Влияние технического состояния парка автомобилей на загрязнение атмосферного воздуха (80

УДК 656.13:502.5

Докт. техн. паук, проф. А.Н. Новиков (Орловский государственный технический университет)

Канд. физ.-мат. наук, доц. О.А. Иващук, ст. преп. Л.Ф. Ставчжова (Орловский государственный аграрный университет)

Россия, г. Орел

ВЛИЯНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПАРКА АВТОМОБИЛЕЙ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Одной из наиболее острых экологических проблем настоящего времени является ухудшение качественного состояния атмосферного воздуха. Прежде всего, это связано с постоянным ростом числа автотранспортных средств (АТС). За последние десять лет автомобильный парк РФ увели­ чился на 70 % и в настоящее время достиг 27 млн. единиц, что составляет 3,5 % от мирового уров­ ня [1]. Как видно из таблицы 1, наибольший экологический ущерб, наносимый через загрязнение атмосферного воздуха окружающей среде и здоровью человека, связан с эксплуатацией легковых автомобилей [2].

До 80 % всех АТС сосредоточено в городах и населенных пунктах, поэтому наиболее акту­ альна проблема загрязнения атмосферного воздуха на городских территориях.

Нами исследуется проблема загрязнения атмосферного воздуха г. Орла. Город расположен в Центрально-черноземном районе РФ, его население составляет около 400 тыс. человек. К 2004 го­ ду насыщенность автомобилями составила 192 автомобиля на 1000 человек, что превышает критический уровень (180 автомобилей), при котором выбросы автотранспорта становятся вредными для здоровья населения [3].

По данным Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Орловской об­ ласти в 2003 г. выбросы АТС в атмосферный воздух г. Орла составили 37,4322 тыс. тонн загряз­ няющих веществ (ЗВ) - это 86 % суммарных выбросов стационарных и передвижных источников [4]. Таким образом, удельные годовые выбросы при расчете на один автомобиль составляют более 620 кг, на один гектар площади города - более 4 тонн, на одного жителя города - более 110 кг. Следует отметить, что оценки объемов выбросов ЗВ автотранспортом в атмосферный воздух, про­ веденные в Управлении природных ресурсов и охраны окружающей среды, определялись согласно утвержденной Министерством транспорта РФ расчетной методике [5], в которой учитываются пробеговые выбросы в зависимости от вида АТС, его двигателя и грузоподъемности. Однако со­ став и количество отработавших газов (ОГ) автомобиля в значительной степени зависит и от таких факторов, как вид и качество потребляемого топлива, техническое состояния АТС, пробег двигате­ ля.

На рис. 1 представлена структура автопарка России (а) и г. Орла (б) в зависимости от типа эксплуатируемых автотранспортных средств.

Как видно из диаграммы, состав автопарка (АП) рассматриваемого региона соответствует и отражает состояние по РФ в целом. Основную долю АП составляет легковой транспорт. Именно он представляет наибольшую угрозу загрязнению атмосферы в городах. В России в основном экс­ плуатируются легковые автомобили отечественного производства («марочная» структура легково­ го автотранспорта показана на рис. 2), которые в основном оснащены двигателями с искровым за­ жиганием. Состав ОГ карбюраторных двигателей и дизелей при сжигании 1 кг топлива представ­ лен в таблице 2.

УАЗ-469,-3115 3% УАЗ-469,-3115

3%

ГАЗ-20,-21,-24,-3 7% Запорожец", "Таврия"

7% прочие отечественные

автомобили

1%

Рис. 2. Структура легкового автопарка России (а) и г. Орла (б) по маркам машин

Как видно из таблицы 2, токсичность ОГ дизеля значительно ниже, чем карбюраторного дви­ гателя. Поэтому дизельные двигатели считаются более экологичными. В нашей стране автомобили с дизельными двигателями составляют около 15 % всего автомобильного парка [2J.

Количество выбросов и их состав во многом зависит от вида и качества используемого топ­ лива. Наиболее популярен сегодня неэтилированный бензин без свинцовых антидетонационных присадок, позволяющих применять каталитические нейтрализаторы. Однако в некоторых регионах до сих пор еще применяется этилированные бензины, где добавкой является тетраэтилсвинец. Вы­ бросы ОГ автомобилей использующих такой бензин содержат соединения свинца, токсичные для человека и окружающей среды. По оценкам Минтопэнерго РФ, сейчас выпуск этилированных бен­ зинов составляет около 10 % всего объема производимых бензинов [6]. Расширяется перечень го­ родов и областей, где использование этилированных бензинов вообще запрещено. Именно к таким городам с 1996 г. относится г. Орел.

В последние годы отмечается тенденция увеличения применения в качестве топлива сжи­ женного углеводорода и сжатого природного газа. В г. Орле и Орловской области к 2004 г. доля таких автомобилей составила 4 %.

Сравнительная характеристика различных видов топлива по выбросам токсичных компонен­ тов представлена в таблице 3.

Состав ОГ АТС существенно зависит не только от типа двигателя и вида используемого топ­ лива, но в значительной степени и от его технического состояния и степени изношенности.

Россия с 1987 г. стала участником соглашения ЕЭК ООН и обязана при международных пе­ ревозках соблюдать Правила № 49 ЕЭК ООН, согласно которым должны сертифицироваться все используемые в странах Европейского союза АТС. С течение времени эти правила пересматрива­ лись и дополнялись. Сейчас действует поправка к Правилам 03 (или ЕВРО-3), с 2005 г. вступит в силу поправка ЕВРО-4.

Строительство. Транспорт

экологическим требованиям. Например, последние «вазовские» модели «ВАЗ-2111» и «ВАЗ-2112»,

пускным коллектором, совмещенным с катализатором отработавших газов). Однако высокие эко­ логические характеристики этих АТС быстро ухудшаются в процессе эксплуатации, так как прак­ тически отсутствует эффективная инфраструктура, осуществляющая обслуживание и ремонт таких автомобилей. Плохие дорожные и климатические условия, низкое качество топливно-смазочных

РиС. 3. Возрастная структура автопарка России (а) и г. Орла (б)

Установлено, что примерно 30 % автомобилей после 5 лет эксплуатации и более 55 % после 7 лет эксплуатации имеют повышенный выброс ЗВ, у АТС с пробегом двигателя свыше 80 тыс. км выброс СО увеличивается на 3 %. Чем больше пробег автомобиля, тем больше степень токсично­ сти ОГ.

Во время эксплуатации даже мелкие неисправности приводят к повышению выбросов ЗВ. В карбюраторных автомобилях отклонение в системе питания двигателя повышает токсичность вы­ бросов на 30-40 %, в системе зажигания на 25-30 %, в механической части двигателя на 20-25 %, в трансмиссии и ходовой части - на 15 %. В дизелях практически любая неисправность топливоподающей системы влияет на расход топлива и дымность. Например, увеличение цикловой подачи сверх номинальной на 25 % повышает дымность ОГ на 40 % [4]. В таблице 4 приведено сравнение выбросов исправных и неисправных АТС.

Одним из важных вопросов повышения экологической безопасности AT является контроль за выбросами ЗВ с ОГ в условиях эксплуатации. Согласно действующему законодательству, все АТС независимо от своего технического уровня проверяются (один раз в год во время технического ос­ мотра) на режимах холостого хода по нормам ГОСТ 17.2.2.03-87 для автомобилей с бензиновыми двигателями или ГОСТ 21393 для автомоб.члсй с лизельными двигателями. Значения действующих стандартов приведены в таблице 5.