ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.КАНТА
ФАКУЛЬТЕТ СЕРВИСА
КАФЕДРА СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНОГО СЕРВИСА И ТУРИЗМА.
Контрольная работа.
Воздействие транспорта
на человека и природную среду.
Работу выполнила:
студентка 2 курса
заочной формы обучения
Федотова К.В.
Преподаватель:
Ваколюк И.А.
Калининград
2008
Введение.
Человечество создало много способов и устройств для перемещения: различают гужевой, автомобильный, сельскохозяйственный (трактора и комбайны), железнодорожный, водный (речной и морской), воздушный и трубопроводный транспорт.
Транспорт играет уникальную роль, связывая все важнейшие сферы материального производства в единую систему хозяйственной деятельности. Ни одна из них не может развиваться без тех или иных видов транспорта.
В настоящее время роль транспорта стала сопоставима с природными процессами перемещения веществ. Для примера, годовой сток взвешенных наносов Волги составляет в среднем 18 млн т, а перевозки грузов по этой реке достигли в конце XX в. 300 млн т.
Густой сетью путей сообщения покрыт весь земной шар. Протяженность магистральных автомобильных дорог мира с твердым покрытием превышает 1 млн км, воздушных линий – 5,6 млн км, железных дорог – 1,5 млн км, магистральных трубопроводов около 1,1 млн км, внутренних водных путей – более 600 тыс. км, морские линии составляют многие миллионы километров.
Несомненны и неоспоримы блага, обеспечиваемые обществу развитой транспортной сетью, но функционирование последней сопровождается ярко выраженными и осязаемыми последствиями – отрицательным воздействием транспорта на окружающую среду (ОС), прежде всего ее живые компоненты и, конечно, самого человека – создателя этого транспорта.
По оценке специалистов в среднем вклад отдельных видов транспортных средств, например, в загрязнение атмосферы, следующий: автомобильный – 85%; морской и речной – 5,3 %; воздушный – 3,7%; железнодорожный – 3,5%; сельскохозяйственный – 2,5%.
Развитие различных видов транспорта, особенно автомобильного, прокладка автотрасс привели к многократному увеличению прямого и косвенного воздействия на людей. Обусловленные функционированием транспорта неблагоприятные экологические факторы (вредные газы, шум, вибрация и др.), ныне воздействуют не только на пассажиров, но и на множество людей, которые находятся вне транспортных средств и коммуникаций.
Характерным обстоятельством является то, что одновременно с усилением влияния современного транспорта на природную среду, измененные в результате этого природные факторы весьма заметно и все в большей степени прямо или косвенно воздействуют, «мешают» функционированию и самого транспорта. При загрязнении воздуха, например, когда резко увеличивается густота туманов, прекращается работа аэропортов, замедляется движение на автотрассах. Даже птицы нередко являются причиной гибели летательных аппаратов.
При всем многообразии форм воздействия транспорта на природную среду их источники можно объединить в две основные группы: 1) транспортные коммуникации
(автодороги, железные дороги, аэродромы, трубопроводы и т.д.); они воздействуют на природную среду прямо, постоянно и длительно; 2) транспортные средства
(автомобили, самолеты, суда и т.д.), которые оказывают кратковременное влияние на окружающую среду; они вызывают экологические последствия, способные со временем исчезнуть, но могут сохраняться и относительно долго.
Негативное воздействие транспортных коммуникаций на природную среду и человека.
Отчуждение земель.
Для размещения транспортных коммуникаций нужны вода, земля, воздух, подчас огромных площадей и объемов. Подсчитано, что в США площадь земель, на которых размещены автомагистрали, железные дороги и аэродромы, составляет 101 тыс. км², а площадь городов – 109 тыс. км². Автодороги занимают около 2% территории Великобритании, 6% - Японии и Бельгии. В России протяженность автодорог превысила 0,5 млн км. Под железные дороги страны отведено около 10 тыс. км².
Почворазрушающие процессы и деградация природных экосистем.
При строительстве и эксплуатации дорог, трубопроводов, аэродромов происходят почворазрушающие процессы: оползни, просадки и эрозия. Причем часто развивается особый вид последней – дорожная эрозия,
происходящая в результате размыва и разрушения почв. Из-за этого возникают группы оврагов по колеям грунтовых дорог. Чтобы избежать размыва в кюветах, необходимо сохранять в них травянистый покров, а также сооружать бетонные лотки.
Наиболее опасны дороги, проложенные в тундре с ранимым и трудно восстанавливаемым растительным покровом. Колея летом заполняется водой и при наличии уклонов превращается в промоины, которые в конце концов трансформируются в овраги. Этот вид термокарста называется дорожно-колейным.
Природные комплексы, расположенные вблизи насыпей железных и шоссейных дорог, постепенно трансформируются и деградируют. Например, вдоль дорог возникают заболоченные участки, достигающие сотен метров в ширину. В них в определенное время года развиваются болезнетворные микроорганизмы и, в перспективе, очаги массовых инфекций.
Ухудшение агрохимического качества почвы и приземного слоя воздуха.
