Влияние автомобильного транспорта на персонал, население и окружающую среду

Индустриализация так изменила биосферу, что произошло нарушение энергетического обмена между землей и космическим пространством в Солнечной системе. Выработка 150000 крупнейших месторождений нарушила энергообмен между глубинными слоями земли, ее поверхностью и Космосом. Неразумное использование полезных ископаемых приводит к колоссальным затратам, которые во всех развитых странах постоянно растут и составляют 1,5…2% национального дохода.

Доля автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы в странах СНГ составляет свыше 15% , а в промышленных странах мира еще выше.

Влияние автомобильного транспорта можно представить в виде следующего выражения:

В = Вп + Вк, (7.1)

где Вп – прямое воздействие автомобиля на окружающую среду;

Вк – косвенное влияние автомобиля на окружающую среду.

Прямое воздействие автомобиля на окружающую среду – это подтекание масла, топлива, отработавшие газы, испарения из топливного бака, системы питания, пыль, продукты износа шин, шум и вибрация, нанесение травм и увечий со смертельным исходом, утилизация. Эти проблемы во многом решены и успешно решаются, за счет применения альтернативных топлив. Так, например, США и других экономически развитых странах в течение 15-20 лет планируется перевести автомобили на экологически чистое водородное топливо.

Косвенное влияние автотранспортных средств на экологическую нишу человека можно представить в виде выражения:

Вк = К₁ + К₂ + К₃ + К₄, (7.2)

где К₁ – потребление энергетических ресурсов;

К₂ – потребление материальных ресурсов;

К₃ – потребление земельных ресурсов;

К₄ – потребление людских ресурсов.

В промышленно-развитых странах доля потребления энергоресурсов автотранспортом составляет от 12 до 17%. Из материальных ресурсов автомобильный транспорт в США потребляет около 20% прокатной стали, 12% алюминия, 7% меди, 50% свинца, 35% цинка и т.д.

Потребление земельных ресурсов можно представить в виде выражения:

К₃ = Зд + Зг + За + Зр + Зз + Зж, (7.3)

где Зд – земельные площади под дороги;

Зг – земельные площади под гаражи и стоянки;

За – земельные площади под автозаправочные станции;

Зр – земельные площади под рудники;

Зз – земельные площади под автозаводы и фабрики, производящие комплектующие автомобилей и сами автомобили;

Зл – земельные площади под жилье рабочих.

Освоение и использование земельных площадей в таких масштабах без сомнения повлияло и продолжает влиять на изменение экологической ниши не только человека, но и самой Природы из-за вскрытия поверхности земли, вырубки лесов, уничтожения полей и лугов. Решение задачи по снижению использованию металлов при изготовлении и эксплуатации автомобиля, т.е. снижение составляющих Зр, Зз и Зл можно разделить на несколько этапов.

1. Оптимизировать пассажиро- и грузопотоки в зависимости от металлоемкости автомобиля на пассажиро- или тонно-километр.

2. Увеличить долговечность кузовов и других узлов и агрегатов, используя более долговечные металлы и другие материалы.

3. Значительно повысить роль общественного транспорта.

4. Использовать для изготовления основных частей автомобиля (кузова, полы, двери, крылья, капот, крышка багажника и т.д) композиции из лесоматериалов и пластмасс, которые позволят не только сэкономить металлы, но и решить проблему утилизации за счет сгорания этих материалов и выделения полезной энергии. Проблему утилизации агрегатов и их деталей необходимо решать путем использовании керамики и металлокерамики для их изготовления. Керамика и металлокерамика могут использоваться неоднократно.

В настоящее время стандартами всех стран мира ограничиваются выбросы токсичных компонентов на заданных наиболее характерных режимах работы двигателя (стандарты первого рода), или на совокупности режимов приближенных к условиям эксплуатации (стандарты второго рода). Поэтому в ряде стран приняты общие правила регламентирующие выбросы токсичных веществ- Евро 2, Евро3, Евро4, которые предусмотрены правилами №49 и № 83 ООН ЕЭК и по шумности правило № 51. Требования этих правил относятся к производителям автомобилей, которые должны сертифицировать свои автомобили на соответствие нормативам указанным в этих правилах.

В нашей стране введены требования к выбросам токсичных веществ на основании ГОСТ 17.2.2.01-87 «Охрана природы. Атмосфера нормы и методы измерения содержания окиси углерода и углеводородов в ОГ автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности» и к дизельным двигателям на основании ГОСТ 221393-75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения. Требования безопасности».

Согласно требованиям автомобили, работающие на бензине и газе проверяются при работе на холостом ходу на двух режимах по содержанию окиси углерода (СО) в % и по содержанию углеводородов (С_nН_m) млн^-1, где 1% углеводородов соответствует 10000 млн^-1.

При минимальной частоте вращения коленчатого вала предельно допустимое содержание СО не более 1,5%. Содержание С_nН_m не должно быть более 1200 для двигателей с числом цилиндров не более 4-х и не более 3000 с числом цилиндров более 4-х. При работе на повышенной частоте вращения содержание СО не должно превышать 2,0% , а С_nН_m не более для 600 для двигателей с числом цилиндров до 4-х и не более 1000 с числом цилиндров свыше 4-х.

Автомобили с дизельными двигателями проходят испытания на дымность также на двух режимах. В режиме свободного ускорения, когда водитель плавно, но быстро нажимает на педаль (имитация начала движения автомобиля с места). В этом случае дымность двигателей без наддува должна быть не более 40%, а с наддувом не более50%. При максимальной частоте вращения дымность не должна превышать 15%. Испытания по первому каждому режиму проводятся не менее 10-ти раз и затем усредняются по последним 4-м циклам. За результат испытаний по второму режиму принимается средняя величина от крайних значений отклонений.

