 |
6 транспорт и окружающая среда
|
|
|
|
6 ТРАНСПОРТ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
6. 1 Проблемы экологии и безопасности на транспорте
6. 2 Основные мероприятия по защите окружающей среды
6. 1 Проблемы экологии и безопасности на транспорте
Транспорт – один из основных потребителей энергии и один из главных источников выбросов в атмосферу вредных веществ. Причина этого сжигание огромных объёмов ископаемых видов топлива (в основном нефтепродуктов, таких как бензин, керосин и дизельное топливо) в двигателях внутреннего сгорания наземных, воздушных и водных транспортных средств.
Отрицательное влияние транспорта на окружающую среду выражается в:
· загрязнении воздуха выхлопными газами и мельчайшими твёрдыми частицами, загрязнении грунтовых вод токсичными стоками с автодорог, автомоек и стоянок автотранспорта;
· шумовом загрязнении;
· вибрации;
· потере городского жизненного пространства (до 50 % площади современных городов отводится на дороги, парковки, гаражи и заправочные станции).
Основная причина загрязнения воздуха транспортными средствами заключается в неполном сгорании топлива. В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов (N2, O2, CO2, H2, CO, NOx, альдегиды, сажа), из них 160 – производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе.
Оксид углерода СО – бесцветный не имеющий запаха газ. Воздействуют на нервную и сердечно сосудистую систему, вызывает удушье.
Диоксид азота NO2 – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. При повышении концентрации оксидов азота возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке оксиды азота образуют кислоты, которые приводят к отёку легких.
|
|
|
Диоксид серы SO2 – бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях создаёт неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо).
Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др. ) – обладают наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль и головокружение. Так. при вдыхании в течение 8ч. паров бензина возникают головные боли, кашель неприятное ощущение в горле.
Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышенных концентрациях отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.
Соединения свинца. В организм через органы дыхания поступает ~ 50 % соединений свинца от количества, содержащегося в воздухе. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина и возникают заболевания дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. В крупных городах содержание свинца в атмосфере превышает естественный фон в 104 раз.
Анализ показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС.
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. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.
Шумы тоже могут оказывать на человека негативное воздействие. Человек реагирует на шум в зависимости от особенностей его организма. Раздражающие действия шума зависит, прежде всего, от его уровня, а также от спектральных и временных характеристик. Считается, что шум с уровнем ниже 60 дБ вызывает нервное раздражение. Рядом исследователей установлена прямая связь между возрастающим уровнем шума в городах и увеличением числа нервных заболеваний. Особо нужно сказать об инфразвуке. Инфразвук вызывают механизмы с большей поверхностью, совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение (сваебойки, виброплощадки и т. п. ), с числом рабочих циклов не более 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождении); реактивные двигатели; ДВС большей мощности; турбины и другие установки создающие большие турбулентные массы потоков газов (инфразвук аэродинамического происхождения). Инфразвук воспринимается человеком за счет слуховой и тактильной чувствительности, так при частотах 2-5 Гц и уровне звукового давления 100-125 дБ наблюдается осязаемое движение в барабанных перепонках из-за изменения давления в среднем ухе, затрудненное глотание, головная боль. Повышение уровня до 125-137 дБ может вызвать вибрацию грудной клетки, чувство “падения“. Инфразвук с частотой 15-20 Гц вызывает чувство страха. Известно влияние инфразвука на вестибулярный аппарат и снижение слуховой чувствительности. Все названные аномалии приводят к нарушению нормальной жизнедеятельности человека и проявляются даже на достаточно удаленных от источника инфразвука расстояниях (до 800м). Инфразвук может указывать и косвенное воздействие (дребезжание стекол, посуды и др. ), что в свою очередь обуславливает высоко частотные шумы с уровнем более 40 дБ.
|
|
|
Вибрация. Источниками вибрации является рельсовый транспорт (метрополитен, трамвай), а также железнодорожный транспорт. Во всех случаях вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов общественных жилых зданий, часто вызывая звуковые колебания. Передача вибраций через фундаменты и грунт может способствовать их неравномерной осадке, приводящей к разрушению расположенных на них инженерных и строительных конструкций. Особенно это опасно для грунтов, насыщенных влагой.
