3048

2

УДК 656.13

Экологическая безопасность автотранспорта [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов специальности 190702 – Организация и безопасность движения, / Р.А. Кораблев, В.А. Зеликов, Д.В. Лихачев, В.В. Разгоняева; Мин. обр. и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2011. – 32 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Рецензент канд. техн. наук, доц. кафедры сельскохозяйственных машин ВГАУ, Солнцев В.Н.

4

ВВЕДЕНИЕ

Автомобиль является источником химического загрязнения воздуха, воды и почвы, а также физического воздействия (шум, вибрации, электромагнитные излучения) на окружающую среду. В последнее время этим аспектам уделяется все большее внимание: модернизируются методы определения измерителей, ужесточаются нормы, совершенствуются контроль и система стимулирования.

Понятие экосистемы

Основной объект экологии — это экологическая система, или экоси-

стема — пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Термин "экосистема" введен в экологию английским ботаником А. Тенсли (1935). Понятие экосистемы не ограничивается какими-то признаками ранга, размера, сложности или происхождения, поэтому оно приложимо как к относительно простым искусственным (аквариум, теплица, пшеничное поле, обитаемый космический корабль), так и к сложным естественным комплексам организмов и среде их обитания (озеро, лес, океан, экосфера).

Различают водные и наземные экосистемы. Все они образуют на поверхности планеты густую пеструю мозаику. При этом в одной природной зоне встречается множество сходных экосистем — или слитых в однородные комплексы, или разделенных другими экосистемами. Например, участки лиственных лесов, перемежающиеся хвойными лесами, или болота среди лесов и т. п. В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент — биотоп, или экотоп — участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент — сообщество, или биоценоз — совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местом обитания для всех членов сообщества.

5

1 ПОНЯТИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1 Определение загрязнения

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире и в России так или иначе связано с загрязнением окружающей природной среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т.

д.). По Н. Реймерсу: загрязнение – это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов либо превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колеба-

ний) концентраций перечисленных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям.

В наиболее общем виде загрязнение - это все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия.

Необходимо понять, что с экологических позиций те или иные компоненты вносятся не просто в воздух, в воду или почву – объектом загрязнения все-

гда является биогеоценоз (экосистема).

1.2Определение загрязнения с кибернетических позиций

Скибернетической позиции загрязнение представляет собой комплекс помех (шумов) в экосистемах, воздействующих на потоки энергии и информа-

ции в пищевых цепях. При этом помехи могут влиять только на отдельные звенья пищевых цепей, не затрагивая пищевых сетей в целом - частичные помехи (уничтожение ядохимикатами вредителей в лесах, отстрел части популяции животных, вылов отдельных видов промысловых рыб). Чем сложнее пищевая сеть, структура экосистемы, тем значимость таких помех меньше, и наоборот. В то же время эмиссия загрязнений в атмосферу, воду радикально меняет качество сред, создает помехи на уровне продуцентов в целом, а значит, и ведет к полной деградации экосистемы.

Рассматривая загрязнение как комплекс помех, его можно классифици-

6

ровать следующим образом:

ингредиентное (химическое) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;

параметрическое (физическое) загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды; биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов; стациально-деструктивное загрязнение (стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение), представляющее собой изменение ландшафтов и экосистем в процессе природопользования.

1.3 Источники и объекты антропогенного загрязнения Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасными для по-

пуляций любых организмов, являются промышленные предприятия, теплоэнергетика, транспорт, сельскохозяйственное производство. Под влиянием урбанизации в большей степени загрязнены территории крупных городов. Природными загрязнениями могут быть пыльные бури, селевые потоки, лесные пожары, вулканический пепел и т. д.

По объектам загрязнения различают: загрязнение поверхностных и подземных вод; загрязнение атмосферного воздуха; загрязнение почв и т. д.

