1.4. Автотранспорт як основне джерело забруднення навколишнього середовища

Повітряна оболонка Землі містить більшу чи меншу кількість різних небажаних домішок. За походженням їх можна розділити на природні й штучні - що з'являються в результаті або природного кругообігу речовин, або практичної діяльності людини; за хімічним і фізичним складом - на гази і аерозолі; за дією на організми, довкілля і матеріальні цінності - на позитивні й негативні. Основні забруднювальні речовини поділяють на дві групи: гази і тверді частинки (інколи рідкі). Їхні частки в загальній масі викидів у атмосферу складають 90 і 10% відповідно.

Таблиця 1. Природа і джерела забруднення атмосфери

Природа забруднення Джерело забруднення
Гази
Вуглекислий газ	Вулканічна діяльність Дихання живих організмів Спалювання викопного палива
Монооксид вуглецю	Вулканічна діяльність Робота двигунів внутрішнього згоряння
Вуглеводні	Рослини, бактерії Робота двигунів внутрішнього згоряння
Органічні сполуки	Хімічна промисловість Спалювання відходів Спалювання палива
Оксиди сірки, сірководень	Вулканічна діяльність Морські бризи Бактерії Спалювання викопного палива
Сполуки азоту	Бактерії Спалювання відходів Спалювання палива
Радіоактивні речовини	Атомні електростанції Ядерні вибухи
Частинки
Важкі метали, мінеральні сполуки	Вулканічна діяльність Космічний пил Вітрова ерозія Водний пил Промислове виробництво Робота двигунів внутрішнього згоряння
Органічні речовини (природні і синтетичні)	Лісові пожежі Хімічна промисловість Спалювання відходів Спалювання палива Сільське господарство (пестициди)

Таблиця 2. Обсяги щорічних викидів у атмосферу Землі

Речовина	Викиди, млн.т.		Частка антропогенних, %
	природні	антропогенні
Тверді частинки	3700	1000	27,0
SO2	650	100	13,3
NO3	770	53	6,5
CO	5000	304	5,7
CO2	485000	18300	3,6
CnHn	2600	8	0,3

Джерела антропогенного забруднення атмосфери - всі види транспорту, що використовують двигуни реактивні та внутрішнього згоряння[4, с 33].

До основних токсичних викидів автомобіля відносяться: відпрацьовані гази, паливні випаровування. Відпрацьовані гази, що викидаються двигуном, містять окис вуглецю ( СО) , вуглеводні ( СхHу ) , оксиди азоту ( NOх ), бензапірен, альдегіди і сажу. Розподіл основних компонентів викидів у карбюраторного двигуна наступне: відпрацьовані гази містять 95% СО , 55% СхHу і 98% NOх , картерів гази по - 5% СхHу , 2% NOх , а паливні випаровування - до 40% СхHу.

Вміст токсичних викидів у відпрацьованих газах двигунів внутрішнього згоряння представлені в таблиці

Таблиця 3. Вміст токсичних викидів у відпрацьованих газах двигунів.

Доля токсичного компонента в відпрацьованих газах ДВС			Доля токсичного компонента в відпрацьованих газах ДВС
Компоненти Карбюраторні			Дизельні
В %	на 1000 л палива, кг		в %	на 1000л палива, кг
CO	0,5-12,0	до 200	0,01-0,5	до 25
NOх	до 0,8	20	до 0,5	36
СхHу	0,2 – 3,0	25	0,009-0,5	8
Бензапирен	-	до 10 мкг/м3	-	-
Альдегіди	до 0,2мг/л	-	0,001-0,09мг/л	-
Сажа	до 0,04 г/м3	1	0,01-1,1г/м3	3

Основними токсичними речовинами - продуктами неповного згоряння є сажа, окис вуглецю, вуглеводні, альдегіди.

Шкідливі токсичні викиди можна розділити на два види: регламентовані і нерегламентовані. Вони діють на організм людини по різному. Шкідливі токсичні викиди: СО , NOх , CхHу , RхCHO , SO2, сажа , дим.

СО ( оксид вуглецю ) - цей газ без кольору і запаху, легший ніж повітря. Утворюється на поверхні поршня і на стінці циліндра, в якому активація не відбувається внаслідок інтенсивного тепло проведення стінки, поганого розпилення палива і дисоціації СО2 на СО і О2 при високих температурах.

NOх (оксид нітогену ) - самий токсичний газ із відпрацьованих газів.

N2 - інертний газ. Активно реагує з киснем.

Вуглеводні ( СxНy ) - етан , метан , бензол , ацетилен і інші токсичні елементи. Відпрацьовані гази містять близько 200 різних вуглеводнів.

Дим - непрозорий газ білого, синього, чорного кольору. Колір залежить від стану відпрацьованих газів.

Білий і синій дим - це суміш крапель палива з мікроскопічною кількістю пари; утворюється за неповного згоряння і подальшої конденсації.

Білий дим утворюється, коли двигун знаходиться в холодному стані, а потім зникає через нагрівання. Відмінність білого диму від синього визначається розміром краплі: якщо діаметр краплі більше довжини хвилі синього кольору, то око сприймає дим як білий.

