.

Образование токсичных веществ - продуктов неполного сгорания и окислов азота в двигателе в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания - расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О2, О3, С, СО, СО2, СН4, CnHm, CnHmО, NO, NO2, N, N2, NH3, HNO3, HCN, H, H2, OH, H2O. Основными токсичными веществами - продуктами неполного сгорания являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды. Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Вредные токсичные выбросы: СО, NOX, CXHY, RXCHO, SO2, сажа, дым.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в РК в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам. РbО (оксиды свинца) - возникают в карбюраторных двигателях, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5.0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта - отказ от использования этилированных бензинов. Загрязнение воздуха идет по трем каналам:

)отходящие газы, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%);

2)картерные газы (20%);

)углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям.

Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, СХНУ, NOX, SOX распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества.

Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются между газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие - при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов.

При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и СХНУ.

Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации. Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы; в атмосфере он может окисляться до СО2 при наличии примесей - сильных окислителей (О, Оз), перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха.

Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO2. Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Фотохимический смог - это комплексная смесь, образующаяся при воздействии солнечного света из двух основных компонентов выбросов автомобильных двигателей - NO и углеводородных соединений. Другие вещества (SO2), твердые частицы также могут участвовать в смоге, но не являются основными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной для смога. Стабильные метеорологические условия благоприятствуют развитию смога:

городские эмиссии удерживаются в атмосфере в результате инверсии,

служащей своеобразной крышкой на сосуде с реактивами,

увеличивая продолжительность контакта и реакции,

препятствуя рассеиванию (новые реакции добавляются к первоначальным).

Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов и продуктов реакции.

2.4 Влияние автотранспорта на гидросферу

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ (Криксунов, 1995). Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов. Установлено, что более 400 видов веществ, выделяемых при работе автотранспорта, могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей личного пользования недостаточно развита. Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое обслуживание своими силами, что они и делают, конечно, без учёта экологических последствий. Примером могут служить частные мойки или несанкционированные площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов эту операцию зачастую выполняют на берегу реки, озера или пруда. Между тем автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют определённую опасность для водоёмов.

Ливневые сточные воды с поверхности автомагистралей, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий также являются мощным источником загрязнения водных бассейнов в городской местности нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися органическими веществами. Поступление со стоками тяжелых металлов и токсичных веществ резко ограничивает потребление и использование водных ресурсов.

Для снижения загрязнения поверхностных вод открытых водоемов необходимо создание бессточной системы водоснабжения на участках, используемых для мытья автомобилей, а также строительство локальных очистных сооружений с последующим разбавлением остаточного количества загрязняющих веществ. Практика показала, что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ. Однако они практически не снижают содержание в них солей, из которых наибольшую опасность представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные, к которым относится один из наиболее токсичных - тетроэтилсвинец.

2.5 Шумовое воздействие автотранспорта

Один из основных источников шума в городе - автомобильный транспорт, интенсивность движения которого постоянно растёт. Наибольшие уровни шума 90-95 дБ отмечаются на магистральных улицах городов со средней интенсивностью движения 2-3 тыс. и более транспортных единиц в час.

Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером (составом) транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зелёных насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.

В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. В целом грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжёлый шумовой режим.

Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже.

Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобильности. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Кроме того, уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счёт торможения двигателем до момента включения ножного тормоза.

За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает всё большую остроту.

В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10-25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при его уровне более 70 дБ.

Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. Опасность возможной потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека. Некоторые теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, другие могут работать при сильном шуме почти всю жизнь без сколько-нибудь заметной утраты слуха. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышенную усталость.

Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным австрийских исследователей, это сокращение колеблется в пределах 8-12 лет. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетённости, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

Наиболее чувствительны к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46% людей, в возрасте 28-37 лет - 57%, в возрасте 38-57 лет - 62%, а в возрасте 58 лет и старше - 72%. Большое число жалоб на шум у пожилых людей, очевидно, связано с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой группы населения.

Наблюдается зависимость между числом жалоб и характером выполняемой работы. Данные опроса показывают, что беспокоящее действие шума отражается больше на людях, занятых умственным трудом, по сравнению с людьми, выполняющими физическую работу (соответственно 60% и 55%). Более частые жалобы лиц умственного труда, по-видимому, связаны с большим утомлением нервной системы.

Массовые физиолого-гигиенические обследования населения, подвергающегося воздействию транспортного шума в условиях проживания и трудовой деятельности, выявили определённые изменения в состоянии здоровья людей. При этом изменения функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, слуховой чувствительности зависели от уровня воздействующей звуковой энергии, от пола и возраста обследованных. Наиболее выраженные изменения выявлены у лиц, испытывающих шумовое воздействие в условиях, как труда, так и быта, по сравнению с лицами, проживающими и работающими в условиях отсутствия шума.

Высокие уровни шума в городской среде, являющиеся одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечно-сосудистую систему. Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, повышенное содержание холестерина в крови встречаются чаще у лиц, проживающих в шумных районах.

Шум в значительной мере нарушает сон. Крайне неблагоприятно действуют прерывистые, внезапно возникающие шумы, особенно в вечерние и ночные часы, на только что заснувшего человека. Внезапно возникающий во время сна шум (например, грохот грузовика) нередко вызывает сильный испуг, особенно у больных людей и у детей. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Под влиянием шума уровнем 50 дБ срок засыпания увеличивается на час и более, сон становится поверхностным, после пробуждения люди чувствуют усталость, головную боль, а нередко и сердцебиение.

Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественно развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует развитию ряда заболеваний, таких как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь.

Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всём комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.

В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены фундаментальные физиологические исследования по определению действующих и пороговых уровней шума. В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки (№ 3077-84) и Строительными нормами и правилами II.12-77 "Защита от шума". Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих жильё и общественные здания, разрабатывающих проекты планировки и застройки городов, микрорайонов, жилых домов, кварталов, коммуникаций и т.д., а также для организаций, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих транспортные средства, технологическое и инженерное оборудование зданий и бытовые приборы. Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами.

Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта.

ГОСТ 19358-85 "Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений" устанавливает шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические контрольные испытания. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов - 80-86 дБ. Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов - 85 дБ, пассажирских помещений автобусов - 75-80 дБ.

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения.

Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счёт уменьшения шумности транспортных средств.

К градостроительным мероприятиям по защите населения от шума относятся: увеличение расстояния между источником шума и защищаемым объектом; применение акустически непрозрачных экранов (откосов, стен и зданий-экранов), специальных шумозащитных полос озеленения; использование различных приёмов планировки, рационального размещения микрорайонов. Кроме того, градостроительными мероприятиями являются рациональная застройка магистральных улиц, максимальное озеленение территории микрорайонов и разделительных полос, использование рельефа местности и др.

Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25-30 м от автомагистралей и зоны разрыва озеленены. При замкнутом типе застройки защищёнными оказываются только внутриквартальные пространства, а внешние фасады домов попадают в неблагоприятные условия, поэтому подобная застройка автомагистралей нежелательна. Наиболее целесообразна свободная застройка, защищённая от стороны улицы зелёными насаждениями и экранирующими зданиями временного пребывания людей (магазины, столовые, рестораны, ателье и т.п.). Расположение магистрали в выемке также снижает шум на близрасположенной территории.

3. Исследование влияния автотранспорта на состояние атмосферного воздуха на примере г. Рудного

Рудный имеет хорошо развитые транспортные связи. Железнодорожно транспортная связь осуществляется транспортной линией Костанай-Рудный-Лисаковск-Житикара и Рудный-Качар. Территория г. Рудного имеет три четко выделенные архитектурно-планировочные зоны, размещение которых продиктовано преобладающими юго-западными ветрами.

В условиях интенсивной антропогенной нагрузки экологическая безопасность окружающей среды представляется актуальнейшей проблемой, весьма далёкой от разрешения. Всё отчётливее проявляются последствия урбанизации. Существенной особенностью загрязнения воздушной среды городов являются выхлопные газы автотранспорта. В ряде городов Казахстана, особенно в крупных административных и промышленных центрах, выхлопные газы автомобильного транспорта составляют 60-80% общих выбросов.

Автомобильные двигатели загрязняют атмосферу вредными веществами, которые представляют собой сложную смесь из более, чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенных. Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников

Тип двигателяТопливоОсновные виды загрязненийПримерыЧетырёхтактный двигатель внутреннего сгоранияБензинУглеводороды, оксид углерода, оксиды азота, свинецАвтомобили, автобусы, самолёты, мотоциклыДвухтактный двигатель внутреннего сгоранияБензин (с добавлением масла) Углеводороды, оксид углерода, оксид азота, твёрдые вещества (сажа) Мотоциклы, вспомогательные моторыДизельЛигроинОксиды азота, твёрдые вещества (сажа)Автобусы, тракторы, поезда

По своему воздействию на организм человека вещества, содержащиеся в отработанных газах, подразделяются на несколько групп.

В группу нетоксичных веществ входят азот, кислород, водяной пар, а также углекислый газ.

Группу токсичных веществ составляют окись углерода СО, оксиды азота, многочисленная группа углеводородов, включающая парафины, ароматические соединения и т.д. Окись углерода поражает нервную систему человека, нарушает сердечную деятельность, препятствует кислородному обмену в крови. Углеводороды способствуют развитию раковых заболеваний.

Следующую группу образуют неорганические газы - оксиды серы и сероводород и сажа. Например, длительное воздействие сажи может провоцировать болезни органов дыхания, центральной нервной и иммунной систем.

Особую группу составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе активный - бенз (а) пирен, являющийся сильным канцерогеном. Именно с бенз (а) пиреном связывают дополнительный риск возникновения онкологических заболеваний.

В случае присутствия этилированного бензина образуются токсичные соединения свинца. Свинец поражает нервную систему человека и костную ткань.

Состав отработанных газов основных типов двигателей - бензинового двигателя с электрическим зажиганием и дизеля - существенно отличается, прежде всего, по концентрации продуктов неполного сгорания, а именно оксида углерода, углеводородов и сажи. В таблице 3.2 показаны выбросы вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей (% к общему объёму выбросов).

Таблица 3.2-Выбросы вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей, мкг/куб. м

ВеществоКарбюраторный двигательДизельный двигательОксид углерода0,5-12,00,01-0,5 Оксид азота0,005-0,80,002-0,5 Углеводороды0,2-0,30,009-0,5 Бенз (а) пирендо 20 до 10

Как видно из таблицы 3.2 выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Наиболее полно положительные качества дизеля проявляются в режиме городского движения с большим процентом малых нагрузок и холостого хода. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, которая насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами. Наиболее объёмным компонентом автомобильных выбросов является оксид углерода, на него приходится до 80% выбросов от легковых автомобилей и до 87% выбросов от грузового транспорта. Ко вторым по массе загрязнителям атмосферы от автотранспорта относятся углеводороды (14% от легкового и до 8% от грузового транспорта). Оксидами азота в большей степени насыщены выхлопы автобусов и легкового транспорта (до 8%). Оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, как обладающие наибольшей токсичностью, являются основными нормирующими компонентами выхлопных газов автомобилей.

Наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автомобилями в воздух на малом ходу, на перекрёстках, остановках перед светофорами. В таблице 3.3 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.

Таблица 3.3 - Концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы

Режим работы двигателяОксид углерода, % по объёмуУглеводороды, мг/лОксиды азота, мг/лХолостой ход4-122-6-Принудительный холостой ход2-48-12-Средние нагрузки0-10,8-1,52,5-4,0Полные нагрузки20,7-0,84-8

Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого автомобиля 15 тысяч километров. В среднем за это время он обедняет атмосферу на 4350 кг кислорода и обогащает её на 3250 кг углекислого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводородов и 7 кг окислов азота.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчётов количества выбросов являются: количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы за единицу времени (в соответствии с методикой автомобильный транспорт необходимо разделить на пять категорий: автобусы, легковые автомобили, лёгкие, средние и тяжёлые грузовые автомобили); нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города (средние нормы расхода топлива приведены в таблице 3.4).

Таблица 3.4 - Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города

Тип автотранспортаСредние нормы расхода топлива (л на 100 км) Удельный расход топлива Уi (л на 1 км) Легковой автомобиль11-130,11-0,13Грузовой автомобиль29-330,29-0,33Автобус41-440,41-0,44Дизельный грузовой автомобиль31-340,31-0,34

Значения эмпирического коэффициента, определяющего выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице 3.5 Коэффициент К численно равен количеству выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомобиля топлива (в литрах) необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу).

Таблица 3.5 - Выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего

Вид топливаЗначение коэффициента К Оксид углеродаУглеводородыДиоксид азотаБензин0,60,10,04 Дизельное топливо0,10,030,04

3.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом

Выброс i - го вредного вещества автотранспортным потоком (MLi) определяется для конкретной автомагистрали, на всей протяженности которой структура и интенсивность автотранспортных потоков изменяется не более, чем на 20 - 25 %. При изменении автотранспортных характеристик на большую величину, автомагистраль разбивается на участки, которые в дальнейшем рассматриваются как отдельные источники.

Такая магистраль (или ее участок) может иметь несколько нерегулируемых перекрестков или (и) регулируемых при интенсивности движения менее 400 - 500 автомобилей/час.

Для автомагистрали (или ее участка) с повышенной интенсивностью движения (т.е. более 500 автомобилей/час) целесообразно дополнительно учитывать выброс автотранспорта (Мп) в районе перекрестка.

В районе перекрестка выбрасывается наибольшее количество вредных веществ автомобилем за счет торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме "разгона" по разрешающему сигналу светофора.

