Экология воздуха

По мнению специалистов, перевод  автотранспорта на дизельные двигатели уменьшит выброс в атмосферу вредных веществ. В выхлопе дизеля почти не содержится ядовитой окиси углерода, так как дизельное топливо сжигается в нем практически полностью. К тому же дизельное топливо свободно от тетраэтила свинца, присадки, которая используется для повышения октанового числа бензина, сжигаемого в современных карбюраторных двигателях с высокой степенью сжигания.

Дизельный двигатель экономичнее бензинового на 20 – 30 %. Более того, для производства 1 литра дизельного топлива требуется в 2,5 раза меньше энергии, чем для производства того же количества бензина. Получается, таким образом, как бы двойная экономия энергоресурсов. Именно этим объясняется быстрый рост числа автомобилей, работающих на дизельном топливе. В 1976 г. в США продано 25 тыс. легковых автомобилей с дизельными двигателями, а в 1980 г. – 400 тыс. Намечено довести долю дизельных автомобилей в общем числе выпускаемых легковых автомобилей до 15 – 20 %. Согласно прогнозам Агентства по охране окружающей среды США, к 1990 г. 25 % всех продаваемых в стране легковых автомобилей будут иметь дизельные двигатели.

3. Совершенствование двигателей внутреннего сгорания

Создание автомобилей с учетом требований экологии – одна из серьезных задач, которые стоят сегодня перед конструкторами.

Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, применение электронной системы зажигания приводит к уменьшению в выхлопе вредных веществ.

Для экономии топлива  создаются различные типы зажигания. Инженеры югославского объединения  «Электронска индустрия» создали электронную  систему со сроком службы 30 тыс. часов. Кроме прочего, она регулирует расход горючего. А одна из английских фирм использовала плазменный вариант, обеспечивающий легкое воспламенение бедной горючей смеси. Автомобиль, оборудованный такой системой, расходует всего 2 литра на 100 км пробега.

Разработаны и другие методы экономии. Французская фирма «Рено» экспериментирует с автомобильными газогенераторами. Сырьем для них служат древесина, солома, стебли кукурузы и другие растительные остатки. При сжигании полученного газа в смеси с дизельным топливом последнего нужно                       в 3 – 4 раза меньше.

Чистота «дыхания» машины во многом зависит от карбюратора. Около 75 % этих приборов, устанавливаемых на отечественных легковых автомобилях, производят в Димитровграде.

Перед создателями карбюратора  «Озон» стояла задача: добиться более оптимальных смесей на различных режимах работы двигателя. Это значило сократить расход топлива, а следовательно, снизить токсичность выхлопных газов.

С 1979 г. все автомобили, сходящие с ВАЗа, оснащаются двигателями «Озон». Такие двигатели обеспечивают действующие и перспективные нормы токсичности выхлопных газов и дают 10 – 15 % экономии топлива по ездовому циклу.

Производственное объединение  «ГАЗ» (Горьковский автозавод) выпускает новую модель легковых автомобилей «Волга» ГАЗ-3102. Эта машина элегантнее, комфортабельнее и мощнее своей предшественницы, но главное в том, что у нее двигатель с принципиально новой системой воспламенения рабочей смеси. Эта система – форкамерное зажигание, разработана советскими специалистами на основе явления высокой химической активности продуктов неполного сгорания богатой углеводородами смеси.

Форкамерный двигатель  при высокой своей мощности обеспечивает высокую экономичность в потреблении топлива и исключительно низкую токсичность отработавших газов.          К сожалению в настоящее время отечественные автомобили существенно уступают по экологическим параметрам большинству автомобилей иностранных концернов.

4. Электромобиль           

В настоящее время, когда  автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящих к загрязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля. Речь, как правило, идет об электроавтомобиле. В некоторых странах начинается их серийное производство.

Специалисты отдают себе отчет в том, что перевод всего  автотранспорта на электротягу потребовал бы колоссального расхода электроэнергии для зарядки батарей, дефицитных материалов для их изготовления. В этом нет нужды. Ведь, например, автомобили личного пользования (в перспективе главным образом туристические) или междугородные автобусы, магистральные автопоезда, конечно, более совершенные и экономичные, чем теперешние, можно и в будущем эксплуатировать на жидком или газовом топливе. В местах же наибольшего скопления автотранспорта в интересах защиты окружающей среды признан целесообразным перевод его на электротягу. Это потребует в               15 – 20 раз меньших затрат энергии и других ресурсов и даст 5 – 7 % экономии топлива.

В настоящее время  в нашей стране производятся электромобили пяти марок.  Электромобиль Ульяновского  автозавода («УАЗ»-451-МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения на переменном токе и встроенным зарядным устройством. Это позволяет производить подзарядку батарей свинцово-кислотных аккумуляторов непосредственно от городской электросети. Зарядное устройство снабжено преобразователем тока, допускающим применение легкого и низкооборотного тягового двигателя. Машины этой марки уже используются в Москве для доставки продуктов в магазины и школьные буфеты.

В 1982 г. в столице создано первое хозяйство, в составе которого 25 электрогрузовиков. Этот год стал датой серийного выпуска электромобилей в стране. К концу одиннадцатой пятилетки парк таких бесшумных машин увеличится до 400 единиц.

В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах.

III. Загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами

1. Промышленные предприятия, загрязняющие атмосферу

Предприятия металлургической, химической, цементной и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу пыль, сернистые и другие вредные газы, выделяющиеся при различных технологических производственных процессах.            При получении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений.