Воздействие на окружающую среду различных видов транспорта
Воздушный и космический транспорт. В наше время воздушному транспорту отводится особая роль. Прежде всего, он развивается как пассажирский транспорт. Вместе с тем, от авиационных шумов страдает население, проживающее вблизи аэропортов.
|
|
|
Кроме того, в среднем один реактивный самолет, потребляя в течение 1 часа 15 тонн топлива и 625 тонн воздуха, выпускает в окружающую среду 46, 8 тонн СО2, 18 тонн паров воды, 635 кг угарного газа, 635 кг окиси азота, 15 кг окиси серы, 2, 2 кг твердых частиц. Средняя длительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет примерно два года. Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.
Оценка суммарного количества основных загрязнителей, поступающих в воздушную среду контролируемой зоны аэропорта гражданской авиации в результате его производственной деятельности показывает, что на площади около 4 км2 выделяется в атмосферу за одни сутки от 1000 до 1500 кг окиси углерода, 300-500 кг углеводородных соединений и 50-80 кг окислов азота. Такое количество выделяемых вредных веществ при неблагоприятном сочетании метеорологических условий может приводить к повышению их концентраций до значительных величин.
При чрезвычайных и аварийных ситуациях самолеты вынуждены сливать в воздухе излишнее топливо для уменьшения посадочной массы. Количество топлива, сливаемого самолетом за один раз, колеблется от 1-2 тыс. до 50 тыс. литров. Испарившаяся часть топлива рассеивается в атмосфере без опасных последствий, однако неиспарившаяся часть достигает поверхности земли и водоемов и может вызвать сильные местные загрязнения. Доля неиспарившегося топлива, достигающего поверхности земли в виде капель, зависит от температуры воздуха и высоты слива. Даже при температуре более 20°С на землю может выпадать до нескольких процентов сливаемого топлива, особенно при сливе на малых высотах.
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. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы со средним размером 0, 1 мкм (иногда до 10 мкм).
|
|
|
В двигателях космического корабля сжигается как жидкое, так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы.
В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30-60 км, оно может рассеяться, 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.
Слово «океан» всегда ассоциировалось с безграничностью, безбрежностью, неисчерпаемостью. Технический прогресс сместил масштабы явлений. Миф о неисчерпаемости возможностей Мирового океана распался. Сейчас мореплаватели сравнивают некоторые его участки с замусоренными и захламленными внутренними водоемами. Основную лепту в загрязнение океана опять-таки внесли современные транспортные средства и особенно танкеры.
Морской транспорт. С увеличением объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления нефти и нефтепродуктов расширяются масштабы загрязнения ими окружающей среды. Велика доля экономического ущерба от данного вида загрязнения, причиняемого рыболовству, туризму и другим сферам деятельности. Только одна тонна нефти способна покрыть до 12 км2 поверхности моря. А это изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, в нефтяной пленке накапливаются ионы тяжелых металлов, пестициды и другие вредные вещества, гибнут микроорганизмы, рыба, морские птицы. Осевшая на дно нефть долгое время наносит вред всему живому.
Ежегодно в океан сбрасывается примерно 10 млн. тонн нефти. Танкерный флот является одним из главных источников загрязнения моря нефтью. Утечка нефти в море происходит во время погрузки и разгрузки танкеров, заправки нефтяным топливом судов в море, при авариях и катастрофах танкеров, сбросе остатков нефтяного груза с балластной водой и в других случаях.
|
|
|
Интенсивное загрязнение Мирового океана побудило многие страны приступить к разработке и реализации мер по предупреждению загрязнения водных бассейнов. В современных условиях большое значение приобретают различные международные соглашения о предотвращении загрязнения моря с судов.
В настоящее время все новые транспортные суда имеют сепарационные установки для очистки льяльных вод, а танкеры – устройства, позволяющие осуществлять мойку танков без слива остатков нефти в море. Суда старой постройки оснащаются этими устройствами при очередных ремонтах.
Для повышения ответственности капитанов судов, а также обеспечения контроля за выполнением мероприятий по предотвращению загрязнения моря нефтью на морских судах заведены специальные журналы. В них фиксируют все грузовые операции с нефтью и нефтепродуктами, отмечают место и время сдачи или слива судами загрязненных нефтью сточных вод и нефтеостатков.
Проблема того, как свести к минимуму загрязнение морей и океанов, занимает специалистов из многих стран мира. Ученые ищут пути борьбы с нефтью, попавшей в воду. Биологи предлагают «нефтеядные» микроорганизмы, химики – вещества, позволяющие собрать нефть с поверхности, и т. д.
Немалое значение уделяется и контролю за уровнем загрязнений. Один из способов основывается на использовании радиолокатора. Дело в том, что нефтяная пленка изменяет характер ряби на поверхности воды: уменьшается ее высота и наклон волн. При этом изменяется и характер отражения радиоволн от поверхности – отражающая способность уменьшается и на общем ярком фоне на экране локатора грязное место выглядит черным пятном.
Речной транспорт. При эксплуатации водоемов речным транспортом происходит их загрязнение. По сравнению с мощным береговым стоком от городов и предприятий удельный вес этих загрязнений невелик, однако возможность поступления судовых сточных вод за борт в зонах санитарной охраны, санитарно-оздоровительных береговых зонах и т. п. определяет роль судов в проблеме загрязнения водоемов как неблагоприятную.
Другим источником загрязнения водоемов речным транспортом можно считать подсланевые воды, которые образуются в машинных отделениях судов и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов. Сточные воды судов содержат хозяйственно-бытовые стоки и сухой мусор. Источниками загрязнения могут являться также нефть и нефтепродукты, попадающие в водоем вследствие недостаточной герметичности корпусов нефтеналивных судов и бункеровочных станций.
Попадание в водоемы пылевидных частиц навалочных грузов происходит при перегрузке открытым способом песка, щебня, апатитового концентрата, серного колчедана, цемента и т. п. Нельзя забывать и о влиянии на качество воды отработавших газов судовых двигателей. Для фановых (фекальных) сточных вод характерно высокое бактериальное, а также органическое загрязнение.
Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами затрудняет все виды водопользования. Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется в ухудшении физических свойств воды, растворении в воде токсических веществ, образовании поверхностной пленки, понижающей содержание в воде кислорода, а также осадка нефти на дне водоема.
В настоящее время запрещен спуск за борт сточных вод, нечистот, а также сброс разного рода, твердых отбросов и мусора с судов. Однако выполнение этих требований, гигиенически обоснованных общесанитарными и противоэпидемическими соображениями, встречает ряд технических трудностей, прежде всего на речных судах, длительное время находящихся в прибрежной полосе (туристические рейсы), на плавучих кранах и др. Наиболее сложной в техническом отношении является организация канализации на речных судах, работающих в водоемах с регламентированным санитарным режимом. Необходимость сбора всех видов стоков для последующей их передачи на берег или специальные плавучие очистительные станции требует устройства весьма объемных емкостей. Также существуют разработки по обезвреживанию сточных вод непосредственно на судах.
Железнодорожный транспорт. Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон нашей страны. Но по сравнению с автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги – наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы.
Основным источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержится высокое количество, это обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием топлива при более низких температурах.
Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.
При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.
Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу. Электрификация железных дорог, т. е. замена тепловозов электровозами, позволит исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей.
Трубопроводный транспорт. В укреплении топливно-энергетического комплекса страны важную роль играет развитие трубопроводного транспорта, причем значение его по мере освоения новых месторождений нефти и газа, отдаленных от основных потребителей, постоянно возрастает. Трубопроводный транспорт экономичен и эффективен. Преимущество трубопроводного транспорта перед многими традиционными средствами перемещения очевидны. Вместе с тем трубопровод может оказывать негативное влияние на окружающую среду (например, оттаивание грунта на Крайнем Севере). Основной проблемой при эксплуатации трубопроводов являются аварии и утечки, наносящие ущерб окружающей среде. Поэтому при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, помыслов и других нефтегазовых объектов предусматривают специальные мероприятия для максимального уменьшения ущерба, наносимого природе.
