Забруднення атмосферного повітря

Вступ

 

Актуальність проблеми. Головним джерелом забруднення атмосферного повiтря в м. Києвi (70%) є автомобiльний транспорт. Науковими дослідниками виявлено, що вiтчизнянi автомобiлi екологiчно “бруднiшi” вiд захiдних моделей. Втiм не є таємницею, багато iномарок, мають спрацьовані двигуни й тому сильно забруднюють повiтря. До цього часу в якості палива використовується переважно вкрай шкiдливий етильований бензин, складовою якого є свинець. Зазвичай, двигуни авто бувають погано вiдрегульованими, тому в їхнiх газових викидах мiститься значна кількість вуглекислого газу, сажi. Наприклад: пiдраховано, якби всi труби для викиду відпрацьованих газів автомобiлiв, котрi “бiгають” вулицями м. Києва, з’єднати в одну, то утворився б жахливий кратер дiаметром у 25 метрiв, з якого викидається близько 110 тис.тонн шкiдливих газiв на рiк.

Становище погiршується ще й тим, що автомобiльнi викиди концентруються в приземному шарi повiтря, а саме, в зонi дихання людини. Для нормальної життєдiяльностi організмам необхiдне чисте повiтря. У містах, де забруднення атмосферного повітря досить суттєве, помітно знижується його прозорість. Відомо, вміст атмосферного повiтря складають: N₂ – 78,1%; О₂ – 20,9%; Аr – 0,95%; СО₂ – 0,032%. Антропотоксини - газоподібні речовини, які є продуктами життєдіяльності людини. Однією із сприятливих умов їх утворення вважають наявність диоксиду карбону. Перевищення кількості вуглекислого газу нормативних значень спричиняє їх надмірне формування. Тому вуглекислий газ є відносним показником ступеня чистоти повітря, де перебуває людина. Вміст вуглекислого газу в атмосфері впливає на інтенсивність та спектр сонячної радіації, яка досягає поверхні землі. Збільшення його кількості створює “парниковий ефект”, зумовлює потепління клімату. З цим пов’язують також поширення онкологічних захворювань.

Таким чином, розвиток цивілізації  супроводжується значними змінами  стану навколишнього природного середовища. Зокрема одним із чинників, що негативно впливають на якість повітряного середовища справедливо  вважають автомобільний транспорт. У цьому ракурсі варто розглядати проблему використання (можливо заміни) палива, мастил, інших матеріалів, здійснювати пошукові роботи конструкторського напряму, удосконалення системи управління авто тощо. Важливо, що всі пошукові роботи мають обов’язково ґрунтуватися на екологічній основі.

Проблему забруднення  атмосферного повітря досліджували науковці: Берлянд М.Е., Тищенко Н.Ф., Стольберг Ф.В.

Попри значну кількість  досліджень тема є актуальною і своєчасною, адже проблема транспорту та його впливу на довкілля і здоров’я людини посідає важливе місце в сучасній екологічній політиці всіх рівнів.

Об’єкт дослідження: процес визначення якості повітряного середовища в межах м. Києва.

Предмет дослідження: автомобільний транспорт як фактор забруднення атмосферного повітря.

Мета дослідження: дослідження стану атмосферного повітря, можливих змін його складу, під дією викидів автотранспорту та на основі цих даних розрахунки збитків заподіяних державі в результаті забруднення повітряного басейну.

Гіпотеза дослідження : результат визначення стану атмосферного повітря і дослідження зміни його складу під дією викидів автотранспорту дозволить встановити економічні збитки від забруднення атмосферного повітя в межах м. Києва та розробити рекомендації щодо поліпшення якості досліджуваного об’єкту природного середовища.

Завдання дослідження:

1. Здійснити розвідку й опрацювати матеріал щодо наукових основ проблеми впливу автомобільного транспорту на стан атмосферного повітря.

2. Проаналізувати методологічну базу дослідження стану повітря.

3. Здійснити експериментальні  дослідження стану атмосферного повітря в межах м. Києва, за допомогою ліхеноіндикації та шляхом визначення показника інтенсивності руху автотранспортом.

4. Розрахувати економічні показники збитків від забруднення атмосферного повітря автотранспортом.

5. Проаналізувати отримані дані і зробити висновки щодо впливу автотранспорту на повітряне середовище.

Робота апробована на III Всеукраїнській науково-прктичній конференції “Охорона навколишнього середовища промислових регіонів як умова сталого розвитку України”, (13-14 грудня 2007 року, м. Запоріжжя ).