Это обуславливает необходимость выделить на выбранной автомагистрали участки перед светофором, на которых образуется очередь автомобилей, работающих на холостом ходу в течение времени действия запрещающего сигнала светофора.

Таким образом, для автомагистрали (или ее участка) при наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс М будет равен:

(3.1)

где МП1, МП2, МП3, МП4 - выброс в атмосферу автомобилями, находящимися в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора; МL1, МL2, МL3, МL4 - выброс в атмосферу автомобилями, движущимися по данной автомагистрали в рассматриваемый период времени; n и m - число остановок автотранспортного потока перед перекрестком соответственно на одной и другой улицах его образующих за 20-минутный период времени; индексы 1 и 2 соответствуют каждому из 2-х направлений движения на автомагистрали с большей интенсивностью движения, а 3 и 4 - соответственно для автомагистрали с меньшей интенсивностью движения.

3.1.1Методика расчета выбросов движущегося автотранспорта

Выброс i - того загрязняющего вещества (г/с) движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее участке) с фиксированной протяженностью L (км) определяется по формуле:

(3.2)

где (г/км) - пробеговый выброс i - г o вредного вещества автомобилями k - й группы для городских условий эксплуатации, определяемый по таблице3.6;- количество групп автомобилей;k (1/ час) - фактическая наибольшая интенсивность движения, т.е. количество автомобилей каждой из К групп, проходящих через фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в единицу времени в обоих направлениях по всем полосам движения;

- поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортного потока ( (км/час) на выбранной автомагистрали (или ее участке), определяемый по таблице3.7);

Таблица 3.6 - Значения пробеговых выбросов (г/км) для различных групп автомобилей

Наименование группы автомобилей№ группыВыбросыСОNOх (в пересчете на NO2) СНСажаSO2ФормальдегидСоединения свинца Бенз (а) пирен12345678910ЛегковыеI19,01,82,1-0,0650,0060,0191,7·10-6Легковые дизельныеI д2,01,30,250,10,210,003--Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью до 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) и микроавтобусы II 69,42,911,5-0, 200,0200,0264,5·10-6Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью более 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) III 75,05,213,4-0,220,0220,0336,3·10-6Автобусы карбюраторныеIV97,65,313,4-0,320,030,0416,4·10-6Грузовые дизельныеV8,57,76,00,31,250,21-6,5·10-6Автобусы дизельныеVI8,88,06,50,31,450,31-6,7·10-6Грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газеVII39,02,61,3-0,180,002-2,0·10-6

Таблица 3.7 - Значения коэффициентов, учитывающих изменения количества выбрасываемых вредных веществ в зависимости от скорости движения

Скорость движения (V, км / час) 1015202530354045506075801001,351,281,21,11,00,880,750,630,50,30,450,50,65

Примечание: для диоксида азота значение принимается постоянным и равным 1 до скорости 80 км/час.

Таблица 3.8 - Удельные значения выбросов для автомобилей, находящихся в зоне перекрестка

Наименование группы автомобилей№ группыВыбросыСОNOх (в пересчете на NO2) СНСажаSO2ФормальдегидСоединения свинца Бенз (а) пирен12345678910ЛегковыеI3,50,050,25-0,010,00080,00442,0 · 10-6Легковые дизельныеI д0,130,080,060,0350,040,0008--Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью до 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) и микроавтобусы II 6,30,0751,0-0,020,00150,00474,0 · 10-6 Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью более 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) III 18,40,22,96-0,0280,0060,00754,4 · 10-6Автобусы карбюраторныеIV16,10,162,64-0,030,0120,00754,5 · 10-6Грузовые дизельныеV2,850,810,30,070,0750,015-6,3 · 10-6Автобусы дизельныеVI3,070,70,410,090,090,020-6,4 · 10-6Грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газеVII6,440,090,26*-0,010,0004-3,6 · 10-6

* - значение выброса за вычетом метана

- коэффициент пересчета "час" в "сек";(км) - протяженность автомагистрали (или ее участка) из которого исключена протяженность очереди автомобилей перед запрещающим сигналом светофора и длина соответствующей зоны перекрестка (для перекрестков, на которых проводились дополнительные обследования).

3.1.2 Методика расчета выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка

При расчетной оценке уровней загрязнения воздуха в зонах перекрестков следует исходить из наибольших значений содержания вредных веществ в отработавших газах, характерных для режимов движения автомобилей в районе пересечения автомагистралей (торможение, холостой ход, разгон).

Выброс i - го загрязняющего вещества (ЗВ) в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора определяется по формуле:

, г/мин (3.3)

где Р (мин) - продолжительность действия запрещающего сигнала светофора (включая желтый цвет);Ц - количество циклов действия запрещающего сигнала светофора за 20-минутный период времени;гр - количество групп автомобилей;

, (г/мин) - удельный выброс i - г o ЗВ автомобилями, k-ой группы, находящихся в "очереди" у запрещающего сигнала светофора;k, n - количество автомобилей k группы, находящихся в "очереди" в зоне перекрестка в конце n - го цикла запрещающего сигнала светофора.

Значения определяются по таблице 3.8, в которой приведены усредненные значения удельных выбросов (г / мин), учитывающие режимы движения автомобилей в районе пересечения перекрестка (торможение, холостой ход, разгон), а значения Р, NЦ, Gk - по результатам натурных обследований.

3.2 Организация и проведение натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков на основных автомагистралях

Для определения выбросов автотранспорта на городских автомагистралях и последующего их использования в качестве исходных данных при проведении расчетов загрязнения атмосферы проводится изучение особенностей распределения автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) по городу и их изменений во времени (в течение суток, недели и года).

Территориальные различия состава и интенсивности транспортных потоков зависят от площади и поперечных размеров города, количества населения, схемы планировки улично - дорожной сети, особенностей расположения промышленных предприятий, автохозяйств, бензозаправочных станций и станций техобслуживания.

Временные различия в значительной степени связаны с режимом работы промышленных предприятий и учреждений города и с климатическими особенностями района, в котором расположен город.

На основе изучения схемы улично - дорожной сети города, а также информации о транспортной нагрузке составляется перечень основных автомагистралей (и их участков) с повышенной интенсивностью движения и перекрестков с высокой транспортной нагрузкой.

В качестве таких магистралей (участков) рассматриваются:

для городов с населением до 500 тысяч человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 200 - 300 автомобилей в час;

для городов с населением более 500 тыс. человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 400 - 500 автомобилей в час.

Выбранные автомагистрали (или их участки) и перекрестки наносятся на карту - схему города (с учетом масштаба карты). На этой карте фиксируются и перекрестки, на которых предполагается проведение дополнительных обследований.