Крім того, буває синій дим від масла. Наявність диму показує, що температура недостатня для повного згоряння палива. Чорний дим складається з сажі.

Дим негативно впливає на організм людини , тварин і рослинність.

Сажа - являє собою безформне тіло без кристалічної решітки. Причина утворення сажі полягає в тому, що енергетичні умови в циліндрі дизельного двигуна виявляються достатніми, щоб молекула палива зруйнувалася повністю. Більш легкі атоми водню дифундують в багатий киснем шар, вступають з ним у реакцію і як би ізолюють вуглеводневі атоми від контакту з киснем.

SO2 (оксид сірки) - утворюється під час роботи двигуна з палива, одержуваного з сірчистої нафти (особливо в дизелях ); ці викиди подразнюють очі , органи дихання.

SO2 і H2S - дуже небезпечні для рослинності.

Головним забруднювачем атмосферного повітря є свинець. Використання етилового бензину: від 70 до 87% загальної емісії свинцю за різними оцінками. РbО (оксиди свинцю) - виникають в карбюраторних двигунах, коли використовується етилований бензин, щоб збільшити октанове число для зменшення детонації (це дуже швидке, вибухове згоряння окремих ділянок робочої суміші в циліндрах двигуна зі швидкістю поширення полум'я до 3000 м/с , що супроводжується значним підвищенням тиску газів). При спалюванні однієї тонни етилованого бензину в атмосферу викидається приблизно 0,5- 0,85 кг оксидів свинцю. За попередніми даними, проблема забруднення навколишнього середовища свинцем від викидів автотранспорту стає значущою в містах з населенням понад 100 000 чоловік і для локальних ділянок уздовж автотрас з інтенсивним рухом. Радикальний метод боротьби із забрудненням навколишнього середовища свинцем викидами автомобільного транспорту - відмова від використання етилованого бензину .

Альдегіди ( RxCHO ) - утворюються, коли паливо спалюється при низьких температурах або суміш дуже бідна, а також через окислення тонкого шару масла в стінки циліндра.

При спалюванні палива при високих температурах ці альдегіди зникають.

Забруднення повітря йде по трьох каналах:

1 ) отруйні речовини викидаються через вихлопну трубу ( 65 %);

2 ) картерів гази ( 20 %);

3 ) вуглеводні в результаті випаровування палива з бака, карбюратора та трубопроводів ( 15 %).

Вплив стану атмосферного повітря на людину.

Чутливість населення до дії забруднення атмосфери залежить від великої кількості факторів, у тому числі від віку, статі, загального стану здоров'я, харчування, температури і вологості і т.д. Особи похилого віку, діти, хворі, які страждають хронічним бронхітом, коронарною недостатністю, астму, є більш уразливими. Загальна схема реакції організму на вплив забруднювачів за даними Всесвітньої організації охорони здоров'я ( ВООЗ) має наступний вигляд

Мал. 1. Реакція організму на вплив забруднювачів повітря: (1) - смертність; (2) - захворюваність; (3) - фізіологічні ознаки захворювання; (4) - зрушення життєдіяльності організму невідомого призначення; (5) - накопичення забруднень в органах і тканинах.

Проблема складу атмосферного повітря і його забруднення від викидів автотранспорту стає все більш актуальною.

Серед факторів прямої дії (усі, крім забруднення навколишнього середовища) забруднення повітря займає, безумовно, перше місце, оскільки повітря - продукт безперервного споживання організму.

Одним надзвичайно шкідливим компонентом автомобільних вихлопів є свинець. Це найбільш токсичний елемент . Щорічно в атмосферу викидається близько 200 тисяч тонн свинцю.

Оксиди свинцю накопичуються в організмі людини, потрапляючи в нього через тваринну і рослинну їжу. Свинець і його сполуки відносяться до класу високотоксичних речовин, здатних заподіяти відчутну шкоду здоров'ю людини. Свинець впливає на нервову систему, що призводить до зниження інтелекту, а також викликає зміни фізичної активності, координації, слуху, впливає на серцево-судинну систему, приводячи до захворювань серця. Свинцеве отруєння займає перше місце серед професійних інтоксикацій .

Вміст свинцю в рослинах, які ростуть біля доріг, залежить від відстані рослини до дороги. Норма Рb в Європі - 10 мг Рb в 1 кг трави.

Щорічно по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн. т шкідливих речовин, тобто по 300 кг на кожну людину. Більше третини загального обсягу шкідливих викидів у атмосферу дає автомобільний та інший транспорт - 6,5 млн. т на рік. На автотранспорт припадає більше 40% моноксиду вуглецю, 46% вуглеводнів і близько 30% окислів азоту від загальної кількості цих речовин, яка потрапляє в атмосферу.

Тим часом, довготривале забруднення атмосферного повітря сірчаним газом, окислами вуглецю, азоту та іншими речовинами підвищує загальну захворюваність населення з ураженням окремих органів і систем організму.