Реферат: Автомобильный транспорт как источник загрязнения атмосферы

Таблица 1

Компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

В составе отработавших газов двигателей внутреннего сгорания содержатся сотни вредных компонентов, однако наиболее существенными считаются:

1. Оксид углерода (СО);

2. Углеводороды (СН);

3. Оксиды азота (NO_x);

4. Твердые частицы (ТЧ);

5. Соединения свинца (Pb) и серы (SO₂);

6. Аальдегиды;

7. Канцерогенные вещества.

Загрязнение атмосферы содержащимся в значительных количествах в составе отработавших газах автомобилей диоксидом углерода (СО₂) требует особого внимания. Рассматриваемый газ вносит существенный склад в образование такого явления, как парниковый эффект, борьба с которым на сегодняшний день является глобальной проблемой. [4]

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания включают примерно 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до четырех или пяти лет. Рассматриваемые компоненты условно делят на группы по свойствам, химическому составу и свойствам, степени и характеру воздействия на человеческий организм.

Первая группа. Состоит из нетоксичных веществ: азота, кислорода, водорода, водяного пара, углекислого газ и других естественные компонент атмосферного воздуха.

Вторая группа. Единственным компонентом, принадлежащим к данной группе, является оксид углерода (угарный газ). Продукт неполного сгорания нефтяных видов топлива. Он не имеет цвета и запаха, легче воздуха. Оксид углерода обладает выраженным отравляющим действием. Отравлению угарным газом наиболее часто подвержены водители автотранспортных средств, ночующие в кабине с работающим двигателем или при прогреве двигателя в закрытом гараже.

Третья группа. Включает оксиды азота (оксид азота и диоксид азота) - газы, которые возникают в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания при температуре ? 2800 С. Оксиды азота наносят больший вред организму человека, чем угарный газ. Высокие концентрации оксидов азота приводят к астматическим проявлениям, отеку легких. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий.

Четвертая группа. Состоит из углеводородов. Такие соединения возникают в результате неполного сгорания топлива в двигателе. Углеводороды токсичны и разрушающим образом действуют на сердечнососудистую систему человека. Углеводородные соединения отработавших газов, наряду с токсическими свойствами, обладают канцерогенным действием.

Пятая группа. В составе данной группы альдегиды - органические соединения, которые включают альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом. Большая часть альдегидов возникает на режимах холостого хода и малых нагрузках, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.

Шестая группа. Включает сажу и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). Сажей называют частицы твердого углерода черного цвета, образующиеся при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Сажа не представляет непосредственной опасности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах.

Седьмая группа состоит из сернистых соединений. Сернистыми соединениеями считают неорганические газы - сернистый ангидрид, сероводород, возникающие в составе отработавших газов двигателей, когда применяется топливо с повышенным содержанием серы. Значительное количество серы присутствует в дизельных топливах.

Сернистые соединения оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, приводят к нарушениям в углеводном и белковом обмене, угнетению окислительных процессов, отрпавлению организма при высоких концентрациях - более 0,01%.

Восьмая группа, состоящая из свинца и соединений свинца. Такие компоненты возникают в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина. В придорожных областях пространства около половины выбросов свинца в виде микрочастиц незамедлительно распределяются на прилегающей поверхности. Оставшаяся часть существует в воздушном бассейне в виде аэрозолей на протяжении нескольких часов. Далее происходит осаждение. Природная среда ухудшается вследствие накопления свинца в придорожных зонах. В случае добавления к бензину присадки Р-9 делает такие компоненты высокотоксичными.

Стоит отметить, что природная среда подвергается отрицательному воздействию не только от описанных выше компонентов отработавших газов двигателей, но и от углеводородных топлив, масел и смазок. В местах, отведенных для заправки автомобильного транспорта маслом или топливом, как правило, происходят непреднамеренные и намеренные разливы отработанного масла на почвенные покровы или водные объекты прилежащих территорий. Это наносит ощутимый урон компонентам биосферы. К примеру, длительное время не произрастает растительность на участках, загрязненных масляными каплями. [1]

4. Экологические последствия

Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух Вместе с отработавшими газами, а также испарениями из топливных систем и при заправке, а также с картерными газами.

Загрязнение воздушнего бассейна в процессе эксплуатации автомобильных транспортных средств негативным образом влияеет на состояние природной среды. Это приводит к снижению качества жизни населения придорожных областей. Необходимо отметить тот факт, что распространение вредных веществ носит недолговременный характер. Соответственно, уменьшение интенсивности транспортного движения способствует снижению степени загрязненности атмосферы, и по прошествии определенного количества времени любые типы загрязнения обретают заметно более легкие формы.

Загрязнение атмосферы связано с загрязнением литосферы. Осаждение токсичных компонентов на почвенном покрове или растительности способствует увеличению неестветсвенных химических элементов в литосфере. К примеру, металлы легко усваиваются растениями. По пищевой цепи они переходят в организмы животных и людей. Попадание металлов в человеческий организм может быть реализовано посредством частичного растворения в литосфере, дальнейшем переносе стоковыми водами в водоемы, в том числе такие водоемы, которые используются для обеспечения населения питьевой водой. Действующие на сегодняшний день нормативные документы регулируют сбор и очиску сточных вод лишь в пределах городских территорий и водоохранных зон.

Необходимость учета транспортного загрязнения литосферы и гидросферы на придорожных областях обусловлена потребностью в составлении оценки степени загрязнения почвы сельскохозяйственных и селитебных земель при проектировании дорог 1 и 2 экологического класса, а также для проектирования очистки дорожных стоков.

Загрязнение водных объектов автотранспортными загрязнениями происходит вследствие попадания вредных веществ на поверхность земли в бассейнах стока, в подземные воды и непосредственно в открытые водоемы. Учета дорожных воздействий на качество воды необходим для обеспечения соответствующего нормам качества биосферы в целом. [4]

Загрязнение атмосферы приводит также к образованию смогов. Смогом называют густую удушливую пелену дыма, копоти, выхлопных газов, как правило, в больших городах и промышленных центрах. Генезисом рассматрвиаемого явления выступает следующий процесс: углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты - фотооксиданты, являющиеся основой смога. По характеру действия выделяют две разновидности смога: сухой и влажный.

Сухой смог образуется в атмосфере под действием солнечного света при отсутствии ветра и низкой влажности из компонентов, характерных для выхлопных газов автомобилей. Впервые смог зафиксирован в 1944 г. в Лос-Анджелесе, когда в результате большого скопления автомобилей была парализована жизнь одного из крупнейших городов США. Сначала предполагалось, что это обычное загрязнение воздуха, но традиционные методы борьбы с дымом не увенчались успехом. Биохимик Хааген-Смит, изучавший увядание растительности в окрестностях Лос-Анджелеса, пришел к выводу, что смог был вызван окисленными автомобильными выхлопами. Смог этого типа возникает в сухую, солнечную и безветренную погоду. Устойчивая температурная инверсия концентрирует загрязняющие вещества в приземном слое воздуха. Солнечный свет запускает цепочку сложных фотохимических превращений в смеси углеводородов и окислов азота. В результате этих реакций образуется сложная смесь газов и аэрозольных частиц, более токсичных, чем исходные загрязнения атмосферы. Фотохимический смог выглядит не как сплошной туман, а как сухая сизая или жёлто-зелёная дымка. Смог неприятно пахнет и резко ухудшает видимость. У людей от него воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла; отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и различных хронических заболеваний. Фотохимический туман вреден для всех живых организмов. Единственный способ предотвращения возникновение смога - сокращение объём выбросов и выхлопов автомобилей. Смог сухого типа усиливает коррозию металлов, разрушение строительных конструкций, резины и других материалов. Окислительный характер такому смогу придают озон и другие вещества, образующиеся в нем. [6] На рисунке 1 представлен смог над Лос-Анджесом в 1995 году.

Рисунок 1 Смог над Лос-Анджесом в 1995 году

Влажный (лондонский) тип смога - это сочетание газообразных и твердых примесей с туманом - результат сжигания большого количества угля (или мазута) при высокой влажности атмосферы. Впоследствии в нем практически не образуется каких-либо новых веществ. Таким образом, токсичность целиком определяется исходными загрязнителями. Явление влажного смога было впервые зафиксировано в Лондоне в декабре 1952 года. Во время антициклона, принёсшего холодную и безветренную погоду, загрязняющие вещества -- в основном уголь -- собрались над городом, образовав толстый слой смога. Это продолжалось с пятницы 5 по вторник 9 декабря 1952 года, после чего погода сменилась, и туман разошёлся.Английские специалисты зафиксировали, что концентрация диоксида серы SO₂ в те дни достигала 5-10 мг/м³ и выше при предельно допустимой концентрации этого вещества в воздухе населенных мест 0,5 мг/м³. Смертность в Лондоне резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии тумана она снизилась до обычного уровня. Также было установлено, что прежде других умирали горожане старше 50 лет, люди, страдающие заболеваниями легких и сердца, а также дети в возрасте до одного года. [7]

Одной из наиболее серьезных угроз, к которой приводит загрязнение атмосферы, в том числе и автомобильным транспортом, является парниковый эффект.

Негативные последствия данного глобального явления на сегодняшний день уже зафиксированы. Возникающие в процессе эксплуатации автомобильного транспорта компоненты отработанных выхлопных газов при попадании в воздушный бассейн, повышают плотность нижних атмосферных слоев. Таким образом возникает парниковый эффект. Тепло солнечных лучей проникает на поверхность Земли и нагревает её, однако тепловая энергия не перемещается в космическое пространство вследствие действия парникового эффекта.

Парниковый эффект является серьезной мировой угрозой. Его возможные последствия - повышение уровня мирового океана, глобальное потепление, таяние ледников, природные катаклизмы, хозяйственный кризис, негативное влияние на фауну и флору планеты.

Кислотные дожди считаются серьезной экологической проблемой, к которой приводит активного использования автомобильного транспорта. Такое являение, как кислотные дожди возникает в результате загрязнения атмосферы выхлопными газами. Кислотные дожди оказывают разрушающее воздействие на флору и фауну. Они ухудшают здоровье населения, меняют почвенный состав, деформируют и разрушают здания и сооружения, существенным образом загрязняют и отравляют водоемы.

Загрязнение атмосферы приводит к изменениям экосистем. Это обусловлено изменением функционирования дыхательной системы животных вследствие вдыхания ими загрязненного вредными и токсичными веществами воздуха. Нарушения в дыхательной системе живого организма приводит к заболеваниям других органов.

Болезненное состояние заставляет животных испытывать стресс и неествественно себя вести. Темпы размножения существенным образом снижаются. Таким образом, определенные виды становятся малочисленными или вымирающими, что неизбежно оказывает влияние на равновесие в экологических системах. Растительный мир претерпевает негативные изменения вследствие образования на растениях плотного налета, соответстенно - нарушения процессов естественного дыхания. [2]

Вредные, в том числе и токсичные соединения проникают в почвенный покров, откуда перемещаются вверх корнями, что также негативно сказывается на состоянии и росте представителей флоры. Связанные с отрицательным влиянием автотранспорта изменения с течением времени становятся всё более масштабными и глобальными. Таким образом, существует реальная угроза краха экосиситемы на планете Земля.