Для определения характеристик автотранспортных потоков на выбранных участках улично - дорожной сети проводится учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам:. Л - легковые, из них отдельно легковые и легковые дизельные автомобили;. ГК < 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы (ГАЗ - 51-53, УАЗы, "Газель", РАФ и др.);. ГК > 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗИЛы, Урал и др.);. АК - автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ);. ГД - грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ);. АД - автобусы дизельные (городские и интуристовские "Икарусы");. ГГБ - грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе.

Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводится в течение 20 минут каждого часа. При высокой интенсивности движения (более 2 - 3 тыс. автомашин в час) подсчет проходящих автотранспортных средств проводится синхронно раздельно по каждому направлению движения (а при недостаточности числа наблюдателей - первые 20 минут - в одном направлении; следующие 20 минут - в противоположном направлении).

Для выявления максимальной транспортной нагрузки наблюдения выполняются в часы "пик". Для большинства городских автомагистралей отмечается два максимума: утренний и вечерний (соответственно с 7 - 8 часов до 10 до 11 часов и с 16 - 17 часов до 19 - 20 часов), для многих транзитных автомагистралей наибольшая транспортная нагрузка характерна для дневного времени суток.

С целью получения исходных данных о выбросах для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы города наблюдения организуются в часы "пик" летнего сезона года.

Натурные обследования состава и интенсивности движущегося автотранспортного потока проводятся не менее 4 - 6 раз в часы "пик" на каждой автомагистрали.

Результаты натурных обследований структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока заносятся в полевой журнал (приложение А).

Для оценки транспортной нагрузки в районе регулируемых перекрестков проводятся дополнительные обследования.

Последовательно (а при возможности одновременно) на каждом направлении движения в период действия запрещающего сигнала светофора (включая и желтый цвет) выполняется подсчет автотранспортных средств (по группам), образующих "очередь". Одновременно фиксируется длина "очереди" в метрах.

Результаты дополнительных обследований заносятся в полевой журнал (приложение Б).

В ходе проведения натурных обследований дополнительно определяется ряд параметров, необходимых как для расчета выбросов, так и проведения расчетов загрязнения атмосферы.

На каждой автомагистрали (или ее участке) фиксируются следующие параметры:

ширина проезжей части, (в метрах);

количество полос движения в каждом направлении;

протяженность выбранного участка автомагистрали (в км) с указанием названий улиц, ограничивающих данную автомагистраль (или ее участок);

средняя скорость автотранспортного потока с подразделением на три основные категории: легковые, грузовые и автобусы (в км/час) (определяется по показаниям спидометра автомобиля, движущегося в автотранспортном потоке).

Определение средней скорости движения основных групп автотранспортного потока выполняется по всей протяженности обследуемой автомагистрали или ее участка, включая зоны нерегулируемых перекрестков и регулируемых перекрестков.

На обследуемом перекрестке фиксируются следующие параметры:

ширина проезжей части (в метрах);

количество полос движения в каждом направлении;

протяженность зоны перекрестка в каждом направлении (в метрах).

3.3 Расчет выбросов движущегося автотранспорта на исследуемых объектах

В качестве объектов исследования выбраны три перекрестка, расположенные в разных частях города:

перекресток улиц Ленина и 50 лет Октября;

перекресток улиц Топоркова и 40 лет Октября;

перекресток улиц Мира и Горняков.

Расчет выбросов движущегося автотранспорта на исследуемых объектах осуществляется на основании данных полевых наблюдений (приложение А) в соответствии с методикой, изложенной в п.3.1 результаты расчетов приведены в таблице 3.9.

3.4 Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка

Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка на исследуемых объектах осуществляется на основании данных полевых наблюдений (приложение Б) в соответствии с методикой, изложенной в п.3.1 результаты расчетов приведены в таблице 3.10.

Средние объемы выбросов от движущихся автомобилей и автомобилей в районе регулируемого перекрестка представлены в таблице 3.11.

Анализируя данные натурных исследований и расчетные данные можно сделать вывод, что наибольшее количество вредных веществ выбрасывается на наиболее нагруженном перекрестке на ул. Ленина и ул.50 лет Октября (рисунок 1-11).

Таблица 3.9 - Результаты расчета выбросов от движущегося автотранспорта на исследуемых объектах (г/с)

ДатаВремя подсче-та, за период 20 минутВыбросыСОNOх (в пересчете на NO2) СНСажаSO2Формаль-дегидСоединения свинца Бенз (а) пирен (х10-6) 12345678910Перекресток ул. Ленина - 50 лет Октября22.047-80,0850,010,0120,0002250,001270,000250,000043750,00946917-180,0880,0140,0150,0002880,001640,0003160,000068750,01300623.047-80,0580,0120,0110,0002630,001430,0002870,000046250,01019417-180,0670,0130,0140,0003060,001660,0003280,000043750,01127524.047-80,110,0140,0180,0002060,001340,0002460,000081250,01296317-180,0930,0130,0140,0001880,00120,0002210,000081250,01168125.047-80,0660,0120,0140,0003060,001650,0003280,000043750,01113117-180,0990,0150,0160,0002440,001490,0002810,00008750,01336326.047-80,0670,0130,0140,0003380,001820,0003660,000043750,01207517-180,070,0120,0120,0002380,001330,0002530,000059380,010525Перекресток ул. Топоркова - 40 лет Октября29.047-80,0034680,000590,0007480,0000138750,000010,00000150,000001880,000550517-180,0052760,0007930,0010540,0000168750,000010,000018810,000002630,00075487530.047-80,0031220,0006150,0007120,000015750,000010,000017090,000001880,00056512517-180,0049620,0007980,0010340,0000180,00010,000019950,000002630,000754504.057-80,0044310,0006260,0008810,00001350,000010,00000150,0000030,00060787517-180,0000040,000660,0010790,0000116250,000010,00000130,000002630,00066908.057-80,0039950,0007320,0008590,000018750,000010,000001960,000001880,00066562517-180,0048620,0007030,0009890,0000146250,000010,00000170,000002630,00068212510.057-80,0034890,000810,0009170,000023250,000120,000023370,000003380,0007402517-180,003690,0006010,0007720,00001350,000010,00000150,000002250,0005685Перекресток ул. Мира - Горняков13.057-80,0112380,0015120,0015880,000018750,000130,000022750,00001250,00137517-180,015350,002350,0023880,00003750,000230,000043250,00001250,002112514.057-80,0245250,0020940,0029500,000010,000007630,0000250,002087517-180,0219250,0025250,0027690,000018750,000170,000026130,000018750,0023312515.057-80,0197750,0016440,00242500,000010,000006130,000018750,001662517-180,0159880,0019630,0021130,000018750,000140,000024250,000018750,001816.057-80,0215130,0022560,0029630,000018750,000160,000025880,000018750,002187517-180,0207380,0024130,0026380,000018750,000160,000025750,000018750,002225

Таблица 3.10 - Результаты расчета выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекресткаавтотранспорта в районе регулируемого перекрестка

ДатаВремя подсче-та, за период 20 минутВыбросыСОNOх (в пересчете на NO2) СНСажаSO2ФормальдегидСоединения свинцаБенз (а) пирен (х10-6) 12345678910Перекресток ул. Ленина - 50 лет Октября22.047-875,61,085,400,2160,017280,0950443,217-18108,7568,649,8280,9721,1880,233280,09504112,3223.047-875,61,085,400,2160,017280,0950443,217-1837,80,542,700,1080,008640,0475221,624.047-889,8568,378,4785,41,1340,228960,07128101,5217-1873,2784,596,2640,4860,6480,120960,0712866,9625.047-856,70,814,0500,1620,012960,0712832,417-1875,61,085,400,2160,017280,0950443,226.047-892,1784,867,6140,4860,7020,125280,0950477,7617-1873,444,596,2640,4860,7020,120960,0712866,96Перекресток ул. Топоркова - 40 лет Октября29.047-856,79,0184,050,7560,1620,012960,0712878,8417-1857,4028,7484,3740,7560,3780,017280,0712868,0430.047-857,40213,3924,3741,1340,3780,017280,07128102,0617-1857,40218,0364,3741,5120,3780,017280,07128157,6804.057-890,998,7487,6140,7560,7020,125280,0950468,0417-1856,78,7484,050,7560,1620,012960,0712868,0408.057-894,513,1226,751,1340,270,2160,1188102,0617-1857,4028,7484,3742,160,3780,017280,0712868,0410.057-857,4021,2424,3740,2160,3780,017280,0712832,417-1857,4021,2424,3740,2160,3780,017280,0712832,4Перекресток ул. Мира - Горняков13.057-849,680,814,5900,8640,16632032,417-1830,781,2423,240,2160,810,1620,0237632,414.057-865,071,2426,210,2161,2960,270,0475232,417-1899,361,2429,180,2161,7280,324032,415.057-830,785,4543,240,4860,810,162077,7617-1830,780,813,2400,810,162032,416.057-846,171,354,8601,2150,27010817-1830,781,2423,240,2160,810,162032,4

Таблица 3.11 - Результаты расчета выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекресткаавтотранспорта в районе регулируемого перекрестка

ВыбросыСОNOх (в пересчете на NO2) СНСажаSO2ФормальдегидСоединения свинца Бенз (а) пирен (х10-6) 12345678Перекресток ул. Ленина - 50 лет Октября75,963,586,150,780,530,090,0860,9Перекресток ул. Топоркова - 40 лет Октября64,3311,074,961,120,360,050,0871,3 Перекресток ул. Мира - Горняков47,941,5894,730,181,040,210,0144,5

Рисунок 1 - Количество вредных веществ, выбрасываемых в районе исследуемых объектов

Рисунок 2 - Нагруженность исследуемых участков дороги

Рисунок 3 - Количество угарного газа, выбрасываемого в районе исследуемых объектов

4. Рекомендуемые мероприятия по снижению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду

В последнее время много внимания уделяется экологичности автомобилей. От технического состояния систем и агрегатов автомобиля во многом зависит расход топлива и степень экологических загрязнений.

До настоящего времени 75% бензина и 15% дизельного топлива (ДТ), производимого в странах СНГ, потреблялось автомобильным транспортом. Нефтеперерабатывающие заводы поставляли в основном этилированный бензин. Он относительно дешевый, но экологически грязный. Причем это опасный яд не только для живых организмов. Одна заправка автомобиля этилированным бензином полностью выводит из строя дорогостоящий нейтрализатор.

Развитые страны прекращают выпуск этилированного бензина и перешли уже на производство высокооктанового неэтилированного.

Во всем мире идет энергичный поиск новых видов топлив. Ученые видят выход в расширении использования на автомобилях природного газа, спирта, водорода, электрической и солнечной энергии, пара и т.д.

За счет использования "измененного" топлива можно уменьшить токсичность отработавших газов автомобиля. Например, эмульсия 10% воды в дизельном топливе уменьшает содержание окиси азота в выхлопе на треть и дымление наполовину. Если смешивать бензин с обогащенным кислородом воздухом, то эффективность двигателя увеличивается. Кислород отделяется от азота магнитным полем.

Ужесточение экологических норм к концу ХХ столетия наблюдается во всех странах мира, особенно активно этот процесс происходит в Японии. Раньше других, в 1998г., здесь ввели наиболее жесткие требования к машинам с дизельным топливом.

К мероприятиям, позволяющим снизить воздействие транспорта на окружающую среду относятся:

-разработка ресурсосберегающих технологий защиты окружающей среды от транспортных загрязнений;

-разработка алгоритмов и технических средств мониторинга окружающей среды на транспортных объектах и прилегающих к ним территориях, методов управления транспортными потоками для увеличения пропускной способности дорожной и улично-дорожной сети в крупных городах;

-совершенствование системы управления природоохранной деятельностью на транспорте;

-рациональная организация перевозок и движения (совершенствование дорог, выбора парка подвижного состава и его структуры, оптимальная маршрутизация автомобильных перевозок, организация и регулирование дорожного движения и рациональное управление автомобилем);

-ограничение распространения загрязнения от источника к человеку;

-совершенствование автомобиля и его техническое состояние (совершенствование конструкций автомобиля, создание новых типов силовых установок, применение новых типов топлива и поддержание технического состояния автомобиля);

-увеличение темпов и объемов работ по озеленению и благоустройству города.

Снижение концентрации оксида углерода может быть достигнуто с помощью зеленых насаждений.

Таблица 4.1 - Снижение концентрации оксида углерода с помощью зеленых насаждений

Тип посадокКоэффициент ажурностиСнижение концентрации пыли,%зималетозималетоОднорядная полоса деревьев0,110,220-37-10Двухрядная полоса деревьев0,150,373-510-20Двухрядная полоса деревьев с двухрядным кустарником0,180,585-730-40Трехрядная полоса деревьев с двухрядным кустарником0, 200,6810-1240-50Четырехрядная полоса деревьев с двухрядным кустарником0,230,7510-5050-60

Мероприятия по защите от автомобильного шума:

-увеличение расстояния между источником шума и защищаемым объектом;

-рациональная застройка магистральных улиц;

-максимальное озеленение территорий микрорайонов и разделительных полос (тополь, каштан);

-применение глушителей шума.

Экологичность автомобилей в основном определяется их топливной расходной характеристикой, т.е. чем меньше углеводородного топлива потребляет машина, тем меньший экологический ущерб наносится атмосфере отработавшими газами. При равенстве расхода топлива наиболее экологичным автомобилем будет тот, токсичность и объемы выбросов вредных веществ которого будут меньше. Именно поэтому в настоящее время наблюдается тенденция сокращения удельного расхода топлива на автомобильном транспорте, в том числе за счёт использования (особенно в личной собственности) малолитражных автомобилей.

