Автомобилизация и окружающая среда

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

         Федеральное агентство по образованию

 

Санкт-Петербургская  государственная академия сервиса  и экономики

 

Кафедра «Технология обслуживания транспортных средств»

 

 

 

 

Контрольная работа

Автомобилизация и окружающая среда

 

 

 

Проверил___________________

 

_______________________________

 

 

Оценка_____________________

 

 

Дата_______________________

 

 

 

 

 

Выполнил  Мельников С.Н.

 

Студент группы 190500.62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

Содержание

 

 

Введение........................................................................................................................3-4

Выбросы от автотранспорта в атмосферу.....................................................................5

Распространение и трансформация  автомобильных выбросов...............................6-8

Вредные вещества, загрязняющие атмосферу.........................................................9-12

Факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду.......................................................................................................13

Влияние вредных веществ на организм человека.................................................14-17

Литература......................................................................................................................18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Природа –  целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение  этих связей приводит к изменению  установившихся в природе круговоротах веществ и энергии. Современным  обществом в производство и потребление  вовлекается такое количество вещества и энергии, которое в сотни раз превосходит биологические потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса (высокий уровень и быстрое нарастание антропогенной нагрузки на окружающую природную среду).

Сегодня производственная деятельность человечества связанна с  использованием разнообразных природных  ресурсов, охватывающих большинство  химических элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду  породило ряд экологических проблем. Самые острые связаны с состоянием атмосферы, гидросферы и литосферы.

Некоторые «изменения», такие как  загрязнение воздуха или воды, могут непосредственно влиять на здоровье и жизнедеятельность организма. Другие чреваты косвенными эффектами, например, выбросы углекислого газа сказываются на климате, что в  свою очередь отражается на производстве продуктов питания; сдвиги в концентрации биогенов приводят к гибели одних популяций и бурному размножению других.

В результате накопления различных  загрязнений в атмосфере, в первую очередь фреонов, происходит разрушение озонного слоя, который предохраняет земную поверхность от солнечной  радиации. Загрязнения, поступающие  в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы  и почву. Сточными водами предприятий  промышленности и агропромышленного  комплекса загрязняются реки, озера  и моря. Считается, что в водоемы  попадает свыше 500 тыс. различных веществ. Тяжелые металлы – свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий, попавшие в водоем, активно поглощаются животными и рыбами, которые или сами погибают, или отравляют людей, использующих их в пищу.

В настоящее  время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми  промышленными предприятиями и  автомобильными транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих  перед человечеством. Загрязнение  воздуха оказывает вредное воздействие  на человека и окружающую среду. Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха, трудно оценить, однако даже по неполным данным он достаточно велик. Автомобиль не роскошь, а средство передвижения. Без автомобиля в настоящее время  немыслимо существование человечества. При интенсивной  урбанизации  и росте мегаполисов автомобильный  транспорт стал самым неблагоприятным  экологическим фактором в охране здоровья человека и природной среды  в городе. Таким образом, автомобиль становится конкурентом человека за жизненное пространство.

За последние  десятилетия человечество окончательно убедилось, что первым виновником загрязнения  атмосферного воздуха – одного из основных источников жизни на нашей Планете, является детище научно-технического прогресса – автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет – 60 - 90%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбросы от автотранспорта в атмосферу

 

 

Угарный газ  и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля – вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного  раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя  бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут  к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию  к самым близким людям. В больших  городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и  новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси  углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и  воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества.

Основными источниками  загрязнения воздушной среды  автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные  испарения.

Двигатель внутреннего сгорания –  это тепловой двигатель, в котором  химическая энергия топлива преобразуется  в механическую работу. По виду применяемого топлива ДВС подразделяют на двигатели, работающие на бензине, газе и дизельном  топливе. По способу воспламенения  горючие смеси ДВС бывают с  воспламенением от сжатия (дизели) и  с воспламенением от искровой свечи  зажигания.

Дизельное топливо  представляет собой смесь углеводородов  нефти с температурами кипения  от 200 до 3500С. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и самовоспламеняемость, быть химически стабильным, при сгорании иметь минимальную дымность и токсичность. Для улучшения этих свойств в топлива вводят присадки, антидымные или многофункциональные.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Распространение и трансформация автомобильных  выбросов

 

 

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с  отработавшими газами около 200 различных  компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффект падения  концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному  состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и  со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные  физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает  атмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере проходят гораздо  медленнее. Значительную роль в этом играет зеленая растительность, поскольку  между растениями идет интенсивный  газообмен. Скорость газообмена между  растительным миром в 25 - 30 раз превышает  скорость газообмена между человеком  и ОС в расчете на единицу массы  активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков  оказывает сильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли, адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям. Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил. Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, С_ХН_У, NO_X, SO_X распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов. В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Степень загрязнения  атмосферного воздуха выбросами  объектов АТК зависит от возможности  переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических  условий распространения. Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия. Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества.

Реакции синтеза и распада, окисления  и восстановления осуществляются между  газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов. При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и С_ХН_У.

Монооксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации. Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы; в атмосфере он может окисляться до СО₂ при наличии примесей - сильных окислителей (О,О₃), перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды  в атмосфере подвергаются различным  превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под  действием солнечной радиации. В  результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы. В свободной  атмосфере сернистый газ (SО₂) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SО₃) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO₂ не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха. Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения  азота, поступающие в атмосферу  от объектов АТК, представлены в основном NO и NO₂.  Выделяемый в атмосферу монооксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на монооксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.  

Фотохимический  смог - это комплексная смесь, образующаяся при воздействии солнечного света  из двух основных компонентов выбросов автомобильных двигателей - NO и углеводородных соединений.  Другие вещества (SO₂), твердые частицы также могут участвовать в смоге, но не являются основными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной для смога. Стабильные метеорологические условия благоприятствуют развитию смога, городские эмиссии удерживаются в атмосфере в результате инверсии, служащей своеобразной крышкой на сосуде с реактивами, увеличивая продолжительность контакта и реакции, препятствуя рассеиванию (новые эмиссии и реакции добавляются к первоначальным).

Рис. 1. Фотохимический смог

 

Формирование  смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов и продуктов реакции.

В Москве при  обычных условиях концентрация тропосферного  озона, который является предвестником  образования фотохимического смога, достаточно низкая. Оценки показывают, что генерация озона из оксидов  азота и углеводородных соединений вследствие переноса воздушных масс и повышение его концентрации, и следовательно, неблагоприятное воздействие происходит на расстоянии 300-500 км от Москвы (в районе Нижнего Новгорода).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вредные вещества, загрязняющие атмосферу

 

 

Образование токсичных веществ – продуктов  неполного сгорания и окислов  азота в цилиндре двигателя в  процессе сгорания происходит принципиально  различными путями. Первая группа токсичных  веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно.