Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами

Министерство общего и профессионального образования 

Российской Федерации

Дальневосточный государственный технический университет Арсеньевский технологический институт





Кафедра естественных, научных и 

общепрофессиональных дисциплин





Реферат

по  		 Экологии

на тему: 

Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами.



Выполнил:

Студент 831 гр.

Наумов

Илья

Проверил:

Емельянова Ж. В.





Арсеньев 1998 г.









Содержание











Введение……………………………………………………………… стр.





Наземный транспорт………………………………………………… стр.





Авиация и ракетоносители………………………………………….. стр.





Заключение ………………………………………………………….. стр.





























Введение

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и другие). Количество загрязнения определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Доля загрязнения атмосферы  от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников сопоставимы с загрязнениями от  ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в двигателях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С20Н12, несгоревшие частицы топлива и т.п.



1. Наземный транспорт

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет (диаг. 1.1), особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Диаг. 1.1

Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает ~45% СnHn от их общего выброса.

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, основные из которых приведены в табл. 1.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).

Анализ данных данных приведенных в таблице 1.1, показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, Nox, CnHm и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична. Однако частицы сажи несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Саж может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека. 

Таблица 1.1



Компоненты

Содержание компонента, об. доли, %



Примечание



Карбюраторные ДВС

Дизельные 

ДВС



N2

O2

H2O (пары)

CO2

H2

CO

NOx

CnHm

Альдегиды

Сажа

Бензапирен

74 – 77

0,3 – 8

3,0 – 5,5

5,0 - 12,0

0 - 5,0

0,5 - 12,0

До 0,8

0,2 - 3,0

До 0,2 мг/л

0-0,04 г/м3

10-20 мкг/м3

76 – 78

2-18

0,5-4,0

1,0-10,0

-

0,01-0,50

0,0002-0,5

0,009-0,5

0,001-0,09 мг/л

0,01-1,1 г/м3

до 10 мкг/м3





Нетоксичен









Токсичен



Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 – 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:



Содержание свинца в бензине, г/л…………0,15	0,20	0,25	0,50

Концентрация свинца в воздухе, мкг/м3…..0,40	0,50	0,55	1,00



Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина на неэтилированный, что давно практикуется в крупных городах ряда стран Западной Европы.

Валовые выбросы вредных веществ автомобильным транспортом России (тогда еще СССР) составляют, млн. т/год:



Автомобили:    		1960 г.		1970 г.		1980 г.

Грузовые. . . . . . . . . . . .9,05		18,99		30,63

Легковые. . . . . . . . . . . .0,82	  	  1,3	 	 4,23

Автобусы. . . . . . . . . . . 0,65	  	  2,1	 	 4,16

		Всего:		10,52		22,39		39,02



Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно выбрасывается, млн. т: 

оксида углерода – 260

летучих углеводородов – 40

оксидов азота – 20.

Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха крупных городов мира составляет, %:



				Оксид углерода	   Оксиды Азота	  Углеводороды

Москва				96,3			32,6			64,4

Санкт-Петербург		88,1			31,7			79

Токио				 99			 33			 95

Нью-Йорк			 97			 31			 63



В некоторых городах концентрация СО в течении коротких периодов достигает 200 мг/м3 и более, при нормативных значениях максимально допустимых разовых концентраций 40 мг/м3 (США) и 10 мг/м3 (Россия).



2. Авиация и ракетоносители

Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл. 2.1.).

Таблица 2.1.

Число оборотов двигателя

Содержание г/кг топлива



СО

NOx

CnHm

0.56 n*

87.9

0.7

9.8

0.83 n

2.3

1.5

0.3

0.90 n

--

4.4

--

n – номинальное число оборотов двигателя

Как следует из таблицы 2.1., высокие концентрации СО и CnHm характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).

Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).

						1975 г.		1985 г.		1990 г.

Самолеты, шт.				 5629		 6028		 6721

Суммарное топливо, млн. т в год.	  45,5		  97		  142

Выбросы NОx, млн. т в год.		 0,287		 0,548		 0,832



Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:

Оксиды углерода – 55%

Оксиды азота – 77%

Углеводороды – 93%

Аэрозоль – 97%

остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.

	Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др. 

При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы (табл. 2.2), но большей частью в тропосферу.

Таблица 2.2

Атмосферный слой

Высота, км

Продукты сгорания, кг





HCl

Cl

NO

CO

CO2

H2O (пар)

Al2O3

Приземный слой

0 – 0,5

24666

2741

1697

131

55075

46674

39284

Тропосфера

0,5 - 13

78517

9657

4618

839

172570

152677

26385

Стратосфера

13 - 50

59732

11727

239

2189

147684

146393

110304

Нижняя мезосфера

50 - 67

0

0

0

0

0

15542

0

Мезосфера - термосфера

67

0

0

0

0

0

119045

0



В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, но может стать и причиной кислотных дождей.

При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и позднее России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:

по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это – газообразные и парообразные (SO2, CO, NOx углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов); твердые (свинец иего соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);

по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:

менее 0,01 вкл.;

свыше 0,01 до 0,1 вкл.;

свыше 0,1 до 1,0 вкл.;

свыше 1,0 до 10 вкл.;

свыше 10 до 100 вкл.;

свыше 100.

 В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием  авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.



Заключение

Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты. За примером далеко ходить не надо. Инспекторы ГАИ уже наказывают водителей, чьи машины выбрасывают в атмосферу токсичных веществ больше нормы.

	Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.  Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным,  но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися  затруднениями.

	Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся  целенаправленные и продуманные действия.  Ответственная и действенная политика по отношению к  окружающей  среде  будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды,  обоснованные знания о  взаимодействии важных экологических факторов,  если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.























7