Автотранспортные средства как источники загрязнения

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, КАК ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

План

Введение

1. Развитие автомобильного транспорта

2. Выявления причины загрязнений и их влияния на внешнюю среду

3. Решения данной проблемы

Введение

В настоящее время идет интенсивный процесс автомобилизации общества. С одной стороны развитие автомобилизации выражает технико-экономический прогресс, а с другой - обуславливает негативное воздействие на экологию. Транспортно-дорожный комплекс является мощным источником загрязнения природной среды. Из 35 млн. т. вредных выбросов 89% приходится на выбросы автомобильного транспорта и предприятий дорожно-строительного комплекса.

Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных колодок, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. Кроме того, транспорт является одним из основных источников шума в городах и вносит значительный вклад в тепловое загрязнение окружающей среды.

Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С20Н12, несгоревшие частицы топлива и т. п.поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем, а так же с картерными газами.

Значения выбросов вредных веществ в отработавших газах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси воздуха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др.

Целью данной работы является определение источника выделения вредных веществ в автотранспортных средствах, анализ последствий и проблем, вызванных воздействием вредных веществ на окружающую среду и возможные пути решения их.

1. Развитие автомобильного транспорта

Роль автомобиля в нашей жизни постоянно возрастает. С одной стороны он стал символом "качества жизни", обеспечивая мобильность каждого человека и выражая отчасти его положение в обществе. С другой стороны он сделался средством выполнения повседневных задач. Он обеспечивают людям достаточную подвижность и независимость от мест их временного пребывания. Подобные возможности стимулируют также рост грузового транспорта. Товары должны сегодня поставляться точно в установленное место и в назначенное время, а автомобильные дороги, несмотря на их высокую загрузку, все еще предоставляют возможность обеспечения наиболее гибкой инфраструктуры. В последнее время возросло значение взаимодействия автомобиля и окружающей среды.

Автомобиль не роскошь, а средство передвижения. Без автомобиля в настоящее время немыслимо существование человечества. При интенсивной урбанизации и росте мегаполисов автомобильный транспорт стал самым неблагоприятным экологическим фактором в охране здоровья человека и природной среды в городе. Таким образом, автомобиль становится конкурентом человека за жизненное пространство.

2. Выявления причины загрязнений и их влияния на внешнюю среду

За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что первым виновником загрязнения атмосферного воздуха - одного из основных источников жизни на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса - автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы, составляет - 60-90%.

Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилями являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения. Так же сюда можно отнести частицы расходных материалов, отработавшие ГСМ. Рассмотрим эти источники в частности: двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

По виду применяемого топлива ДВС подразделяют на двигатели, работающие на:

- Бензине;

- Сжиженном газе;

- Дизельном топливе.

По способу воспламенения горючие смеси ДВС бывают:

- с воспламенением от сжатия (дизели);

- с воспламенением от искровой свечи зажигания.

Вне зависимости от исполнения, вида топлива и способа воспламенения горючей смеси суть любого двигателя сводиться к следующему, в двигатель поступает топливно-воздушная смесь, а на выходе получаем полезную работу (крутящий момент) и выхлопные газы (продукты полного и не полного окисления, не сгоревшее топливо).

Выхлопные газы (отходящие газы) - отработавшее в двигателе рабочее тело. Являются продуктами окисления и неполного сгорания углеводородного топлива. Выбросы выхлопных газов - основная причина превышения допустимых концентраций токсичных веществ и канцерогенов в атмосфере крупных городов, образования смогов, являющихся частой причиной отравления в замкнутых пространствах. Количество отходящих газов автомобилей в основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик).

В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру - один килограмм сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 килограммов смеси различных газов.

Табл. - Состав автомобильных выхлопных газов:

Влияние выхлопных газов на здоровье человека.

Наибольшую опасность представляют оксиды азота, примерно в 10 раз более опасные, чем угарный газ, доля токсичности альдегидов относительно невелика и составляет 4-5% от общей токсичности выхлопных газов. Токсичность различных углеводородов сильно отличается. Непредельные углеводороды в присутствии диоксида азота фотохимически окисляются, образуя ядовитые кислородсодержащие соединения - составляющие смога.

Качество дожигания на современных катализаторах таково, что доля СО после катализатора обычно менее 0,1%.

