Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Загрязнение атмосферы выбросами транспорта - реферат Выбросы в атмосферный воздух от автотранспорта
Макаров Ваня
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидам азота и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Количество автотранспорта растет из года в год, что непременно приводит к загрязнению окружающего воздуха.
К основным проблемам автотранспортного загрязнения в Нижнем Новгороде относят повышение количества автотранспорта на душу населения, не соблюдение правил техобслуживания автомашин, проблема парковок, неразвитость объездных дорог, качество самих дорог.
В ходе исследования решал следующие задачи
- Изучить общие тенденции автотранспортного загрязнения.
- Ознакомиться с влиянием вредных выбросов автотранспорта на здоровье человека.
- Проанализировать количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта на выбранных участках.
Скачать:
Предварительный просмотр:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Муниципальное образовательное учреждение
лицей №28 имени Б.Н. Королева
Изучение и оценка выбросов от автомобильного транспорта на участке, прилегающем к лицею № 28.
Выполнил:
ученик 9А класса
Макаров Иван.
Научный руководитель:
Учитель биологии и экологии
Плаксина Татьяна Юрьевна.
Нижний Новгород
2010
Cодержание
Введение………………………………………………………….………….3
- Влияние вредных выбросов автотранспорта на здоровье человека…...5
- Влияние газообразных веществ, образующихся при сгорании автомобильного топлива, на состояние здоровья человека.
1.1.1.Влияние диоксида азота NO 2. …………………………….…..6
. …………………………………8
… ……………………………..……..…8
- Влияние пыли, образующейся при движении автотранспорта, на состояние здоровья человека
1.2.1. Влияние резиновой пыли………...……………………………9
1.2.2. Влияние асбестовой пыли……………………………………10
2. Основные проблемы автотранспортного загрязнения в городе………11
3. Методика исследования…………………………………………………..13
4. Расчётная оценка количества выбросов вредных газообразных веществ в воздух от автотранспорта на микроучастке МОУ лицей №28………15
5. Обработка результатов и выводы…………………………………….….24
Список литературы…………………………………………………………27
Введение.
Автомобильный транспорт занимает важное место в единой транспортной системе страны. Он перевозит более 80% народнохозяйственных грузов. Высокая мобильность, способность оперативно реагировать на изменения пассажиропотоков ставят автомобильный транспорт вне конкуренции при организации местных перевозок пассажиров. На его долю приходится почти половина пассажирооборота .
Однако какова плата за эти несомненные успехи человечества? Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидам азота и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NO х от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NО х можно обнаружить в выхлопных газах не отрегулированного двигателя, а также в двигателях в режиме прогрева.
Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных газов, за определённый промежуток времени.
К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3 - 10%), углеводороды - несгоревшее топливо (до 3%) и оксида азота (до 0,8%), сажа .
До 85% всех заболеваний современного человека связано с неблагоприятными условиями окружающей среды. В данной связи заболевания человека, связанные с выбросами в воздух вредных веществ от автотранспорта, представляют наиболее серьёзную угрозу.
Цель исследования: оценка количества выбросов вредных веществ от автотранспорта на микроучастке МОУ лицея №28.
Задачи:
- Изучить общие тенденции автотранспортного загрязнения.
- Ознакомиться с влиянием вредных выбросов автотранспорта на здоровье человека.
- Проанализировать количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта на выбранных участках.
Гипотеза: применение математических методов учета выбросов автомобильного транспорта позволяет создать точную картину распределения автомобильного загрязнения на микроучастке МОУ лицея №28.
1. Влияние вредных выбросов автотранспорта на здоровье человека.
На протяжении всего ХХ века производство автомобилей стремительно возрастало. В 1998 г. По дорогам Мира ездило уже 700 млн. автомобилей. К 2010 году предположительно эта цифра достигла миллиардной отметки. Такое распространение автомобиль получил главным образом, благодаря качествам установленного на нем двигателя. При сравнительно небольшой массе он развивает мощность, достаточную для быстрой езды, потребляя при этом не так уж много топлива: одной заправки хватает на 400-500 км. Двигатель готов к работе и зимой и летом.
Все было хорошо, пока автомобилей не стало слишком много. В столицах развитых стран на каждую тысячу жителей приходиться более 300 автомобилей. Очевидно, что при таком количестве машин, выхлопные газы загрязняют окружающий воздух настолько, что это причиняет ощутимый вред здоровью людей и природе. Среди множества различных газов и химических соединений, выбрасываемых автомобилем, есть и токсичные вещества .
1.1. Влияние газообразных веществ, образующихся при сгорании автомобильного топлива, на состояние здоровья человека.
Автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха. В России на его долю в середине 90-х годов приходилось 80% выбросов свинца, 59% - оксида углерода, 32% - оксидов азота. В Российской Федерации насчитывается более 150 городов с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы (более 50%).
Даже в условиях экономического спада загрязнение природных сред в городах, как показывают наблюдения, не уменьшается. Это связано с особенностями автотранспорта как источника выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу, отличающими их от стационарных (промышленных) источников выбросов.
Специфика подвижных источников загрязнения (автомобилей) проявляется в низком расположении пространственной распределённости и непосредственной близости к жилым районам. В результате при общей доле транспорта в массовом выбросе загрязняющих веществ в атмосферу, равной 35-60%, доля транспортных средств в загрязнении воздуха в городах достигает 70-90%. Все это приводит к тому, что автотранспорт создает в городах обширные и устойчивые зоны, в пределах которых в несколько раз превышаются санитарно-гигиенические нормативы загрязнения воздуха.
Длительный контакт со средой, отравленной выхлопными газами автомобилей, вызывает общее ослабление организма – иммунодефицит. Кроме того, газы сами по себе могут стать причиной различных заболеваний. Например, дыхательной недостаточности, гайморита, ларинготрахеита, бронхита, бронхопневмонии, рака лёгких. Кроме того, выхлопные газы вызывают атеросклероз сосудов головного мозга. Опосредованно через легочную патологию могут возникнуть и различные нарушения сердечно-сосудистой системы. при длительном нахождении на оживленной дороге или рядом с ней.
К числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую атмосферу с отработавшими газами автомобилей, относятся диоксид азота, угарный газ и летучие углеводороды. Кроме этого, перечисленные газообразные вещества наиболее опасны для здоровья людей.
Рассмотрим влияние вредных газообразных веществ, образующихся при сгорании автомобильного топлива, на состояние здоровья человека.
1.1.1. Влияние диоксида азота NO 2.
Динамика концентраций оксидов азота в городском воздухе в течение суток тесно связана с интенсивностью солнечного излучения и движения транспорта. С нарастанием интенсивности автомобильного движения (с 6 до 8 часов утра) концентрации первичного загрязнителя - оксида азота (NO) заметно увеличиваются. Восход солнца влечет за собой накопление в атмосфере диоксида азота (NO 2 ) вследствие фотохимического окисления оксида азота. Оксиды азота являются серьезными атмосферными загрязнителями в связи с их высокой токсичностью.
Средние концентрации диоксида азота заметно возрастают с севера на юг, вследствие влияния солнечной радиации на фотохимические реакции перехода оксидов азота в диоксид. В более южных городах средние концентрации NO 2 выше 40 мкг/ м 3 , поэтому для нашего региона проблема выбросов диоксида азота наиболее актуальна.
При небольших концентрациях диоксида азота NO 2 наблюдается нарушение дыхания, кашель. ВОЗ рекомендовало не превышать 400 мкг/м 3 , поскольку выше этого уровня наблюдаются болезненные симптомы у больных астмой и других групп людей с повышенной чувствительностью. При средней за год концентрации, равной 30 мкг/м 3 увеличивается число детей с учащенным дыханием, кашлем и больных бронхитом.
При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются HNO 3 (азотная кислота) и HNO 2 (азотистая кислота), поражающие ткань легких, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. При отравлении оксидами азота в крови образуются нитраты и нитриты. Последние, действуя непосредственно на артерии, вызывают расширение сосудов и снижение кровяного давления. Попадая в кровь, нитриты препятствуют поступлению кислорода в организм, что приводит к кислородной недостаточности.
Таким образом, диоксид азота воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.
В специальной литературе также указывается на то, что воздействие на организм человека диоксида азота снижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает кислородное голодание тканей, особенно у детей. Также систематическое вдыхание диоксида азота усиливает действие канцерогенных веществ, способствуя возникновению злокачественных новообразований.
1.1.2. Влияние угарного газа (СО) .
Угарный газ попадает в атмосферный воздух при любых видах горения. В городах его источником являются в основном выхлопные газы от автотранспорта. На крупных автострадах средняя концентрация СО превышает порог отравления, симптомами которого являются головная боль и удушье, стук в висках, головокружение, боли в груди, сухой кашель, слезотечение, тошнота, рвота.
Причинами такого влияния на организм является способность угарного газа связываться с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин и блокируя передачу кислорода тканевым клеткам. Это приводит к гипоксии гемического типа. Угарный газ также включается в окислительные реакции, нарушая биохимическое равновесие в тканях.
1.1.3. Влияние углеводородов .
Токсичность различных углеводородов сильно отличается. Наиболее опасны непредельные углеводороды, которые в присутствии диоксида азота фотохимически окисляются, образуя ядовитые кислородсодержащие соединения - составляющие смогов. Смог является причиной головной боли, заболеваний глаз и дыхательной системы. Обнаруженные в газах полициклические ароматические углеводороды - также сильные канцерогены. Особенно опасно систематическое отравление, приводящее к накоплению углеводородов, что обуславливает проявление мутагенеза, тератогенеза (врождённые дефекты у детей), развитие опухолей, бесплодие, заболевания почек, печени желудка. Отмечены случаи нарушения неврологического, физиологического и биохимического функционирования.
Проведённый анализ влияния выхлопных газов на здоровье человека позволяет сделать вывод, что данный источник загрязнений может считаться одним из наиболее опасных. Его действию подвержено подавляющее большинство населения не только индустриальных центров, но и небольших населённых пунктов.
1.2. Влияние пыли, образующейся при движении автотранспорта, на состояние здоровья человека.
Запылённость воздуха – важнейший экологический фактор, сопровождающий нас повсюду. Пылью считаются любые твёрдые частицы, взвешенные в воздухе. Безвредной пыли не существует. Экологическая опасность пыли для человека определяется их природой и концентрацией в воздухе.
При движении автотранспорта наибольшую опасность для здоровья человека представляют резиновая и асбестовая пыль.
1.2.1. Влияние резиновой пыли.
Независимые исследования американских и шведских специалистов, проведенные в 1990 году, показали, что автомобильные покрышки вреднее для здоровья человека, чем автомобильные выхлопные газы. Дело в том, что пыль, возникающая вследствие износа резины, вдыхается вместе с воздухом и может вызывать серьёзные заболевания. В первую очередь, это сказывается на состоянии людей, склонных к аллергии и бронхиальной астме. Только в Швеции в атмосферу выбрасывается около 10 тысяч тонн резиновой пыли ежегодно. В Лос-Анджелесе эта цифра достигает 5 тысяч тонн, притом, что Лос-Анджелес считается экологически чистым городом. Во всём мире количество этих выбросов составляет более миллиона тонн. Подсчитано, что каждый день житель Швеции вдыхает 6 г резиновой пыли, американец – 13 г, а россиянин – до 20 г.
Реакции организма на загрязнения воздуха резиновой пылью зависят от индивидуальных особенностей человека: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, люди с заболеваниями органов дыхания, аллергики.
При систематическом или периодическом поступлении в организм человека сравнительно небольших количеств компонентов резиновой пыли происходит хроническое отравление. Признаками такого отравления являются нарушения поведения, привычек, нейропсихические отклонения: быстрое утомление, чувство постоянной усталости, сонливость или, наоборот, бессонница, апатия, ослабление внимания, забывчивость, сильные колебания настроения. Также при хроническом отравлении у разных людей могут возникнуть различные поражения почек, кроветворных органов, нервной системы, печени. Содержащиеся в резиновой пыли высокоактивные в биологическом отношении вещества могут вызвать эффект отдалённого влияния на здоровье человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменение нервной системы, воздействие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных.
По данным исследований, подобные признаки наблюдаются и при радиоактивном загрязнении окружающей среды. Таким образом, загрязнение атмосферы резиновой пылью может вызвать «эффект Чернобыля» при сохранении нормального радиационного фона.
1.2.2. Влияние асбестовой пыли.
При работе автомобильного транспорта асбестовая пыль образуется, в основном, при стирании тормозных колодок.
Асбест – это собирательный термин, обозначающий группу природных волокнистых материалов. Волокнистое строение асбеста делает возможным его расщепление на гибкие волокна микроскопической длины. При износе тормозных колодок автотранспорта хризотиловый асбест выделяется в воздух в виде мельчайших, невидимых глазу волокон. Те из них, которые имеют длину 0,005 – 0,1 мм и толщину до 0,003 мм, могут проникать в лёгкие человека. Волокна асбеста при этом внедряются в лёгочную ткань, вызывая хронические воспаления. После длительного периода (15-40 лет) это заболевание может привести к раку лёгких. По данным американских исследователей, в настоящее время 20% всех раковых заболеваний лёгких возникают по причине хронических отравлений асбестом .
2. Причины увеличения автотранспортных выбросов в Нижнем Новгороде.
Транспорт продолжает оставаться одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха и вредных физических воздействий на окружающую природную среду города.
На 01.01.96 г. общее количество транспортных средств (ТС), стоящих на учете в Н. Новгороде, составило 157343 единицы.
Как показывает практика, следствием разгосударствления и приватизации транспорта является ухудшение качества обслуживания автомобилей: не соблюдается периодичность и порядок техобслуживания, не проводится инструментальный контроль уровня токсичности и дымности отработавших газов. В результате не снижается количество транспортных средств, эксплуатирующихся с нарушением основных положений ПДД РФ по допуску транспортных средств к эксплуатации, с превышением норм токсичности и дымности, оказывающих повышенное шумовое воздействие на окружающую природную среду и т.д. По результатам инструментального обследования автопредприятий и транспортных цехов промпредпрятий инспекторским составом городского комитета выявлено и снято с эксплуатации свыше 1500 единиц экологически "грязного" транспорта. К этому числу надо добавить автотранспорт, проверенный в Нижнем Новгороде Нижегородоблкомприродой, Российской транспортной инспекцией, Госстандартом, ГАИ. Но окончательно побороть это зло пока не удается, ведь инспекционной проверке подвергается лишь десятая часть стоящего на учете в городе транспорта. А есть еще и иногородний, транзитный транспорт.
В последние годы становятся обыденными факты хранения, мойки, ремонта автомобилей в не отведенных для этого местах (рядом с жилыми домам, на газонах, у водоразборных колонок, в зонах отдыха), что подтверждается многочисленными жалобами и обращениями граждан. Все это также обостряет экологическую и санитарную обстановку. По-прежнему значительный вклад в загрязнение окружающей среды города вносит грузовой транспорт, в том числе иногородний и транзитный, движущийся по основным магистралям из-за отсутствия дорог-дублеров, неразвитости объездных дорог вне города. Вследствие недостаточности средств в городском бюджете сеть автодорог в городе практически не развивается.
В последние годы администрация города проводит значительные работы по реконструкции и ремонту дорожного полотна. Это ведет к снижению загрязнения и к экономии ресурсов. Однако в весенний период происходит частичное разрушение проезжей части дорог, в результате чего водители вынуждены снижать скорость, переходить на низшие передачи, а это приводит к усиленному износу транспортных средств и повышенному загрязнению атмосферного воздуха отработавшими газами.
Нижний Новгород имеет большую протяженность своей территории, поэтому актуальным является вопрос перевозки пассажиров общественным транспортом. Основную часть перевозок производит городской автобусный транспорт (свыше 55%). Проблему уменьшения загрязнения атмосферного воздуха от автотранспорта можно частично решить путем развития альтернативных видов транспорта и, в частности, электротранспорта, являющегося экологически наиболее чистым, расширения сети трамвайных и троллейбусных линий, увеличения протяженности линий метрополитена .
3. Методика исследования.
Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются:
Количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;
Нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города приведены в табл.1);
таблица №1.
Значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (приведены в табл.2)
таблица №2.
Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу) .
Оборудование: блокнот, карандаш, калькулятор.
Выполнение работы:
- Для проведения работы были выбраны участки улиц с разной интенсивностью движения в окрестностях лицея (рис.1):
№1 – автодорога по ул. Тимирязева,
№2 – автодорога по ул. Кулибина,
№3 – автодорога ул. Студенческая,
№ 4 – автодорога проспект Гагарина.
Рис.1. Схема микроучастка МОУ лицей №28.
- Длина участков улиц (l х , км) измерялась парами шагов (l, м).
L = 0,55 м;
l 1 = 244 * 0,55 = 134 м = 0,134 км.
l 2 = 605 * 0,55 = 333 м = 0,333 км.
l 3 = 218 * 0,55 = 120 м = 0,12 км.
l 4 = 600 * 0,55 = 330 м = 0,33 км.
