Материал: Экологический анализ транспортных потоков г. Рудного

Низкотемпературная (криогенная) технология - это охлаждение шины при температуре от -69 ° С до -100 ° С. Для охлаждения шин используется жидкий азот [33]. После этого шины измельчаются до резиновой крошки. Жидкий азот является основной причиной сдерживания внедрения низкотемпературной технологии. Поскольку азот имеет высокую стоимость, его трудно хранить и транспортировать. Продуктом переработки является резиновая крошка, используемая для производства резиновых изделий, кровельных материалов, строительства дорог.

Использованные аккумуляторы также должны быть утилизированы. Они перерабатываются путем измельчения, нейтрализации кислоты и отделения полимеров от свинца, затем свинец от аккумуляторов может быть повторно использован [34]. Во многих городах США и Канады есть пункты приема аккумуляторов. США показывают отличный результат в утилизации старых аккумуляторов, который составляет 99%. По утилизации аккумуляторов лидируют страны Европы. Так, процент утилизированных аккумуляторов составил 73% в 2012 году. В Костанайской области утилизацией аккумуляторов занимается ТОО «Экоlinesport».

Переработка автомобильного масла включает утилизацию отработанных масел и создание новых продуктов из переработанных масел. Переработка  автомобильного масла приносит большую пользу окружающей среде, так как перерабатываемое масло уменьшает вероятность того, что отработанное масло попадет в почву или поверхностные воды. Известно, что один галлон моторного масла сбрасываемого в воду может сделать непригодным для питья один миллион галлонов воды. Из отработанного масла можно получить новое масло путем удаления химических примесей, тяжелых металлов и грязи. Переработкой автомобильного масла в Костанайской области также занимается ТОО “Экоlinesport” [35].

1.7.1 Воздействие автотранспорта на гидросферу и водную биоту

Загрязнение автомобильными отходами вод проявляется в увеличении содержания в воде нитратов, сульфатов, хлоридов, фосфатов, радиоактивных элементов и тяжелых металлов, изменении органолептических и физических свойств воды, сокращении растворенного в воде кислорода. По оценкам ученых, ежегодно в гидросферу попадает 15 млрд т загрязняющих веществ. При работе автотранспорта образуется более 400 видов веществ, способствующих загрязнению вод.  Наиболее опасными поллютантами являются соли тяжелых металлов, фенолы, нефтепродукты и поверхностно-активные вещества.  Загрязнение водоемов зависит от состава и массы загрязняющих веществ, температуры и состава воды, степени проточности водоема, содержания органики в воде, типа бассейна и количества и состава биоты водоема.  Загрязняющие вещества от автотранспорта поступают в водные объекты с поверхностным стоком с территории города. Сточные воды содержат бензин, керосин, топливные и смазочные масла, бензол, толуол, ксилолы, фенолы, металлоорганические соединения и др. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и грязная вода после мойки, сажа [36].

Отсутствие гаражей у десятков тысяч автовладельцев вынуждает их оставлять транспорт на открытых площадках и во дворах жилых застроек, что является причиной попадания в открытые водоемы с помощью сточных и ливневых вод некоторого количества автомобильного масла и топлива. Некоторые автовладельцы моют транспорт на берегу водоемов из-за отсутствия автомоек поблизости. При этом автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют огромную опасность для водоёмов. Профессиональные автомойки также используют автошампуни и автоэмульсии для мытья автомобиля [37]. Автомобильные шампуни наряду с удобрениями и стиральными порошками, которые содержат фосфаты в своем составе, поступают в водоемы и вызывают гибель флоры и фауны, а также эвтрофикацию водоемов. Согласно стандартам, содержание фосфатов в синтетических моющих средствах не должно превышать 22% от общей доли [38]. В настоящее время нет особых технологий по очистке сточных вод от фосфатов. Большая доля в воде фосфатов приводит к усиленному росту водорослей. В такой среде очень сильно разрастается сине-зеленая водоросль. Известно, что всего 1 грамм триполифосфата натрия стимулирует образование 5-10кг водорослей. Погибая водоросли выделяют метан, аммиак, сероводород [39]. В такой среде не могут выживать другие растения и животные вод. Автошампуни попадая в воду способны изменять ее кислотно-щелочной баланс в щелочную сторону, которая способствует гибели организмов. Согласно стандартам показатель концентрации водородных ионов не должен превышать 11.5. При такой среде очень сильно страдает икра и мальки рыб [40]. Некоторые автошампуни имеют pH близкий к нейтральной среде и меньше влияют на организмы, обитающие в воде, поэтому при выборе автошампуней следует делать выбор в их пользу.

В состав синтетических моющих средств также входят тяжелые металлы. Практически все водоемы загрязнены тяжелыми металлами, которые обладают биологической активностью. Тяжелые металлы не подвергаются трансформации в гидробионтах и тяжело покидают их биологический цикл. Самыми опасными являются ртуть, свинец, медь и кадмий, при чем биологическое влияние ртути и кадмия на организмы, в отличие от свинца и меди, которые являются необходимыми микроэлементами, неизвестно. Избыточное содержание тяжелых металлов в воде негативно сказывается на жизнедеятельности морских и пресноводных обитателей. Так при 24-х кратном превышении ПДК ионов меди в воде, выклев икры морского карася снижается до 70-75%. Наблюдается также способность к снижению выклева икры при превышении ПДК ионов меди. При больших концентрациях катионов тяжелых металлов у ряски малой наблюдается гибель корней и изменение интенсивности окраски [41]. Поступление тяжелых металлов в воду ограничивает потребление и использование водных ресурсов.

Нефтепродукты способны отравлять жизнедеятельность гидробионтов и загрязнять гидросферу. К нефтепродуктам относится автомобильное масло. При загрязнении нефтепродуктами водных бассейнов ихтиофауна страдает в меньшей степени, чем другие группы морских организмов [42]. Это связано с тем, что большинство подвижных видов рыб могут уплыть из зоны загрязнения и избежать последствий интоксикации. Донные рыбы, личинки и молодь многих видов становятся жертвами загрязнения нефтепродуктами. Сильным источником загрязнения водных бассейнов являются и ливневые сточные воды с поверхности автодорог, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий.

Мерой для снижения загрязнения открытых водоемов может стать создание бессточных систем водоснабжения на автомойках. Необходимо создавать очистные сооружения, которые будут разбавлять остаточное количество загрязняющих веществ. Существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ [43]. Однако они практически не снижают содержание в них тяжелых металлов. Наиболее опасным из которых является тетраэтилсвинец, являющийся канцерогеном.

1.7.2 Выхлопные газы автомобиля в атмосфере и их влияние на здоровье человека

Под загрязнением атмосферы понимается преобразование ее газового состава в результате внесения в нее примесей. Отработавшие газы автомобилей содержат большое количество веществ, загрязняющих атмосферу. В составе отработанных газов автомобильных двигателей имеется более 200 химических соединений, среди которых имеются нейтральные, вредные и токсичные вещества 1 – 4 классов опасности [44]. В отработавших газах транспорта содержаться следующие токсичные и нетоксичные вещества: кислород, озон, углерод, угарный газ, диоксид углерода, метан, углеводороды, окись азота, диоксид азота, азот, аммиак, азотная кислота, синильная кислота, водород, гидроксид, вода. К основным токсичным веществам относятся твердые частицы, окись углерода, углеводороды и альдегиды. Вредными токсичными выбросами являются: угарный газ, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, диоксид серы, сажа и дым [45].  Значения выбросов вредных веществ транспорта зависят от многих факторов: режимов движения транспорта, качества и рельефа дорог, отношения в смеси воздуха и топлива, технического состояния транспорта и др.

Проблема загрязнения атмосферы автомобильными газами стоит во многих странах мира. Например, в Германии объем отработанных газов двигателей внутреннего сгорания составляет 156,7 миллиона тонн. По данным исследования, в Мехико 2 миллиона автомобилей расходует примерно 20 миллионов литров горючего в сутки и выделяют 10300 тонн загрязняющих веществ, в том числе до 300 тонн угарного газа [46]. Средняя концентрация угарного газа в воздухе Парижа составляет 200 мгк/м³, Лондона – 300 мгк/м³, Рима – 565 мгк/м³, Лос-Анджелеса - 88 мгк/м³. В среднем, легковые автомобили выделяют угарного газа до 36 г/км, оксидов азота до 1,1 г/км, углеводородов до 2,5 г/км [47].

При сравнении карбюраторного двигателя и дизельного, можно выяснить, что карбюраторные двигатели по сумме компонентов выделяют больше вредных веществ, в сравнении с дизельными (см. Таблицу 3). Но дизельные, в свою очередь выделяют много сажи, аэрозолей и несгоревшего топлива, продуктов износа двигателя, сернистого ангидрида, а также полициклических ароматических углеводородов, в том числе, бензапирен, присутствуют альдегиды, представленные формальдегидом и акролеином, являющиеся высокотоксичными соединениями.  Но экологическое преимущество дизельного двигателя, заключающееся в меньшем выбросе окиси углерода теряется при применении на бензиновых двигателях каталитических конвертеров [48]. Известно, что грузовые автомобили с карбюраторными двигателями загрязняют атмосферу данными веществами в 10–15 раз больше, чем с дизельными, а общая концентрация загрязняющих веществ при интенсивном движении достигает 200 г/км [49]. Чтобы уменьшить количество сажи в дизельных двигателях применяют сажевые фильтры, которые с 2001 года устанавливаются в автомобилях с дизельным двигателям, согласно требованиям экологических норм «Евро-4» [50].