Структурно робота включає: вступ, 5 розділів, висновки, список використаних джерел, додатки. Кількість сторінок складає 97, з них 81 ст. основного тексту. Оформлення включає 6 таблиць.

 

Розділ 1. Вплив автомобільного транспорту на стан атмосферного повітря як наукова проблема

 

1.1.Загальна характеристика складу атмосферного повітря

 

У життєдiяльностi людини повiтря є одним з головних продуктів споживання, і основною умовою iснування. Адже без їжi вона може обходитись 5 тижнiв,без води 5 днiв, а без повітря - 5хвилин. О крiм того, нормальна життєдiяльнiсть людини потребує повiтря вiдповiдної чистоти, а вiдхилення вiд норми, забруднення негативно впливають на організм . Тому охорона атмосферного повiтря є важливою складовою проблеми оздоровлення зовнiшнього середовища загалом.

Повiтряна оболонка Землi формує атмосферу радiусом до 20000м. Атмосферне повiтря утворене з рiзних газiв : 78,08 % азоту; 20,95 % кисню; 0,93 % аргону; 0,03 % вуглекислого газу; 0,01 % неону; гелію; метану; радону та ін. Усi вони по-своєму важливi для людини, бiосфери, формування клiмату (табл. 1.1).

 

Таблиця 1.1

Основний склад сухого чистого повітря в приземному

Газ	Молекулярна маса	Відносний вміст у  сухому повітрі,%		Загальний вміст у  атмосфері Землі, т
		за обсягом	за масою
Кисень(О2)	32.0	20.95	23.14	1.2х105
Вуглекислий газ (СО2)	44,01	0.033	0.05	2.6х1012
Азот(N2 )	38.02	78.08	75.53	4.0х1015
Гелій( Не )	4.0	0.0005	0.00007	3.9х109
Криптон(Kr )	16.05	0.00015	0.00008	4.4х109
N2O	44.02	0.00005	0.00008	4.2х109
Водень(О2 )	2.02	0.00005	0.000003	1.6х108
Озон(О3)	48.0	0.00004	0.00007	3.7х109

 

 

З таблиці 1.1. видно склад атмосферного повітря включає такі компоненти: кисень(О₂), вуглекислий газ (СО₂), азот (N₂ ), гелій( Не), криптон(Kr ), N₂O, водень(О₂ ), озон(О₃) [49 ,51 ].

Життя на Землi неможливе  без кисню. Вiн є продуктом життєдiяльностi зелених рослин, якi видiляють його, споживаючи й розщеплюючи воду та вуглекислий газ при фотосинтезi. Усi iншi живi iстоти тiльки споживають кисень. Вуглекислий газ надходить в атмосферу в результатi дихання живих iстот, спалювання палива, гниття та розкладання органiчних речовин.

У зв’язку з бурхливим розвитком  промисловостi й спалюванням великих обсягiв палива темпи використания запасiв кисню та накопичення вуглекислого газу в атмосферi рiзко збiльшились. Унаслiдок цього порушився кругообiг вуглецю в природi, що спричинило екологiчну кризу - рiзке погiршення умов iснування людини, зумовлене антропогенною дiєю на навколишне середовище.Саме автомобільний транспорт, в результатi якого в повiтря викидасться велика кiлькiсть оксидiв вуглецю, промислових газiв, є основним джерелом забруднення повiтря, що завдає великої шкоди природному середовищу i людям.

Забруднення атмосферного повiтря-внесення в атмосферу або виникнення в  нiй нових, нехарактерних для неї  фiзичних,хімiчних, бiологiчних речовин  та перевищення природного рiвня  концентрацiй речовин, якi є складовими повiтря.

Забруднення атмосфери  стало глобальною проблемою, особливо гострою у розвинутих країнах. Збитки, завданi людству забрудненням атмосферного повiтря, дуже великi й постiйно зростають. Усе це актуалiзує необхiднiсть нарощування зусиль, спрямованих на охорону повiтряного басейну [51].

Як свiдчать дослiдження, запаси повiтря на Землi практично  безмежнi, вони є невичерпним ресурсом. Однак господарська, передусiм промислова, дiяльнiсть людини шкiдливо впливає  на атмосферу, змiнює склад забруднення атмосферного повiтря спричинене процесами i явищами, що вiдбуваються у природi, та промислово-побутовою дiяльністю людини (таблиця 1.2).

