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

В процессе работы двигателя в атмосферу попадает выхлопной газ – продукт сгорания топлива. На долю выхлопных газов приходится более половины от всех загрязнений в воздушной среде. В состав отработанного сырья входит 280 ядовитых веществ – тяжёлые металлы, продукты окисления и сгорания топлива, ароматические углеводороды.

Рассмотрим основные причины автотранспортного загрязнения.

Влияние устаревших видов автомобилей

При конструировании двигателей автомобилей предыдущих поколений уделялось недостаточное внимание проблеме экологичности, что приводило к повышенным выбросам токсичных веществ. Также в автомобилях не были использованы катализационные системы очистки выхлопных газов.

Некачественное топливо

Низкое качество автомобильного топлива обусловлено содержанием в нём особо опасного вещества - тетраэтилсвинца, который относится к классу тяжёлых металлов первого класса опасности. Он служил, как противовзрывная присадка к моторному топливу, повышающая его октановое число, но при этом тетраэтилсвинец в 8 раз токсичнее обычного металлургического свинца.

С каждыми 100 метрами пути машина, заправленная этилированным бензином, выбрасывала в атмосферу по 3-4 грамма свинца. В настоящее время эксплуатация этилированного бензина на территории РФ и в развитых странах строго запрещена.

Тем не менее ликвидация последствий крайне затруднительна, так как тетраэтилсвинец не имеет периода распада.

Особенности российских дорог

Специфика российских дорог заключается в нескольких обстоятельствах:

• из-за большой площади страны и местами значительной удалённости населённых пунктов друг от друга протяжённость дорог составляет сотни и тысячи километров. Стоимость строительства качественного дорожного покрытия высока, и в отдельных горных районах строительство затруднено, поэтому владельцам автотранспорта приходится тратить много времени, чтобы добраться до места назначения;
• как и в любых мегаполисах, всё возрастающее количество автомобилей превышает пропускную способность дорог, поэтому в часы пик движение практически останавливается, машина работает на холостом ходу, выделяя большую концентрацию токсичных веществ.

Вещества, чаще всего попадающие в воздух при автотранспортном загрязнении. Наносимый вред

Основная доля химического загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания. Ниже приведены некоторые вещества и их предельная допустимая концентрация в атмосфере.

Оксид углерода

Оксид углерода (химическая формула СО) – газ, не имеющий цвета и запаха. Мало растворим в воде. Его плотность меньше, чем воздуха, и поэтому он легко распространяется в атмосфере. Очень ядовит. Поступая в тело человека вместе с воздухом, СО вытесняет кислород из крови, что может повлечь за собой смерть от удушья.

Оксиды азота

Оксид азота – бесцветный газ, а диоксид азота – газ тёмно-красного цвета, имеющий специфичный запах. Диоксид азота почти в два раза токсичнее, чем оксид азота. Благодаря взаимодействию с кислородом, в дыхательных путях человека образуются соединения азотной и азотистой кислот, угнетающе воздействуя на слизистые глаз, носа и рта. Оксиды азота также участвуют в процессах, приводящих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что симптомы интоксикации организма нарастают постепенно без возможности быстрой нейтрализации.

Углеводороды

Представляют собой недожог топлива, используемого при работе двигателя автотранспорта. При работе на дизельном топливе – C₆H₁₀ и C₁H₅ – если на бензине. Образование углеродов может возникнуть так же при погашении пламени у стенок камеры сгорания из-за разницы температур. Одной из разновидностей углеводородов являются крайне токсичные ароматические углеводороды. Их применяют в двигателях с высокой степенью сжатия из-за более высокой детонационной стойкости.

Сажа

Сажа, или по-другому твёрдый углерод, считается основным компонентом нерастворимых твёрдых частиц, куда, помимо сажи, входят соединения серы и свинца.

Образуется сажа при термическом разложении углеводородов в газовой или паровой фазах при дефиците кислорода. Частицы сажи оседают в лёгких человека, провоцируя аллергию.

Соединения свинца нарушают обменные процессы в организме, вызывают гипертонию и снижают мозговую активность.

Оксид серы

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

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Из-за особенностей строения автомобиля в пространстве под капотом получаются более высокие температуры, которые приводят к значительным испарениям топлива из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородных соединений в результате топливных испарений, все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания. Оксиды серы, попадая в организм человека, вызывают воспаления носоглотки, бронхиты, хрипоту и боль в горле.

