Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды. Воздействие автотранспорта на окружающую среду Влияние грузовых автомобилей на окружающую среду

Введение

загрязнение выброс газ автотранспорт

Мощным источником загрязнения окружающей среды, является автомобильный транспорт. В выхлопных газах содержится в среднем 4 - 5% СО, а так же непредельные углеводороды, соединения свинца и другие вредные соединения.

Непосредственная близость автодороги отрицательно влияет на компоненты агрофитоценоза. Практика сельского хозяйства еще не в полной мере учитывает влияние на полевые культуры такого мощного антропогенного фактора. Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов проводит к большим экономическим потерям в хозяйстве, так как токсичные вещества вызывают нарушения роста растений, снижают качество.

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) содержат около 200 компонентов. По данным Ю. Якубовского (1979) и Е.И. Павловой (2000) средний состав отработавших газов с искровым зажиганием и дизельных двигателей являются следующий: азот 74 - 74 и 76 - 48%, О2 0,3 - 0,8 и 2,0 - 18%, водяной пар 3,0 - 5,6 и 0,5 - 4,0%, СО2 5,0 - 12,0 и 1,0 - 1,0%, окись азота 0 - 0,8 и 0,002 - 0,55%, углеводороды 0,2 - 3,0 и 0,009 - 0,5%, альдегиды 0 - 0,2 и 0,0001 - 0,009%, сажа 0 - 0,4 и 0,001 - 1,0 г/м2, бенз(а) пирен 10 - 20 и до 10 мкг/м3 соответственно.

На территории СХПК «Русь» проходит федеральная трасса «Казань - Екатеринбург». В течение суток по этой дороге проезжает большое количество автотранспортных средств, которые являются источником постоянного загрязнения окружающей среды отработавшими газами ДВС.

Цель данной работы - изучить влияние транспорта на загрязнение естественных и искусственных фитоценозов СХПК «Русь» Пермского края, расположенных вдоль федеральной трассы «Казань - Екатеринбург».

Исходя из поставленной цели, поставлены следующие задачи:

• по литературным источникам изучить состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, распределение выпадений выбросов автотранспорта; изучить факторы, влияющие на распространение отработавших газов, влияние компонентов этих газов на придорожные участки;
• исследовать интенсивность автомобильного движения на федеральной трассе «Казань - Екатеринбург»;
• рассчитать объемы выбросов автотранспорта;
• отобрать почвенные образцы и определить агрохимические показатели почв придорожных участков, а так же содержание тяжелых металлов;
• определить наличие и видовое разнообразие лишайников;
• выявить влияние загрязнения почвы на рост и развитие растений редиса сорта розово-красный с белым кончиком;
• определить экономический ущерб от выбросов автотранспорта.

Материал для дипломной работы собран во время производственной практики в с. Большая Соснова Большесосновского района СХПК «Русь». Исследования проведены в 2007-2008 гг.

1. Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды (обзор литературы)

1.1 Факторы, влияющие на распространение отработавших газов

Вопрос о влиянии факторов, способствующих распространению отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ОГ ДВС), был изучен В.Н. Луканиным и Ю.В. Трофименко (2001). Ими было установлено, что уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере от автотранспорта при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в зависимости от техногенных и природно-климатических факторов.

Техногенные факторы: интенсивность и объем выброса отработавших газов (ОГ), размер территорий, на которой осуществляется загрязнения, уровень освоения территории.

Природно-климатические факторы: характеристика циркулярного режима, термическая устойчивость атмосферы, атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим, температурные инверсии и их повторяемость и продолжительность; скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров, продолжительность туманов, рельеф местности, геологическое строение и гидрогеология района, почвенно-растительные условия (тип почв, водопроницаемость, пористость, гранулометрический состав, эродированность почвенного покрова, состояние растительности, состав пород, возраст, бонитет), фоновое значение показателей загрязнения природных компонентов атмосферы, состояние животного мира, в том числе ихтиофауны.

В природной среде непрерывно меняются температура воздуха, скорость, сила и направление ветра, поэтому распространение энергетических и ингредиентных загрязнений происходит в постоянно изменяющих условиях.

В.Н. Луканин и Ю.В. Трифоменко (2001) установили зависимость изменения концентрации оксидов азота и расстоянии от дороги и направления ветра: при ветре, имеющем направление параллельно дороге наибольшая концентрация оксида азота наблюдалась на самой дороге и в пределах 10 м от нее и распространение его на более дальние расстояние происходит в меньших концентрациях по сравнению с концентрацией на самой дороге; если же ветер перпендикулярен дороге, то расстояние оксида азота происходит на большие расстояния.

Более высокая температура у поверхности земли в дневное время заставляет воздух подниматься вверх, что приводит к дополнительной турбулентности. Турбулентность - это вихревое хаотичное движение небольших объемов воздуха в общем потоке ветра (Чирков, 1986). Ночью температура у поверхности земли более низкая, поэтому турбулентность уменьшается, поэтому рассеивание отработавших газов уменьшается.

Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии. Инверсия - это возрастание температуры воздуха с высотой (Чирков, 1986). Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии - повторяемость нижней границы.

Определенный потенциал самовосстановления свойств окружающей среды в том числе и очищение атмосферы, связан с поглощением водными поверхностями до 50% природных и техногенных выбросов СО2 в атмосферу.

Наиболее глубоко изучен вопрос о влияний на распространение ОГ ДВС В.И. Артамоновым (1968). Различные биоценозы играют неодинаковую роль в очистке атмосферы от вредных примесей. Один гектар леса производит газообмен в 3-10 раз интенсивнее, чем полевые культуры, занимающие аналогичные площадь.

А.А. Молчанов (1973), изучая вопрос о влияние леса на окружающую среду, отметил в своей роботе высокую эффективность леса в очистке окружающей среды от вредных примесей, которая связана отчасти с рассеиванием ядовитых газов в воздухе, поскольку в лесу течение воздуха поверх неровных древесных крон способствует изменению характера потоков в самой части атмосферы.

Древесные насаждения увеличивают турбулентность воздуха, создают усиленное смещение воздушных течений, в результате чего загрязнители более быстро рассеиваются.

Таким образом, на распространение отработавших газов двигателей внутреннего сгорания влияют природные и техногенные факторы. К наиболее приоритетным природным факторам относятся: климатические, почвенные орографические и растительный покров. Снижение концентрации вредных выбросов автотранспорта в атмосфере происходит в процессе их рассеивания, седиментации, нейтрализации и связывания под действием абиотических факторов биоты. ОГ ДВС участвуют в загрязнении окружающей среды на общепланетарном, региональном и локальном уровнях.

1.2 Загрязнение почв придорожных участков тяжелыми металлами

Антропогенная нагрузка при техногенной интенсификации производства вызывает загрязнение почв. Основными загрязнителями являются - тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты, токсичные вещества.

Тяжелые металлы - это металлы, обуславливающие загрязнения почв по химическим показателям - свинец, цинк, кадмий, медь; они поступают в атмосферу, а затем в почву.

Одним из источников загрязнения тяжелыми металлами является автотранспорт. Тяжелые металлы попадают на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от химических и физических свойств. К почвенным факторам, значительно влияющим являются: гранулометрический состав почвы, реакция почвы, содержание органического вещества, катионообменная способность, и дренаж (Безуглова, 2000).

Увеличение концентрации ионов водорода в почвенном растворе приводило к переходу слабо растворимых солей свинца в более растворимые соли. При подкислении уменьшается устойчивость свинцово-гумусовых комплексов. Значение рН - буферного раствора - один из наиболее важных параметров, определяющий величину сорбции ионов тяжелых металлов в почве. При увеличении рН увеличивается растворимость большинства тяжелых металлов и, следовательно, их мобильность в системе твердая фаза почва - раствор, исследуя подвижность кадмия в аэробных почвенных условиях, установили, что в интервале рН 4-6 подвижность кадмия определяется ионной силой раствора, при рН более 6 ведущее значение приобретает сорбция окислами марганца.

Растворимые органические соединения, формируют только слабые комплексы с кадмием и влияют на его сорбцию только при рН равным 8.

Наиболее подвижная и доступная для растений часть соединений тяжелых металлов в почве - это их содержание в почвенном растворе. Количество поступивших в почвенный раствор ионов металлов определяет токсичность элемента в почве. Состояние равновесия в системе твердая фаза - раствор определяет сорбционные процессы, характер и направление зависит от состава и свойств почв.

При известковании уменьшается подвижность в почве тяжелых металлов и поступление их в растения (Минеев, 1990; Ильин, 1991).

Под предельно допустимой концентрацией (ПДК) тяжелых металлов следует понимать такие их концентрации, которые при длительном воздействии на почву и произрастании на ней растений не вызывает каких-либо патологических изменений или аномалий в ходе биологических почвенных процессов, а так же не приводит к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах (Алексеев, 1987).

Почва, как компонент природного комплекса, чрезвычайно чувствителен к загрязнению тяжелыми металлами. По опасности воздействия на живые организмы тяжелые металлы после пестицидов стоят на втором месте (Перельман, 1975).

В атмосферу тяжелые металлы поступают с выбросами автотранспорта в малорастворимых формах: - в виде оксидов, сульфидов и карбонатов (в ряду кадмий, цинк, медь, свинец - доля растворимых соединений возрастает от 50 - 90%).

Концентрации тяжелых металлов в почвах год от года увеличивается. По сравнению с кадмием, свинец в почвах связан в основном с ее минеральной частью (79%) и образует менее растворимые и менее подвижные формы (Обухов, 1980).

