Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии экологического менеджмента при эксплуатации воздушных судов. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В. В. ЛАРИЧКИН, В. Г. ЛАРИОНОВ, И. А. САЖИН
ТЕХНОЛОГИИ
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
МЕНЕДЖМЕНТА
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2023
1
УДК 629.735.33:502.3(075.8)
Л253
Рецензенты:
д-р хим. наук А. М. Володин
канд. хим. наук В. Ю. Александрова
Ларичкин В. В.
Л253 Технологии экологического менеджмента при эксплуа-
тации воздушных судов: учебное пособие / В. В. Ларичкин,
В. Г. Ларионов, И. А. Сажин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ,
2023. – 94 с.
ISBN 978-5-7782-4943-1
В учебном пособии рассмотрены вопросы применения технологий
экологического менеджмента в деятельности аэропортов и эксплуатации воздушных судов.
Рассмотрены компоненты системы промышленной экологии применительно к деятельности аэропортов. Проведен анализ углеродного
следа от гражданской авиации и методик уменьшения его влияния на
загрязнение атмосферного воздуха. Выполнен количественный и качественный анализ загрязняющих веществ
воздухе в результате деятельности аэропортов. Дана характеристика
взлетно-посадочного цикла пассажирского воздушного судна, как значимой составляющей образования загрязнений в воздушном пространстве аэропорта. Рассмотрен пример расчета выбросов загрязняющих
веществ от среднемагистрального пассажирского самолета.
Предлагаемый материал будет полезен студентам, магистрантам,
аспирантам, специалистам в области авиастроения, эксплуатации летательных аппаратов и техносферной безопасности.
, находящихся в атмосферном
УДК 629.735.33:502.3(075.8)
ISBN 978-5-7782-4943-1 © Ларичкин В. В., Ларионов В. Г.,
Сажин И. А., 2023
© Новосибирский государственный
технический университет, 2023
2
ВВЕДЕНИЕ
Использование технологий экологического менеджмента в деятельности аэропортов позволяет существенно повысить эффективность регионального комплекса природоохранных мероприятий. Крупный аэропорт является многофункциональным высокотехнологичным объектом,
работа которого связана с возникновением рисков загрязнений атмосферного воздуха, почвы, гидросферы. Для уменьшения количества выбросов загрязняющих веществ требуется реализация современных систем управления и контроля
жирские и грузовые авиационные перевозки находятся в условиях рыночных отношений, то экологический менеджмент является не только
технологией, обеспечивающей практический инструментарий регулирования экономических отношений в части экологии, но и качественно
новой идеологией управления природоохранной деятельностью при
эксплуатации летательных аппаратов.
Важны все аспекты работы: оптимизация
цикла, уменьшение последствий углеродного следа воздушных судов,
внедрение современных средств обращения с твердыми коммунальными отходами (ТКО) аэропортов, усиление методов контроля и предупреждения внештатных ситуаций в местах хранения горюче-смазочных
материалов (ГСМ) и т. д. Крупные аэропорты функционируют в непосредственной близости от густонаселенных административных образований. В
природоохранных мероприятий. Проблема осложняется динамикой развития мегаполисов: появляются новые социально-экономические объекты, возрастает экологическая нагрузка на окружающую среду. В аэропортах объем пассажирских и грузовых перевозок ежегодно увеличивается. Таким образом формируется угроза экологического коллапса.
Наложение, или суперпозиция ограниченных допустимых загрязнений
этих условиях необходимо обеспечить надлежащий уровень
. Так как деятельность аэропортов, пасса-
взлетно-посадочного
3
от разных источников, может привести к возникновению области
с нарушенной экологией. Избежать подобного сценария позволит реализация технологий экологического менеджмента на макро- и микроуровнях. Наличие лимитированной санитарно-экологической эффективной инфраструктуры, достаточного количества зеленых насаждений, акваторий, оптимальной застройки, благоустройства и других мелиоративно-градостроительных мероприятий и средств (ветро- и
снегозащиты, регулирования летнего микроклимата) служит гарантией благоприятного исхода. В работе аэропортов, не только являющихся источниками загрязнений атмосферного воздуха на высотах до 12 км, но
и вносящих заметные изменения в структуру воздушных потоков, экологический критерий не менее важен, чем экономические цели. Создание угрозы здоровью населения, состоянию растительного,
животного
мира, накопленным материальным ценностям недопустимо. Внедрение
в ближайшем будущем летательных аппаратов, работа силовых установок которых основана на более экологически безопасных физических
принципах (водородных, электрических, ядерных), существенно снизит
выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферный воздух.