Известно, что вдоль автотрасс, железных дорог и выходящих на поверхность нефте-газотрубопроводов земля на большой площади загрязняется соединениями свинца, серы, нефтепродуктами и другими веществами. Особенно опасна придорожная полоса шириной до 200 м по обе стороны вдоль наиболее напряженных магистралей. Замечено, например, что вдоль кольцевой автомагистрали вокруг Москвы быстро погибают посаженные деревья. Категорически запрещается выращивать сельхозпродукцию вдоль дорог, собирать грибы, ягоды, пасти скот, особенно молочный (известны случаи отравления детей молоком коров, пасшихся вдоль дорог).
Приземный слой воздуха вблизи автодорог загрязнен пылью, состоящей из частиц асфальта, резины, металла, свинца и другими веществами, часть которых обладает канцерогенным и мутагенным действием. Любителям гулять или бегать по обочинам дорог особенно следует об этом помнить при прогулке с маленькими детьми: наиболее высоки концентрации вредных веществ в слое воздуха ниже 1 м от поверхности.
Гибель животных.
Много зверей, в том числе и крупных, погибают под колесами автомобилей. Особенно это имеет место, когда автотрасса пересекает традиционные пути миграции животных. Так как подобные столкновения происходят ночью, в ряде густонаселенных стран вдоль дорог устанавливают специальные зеркала. Отражая свет фар, они создают перемещающиеся блики на темном фоне (например, леса), которые отпугивают зверей.
Физические излучения.
Фактором ухудшения качества среды обитания городов стало шумовое воздействие железнодорожных и шоссейных автомагистралей, особенно с высокой густотой движения. Вдоль, например, автомагистралей, на которых частота движения составляет несколько тысяч транспортных единиц в час, шумовое давление достигает 80-85 децибел (дБ), в то время как санитарной нормой являются 55дБ. Поэтому в ряде стран мира, в том числе и России (Московская кольцевая автодорога), вдоль наиболее оживленных магистралей для защиты населения устанавливают специальные щиты или устраивают придорожные лесополосы.
Отрицательное воздействие на людей и других живых организмов оказывают электромагнитные поля, возникающие вдоль магистральных линий электропередач, особенно высоковольтных. Установлено, что у людей возникает головная боль, возрастает утомляемость, слабеет оперативная память, повышается раздражимость, ухудшается деятельность сердечно-сосудистой системы. Многие птицы и насекомые вблизи таких линий теряют ориентацию в пространстве и, налетая на провода, гибнут. В целях защиты людей от опасного воздействия электромагнитного поля высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) устанавливают вдоль них санитарно-защитные зоны (СЗЗ). Так, для линий с напряжением 330 кВ ширина такой зоны достигает 20 м по обе стороны, для ЛЭП-500 (500 кВ) – 30 м, ЛЭП-750 (750 кВ) – 60 м. При этом ограничивается число видов сельскохозяйственной продукции, которые можно выращивать для употребления в пищу на территории СЗЗ.
Влияние автотранспорта на природную среду и человека.
Общий мировой парк автомобилей ныне превышает 800 млн единиц и быстро приближается к миллиарду. Его рост является одним из немногих показателей развития цивилизации, который заметно опережает прирост населения планеты и даже энергии. Подсчитано, что выставленные бампер к бамперу автомобили (со средней длиной 5 м и шириной 2 м) составили бы цепочку длиной более 4 млн км (сто экваторов Земли и более чем 10-кратное расстояние до Луны), а суммарная площадь, занятая автомобилями, превысила бы 8 тыс. км². Прогнозируется, что при сохранении тенденции роста автомобилей, их число к 2015 г. может возрасти до 1,5 млрд штук.
В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается более 2 млрд т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%,остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.
В наиболее развитой автомобильной стране мира США на их производство расходуется пятая часть производимой в стране стали. Таким образом, автомобильная промышленность является одной из наиболее ресурсопотребляющей отраслью экономики. Автомобиль забирает из атмосферного воздуха его самый ценный для живых организмов компонент – кислород, а взамен выбрасывает в него ядовитые выхлопные газы, а также углеводороды (из-за испарения их топливных баков). Так, современный автомобиль для сжигания 1 кг бензина расходует 12 м³ воздуха (~2,5 м³ кислорода). Для сравнения: взрослый человек потребляет в сутки 15,5 м³ воздуха, в котором содержится около 3м³ кислорода. Подсчитано, что автомобильный транспорт США поглощает кислорода больше, чем его генерирует растительность на всей территории страны. В городах, особенно крупных и насыщенных автотранспортом (в одной Москве автомобилей около 3 млн единиц), кислорода сжигается намного больше, чем потребляет их население.
Повсюду, где эксплуатируется автомобиль, в воздух поступает большое количество вредных веществ. Согласно исследованиям НИИ нормальной физиологии, в Москве 92-95% загрязнения воздуха дает автомобильный транспорт, а прочие отходы хозяйственной деятельности составляют лишь 7%. Согласно экспертным оценкам, более чем в 150 городах России именно автотранспорт оказывает преобладающее влияние на загрязнение воздушного бассейна. К их числу относятся курорты и зоны массового отдыха: Сочи, Анапа, Ессентуки, Кисловодск, Нальчик, Пятигорск, Минеральные Воды, а также ряд крупных центров с населением более 500 тыс. человек (Москва, С.-Петербург, Ростов-на-Дону, Воронеж, Краснодар, Пенза, Тюмень и др.). Кстати Тюменской области принадлежит рекорд выбросов автотранспортом вредных веществ: свыше 1,95 млн т.
Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), особенно карбюраторных, содержат огромное количество токсичных соединений – бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).
Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4-5 раза.
Компонентный состав и удельные выбросы ЗВ зависят от вида потребляемого топлива.
Экологически менее опасными являются дизельные двигатели. Несмотря на большой выброс последними оксидов азота и серы, общая масса поступающих в атмосферу загрязняющих веществ с учетом класса их опасности для здоровья оказывается примерно в 2,5 раза меньше.
Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и вода после мойки, сажа. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых зданий.
На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.
Таблица 1.
Концентрация оксида углерода и бенз(а)пирена
в выхлопных газах бензинового двигателя.
Режим работы |
CO, об. % |
Бенз(а)пирен, мкг/100 м³ |
| Холостой ход | 2,5-3 | 4000 |
| Разгон | 2,0-5,0 | 10 000 |
| Равномерное движение | 0,5-1,0 | до 4000 |
| Торможение | до 4,5 | до 28 000 |
Максимальный выброс бенз(а)пирена у карбюраторных ДВС происходит на холостом ходу, неустановившихся режимах, при работе на переобогащенных смесях и на режиме больших нагрузок.
Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и человека. Оценка экологической опасности через ресурсоэнергетические переменные всего цикла жизни автомобиля с момента добычи минеральных ресурсов, нужных для его производства, до рециклирования отходов после окончания его службы показала, что экологическая «стоимость» 1-тонного автомобиля, в котором примерно 2/3 массы составляет металл, равна от 15 до 18 т твердых и от 7 до 8 т жидких отходов, размещаемых в окружающей среде.
Выхлопы автотранспорта распространяются непосредственно на улицах города вдоль дорог, оказывая вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.
Сами автомобили представляют прямую угрозу для здоровья и жизни людей. В результате автотранспортных происшествий в мире ежегодно погибают около 300 тыс. человек, в том числе в России – свыше 30 тыс. Автомобиль служит причиной разнообразных заболеваний, обусловленных малоподвижным образом жизни водителей, их психическими стрессами. Постоянная напряженность за рулем вызывает боли в области спины, шеи, повышение кровяного давления, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки.
Автомобили наносят значительный экологический ущерб поверхностным водоемам: часто машины моют в открытых водоемах, ставят их в непосредственной близости от воды. При этом в воду попадают нефтепродукты: бензин, технические масла и т.п. Даже небольшое их количество может резко сократить или полностью ликвидировать способность водоемов к самоочищению, делает большие объемы воды непригодными для питья и хозяйственных целей.
Загрязняющие вещества в выхлопных газах автотранспорта.
Выхлопные газы автомобилей, а также газы, образующиеся при испарении топлива, масла, содержат около 200 химических соединений. В зависимости от особенностей их воздействия на организм человека указанные ЗВ подразделяют на 7 групп.
В 1-ю группу
входят химические соединения, содержащиеся в естественном составе атмосферного воздуха: вода (в виде пара), водород, азот, кислород и диоксид углерода. Автотранспорт выбрасывает в атмосферу такое огромное количество пара, что в Европе и Европейской части России оно превышает по массе испарения всех водоемов и рек. Из-за этого растет облачность, а число солнечных дней заметно снижается. Все это способствует росту вирусных заболеваний, снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Во 2-ю группу
включен оксид углерода (ПДК 20 мг/м³; IV класс опасности). Этот бесцветный газ без вкуса и запаха, вдыхаемый человеком, соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом. В результате наступает кислородное голодание организма, и возникают нарушения деятельности центральной нервной системы. Последствия воздействия зависят от концентрации оксида углерода в воздухе; так, при концентрации 0,05% через 1 час появляются признаки слабого отравления, а при 1% наступает потеря сознания после нескольких вздохов. Оксид углерода может быть косвенной причиной многочисленных аварий на дорогах. Его действие на водителя автомашины в небольших концентрациях сходно с действием алкоголя или состоянием утомления. В гаражах, в тоннелях и даже на напряженных магистралях содержание оксида углерода часто достигает токсичных для человека уровней.
В 3-ю группу
входят оксид азота NO (ПДК 5 мг/м³, IIIкл.) – бесцветный газ и диоксид азота NO2
(ПДК 2 мг/м³, III кл.) – газ красновато-бурого цвета с характерным запахом. Попадая в организм человека, они образуют азотистую и азотную кислоты (ПДК 2 мг/м³, III кл.). Последствия зависят от концентрации в воздухе; так, при концентрации 0,0013% происходит слабое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, при 0,002% - образование метагемоглобина, при 0,008% - отек легких.
В 4-ю группу
входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м³, Iкл.) – мощный канцероген.
