Контроль загрязнения воздушной среды, вызванного автотранспортом

Контроль загрязнения воздушной среды, вызванного автотранспортом

1. Введение

1. Основные выбросы, загрязняющие воздух

2. Изучение проблемы

2.1 Механизмы эмиссии

2.2 Механизмы распространения

3. Меры по снижению загрязнения воздуха выбросами автотранспорта

3.1 Технические меры

3.1.1 Бензиновый (карбюраторный) двигатель

3.1.2 Дизельный двигатель

3.1.3 Альтернативные виды энергии

3.1.4 Электротранспорт

3.1.5 Гибридные комбинации

3.1.6 Результаты сравнения видов топлива

3.2 Организационные меры

3.2.1 Управление движением

Заключение

Введение

От общего загрязнения воздуха в результате деятельности человека до 51% приходится на транспорт.

Доля автомобильного транспорта (по разным источникам) составляет 10-30 %.

Определение:

Загрязнение воздуха - загрязнение атмосферы газообразными, жидкими или твердыми веществами, которые могут создавать опасность для человеческой жизни или здоровья, вредить здоровью или естественной жизнедеятельности животных и растений, способны вызывать коррозию материалов, снижать видимость или вызывать нежелательные запахи.

[Из законодательства США]

1. Основные выбросы, загрязняющие воздух

При пробеге 20 000 км автомобиль выбрасывает:

·   Свинец (Pb) - 0.775 кг

·   Окислы азота (NOx) - 40.75 кг

·   Углеводороды (НС) - 234 кг

·   Угарный газ (CO) - 765 кг

Диаграмма 1. Распределение вредных выбросов от работы автомобиля

Вывод:

Основные выбросы от работы автотранспорта:

·   угарный газ (СО)

·   углеводороды (НС)

·   окислы азота (NOx)

Под действием солнечного света эти выбросы претерпевают химические превращения, и список вредных веществ пополняется низкоуровневым (тропосферным) озоном О₃ и разнообразными токсинами фотохимического происхождения.

Пример:

Смог наиболее серьезная неприятность из всех типов загрязнения воздуха.

Смог (Smog от английских слов smoke (дым) и fog (туман)) - туман, образующийся при конденсации водяных паров вокруг мелких частичек дыма.

В 1952 году в Лондоне такой смог, вызванный дымом от сжигания угля и английским туманом, унес около 4 000 жизней.

Современная разновидность смога, вызванная выхлопами автомобилей крупного города, под влиянием солнечной радиации преобразуется в фотохимический смог - туман желтого цвета. Эти превращения происходят при фотохимическом разложении углеводородов, выделяющихся при сжигании органического топлива, например, бензина. Продукты реакции включают озон, альдегиды, кетоны, ацетилнитраты, органические кислоты и другие продукты разложения. Кроме того, автомобили выбрасывают так же и угарный газ СО, один из наиболее токсичных составляющих смога.

Еще один тип смога - “ледяной смог”, образуется при очень низких температурах и представляет собой концентрацию мелких кристалликов льда вокруг центров - частичек дыма.

Все типы смога понижают видимость и, за исключением ледяного смога, раздражают дыхательную систему. Статистические наблюдения показывают, что разные типы смога действуют на здоровье человека по-разному. Фотохимический смог вызывает раздражение и слезоточивость слизистой оболочки глаз, а так же приводит к различным повреждениям растительности. Наиболее токсичные смоги вызывают повышение уровня смертности, особенно среди людей, страдающих болезнями дыхательной и сердечнососудистой систем.

2. Изучение проблемы

Оценка и выбор мероприятий снижения уровня загрязнения воздушной среды требуют изучения механизмов эмиссии и механизмов распространения вредных выбросов.

Определение

Эмиссия - выделение, излучение, выбросы отходов, побочных результатов или загрязняющих веществ в атмосферу.

Методы изучения универсальны и состоят из следующих стадий:

1.  Определение исходных условий

2.  Сбор данных об уровне загрязнения воздуха

3.  Анализ данных

4.  Сравнение с нормативами

5.  Вынесение экспертного заключения

6.  Принятие решения

2.1 Механизмы эмиссии

Полная эмиссия автотранспортного средства зависит от трех основных факторов:

1.  режим движения транспортного средства

2.  его скорость

3.  расстояние пройденного пути

Кроме основных факторов на эмиссию также влияют:

·   пробег автотранспортного средства (степень его износа)

·   марка автомобиля

·   масса автомобиля

·   степень очистки топлива

·   температурный режим

Режимы движения

Выделяют четыре основных режима движения:

·   холостые обороты

·   разгон

·   маршевый режим

·   торможение

Все движение транспортного средства состоит из последовательных изменений этих четырех режимов.

Изменение режимов движения приводит к немедленному изменению состава и концентрации выбросов:

Диаграмма 2. Изменение выбросов в зависимости от режимов движения

Диаграмма показывает, как изменяется эмиссия основных загрязняющих веществ при изменении режимов движения.

Эмиссия сильно зависит от состояния двигателя:

В начале поездки, когда двигатель еще не разогрет, происходит неполное сгорание топлива, что приводит к дополнительной эмиссии паров бензина и несгоревших углеводородов. Особенно вреден т.н. “холодный старт”, т.е. запуск холодного двигателя. Двигатель работает нестабильно, испытывая большие нагрузки. Значительно увеличивается расход топлива, а, следовательно, и эмиссия.

В конце поездки, когда автомобиль уже припаркован на стоянку, но двигатель еще горячий, происходит дополнительное испарение топлива в атмосферу.

Скорость движения имеет непосредственное влияние на эмиссию.

Пример:

Эмиссия углеводородов уменьшается с повышением скорости, эмиссия окислов азота - увеличивается.

Диаграмма 3. Зависимость эмиссии от скорости движения транспортного средства

Вывод:

Механизм выброса должен рассматриваться комплексно, с учетом всех возможных составляющих. В противном случае возможна ситуация, когда применяемые односторонние меры не только не улучшат экологической ситуации, но могут усугубить ее.

Для принятия обоснованных решений по защите чистоты воздуха требуется всесторонний анализ процесса загрязнения. Точность анализа повышается при увеличении объемов статистических данных.

2.2 Механизмы распространения

Разработка и оценка мероприятий транспортного контроля TCM (Traffic Control Measure) в отношении загрязнения воздуха требует детального изучения механизма распространения выбросов.

Пример:

Концентрация угарного газа (CO) достигает наиболее высоких отметок на перегруженных автодорогах и быстро снижается при удалении от мест с высокой интенсивностью движения транспорта. Изменение концентрации низкоуровневого озона (О₃) по мере удаления от дороги происходит значительно медленнее, чем угарного газа.

В этих условиях выбор эффективных мер по снижению загрязнения воздуха является крайне сложным. Если для снижения концентрации СО достаточно локальных мероприятий ТСМ, то для снижения концентрации озона нужны мероприятия более широкого радиуса действия.