- Определяем количество единиц автотранспорта.
А) Подсчитываем количество единиц автотранспорта данный момент времени в течение 20 минут.
Таблица 3
Участок №1
Тип автотранспорта | Количество, шт всего за 20 минут | За 1 час, N, шт | Общий путь за час, L, км |
Легковые автомобили | 105,7 |
||
Грузовые автомобили | 12,8 |
||
Автобусы | |||
Участок №2
Тип автотранспорта | Количество, шт всего за 20 минут | За 1 час, N, шт | Общий путь за час, L, км |
Легковые автомобили | 19,9 |
||
Грузовые автомобили | |||
Автобусы | |||
Дизельные грузовые автомобили |
Участок №3
Тип автотранспорта | Количество, шт всего за 20 минут | За 1 час, N, шт | Общий путь за час, L, км |
Легковые автомобили | |||
Грузовые автомобили | |||
Автобусы | |||
Дизельные грузовые автомобили |
Участок №4
Тип автотранспорта | Количество, шт всего за 20 минут | За 1 час, N, шт | Общий путь за час, L, км |
Легковые автомобили | 2691 | ||
Грузовые автомобили | 125,7 |
||
Автобусы | 62,3 |
||
Дизельные грузовые автомобили | 23,7 |
*Количество единиц автотранспорта за 1 час (количество, полученное за 20 минут, умноженное на 3).
Б) Проследим динамику количества автомобильного транспорта на выбранных участках в течение недели за единицу времени (1ч).
В течение недели замерялось количество автотранспорта, проезжающих на 4-х исследуемых участках в определенный промежуток времени с 14.00 – 15.00 ч. (рис. 2.1-2.4).
Участок №1. В среднем за неделю на участке №1 проезжает:
644 легковые машины - 86 %;
13 автобусов – 1 %;
70 грузовых автомобилей – 10%;
23 дизельных грузовых автомобилей – 3 %
Рис. 2. 1. Количество автомобильного транспорта на участке дороги №1.
Участок №2. В среднем за неделю на участке №2 проезжает:
65 легковых автомобилей – 86 %; почти не проезжает автобусов – 0%;
8 грузовых автомобилей – 10 %; 3 дизельных грузовых автомобиля – 4 %.
Рис. 2. 2. Количество автомобильного транспорта на участке дороги №2.
Участок №3. В среднем за неделю на участке № 3 проезжает:
41 легковой автомобиль – 91 %; 1 автобус – 2 %;
3 грузовых автомобиля – 7 %; дизельных грузовых автомобилей – 0%
Рис. 2. 3. Количество автомобильного транспорта на участке дороги №3.
Участок №4. В среднем за неделю на участке №4 проезжает:
2552 легковых автомобиля – 80 %; 182 автобуса – 6,5 %;
357 грузовых автомобилей – 11 %; 70 дизельных груз. автомобилей – 2,5%.
Рис. 2. 4. Количество автомобильного транспорта на участке дороги №4.
На выбранных участках наибольшее количество транспорта относится к легковым автомобилям 80-90%, 7-11 % приходится на долю – грузовых автомобилей и лишь незначительная часть принадлежит автобусам и дизельным грузовым автомобилям (рис.3).
Рис. 3. Соотношение автотранспорта на исследуемых участках.
- Рассчитаем общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:
L i = N i *l,
где N – количество автомобилей каждого типа за 1 час;
i – обозначение каждого типа автотранспорта,
l – длина участка в км
Полученный результат внесен в таблицу 4.
5. Рассчитаем количество топлива (Q 1 , л) разного вида, сжигаемого двигателями автомашин по формуле:
Q i = L i * Y i
L i - путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час;
Y 1 - удельный расход топлива из табл. 1.
Было определено общее количество сожженного топлива каждого вида (∑Q). Полученные данные занесены в табл. 4.
таблица 4
Участок №1
Тип автотранспорта | Всего за час, N ср (шт.) | Общий путь за 1 час, L ср (км) | Q i , в том числе | ||||
бензин | дизельное топливо |
||||||
Легковые автомобили | 10,3 | ||||||
Грузовой автомобиль | |||||||
Автобусы | |||||||
Дизельные грузовые автомобили | |||||||
Всего ∑Q | 13,1 |
Участок №2
Тип автотранспорта | Всего за час, N ср (шт.) | Общий путь за 1 час, L ср (км) | Q i , в том числе | ||||
бензин | дизельное топливо |
||||||
Легковые автомобили | |||||||
Грузовой автомобиль | |||||||
Автобусы | |||||||
Дизельные грузовые автомобили | |||||||
Всего ∑Q |
Участок №3
Тип автотранспорта | Всего за час, N ср (шт.) | Общий путь за 1 час, L ср (км) | Q i , в том числе | ||||
бензин | дизельное топливо |
||||||
Легковые автомобили | |||||||
Грузовой автомобиль | |||||||
Автобусы | 0,04 |
||||||
Q i , в том числе | |||||||
бензин | дизельное топливо |
||||||
Легковые автомобили | 2552 | 101,4 | |||||
Грузовой автомобиль | 37,4 | ||||||
Автобусы | 25,2 |
||||||
Дизельные грузовые автомобили | |||||||
Всего ∑Q | 138,8 | 32,8 |
- Рассчитали количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего по табл. 5.
155,7
93,42
15,57
6,22
Дизельное топливо
34,94
3,49
1,04
1,39
Всего (V), л
96,91
16,61
7,61
- Обработка результатов и выводы.
Рассчитываем
массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле:
m= V*M/22,4;
количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-необходимых условий окружающей среды (м 3 ) по формуле:
V возд = m в /ПДК в
Полученные результаты заносим в таблицу 6.