В 5-ю группу
входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин – альдегид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м³, IIкл.). Концентрация 0,00016% является порогом восприятия запаха, при 0,002% запах трудно переносим, при 0,005% непереносим, а при 0,014% через 10 минут наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5 мг/м³, II кл.) – бесцветный с резким запахом газ, при концентрации 0,007% вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а также верхних органов дыхания, при концентрации 0,018% осложняется процесс дыхания.
В 6-ю группу
входит сажа (ПДК 4 мг/м³, III кл.), оказывающая раздражающее действие на органы дыхания. Частицы сажи активно адсорбируют на своей поверхности бенз(а)пирен, из-за чего резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями (их частота у детей Москвы на 48% превышает среднюю величину по России), лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также престарелых людей. Исследования, проведенные в США, показали, что 50-60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей.
В 7-ю группу
свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец (ПДК 0,005 мг/м³, I кл.). Поэтому около 80% свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина: при сжигании 1 л указанного бензина в воздух поступает 0,2-0,4 г синца.
В результате сжигания жидкого топлива в воздух ежегодно выбрасывается, по разным оценкам, от 180 тыс. до 260 тыс. т свинцовых частиц, что в 60-130 раз превосходит естественное поступление свинца в атмосферу при вулканических извержениях (2-3 тыс. т/год).
При вдыхании городского воздуха крупные свинцовые аэрозоли задерживаются в бронхах и носоглотке, а те, что имеют размер менее 1мкм (их примерно 70-80%), попадают в легкие, а затем проникают в капилляры и, соединяясь с эритроцитами, отравляют кровь. Анемия, постоянные головные боли, мышечная боль – признаки свинцового отравления – проявляются при содержании в крови свинца 80 мкг/100 мл. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40% попавших в него соединений.
В почвах вокруг дорог накапливаются валовые и подвижные формы свинца и других тяжелых металлов. Анализ полученных зависимостей выявил проявление двух зон транспортного засоления почв: первая расположена на расстоянии r0
≤ 30 м от полотна дороги, а вторая находится на удалении 30-100 м.
На московской кольцевой дороге крупные частицы свинца оседают на обочинах на расстоянии до 30 м, а при отсутствии зеленых насаждений – до 400 м.
Свинец и его соединения снижают активность ферментов, нарушают обмен веществ, способствуя тем самым снижению урожаев, потерям в животноводстве, постоянной гибели деревьев. Поскольку в растениях может аккумулироваться значительное количество свинца, употреблять в пищу злаки и фрукты, выращенные вдоль автодорог, опасно.
Фотохимический смог:
образование и последствия.
Отдельные компоненты выхлопных газов автотранспорта в атмосфере могут вступать в дальнейшие реакции, давая вторичные продукты.
Озон и многочисленные активные органические соединения образуются в результате химических взаимодействий между оксидами азота и летучими углеводородами, стимулируемых солнечным светом. Так как последний сообщает энергию для этих растений, их продукты называют фотохимическими окислителями.
Под действием световой энергии диоксид азота распадается на монооксид NO и атом кислорода, а тот соединяется с О2
, образуя озон О3
. Процесс спонтанно (самопроизвольно) обратим. Если отсутствуют другие факторы, озон и монооксид азота вновь реагируют с образованием NO2
и О2
, поэтому заметного накопления озона не происходит. Однако в присутствии углеводородов NO реагирует с ними, в результате чего образуются очень агрессивные и вредные соединения, известные под названием пероксиацилнитратов (ПАН); кроме того, монооксид азота, таким образом, связывается и происходит накопление озона.
Следует указать, что химические вещества, которые содержатся в выхлопных газах, обладают подчас значительным временем «жизни» в атмосферном воздухе, поэтому процесс самоочищения последнего от различных ингредиентов может колебаться от 1 часа до нескольких тысяч лет (табл. 2).
Таблица 2.
Время «жизни» компонентов выхлопных газов ДВС
при взаимодействии атмосферными составляющими
до разложения 60% исходного количества примеси
(по данным ЕРА, США)
Компонент |
Реакции с ОН‾ | Реакции с О2
|
Реакции с NO3
‾ |
Реакции с NO2
‾ |
| NO2
|
2 дня | 12 часов | 1 час | 2 часа |
| NO | 4 дня | 1 мин | 3 мин | 20 мин |
| HNO2
|
4 дня | >33 дней | ― | ― |
| HNO3
|
180 дней | ― | ― | ― |
| SO2
|
26 дней | 200 лет | ― | 600 лет |
| NH3
|
140 дней | ― | ― | ― |
| CH3
NH2 |
12 часов | 2 года | ― | ― |
| NCH | 2 года | ― | ― | ― |
| H2
S |
5 дней | 2 года | 4 дня | ― |
| CH3
SN |
8 часов | ― | 1 час | ― |
| 19 дней | 7 тыс. лет | ― | ― | |
| н-Бутан | 9 дней | 4,5 тыс. лет | 9 лет | ― |
| 1,2-Дихлорэтан | 100 дней | ― | ― | ― |
| Формальдегид | 3 дня | 20 тыс. лет | 210 дней | 23 дня |
Особое внимание заслуживает фотохимический смог
, в возникновении которого вносят вклад отдельные компоненты выхлопных газов автотранспорта.