В зависимости от масштаба аварий применяют различные способы ликвидации утечек и ограничения площади разлива нефти. Так, при вытекании нефти через небольшие трещины утечки устраняют без остановки перекачки и опорожнения нефтепровода. При значительных утечках нефти поврежденный участок заменяют новым, предварительно опорожнив трубопровод. Для уменьшения объема стока нефти трубопровод перекрывают различными устройствами или материалами через окна, специально вырубаемые безогневым способом. Нефть целесообразно отводить по направлению естественного уклона местности в предварительно подготовленные земляные амбары, траншеи, котлованы или другие емкости.
Для проведения аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах создан специальный передвижной насосный агрегат, который откачивает нефть из нефтепровода, собирает разлившуюся при аварии нефть с поверхности земли и после устранения нарушения закачивает ее в нефтепровод. Каждая авария, каждый разлив нефти – это угроза природе, и необходимо обеспечить такую надежность работы всей нефтепроводной системы, при которой были бы полностью устранены причины аварий нефтепроводов.
Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль – один из главных факторов шумового загрязнения.
Трамвай лидирует в списке наиболее популярных транспортных средств и не случайно. Главное его достоинство в том, что он практически не загрязняет окружающую среду. Однако у трамвая есть и свои минусы. Шум трамвая создаётся тяговым двигателем, тормозной системой, вибрацией кузова, качением колёс по рельсам. Интенсивность этого шума зависит также от состояния трамвайного пути и контактной сети. Снижению уровня шума может способствовать применение звукопоглотителей. Для уменьшения шума на некоторых трамвайных путях применяют резиновые прокладки. Наибольшего снижения трамвайного шума можно добиться путем уменьшения шума, исходящего от колёс. Хорошие результаты дают амортизационная прокладка между ободом колеса и диском или подача на колёса графитного раствора.
Троллейбус – наиболее экономичный и дешевый, не загрязняющий окружающую среду вид транспорта. Он экономичнее автобуса, меньше потребляет энергии, надежнее и проще в эксплуатации, не использует кислород и не отравляет воздух отработавшими газами. Шум троллейбусов близок по уровню к шуму легковых автомобилей. По спектру он имеет низкочастотный характер. Такой шум легче переносится человеком, чем шум от трамваев, который значительно выше и по уровню аналогичен шуму грузового транспорта. Шум троллейбусов обусловлен работой двигателя, качением колес по дорожному покрытию и работой вспомогательных электрических машин. При движении от работы двигателя и качения колес возникает вибрация ограждающих конструкций; шум производят также неплотно пригнанные окна и двери. В связи с этим уменьшение шума троллейбуса может быть достигнуто применением эластичных амортизаторов, уплотнением креплений оконных стёкол, балансировкой механизма двигателя и передачи.
Общественный транспорт и безмоторные виды транспорта считаются более «экологичными», так как их вклад в перечисленные проблемы значительно меньше либо вовсе нулевой. Транспортные средства с электрическим приводом (например, электропоезда или троллейбусы) считаются более «климатически нейтральными», чем их аналоги на ископаемом топливе. Климатически нейтрального технологического решения (топливо или двигатель) для самолётов в настоящее время не существует, но дирижабли предлагаются в качестве экологической альтернативы коммерческой авиации.
Наиболее перспективным является переход на альтернативные источники энергии (газовые двигатели, электромобили).
Оценка состояния атмосферного воздуха осуществляется при помощи такого показателя, как предельно допустимая концентрация (ПДК) примесей – это максимальная концентрация примесей в атмосфере, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия (включая отдельные последствия). ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов регламентированы специальным списком, утверждённым Министерством здравоохранения. Контроль концентраций газо- и парообразных примесей атмосферного воздуха производится с помощью специальных приборов – газоанализаторов.
|
|
|