таблица 6
Вид вредного вещества
Количество, л
Масса, г
Количество воздуха для разбавления, м 3
Значение ПДК, мг/м 3
Угарный газ (CO)
96,91
120,76
40233
Углеводороды
16,61
53,38
2135,5
Диоксид азота (NO 2 )
7,61
15,62
390500
0,04
Выводы:
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидам азота и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Количество автотранспорта растет из года в год, что непременно приводит к загрязнению окружающего воздуха.
К основным проблемам автотранспортного загрязнения в Нижнем Новгороде относят повышение количества автотранспорта на душу населения, не соблюдение правил техобслуживания автомашин, проблема парковок, неразвитость объездных дорог, качество самих дорог.
Полученные в результате исследования результаты позволяют сделать следующие выводы:
- автотранспортом наиболее загружены дороги, прилегающие к лицею на участках №1, №4,
- количество легковых автомобилей на дорогах в окрестностях МОУ лицей №28 существенно превышает количество автобусов и грузовых машин;
- при движении автотранспорта по выбранным участкам дороги большую часть газообразных выбросов (по массе) составляет угарный газ (CO); это свидетельствует о том, что жителям данной улицы угрожает хроническое отравление этим веществом;
- масса выбросов углеводородов и диоксида азота значительно меньше, но также может влиять на состояние здоровья человека.
- Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу жилого района работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.
Выдвинутая гипотеза подтвердилась: математические методы учета позволяют определить массу вредных выбросов автомобильного транспорта, попадающих в атмосферу.
Список литературы
- И.Р. Голубев, Ю.В. Новиков. Окружающая среда и транспорт. Москва «Транспорт», 1987
- Природопользование. Учебник под ред. проф. Э.А. Арустамова. 2-ое изд., перераб. и доп.-М.:Издат.дом «Дашков и К», 2000.-284с.
- Пивоваров, Ю.П., Королик, В.В., Зиневич, Л.С. Гигиена и основы экологии человека. Серия «Учебник и учебные пособия» Ростов н/Д.: «Феникс», 2002. -512с.
- Алексеев С.В, Груздева Н.В, Муравьёв А.Г, Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие / по ред. С.В. Алексеева. – М. : АО МДС, 1996 – 192 с.
- Энциклопедия для детей. Т 19. Экология/ глав. ред. В. Володин; вед. Науч. Ред. Г. Вильчек. – М.: Аванта, 2004 – 448 с.
- http://www.ecologystudy.ru
ВВЕДЕНИЕ. 3
1 ЗАДАНИЕ. 4
1.1 Механический цех. 5
1.2 Цеха и участки сварки и резки металлов. 5
1.3 Гальванический цех. 6
1.4 Выбросы от автотранспорта предприятия. 7
1.5 Расчет выбросов вредных веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч. 9
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 16
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время резко обострилась проблема загрязнения окружающей среды, постепенно она перерастает в реальную угрозу глобальной экологической катастрофы всего человечества. Проблемы экологического бедствия уже охватило более половины земного шара, резкий экологический дискомфорт ощущает население многих городов Казахстана, в том числе Алматы, Усть-Каменогорска, Тараза, Шымкента и других городов. Всё это с особой остротой ставит на повестку дня вопрос об охране окружающей среды и о труде человека в биосфере Земли.
Темпы потребления органических топлив уже сегодня во много раз превышают темпы их естественного синтеза. В свою очередь, окружающая среда в глобальном масштабе начинает воздействовать на энергетику, вынуждая учитывать возможность потребления, того или иного вида топливно-энергетических ресурсов и изыскивать новые виды ресурсов.
Данная расчетно-графическая работа будет рассматривать одно из основных направлений в области охраны окружающей среды – выброс вредных веществ в атмосферу. На примере предприятия в состав, которого входит: механический цех, сварочный цех, гальванический цех, гараж и котельная, будет представлен расчет категории опасности производства по цехам и по предприятию в целом.
ЗАДАНИЕ
На предприятии размещены следующие цеха и производства:
Котельная, гальванический, механический цеха, сварочный участок и гараж.
Исходные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные(вариант 51)
| Цех | Наименование станка | Количество |
| Механический | Круглошлифовальные | |
| Заточные | ||
| Токарные | ||
| Время работы | ||
| Сва-роч-ный | Марка электродов | Масса расходуемого материала, кг/год |
| ИОНИ-13/45 | ||
| Гальваничес-кий | Общ. площадь ванн при процессе обезжиривания, м 2 | |
| Орг. Растворителей | ||
| Электрохимическое | ||
| Время работы | ||
| Гараж | Пробег, км | |
| Грузовые с бензиновым ДВС | ||
| Автобусы с бензиновым ДВС | ||
| Автобусы дизельные | ||
| Служебные легковые | ||
| Котельная | Расход натурального топлива | |
| Марка топлива | БЗ | |
| Коэффициент очистки воздуха ЗУ | ||
| Вид топки | Шахтная | |
| К NO2 | 0.25 |
СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВО ПЛАНИРУЕМЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ РАСЧЕТОМ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА.
При механической обработке металлов выделяются пыль, туман и пары масел и смазочно-охлаждающих жидкостей, различные газообразные вещества. Валовое выделение вредных веществ определяется исходя из нормо-часов работы станочного парка. Расчет выбросов при механической обработке производится по формуле (т/год):
M = 3600 . q . t . N . 10 -6 , (1)
где q – удельное выделение пыли (г/с);
t – число часов работы в день, час;
N – число рабочих дней в году.
Выбросы пыли для круглошлифовальных станков в количестве 100 экземпляров диаметром 350 мм:
M = 3600 . 0.170 . 16 . 260 . 10 -6 . 100= 254.592 (т/год).
Выбросы для заточных станков в количестве 20 экземпляров диаметром 200 мм:
M = 3600 . 0.085 . 16 . 260 . 10 -6 . 20 =25.459 (т/год).
И того общее количество выбросов пыли при механической обработке равно:
ΣМ = 280.051 (т/год).
Выбросы аэрозольных веществ для токарных станков средних размеров в количестве 50 экземпляров при охлаждении маслом:
M = 3600 . 2.5 . 16 . 260 . 10 -6 . 50 = 1872 (т/год).
ЦЕХА И УЧАСТКИ СВАРКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ
Расчет выбросов производится по формуле (т/год):
Mi = qi . m . 10 -6 , (2)
где q – удельное выделение вредного вещества (г/кг);
m – масса расходуемого материала.
Для электрода ИОНИ-13/45 выброс сварочной аэрозоли:
Mi = 14.0 . 1000 . 10 -6 = 0.014 (т/год)
Для электрода ИОНИ-13/45 выбросы марганца и его оксидов:
Mi = 0.51 . 1000 . 10 -6 = 0.00051 (т/год)
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЦЕХ
При расчете количества вредных веществ, выделяющихся при гальванической обработке, принят удельный показатель q, отнесенный к площади поверхности гальванической ванны. Количество загрязняющего вещества (т/год), отходящего от единицы технологического оборудования определяется по формуле:
M = 10 -6 . q . T . F . K 3 . K y , (3)
где F – площадь зеркала ванны (м 2);
K y – коэффициент укрытия ванны: при наличие в составе поверхностных активных веществ (ПАВ) K y = 0.5; при отсутствии ПАВ K y = 1;
K 3 – коэффициент загрузки ванны 0.8 – 0.6.
Таблица 2 – Удельное количество вредных веществ, выделяющихся с поверхности гальванических ванн при различных технологических процессах
Рассчитаем количество загрязненного вещества при обезжиривании органическими растворителями:
Для бензина
M = 10 -6 . 4530 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 1274 (т/г);
Для керосина
M = 10 -6 . 1560 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 429.312 (т/г);
Для Уайт-спирта
M = 10 -6 . 5800 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 1596 (т/г);
Для бензола
M = 10 -6 . 2970 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 817.344 (т/г);
Для трихлорэтилена
M = 10 -6 . 3940 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 1084 (т/г);
Для тетрахлорэтилена
M = 10 -6 . 4200 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 1156 (т/г);
Для трифтортрихлорэтана
M = 10 -6 . 14910 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 4103 (т/г).
Рассчитаем количество загрязненного вещества при электрохимическом обезжиривании едкой щелочью:
M = 10 -6 . 39.6 . 4300 . 80 . 0.8 . 1 = 10.898 (т/г).
ВЫБРОСЫ ОТ АВТОТРАНСПОРТА ПРЕДПРИЯТИЯ
Масса выброшенного за расчетный период i-того вредного вещества при наличие в группе автомобилей с различными двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные, газовые) определяется по формуле (т/г):
Mi = qi . τ . n . R . 10 -6 , (4)
где qi – удельный выброс i-того вредного вещества автомобилем (г/км);
τ – пробег автомобиля за расчетный период (км);
n – коэффициент влияния среднего возраста парка на выбросы автомобиля;
R – коэффициент влияния технического влияния автомобиля.
Таблица 3 - Удельные выбросы вредных веществ для различных групп автомобилей на 1990 год и коэффициенты влияния факторов
Рассчитаем выбросы оксида углерода (СО):
M(СО) = 55.5 . 15000 . 1.33 . 1.69 . 10 -6 = 1.871 (т/год);
M(СО) = 51.5 . 13500 . 1.32 . 1.69 . 10 -6 = 1.563 (т/год);
M(СО) = 15 . 10000 . 1.27 . 1.8 . 10 -6 = 0.343 (т/год);
M(СО) = 16.5 . 35000 . 1.28 . 1.63 . 10 -6 = 1.205 (т/год).
ΣM(СО) = 4.982 (т/год).
Рассчитаем выбросы углеводорода:
Для грузовых автомобилей с бензиновым ДВС
M(CH) = 12 . 15000 . 1.33 . 1.69 . 10 -6 = 0.405 (т/год);
Для автобусов с бензиновым ДВС
M(CH) = 9.6 . 13500 . 1.32 . 1.69 . 10 -6 = 0.289 (т/год);
Для дизельных автобусов
M(CH) = 6.4 . 10000 . 1.27 . 1.8 . 10 -6 = 0.146 (т/год);
Для служебных легковых автомобилей
M(CH) = 1.6 . 35000 . 1.28 . 1.63 . 10 -6 = 0.117 (т/год).
И того суммарное количество выбросов углеводорода равно:
ΣM(СН) = 0.957 (т/год).
Рассчитаем выбросы оксидов азота (NOx):
Для грузовых автомобилей с бензиновым ДВС
M(NOx) = 6.8 . 15000 . 1.33 . 1.69 . 10 -6 = 0.229 (т/год);
Для автобусов с бензиновым ДВС
M(NOx) = 6.4 . 13500 . 1.32 . 1.69 . 10 -6 = 0.193 (т/год);
Для дизельных автобусов
M(NOx) = 8.5 . 10000 . 1.27 . 1.8 . 10 -6 = 0.194 (т/год);
Для служебных легковых автомобилей
M(NOx) = 2.23 . 35000 . 1.28 . 1.63 . 10 -6 = 0.163 (т/год).
И того суммарное количество выбросов оксидов азота равно:
ΣM(NOx) = 0.779 (т/год).
1.5 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА В КОТЛАХ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ ДО 30 т/ч.
Методика предназначена для расчета выбросов вредных веществ с газообразными продуктами сгорания при сжигании твердого топлива, мазута и газа в топках действующих промышленных и коммунальных котлоагрегатов и бытовых теплогенераторов.