Источниками выделения загрязняющих веществ на автомобиле явля-

ются:

•энергоустановка (отработавшие газы, детали топливоподающей аппаратуры, системы смазки и охлаждения, аккумуляторная батарея);

•элементы ходовой части (шины, тормозные накладки);

•трансмиссия (диск сцепления, картеры коробки передач, главной пере-

дачи);

•покрытия (краски, лаки, пластики, антикоррозийные покрытия и т.п.).

1.4 Классификация загрязнений

Согласно определению Н. Реймерса, по своей природе загрязнения бывают: химические; физические; биологические; информационные.

Наш современник, известный эколог Ю. Одум, чьи труды стали классическими, с экосистемной точки зрения делит загрязнители на два типа:

7

стойкие {неразлагающиеся) загрязнители, которые в естественной среде либо не разрушаются, либо разрушаются, но очень медленно. К ним относятся так называемые ксенобиотики — химические соединения, полученные человеком в результате искусственного синтеза и не входящие в число природных соединений;

загрязнители, разрушаемые биологическими процессами, для которых существуют естественные механизмы переработки. Например, бытовые сточные воды - все органические и легко окисляемые неорганические соединения разлагаются при биологической очистке.

2 ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

2.1 Химические загрязнения, их трансформация и самоочищение

По Н. Реймерсу: химическое загрязнение - изменение естественных химических свойств среды, превышающее средние многолетние колебания количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода.

Каждое химическое вещество обладает свойством стабильности. Но под влиянием различных факторов (температуры, рН, растворенного кислорода, инсоляции, почвенной биоты, микрофлоры и др.) вещество способно транс-

формироваться — изменять свою химическую структуру, физико-химические свойства, биологическую активность. Трансформация вещества приводит, как правило, к снижению исходной концентрации, образуя менее опасные и токсичные продукты и таким образом влияя на процессы самоочищения сред.

Самоочищение - это естественное разрушение загрязнителя в среде в результате природных физических, химических и биологических процессов.

Однако в ряде случаев трансформация, а также взаимодействие загрязнителей приводят к образованию вторичных продуктов, обладающих свойствами, более опасными для природных сред и здоровья человека.

2.2 Подвижность и распределение примесей в окружающей среде Подвижность и распределение примесей в окружающей среде опреде-

ляются:

миграцией химических веществ между природными средами (воздухом, водой, почвой), например переносом загрязнения в атмосфере, его осаждением

8

с атмосферными осадками на водную поверхность или почву;

потреблением и накоплением в живых организмах;

переносом веществ в средах, например миграцией вещества по почвенному профилю.

2.3 Загрязняющие вещества

Количество загрязняющих веществ в мире огромно, и число их по мере развития технологических процессов постоянно растет. В настоящее время известно 7…8,6 млн. химических веществ и соединений, из которых 600 тыс. находит применение в деятельности человека: промышленные яды (органические растворители, красители и др.), ядохимикаты, препараты бытовой химии, лекарства, пищевые добавки, отравляющие вещества и т. д. Из всего разнообразия химических загрязнений или поллютантов, поступающих в природные среды,

можно выделить ряд наиболее значимых — «приоритетных». Это химиче-

ские вещества, которые выделяются: своей токсичностью; интенсивным потоком (объемом) поступления в природные среды; стойкостью в экосистемах.

Ученые отдают приоритет следующим поллютантам:

диоксиду серы (с учетом эффектов вымывания из атмосферы и попадания образующихся серной кислоты и сульфатов в почву, водоемы, на растительность);

оксиду углерода и оксидам азота;

тяжелым металлам: в первую очередь свинцу, кадмию и особенно ртути с учетом цепочек ее миграции и превращения в высокотоксичную метилртуть;

некоторым канцерогенным веществам; диоксинам;

пестицидам, в первую очередь хлорорганическим;

ароматическим углеводородам, включая фенолы; радионуклидам; отравляющим веществам всех видов и категорий;

нефти и нефтепродуктам.