Фотохимический смог, инициируемый солнечным светом, представляет собой желтовато-коричневатую дымку над городами, уменьшающую видимость, с наличием химических веществ, которые вызывают раздражение дыхательных путей и слезоточивость. Указанный цвет объясняется присутствием диоксида азота NO2
, а раздражение вызывают озон, алифатические альдегиды и органические нитраты.
Появление фотохимического смога инициируется сочетанием следующих факторов:
1) солнечный свет
2) оксиды азота NOx
3) углеводороды
4) температура выше 18ºC
При этих значениях реакции происходят достаточно быстро для устойчивого формирования вредных веществ.
Известно, что ранним утром уровень загрязнения низкий. Концентрация NO и несгоревших углеводородов возрастает, когда люди отправляются на работу в автомашинах. С восходом солнца в утренние часы и увеличением интенсивности излучения, NO превращается в NO2
и, соответственно, возрастает содержание озона и альдегидов. Последние достигают максимума в полдень, при наибольшей солнечной активности. Надо отметить, что концентрация NOx
падает после 10 часов утра и не возрастает снова во время вечернего транспортного пика.
Выбросы автомобилей служат причиной увеличения концентрации NO, которая затем окисляется в NO2
. Диоксид азота фотолизуется на солнечном свете, и эта реакция протекает тем быстрее, чем выше интенсивность фотонов. Происходит накопление «приземного» (в противоположность атмосферному) озона и его фотолиз ведет к формированию ОН. Выбросы автомашин также поставляют органические вещества (субстраты) реакций с OH; промежуточные и побочные продукты окисления этих веществ – такие, как альдегиды и органические нитриты, - являются компонентами смога, вызывающими раздражение слизистых оболочек. Многие из этих реакций зависят от температуры и поэтому в жаркое время года смог проявляется гораздо заметнее.
Впервые фотохимический смог зафиксирован в г. Лос-Анжелесе (штат Калифорния, США), обладающем своеобразным климатом. В городе с огромным числом автомобилей весьма часты температурные инверсии – до 260 дней в году. Инверсионный слой располагается на небольшой высоте, а интенсивность солнечной радиации в этом месте достаточно велика, поэтому явно выраженный фотохимический туман наблюдается здесь более 60 дней в году.
Все четыре условия фотохимического смога должны проявиться одновременно, поэтому место и время возникновения этого явления могут быть предсказаны. Так как именно автотранспорт поставляет NOx
и углеводороды, поэтому фотохимический смог – явление, характерное для больших, насыщенных автомобилями городов, особенно расположенных в низких широтах и в котлованах. Таковыми являются Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Детройт, Токио, Милан, Москва и др.
Следует подчеркнуть, что в густонаселенных районах Северной Америки, Европы возможен трансграничный перенос ЗВ. Так, причиной возникновения смога в Торонто (Канада) признаны выбросы автомобилей в соседних городах среднего Запада США. Россия (ее европейская территория) в качестве трансграничных загрязнений «получает» 129 тыс. тонн соединений серы из Германии, 128 тыс. тонн из Польши, 395 тыс. тонн – с Украины, в то же время Украина получает из России 37 тыс. тонн, Беларусь – 14 тыс. тонн и т.д. Трансграничные загрязнения в России составляют 48% от всей суммы выпадения серы на ее государственной территории.
Фотохимический туман сопровождается неприятным запахом, резко снижается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболевания, бронхиальная астма. Фотохимический туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.
Озон и ПАН (компоненты смога) особенно токсичны для растений. При концентрации 0,1 ppmvO3
в воздухе даже астматики еще не испытывают раздражающего воздействия, в то время как скорость фотосинтеза у растений падает вдвое. Это очень серьезная проблема в южных сельскохозяйственных регионах, таких как Краснодарский край в России, Калифорния в США, центральная часть Таиланда, юго-запад Кореи, где развитое сельское хозяйство сочетается с развитой промышленностью и высокой плотностью населения, использующего большое количество автомобилей. Только в Калифорнии потери сельскохозяйственной продукции от таких газов, как O3
и ПАН, оцениваются ежегодно в миллиарды долларов.
Сокращение выбросов автотранспорта,
работающего на углеводородном топливе.
Автомобильными двигателями выделяются в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. Расплачиваться за это приходится ухудшением здоровья людей, как собственников автомобилей, так и пешеходов. К тому же на фоне безудержного роста числа автомобилей в России увеличивается доля подержанных, длительно эксплуатируемых, в частности иностранного производства.
В защите среды обитания от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна существенно отстала от развитых стран Запада, причем по многим показателям. Двигатели даже новых отечественных автомобилей, выбрасывают в расчете на 1 км пройденного пути в 3-5 раз больше вредных веществ, чем их зарубежные аналоги. Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов. В ряде городов содержание оксида углерода в воздухе над автомагистралями в 10-12 раз превышает предельно допустимую норму. По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.
В связи с этим возникла острая необходимость в осуществлении таких мероприятий, которые бы позволили снизить выбросы автотранспорта или ослабить его негативное воздействие на качество среды обитания людей, особенно жителей городов.