 

Таблиця 1.2

Маса забруднюючих речовин (т/рік),які викидаються в атмосферу

Речовина	Природні надходження	Антропогенні викиди
Оксид вуглецю(СО )	_	3.5х108
Діоксид сірки(SO2)	1.4х108	1.45х108
Оксиди азоту(NOx )	1.4х109	(1.5-2.0)х107
Аерозолі(тверді частинки)	(7.7-22.0)х1010	(9.6-26.0)х107
Озон( О3)	2.0х109	_
Свинець(Pb)	_	2.0х106
Діоксид вуглецю(СО2 )	0.1х1013	0.18х1011
Сірководень(H2S)	1.9х107	0.36х107

 

З таблиці 1.2. видно, що серед антропогенних викидів переважають : СО, SO₂ , Pb, СО₂ , H₂S [49 ].

 

1.2. Автомобiльний транспорт – як джерело забруднення довкiлля

 

Спалювання палива. З метою одержання енергiї використовують природний газ, попутний газ, скраплений газ, мазут, вугiлля, торф, деревина, деякi газовi промисловi вiдходи.

Основною складовою частиною палива є органiчна речовина. Органiчна речовина складається з елементiв: С, Н ,О , Крiм того у складi палива, у залежностi вiд його природи, є сiрка, азот, оксиди i сульфiди деяких металiв.

При горiннi палива вiдбувається окиснення сполук Гiдрогену i Карбону з видiленням енергiї:

С +0₂→СО_{2 Δ}Н= -395 кДж⁄моль;

Н₂ + 1/20₂ →Н₂0 ΔН= -287 кДж/моль.

При недостачi кисню протiкають  реакцiї:

2С + 0₂ →2С0 ΔН= -111 кДж⁄моль;

С + СО₂ → 2С0 ΔН= 172 кДж/моль.

При неповному згораннi кiлькiсть тепла, що видiляється, эменшується.

Домiшки, що можуть бути в  паливi при окисненi утворюють:

S+ 0₂ →S0₂

S0₂ — молекула стiйка, але частково проходить реакцiя:

S0₂ + 0₂ — 2SО₃

В умовах високих температур молекули дiоксигену дисоцiюють:

0₂→0+0

тодi:

N₂ +0 → NО + N;

N+ 0₂ →NО +0;

2N0 + 0₂→ NО₂

Органiчнi сполуки й у першу чергу вуглеводнi, при високотемпературному окисненнi утворюють альдегiди, карбоновi кислоти, меркаптани.

Утворення твердих часточок (диму) залежить вiд складу палива й повноти эгоряння, їх склад може бути самий рiзноманiтний: пил незгорiлого палива, попiл, силiкати, плюмбум хлорид, цинк оксид та iншi [79].

Найбiльша кiлькiсть викидiв у атмосферу при спалюваннi палива припадає на карбон дiоксид, рiвень концентрації якого в атмосферi невпинно зростає. 3 1860 до 1960 рiк вмiст СО₂ в атмосферi зрiс вiд 0,027 до 0,032%; з 1960 до 1970 — 0,033%, сьогоднi становить — 0,034%. В атмосферi Землi знаходиться 2,5.1012 т карбон дiоксиду. На Землi щорiчно спалюється бiля 2 млрд. т вугiлля, бiля 1 млрд. т нафти та газу, при цьому в атмосферу викидається 500 млн. т карбон дiоксиду, 120 млн. т попелу, 60 млн. т сульфур дiоксиду.

При спалюваннi палива щорiчно  витрачається 23% кисню, що утворюється при фотосинтезi.

Таким чином, газовi викиди при згоряннi палива включають:

карбон дiоксид, карбон оксид, нiтроген оксиди (N0, NО₂), сульфур оксиди (S0₂ , S0), вуглеводнi (СН₄, CH₂=CH₂, СН≡СН), альдегiди, карбоновi кислоти, меркаптани, водяну пару, твердi часточки (попiл, незгорiле паливо) та iн.

З твердими часточками газовії фази в атмосферу попадають i радiоактивнi компоненти, що можуть бути в складi палива. За пiдрахунками при спалюваннi вугiлля в навколишнє середовище викидається радiоактивних компонентiв бiльше, нiж в атомнiй енергетицi при безаварiйнiй роботi. За кiлькiсними показниками тепловi електростанцiї є значними забруднювачами атмосфери (наприклад, по S0₂ - 53%) [79].

Транспорт. Для забезпечення життєдiяльностi людство широко використовує транспорт. Бiля 70% пасажирських i вантажних перевезень приходиться на дорожний транспорт. Транспортний сектор використовує рiзнi види палива: