Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами

Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами

Министерство общего и профессионального образования

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дальневосточный государственный технический университет Арсеньевский

технологический институт

Кафедра естественных, научных и

общепрофессиональных дисциплин

Реферат

по Экологии

на тему:

Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами.

ВЫПОЛНИЛ:

Студент 831 гр.

Наумов

Илья

Проверил:

Емельянова Ж. В.

Арсеньев 1998 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………… стр.

Наземный транспорт………………………………………………… стр.

Авиация и ракетоносители………………………………………….. стр.

Заключение ………………………………………………………….. стр.

Введение

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступают от энергетических

установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное

топливо, мазут, уголь, природный газ и другие). Количество загрязнения

определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса

сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные

средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Доля загрязнения

атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных

двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и

промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД

(аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения,

поступающие в атмосферу от этих источников сопоставимы с загрязнениями от

ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных

видов топлива в двигателях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО2 и

водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные

вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца,

сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С20Н12,

несгоревшие частицы топлива и т.п.

1. Наземный транспорт

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество

автомашин непрерывно растет (диаг. 1.1), особенно в крупных городах; а

вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Диаг. 1.1

Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары

топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических

примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными

газами и парами топлива в атмосферу поступает ~45% СnHn от их общего

выброса.

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них

содержится несколько десятков компонентов, основные из которых приведены в

табл. 1.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда

сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).

Анализ данных данных приведенных в таблице 1.1, показывает, что

наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего

выброса СО, Nox, CnHm и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах

сажу, которая в чистом виде не токсична. Однако частицы сажи несут на своей

поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Саж

может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе,

увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.

Таблица 1.1

| |Содержание компонента, об. доли, | |

|Компоненты |% |Примечание |

| |Карбюраторные |Дизельные | |

| |ДВС |ДВС | |

|N2 |74 – 77 |76 – 78 | |

|O2 |0,3 – 8 |2-18 | |

|H2O (пары) |3,0 – 5,5 |0,5-4,0 |Нетоксичен |

|CO2 |5,0 - 12,0 |1,0-10,0 | |

|H2 |0 - 5,0 |- | |

|CO |0,5 - 12,0 |0,01-0,50 | |

|NOx |До 0,8 |0,0002-0,5 | |

|CnHm |0,2 - 3,0 |0,009-0,5 |Токсичен |

|Альдегиды |До 0,2 мг/л |0,001-0,09 мг/л | |

|Сажа |0-0,04 г/м3 |0,01-1,1 г/м3 | |

|Бензапирен |10-20 мкг/м3 |до 10 мкг/м3 | |

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, поступающих в

атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического

состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего

загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО

увеличиваются в 4 – 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения

свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными

соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой

жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает

на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль

средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год. Концентрация

свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:

Содержание свинца в бензине, г/л…………0,15 0,20 0,25 0,50

Концентрация свинца в воздухе, мкг/м3…..0,40 0,50 0,55 1,00

Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу

можно заменой этилированного бензина на неэтилированный, что давно

практикуется в крупных городах ряда стран Западной Европы.

Валовые выбросы вредных веществ автомобильным транспортом России (тогда

еще СССР) составляют, млн. т/год:

Автомобили: 1960 г. 1970 г. 1980 г.

Грузовые. . . . . . . . . . . .9,05 18,99 30,63

Легковые. . . . . . . . . . . .0,82 1,3 4,23

Автобусы. . . . . . . . . . . 0,65 2,1 4,16

Всего: 10,52 22,39 39,02

Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно выбрасывается, млн. т:

оксида углерода – 260

летучих углеводородов – 40

оксидов азота – 20.

Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного

воздуха крупных городов мира составляет, %:

Оксид углерода Оксиды Азота Углеводороды

Москва 96,3 32,6 64,4

Санкт-Петербург 88,1 31,7 79

Токио 99 33 95

Нью-Йорк 97 31 63

В некоторых городах концентрация СО в течении коротких периодов

достигает 200 мг/м3 и более, при нормативных значениях максимально

допустимых разовых концентраций 40 мг/м3 (США) и 10 мг/м3 (Россия).

2. Авиация и ракетоносители

Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и

ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме

пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок.

Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие

токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на

самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в

продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл.

2.1.).

Таблица 2.1.

|Число |Содержание г/кг топлива |

|оборотов | |

|двигателя | |

| |СО |NOx |CnHm |

|0.56 n* |87.9 |0.7 |9.8 |

|0.83 n |2.3 |1.5 |0.3 |

|0.90 n |-- |4.4 |-- |

n – номинальное число оборотов двигателя

Как следует из таблицы 2.1., высокие концентрации СО и CnHm характерны

для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к

аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO,

NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к

номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).

Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет,

что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным

ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).

1975 г. 1985 г. 1990 г.

Самолеты, шт. 5629 6028 6721

Суммарное топливо, млн. т в год. 45,5 97 142

Выбросы NОx, млн. т в год. 0,287 0,548

0,832

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в

аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные

данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления

от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода – 55%

Оксиды азота – 77%

Углеводороды – 93%

Аэрозоль – 97%

остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.

Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными

установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при

взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и

после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при

заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного

двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания

топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.

При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O,

CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1

мкм (иногда до 10 мкм).

В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и

твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от

Земли проникают в различные слои атмосферы (табл. 2.2), но большей частью в

тропосферу.

Таблица 2.2

|Атмосферный |Высота,|Продукты сгорания, кг |

|слой |км | |

| | |HCl |Cl |NO |CO |CO2 |H2O |Al2O3 |

| | | | | | | |(пар) | |

|Приземный |0 – 0,5|24666 |2741 |1697 |131 |55075 |46674 |39284 |

|слой | | | | | | | | |

|Тропосфера |0,5 - |78517 |9657 |4618 |839 |172570|152677|26385 |

| |13 | | | | | | | |

|Стратосфера |13 - 50|59732 |11727 |239 |2189|147684|146393|110304|

|Нижняя |50 - 67|0 |0 |0 |0 |0 |15542 |0 |

|мезосфера | | | | | | | | |

|Мезосфера - |67 |0 |0 |0 |0 |0 |119045|0 |

|термосфера | | | | | | | | |

В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов

сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем

продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы

установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высоко

температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под

действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, но может

стать и причиной кислотных дождей.

При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно

воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое

пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового

слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов

сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и

позднее России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей. По

прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту

будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс

продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:

1) по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это –

газообразные и парообразные (SO2, CO, NOx углеводороды и др.);

жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и

жидких металлов); твердые (свинец иего соединения, органическая и

неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

2) по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:

1) менее 0,01 вкл.;

2) свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

3) свыше 0,1 до 1,0 вкл.;

4) свыше 1,0 до 10 вкл.;

5) свыше 10 до 100 вкл.;

6) свыше 100.

В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным

использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях

народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в

атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5%

токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех

типов.

Заключение

Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется

никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами,

разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях,

при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся

и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства

принимают решения против загрязнения планеты. За примером далеко ходить не

надо. Инспекторы ГАИ уже наказывают водителей, чьи машины выбрасывают в

атмосферу токсичных веществ больше нормы.

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.

Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих

пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением

цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися

затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие

масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и

продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к

окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим

надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о

взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые

методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

-----------------------

[pic]