Обнаруженные в газах полициклические ароматические углеводороды - сильные канцерогены. Среди них наиболее изучен бензпирен, кроме него, обнаружены производные антрацена:

- 1,2-бензантрацен;

- 1,2,6,7-дибензантрацен;

- 5,10-диметил-1,2-бензантрацен.

Кроме того, при использовании сернистых бензинов в отходящие газы могут входить оксиды серы, при применении этилированных бензинов - свинец (тетраэтилсвинец), бром, хлор, их соединения. Считается, что аэрозоли галоидных соединений свинца могут подвергаться каталитическим и фотохимическим превращениям, участвуя в образовании смога. 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, дыхательнойнедостаточности, гайморита, ларинготрахеита, бронхита, бронхопневмонии, рака лёгкого.

Также выхлопные газы вызываю татеросклероз сосудов головного мозга. Опосредованно через легочную патологию могут возникнуть и различные нарушения сердечнососудистой системы.

Отравления в замкнутом пространстве.

Довольно часты случаи отравления выхлопными газами, в том числе с летальными исходами автомобилистов в гаражах, закрытых стоянках и внутри автомобилей (при утечке в салон), при плохой вентиляции. Также бывали случаи отравления выхлопными газами в квартирах домов, находящихся вблизи автостоянок (вдыхание выхлопных газов приводит к накоплению токсичных веществ в организме человека). Для борьбы с такими случаями вводятся строительные нормы вентиляции стоянок и сооружений, связанных с эксплуатацией и обслуживанием автомобилей.

Картерные газы - это смесь части отработавших газов, паров топлива прорвавшиеся через неплотности поршневых колец в картер двигателя с парами моторного масла. Данный вид выхлопа можно отнести к общим выхлопным газам (схожий состав и схожее влияние на человека и природу) но именно картерные газы смешавшись с парами моторного масла имеют очень высокий уровень токсичности и плохо поддаются очистке.

Для решения данной задачи автоконструкторы поступили следующим образом, вентиляция картерных газов двигателей частично осуществляется через общую систему выхлопа, но, а основная часть картерных газов постоянно циркулирует в двигателе в замкнутом цикле. Топливные испарения - вещества, поступившие в атмосферу из системы питания топливом двигателя автомобиля. Зачастую это частицы различных соединений углеводородов (бензин, дизельное топливо, сжиженный газ и их смеси). В случае попадания углеводородов и их производных во внешнюю среду, они оказывают пагубное влияние, как на организм человека, так и на природу в целом. Воздействие углеводородов на организм возможно путем вдыхания их паров, а также через кожу. Нефть и получаемые из нее продукты могут вызывать острые и хронические отравления, а также поражения кожных покровов. Длительное воздействие может вызвать хроническое отравление.

Частицы расходных материалов.

В процессе эксплуатации автомобиля, некоторые его узловые агрегаты подвержены постоянному износу, так же в автомобилях присутствуют и вовсе расходные материалы (те, чья работа напрямую связана с исчерпанием своего ресурса, свойств, стиранием своей рабочей зоной). Каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5-8 кг резиновой пыли ежегодно. Так же при износе шин в воздух попадает цинк. При стирании фрикционной накладки тормозных колодок в воздух попадает большое количество металлической пыли, керамиковой крошки и смолы. Что так же пагубно сказывается на окружающей среде.

3. Решения данной проблемы

Основных путей решения этой проблемы несколько:

1) Полный отказ от ДВС, заменив его на более экологичный - электрический;

2) Использование альтернативного, менее вредного топлива;

3) Использование каталичиских нейтрализаторов;

4) Конструктивные изменения ДВС;

5) Использование гибридных систем;

Рассмотрим все эти решения в частности:

1) Да, конечно использование электромобилей разом избавила бы нас от о всех проблем связанных с вредными выбросами. Но, к сожалению, нынешний уровень технологий не позволят создать электромобиль, который, по функциональным данным хотя бы не уступал аналогу с ДВС. Так же нельзя не учитывать и экономический аспект. Самые технологически современные литиевые батареи, на рынках стоят не мало. Да и современная транспортная инфраструктура, станции технического обслуживания, производственные мощности, направлены на обслуживание автомобилей с ДВС. Но я уверен, что именно за электромобилями будет будущее;

2) Использования альтернативного, менее вредного топлива. Работы в этом направлении ведутся столько ж долго, сколько стоит вся автомобильная промышленность. Проводились исследования по эффективности и экологичности различных видов топлива. Начиная от водорода заканчивая перолизным газом, получаемым в ходе не полного окисления древесных материалов. И наиболее реальной, экологичной альтернативой представилось использование природного, сжиженного газа. Но и он не может полностью заменить традиционные виды топлива. К сожалению, по своим химическим свойствам сжиженный газ кристаллизуется при отрицательных температурах;

3) Современный катализатор - это керамический монолит, пронизанный множеством каналов, поверхность которых покрыта слоем алюминия, а на него, в свою очередь, нанесены химически активные драгоценные металлы (родий, палладий, платина). На долю последних приходится до 60% себестоимости устройства. Именно благодаря им происходят необходимые химические реакции - окисление монооксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов (СН), а также сокращение количества окиси азота (NOx). В трехкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий "борется" с NOx. Кстати, родий - субпродукт при получении платины - наиболее ценный в этой троице. И именно его в первую очередь "отравляет" свинец, содержащийся в бензине. В конструкции катализатора используют другие химические элементы, повышающие эффективность трех основных никель, участвующий в реакции с NOx, железо, а также церий. На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако "зеленые" продолжили наступление и нашли-таки в нем изъян. Температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250-350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен - следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации. И опять инженеры взялись за дело. Фирмы разработали технологию подогрева катализатора мощным электрическим сопротивлением. Подогреватель на металлической опоре крепится внутри катализатора, его мощность - от 0,5 до 2, иногда 4 кВт, в зависимости от величины сопротивления (от 0,05 до 0,35 Ом). Для примера, элемент в 1,5 кВт разогревает катализатор до 400°С за 10 секунд. Чтобы снизить вредные выбросы при пуске холодного двигателя, иногда применяют также встроенный в катализатор адсорбер углеводородов. Как только рабочая температура достигнута, последние "освобождаются" и окисляются самим катализатором;

4) Конструктивные изменения ДВС. После начала работ по данному вопросу сразу определилось несколько направлений. Основное, естественно подвергнуть ревизии саму концепцию двигателя внутреннего сгорания. Если до того времени важнейшим показателем совершенства мотора считали его тяговые характеристики, то теперь пришлось во главу угла ставить чистоту выхлопа, полноту сгорания топлива, экономичность Конструкторы занялись фазами газораспределения, качеством подготовки смеси, формой камеры сгорания. Скажем, чтобы при равномерном движении умерить аппетит (и, естественно, выбросы) восьмицилиндрового "Порше-928", инженеры экспериментировали с отключением цилиндров. "Фольксваген" пошел еще дальше - у серийного " Гольфа-III Экоматик" мотор и вовсе отключался при любом подходящем случае - движении накатом, остановке у светофора - и оживал с нажатием на педаль акселератора. Двигатель с изменяемыми фазами газораспределения снабжен функцией отключения нескольких цилиндров и отличается высокой степенью сжатия. Экономия топлива достигает 25%; загрязнение природный экология

5) Претендент №1 на экологический подиум - гибридные модели. Сами из себя гибридные системы представляют собой несколько комбинированных силовых установок, связанных вместе единым блоком управления. Данная система вбирает в себя наилучшие качества каждого из двигателей, и позволяет каждому двигателей работать в своем оптимальном режиме. Как известно количество вредных выбросов в автомобиле непосредственно связана с оказываемой на него нагрузкой, и плавностью ее исполнения. Поэтому в гибридных автомобилях начало движения и последующий разгон выполняет электромотор, а ДВС позже лишь поддерживает данную скорость и подзаряжает электробатарей. Тем самым на ДВС в каждый момент времени оказывается самая оптимальная нагрузка, так же исключается напрасная работа мотора (двигатель запускается только при его непосредственной необходимости).

Лидеры гибридного рынка «Тойота» и «Хонда» а самые популярные автомобили этого класса - «Приус» и «Сивик Гибрид». Обе компании в ближайшее время намерены в качестве опции предложить подобные установки почти для любой модели! Причем их достоинства не только в экономичности и заботе об экологии, но и в улучшении динамических характеристик. Ярчайший пример - гибридный «Lexus RX400h», обставляющий в спринте бензинового собрата.

Размещено на Allbest.ru