Факторы, влияющие на загрязнение окружающей среды автотранспортом

Транспорт удовлетворяет потребности в грузовых и пассажирских перевозках и является неотъемлемым звеном многих технологических процессов. При этом он является одним из основных источником загрязнения. Загрязнение происходит по всему пространству составляющих нашей биосферы, а именно - воздушного, водного бассейна и плодородного слоя почвы. Количество автотранспортных средств неуклонно растет, увеличивается интенсивность движения, следовательно, это приводит к увеличению валового выброса вредных веществ.

Основными компонентами отработавших газов являются различные газообразные вещества, состоящие из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточный кислород, аэрозоли и различные примеси (как газообразные, так и в виде жидких и твердых частиц). Загрязнение почвы придорожной зоны характеризуется содержанием в верхнем плодородном слое продуктов работы транспортного комплекса, в частности, происходит накопление тяжелых металлов на удалении 100 м от автодороги. В конечном итоге происходит непосредственное влияние вредных веществ на здоровье человека, проживающего в населенных пунктах, вблизи дорог и через потребление сельскохозяйственных культур.

Важное влияние на выброс вредных веществ оказывают условия эксплуатации автотранспортных средств (климатические условия, дорожные условия, сезонные условия и многие другие).

В частности, закономерности формирования массовых выбросов тяжелых металлов в придорожной зоне зависят от сезонных условий эксплуатации.

Известно, что в зимний период уменьшается интенсивность движения транспортного потока, но увеличивается расход топлива, увеличивается износ трущихся поверхностей, происходит износ шипов автомобильных шин, что также может оказать влияние на загрязнение почвы. В летний период происходит резкое увеличение интенсивности движения автомобилей, одновременно увеличивается радиус рассеивания тяжелых примесей.

Автотранспортные средства влияют на загрязнение почвы вблизи автомагистралей, о чем свидетельствует уменьшение концентрации тяжелых металлов при удалении от дороги. Отработавшие газы, кроме основных компонентов, содержат тяжелые металлы, входящие в состав присадок смазочного масла, либо являющиеся продуктами изнашивания деталей двигателя.

Кроме этого, источниками поступления тяжелых металлов могут быть продукты изнашивания тормозных накладок (медь, свинец, хром, никель, цинк), продукты изнашивания автомобильных шин (цинк, кадмий, медь, свинец), продукты изнашивания дорожного покрытия (кадмий, свинец), утечки и испарения топлива через систему питания, картерные газы, противогололедные смеси.

Выбросы тяжелых металлов оседают в непосредственной близости от источников загрязнения и накапливаются на глубине нескольких сантиметров почвенного покрова. Максимальное загрязнение придорожной полосы происходит в зоне до 30 метров. Наиболее опасными среди тяжелых металлов, выбрасываемых при эксплуатации автомобилей, являются свинец, цинк, медь. Интоксикация свинцом может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек, мозга, половых органов, а отравление медью – к заболеваниям анемией и гепатитом.

На загрязнение придорожной зоны тяжелыми металлами влияют большое число факторов. В ранее выполненных исследованиях изучено влияние ряда из них.

Факторы условий эксплуатации оказывают влияние на качество протекания рабочих процессов в двигателе и как следствие определяют состав и интенсивность поступления тяжелых металлов в окружающую среду.

Изменение суммарных выбросов зависит как от состава выбросов вредных веществ, так и от интенсивности поступления их в окружающую среду.

Состав выбросов зависит от типа подвижного состава, количества и качества потребляемого топлива, который может измеряться пробеговыми выбросами вредных веществ с отработавшими газами одиночных АТС. Интенсивность поступления вредных веществ характеризуется количеством источников выбросов в единицу времени.

Рис. 1 - Схема формирования выбросов

Схема связей элементов изучаемой системы представлена на рис 2. В качества входа в систему рассматривается время. Существует корреляционная связь температуры окружающего воздуха с элементами системы. Анализ связей элементов рассматриваемой системы показал, что в меньшей степени исследованы закономерности влияния сезонных условий эксплуатации на интенсивность поступления тяжелых металлов.

Рис. 2 - Схема связей элементов изучаемой системы

Влияние режимов движения на объемы выбросов АТС

Существенное влияние на токсичность отработавших газов оказывают режимы движения автомобиля, которые можно подразделить на установившиеся и неустановившиеся. В городских условиях эксплуатации преобладающими являются неустановившиеся режимы движения, характеризующиеся постоянным изменением скорости. В общем случае движение автомобиля в городе осуществляется с разгонами, замедлениями, работой двигателя на холостом ходу и движением с относительно установившейся скоростью, причем сочетание этих фаз может быть различным.

Режимы движения, а следовательно, расход топлива и загрязнение воздушного бассейна города определяются геометрическими характеристиками улично-дорожной сети, типом автомобиля, квалификацией водителя, параметрами транспортного потока и качеством регулирования дорожным движением. Управляя процессом движения автомобиля, можно создавать транспортные потоки, различно воздействующие на окружающую среду.

Большое влияние на загрязнение атмосферы города оказывает интенсивность и скорость движения (рис. 3). Разнородность состава транспортного потока (из-за значительных различий тягово-динамических, тормозных, скоростных качеств отдельных транспортных средств) также является причиной частого изменения режимов движения. Так, уменьшение доли грузовых автомобилей в потоке способствует снижению загрязнения атмосферы в районе дороги до 50%.

Регулирование дорожного движения заметно влияет на расход топлива и загрязнение атмосферы (рис. 3).

Рис. 3 - Зависимость удельных выбросов легковых АТС от скорости в режиме va=const