2.4 Класс опасности веществ

По степени опасности вредные вещества делят на четыре класса: первый — чрезвычайно опасные вещества с ПДК менее 0,1 мг/м3;

9

второй — высоко опасные вещества с ПДК 0,1 — 1 мг/м3; третий — умеренно опасные вещества с ПДК 1 — 10 мг/м3; четвертый — мало опасные вещества с ПДК более 10 мг/м3

2.5 Свойства химических веществ

Различные химические вещества обладают токсичными свойствами, вызывающими нарушение физиологических функций организма, что, в свою очередь, приводит к интоксикациям, отравлениям, гибели. Степень токсичности веществ характеризуют величиной токсической дозы, т. е. количеством вещества, отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека, вызывающим определенный токсический эффект. Различают среднесмертельные (ЛД 50)> абсолютно смертельные (ЛД 100), минимально смертельные (ЛД 0-10) и другие дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (%) смерти в группе подопытных животных. Более определенную в количественном отношении характеристику токсичности дает ЛД 50.

Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность данного вещества.

По токсичным свойствам вещества делят:

на тератогенные — воздействующие на организм человека в стадии внутриутробного развития, приводящие к ненаследуемому уродству;

мутагенные — вызывающие возникновение мутаций, т. е. изменение структуры молекул ДНК;

канцерогенные — приводящие к образованию злокачественных опухолей. Почти все мутагены являются также канцерогенами, и наоборот.

3 ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ

3.1 Миграция рассеянных металлов. Особо опасные загрязнители

В небольших количествах некоторые металлы (медь, цинк, железо,

марганец, молибден и др.) необходимы для жизнедеятельности организма.

Однако увеличение их содержания выше нормы вызывает токсический эффект и представляет угрозу для здоровья. Кроме того, существует около 20 металлов, не являющихся необходимыми для функционирования организма. Миграция рассеянных металлов в биосфере — не простое механическое перемещение: часть их выносится с суши речными водами, а часть захватывается в биологи-

10

ческий круговорот, в процессе которого в одних условиях металлы относительно накапливаются, в других — сильнее рассеиваются.

Так называемые тяжелые металлы — свинец, медь, никель, ртуть, кобальт и др., находясь в состоянии рассеяния, обладают способностью постепенно концентрироваться в пищевых цепях.

Международная группа ученых, занимающихся изучением состояния окружающей среды, включила в список особо опасных загрязнителей три металла, находящихся в состоянии рассеяния: свинец, кадмий и ртуть. Рассмотрим подробнее геохимию этих металлов в окружающей среде.

3.2 Свинец Свинец — один из первых металлов, который человек научился добы-

вать и использовать. В настоящее время ежегодно добывается около 3 млн. т свинца. Это много, если учесть, что его Кларк составляет всего 0,001%.

В ничтожном количестве свинец необходим для живых организмов. Содержание его в растениях обычно незначительно. Верхний порог концентрации свинца для растений пока не установлен. Некоторые растения, например мхи и лиственница, поглощают относительно большее его количество, а береза, ива, осина — значительно меньшее.

Техногенное рассеяние металла происходило интенсивно и было обусловлено открытием, которое преследовало цель улучшить использование бензина как топлива.

Бесчисленные двигатели внутреннего сгорания на суше, на воде и в воздухе начали работу по насыщению биосферы рассеянным свинцом. При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Имеющиеся во всем мире автомобили могут поставлять в биосферу более 2 млн. т рассеянного свинца ежегодно. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеяния, а значит, легкоподвижный свинец обогащает почву вдоль дорог. Из почвы и частично непосредственно из воздуха он попадает в растения.

Рассеиваемый вдоль автострад свинец включается в биологический кру-

говорот. Скот получает его, поедая траву; человек - с овощами, плодами, молоком и, конечно, через вдыхаемый воздух. Свинец рассеивается не только двигателями внутреннего сгорания, но и в результате сжигания каменного угля, при добыче и обогащении руд. Он выбрасывается в атмосферу также с металлурги-