В представленном учебном пособии приведен анализ выбросов ЗВ
от двигателей воздушных судов. Рассмотрена динамика процесса
модернизации силовых установок в свете требований Международной организации гражданской авиации (ИКАО), являющейся специализированным учжреждением Организации Объединенных Наций. Представлен алгоритм расчета выбросов ЗВ от летательного аппарата как передвижного источника. Освещена проблема сбора, утилизации ТКО
в аэропортах.
Результаты исследований, статистические данные, содержащиеся
в учебном пособии, демонстрируют целесообразность
применения технологий экологического менеджмента в природоохранных мероприятиях на территории аэропортов и эксплуатации воздушных судов.
4
ГЛАВА 1
КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Атмосферой называется газовая оболочка Земли толщиной порядка
четырех тысяч километров, в которой концентрация газов резко уменьшается с высотой. Поэтому самой важной жизнеобеспечивающей абиотической составляющей природной среды является приземный слой атмосферы в несколько сотен метров, представляющий собой смесь газов
и аэрозолей, сформировавшийся в ходе эволюции Земли, деятельности
человека
и иных помещений. Результаты экологических исследований однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземного слоя атмосферы – самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия
на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух
имеет большую емкость и играет роль наиболее подвижного, химически
агрессивного и всепроникающего агента
гидросферы и литосферы вблизи поверхности. Источники загрязнения
атмосферы классифицируются на природные и антропогенные.
К природным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало
изменяется со временем. Главный природный процесс загрязнения
приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность Земли.
и находящийся за пределами жилых, производственных
взаимодействия компонентов
5
Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные данные наблюдений за действующими вулканами. Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы практически мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте смешиваются с движущимися воздушными потоками и быстро разносятся
по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния
атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет. Извержения вулканов непосредственно влияют на интенсивность авиасообщений вплоть до полного запрета полетов в области с
возможными выбросами вулканической деятельности. Например, извержение вулкана Эйяфьядлайекюдль в Исландии началось ночью с 20 на
21 марта 2010 г. и проходило в несколько стадий. Главным последствием вулканической деятельности стал выброс облака пепла высотой
около 6…10 километров. Область его распространения захватила территории Великобритании, Дании, скандинавских стран и стран балтийского региона. Появление пепла было зафиксировано и в России –
в окрестностях Санкт-Петербурга, Мурманска и ряда других городов.
Решение об ограничении воздушных перевозок в Европе было принято
сразу после того как стал очевиден масштаб извержения. Уже днем
15 апреля в аэропорту Хитроу (в Лондоне) были отменены практически
все рейсы. Затем последовали отмены и переносы рейсов и в других
аэропортах по всей Европе. Франция закрыла 24 аэропорта, закрылись
аэропорты в Берлине и Гамбурге, а затем и в других немецких городах.
По мере движения облака по Европе следовали все новые отмены рейсов, в том числе и перелеты через Атлантический океан и даже в Австралию и Новую Зеландию. В общей сложности отменили около четырех тысяч рейсов, затем это число выросло до 11 тысяч. Среди пострадавших от задержек рейсов оказались тысячи застрявших в аэропортах
туристов и многие бизнесмены, чьи планы и деловые переговоры оказались сорванными. В Центральном аэрогидродинамическом институте
имени Жуковского (ЦАГИ) отмечают, что частички пепла при попадании в двигатели образуют так называемые стеклообразные «рубашки»
на лопатках ротора и могут привести к их остановке. Пепел также ухудшает видимость, негативно влияет на устойчивость радиосвязи и может
вывести из строя бортовую электронику. Из соображений безопасности
полеты в местах его скопления запрещаются.
6
Другими естественными источниками загрязнения атмосферного
воздуха являются пыльные бури и пожары. В 2021 г. площадь лесных
пожаров в России достигла 17,08 млн гектаров. Показатель стал рекордным за последние девять лет. Катастрофические пожары наблюдались
в Якутии, Иркутской области, на юге Урала и других регионах России.
Дым от лесных пожаров на востоке России достиг территории Поволжья и впервые Северного полюса, преодолев 3000 км.
К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, промышленности, системы уничтожения
отходов и все виды транспорта, сжигающие углеводородное топливо. Источники загрязнения атмосферы подразделяются также на стационарные
(дымовые трубы, вентиляционные шахты и др.) и передвижные (автомобильный, авиационный, железнодорожный и водный
транспорт).
При анализе воздействия авиации на атмосферу принято разделять
выбросы вредных веществ в приземный слой атмосферы (до высоты
900 м) и на высотах режима полета более 900 м. Выбросы вредных ве-
ществ в приземный слой атмосферы в основном происходят при выполнении воздушными судами взлетно-посадочных операций в зоне аэропортов.
Суммарный
выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами
с газотурбинной двигательной установкой (ГТДУ) непрерывно увеличивается, что обусловлено повышением расхода топлива до 20...30 т/ч
и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов.
