Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами - Экология - Скачать бесплатно
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
| |Содержание компонента, об. доли, | |
|Компоненты |% |Примечание |
| |Карбюраторные |Дизельные | |
| |ДВС |ДВС | |
|N2 |74 – 77 |76 – 78 | |
|O2 |0,3 – 8 |2-18 | |
|H2O (пары) |3,0 – 5,5 |0,5-4,0 |Нетоксичен |
|CO2 |5,0 - 12,0 |1,0-10,0 | |
|H2 |0 - 5,0 |- | |
|CO |0,5 - 12,0 |0,01-0,50 | |
|NOx |До 0,8 |0,0002-0,5 | |
|CnHm |0,2 - 3,0 |0,009-0,5 |Токсичен |
|Альдегиды |До 0,2 мг/л |0,001-0,09 мг/л | |
|Сажа |0-0,04 г/м3 |0,01-1,1 г/м3 | |
|Бензапирен |10-20 мкг/м3 |до 10 мкг/м3 | |
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 |Содержание г/кг топлива |
|оборотов | |
|двигателя | |
| |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 |Высота,|Продукты сгорания, кг |
|слой |км | |
| | |HCl |Cl |NO |CO |CO2 |H2O |Al2O3 |
| | | | | | | |(пар) | |
|Приземный |0 – 0,5|24666 |2741 |1697 |131 |55075 |46674 |39284 |
|слой | | | | | | | | |
|Тропосфера |0,5 - |78517 |9657 |4618 |839 |172570|152677|26385 |
| |13 | | | | | | | |
|Стратосфера |13 - 50|59732 |11727 |239 |2189|147684|146393|110304|
|Нижняя |50 - 67|0 |0 |0 |0 |0 |15542 |0 |
|мезосфера | | | | | | | | |
|Мезосфера - |67 |0 |0 |0 |0 |0 |119045|0 |
|термосфера | | | | | | | | |
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:
1) 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.);
2) по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:
1) менее 0,01 вкл.;
2) свыше 0,01 до 0,1 вкл.;
3) свыше 0,1 до 1,0 вкл.;
4) свыше 1,0 до 10 вкл.;
5) свыше 10 до 100 вкл.;
6) 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,
|