Правилами №49 ЕЭК нормы выбросов автотранспортных средств с дизельными двигателями полной массой более 3,5 т нормы выбросов токсичных веществ нормируются в г/ квт.ч. Правилами Евро-3 и Евро-4 также регламентируется испарение топлива.

Ограничения по внешнему шуму регламентируются ГОСТ 27436-87, по внутреннему шуму автотранспортных средств – ГОСТ 27435-87 и Правилом №51. Ограничения зависят от года выпуска автомобилей и мощности двигателя, и лежат в пределах: внешний шум – 80 – 88 дБа, внутренний шум – 78 – 82 дБа. Допустимый уровень эквивалентного звука на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на рабочих местах водителя и обслуживающего персонала не должен превышать 60 дБ, такой же в административных помещениях и рабочих комнатах; 85 дБ - на непос­тоянных местах в рабочих зонах производственных помещений и ис­пытательных станций, на территории, рабочих местах водителей и об­служивающего персонала.

Ограничения существуют и по санитарным нормам. Концентрация загрязнений в воде, подавае­мой для мойки автомобилей системами оборотного водоснабжения после очистки, не должна превышать: взвешенных частиц - 70 мг/л при мой­ке грузовых автомобилей, 40 мг/л - легковых автомобилей и автобу­сов; нефтепродуктов - соответственно 20 и 15 мг/л, тетраэтилсвинца — 0,001 мг/л. При этом нормативы концентрации меняются в сторону ужесточения. При сливе сточных вод в канализационные коллекторы в них долж­но быть не более 0,25…0,75 мг/л взвешенных веществ и 0,05…0,3 мг/л нефтепродуктов; наличие тетраэтилсвинца в сточных водах не допуска­ется.

Токсичные вещества отработавших газов влияют на организм и растения в зависимости от степени вредности, их количества и восприимчивости каждого организма. Наиболее вредным по содержанию и количественному составу является оксид углерода – СО. СО – это бесцветный газ, не имеющий запаха. Он легче воздуха поэтому легко в нем растворяется. Поглощаемость СО в 240 раз выше, чем поглощаемость кислорода. В результате кислородного голодания нарушается работа клеток нервной системы. Многие не чувствуя запаха начинают терять бдительность и засыпать. В результате значительного потребления СО может наступить летальный исход. Опасны так же углеводороды, оксиды азота, свинец. Для растительного мира наиболее опасны сернистые соединения.

По степени воздействия на организм человека в АТП вредные вещества раз­деляют на четыре класса опасности: 1 - вещества чрезвычайно опасные, предельно допустимая концентрация которых в помещениях должна быть менее 0,1 мг/м³; 2 - вещества высокоопасные (от 0,1 до 1 мг/м³), 3 - вещества умеренно опасные (от 1,1 до 10 мг/м³); 4 - вещества малоопасные с предельно допустимой концентрацией более 10 мг/м³.

На экологические характеристики автомобиля оказывают влияние техническое состояние и режимы работы двигателей. Так, например, разрегулировка холостого хода карбюратора может привести к увеличению выбросов по СО с 0,3 до 12 %. Отказ одной свечи в системе зажигания 4-х цилиндрового карбюраторного двигателя увеличивает количество выброса СО до 1,5 г/км, а углеводородов до 260 г/км при скорости движения 65 км/ч. Износ деталей цилиндро-поршневой группы двигателя приводящий к снижению компрессии до 25%, увеличивает количество выбросов с отработавшими газами по СО до 80 г/км, по углеводородам до 220 г/км. Неправильное схождение передних колес автомобиля против оптимальной величины на 1 мм приводит к увеличению выбросов по СО до 38 г/км, по углеводородам до 43 г/км. Снижение давления в шинах до 15% приводит к увеличению выбросов по СО до 35 г/км, по углеводородам до 40 г/км. Это объясняется тем, что необходимо увеличить количество потребляемого топлива для компенсации потерянной мощности, вызванной неисправностями. При работе на холостом ходу при отказе одной свечи на карбюраторном двигателе 2103 автомобилей ВАЗ-21099 среднее содержание углеводородов увеличивается с 116 млн^-1 до 1258 млн^-1. Количество содержания СО при этом снижается с 0,13 до 0,04 %. Увеличение количества углеводородов вызвано неполным их сгоранием, в результате общее количество СО в отработавших газах снижается.

Режим работы также в значительной степени влияет на токсичность отработавших газов, так как на переменных режимах ухудшается процесс смесеобразования и соответственно ухудшается процесс горения. Поэтому одним из главных направлений по поддержанию нормативных эксплуатационных показателей автомобилей в настоящее время является своевременное проведение качественного технического обслуживания и ремонта с использованием современного оборудования.

Вторым направлением является поддержание оптимальных режимов при движении автомобиля в период эксплуатации.

Третьим направлением является дальнейшее совершенствование конструкции автомобилей, его систем, узлов и агрегатов. Для этого совершенствуют автономные системы холостого хода, вместо карбюраторов применяют системы впрыска, ультразвуковые распылители, используют различные дожигатели и т. д.

Четвертым направлением является использование альтернативных топлив. Наиболее перспективным и отработанным способом является использование добавок водорода к топливу, или работа двигателей на чистом водороде. В определенных регионах представляет интерес использования солнечной энергии.

Пятым направлением является защита от вредного воздействия окружающей среды в АТП. Охрана водоемов и почв от загрязнений сточными водами авто­транспортного предприятия предполагает устройство твердого покры­тия проездов и стоянок автомобилей, озеленение свободных от заст­ройки площадей, очистку дождевых вод, сточных вод при мойке авто­мобилей с устройством оборотного водоснабжения.