Выхлопные газы ГТДУ содержат такие токсичные компоненты, как
оксиды углерода (СО – угарный газ),
(NO ),
серы (SOx), углеводороды
x
(СО
(C H ),
xy
– углекислый газ) азота
2
сажа, альдегиды и др. Со-
держание токсичных составляющих в продуктах сгорания зависит от режима работы двигателя. Наибольшее влияние на окружающую среду
оказывают выбросы ГТДУ в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные о выбросах вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный
слой атмосферы составляют (в процентах): оксид углерода – 55, оксиды
азота – 77, углеводороды – 93 и аэрозоли – 97. Остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с двигателями внутреннего
сгорания (ДВС).
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигатель-
ными установками происходит главным образом при их работе перед
7
стартом, при взлете, при наземных испытаниях в процессе их производства или после ремонта, при хранении и транспортировании топлива.
Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется
составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами
диссоциации и рекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания
зависит от мощности (тяги) двигательных установок. При сгорании
твердого топлива ракет
из камеры сгорания выбрасываются пары воды,
хлор, пары соляной кислоты, оксиды углерода, азота, а также твердые
частицы
АlO
со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
23
При старте ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только
на приземный слой тропосферы, но и на стратосферу, разрушая озоновый слой Земли, защищающий (20…30 км) от солнечной радиации.
Масштабы разрушения озонового слоя зависят от числа запусков ракетных систем и интенсивности полетов сверхзвуковых самолетов. В
связи
с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос общий выброс вредных примесей
в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока что не
более 5 % токсичных веществ, поступающих в атмосферу от других
транспортных средств различных типов
.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 1
1. Назовите основные природные источники загрязнения атмо-
сферы.
2. Приведите характеристику нескольких природных процесов за-
грязнения приземной атмосферы.
3. Назовите основные антропогенные источники загрязнения атмо-
сферы.
4. Дайте краткую характеристику нескольким источникам антропо-
генного загрязнения.
5. Перечислите основные экологически опасные факторы вулкани-
ческой деятельности.
6. Опишите сценарий распространения загрязняющих веществ во
время извержения
вулкана.
7. В чем особенности влияния вулканической деятельности на без-
опасность полетов воздушных судов?
8
8. Как влияют лесные пожары на характеристики приземного атмо-
сферного слоя?
9. Каков состав продуктов сгорания при работе газотурбинных дви-
гательных установок?
10. При каких условиях эксплуатации наблюдается увеличение сум-
марного выброса токсичных веществ в атмосферу самолетами с газотурбинной двигательной установкой?
11. На каких режимах полета воздушных судов наблюдаются высокие
концентрации оксида
углерода и углеводородов в выхлопных газах с га-
зотурбинной двигательной установкой?
12. Как влияет состав продуктов сгорания при работе газотурбинных
двигателей на наземные экологические системы?
13. Сформулируйте последствия воздействия выбросов газотурбинных двигательных установок на изменение характеристик атмосферного воздуха.
14. Перечислите загрязняющие вещества, выбрасываемые при работе
силовых ракетных установок.
15. На
какие слои атмосферы в основном неблагоприятно воздей-
ствуют ракетные двигатели?
16. Назовите возможные причины истощения озонового слоя, как защитного экрана Земли от солнечной радиации.
17. Какие источники загрязнения атмосферы относятся к стационарным?
18. Какие источники загрязнения атмосферы относятся к передвижным?
19. Перечислите основные различия загрязнения атмосферного воздуха стационарными и
передвижными источниками.
9
ГЛАВА 2
МОНИТОРИНГ И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Мониторинг атмосферного воздуха – система наблюдений за состо-
янием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими
в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения.
Значимыми объектами загрязнения атмосферного воздуха являются
города и особенно мегаполисы. Жизнь большого современного города
невозможна без развитой инфраструктуры. Транспортные узлы явля
ются высокотехнологичными объектами, в которых сосредоточено значительное количество транспортных средств, обслуживающих многочисленный пассажиропоток. В непрерывном процессе работы любого
авиационного хаба участвуют как стационарные объекты (здание аэропорта, взлетно-посадочный комплекс, ангары, помещения вспомогательных служб, средства локации и связи и др.), так и мобильные (воздушные суда, пассажирский,
нодорожный транспорт и др.). Деятельность аэродромных комплексов
требует мощных источников тепловой и электрической энергии, транспортных магистралей, систем водоснабжения, водоотведения и очистных сооружений. Большое количество воздушных судов, автомобильного транспорта, мест хранения горюче-смазочных материалов, которые служат мощными источниками загрязнения и создают напряженную экологическую
рии, требует непрерывного контроля для принятия мер защиты населения от вредного воздействия.
ситуацию на прилегающей к аэропортам террито-
вспомогательный автомобильный и желез-
-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]