Основные причины автотранспортного загрязнения. влияние отработавших газов и их предельная допустимая концентрация в атмосфере

Влияние выхлопных газов на экологию

Общее экологическое состояние в городах не складывается положительным образом не только за счет мусора и отходов, для чего необходимо осуществлять своевременную уборку улиц, а и еще за счет выхлопных газов автомобилей. Максимальное выделение угарного газа происходит при торможении, разгоне, маневрировании, при работе автомобиля на режиме холостого хода. Анализ движения автотранспорта в городе указывает, что эти режимы наиболее продолжительны (с постоянной скоростью автобусы в городе движутся менее 9% времени). Таким образом, в городе необходимо обеспечить безостановочное движение транспорта созданием дорожных «развязок», скоростных магистралей с сетью подземных переходов, правильную расстановку светофоров.

Даже обеспечение более полного сгорания топлива в двигателе не уменьшает количества взвешенных частиц и оксидов азота. Помощь в решении этого вопроса может оказать улучшение конструкции камер дожигания, модификация топлива и повышение его испаряемости (например, переход на нефтяной газ, но это приводит к появлению целого ряда неудобств иного вида), отказ от использования этилированного топлива. Каталитическое дожигание неэтилированного бензина с помощью платиновых и палладиевых катализаторов можно использовать для превращения углеводородов и моноксидов углерода в диоксид углерода и воду.

Использование катализаторов (платина, палладий) для очистки выхлопных газов автомобиля требует значительных затрат. Минимальное содержание СО в выхлопных газах определяется техническим состоянием двигателя, правильной регулировкой карбюратора, качеством используемых смазок и топлива. Содержание токсичных веществ в выхлопных газах автомобилей регламентируется ГОСТ 17.22.03—87. В ходе проверок работы двигателей автомобилей (2000 г.) выявлено, что более 25% автомобилей имеют превышение ПДК окиси углерода в выхлопных газах, в том числе по моделям: «Волга», «Жигули» — 36,5%, «Москвич» — 24%, «Запорожец» — 22%, иномарки — 11,8%, другие — 5,7%. При этом необходимо иметь в виду, что еще у 10% автомобилей содержание СО в выхлопе была равна ПДК.

Большое внимание уделяется разработке новых видов топлива, альтернативных топливу нефтяного происхождения. К такому топливу сформулированы требования: наличие достаточных энергетических ресурсов; возможность массового производства; технологическая и энергетическая совместимость с транспортными силовыми установками; приемлемые токсические и экологические показатели; безопасность и безвредность эксплуатации

С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективным является электромобиль. Проблемы, тормозящие его широкое внедрение (резко удешевить источники электропитания), могут быть со временем решены.

Риск возможного нанесения вреда организму токсическими веществами и соединениями выхлопов зависит от следующих факторов: свойств веществ (физических и химических); интенсивности воздействия токсиканта на конкретный орган человека (мишень) и времени этого воздействия; биологического отклика организма на воздействие токсиканта.

Растворимость токсиканта обусловливает различия в размещении его по организму. Растворимые в биологических жидкостях соединения и вещества быстро разносятся по всему телу, а нерастворимые — задерживаются в респираторном тракте, легочной ткани, лимфатических узлах или проглатываются. Внутри организма эти соединения подвергаются метаболизму, причем токсичность образующихся метаболитов иногда превышает токсичность исходного соединения, а в целом дополняет ее. Баланс между метаболическими процессами, усиливающими или уменьшающими токсичность, является важным фактором чувствительности индивидуума к токсическим веществам.

Вопрос загрязнения ОС автомобильным транспортом необходимо рассматривать в комплексе: производство, обслуживание и ремонт автомобилей, их эксплуатация, производство горючих и смазочных материалов, развитие и эксплуатация дорожно-транспортной сети.

В процессе эксплуатации автотехники наблюдаются вредные факторы: потребление топлива и воздуха, выделение вредных выхлопных газов; выброс продуктов истирания шин и тормозов; материальные потери и жертвы в результате транспортных происшествий, аварий и катастроф; использование специальных солевых составов для поддержания дорожной сети в работоспособном состоянии.

Статья подобрана программой Rich Key.

Деятельность ВОЗ

Недавно государства-члены ВОЗ приняли резолюцию (2015)  и дорожную карту (2016) по активизации глобальных ответных действий по борьбе с неблагоприятным воздействием загрязнения воздуха на здоровье человека.
ВОЗ является учреждением, курирующим работу по достижению трех показателей в рамках Целей в области устойчивого развития, связанных с загрязнением воздуха:

• 3.9.1 Смертность от загрязнения воздуха

• 7.1.2 Доступ к чистым видам топлива и технологиям

• 11.6.2 Качество воздуха в городах

ВОЗ разрабатывает и выпускает «Руководящие принципы по качеству воздуха» с рекомендациями предельных уровней воздействия основных загрязнителей воздуха ( внутри и снаружи помещений).

ВОЗ разрабатывает детальные связанные со здоровьем оценки различных типов загрязнителей воздуха, включая твердые частицы и частицы сажи и озон.

ВОЗ предоставляет фактические данные о связях загрязнения воздуха с конкретными болезнями, такими как сердечно-сосудистые, респираторные и онкологические заболевания, включая оценку бремени болезней в странах, регионах, и во всем мире в результате воздействия существующих уровней загрязнения воздуха.

ВОЗ ведет разработку различных методических пособий и инструментов, таких как AirQ+ для оценки воздействия отдельных загрязняющих веществ на здоровье, Методика экономической оценки влияния на здоровье (Health Economic Assessment Tool (HEAT)), инструмент Green+ для привлечения внимания к значимости зеленых насаждений для здоровья населения, Методика оценки воздействия устойчивого транспорта на здоровье (Sustainable Transport Health Assessment Tool (STHAT)) и Инструмент комплексного моделирования воздействия транспорта на здоровье (Transport and Health Impact Modelling Tool (ITHIM)).

ВОЗ ведет подготовку комплекта материалов по чистым видам топлива и технологиям для нужд домохозяйств (Clean Household Energy Solutions Toolkit (CHEST)) для обеспечения стран и программ методическими материалами по разработке или оценке мер политики, направленных на расширение доступа к чистым источникам энергии

Последнее особенно важно ввиду того, что загрязняющие вещества, выбрасываемые в воздух внутри и вблизи жилых помещений, вносят заметный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Комплект материалов CHEST включает в себя модули по оценке потребностей, рекомендации в отношении стандартов на бытовые энергоприборы и их тестирования, мониторинга и оценки, а также материалы по укреплению роли сектора здравоохранения в борьбе с загрязнением воздуха внутри жилых помещений

ВОЗ оказывает содействие государствам-членам в обмене информацией в отношении успешных подходов, методов оценки воздействия и мониторинга последствий загрязнения воздуха для здоровья.

ВОЗ осуществляет руководство Совместной целевой группой по медико-санитарным аспектам трансграничного загрязнения воздуха на большие расстояния в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Задача целевой группы – выполнять оценку влияния такого загрязнения на здоровье населения и готовить соответствующую документацию.

ВОЗ осуществляет руководство Совместной целевой группой по медико-санитарным аспектам трансграничного загрязнения воздуха на большие расстояния в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Задача целевой группы – выполнять оценку влияния такого загрязнения на здоровье населения и готовить соответствующую документацию.
Общеевропейская программа по транспорту, охране здоровья и окружающей среде, одним из инициаторов которой является ВОЗ, предлагает модель сотрудничества на уровне регионов, государств-членов и многих секторов для снижения уровней загрязнения воздуха в транспортном секторе и смягчения его последствий для здоровья, а также методики для оценки преимуществ таких мер охраны здоровья.

Ссылки по теме

• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
  / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
• Библия электрика
  / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
• Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
  / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
• Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
  / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
• Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
  / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
• Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
  / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
• Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
  / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05

Россия

Для всех стран мира Центр экологической политики и права при Йельском университете каждые два года составляет специальные карточки. В них оценивается экологическая обстановка по 22 показателям в 10 категориях. Карточка России за 2016 год:

РФ находится на 106 месте в экологическом рейтинге. По влиянию воздуха на здоровье человека страна занимает 62 строчку.

Статистика загрязнения воздуха:

• всего 15 городов могут похвастаться воздухом, соответствующим санитарно-гигиеническим нормативам;
• в 206 городах наблюдается превышение ПДК по одному или нескольким вредным веществам;
• 10-кратное превышение ПДК ежегодно присутствует в 125 городах;
• за 2016 год в атмосферу попало 31,61 млн. тонн вредных веществ. Из них 17,34 млн. тонн (55%) приходится на промышленность. Еще 14,3 млн. тонн на автомобильный и ж/д транспорт;
• в 2016 году объем выброса углекислого газа в атмосферу составил 1,5 млрд. тонн.

Половина объема загрязняющих веществ в России приходится на выбросы угарного газа или оксида углерода (СО). В атмосферу он попадает в результате лесных пожаров, во время производства необходимых промышленности веществ, при сжигании природного газа, включая бытовые приборы. Однако основной объем выбросов окиси углерода приходится на автомобили.

Экономический ущерб от загрязнения воздуха рассчитывается для населенных пунктов или регионов в определенный промежуток времени. Размер ущерба в зависимости от способа загрязнения воздуха на 1 условную тонну вещества (руб.):

Основные загрязнители

• Оксид углерода (СО) — бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся в его молекуле двойной связи образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь.
• Двуокись углерода (СО₂) — или углекислый газ, — бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.
• Диоксид серы (SO₂) (диоксид серы, сернистый ангидрид) образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO₂ оценивается в 190 млн тонн в год.

Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем — к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) — газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх . При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота.

Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику — 28 %, на промышленные предприятия — 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор — 3 %.

• Озон (О₃) — газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений.
• Углеводороды — химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т. д.
• Свинец (Pb) — серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т. п. Около 60 % мировой добычи свинца ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин.

Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на следующие 4 класса:

• механическая пыль — образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса;
• возгоны — образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат;
• летучая зола — содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;
• промышленная сажа — входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции, потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн тонн в год.

Решение проблемы выбросов в крупных городах

В крупных современных городах сосредоточены десятки тысяч заводов, проживают миллионы людей и по улицам ездят сотни тысяч автомобилей. Все это сильно загрязняет атмосферу, что стало основной проблемой XXI века. Для ее решения городские власти вводят ряд административных и мер.

Так, в 2003 году в Лондоне был принят протокол против загрязнения автомобильным транспортом окружающей среды. Согласно этому протоколу с водителей, которые ездят через центральные районы города, взимается дополнительная плата в размере 10 фунтов стерлингов. В 2008 году лондонские власти утвердили новый закон, который стал более эффективно регулировать перемещение грузового транспорта, автобусов и личных авто по центральной части города, установив для них верхний скоростной порог. Эти меры привели к сокращению содержания вредных газов в атмосфере над Лондоном на 12 %.

Начиная с 2000-х годов подобные меры были приняты во многих городах-миллионниках. Среди них следующие:

• Токио;
• Берлин;
• Афины;
• Мадрид;
• Париж;
• Стокгольм;
• Брюссель и другие.

Последствия отравления

Последствия отравления газами делятся на ранние и поздние. В раннем восстановительном периоде  высок риск развития отека легких, сердечной недостаточности или комы.

В последующем у больного могут развиться хронические заболевания дыхательной или пищеварительной системы, печеночная и почечная недостаточность, обострение имеющихся хронических заболеваний. Повышается риск развития заболеваний головного мозга и злокачественных новообразований.

До сих пор точный вред здоровью населения, наносимый автомобилями, не был полностью исследован и оценен. Но вред газов, образующихся при сгорании топлива, для здоровья человека очевиден: в крупных городах ежедневно регистрируются случаи смерти от отравления.

Чтобы уменьшить влияние автомобильных газов на окружающую среду и здоровье человека, предлагается:

• Уменьшить количество транспорта, использующего продукты нефтепереработки в качестве топлива. Альтернативные варианты топлива пока не стали популярными, но их использование может в несколько раз уменьшить влияние выхлопных газов на экологию и здоровье населения.
• Использование качественного топлива – чем чище бензин, тем меньше вредных веществ в выхлопах автомобиля.
• Применение нейтрализаторов отработанных газов. Оснастив таким устройством каждый личный автомобиль, можно снизить степень загрязнения атмосферы.

Индивидуальные меры защиты здоровья заключаются в соблюдении техники безопасности при работе в гараже с включенным автомобильным двигателем. Пешеходам следует выбирать маршруты передвижения в стороне от улиц с большим количеством автотранспорта.

Спасибо за статьюНужно доработать

Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на мил­лион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Виды вредных примесей

Промышленные отходы образуют смеси с кислородом (при выбросе пара и газа) или аэрозоли (при выбросе твердых и жидких частиц). Аэрозоли бывают нескольких видов:

• дым — образуется с участием мелких твердых частиц;
• пыль — получается из крупных твердых частиц;
• туман — образуется жидкими частицами.

Самая опасная форма выбросов — радиоактивная пыль, приводящая к значительному ухудшению состояния атмосферы. Свыше 150 млн. тонн пыли в год выделяется при производстве цемента, чугуна и горении каменного угля.

В городах фиксируется самая высокая загрязненность воздуха. Химический состав примесей различен, зависит от видов работающих заводов. В воздушном пространстве над городом постоянно присутствуют следующие вещества:

• сернистый, угарный и углекислый газы;
• оксиды азота;
• соединения фтора и хлора;
• тяжелые металлы.

Сернистый газ получается при горении серосодержащего топлива, обработке сернистых руд и принимает участие в образовании кислотных дождей. Угарный и углекислый газы создают парниковый эффект. Оксиды азота образуются при всех видах горения, производстве удобрений из азота. Соединения фтора и хлора поступают от комбинатов по производству удобрений, химических реагентов, пестицидов. Обладают высокой токсичностью.

Изучение взаимодействия промышленных отходов и атмосферы показало, что токсичные вещества вступают в реакцию с кислородом и между собой. Озоновый газ, который относят к наиболее ядовитым примесям, образуется при участии оксидов азота и летучих органических соединений. В результате возникают такие явления, как кислотные дожди, озоновые дыры, парниковый эффект, рост заболеваемости.

Противоположный эффект закона против загрязнения

Борьба с выхлопными газами автомобилей не является простой задачей, что ярко демонстрирует пример двух самых грязных городов на планете: Мехико и Пекина.

С 1989 года в столице Мексики действует закон, согласно которому запрещается использовать личный автомобиль по определенным дням недели. В первое время этот закон стал приносить положительные результаты и выбросы газов сократились, однако через некоторое время жители начали приобретать вторые подержанные автомобили, благодаря чему они стали ездить каждый день на личном транспорте, заменяя одно авто другим в течение недели. Такая ситуация ухудшила еще сильнее состояние городской атмосферы.

Подобная ситуация наблюдается и в столице Китая. По данным 2015 года, около 80 % жителей Пекина располагают несколькими автомобилями, позволяющими им перемещаться каждый день на них. Кроме того, в этом мегаполисе фиксируется огромное количество нарушений закона против загрязнения.

Украина

Украина находится на 9 месте среди 15 худших стран мира по смертности от загрязнения воздуха.

Причина – устаревшие предприятия тяжелой промышленности и ТЭЦ. На каждого жителя страны приходится до 72 кг вредных выбросов в атмосферу.

Статистика загрязнения воздуха отмечает три области с самым большим количеством вредных выбросов за год:

1. Днепропетровская область – 256,9 кг.
2. Донецкая область – 230,7 кг.
3. Ивано-Франковская область – 124,4 кг.

По данным Госстата Украины в 2016 году загрязнение воздуха вредными веществами увеличилось на 7,7%. Показатель достиг 3,78 млн. тонн. Выбросы углекислого газа в атмосферу составили 150,5 млн. тонн.

Названные цифры были получены в результате анализа данных контроля загрязнения воздуха, полученные со 129 стационарных постов. Они также определили состав веществ, попавших в атмосферу. Среди них оказалось восемь тяжелых металлов.

В городах помимо промышленного загрязнение воздуха ситуация усугубляется выхлопными газами автомобилей.

По данным Министерства экологии и природных ресурсов Украины на долю автотранспорта приходится около 80% загрязнений воздуха в городах.

Основные загрязняющие вещества:

• формальдегид;
• фенол;
• аммиак;
• фтористый водород;
• диоксид азота;
• оксид углерода.

Статистика загрязнения воздуха выделяет города с самой неблагополучной обстановкой в стране:

Ситуация с радиоактивным загрязнением воздуха в Украине не вызывает опасений. Повышенный фон можно обнаружить исключительно в зоне Чернобыльской АЭС.

Сложившаяся в Украине ситуация с загрязнением воздуха пока не достигла катастрофического уровня. Однако статистика загрязнения воздуха указывает не необходимость проведения реформ в экологической сфере.