Таблица 4 – Значения коэффициентов Х и Ксо в зависимости от типа топки и топлива
Твердые частицы. Расчет выбросов твердых частиц печей золы и недогоревшего топлива (т/год, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоагрегата в единицу времени сжигания твердого топлива и мазута, выполняется по формуле:
Птв = B . A r . X . (1-η), (5)
гдеВ – расход натурального топлива (т/год, г/с);
A r – зольность топлива на рабочую массу (%);
η – доля твердых частиц, улавливаемых золоуловителем;
Х = а ун /(100 - Г ун); а ун – доля золы топлива в уносе;
Г ун – содержание горючих в уносе (%).
Птв = 40 . 23.0 . 0.0019 . (1-0) = 1.748 (т/год).
Оксиды серы. Расчет выбросов оксидов серы в пересчете на SO 2 (т/год, т/час, г/с), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами котлоаграгата в единицу времени, выполняется по формуле:
П SO 2 = 0.002 . B . S r . (1-η SO 2) . (1-η’ SO 2), (6)
где S r – содержание серы в топливе на рабочую массу (%);
η SO 2 – доля оксидов серы, связанных с летучей золой топлива. Для углей – 0,1;
η’ SO 2 – доля оксидов серы, улавливаемых золоуловителем.
П SO 2 = 0.002 . 40 . 0.18 . (1 – 0.1) . (1 - 0) = 0.013 (т/год).
Ориентировочная оценка выбросов оксида углерода (т/год, г/с) может проводится по формуле:
П С O = 0.001 . B . Q i r . K CO . (1-q 4 /100), (7)
где K CO – количество оксида углерода на единицу теплоты, выделяющейся при горении топлива (кг/ГДж).
Для бурых углей:
Для каменных углей:
П С O = 0.001 . 40 . 14.53 . 10 6 . 2 . 10 -9 . (1-2/100) = 0.001139 (т/год).
И того суммарное количество выбросов оксида углерода равно:
ΣM(СО) = 0.002278 (т/год).
Оксиды азота. Количество оксидов азота (в пересчете на NO 2), выделяемых в единицу времени (т/год, г/с), рассчитывается по формуле:
П NO 2 = 0.001 . B . Q i r . K NO 2 . (1 - β), (8)
где Q i r – теплота сгорания натурального топлива (МДж/кг);
K NO 2 – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла (кг/ГДж);
β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений.
П NO 2 = 0.001 . 40 . 14.53 . 10 6 . 0.25 . 10 -9 . (1 - 0) = 0.0001453 (т/год).
Похожая информация.
Промышленно-экономическое развитие сопровождается, как правило, ростом загрязнения окружающей среды. Большинство крупных городов характеризуются значительной концентрацией промышленных объектов на относительно незначительных территориях, что представляет опасность для здоровья людей.
Одним из экологических факторов, оказывающих наиболее выраженное влияние на здоровье человека, является качество воздуха. Особую опасность в настоящее время представляют выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Это обусловлено тем, что токсиканты поступают в человеческий организм в основном через дыхательные пути.
Выбросы в атмосферу: источники
Различают природные и антропогенные источники поступления загрязнителей в воздух. Основными примесями, которые содержат выбросы в атмосферу от естественных источников, являются пыль космического, вулканического и растительного происхождения, газы и дым, образующиеся в результате лесных и степных пожаров, продукты разрушения и выветривания горных пород и почв и пр.
Уровни загрязнения воздушной среды природными источниками носят фоновый характер. Они достаточно мало изменяются со временем. Основными источниками поступления в воздушный бассейн загрязняющих веществ на современном этапе являются антропогенные, а именно − промышленность (различные отрасли), сельское хозяйство и автотранспорт.
Выбросы предприятий в атмосферу
Самыми крупными «поставщиками» различных загрязнителей в воздушный бассейн являются металлургические и энергетические предприятия, химическое производство, стройиндустрия, машиностроение.
В процессе сжигания топлива различных видов энергетическими комплексами в атмосферу выделяются большие количества сернистого ангидрида, оксидов углерода и азота, сажи. Также в выбросах (в меньших количествах) присутствует ряд других веществ, в частности углеводороды.
Основные источники пылегазовых выбросов в металлургическом производстве - плавильные печи, разливочные установки, травильные отделения, агломерационные машины, дробильноразмольное оборудование, разгрузка-погрузка материалов и пр. Наибольшую долю среди общего количества веществ, поступающих в атмосферу, занимают окись углерода, пыль, ангидрид сернистый, оксид азота. В несколько меньших количествах выбрасываются марганец, мышьяк, свинец, фосфор, пары ртути и пр. Также в процессе сталеплавильного производства выбросы в атмосферу содержат парогазовые смеси. В их состав входит фенол, бензол, формальдегид, аммиак и ряд других опасных веществ.
Вредные выбросы в атмосферу от отрасли, несмотря на небольшие объемы, представляют особую опасность для природной среды и человека, поскольку характеризуются высокой токсичностью, концентрированностью и значительным разнообразием. Поступающие в воздух смеси в зависимости от вида выпускаемой продукции могут иметь в своем составе летучие органические соединения, соединения фтора, нитрозные газы, твердые вещества, хлористые соединения, сероводород и пр.
При производстве стройматериалов и цемента выбросы в атмосферу содержат значительные количества различной пыли. Основными технологическими процессами, приводящими к их образованию, являются измельчение, обрабатывание шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов и пр. Вокруг заводов, производящих различные стройматериалы, могут образовываться зоны загрязнения радиусом до 2000 м. Они характеризуются высокой концентрацией в воздухе пыли, содержащей частицы гипса, цемента, кварца, а также ряда других загрязняющих веществ.