Планировочно-градостроительные мероприятия
. Они включают специальные приемы застройки и озеленения автомагистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирования. В первом эшелоне застройки – от магистрали – размещаются здания пониженной этажности, затем – дома повышенной этажности и в глубине застройки - детские и лечебно-оздоровительные учреждения. Тротуары, жилые, торговые и общественные здания изолируются от проезжей части улиц с напряженным движением многорядными древесно-кустарниковыми посадками. Важное значение имеют сооружения транспортных развязок, кольцевых дорог, использование подземного пространства для размещения гаражей и автостоянок.
Технологические мероприятия
: замена двигателя на более экономичный и менее токсичный, замена топлива (улучшение качества, альтернативные виды топлива), совершенствование рабочего процесса двигателя, расширение парка и использования муниципального электротранспорта (метро, трамвай, троллейбус).
Санитарно-технологические мероприятия
: каталитический дожег выхлопных газов, фильтрация твердых частиц, установка трехступенчатых систем нейтрализации выхлопных газов. Каталитические нейтрализаторы используют для обезвреживания выхлопных газов автомобиля путем химического превращения отдельных вредных веществ, содержащихся в них, при помощи катализаторов.
Административные мероприятия
: ужесточение стандартов на токсичность выхлопных газов, установка нормативов качества топлива, установление допустимых региональных нормативов выбросов, вывод из города транзитного транспорта, вывод из города складских баз, терминалов и т.д.
Тем не менее этого недостаточно. Чтобы не оставаться на задворках международного автомобилестроения, следует сделать мощный рывок, основанный на массовом внедрении передовых природоохранных технологий.
Альтернативное топливо.
Спирты
. В ряде стран, особенно располагающих обширными плантациями сахарного тростника, все в большей степени заменяют бензин на спиртосодержащее топливо. В Бразилии, например, серийно выпускаются и широко эксплуатируются автомобили, использующие в качестве топлива чистые спирты. Их эксплуатация показала, что в выхлопных газах резко снижено содержание оксидов азота и углеводородов.
С начала 90-х гг. на метаноле работает общественный транспорт Стокгольма. В результате снизился не только выброс вредных веществ (в 5 раз), но и спектр токсичности компонента.
Все чаще внедряются так называемые комбинированные автомобильные топлива: смеси на основе бензина и спиртов (метанола, этанола). При содержании в топливе до 10% спирта не требуется изменять конструкцию двигателей внутреннего сгорания. Более того, введение спирта способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.
Водород
. Весьма перспективным заменителем традиционного топлива для автомобилей является водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает запахов, не выделяет таких токсичных веществ, как свинец, оксиды азота и углерода. Жидкий водород почти в 10 раз легче бензина. Водородный двигатель в ряде случаев может быть примерно на 50% эффективнее бензинового, поскольку работает на обедненной смеси, имеет более высокую степень сжатия, очень небольшое опережение зажигания и полное сгорание, дает в качестве выхлопа водяной пар.
Ученные разработали систему водородной безопасности – так называемые дожигатели
, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.
Преградой на пути широкого внедрения водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей является сложность получения его в достаточно больших количествах и необходимость обеспечения высокого уровня безопасности при осуществлении процесса горения водорода.
Жидкий азот
. В США создан двигатель, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Бак с охлажденным до жидкого состояния азотом соединен с испарителем, окруженным «рубашкой», в которой циркулирует воздух. Жидкий азот, попадая в испаритель, превращается (вследствие быстрого повышения температуры) в газ, который выходит под большим давлением из испарителя и приводит в действие электрогенератор. Вырабатываемый последним ток после выпрямления подается для питания электродвигателей, установленных на колесах. Выхлопные газы такого автомобиля состоят из чистого азота, который, естественно, не загрязняет атмосферу.
Разработка альтернативных видов
автотранспорта.
Электромобили.
Действуют от батарей-аккумуляторов, периодически подзаряжаемых на станциях. Электромобили бездымны, бесшумны, компактны, их выделения не токичны, они просты в управлении, а эксплуатация значительно экономичнее, особенно в городах. Этому способствует большой среднесуточный пробег автомобилей в городе, скорости и возможность организации сети зарядных станций для батарей-аккумуляторов.
Ныне несколько десятков тысяч электромобилей эксплуатируются в ряде стран, в т.ч. и России для доставки продуктов питания, небольших грузов, почты и т.п. Десятки типов экспериментальных электробусов для перевозки пассажиров действуют в Великобритании, Франции, США и других странах.
Солнечный электромобиль
. Он представляет собой комплекс, включающий электрическую систему и солнечный коллектор, который обеспечивает перезарядку аккумуляторной батареи во время его движения или стоянки. Солнечный коллектор поглощает солнечное излучение и превращает его в электричество. Оно «хранится» в батарее до тех пор, пока не потребуется до приведения в действие электродвигателя.
С теоретической точки зрения солнечный автомобиль должен бы двигаться очень долго, так как единственным необходимым для него топливом являлся солнечный свет. Однако серьезным недостатком остается невозможность движения ночью или днем в условиях сплошной облачности.