Таблица 3 - Химический состав отработанных газов карбюраторного и дизельного двигателей

Наряду с отработавшими газами автомобили загрязняют атмосферный воздух картерными газами бензиновых двигателей и топливными испарениями. Выбросы с картерными газами бензиновых двигателей составляют угарный газ - 2-8%, углеводороды - 150-300%, оксиды азота - не более 2% по отношению к выбросам отработавших газов. При чем выбросы углеводородов с картерными газами превышают количество выбросов с отработанными газами. Картерные выбросы дизельных двигателей составляют угарный газ - 0,3-0,5%, углеводороды - 0,1-3%, оксиды азота -0,2% от общего выброса с отработанными газами [51].

Отработавшие газы, в зависимости от топлива, могут дополняться такими токсичными соединениями как: диоксид серы и соединения свинца. Тетраэтилсвинец, который используется для повышения октанового числа, является канцерогеном. Во многих странах уже отказываются от применения тетраэтилсвинца. В России, по некоторым данным, 75% бензина является этилированным и содержит в своем составе от 0,17-0,37г свинца [52]. Около 70 % свинца попадает в атмосферный воздух, из них 30% оседает на почве, а оставшиеся 40% остается в атмосферном воздухе. В Казахстане процент этилированного бензина может быть еще больше. В выбросах дизельных двигателей нет свинца, но присутствует некоторое количество серы. Образование токсичных веществ и окислов азота в двигателе автомобиля происходит различными путями. Первый путь превращения токсичных веществ связан с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания. Вторая группа веществ образуется при соединении азота и кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота не связана с реакциями окисления топлива [53].

Выбросы автотранспорта изменяются и распространяются в воздухе согласно определенным закономерностям. Частицы, имеющие размер более 0,1 мм оседают на почве и растениях. Частицы, которые имеют размер менее 0,1 мм распространяются в атмосферном воздухе под влиянием процессов перемешивания [54]. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы. Взаимодействие газов делится на физическое, химическое и фотохимическое. Примером физического взаимодействия является конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества [55]. Между воздухом и загрязняющими веществами происходят реакции распада и синтеза, восстановления и окисления. Одни процессы химических преобразований начинаются с момента поступления выбросов в атмосферный воздух, другие - при появлении необходимых реагентов, излучения солнца и других факторов.

Угарный газ в атмосферном воздухе поддается диффузии и не имеет высокой концентрации в воздухе. Угарный газ представляет собой парниковый газ, который оказывает косвенный эффект радиационного воздействия, повышая концентрацию метана и тропосферного озона в результате химических реакций с другими атмосферными составляющими. В атмосфере окись углерода недолговечна, так как окисляется в воздухе до углекислого газа. Угарный газ является частью серии циклов химических реакций, образующих фотохимический смог [56]. Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются соединения с оксидами азота и серы, перекиси, свободные радикалы [57]. Cернистый газ окисляется до сернистого ангидрида или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. При окислении сернистого ангидрида образуется серный ангидрид. Серный ангидрид образуется также при окислении сероводорода и сероуглерода. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). На сегодняшний день, антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит естественное [58].

Оксид азота реагирует с гидропероксидным радикалом с образованием диоксида азота который затем может реагировать с гидроксильным радикалом с образованием азотной кислоты. Получившаяся в результате реакции азотная кислота также способствует появлению кислотных дождевых осадков.  Диоксид азота также участвует в образовании кислотных дождей. Фотохимический смог представляет собой смесь загрязняющих веществ, которые образуются при окислении оксидов азота и летучих органических соединений. Чаще всего фотохимический смог образуется летом, во время солнечной активности [59]. Твердые частицы представляют собой микроскопическое твердое вещество, взвешенное в атмосфере Земли.  Подтипы атмосферных частиц включают взвешенные частицы, грудные и вдыхаемые частицы, ингаляционные грубые частицы, которые представляют собой грубые частицы диаметром от 2,5 до 10 мкм, мелкие частицы диаметром 2,5 мкм или менее, сверхмелкозернистые частицы и сажа [60]. Диоксид углерода является парниковым газом. Благодаря деятельности человека его концентрация в атмосфере повысилась на 43% с начала эпохи индустриализации. В настоящее время около половины диоксида углерода, выделяемой при сжигании ископаемых видов топлива, остается в атмосфере и не поглощается растительностью и океанами [61].