строительство дорог и аэродромов 2. Введение Проблем, которые стоят перед нашей страной много, и одна из важнейших развитие сети автомобильных дорог
 Скачать 3.25 Mb.
|
|
Глава 14. Охрана окружающей среды Воздействие автомобильного транспорта на загрязнение атмосферного воздуха. При экологической оценке дорожно-транспортного комплекса (ДТК) первоочередное внимание уделяют воздействиям, возникающим при движении автотранспортных средств. Эти воздействия называют транспортными загрязнениями. К транспортным загрязнениям относятся три типа загрязнений: - Параметрические, связанные с непроизводительными потерями энергии (шум, вибрация, электромагнитные излучения, выделение тепла). - Механические воздействия, в которые входят прямые силовые действия на элементы окружающей среды (ДТП, гравиметрическое воздействие, которое проявляется в разрушении конструкций, изменении естественных силовых полей). - Ингредиентные воздействия, включающие собственно материальные выбросы. С позиций экологической безопасности для практики проектирования и эксплуатации автомобильных дорог наиболее важное значение имеют ингредиентные транспортные загрязнения. Ингредиентные транспортные загрязнения. Основным источником загрязнения воздушного бассейна являются: - токсичные вещества, выбрасываемые с ОГ (отработавшими газами); Большая часть (80%) токсичных компонентов отработавших газов рассеивается в воздухе над проезжей частью и придорожной территорией. Причем и концентрация достаточно быстро убывает по мере удаления от дороги. Уровень содержания токсичных веществ тем выше, чем выше интенсивность движения транспорта. - картерные газы; - топливные испарения из системы питания автомобилей (0, 6-1, 4 л. в сутки); - испарения при заправке автомобилей (1, 4 г на 1 л заливаемого топлива); - испарения при хранении топлива (55-70 г на 1 т в сутки); - канцерогенные вещества в их составе; - сажа с адсорбированными на ней полиароматическими углеводородами (ПАВ); - асфальтовая и грунтовая пыль; - продукты износа тормозных накладок, содержащих 30% асбеста Структура выбросов. Топливо, используемое в искусственно инициированном процессе окисления-сгорания с целью получения при этом энергии, не исчезает бесследно. Все присутствующие в нем химические элементы, несмотря на интенсивные физические воздействия, возвращаются природе в виде загрязняющих среду выбросов. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания (ОГ ДВС) содержат сложную смесь, насчитывающую более 200 химических соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии (табл. 1, 2). Газовая смесь состоит: - из инертных газов, проходящих через камеру внутреннего сгорания без изменений; - продуктов сгорания; - несгоревшего окислителя. Твердые частицы – продукты дегидрирования топлива, металлы, и др. вещества, которые содержатся в топливе и не могут сгореть. Средний состав отработавших газов двигателей
Содержание вредных веществ при сжигании 1 т жидкого нефтяного топлива в двигателях автомобилей, не оборудованных системами нейтрализации ОГ (кг/т топлива)
По химическим свойствам, характеру воздействия на организм, вещества, составляющие ОГ подразделяются: - на нетоксичные (N2, CO2, H2O, H2) - на токсичные (СО, CnHm, NOx, H2S, альдегиды и др.) Токсичные газообразные вещества делятся на несколько подгрупп. Самая многочисленная подгруппа токсичных веществ состоит из углеводородов. По токсичности углеводороды значительно отличаются один от другого, но чаще всего их рассматривают в сумме. Альдегиды представлены тремя ядовитыми и обладающими резким запахом соединениями. Сажа и свинец находятся в отработавших газах в твердом агрегатном состоянии. Токсичность этих веществ также очень велика. Характеристики вредного воздействия компонентов отработавших газов автомобилей на организм человека. По степени воздействия на организм человека токсичные вещества подразделяются на 4 класса: 1 - чрезвычайно опасные, 2-высоко опасные, 3 -умеренно опасные, 4 - мало опасные. Для них установлены предельно допустимые концентрации: - предельно допустимая концентрация в рабочей зоне (ПДКрз); - предельно допустимая среднесуточная концентрация в атмосфере населенных мест (ПДКсс); - максимальная разовая предельно допустимая концентрация в воздухе населенных мест (ПДКмр). Оксид углерода (СО) - прозрачный, не имеющий запаха газ, который не растворяется в воде (4-й класс опасности). Длительность его существования в атмосфере - от 2 месяцев до 3 лет. Поступая в организм с вдыхаемым воздухом, СО быстро поглощается кровью и блокирует возможность гемоглобина снабжать организм кислородом. Окись углерода (СО) нарушает окислительные процессы в организме человека, так как вступает в реакцию с гемоглобином крови, замещая в нем кислород. Очень часто наступает отравление даже небольшими дозами СО. В первую очередь это относится к водителям, работникам ГАИ и пешеходам в крупных городах. Отравление выражается в появлении головных болей, общей депрессии и снижении работоспособности. Отравление СО может быть и причиной дорожно-транспортных происшествий, так как даже при небольшом уровне загрязнения у водителей заметно снижается внимание и замедляется реакция. СО в ряде стран считается основным токсичным веществом. Диоксид азота (NO2) - газ красновато-бурового цвета, в малых концентрациях без запаха, хорошо растворяется в воде (2-й класс опасности). Образующаяся, в результате взаимодействия NO2 с влагой воздуха, азотная кислота разрушает легочную ткань и верхние дыхательные пути. При этом отравление организма происходит постепенно и каких-либо нейтрализующих это действие средств нет. В больших концентрациях NО2, пагубно действует на нервную систему человека, увеличивает число больных астмой. Окислы азота (NOx) при взаимодействии с водой образуют азотную и азотистую кислоты, которые разрушают легкие человека. Также NОx поражает слизистую оболочку глаз, сердечнососудистую систему. Углеводороды (СН) - в выбросах представлены низкомолекулярными соединениями, образующимися в результате неполного сгорания топлива, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) и альдегидами. В целом, их действие отнесено к 4-му классу опасности. Однако некоторые виды ПАУ, в частности бенз(а)пирен, являются канцерогенными веществами (1-й класс опасности). В составе отработавших газов содержится несколько десятков различных углеводородных соединений. Особенно опасным является присутствие в CnHm канцерогенных веществ, вызывающих раковые заболевания. Наиболее полно изученным канцерогенным веществом является ароматический углеводород бенз-а-пирен или 3, 4-бенз-а-пирен. Среднесуточная концентрация бенз-а-пирена в воздухе крупного города может достигнуть 3 мкг/100 м3 при норме 0, 1 мкг/100 м3. Резкое увеличение заболеваний раком легких в последнее время связывают с повышением содержания канцерогенов в атмосферном воздухе. Альдегиды (RCHO) -имеют резкий и неприятный запах, раздражают глаза и верхние дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки, печень (2-й класс опасности). Сажа (С) - вызывает негативные изменения в системе дыхательных органов (3-й класс опасности). Сажа также очень опасный компонент отработавших газов. Помимо углерода, сажа является носителем канцерогенных углеводородов, адсорбирующихся на ее поверхности. Диоксид серы (SО2) - бесцветный, с острым запахом газ, который, взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту (3-й класс опасности). Нарушает белковый обмен, поражает легкие и верхние дыхательные пути. В отработавших газах карбюраторного двигателя содержатся также в малых количествах окислы серы, которые угнетающе действуют на кроветворные органы. Кроме того, у автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами, реакция серных соединений с парами воды приводит к образованию серной кислоты. Соединениясвинца (РЬ) - чрезвычайно вредны и отнесены, поэтому к 1 -му классу опасности. Попадая в организм при дыхании, через кожу и с пищей, вызывают отравление, приводящее к нарушениям функций мозга, органов пищеварения, нервно-мышечных систем. Около 70 - 80% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, вместе с отработавшими газами попадает в атмосферный воздух. Соединения свинца, накапливаясь в организме, вызывают изменения кроветворных органов и нарушения в обмене веществ. Кроме отработавших газов ДВС источниками загрязнения атмосферы являются картерные газы и испарения топлива из карбюратора и топливного бака. С картерными газами выделяется до 20% CnHm, на испарения из карбюратора и топливного бака приходится в среднем 15% CnHm. Еще одним источником загрязнения атмосферы твердыми частицами является загрязнение пылью от износа резины (до 1, 6 кг в год на один автомобиль), тормозных колодок и дисков сцепления автомобилей, а также продуктами истирания поверхности дорог. Исследованиями доказано, что в промышленных центрах с высокими уровнями загрязнения атмосферы возрастает количество различных заболеваний. Последствия воздействия отдельных компонентов на организм человека подробно изучены. Действие токсичных веществ может усиливаться при неблагоприятных погодных условиях, приводящих к образованию смогов. Автомобили в процессе движения, как правило работают с переменными нагрузками на неустановившихся режимах, с последовательными циклическими переходами - с режима холостого хода на режим разгона, - установившийся режим работы и далее торможения. Установлено, что в период торможения двигателем выделяется большое количество углеводородов. Максимальные концентрации СО наблюдаются при работе двигателей на холостом ходу и при полных нагрузках. По данным НИИАТа концентрация СО при работе двигателя на холостом ходу превышает этот показатель на установившемся режиме в 2, 1 раза, а на режимах принудительного холостого хода - в 1, 6-1, 9 раза. При разгоне автомобиля и при движении с установившейся скоростью в ОГ характерна большая концентрация окислов азота. В области режимов работы двигателя на обогащенных смесях наблюдается практически линейная зависимость концентраций СО от коэффициента избытка воздуха (ά). В диапазоне средних нагрузок (40-70%) при составе смеси, близком к стехиометрическому, концентрации СО иCnHm, незначительны, а концентрации NОХ могут достигать максимальных значений. Высокие концентрации газообразных примесей принято оценивать в процентах по объему (% об.), - меньшие - количеством частей на 1 млн. (млн.) или массовой концентрацией (мг/м3). Концентрации пересчитывают из объемных единиц в массовые с учетом молекулярного веса примеси при определенных значениях температуры и давления. Концентрации компонентов в ОГ еще не характеризуют токсичность двигателя. Например, концентрации СО при работе на холостом ходу являются, как правило, наибольшими, но общее количество выделяемых ОГ невелико. Проведенные испытания показали, что автомобилем ГАЗ-24 "Волга" на режиме холостого хода выделяется (по массе) в 2, 5 раза меньше СО, чем при движении со скоростью 50 км/ч на подъемах с уклоном 3%. Однако концентрация СО на холостом ходу в 6 раз больше, чем при движении со скоростью 60 км/ч. Характеристики режима работы двигателя автомобиля и показатели токсичности в цикле городского движения (данные автополигона НАМИ), представлены в табл. 3. Таблица 3
Наиболее | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||