Автомобиль с инерционным двигателем
. В качестве накопителя энергии здесь используется не аккумулятор, а маховик. Такое нововведение позволяет обойтись без двигателя, коробки скоростей, радиатора, стартера и выхлопной трубы. Электроток от стационарного источника используется для раскрутки супермаховика из легких, но прочных на разрыв углеродных волокон. Когда он наберет обороты, напряжение отключается. Однако вращение продолжается несколько часов, поскольку супермаховик заключен в герметичную капсулу, из которой выкачен сопротивляющийся воздух, а магнитный подвес устраняет трение в подшипниках. Эксперименты в этой области показывают, что автомобиль с супермаховиком способен разгоняться до 96,5 км/ч всего за 6,5 с. Пробег без подзарядки также обещает быть впечатляющим – до 600 км.
Автомобили с гибридными двигателями
. Предпринимаются активные усилия по устранению недостатков электромобилей и солнечных автомобилей путем создания так называемых гибридных автомобилей.
Идея одного из таких проектов состоит в следующем. Бензин из бензобака попадает в подогреваемый испаритель, а потом сгорает в первом реакторе. Благодаря ограниченному доступу воздуха топливо частично окисляется, образуя водород и оксид углерода CO. Во втором промежуточном реакторе CO взаимодействует с водяным паром и в присутствии катализатора превращается в диоксид углерода CO2
и дополнительный водород. А завершается процесс реформинга в третьем реакторе. В результате из бензина получается водород, преобразуемый топливными элементами в электричество, а попутно – диоксид углерода, воду и азот. Рабочая температура системы 80ºC, избыточное тепло удаляется обычным автомобильным радиатором. Расход бензина не должен превышать 3 л на 100 км.
Ведущие фирмы по производству автомобилей все более энергично продвигают на мировой рынок автомобили с гибридными двигателями. Так, концерн «Тойота» (Япония) планирует построить в Китае завод по производству 500 тыс. автомобилей с бензоэлектрическими двигателями. Предполагается к 2010 г. довести выпуск таких автомобилей до 1 млн штук. Компания «Форд» (США) сообщила о намерении в течение ближайших 4 лет довести выпуск гибридных автомобилей до 250 тыс. штук, что составит около 8% от всех выпускаемых автомобилей.
Утилизация отходов автотранспортных средств.
Отходы автотранспортных средств обширны и разнообразны: это сами автомобили, отслужившие свой срок («по старости» или в результате аварии), шины, аккумуляторы, агрегатные узлы и др. Да и сам автомобиль представляет собой немалую ценность, в нем черные и цветные металлы составляют 71 и 3,4% соответственно, полимерные материалы 8,5%, каучук – 4,7%, стекло – 4%, бумага и картон – 0,5%, прочие материалы – 7,8%. В таблице 3 , например, представлены данные об образовании изношенных шин ежегодно в разных странах.
Таблица 3.
Количество изношенных шин в разных странах в год.
| Страна
|
Число шин, тыс. тонн
|
| США | 2300 |
| Япония | 750 |
| Германия | 450 |
| Франция | 425 |
| Англия | 400 |
| Россия | 1000 |
Нет нужды говорить о том огромном вреде, который наносят вышедший из эксплуатации автомобиль, его составные части, выброшенные на свалку или разбросанные по поверхности земли, а иногда и затопленные.
Во многих развитых странах мира к изношенному автомобилю отношение не как к ненужному отходу, а как к ценному источнику многих материалов, которые можно использовать повторно.
Специализированные мастерские производят демонтаж отслуживших свой срок (обычно 10-15 лет) автомобилей, при этом отбираются кондиционные узлы и детали для продажи или повторного использования. Остальные отходы последовательно подвергают прессованию, резке и дроблению. Образуемую при этом измельченную массу пропускают через магнитные сепараторы с целью отделения металлолома. Далее металлолом сортируют на черные и цветные металлы, которые подвергают переплавке.
Оставшуюся часть отходов размещают на городских свалках или сжигают. Однако, как известно, в шлаки переходят тяжелые металлы. Поэтому перед удалением шлаков на свалу указанные металлы, а также пластмассы (особенно содержащие хлор) стараются извлечь или нейтрализовать тем или иным методом. Большую помощь в этом оказывает маркировка (например, «содержит хлор», «не содержит хлор»), которой подвергается деталь в процессе изготовления.
В результате утилизации автомобилей Швейцария на 15% удовлетворяет свои потребности в металле. В странах Европейского Союза восстанавливается около 15% изношенных шин для легковых автомобилей и более 50% - грузовых. Подсчитано, что это на 20% дешевле производства новых шин.
Установлена перспективность применения мелко измельченных шин при строительстве мостов и водопропускных коллекторов, для защиты от эрозии почвы и берегов, при создании звукоизолирующих ограждений (экраны на автодорогах), для упрочнения грунтов в инженерных сооружениях.
Страны Евросоюза в качестве важнейшей ставят цель добиться максимального рециклинга
(оборота) материалов и довести утилизацию отходов до 80% общей массы автомобиля. При этом широко развивается кооперация и разделения труда по переработке тех или иных отходов.
Влияние авиационного транспорта
на человека и природную среду.
Воздействие авиатранспорта на природную среду достаточно велико, особенно если сам аэропорт находится в непосредственной близости от города.