Воздушные выбросы предприятий  нефтедобывающей и нефтехимической  промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно  пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Например, загрязнение атмосферного воздуха углеводородами и сероводородом отмечается от металлических резервуаров сырьевых парков для нестабильной нефти, промежуточных и товарных парков для легковых нефтепродуктов.    

  Производство цемента и строительных материалов может являться источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, что связано с выбросами пыли в атмосферный воздух.

К химической промышленности относится большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород, сероуглерод, хлористые соединения фтористые соединения и другие химические соединения.  Источниками загрязнения атмосферного воздуха в сельских населенных местах являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы от производства мяса,  предприятия районного объединения "Сельхозтехника", энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельском хозяйстве. В районе расположения помещений для содержания скота и птицы в атмосферный воздух могут поступать и распространяться на значительное расстояние аммиак, сероуглерод и другие дурно пахнущие газы.

  К источникам загрязнения атмосферного воздуха пестицидами относятся склады, протравливание семян и сами поля, на которые  в том или ином виде наносятся пестициды и минеральные удобрения, а также хлопкоочистительные заводы.                

2. Смог

В 1952 г. в течение 3 – 4 суток от смога в Лондоне погибло более 4 тыс. человек. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, только когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями. 5 декабря 1952 г. над всей Англией возникла зона высокого давления и в течение нескольких дней не ощущалось ни малейшего дуновения. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы. Английские специалисты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности было отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа. В 1963 г. густой туман с копотью и дымом, спустившийся на Нью-Йорк, убил более 400 человек. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха. Смог наблюдается лишь в осенне-зимнее время, с октября по февраль. Главным действующим компонентом является сернистый газ в концентрации 5 – 10 мг/м³ и выше.

Летом 2010 года из-за аномальной жары по всей России распространились торфяные пожары, вследствие которых большую часть страны окутал смог, существенно загрязнивший атмосферу. Вследствие чего погибло множество животных, а также смог отрицательно сказался на здоровье жителей основных районов возгорания. 

3. Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения    

От загрязнения воздуха  страдают животные и растения.

Каждый раз, когда в  Афинах идет дождь, вместе с водой  на город обрушивается серная кислота, под губительным воздействием которой происходит разрушение Акрополя и его бесценных памятников древнегреческого зодчества, сооруженных из мрамора. За последние 30 лет им был нанесен гораздо больший ущерб, чем за предыдущие два тысячелетия.

Загрязнению воздуха  в определенной степени подвержены все промышленно развитые страны. Но столица Греции страдает сильнее, чем большинство других крупных городов Западной Европы. Ежегодно в районе Афин в воздух выбрасывается 150 тыс. тонн сернистого ангидрида.

Большая загрязненность окружающей среды отличается в китайском городе Шанхае. На тысячах его фабрик и заводов почти нет газоочистного оборудования. Поэтому ежегодно в воздух выбрасываются многие миллионы тонн угольной пыли, до 20 млн. тонн сажи, 15 млн. тонн двуокиси серы, загрязнение воздушного бассейна над ним поистине катастрофично. Временами город заволакивает настолько плотный смог, что даже днем машины с включенными фарами с трудом пробираются по его улицам.

На территорию Северной Швеции и Норвегии серы выпадает в 1,2 – 2,5 раза больше, чем выбрасывается в воздушный бассейн с этих территорий. В то же время во многих промышленных странах Западной Европы, в частности в Великобритании и Нидерландах, отношение выпадений серы к выбросам составляет лишь 10 – 20 %, а в Германии, Франции и Дании – 20 – 45 %. Отсюда был сделан вывод, что в этих государствах в атмосферный воздух серы выбрасывается гораздо больше, чем выпадает на их территории, и, следовательно, остальная часть переносится воздушными потоками в соседние страны, в частности в Скандинавию.

  Опасность выбросов сернистых соединений заключается, прежде всего, в их массовости, токсичности и сравнительно большом обыщем "сроке жизни".

  «Продолжительность жизни» самого сернистого газа в атмосфере сравнительно невелика (от двух – трех недель, если воздух сравнительно сухой и чистый, до нескольких часов, если воздух влажен и в нем присутствует аммиак или некоторые другие примеси). Он, растворяясь в каплях атмосферной влаги, в результате каталитических, фотохимических и других реакций окисляется и образует раствор серной кислоты. Агрессивность выбросов еще более возрастает. В конечном счете переносимые воздушными массами сернистые соединения переходят в форму сульфатов. Их перенос в основном происходит на высоте от 750 до 1500 м, где средние скорости близки к 10 м/с, и дальность переноса сернистого газа простирается до 300 – 400 км. На этом же удалении от источника выбросов в струе переноса отмечается максимум концентрации раствора серной кислоты. Ее обнаруживают и на расстоянии до 1000 – 1500 км, где в основном завершается ее переход в форму сульфатов. Описанный выше процесс – лишь упрощенная схема, не учитывающая возможности вымывания сернистого газа и серной кислоты по пути переноса каплями дождя, а также абсорбирования их растительностью, почвой, поверхностными и морскими водами, воздействие сернистого газа и его производных на человека  и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей. Под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаются фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.            

Так называемые «кислые» дожди вызывают повышение кислотности почв, что снижает эффективность применяемых минеральных удобрений на пахотных землях, приводит к исчезновению наиболее ценной части видового состава трав на долголетних  культурных сенокосах и пастбищах. Особенно подвержены влиянию кислых осадков дерново-подзолистые и торфяные почвы, широко распространенные в северной части Европы,  В нейтральной воде концентрация водородных ионов (рН) равна 7. Если же приборы показывают цифру меньше семи, значит вода «кислая».