В итоге, например, снижение удельного расхода топлива на 100 км с 8-10 до 4-5 л при прочих равных условиях обеспечит уменьшение экологического ущерба от АТ в 2 раза. Аналогичный эффект дает повышение равномерности движения автомобиля. Однако в условиях города, особенно в мегаполисах, осуществить это мероприятие очень трудно.

Эффективным способом повышения полноты сгорания топлива, а, следовательно, экономичности и одновременно экологичности работы двигателя является совершенствование процесса топливоподачи. Поэтому повышение экологичности работы автомобиля является наиболее актуальной проблемой. Для ее решения существует несколько основных методов:

снижение удельного расхода топлива в автомобилях;

применение принципиально новых конструкций двигателей;

повышение качества топлива и добавка присадок;

использование экологически безопасных видов топлива;

утилизация или нейтрализация вредных выбросов;

уменьшение массы автомобиля и улучшение его аэродинамических

форм;

диагностика и наладка всех систем двигателя.

Единственной альтернативой двигателя АТ сегодня можно считать электрический, который до сих пор не может заменить ДВС в связи со значительными присущими ему недостатками: небольшой запас хода (40-120 км), маленькая скорость (30-40 км/ч), длительная зарядка аккумуляторов (до 8 часов).

Несмотря на это, многие автомобильные компании мира продолжают разрабатывать и выпускать электромобили, в которых пробег без дозарядки стараются увеличить до 200-300 км, а скорость - до 120-150 км/ч.

Практически всеми автомобилестроительными компаниями разработаны и выпускаются отдельные модели машин с гибридными конструкциями двигателей, представляющих собой сочленение бензиновых и электрических агрегатов. Причем бензиновые двигатели включаются только в тех случаях, когда они эффективнее электромоторов. Обычно вначале начинает работать электромотор, а после первой скорости к нему присоединяется бензиновый двигатель. Таким образом, в момент начального разгона, когда бензиновый двигатель выделяет наибольшее количество вредных веществ, работает электромотор. Электронная система управления во время движения (по запрограммированной эффективности) спаривает или разъединяет оба мотора. В таком автомобиле электроэнергия вначале расходуется, а при спуске или торможении аккумулируется. В обычных автомобилях эта энергия теряется. Такой гибридный двигатель теоретически экологичней, чем ДВС. В настоящее время гибридные конструкции автомобилей можно считать проходящими испытания у потребителей.

В настоящее время существует несколько распространенных видов альтернативного топлива для автомобильного транспорта: сжиженный нефтяной газ, природный газ, биодизельное топливо, водород и др.

Сжиженный газ представляет собой смесь пропана (С3Н8), бутана (С4Н10) и незначительного количества (около 1 %) непредельных углеводородов. Известно, что он обладает всеми качествами полноценного топлива для двигателей внутреннего сгорания, поэтому во всем мире этот газ признан как дешевое, экологически чистое топливо, по многим свойствам превосходящее бензин. Использование сжиженного нефтяного газа не требует кардинального изменения конструкции автомобиля, а только его приспособления к установке газового оборудования, оставляя возможность использования как бензина, так и газа в качестве топлива. Сжиженный нефтяной газ - это единственный экологически более безопасный вид топлива, который широкомасштабно применяются во всем мире на транспорте. При его использовании количество основных вредных веществ снижается в 2 и более раза, в 1,5-2 раза уменьшается износ основных деталей цилиндропоршневой группы, повышается срок службы моторного масла, снижается стоимость топлива в 2 раза.

Природный газ используется в автомобилях в сжатом и сжиженном состояниях. Прогнозируется увеличение потребления сжатого (компримированного) природного газа на автомобилях в связи с большим количеством принятых программ перевода автотранспорта на этот вид топлива. Экологический "потенциал" природного газа выше, чем сжиженного нефтяного газа, однако распространенность этого вида альтернативного топлива значительно ниже из-за большей сложности и стоимости устанавливаемого оборудования (достигающей 20 % от стоимости автомобиля), а также ограниченного количества автомобильных газонаполнительных компрессорных станций.

Биодизельное топливо - это альтернативный экологически чистый вид топлива, получаемый из растительных масел и используемый для замены (экономии) обычного дизельного топлива. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое, арахисовое, пальмовое, отработанные подсолнечное и оливковое масла, а также животные жиры. Биодизельное топливо может использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания как самостоятельно, так и в смеси с дизтопливом, без внесения изменений в конструкцию двигателя. Обладая примерно одинаковым с минеральным дизельным топливом энергетическим потенциалом, биодизель имеет ряд существенных преимуществ: не токсичен; практически не содержит серы и канцерогенного бензола; разлагается в естественных условиях (примерно так же, как сахар); обеспечивает значительное снижение вредных выбросов в атмосферу при сжигании как в ДВС, так и в технологических агрегатах; увеличивает цетановое число топлива и его смазывающую способность, что существенно увеличивает ресурс двигателя; имеет высокую температуру воспламенения (более 100°С), что делает его использование относительно безопасным; его источником являются возобновляемые ресурсы; производство биодизеля легко организовать, в том числе, в условиях небольшого фермерского хозяйства. Биодизель получил широкое распространение во многих странах мира. Среди них: Германия, Австрия, Чехия, Франция, Италия, Швеция, США, а также другие страны. Наиболее широкое применение биодизель получил в Германии. Именно здесь производится более 2 млн тонн рапсового топлива ежегодно, что уже позволило значительно снизить вредные выбросы в атмосферу.

Однако культивирование растений, которые служат компонентами биодизеля, может крайне негативно сказаться на окружающей среде. В итоге может случиться, что, решая задачу снижения загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта, в большей степени усугубятся другие проблемы: деградации почв, производства продовольствия, вымирания различных видов животных.

Абсолютно экологичным видом альтернативного топлива для автомобилей считается водород. При сгорании водорода не образуется никаких вредных веществ, только вода. Учитывая, что выбросы вредных веществ с отработавшими газами автотранспорта в мегаполисе могут составлять более 90 %, то использование водорода в качестве топлива АТ позволит устранить эту экологическую проблему. Все известные автомобильные компании пытаются применить это топливо в своих конструкциях. Однако, несмотря на бесспорные экологические, энергетические и иные преимущества применения водорода, его внедрение на автотранспорт в настоящее время можно пока назвать только экспериментальным, хотя и уже достаточно масштабным. Основные причинами являются: проблема хранения водорода в автомобиле и экономическая целесообразность его применения.

Переход качества топлива на класс Евро-5.

На сегодняшний день в Республике Казахстан для топлива действует экологический класс Евро-2, а для транспорта - Евро-3. Введение экологических классов на топливо - это уже ужесточение требований к качеству топлива, что должно привести к улучшению качества топлива.

Если бы Республика Казахстан не производила, а импортировала бы нефтепродукты, то по качеству топлива можно было сразу перейти на Евро-5, как в Европе. Ведь купить самое лучшее топливо по качеству легче, чем производить и модернизировать заводы. Так, некоторые страны бывшего Союза, которые не имеют своего сырья, перешли на более высокие экологические классы, чем Республика Казахстан. Через переход на более высокий уровень экологического класса топлива государство решает вопрос улучшения качества топлива.

Введение в перспективе Евро-5 даст постепенный переход к производству топлива высокого качества с соблюдением международных норм. Это более жесткий европейский стандарт по требованию к экологии и эксплуатации автомобильного транспорта. С января 2014 г. должен быть осуществлён переход на "Евро-3" по качеству топлива, с января 2016 г. переход на топливо "Евро-4".

Законодательно устанавливаемые требования к экологическим показателям качества топлив увязываются с соответствующими требованиями к уровню вредных выбросов автотранспортных средств.

На сегодняйшний день в Казахстане автобензины, в том числе 92-ой, производятся тремя заводами-изготовителями: Атырауский НПЗ, Павлодарский НХЗ и ПетроКазахстанОйлПродактс (г. Шымкент).

Атырауский НПЗ выпускает автобензины марок: Аи-80, Аи-92, Премиум-95 (все с моющими присадками).

С целью более экономного расходования топлива в данной дипломной работе предлагается использование новейшего устройства, зарегистрированного под торговой маркой Carup, и разработанногов Японии на основе уникальных свойств BioGlass - БИО стекла (которое используется в современных космических технологиях). Для изготовления "БИОстекла" используют магнетит и кварц, расплавляя их при высокой температуре, более чем 1400 градусов. Разработки БИО стекла велись на протяжении 40 лет. Изучением уникальных свойств, которыми обладает БИО стекло, занимается группа учёных Промышленного университета г. Курумэ в Японии, во главе с профессором Такаси Ватанабэ.

Производитель устройства Carup японская компанияSOUSEI Co., Ltd <#"center">Заключение

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду.

Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере. Поскольку основная масса автомобилей сконцентрирована в крупных городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов.

С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Постоянный рост количества автомобилей оказывает определенное отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека.

Целью данной работы явилось рассмотрение степени влияния автомобильного транспорта на городскую окружающую среду. В ходе изучения данной проблемы были поставлены и решены следующие задачи:

рассмотрен спектр вредных воздействий автомобильного транспорта (воздействие на человека, атмосферу, гидросферу, шумовое воздействие);

изучено влияние автомобильного шума на окружающую среду и организм человека;

проведен анализ влияния автомобильного транспорта на окружающую среду на примере города Рудного.

Известно, что автотранспорт выбрасывает в воздушную среду более 20 компонентов, среди которых угарный газ, углекислый газ, оксиды азота и серы, альдегиды, свинец, кадмий и канцерогенная группа углеводородов (бензапирен и бензоантроцен). При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами. Так, на небольшой скорости бензиновый двигатель выбрасывает в атмосферу 0,05% углеводородов (от общего выброса), а на малом ходу - 0,98%, окиси углерода соответственно - 5,1% и 13,8%. Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого автомобиля 15 тыс. км. В среднем за это время он обедняет атмосферу на 4350 кг кислорода и насыщает ее 3250 кг углекислого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводов и 7 кг окислов азота.

В ходе выполнения дипломной работы было рассчитано количество выбросов вредных веществ на перекрестках города различной нагруженности. Дляснижение негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду рекомендовано использование системыCarup, обладающей рядом преимуществ:

снижает вредные выбросы (СО, СН, NO) в выхлопных газах (на 20~80%);

увеличивает мощность двигателя и динамику движения автомобиля;

уменьшает уровень шума работы двигателя;

снижает образование нагара на клапанах и в камере сгорания;

продлевает срок службы моторного масла.

экономит потребление топлива (на 10~30%);

снижение образования нагара сохранит в чистоте детали цилиндропоршневой группы и позволит избежать проблем в работе двигателя;

дополнительную экономию принесёт продление срока службы моторного масла;устанавливается только в расширительный бачок радиатора, и непосредственно не связан с двигателем;

устройство запатентовано и является абсолютно безопасным как для двигателя автомобиля, так и для здоровья человека.

Установка Carupочень проста и не требует никаких усилий, инструментов и специальных технических навыков. Поместить его в расширительный бачок радиатора и убедиться, что устройство полностью погружено в охлаждающую жидкость.

долгий срок эффективного использования;

при эксплуатации никакого ухода и дополнительного внимания не требует.

Список литературы

1.В. Можарова "Транспорт в Казахстане: современная ситуация, проблемы и перспективы развития" (с сайта)

. Величковский Б.Т. и др. Здоровье человека и окружающая среда. М.: Новая школа, 1997. - 235 с.

. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. М.: Транспорт, 1987. - 96 с.

. Защита окружающей среды от техногенных воздействий под ред. Невской Г.В. М.: МГОУ, 1993. - 113 с.

. Корчагин В.А., Филоненко Ю.А. Экологические аспекты автомобильного транспорта. Учебное пособие, М.: МНЭПУ, 1997. - 100 с.

. Малов Р.В. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. М.: Транспорт, 1988. - 180 с.

. Михайловский Е.В., Серебряков К.Б., Тур Е.А. Устройство автомобиля. М.: Машиностроение, 1981. - 543 с.

. Охрана окружающей среды. М.: Высшая школа, 1991. - 247 с.

. Сабинин А.А. Автомобили с дизельными двигателями. М.: Машиностроение, 1983. - 431 с.

. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. Учебное пособие. Воронеж, 1997.

. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие в 2-х книгах под ред. Проф. Данилова-Данильяна В.И. М.: МНЭПУ, 1997. - 503 с.

. Методические рекомендации по инвентаризации и нормированию выбросов автотранспорта. - С - Пб., 1995.

. Ложкин В.Н., Демочка О.И. и др. Экспериментально - расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы. Технический отчет по НИР. С - Пб., НПО ЦНИТА, 1990.

. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей.М., Транспорт, 1985.

. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортных предприятий (расчетным методом). М., 1998.

. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. М., 1993.

. Методика расчета выбросов загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М., 1997.

18. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: человек - экономика - биота-среда, учебник для вузов, 2е изд. перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001, 566 с.

. Дажо Р. Основы экологии. - М.: Прогресс, 1975.

. Гирусов Э.В. Основы социальной экологии, уч. пособие. - М.: изд-во РУДН, 1998, 172 с.

. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. - М.: Выс. школа, 1988.

. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: уч. пособие для вузов. - М.: агентство ФАИР, 1998, 320 с.

. Радкевич В.А. Экология: уч., 4-е изд. - Минск: Вышэйшая школа, 1998, 159с.

. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990.

. Алексеев В.П. Очерки экологии человека: уч. пособие. - М.: изд-во МНЭПУ, 1998.

. Фурсов В.И. Экологические проблемы окружающей среды. - А-Ата, Ана тiлi, 1991.

. Цветкова Л.И., Алексеев М.И. и др. Экология для технических вузов/ Под ред.Л.И. Цветковой - М.: изд-во АСВ, СПб, Химиздат, 1999, 488с.

. Шилов И.А. Экология: уч. пособие, 2е изд., испр. - М.: Выс. шк., 2000, 512с.

. Химия окружающей среды / Под ред. Дж. Бокриса. - М.: Химия, 1982.

. Романов B. C., Харитонова Н.Э. Охрана природы. - Минск: Вышэйшаяшкола, 1986.

Приложения

Приложение А

Полевой журнал обследования характеристик движущегося автотранспортного потока

ДатаВремя подсчета, за период 20 минутЧисло автомобилей по группамСкорость движения потока, км / час Легковые Легковые дизельныеГК < 3, МАГК і 3АКГДАДГГБ12345678910Перекресток ул. Ленина - 50 лет Октября22.047-829-2-2-12-5017-18521--3-15-5023.047-837---1-14-5017-18281--4-16-5024.047-853-4-4-11-5017-1863---2-10-5025.047-82411-4-16-5017-1867---2-13-5026.047-831-3-1-18-5017-18482--1-12-50Перекресток ул. Топоркова - 40 лет Октября29.047-8131-52-12-6017-1816--83-1526030.047-817-221-14-6017-1818--64-16-6004.057-813-244111-6017-181313102-10-6008.057-8142-34-1616017-1817-272-13-6010.057-8112151218-6017-1818-241-12-60Перекресток ул. Мира - Горняков13.057-89-----1-5017-1812-----2-5014.057-817-1-----5017-1818-----1-5015.057-813-1-----5017-1813-----1-5016.057-814-1---1-5017-1817-----1-5017.057-811-1---1-5017-1818-1---2-50

Приложение Б

Полевой журнал обследования автотранспортных потоков на перекрестках

Ленина - 50 лет Октября

/ наименование улиц, образующих перекресток /

________________________

/ ширина проезжей части, количество полос /

ДатаВремя работы запрещающего сигнала светофора, минЧисло автомобилей по группамДлина очереди автотранспорта (м) Легковые Легковые дизельныеГК < 3, МАГК і 3АКГДАДГГБ123456789101122.0410,54-------710,54-----210,523.0410,54-------710,52-------524.0410,53-----2-10,510,53-----1-8,7525.0410,53-------510,54-------726.0410,54-----1-10,510,53-----1-8,75

Топоркова - 40 лет Октября

/ наименование улиц, образующих перекресток /

________________________

/ ширина проезжей части, количество полос /

ДатаВремя работы запрещающего сигнала светофора, минЧисло автомобилей по группамДлина очереди автотранспорта (м) Легковые Легковые дизельныеГК < 3, МАГК і 3АКГДАДГГБ123456789101129.0410,51----2--7,510,5-----2--530.0410,51----3--1010,52----4--12,504.0510,5-----2--510,5-----2--508.0510,5-----3--7,510,5-----2--510.0510,5-----4--1010,5-----3--5

.Мира - Горняков

/ наименование улиц, образующих перекресток /

________________________

/ ширина проезжей части, количество полос /

ДатаВремя работы запрещающего сигнала светофора, минЧисло автомобилей по группамДлина очереди автотранспорта (м) Легковые Легковые дизельныеГК < 3, МАГК і 3АКГДАДГГБ123456789101113.0510,53-------510,53-1-----714.0510,53-1-----710,53-1-----715.0510,54-----1-10,510,53-------516.0510,55-------8,7510,53-1-----717.0510,53-1-----710,53-------5Приложение В

Устройство, характеристика и установка системы Carup

Рисунок В.1 - Устройство системы Carup

Рисунок В.2 - Забор воздуха в цилиндры до и после установки Carup

Порядок установки системы Carup:

. Открыть крышку расширительного бачка радиатора и убедится в наличии нормального уровня жидкости в нем, которое указано производителем.

Рисунок В.3 - Открытие крышки расширительного бачка радиатора.

. Опустить Carup в расширительный бачок радиатора таким образом, чтобы устройство было полностью погружено в жидкость. В случае установки "CarupEX" при необходимости разрезать соединение ножницами.

Рисунок В.4 - Опускание Carup в расширительный бачок радиатора

. При установке "Carup" или "CarupPRO" зафиксировать устройство с помощью крепежной нити вокруг горловины бачка. Закрыть крышку расширительного бачка.

Рисунок В.5 - Фиксация устройства с помощью крепежной нити вокруг горловины бачка.

Модели Carup:

1) для легковых малолитражных автомобилей и мини тракторов с рабочим объёмом двигателя 660 см3

"CarupAERO"

Корпус модели изготовлен из технической резины. Модель эластичная, внутри модели помещено по 7 зелёных и чёрных БИО стёкол. Модель оснащена стальным кольцом для крепления на горловине расширительного бачка радиатора. Размеры:

длина 123 мм;

максимальный диаметр 16 мм;

вес - 14 г.

Цена 8 250 тенге

) для легковых автомобилей и автомобилей грузоподъёмностью до 2 тонн

"Carup"

Корпус модели изготовлен из высококачественной нержавеющей стали, во внутрь модели помещено по 12 чёрных и зелёных БИО стёкол. Модель оснащена стальной нитью для крепления на горловине расширительного бачка радиатора. Размеры:

длина 90 мм;

диаметр 18 мм;

вес 43 г.

Цена 16 000 тенге.

В случае если из-за конструктивных особенностей расширительного бачка радиатора (диаметр горловины менее 18 мм., горловина с "коленом", предусмотрено герметичное закрывание расширительного бачка) эта модель не подходит, подходит модель "CarupEX".

) для легковых автомобилей и автомобилей грузоподъёмностью до 2 тонн

"CarupEX"

Корпус модели изготовлен из технической резины. Модель эластичная и доступна для применения в большинстве автомобилей. Сгибается посередине, при необходимости делится на две части. Внутри модели помещено по 14 зелёных и чёрных БИО стёкол. Размеры:

длина 246 мм (2 x 123 мм);

максимальный диаметр 16 мм;

вес 29 г

Цена 16 000 тенге.

) для грузовых автомобилей, автобусов, автомобилей с рабочим объёмом двигателя более 4000 куб. см

"CarupPRO"

Модель изготовлена из высококачественной нержавеющей стальной сетки, во внутрь модели помещено по 40 зелёных и чёрных БИО стёкол. Модель оснащена стальной нитью для крепления на горловине расширительного бачка радиатора. В комплекте идёт кольцо для фиксации модели в свёрнутом положении.

для грузовых автомобилей грузоподъёмностью 2 - 6 тонн применяется 1 шт.

для грузовых автомобилей грузоподъёмностью 8 тонн и более применяются 2 шт.

Размеры:

длина 274 мм;

диаметр 18 мм;

вес 74 г.

Цена 43 205 тенге.