В процессе руления и посадки воздушные лайнеры производят сильный шум, от которого страдают не только жители городов и поселков вблизи аэродромов, но и люди, попадающие в шумовую зону авиатрасс, а также животные. Длительное (более суток) воздействие на организм человека акустических колебаний с интенсивностью от 80 до 135 дБ, возникающих при посадках и взлетах самолетов и вертолетов, вызывает понижение слуха, а также уменьшает производительность труда на 10-30%. Шум интенсивностью 135 дБ относится к 3-й группе – наиболее опасному. Такой шум создают самолеты при полетах на предельно малых высотах, а также при запусках двигателей. В связи с этим разработаны экологические требования в авиационной технике и аэродромам:
- трассы полета на малой высоте, взлета и посадки самолетов (вертолетов) не должны проходить над населенными пунктами;
- площадки опробования двигателей должны располагаться таким образом, чтобы во время пробы двигателей самолет был ориентирован носовой частью в сторону жилой застройки;
- должны применяться стационарные или передвижные средства шумопоглощения;
- создание на пути движения звуковых волн перед городками шумозащитных полос из двух- трех рядов деревьев в сочетании с кустарниками;
- применение звукоизоляционных материалов в медицинских учреждениях, школах, детских садах и других общественных зданиях.
Авиация невольно способствует распространению инфекций и эпидемий, так как инфекционные заболевания пассажиров не успевают проявиться во время полета; заболевших не помещают в карантин, и переносчики болезней могут оказаться в разных регионах планеты.
При высотных (более 10-15 км) полетах тяжелых авиалайнеров компоненты выхлопных газов уничтожают большое количество озона: 50-100 т этого защищающего жизнь на планете вещества гибнет при полете в стратосфере таких самолетов, как пассажирский авиалайнер «В-747» или стратегический ракетоносец ТУ-160.
Турбореактивные двигатели самолетов засасывают большие массы воздуха, а вместе с ним и оказавшихся рядом птиц. Все это очень часто заканчивается катастрофами и гибелью как людей, так и птиц. Очевидно, что мало использовать технические способы отпугивания птиц, воздушные трассы следует прокладывать вдали от маршрутов перелетных птиц, учитывать так называемую орнитологическую опасность.
Большие средства, выделяемые на обеспечение безопасности полетов, к сожалению, не исключают катастрофы самолетов, которых ежегодно фиксируются сотни; они уносят тысячи жертв и сопровождаются огромным материальным ущербом.
Авиационный керосин содержит повышенное количество полициклических соединений, в том числе ароматических, вследствие чего он обладает повышенной токсичностью. Основными источниками загрязнений природной среды керосином являются проливы при заправке и обслуживании топливных систем летательных аппаратов, потери его при транспортировке и хранении, а также сливе невыработанного топлива из самолетов в воздухе в аварийных ситуациях. Авиационные газотурбинные двигатели характеризуются повышенным дымлением только на режимах взлета и посадки, когда практически невозможно обеспечить благоприятные условия сгорания. Поэтому продукты сгорания авиатоплив наиболее неблагоприятное воздействие на ОС оказывают именно в районе аэродромов.
При взлете и посадке современные лайнеры сжигают огромное количество топлива, загрязняя и приземные слои, и стратосферу выхлопными газами и твердыми частицами. Последние способствуют дополнительной конденсации влаги и, как следствие, образованию облачности. Поэтому в районах крупнейших аэропортов, где каждую минуту (а то и чаще) садиться или взлетает самолет, увеличиваются облачность и частота туманных дней. При этом влажный климат заметно усиливает подобные воздействия самолетов на погодные условия. Отмечено, в частности, что интенсивное движение авиалайнеров в районе голландского города Роттердама привело к значительному увеличению облачности над его аэродромом. Очень часто возникают туманные полосы, переходящие иногда в перистые облака. По этой причине перистый облачный покров над Северной Америкой и Западной Европой увеличился на 5-10%.
Список литературы:
«Экология города», М., 2008, под редакцией В. В. Денисова.
Бергхольцас И., «Балтия. Национальное и международное
экологическое право», Рига, 2000.
Немчинов М. В., «Охрана окружающей среды при проектировании и
строительстве автомобильных дорог», М., 2003.
«Человек и транспорт», М., 2003.
Петров К. М., «Взаимодействие общества и природы», СПб., 1998.
Коробкин В. И., «Техника как двигатель прогресса», Ростов-на-Дону,
2001.
Содержание:
Введение……………………………………………..........................................2
Негативное воздействие транспортных коммуникаций на природную среду
и человека……………………………………………………………………….4
Влияние автотранспорта на природную среду и человека…………………..6
Загрязняющие вещества в выхлопных газах автотранспорта……………….9
Фотохимический смог: образование и последствия………………………...11
Сокращение выбросов автотранспорта, работающего на углеводородном топливе…………………………………………………………………………14
Альтернативное топливо……………………………………………………...16
Разработка альтернативных видов транспорта……………………………...17
Утилизация отходов автотранспортных средств……………………………19
Влияние авиационного транспорта на человека и природную среду……..21
Список литературы…………………………………………………………...23