Выбросы автотранспорта
В крупных городах огромное количество загрязнителей в атмосферу поступает от автотранспортных средств. По разным оценкам, на их долю приходится от 80 до 95%. состоят из большого количества токсичных соединений, в частности оксидов азота и углерода, альдегидов, углеводородов и пр. (всего около 200 соединений).
Наибольшие объемы выбросов отмечаются в зонах расположения светофоров и перекрестков, где автомобили передвигаются на малой скорости и в режиме холостого хода. Расчет выбросов в атмосферу показывает, что основными составляющими выхлопов в этом случае являются и углеводороды.
При этом следует отметить, что, в отличие от стационарных источников выбросов, работа автотранспорта приводит к загрязнению воздуха на городских улицах на высоте человеческого роста. В результате вредному воздействию загрязнителей подвергаются пешеходы, жители расположенных у дорог домов, а также произрастающая на прилегающих территориях растительность.
Сельское хозяйство
Влияние на человека
Согласно различным источникам, имеется прямая связь между загрязнением воздуха и рядом заболеваний. Так, например, длительность течения респираторных заболеваний у детей, которые живут в относительно загрязненных районах, в 2-2,5 раза больше, нежели у тех, что проживают в других районах.
Кроме того, в городах, характеризующихся неблагоприятной экологической обстановкой, у детей отмечены функциональные отклонения в системе иммунитета и кровообразования, нарушения компенсаторно-адаптационных механизмов к условиям внешней среды. Многими исследованиями выявлена также связь между загрязнением воздуха и смертностью людей.
Основными составляющими выбросов, поступающих в воздух от различных источников, являются взвешенные вещества, оксиды азота, углерода и серы. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по NO 2 и CO охватывают до 90% городской территории. Приведенные макрокомпоненты выбросов способны вызвать серьезные заболевания. Накопление этих загрязнений приводит к повреждению слизистых оболочек верхних дыхательных путей, развитию легочных заболеваний. Кроме того, повышенные концентрации SO 2 могут вызвать дистрофические изменения в почках, печени и сердце, а NO 2 - токсикозы, врожденные аномалии, сердечную недостаточность, нервные расстройства и др. Некоторыми исследованиями выявлена взаимосвязь между заболеваемостью раком легких и концентрациями SO 2 и NO 2 в воздухе.
Выводы
Загрязнение окружающей природной среды и, в частности, атмосферы, имеет неблагоприятные последствия для здоровья не только настоящего, но и последующих поколений. Поэтому можно смело утверждать, что разработка мероприятий, направленных на то, чтобы уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, − одна из самых актуальных на сегодняшний день проблем человечества.
Автотранспорт занимает ведущее место в транспортной системе каждой страны. Без широкого использования автомобилей в настоящее время не обходится ни одна из отраслей: от стройиндустрии до сельского хозяйства. Транспортные услуги играют важнейшую роль и в повседневной жизни людей, поэтому его использование постоянно возрастает. Так, в России в 2013 году насчитывалось 50,5 млн. автомобилей, большая часть которых - легковые (76,7%). Данные ГИБДД свидетельствуют, что российский автопарк увеличивается на 5,5% ежегодно, причем в основном за счет легковых автомобилей.
Именно автотранспорт оказывает наиболее существенное негативное воздействие на состояние окружающей среды, главным образом, атмосферы.
В выхлопах автомобилей содержится порядка 300 загрязнителей, в том числе обладающих канцерогенным воздействием. Основные загрязняющие вещества, выбрасываемые автотранспортом включают:
Оксид углерода (СО);
Оксиды азота NOx (в пересчете на диоксид азота);
Углеводороды (СН) ;
Диоксид серы (S02);
Формальдегид;
Бенз(а)пирен;
Всего 1 автомобиль за год выбрасывает в атмосферу колоссальное количество загрязнителей: 700 кг СО, 40 кг NOx, 230 литров СН, 5 кг твердых частиц.
В атмосфере основные загрязняющие вещества могут трансформироваться и образовать более сложные и опасные соединения, именно автотранспорт является главным виновником образования в городах смога.
Выброс загрязнителей в атмосферу зависит от целого ряда параметров: качества топлива, степени изношенности двигателей, мощности автомобиля и скорости его движения. Так, минимальные выбросы загрязнителей наблюдаются при постоянной скорости движения 60-80 км/ч. При большой плотности потока скорость движения значительно падает, что приводит к увеличению расхода топлива, а значит росту объемов эмиссий. У предельно изношенных двигателей выброс возрастает до 40%, к увеличению объема выброса приводит также увеличение мощности автомобиля.
Все это обуславливает необходимость разработки экологически чистого автотранспорта. В ЕС довольно результативно действует программа освоения «зеленого» транспорта и дело здесь не только в гражданском самосознании, сколько в действенных мерах экономического стимулирования. Так, экологически чистая машина позволяет немцам сэкономить на налогах около 1,5 тыс. евро в год.
Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность - это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля. Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы ДВС.
Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.
Как образуются доставляющие всем столько хлопот вредные вещества в отработавших газах? Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена. В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше - бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь. При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.
Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец. Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.
Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО - бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2- газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 способствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например,бенз(а)пирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.
В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей. Автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха. В России на его долю в середине 90-х годов приходилось 80% выбросов свинца, 59% - оксида углерода, 32% - оксидов азота. К числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую атмосферу с отработавшими газами автомобилей, относятся свинец, бенз(а)пирен, летучие углеводороды. На долю первого из них приходится более 50% экономического ущерба от загрязнения атмосферы автотранспортом. Содержание бенз(а)пирена, одного из сильнейших канцерогенов, в атмосфере 17-ти (из 23 перечисленных в таблице 1 городов превышает предельно-допустимые нормы. Города с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы более 50% при величине выбросов от автотранспорта не менее 50 тыс. тонн в год и загрязнение атмосферы. Таблица 1