Бенз(а)пирен

Ароматическое соединение с химической формулой C₂₀H₁₂. Образуется в процессе сгорания углеводородного твёрдого, жидкого и газообразного топлива.

Последствия автотранспортного загрязнения для здоровья человека

Несмотря на комфорт и экономию времени, ежедневное взаимодействие с целым потоком автотранспорта влечёт за собой негативные последствия на здоровье человека. Наиболее заметным является постоянное воздействие искусственного шума на органы человека, вызывая изменения в сердечной деятельности, циркуляции крови и работе желёз внутренней секреции.

Для комфортного самочувствия общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать 55 дБА днём и 45 — ночью, тогда как на оживлённой дороге с непрекращающимся движением уровень шума составляет 70-75 дБА.

Также угрозу несёт инфразвук, приводя в состояние сонливости, ухудшения внимания и снижения остроты зрения.

В отдалённых последствиях проявляются хронические заболевания органов дыхания, наблюдаются угнетение нервной и сердечно-сосудистой систем, частые мигрени, слабость, раздражительность, а также аллергия и приступы астмы, болезнь Альцгеймера и образование злокачественных опухолей.

Последствия автотранспортного загрязнения для окружающей среды

Негативное воздействие на окружающую среду от использования автомобилей обусловлено сразу несколькими факторами:

• сточные воды. Сточные воды от автотранспорта образуются в процессе мойки машин на станциях обслуживания и в тёплое время года на территориях автозаправочных станциях при заправке жидкими моторными топливами. После использования сточные воды необходимо направить на очистные сооружения для дальнейшей очистки. В составе сточных вод могут быть тяжёлые металлы, кислоты и щёлочи. В них также можно обнаружить частицы краски и растворителей от моющих растворов. После процессов водоподготовки очищенная вода сбрасывается на рельеф местности или водоём. Объём сточных вод приблизительно составляет от 80 до 85% от объёма производственных стоков автотранспортных организаций. Количество их содержания меняется в зависимости от типа автомобиля, качества дорожного полотна, климатических условий, характера перевозимого груза и др. Приоритетным направлением по уменьшению негативного воздействия сточными водами является запрет на мойку и ремонтные работы автомобилей в необорудованных местах рядом с водоёмами открытого типа. Также необходимо внедрение в работу систем оборотного водоснабжения в производстве;
• пыль. Автомобильный транспорт также является одной из причин загрязнения воздуха пылью. Она оседает на растениях и деревьях вдоль проезжей части, отчего вид у них становится тусклый и безжизненный;
• угарный газ. Растворенные в атмосферных осадках оксиды азота и серы приводят к выпадению кислотных дождей, которые отравляют растительный покров и среду обитания живых существ;
• повышенный уровень шума. Единицей измерения шума в экологии является дБА - акустический децибел, единица измерения уровня шума с учетом восприятия звука человеком. В густонаселённых районах уровень шума достигает 70-75 дБА, что превышает допустимую норму в 35-40 дБА почти в два раза. Особенно чувствительны к акустическому загрязнению птицы: у них при постоянном пребывании в шумной среде развивается хроническое стрессовое состояние. Оно проявляется в изменении гормонального обмена веществ у взрослых особей, а у птенцов - к сокращению выживаемости. Таким образом, численность птиц уменьшается;
• инфразвук. Инфразвуковым шумом являются колебания в частотном диапазоне до 20 Гц. Инфразвук в автомобилях обусловлен срывом встречного потока воздуха позади автомобиля, причём интенсивность инфразвука возрастает с уменьшением частоты. Такой вид шума распространяется на значительные расстояния, нарушая у животных ориентацию в пространстве, что может даже повлечь за собой их гибель.

В глобальном смысле использование огромного числа автомобилей является одной из причин глобального потепления и возникновения озоновых дыр.

Меры по минимизации автотранспортного загрязнения

Для сокращения негативного воздействия автомобильного транспорта на экологию окружающей среды применяется комплекс мер:

• улучшение аэродинамических характеристик автомобиля и совершенствование функции двигателя;
• внедрение альтернативных видов топлива (природного газа, жидкого водорода, этилового спирта и др.);
• развитие дорожной инфраструктуры;
• повышенный налог для владельцев машин с большим объёмом двигателя;
• установка в автомобиле системы каталитической очистки выхлопных газов (катализаторов);
• посадка вдоль автотрассы зелёных насаждений.