Уровень загрязнения почв придорожной полосы выбросами автотранспорта зависит от интенсивности движения машин и продолжительности эксплуатации автодороги (Никифорова, 1975).

Выявлены две зоны аккумуляции транспортного загрязнения в придорожных почвах. Первая зона обычно расположена в непосредственной близости от автодороги, на расстоянии до 15-20 м, а вторая на удалении 20-100 м, возможно появление третей зоны аномального накопления элементов в почвах, находящейся от автодороги на расстоянии 150 метров (Голубкина, 2004).

Распределение тяжелых металлов по поверхности почвы определяется многими факторами. Оно зависит от особенности источников загрязнения, метеорологических особенностей региона, геохимических факторов и ландшафтной обстановки.

Воздушные массы разбавляют выбросы и переносят твердые частицы и аэрозоли на расстояния.

Взвешенные в воздухе частицы рассеиваются в окружающей среде, но большая часть неограниченного свинца оседает на землю в непосредственной близости от автодороги (5-10 м).

Загрязнение почвы вызывает кадмий, содержащийся в выхлопных газах автотранспорта. В почвах кадмий является малоподвижным элементом, поэтому загрязнение кадмием сохраняется длительное время, после прекращения свежего поступления. Кадмий не связывается с гуминовыми веществами почвы. Большая часть его в почвах представлена ионообменными формами (56-84%), поэтому этот элемент активно аккумулируется наземными частями растений (усвояемость кадмия возрастает при закислении почв).

Кадмий, как и свинец, имеет низкую растворимость в почве. Концентрация кадмия в почве не вызывает изменений в содержании этого металла в растениях, так как кадмий ядовит и живое вещество его не накапливает.

На почвах загрязненных тяжелыми металлами, наблюдалось значительное снижение урожайности: зерновых культур на 20-30%, сахарной свеклы на 35%, картофеля на 47% (Кузнецова, Зубарева, 1997). Они установили, что депрессия урожая происходит, когда содержание кадмия в почве становится более 5 мг/кг. При более низкой концентрации (в приделах 2 мг/кг) отмечается только тенденция снижения урожая.

В.Г. Минеев (1990) отмечает, что почва не единственное звено биосферы, откуда растения черпают токсичные элементы. Так, атмосферный кадмий имеет большой удельный вес в различных культурах, следовательно, и в поглощении его организмом человека с продуктами питания.

Ю.С. Юсфин и др. (2002) доказали, что вблизи автотрассы в зерне ячменя аккумулируются соединения цинка. Исследуя способность бобовых культур аккумулировать цинк в зоне автомобильных дорог, ими было установлено, что средняя концентрация металла в непосредственной близости от автотрассы составляет 32,09 мг/кг воздушно-сухой массы. При удалении от трассы концентрация уменьшалась. Наибольшее накопление цинка на расстоянии 10 м от дороги наблюдалось в люцерне. А листья табака и сахарной свеклы этот металл почти не накапливали.

Ю.С. Юсфин и др. (2002) также считают, что почва наиболее подвержена загрязнению тяжелыми металлами, нежели атмосфера и водная среда, так как она не обладает таким свойством как подвижность. Уровни содержания тяжелых металлов в почвах зависят от окислительно-восстановительных и кислотноосновных свойств последних.

При таянии снега весной происходит некоторое перераспределение компонентов выпадения ОГ в биоценозе, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Распределение металлов в биоценозе зависит от растворимости из соединений. Изучением данного вопроса занимались И.Л. Варшавский и др. (1968), Д.Ж. Бериня (1989). Полученные ими результаты дают некоторые представления о суммарной растворимости соединений металлов. Так, 20-40% стронция, 45-60% соединений кобальта, магния, никеля, цинка и более 70% свинца, марганца, меди хрома и железа в выпадениях находятся в труднорастворимой форме. Легкорастворимые фракции оказались в наибольших количествах в зоне до 15 м от полотна дороги. Легкорастворимая фракция элементов (сера, цинк, железо) имеет тенденцию оседать не у самой дороги, а на некотором расстоянии от нее. Легкорастворимые соединения через листья адсорбируют в растения, вступают в обменные реакции с почвенно-поглощающим комплексом, а трудорастворимые - остаются на поверхности растений и почвы.

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, являются источником их поступления в грунтовые воды. Исследованиями И.А. Шильникова и М.М. Овчаренко (1998), показали, что загрязненные кадмием, цинком, свинцом почвы очищаются за счет естественных процессов (вынос урожаем и вымывание с инфильтрационными водами) очень медленно. Внесение водорастворимых солей тяжелых металлов усиливало их миграцию только в первый год, но и в этом она была в количественном выражении незначительной. В последующие годы водорастворимые соли тяжелых металлов трансформируются в менее подвижные соединения, и их вымывание из корнеобитаемого слоя почв резко снижается.

Загрязнение растений тяжелыми металлами происходит в довольно широкой полосе - до 100 метров и более от полотна дороги. Металлы содержатся и в древесной, и в травянистой растительности во мхах и лишайниках.

Согласно бельгийским данным, степень загрязнения металлами окружающей среды находится в прямой зависимости от интенсивности движения на дорогах. Так, при интенсивности движения транспортного потока менее 1 тыс. и более 25 тыс. автомобилей в сутки концентрация свинца в листьях растений придорожных участков составляет соответственно 25 и 110, железа - 200 и 180, цинка - 41 и 100, меди - 5 и 15 мг/кг сухой массы листьев. Наибольшее загрязнение почвы наблюдается у полотна, особенно на разделительной полосе, а по мере удаления от проезжей части оно постепенно снижается (Евгеньев, 1986).

Вблизи дороги могут располагаться населенные пункты, а это значит, что действие ОГ ДВС будет влиять на здоровье человека. Действие компонентов ОГ рассматривал Г. Фелленберг (1997). Монооксид углерода представляет опасность для человека, прежде всего потому, что он может связываться с гемоглобином крови. Содержание СО-гемоглобина превышающее 2,0% считается вредным для здоровья человека.

По действию на организм человека окислы азота в десять раз опаснее окиси углерода. Окислы азота раздражают слизистые оболочки глаз, носа, рта. Вдыхание с воздухом 0,01% окислов в течение 1 ч может вызывать серьезные заболевания. Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.

Альдегиды раздражающе действуют на все слизистые оболочки, и поражают центральную нервную систему.

Углеводороды токсичны и оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека. Углеводородные соединения ОГ, в частности бенз(а) пирен, обладают канцерогенным действием, то есть способствуют возникновению и развитию злокачественных образований.

Накопление кадмия в организме человека в избыточных количествах ведет к возникновению новообразований. Кадмий может вызывать потерю организмом кальция, накапливаясь в почках, деформацию костей и переломы (Ягодин, 1995; Орешкина, 2004).

Свинец действует на кроветворную и нервную системы, желудочно-кишечный тракт и почки. Вызывает анемию, энцефалопатию, снижение умственных способностей, нефропатию, колики и др. Медь в избыточных количествах в организме человека приводит к токсикозам (желудочно-кишечные расстройства, повреждение почек) (Юфит, 2002).

Таким образом, отработавшие газы внутреннего сгорания влияют на культуры, являющиеся основным компонентом агросистемы. Воздействие отработавших газов, в конечном счете, приводит к снижению продуктивности экосистем, ухудшению товарного вида и качества сельскохозяйственной продукции. Некоторые компоненты ОГ способны накапливаться в растениях, что создает дополнительную опасность для здоровья человека и животных.

1.3 Состав отработавших газов

Количество различных химических соединений, присутствующих в выбросах автомобилей, составляет около 200 наименований, в них входят очень опасные для здоровья человека и окружающей среды соединения. В настоящее время при сгорании в двигателе автомобиля 1 кг бензина почти безвозвратно расходуется более 3 кг атмосферного кислорода. Один легковой автомобиль ежечасно выбрасывает в атмосферу около 60 см3 отработавших газов, а грузовой - 120 см3 (Дробот и др., 1979).

Точно определить количество вредных выбросов в атмосферу двигателями практически невозможно. Величина выбросов вредных веществ зависит от многих факторов, таких, например как: конструктивные параметры, процессы подготовки и сгорания смеси, режим работы двигателя, его техническое состояние и другие. Однако на основании данных о среднем статистическом составе смеси для отдельных видов двигателей и соответствующих им величин выбросов токсичных веществ на 1 кг израсходованного топлива, зная расход отдельных видов топлива, можно определить суммарную эмиссию.

Ю.Г. Фельдман (1975) и Е.И. Павлова (2000) отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания объединили в группы по химическому составу и свойствам, а также по характеру воздействия на организм человека.

Первая группа. В нее входят нетоксичные вещества: азот, кислород, водяной пар, и другие естественные компоненты атмосферного воздуха.

Вторая группа. К этой группе относятся только одно вещество - оксид углерода, или угарный газ (СО). Окись углерода образуется в цилиндре двигателя в качестве промежуточного продукта превращения и разложения альдегидов. Недостаток кислорода является основной причиной повышенных выбросов окиси углерода.

Третья группа. В ее составе оксиды азота, главным образом NO - оксид азота и NO3 - диоксид азота. Окислы азота образуются в результате обратимой термической реакции окисления азота воздуха под действием высокой температуры и давления в цилиндрах двигателя. Из общего количества окислов азота в выхлопных газах бензиновых двигателей содержится 98 - 99% окиси азота и только 1 - 2% диоксида азота, в выхлопных газах дизелей - примерно 90% и 10% соответственно.

Четвертая группа. В эту наиболее многочисленную по составу группу входят различные углеводороды, то есть соединения типа Сх Ну. В отработавших газах содержится углеводороды различных гомологических рядов: алканы, алкены, алкадиены, цикланы, а также ароматические соединения. Механизм образования этих продуктов можно свести к следующим стадиям. В первой стадии сложные углеводороды, из которых состоит топливо, под действием термических процессов разлагаются на ряд простых углеводородов и свободных радикалов. Во второй стадии в условиях недостатка кислорода атомы отщепляются от образовавшихся продуктов. Полученные соединения объединяются между собой во все более сложные циклические, а затем в полициклические структуры. Таким образом, на данном этапе возникает ряд полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз(а) пирен.

Пятая группа. Ее составляют альдегиды - органические соединения, содержащую альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом. И.Л. Варшавский (1968), Ю.Г. Фельдман (1975), Ю. Якубовский (1979), Ю.Ф. Гутаревич (1989), Е.И. Павлова (2000), установили, что из суммы альдегидов в выхлопных газах содержится 60% формальдегида, 32% алифатических альдегидов и 3% ароматических альдегидов (акролеин, уксусный альдегид, ацетальдегид и др.). Наибольшее количество альдегидов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузках, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.

Шестая группа. В нее входят сажа и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). Ю.Г. Фельдман (1975), Ю. Якубовский (1979), Е.И. Павлова (2000), отмечают, что сажа является продуктом крегинга и неполного сгорания топлива, содержит большое количество адсорбированных углеводородов (в частности бенз(а) пирен, поэтому сажа опасна как активный переносчик канцерогенных веществ.

Седьмая группа. Представляет собой сернистые соединения - такие неорганические газы как, сернистый андегрид, которые появляются в составе ОГ двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению с другими видами топлив, используемых на транспорте (Варшавский 1968; Павлова, 2000). Наличие серы усиливает токсичность отработавших газов дизелей и является причиной появления в них вредных сернистых соединений.

Восьмая группа. Компоненты этой группы - свинец и его соединения - встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина, имеющего в своем составе присадку, повышающее опасное октановое число. В состав этиловой жидкости входит антидетонатор - тетраэтилсвинец Pb(С2Н5)4. при сгорании этилированного бензина выноситель способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отработавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дороги (Павлова, 2000).

Под воздействием диффузии вредные вещества распространяются в атмосферу, вступают в процессы физико-химического воздействия между собой и с компонентами атмосферы (Луканин, 2001).

Все загрязняющие вещества делятся по степени опасности:

Чрезвычайноопасные (тетраэтилсвинец, ртуть)

Высокоопасные (марганец, медь, серная кислота, хлор)

Умеренноопасные (ксилол, метиловый спирт)

Малоопасные (аммиак, бензин топливный, керосин, оксид углерода и др) (Валова, 2001).

К наиболее токсичным по отношению к живым организмам относятся угарный газ, окислы азота, углеводороды, альдегиды, диоксиды серы и тяжелые металлы.

1.4 Механизмы трансформации загрязнений

В.И. Артамоновым (1968) была выявлена роль растений в детоксикации вредных загрязнителей окружающей среды. Способность растений очищать атмосферу от вредных примесей определяется, прежде всего, тем, насколько интенсивно они их поглощают. Исследователь предполагает, что опушенность листьев растений, с одной стороны, способствует удалению пыли из атмосферы, а с другой стороны - тормозит поглощение газов.

Растения осуществляют детоксикацию вредных веществ различными способами. Некоторые из них связываются цитоплазмой растительных клеток и становятся благодаря этому неактивными. Другие подвергаются превращениям в растениях до нетоксичных продуктов, которые иногда включаются в метаболизм растительных клеток и используются для нужд растений. Обнаруживается также, что корневые системы выделяют некоторые вредные вещества, поглощенные надземной частью растений, например серосодержащие соединения.

В.И. Артамонов (1968) отмечает важнейшее значение зеленых растений, которое заключается в том, что они осуществляют процесс утилизации углекислого газа. Это происходит благодаря физиологическому процессу, который свойственен только автотрофным организмам - фотосинтезу. О масштабах этого процесса свидетельствует тот факт, что за год растения связывают в форме органических веществ около 6-7% углекислого газа содержащегося в атмосфере Земли.

Некоторые растения отличаются высокой газопоглотительной способностью и одновременно являются устойчивыми к сернистому газу. Движущей силой поглощения двуокиси серы является диффузия молекул через устьица. Чем сильнее опушены листья, тем меньше они поглощают сернистого газа. Поступление этого фитотоксиканта зависит от влажности воздуха и насыщенности листьев водой. Если листья увлажнены, то они поглощают сернистый газ в несколько раз быстрее по сравнению с сухими листьями. Влажность воздуха также оказывает влияние на этот процесс. При относительной влажности воздуха 75% растения фасоли поглощали сернистый газ в 2-3 раза интенсивнее, чем растения, произрастающие при влажности 35%. Кроме того, скорость поглощения зависит от освещения. На свету листья вяза поглощали серу на 1/3 быстрее, чем в темноте. Поглощение сернистого газа имеет связь с температурой: при температуре 32о С растения фасоли интенсивно поглощали этот газ по сравнению с температурой 13о С и 21о С.

Поглощенная листьями двуокись серы окисляется до сульфатов, благодаря чему токсичность ее резко снижается. Сульфатная сера включается в обменные реакции, протекающие в листьях, частично может накапливаться в растениях без возникновения функциональных нарушений. Если скорость поступления двуокиси серы соответствует скорости превращения ее растениями, влияние этого соединения на них невелико. Корневая система растений может выводить соединения серы в почву.

Двуокись азота может поглощаться корнями и зелеными побегами растений. Усвоение и превращение NO2 листьями происходит с высокой скоростью. Восстановленный листьями и корнями азот включается затем в аминокислоты. Другие окислы азота растворяются в воде, содержащийся в воздухе, а затем усваиваются растениями.

Листья некоторых растений способны усваивать угарный газ. Усвоение и превращение его происходит как на свету, так и в темноте, однако на свету эти процессы осуществляются значительно быстрее, в результате первичного окисления из окиси углерода образуется углекислый газ, который потребляется растениями в ходе фотосинтеза.

Высшие растения участвуют в детоксикации бенз(а) пирена и альдегидов. Они усваивают бенз(а) пирен корнями и листьями, превращая его в различные соединения с открытой цепью. А альдегиды претерпевают в них химические превращения, в результате которых углерод этих соединений включаются в состав органических кислот и аминокислот.

Моря и океаны играют огромную роль в связывании углекислого газа из атмосферы. В.И. Артамонов (1968) в своей работе описывает каким образом происходит этот процесс: газы лучше растворяются в холодной воде, чем в теплой. По этой причине углекислый газ интенсивно поглощается в холодных областях, и осаждается в виде карбонатов.

Особо внимание В.И. Артамонов (1968) уделял роли почвенных бактерий в детоксикации угарного газа и бенз(а) пирена. Наибольшую СО-связывающую активность проявляют богатые органикой почвы. Активность почвы возрастает с повышением температуры, достигая максимума при 30о С, температура выше 40о С способствует выделению СО. Масштабы поглощения угарного газа почвенными микроорганизмами оцениваются по-разному: от 5-6*108 т/год до 14,2*109 т/год. Микроорганизмы почвы разрушают бенз(а) пирен и превращают его в различные химические соединения.

В.Н. Луканиным и Ю.В. Трофименко (2001) были изучены механизмы трансформации компонентов ОГ ДВС в окружающей среде. Под влиянием транспортных загрязнений изменения в окружающей среде могут происходить в общепланетарном, региональном и локальном уровнях. Такие автотранспортные загрязнители как диоксид углерода, оксиды азота являются «парниковыми» газами. Механизм возникновения «парникового эффекта» заключается в следующем: солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, частично абсорбируется ею, а частично отражается. Некоторая часть этой энергии поглощается «парниковыми» газами, парами воды и не проходит в космическое пространство. Тем, самым нарушается глобальный энергетический баланс планеты.

Физико-химические трансформации на локальных территориях. Такие вредные вещества, как оксид углерода, углеводороды, оксиды серы и азота, распространяются в атмосфере под воздействием диффузии, других процессов и вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы.

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.

Монооксид углерода в атмосфере может окисляться до диоксида углерода при наличии примесей - окислителей (О, О3), оксидных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими загрязнениями прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются пироксиды. Свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере диоксид серы через некоторое время окисляется до SO3 или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами, в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакций. Конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

Кислотные осадки попадают на поверхность в виде кислотных дождей, снега, тумана, росы, образуется не только из оксидов серы, но и оксидов азота.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов транспорта, представлены в основном оксидом и диоксидом азота. При воздействии солнечного света оксид азота интенсивно окисляется до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссациировать на оксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Фотохимический смог представляет собой многократную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей; интенсивная солнечная радиация и безветрие или очень слабый обмен воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождается инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником называемых свободных радикалов, отличающихся реакционной способностью.

Загрязнение поверхности земли транспортными и дорожными выбросами накапливается постепенно и сохраняется долгое время и после ликвидации дороги.

А.В. Староверова и Л.В. Ващенко (2000) исследовали трансформации тяжелых металлов в почве. Ими, установлено, что попавшие в почву тяжелые металлы, прежде всего их мобильная форма, претерпевают различные трансформации. Один из основных процессов, влияющих на их судьбу в почве - закрепление гумусовым веществом. Закрепление осуществляется в результате образования солей тяжелых металлов с органическими кислотами. Адсорбции ионов на поверхности органических коллоидных систем или закомплексование их гумусовыми кислотами. Миграционные возможности тяжелых металлов при этом понижаются. Именно этим в значительной мере объясняется повышенное содержание тяжелых металлов в верхнем, то есть наиболее гумусированном слое.

Компоненты отработавших газов ДВС, попадая в окружающую среду, подвергаются трансформации под действием абиотических факторов. Они могут распадаться на более простые соединения, или, взаимодействуя между собой образовывать новые токсичные вещества. Также трансформации ОГ участвуют растения и почвенные бактерии, которые включают токсичные компоненты ОГ в свой метаболизм.

Таким образом стоит отметить, что загрязнение фитоценозов различными поллютантами носит неоднозначных характер и нуждается в дальнейшем изучении.

2. Место и методики проведения исследований

.1 Географическое положение СХПК «Русь»

Сельскохозяйственный производственный кооператив «Русь», расположен в северо-восточной части Большесосновского района. Центральная усадьба хозяйства находится в селе Большая Соснова, являющимся районным центром. Расстояние от центра кооператива до областного центра - 135 км, железнодорожной станции - 34 км. Сообщение внутри хозяйства осуществляется по дорогам с асфальтовым, гравийным покрытием и по грунтовым дорогам.

2.2 Природно-климатические условия

Землепользование кооператива располагается в юго-западной агроклиматической зоне. Эта зона благоприятна для сельскохозяйственных культур по тепловому балансу, продолжительности вегетационного периода, но здесь имеет место опасность пересыхания весной верхнего горизонта почвы из-за почвенного испарения.

Территория кооператива относится к западным предгорьям Урала. Геоморфологическим районом является восточное ответвление Верхнекамской возвышенности. Рельеф СХПК «Русь» представлен водоразделами Очер и Сосновка. Водораздел делится домнами рек Буть и Мельничная, Черная на водоразделы второго порядка, обеспеченность хозяйства водой - достаточная.

На результаты хозяйственной деятельности большое влияние оказывает экономические условия: местоположение хозяйства, обеспеченность земель, трудовыми ресурсами, средствами производства.

Сумма положительных температур воздуха, с температурой выше 10 о С равна 1700-1800 о, ГТК = 1,2. Количество осадков за вегетационный период составляет 310 мм. Продолжительность безморозного периода 111-115 дней, начинается он с мая заканчивается 10-18 сентября. Лето умеренно-теплое, среднемесячная температура воздуха июля составляет + 17,9 о С. зима холодная, среднемесячная температура января - 15,4 о С. Средняя высота снежного покрова на полях 50-60 см.

Данный район находится в зоне достаточного увлажнения. За год осадков выпадает 475 - 500 мм. Запасы продуктивной влаги в почве во время посева ранних яровых достаточны, оптимальны и составляют около 150 мм в метровом слое, что позволяет возделывать на данной территории яровые и озимые зерновые и многолетние травы с правильным применением агротехнике.

Тип водного режима - промывной. Значение климата как фактора почвообразования определяется тем, что с климатом связано поступление в почву воды.

Почвенный покров территории хозяйства весьма разнообразен мелкоконтурен, что объясняет неоднородностью рельефа, почвообразующих пород, растительностью. Самыми распространенными почвами в совхозе являются дерново-подзолистые, занимающие площадь 4982 га или 70% всей территории хозяйства. Преобладающими среди них являются дерново-неглубоко - и мелкоподзолистые. Несколько меньше распространены дерново-слабо - подзолистые и дерново-глубоко-подзолистые.

Территория хозяйства расположена в лесной зоне, в подзоне смешанных лесов, в районе южно-таежных, пихтово-еловых лесов с мелколиственными породами и липой в древесном ярусе.

Самыми распространенными породами являются: пихта, ель, береза, осина. В подлеске встречаются по опушкам: рябина, черемуха. В кустарниковом ярусе - шиповник, жимолость. Травянистый покров в лесах представлен разнотравьем: герань лесная, вороний глаз, копытень, борец высокий, сныть обыкновенная, калужница болотная и многочисленные злаковые - тимофеевка, полевица.

Естественные кормовые угодья представлены материковыми суходольными и низменными, а также пойменными лугами высокого и низкого уровня. Материковые суходольные луга с нормальным увлажнением, атмосферными осадками имеют злаково - разнотравную, разнотравно-злаковую растительность. Она состоит из следующих видов: злаки - мятлик луговой, горошек мышиный, клевер красный; разнотравье - тысячелистник, нивяник, лютик едкий, погремок большой, земляника, хвощ, колокольчик раскидистый.

Продуктивность лугов невысокая. Кормовое достоинство среднее, вследствие большого количества недоедаемого разнотравья.

Низинные луга расположены в долинах небольших речек, ручьев с увлажнением за счет атмосферных и грунтовых вод. На них преобладает злаково-разнотравный тип растительности с доминированием овсяницей луговой, ежи сборной, подмаренника мягкого, манжетки обыкновенной, тысячелистника.

Использование угодий этих типов - как пастбища, сенокосы. Пойменные луга высокого уровня представлены разнотравно-злаково-бобовой растительностью.

Обильно встречается: мятлик луговой, овсяница, ежа сборная, пырей ползучий. Продуктивность этих лугов средняя, кормовое достоинство хорошее, удобны для использования под сенокосы.

Основная часть территории занята сельскохозяйственными культурами, из них большую часть составляют многолетние травы и зерновые.

Поля совхоза засорены, в основном многолетними сорняками. Из корневищных преобладают: хвощ полевой, мать-и-мачеха, пырей ползучий, из корнеотпрысковых: осот полевой, вьюнок полевой, из однолетних: яровые - пастушья сумка, пикульник красивый, зимующие: василек синий, ромашка непахучая.

2.3 Характеристика хозяйственной деятельности СХПК «Русь»

СХПК «Русь» одно из самых больших хозяйств в Большесосновском районе. Более десятилетий хозяйство устойчиво занимается сельскохозяйственной деятельностью, основными направлениями которой являются - элитное семеноводство и племенное животноводство молочного направления.

Общая земельная площадь кооператива 7114 га, в том числе сельскохозяйственных угодий 4982 га, из них пашни 4548 га, сенокосов 110 га, пастбищ 324 га. В течение трех лет кооператив использовал земли в различных направлениях. Незначительное уменьшение используемых земель происходит их кооператива членов - пайщиков.

Основное направление отрасли животноводства выращивание крупного рогатого скота на мясо и получение молока.

Животноводство является основным направлением на получение кормов для животных.

Основная часть выращенной продукции хозяйства используется в качестве корма, часть остается на семена, и очень маленькая часть остается на реализацию. Зерно на реализацию можно продать только на фуражные цели, т.к. в нем низкое содержание белка и клетчатки, оно имеет высокую влажность, в связи с этим не выгодно выращивать зерно на продажу.

Кормов в хозяйстве заготавливают достаточно. В качестве кормов используется сено, силос, зеленую массу. На зеленую массу используют овес и клевер. Силос готовят из клевера и овса, сено из клевера и разнотравно-злаковых трав на естественных сенокосах. Солому на корм скоту не используют так как кормов заготавливают достаточно.

На территории СХПК «Русь» за последние три года вносятся комплексные удобрения, также фосфорные, калийные, органические удобрения.

Навоз складируется в навозохранилищах под открытым небом. Пестицидов используется мало, вносятся дельтапланами, не складируются.

Сельскохозяйственная техника импортного производства. Для хранения топлива, смазочных масел имеется заправка - АЗС, которая расположена за границей населенного пункта. Огорожена забором, выполнена зеленная обваловка, для предотвращения вытекания талых и дождевых вод, а также разлитого топлива с территории АЗС.

2.4 Объекты и методики исследований

Исследования проведены в 2007-2008 гг. Объекты исследования - фитоценозы, расположенные вдоль автодороги федеральной трассы «Екатеринбург - Казань», принадлежащие СХПК «Русь» Большесосновского района. Варианты опыта - расстояние от дороги: 5 м, 30 м, 50 м, 100 м, 300 м.

В Большесосновском районе преобладающие ветра дуют в юго-западнм направлении, поэтому перенос ОГ ДВС происходит на исследуемую территорию. Из-за небольшой скорости и силы ветра оседание происходит вблизи автодороги федеральной трассы.

Для изучения влияния автотранспорта на придорожные участки федеральной трассы были использованы следующие методики:

Определение интенсивности движения автомобильного автотранспорта на федеральной трассе.

Интенсивность автотранспортного потока определена по методу Бегмы в изложении А.И. Федоровой (2003). Предварительно весь автомобильный поток был распределен на следующие группы: легкий грузовой (сюда относился грузовой автотранспорт с грузоподъемностью до 3,5 т), средний грузовой (с грузоподъемностью 3,5 - 12 т), тяжелый грузовой (с грузоподъемностью более 12 т).

Подсчет проведен осенью (сентябрь) и весной (май) в течение 1 часа утром (с 8 до 9 ч), и вечером (с 19 до 20 ч). Повторность была 4-х кратная (будничные дни) и 2-х кратная (выходные дни).

Определение агрохимических показателей и содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве.

Отбор проб проведен на расстоянии 5 м, 30 м, 50 м, 100 м и 300 м от автодороги. На этих расстояниях отобраны пробы в четырех повторностях. Почвенные образцы для определения агрохимических показателей взяты на глубину пахотного слоя, для определения тяжелых металлов на глубину 10 см. Масса каждого почвенного образца составила около 500 г.

Химический анализ проведен в лаборатории на кафедры экологии ПГСХА. Из агрохимических показателей определено: содержание гумуса, рН, содержание подвижных форм фосфора; из тяжелых металлов определены в почве подвижные формы кадмия, цинка и свинца.

·рН солевой вытяжки по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483-85);

·подвижные соединения фосфора фотометрическим методом по Кирсанову (ГОСТ 26207-83);

Определение фитотоксичности

Метод основан на реакции тест-культур. Этот метод позволяет выявить токсичное действие тяжелых металлов, на развитие и рост растений. Опыт был поставлен в четырех повторностях. В качестве контроля использовался почвенный грунт на основе биогумуса, купленный в магазине, с агрохимическими показателями: азот не менее 1%, фосфор не менее 0,5%, калий не менее 0,5% на сухое вещество, рН 6,5-7,5. В сосуды помещают 250 г. почвы, и увлажняют ее до 70% от ПВ и такую влажность поддерживают в течение всего опыта. В каждый сосуд высеивают по 25 семян редиса (Розово-красный с белым кончиком) На четвертые сутки сосуды помещают на световой стеллаж с освещением в течение 14 ч в сутки. В этих условиях редис выращивался в течение двух недель.

В процессе опыта ведут наблюдения по следующим показателям: записывается время появления всходов и их число на каждые сутки; оценивают общую всхожесть (к концу опыта); измеряют регулярно длину наземной массы (высоту растений). По окончанию опыта растения осторожно отделяют от земли, прослушивают, стряхивают остатки почвы и измеряют окончательную длину надземной части растений, длину корней. Затем высушивают растения на воздухе и отдельно взвешивают биомассу надземных частей и корней. Сопоставление этих данных позволяет выявить факт фитотоксичности или стимулирующего действия (Орлов, 2002).

Фитотоксический эффект может быть рассчитан по разным показателям.

ФЭ = Мк - Мх / Мк *100,

где Мк - масса контрольного растения (или всех растений на сосуд);

Мх - масса растений, выращенного на предположительно фитотоксичной среде.

Лихеноиндикация проведена по методу Шкрабы (2001).

Определение лишайников ведется на пробных площадках. На каждой площадке учитывается не менее 25 взрослых деревьев всех пород, представленных в древостое.

Палетка изготавливается из прозрачной двух литровой бутылки 10 30 см, на которой через каждый сантиметр, острым предметом расчерчивается сетка. Сначала вычисляется общее покрытие, т.е. площадь, занятую всеми видами лишайников, а затем, определяют покрытие каждым в отдельности видом лишайника. Величина покрытия с помощью сетки определяется по числу квадратов сетки, в которых лишайники занимают больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (б), условно приписывая им покрытие, равное 50%. Общее проективное покрытие (К) вычисляют по формуле:

К = (100 а + 50 б)/С,

где С - общее число квадратов сетки (Пчелкин, Боголюбов, 1997).

После определения общего покрытия, таким же способом устанавливают покрытие каждого вида лишайника, представленного на учетной площадке.

3. Результаты исследований

.1 Характеристика интенсивности движения автомобильного транспорта на федеральной трассе

Из полученных результатов можно сделать вывод, что интенсивность автотранспорта за осенние и весенние периоды различна, также интенсивность изменяется в течение рабочего и выходного дня, в зависимости от времени суток. Осенью за 12-и часовой рабочий день проезжает 4080 единиц автомобилей, а весной 2448 единиц автомобилей, т.е. 1,6 раз меньше. Осенью за 12-ти часовой выходной день проезжает 2880 единиц автотранспорта, весной 1680 единиц, т.е. в 1,7 раза меньше. Осенью в среднем за 1 час рабочего дня легкового грузового транспорта составляет 124 единицы, в весенний период 38, что в 3,2 раза меньше. Количество тяжелого грузового транспорта в весенний период уменьшился, а в осенний увеличилось.

Осенью в выходной день легкового автотранспорта за 1 час увеличилось в 1,7 раза. Весной в рабочий день в 1,8 раз увеличилось среднего грузового автотранспорта. Среднее количество за день осенью легкового автотранспорта наблюдалось 120 единиц, весной - 70, что меньше в 1,7 раза.

Интенсивность автотранспорта на федеральной трассе больше за сутки в осенний период, чем в весенний. Наибольшая интенсивность среднего грузового автотранспорта наблюдалась в весенний период в рабочие дни, а осенью в выходной день. Интенсивность движения легкового автотранспорта осенью в рабочий день больше в 1,6 раза, чем весной, а в выходной в 1,7 раза меньше, чем осенью. Тяжелого грузового автотранспорта наблюдается больше в рабочие дни осенью, а весной - в выходной. Автобусов наибольшее количество проезжает осенью.

Соотношение количества автомобильного транспорта в разные дни и сезоны представлено на рисунках 1,2.

Рис. 1 Соотношение количества автотранспорта, % (осень)

Рис. 2 Соотношение количества автотранспорта, % (весна)

Осенью в рабочие дни в автотранспортном потоке первое место занимают легковые автомобили (47,6%), второе место легкий грузовой автотранспорт (34,9%), далее тяжелый грузовой (12%), средний грузовой (3,36%) и автобусы (1,9%). Осенью же, в выходные дни количество легкового автотранспорта составило (48,9%), легкового грузового - 31,5%, среднего грузового 9,9%, тяжелого грузового - 7,3% и автобусов - 2,1%. В весенний период (рабочие дни) легковой автотранспорт - 48,7%, тяжелый грузовой - 20,2%, легковой грузовой - 18,4%, средний грузовой - 10,6%, автобусов - 1,9%. А в выходные дни легковой автотранспорт составляет - 48,1%, средний и тяжелый грузовой - 7%, и 18%, соответственно легкого грузового - 25% и автобусов - 1,5%.

3.2 Характеристика выбросов автомобильного транспорта федеральной трассы

Анализируя данные выбросов автотранспорта (приложение 1,2,3,4) и таблицы 2,3,4,5,6, можно сделать следующие выводы: в осенний период за 12 - ти часовой рабочий день на федеральной трассе «Казань-Екатеринбург» на 1 км выбрасывается: угарного газа - 30,3 кг, окислов азота - 5,06 кг, углеводородов - 3,14 кг, сажи - 0,13 кг, углекислого газа - 296,8 кг, диоксида серы - 0,64 кг; за 12 - и часовой выходной день: угарного газа - 251,9 кг, окислов азота - 3,12 кг, углеводородов - 2,8 кг, сажи - 0,04 кг, углекислого газа - 249,4 кг, диоксида серы - 0,3 кг.

Анализ данных за весенний период показывает, что в рабочий день на 1 км федеральной трассы образуется следующие загрязнения: угарного газа - 26 кг, окислов азота - 8,01 кг, углеводорода - 4,14 кг, сажи - 0,13 кг, углекислого газа - 325 кг, диоксида серы - 0,60 кг. В выходной день: угарного газа - 138,2 кг, окислов азота - 5,73 кг, углеводородов - 3,8 кг, сажи - 0,08 кг, углекислого газа - 243 кг, диоксида серы - 8 кг.

Можно сказать, что из всех шести компонентов в ОГ ДВС преобладает по количеству углекислого газа, наибольшее его количество наблюдается осенью в рабочий день приложение. Также в этот период наблюдается наибольшее количества оксида углерода, окислов азота и углеводородов, а наименьшее - в весенние выходные дни.

Таким образом, в рабочие дни осеннего периода происходит наибольшее загрязнение окружающей среды ОГ ДВС, а в весенние дни наименьшее.

В рабочие дни осени наибольшее количество углерода выбрасывает легковой автотранспорт, меньше - средний грузовой, а наименьшее автобусы. В выходной день весны наибольшее количество окислов азота выбрасывает тяжелый грузовой тип автомобиля, менее легковой грузовой, средний грузовой и легковой автотранспорт, а наименьшее автобусы.

В выходные дни осени наибольшее количества оксида углерода образует легковой, и легковой грузовой автотранспорт, а наименьшее автобусы и тяжелый грузовой. В рабочий день весной большое количество оксида углерода выбрасывает легковой автомобиль, наименьшее автобусы.

3.3 Агрохимический анализ исследуемых почв

Результаты химического анализа почв, отобранных на придорожных участках федеральной трассы, представлены в таблице.

Агрохимические показатели

Расстояние от дорогирН KCIГумус, %Р2 О5, мг/кг5 м 30 м 50 м 100 м 300 м5,4 5,1 4,9 5,4 5,22,1 2,5 2,7 2,6 2,4153 174 180 189 195

Агрохимический анализ показал, что почва исследуемого участка является слабокислой, по кислотности исследуемые участки не отличались друг от друга. По содержанию гумуса почвы - слабогумусные.

Можно отметить, что содержание фосфора увеличивается с удалением от автодороги.

Таким образом, характеристика почв по агрохимическим показателям говорит о том, что для роста и развития растений оптимальными являются лишь почвы, находящиеся на расстоянии 100 м и 300 м от дороги.

Анализ почвенных образцов на содержание в них тяжёлых металлов показал, что (табл. 7) если учитывать, что ПДК кадмия в почве 0,3 мг/кг (Староверова, 2000), то, в почве, находящейся на участке в 5 м от дороги, содержание кадмия превысило эту ПДК в 1,3 раз. При удалении от дороги содержание кадмия в почве снижается.

Расстояние от дорогиCd, мг/кгZn, мг/кгPb, мг/кг5 м 30 м 50 м 100 м 300 м0,4 0,15 00,7 0,04 0,0153,3 2,4 2,0 1,8 1,05,0 2,0 1,5 1,0 0,2ПДК-236

Показатель ПДК по цинку - 23 мг/кг (Староверова, 2000), следовательно, можно говорить о том, что на данной территории загрязнение цинком придорожных участков не происходит. Самое высокое содержание цинка в 5 м - 3,3 мг/кг от автодороги, самое низкое в 300 м - 1,0 мг/кг.

На основание выше сказанного можно сделать вывод, что автомобильный транспорт является источником загрязнения почв исследуемых придорожных участков на федеральной трассе, лишь только кадмием. Причем наблюдается закономерность: с увеличением расстояния от дороги количество тяжелых металлов в почве уменьшается, то есть часть металлов оседает в близи дороги.

3.4 Определение фитотоксичности

Анализируя данные, полученные при исследовании фитотоксичности почвы, загрязнённой выбросами автотранспорта (рис. 3), можно сказать, что наибольший фитотоксический эффект проявился в 50 и 100 м от дороги (43 и 47% соответственно). Это можно объяснить тем, что наибольшее количество поллютантов оседает в 50 и 100 м от дороги, вследствие особенностей их распространения. Данная закономерность отмечена у ряда авторов, например у Н.А. Голубкиной (2004).

Рис. 3. Влияние фитотоксичности почвы на длину проростков редиса сорта Розово-красный с белым кончиком

После апробации данной методики стоит отметить, что редис не рекомендуем применять в качестве тест-культуры.

Исследование данных, полученных при определении энергии прорастания редиса, показало, что в сравнении с контрольным вариантом, в вариантах с удалённостью 50 и 100 м в оказалась меньше в 1,4 и 1,3 раза соответственно.

Энергия прорастания редиса существенно не отличалась от контрольного варианта лишь на удалённости 300 м от федеральной трассы.

Следует отметить, что такая же тенденция наблюдается и при анализе данных по всхожести исследуемой культуры.

Наибольшая всхожесть получена в контрольном варианте (97%), а наименьшая - в варианте в 50 м от дороги (76%), что в 1,3 раза меньше, чем в контрольном варианте.

Дисперсионный анализ полученных данных показал, разница наблюдается только в 50 м и 30 м от автодороги, в остальных вариантах разница несущественна.

3.5 Лихеноиндикация

Результаты исследования видового состава и состояние лишайников представлены в таблице 11.

При изучении лишайников было определено два их вида, встречающихся на исследуемых участках: Платизмация сизая (Platysmatia glauca) и Гипогимная вздутая (Platysmatia glauca).

Покрытие лишайниками ствола колеблется Гипогимнии вздутой (Platysmatia glauca) колебалось от 37,5 до 70 см3, Платизмации сизой (Platysmatia glauca) от 20 до 56,5 см3.

Влияние федеральной трассы на состояние лишайников

С пробной площадкиПорода и № дереваНазвание вида лишайникаМесто и учета на стволеПокрытие ствола, см3Общее покрытие, %Балл общего покрытия11 - березаГипогимная вздутая physodes) (Hypogymnia physodes) (Hypogymnia physodes) (Hypogymnia physodes)Лесозащ. Полоса702352 - береза-----3 - ель-----4 - березаПлатизмация сизая (PlatismatiaЛесозащ. Полоса55,59,235 - ельПлатизмация сизаяЛесозащ. Полоса35,55,9321 - ельПлатизмация сизаяЛесозащ. Полоса441442 - ельГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса56,59,433 - березаГипогимная вздутая-0--4 - ельГипогимная вздутая-0--5 - березаГипогимная вздутая-0--31 - березаПлатизмация сизаяЛесозащ. Полоса37,56,242 - ельГипогимная вздутая-0--3 - березаГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса451544 - ельПлатизмация сизаяЛесозащ. Полоса20,53,425 - ельГипогимная вздутая-0--41 - березаГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса421442 - березаГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса15,52,513 - ельГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса206,634 - березаПлатизмация сизая-0--5 - ельГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса12,52,0151 - ельГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса652152 - березаГипогимная вздутаяЛесозащ. Полоса15533 - березаГипогимная вздутая-0--4 - березаПлатизмация сизаяЛесозащ. Полоса35,55,935 - ельГипогимная вздутая-0--

Общее покрытие составило: Гипогимнии вздутой (Platysmatia glauca) от 2% до 23%, а Платизмации сизой (Platysmatia glauca) от 5% до 9%.

При использовании десятибальной шкалы (таблица 12), можно сделать следующий вывод, что наблюдается загрязнение выбросами автотранспорта. Общее покрытие Гипогимнии вздутой (Platysmatia glauca) составляет от 1 до 5 балла, а Платизмации сизой (Platysmatia glauca) от 1 до 3 баллов.

4. Экономический раздел

.1 Расчет экономического ущерба от выбросов

Критериями эколого-экономической эффективности сельскохозяйственного производства служит максимизация решения задачи по удовлетворению общественного спроса на продукцию сельского хозяйства, полученную с оптимальными производственными издержками при сохранении и воспроизводстве окружающей среды.

Определение эколого-экономической эффективности сельскохозяйственного производства осуществляется на основе расчетов показателя эколого-экономического ущерба.

Эколого-экономический ущерб - это выраженные в стоимости фактические или возможные убытки, причиняемые сельскому хозяйству в результате ухудшения качественного состояния природной среды, при дополнительных затратах на компенсацию этих убытков. Эколого-экономический ущерб, наносимый земле, используемой в сельском хозяйстве в качестве основного средства производства, проявляется в стоимости оценке качественного ухудшения ее состояния, выражающего прежде всего в снижении почвенного плодородия и потерях продуктивности сельскохозяйственных угодий (Минаков, 2003).

Цель данного раздела - определить ущерб от выбросов автотранспорта на федеральной трассе «Казань - Екатеринбург» из сельскохозяйственного использования.

Вдоль автодороги федеральной трассы проходит полоса отвода. Территория, на которой она расположена, принадлежит СХПК «Русь». Рядом с полосой отвода находится лесозащитная полоса, затем идет поле. Предприятие использует его в сельскохозяйственном производстве.

Известно, что растения произрастающие на этой территории, накапливают некоторые компоненты ОГ, а те в свою очередь, переходят по звеньям пищевой цепи (трава - сельскохозяйственные животные - человек), тем самым, снижая качество кормов, снижение урожайности, продуктивности скота и качества продукции скотоводства, ухудшение здоровья животных и человека.

Для того чтобы произвести расчеты, необходимо знать среднюю урожайность сена с 1 га и себестоимости 1 ц сена за последние 3 года (2006-2007 гг.). Средняя урожайность сена за последние 3 года составила: 17,8 ц/га, себестоимость 1 ц сена 64,11.

Эколого - экономический ущерб (У) от изъятия полосы отвода из сельскохозяйственного использования рассчитывается по формуле:

где В-валовый сбор сена с изъятой площади; С - себестоимость 1 ц сена, руб.

Валовый сбор сена рассчитывается по формуле:

В = Ур* П

где Ур - средняя урожайность за 3 года, ц/га; П - изымаемая площадь, га

В = 17,8*22,5 = 400 ц

У = 400*64,11 = 25676 руб.

Предположим, что хозяйство будет выполнять недостаток за счет его покупки по рыночной цене. Тогда, затраты на его приобретение можно вычислить по формуле:

Зпр = К*Ц,

где Зпр - затраты на приобретение сена по рыночной цене, руб.; К - необходимое количество для покупки сена, ц; Ц - рыночная цена 1 ц сена.

Величина Зпр равна неполученному сену из-за изъятия земель, то есть 400 ц, рыночная цена 1ц, рыночная цена 1ц сена составляет 200 руб.

Тогда, Зпр = 17,8*200 = 80,100 руб.

Таким образом, площадь земель составила 17,8 га. Потеря сена в физическом весе составит 400 ц. При изъятии полосы отвода автодороги из сельскохозяйственного использования ежегодный убыток составил 25676 руб. затраты на покупку не полученного сена составят 80100.

Выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. В состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания входят 200 компонентов, к наиболее токсичным по отношению к живым организмам относятся угарный газ, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, диоксиды, диоксид серы и тяжелые металлы.
2. Отработавшие газы влияют на культуры, являющиеся основным компонентом агроэкосистемы. Воздействие отработавших газов приводит к снижению урожайности и качество сельскохозяйственной продукции. Некоторые вещества из выбросов способны накапливаться в растениях, что создает дополнительную опасность для здоровья человека и животных.
3. Осенью за 12 - ти часовой рабочий день проезжает 4080 единиц автотранспорта, которые на 1 км дороги выбросили окружающую среду около 3,3 т вредных веществ, а весной 1,2 т вредных веществ. Осенью за 12 - ти часовой выходной день наблюдалось 2880 единиц автотранспорта, образовавшие 3,2 т вредных веществ, а весной - 1680 т, образовавшие 1,7 т вредных веществ. Наибольшее загрязнение происходит за счет легковых и легкий грузовой тип автомобиля.
4. Агрохимический анализ почвы показал, что исследуемая территория на данном участке является слабокислая, в вариантах опыта она составляла от 4,9 до 5,4 рН KCI, почвы имеют низкое содержание гумуса и подвергаются незначительному загрязнению кадмием.
5. Экономический ущерб от выбросов автотранспорта на федеральной трассе «Казань - Екатеринбург» составляет 25676 руб.

Библиографический список

1.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

2.Артамонов В.И. Растения и чистота природной среды / В.И. Артамонов. - М.: Наука, 1968. - 172 с.

Безуглова О.С. Биогохимия / О.С. Безуглова, Д.С. Орлов. - Ростов н / Дону.: «Феник», 2000. - 320 с.

Бериня Дз.Ж. / Распределение выпадений выбросов автотранспорта и загрязнение почв придорожной полосы / Дз.Ж. Бериня, Л.К. Калвиня // Воздействие выбросов автотранспорта на природную среду. - Рига: Знатнее, 1989. - С. 22-35.

Валова В.Д. Основы экологии / В.Д. Валова. - М.: Изд-во Дом «Дашков и К», 2001. - 212 с.

Варшавский И.Л. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля / И.Л. Варшавский, Р.В. Малов. - М.: Транспорт, 1968. - 128 с.

Голубкина Н.А. Лабораторный практикум по экологии / Н.А. Голубкина, М.: ФОРУМ - ИНТРА - М, 2004. - 34 с.

Гутаревич Ю.Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросами двигателей / Ю.Ф. Гутаревич, - М.: Урожай, 1989. - 244 с.

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (Сосновами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 197*9. - 413 с.

Дробот В.В. Борьба с загрязнением окружающей среды на автомобильном транспорте / В.В. Дробот, П.В. Косицин, А.П. Лукьяненко, В.П. Могила. - Киев: Техника, 1979. - 215 с.

Евгуньев И.Я. Автомобильные дороги и охрана окружающей среды / И.Я. Евгеньев, А.А. Миронов. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1986. - 281 с.

Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения. Новосиб.: Наука. 1991. - 151 с.

Кузнецова Л.М. Влияние тяжелых металлов на урожай и качество пшеницы / Л.М, Кузнецова, Е.Б. Зубарева // Химия в сельском хозяйстве. - 1997. - №2. - С. 36-37.

Луканин В.Н. Промышленно - транспортная экология / В.Н. Луканин. - М.: Высшая школа, 2001. - 273 с.

Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология: Учеб. для вузов / Под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высш. шк., 2001. - 273 с.

Минеев В.Г. Практикум по агрохимии / В.Г. Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.

Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.

Молчанов А.А. Влияние леса на окружающую среду / А.А. Молчанов. - М.: Наука, 1973. - 145 с.

Никифорова Е.М. Загрязнение природной среды свинцом от выхлопных газов автотранспорта // Вести Московского ун-та. - 1975. - №3. - С. 28-36.

Обухов А.И. Научные основы разработки ПДК тяжелых металлов в почвах / А.И, Обухов, И.П. Бабьева, А.В. Гринь. - М.: Изд-во Москва. Ун-та, 1980. - 164 с.

Орешкина А.В. Особенности загрязнения почвы кадмием // ЭкиП. - 2004. №1. - С. 31-32.

Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим-технол. и биол. спец. вузов / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская. М.: Высш. шк., - 2002. - 334 с.

Павлова Е.И. Экология транспорта / Е.И. Павлова. - М.: Транспорт, 2000, - 284 с.

Перельман А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман. - М.: Высшая школа, 1975. - 341 с.

Пчелкина А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды. Методическое пособие. - М.: Экосистема, 1997. - 80 с.

Староверова А.В. Нормирование токсикантов в почвах и продуктах питания / А.В. Староверова, Л.В. Ващенко // Агрохимический вестник. - 2000. - №2. - С. 7-10.

Фелленберг Г. загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию / Г. Фелленберг. - М.: Мир, 1997. - 232 с.

Фельдман Ю.Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха / Ю.Г. Фельдман. - М.: Медицина, 1975.

Чирков Ю.И, Агрометеорология / Ю.А. Чирков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 296 с.

Шильников И.А. Миграция кадмия, цинка, свинца и стронция из корнеобитаемого слоя дерново-подзолистых почв / И.А. Шильников, М.М. Овчаренко // Агрохимический вестник. - 1998. - №5 - 6. - С. 43-44.

Юсфин Ю.С, Промышленность и окружающая среда / Ю.С. Юсфин, Я.И. Леонтьев, П.И. Черноусов. - М.: ИКЦ «Акадеикнига», 2002. - 469 с.

Юфит С.С. Яды вокруг нас. Вызоы человечтву / С.С. Юфит. - М.: Классикс Стиль, 2002. - 368 с.

Ягодин Б.А. Тяжелые металлы и здоровье человека // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - №4. - С. 18-20.

Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Ю. Якубовский. - М.: Транспорт, 1979. - 198 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Вредные вещества, содержащиеся в выбросах отработавших газов автомобилей, крайне негативно влияют на здоровье человека. Оксиды углерода и азота, углеводороды, соединения содержащие серу - это тот опасный «коктейль», который мы употребляем ежедневно на улицах нашего города.

Влияние автомобильного транспорта на экологическую ситуацию в нашей стране достигло критической черты, показатели загрязнения атмосферного воздуха и окружающей среды превышают все допустимые показатели мировых норм и стандартов . Поэтому, проблема уменьшения негативного влияния на окружающую среду автомобильного транспорта на всех стадиях его жизненного цикла является актуальной. Анализ статистических данных и оценок негативного влияния автотранспорта на окружающую среду и население показывает, что общая сумма выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в странах СНГ ежегодно составляет почти 21,2 млн. т, в частности, 19,2 млн. т, (90 %) - от автомобильного транспорта, и 2,0 млн. т, от других выбросов .

Автомобилизация приносит людям самые разнообразные блага, в то же время ее развитие сопровождается крайне негативными явлениями. Автомобильные дороги стали местом гибели и увечья миллионов людей, транспортные средства являются одним из самых активных загрязнителей атмосферного воздуха, воды и почв, шумового и вибрационного загрязнения. Дорожная сеть проходит через ценные сельскохозяйственные земли, от вредного влияния автомобильного транспорта страдает растительный и животный мир.

Строительство новых и реконструкция существующих автомагистралей негативно влияет на окружающую природную среду, в частности, на земельный фонд. На разрушение природного ландшафта влияет дорожная пыль, тяжелые составляющие отработавших газов автомобилей, продукты износа самих транспортных средств. Поэтому, вопрос возникновения факторов негативного воздействия на земельные ресурсы и зоны их распространения при строительстве новых и реконструкции существующих автомобильных дорог требует более детального изучения .

Результаты взаимодействия автомобильных дорог с окружающей средой зависят от интенсивности движения, характеристики транспортных средств, расположения и размеров дороги, ее транспортно-эксплуатационных качеств и системы эксплуатации. Автомагистраль в экологическом аспекте рассматривается не только как инженерное сооружение, а как вытянутое в линию предприятие, которое выполняет транспортную работу и взаимодействует с окружающей средой.

Влияние автомобильных дорог и автотранспорта на окружающую среду, это сложная система взаимодействия различных факторов, которые можно разделить на две группы: дорожные и транспортные. К дорожным факторам относятся: отводы под строительство автомобильной дороги земельных угодий, нарушение единства и целостности природного комплекса, изменение природного рельефа местности на протяжении строительства. К транспортным факторам относятся: шум и загазованность воздуха, возникающие вследствие движения автомобильного транспорта, загрязнения прилегающей к дороге полосы вредными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобилей. Автомобильная дорога нарушает существующие в природе основные балансы: биологический, водный, гравитационный, радиационный .

Повседневная эксплуатация автомобилей заключается в использовании эксплуатационных материалов, нефтепродуктов, природного газа, атмосферного воздуха, и сопровождается все это негативными процессами, а именно:

• загрязнением атмосферы;
• загрязнением воды;
• загрязнение земель и почв;
• шумовыми, электромагнитными и вибрационными воздействиями;
• выделением в атмосферу неприятных запахов;
• выбросом токсичных отходов;
• тепловым загрязнением.

Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду проявляется:

• во время движения автомобилей;
• при техническом обслуживании;
• при функционировании инфраструктуры, что обеспечивает его действие.

Для обеспечения экологически устойчивого развития экологической безопасности автомобильного транспорта необходимо эффективное использование имеющихся инфраструктур, снижения потребностей на перевозку и готовность перехода к использованию экологически чистых транспортных средств, а при разработке конструкций новой автомобильной техники нужно рассматривать экологические приоритеты автомобиля с учетом его полного жизненного цикла .

Приоритетными направлениями повышения экологической безопасности автомобиля на всех стадиях его жизненного цикла являются:

• различные способы уменьшения выбросов токсичных компонентов в окружающую среду;
• установка на узлах и деталях, которые подлежат наиболее быстрому износу специальных индикаторов, которые предоставляют информацию о необходимости их замены;
• избежание неконтролируемого захоронения опасных отходов;
• проектирование и изготовление новых транспортных средств, способных к быстрой разборки, использования в дальнейшем подержанных исправных механизмов и агрегатов и их утилизация;
• постоянное увеличение количества экологически чистых материалов в производстве и осуществление контроля над использованием в конструкции автомобилей материалов с вредными веществами;
• на всех стадиях жизненного цикла автомобиля использования вредных материалов и специальных жидкостей должно быть минимальным;
• своевременное техническое обслуживание и точная регулировка системы зажигания и питания двигателей внутреннего сгорания;
• снижение вредного воздействия токсичных веществ на окружающую среду в процессе эксплуатации за счет внедрения новейших систем нейтрализации вредных выбросов;
• широкое использование сжиженного природного газа, альтернативных видов топлива, новых транспортных средств, например, электромобилей;
• введение различных присадок и нейтрализаторов в состав топлива, которые обеспечивают его бездымное сгорание;
• использование новейших систем зажигания, которые способствуют полному сгоранию топлива;
• улучшение экологии крупных городов за счет выполнения требований экологического законодательства, запрета строительства в центре городов автостоянок, контроля возведения автозаправочных станций в черте города, строительство объездных дорог, прекращение массовой вырубки деревьев и парковых насаждений под предлогом «санитарной» рубки, стимулирование экологически безопасного транспорта.

Для комплексного учета негативного влияния автомобильных дорог на окружающую среду нужно работать над созданием системы объективных шкал со значениями, в которых входят все аспекты охраны территорий.

Анализ влияния продуктов работы транспорта на окружающую среду показал, что химическое загрязнение имеет огромное негативное влияние на здоровье человека и климат. Выбросы в воздух приводят к сбоям в работе дыхательной, сердечно-сосудистой и нервной систем человека.

Все это говорит о необходимости принятия мер по улучшению экологической ситуации в городах, в частности через применение политики устойчивого развития транспортных систем.

Список литературы:

1. Григорьева С.В. Оценка влияния автотранспорта на социально-экономическое развитие региона // Инновационное развитие экономики. 2012. № 6 (12). С. 20-24.
2. Дрябжинский О.Е., Гапоненко А.В. Перспективы развития автотранспорта под влиянием экономического и экологического факторов // Научно-методический электронный журнал Концепт. 2016. Т. 11. С. 2776-2780.
3. Недикова Е.В., Зотова К.Ю. Особенности влияния автомобильных дорог и автотранспорта на окружающую среду // Экономика и экология территориальных образований. 2016. № 2. С. 82-85.
4. Ситдикова А.А., Святова Н.В., Царева И.В. Анализ влияния выбросов автотранспорта в крупном промышленном городе на состояние загрязнения атмосферного воздуха // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 3. С. 591.

Автомобильный транспорт наиболее агрессивен в сравнении с другими видами транспорта по отношению к окружающей среде. Он является мощным источником ее химического (поставляет в окружающую среду громадное коли­чество ядовитых веществ), шумового и механического загрязнения. Следует подчеркнуть, что с увеличением автомобильного парка уровень вредного воз­действия автотранспорта на окружающую среду интенсивно возрастает. Так, если в начале 70-х годов ученые-гигиенисты определили долю загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, в среднем равной 13%, то в настоящее время она достигла уже 50% и продолжает расти. А для горо­дов и промышленных центров доля автотранспорта в общем объеме загрязне­ний значительно выше и доходит до 70% и более, что создает серьезную эко­логическую проблему, сопровождающую урбанизацию.

В автомобилях имеется несколько источников токсичных веществ, основными из которых являются три:

• отработавшие газы
• картерные газы
• топливные испарения

Рис. Источники образования токсичных выбросов

Наибольшая доля химического загрязнения окружающей среды авто­мобильным транспортом приходится на отработавшие газы двигателей внут­реннего сгорания.

Теоретически предполагается, что при полном сгорании топлива в ре­зультате взаимодействия углерода и водорода (входят в состав топлива) с кислородом воздуха образуется углекислый газ и водяной пар. Реакции окис­ления при этом имеют вид:

С+О2=СО2,
2Н2+О2=2Н2.

Практически же вследствие физико-механических процессов в цилинд­рах двигателя действительный состав отработавших газов очень сложный и включает более 200 компонентов, значительная часть которых токсична.

Таблица. Ориентировочный состав отработавших газов автомобильных двигателей

Компоненты	Размерность	Пределы концентраций компонентов Бензиновый, с искр. зажигание Дизельный
		Бензиновые	Дизельные
Кислород, O2
Пары воды, Н2О			0,5…10,0
Двуокид углерода, СО2
Углеводороды, СН (суммарно)
Оксид углерода, СО
Оксид азота, NOx
Альдегиды
Оксиды серы (сумм.)
Бенз(а)пирен
Соединения свинца

Состав отработавших газов двигателей на примере легковых автомобилей без их нейтрализации можно представить в виде диаграммы.

Рис. Составные части отработавших газов без применения нейтрализации

Как видно из таблицы и рисунка, состав отработавших газов рассматриваемых типов двигателей существенно различается прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания – оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и сажи.

К токсичным компонентам отработавших газов относятся:

• оксид углеро­да
• углеводороды
• оксиды азота
• оксиды серы
• альдегиды
• бенз(а)пирен
• со­единения свинца

Различие в составе отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей объясняется большим коэффициентом избытка воз­духа α (отношение действительного количества воздуха, поступающего в ци­линдры двигателя, к количеству воздуха, теоретически необходимому для сго­рания 1 кг топлива) у дизельных двигателей и лучшим распыливанием топли­ва (впрыск топлива). Кроме того, у бензинового карбюраторного двигателя смесь для раз­личных цилиндров неодинакова: для цилиндров, расположенных ближе к кар­бюратору, – богатая, а для удаленных от него – беднее, что является недо­статком бензиновых карбюраторных двигателей. Часть топливовоздушной смеси у карбю­раторных двигателей поступает в цилиндры не в парообразном состоянии, а в виде пленки, что также увеличивает содержание токсичных веществ вслед­ствие плохого сгорания топлива. Этот недостаток не характерен для бензино­вых двигателей с впрыском топлива, так как подача топлива осуществляется непосредственно к впускным клапанам.

Причиной образования оксида углерода и частично углеводородов явля­ется неполное сгорание углерода (массовая доля которого в бензинах дости­гает 85%) из-за недостаточного количества кислорода. Поэтому концентрации оксида углерода и углеводородов в отработавших газах возрастают при обога­щении смеси (α 1, вероятность указанных превращений во фронте пламени мала и в отработавших газах содержится меньше СО, но в цилиндрах находятся дополнительные источники его появления:

• низкотемпературные участки пламени стадии воспламенения топлива
• капли топлива, поступающие в камеру на поздних стадиях впрыска и сгорающие в диффузионном пламени при недостатке кислорода
• частицы сажи, образовавшейся в период распространения турбулент­ного пламени по гетерогенному заряду, в котором, при общем избытке кисло­рода могут создаваться зоны с его дефицитом и осуществляться реакции типа:

2С+О2 → 2СО.

Диоксид углерода СО2 является не токсичным, но вредным веществом в связи с фиксируемым повышением его концентрации в атмосфере планеты и его влиянием на изменение климата. Основная доля образовавшихся в ка­мере сгорания СО окисляется до СО2, не выходя за пределы камеры, ибо за­меренная объемная доля диоксида углерода в отработавших газах составля­ет 10-15%, т. е. в 300…450 раз больше, чем в атмосферном воздухе. Наиболь­ший вклад в образование СО2 вносит необратимая реакция:

СО + ОН → СО2 + Н

Окисление СО в СО2 происходит в выпускной трубе, а также в нейтра­лизаторах отработавших газов, которые устанавливаются на современных автомобилях для принудительного окисления СО и несгоревших углеводородов до СО2 в связи с необходимостью выполнения норм ток­сичности.

Углеводороды

Углеводороды – многочисленные соединения различного типа (например, C6H6 или C8H18) состоят из исходных или распав­шихся молекул топлива, и их содержание увеличивается не только при обога­щении, но и при обеднении смеси (а > 1,15), что объясняется повышенным количеством непрореагировавшего (несгоревшего) топлива из-за избытка воздуха и пропусков воспламенения в отдельных цилиндрах. Образование угле­водородов происходит также из-за того, что у стенок камеры сгорания темпе­ратура газов недостаточно высока для сгорания топлива, поэтому здесь пла­мя гасится и полного сгорания не происходит. Наиболее токсичны полициклические ароматические углеводороды.

В дизельных двигателях легкие газообразные углеводороды образуются при термическом распаде топ­лива в зоне срыва пламени, в ядре и в переднем фронте факела, на стенке на стенках камеры сгорания и в результате вторичного впрыскивания (подвпрыскивания).

Твердые частицы включают нерастворимые (твердый углерод, оксиды металлов, диоксид кремния, сульфаты, нитраты, асфальты, соединения свин­ца) и растворимые в органическом растворителе (смолы, фенолы, альдегиды, лак, нагар, тяжелые фракции, содержащиеся в топливе и масле) вещества.

Твердые частицы в отработавших газах дизелей с наддувом состоят на 68…75% из нерастворимых веществ, на 25…32% – из растворимых.

Сажа

Сажа (твердый углерод) является основным компонентом нераствори­мых твердых частиц. Образуется при объемном пиролизе (термическом раз­ложении углеводородов в газовой или паровой фазе при недостатке кислоро­да). Механизм образования сажи включает несколько стадий:

• образование зародышей
• рост зародышей до первичных частиц (шестиугольных пластинок гра­фита)
• увеличение размеров частиц (коагуляция) до сложных образований–конгломератов, включающих 100… 150 атомов углерода
• выгорание

Выделение сажи из пламени происходит при α = 0,33…0,70. В от­регулированных двигателях с внешним смесеобразованием и искровым зажи­ганием (бензиновых, газовых) вероятность появления таких зон незначитель­на. У дизелей локальные переобогащенные топливом зоны образуются чаще и в полной мере реализуются перечисленные процессы сажеобразования. Поэтому выбросы сажи с отработавшими газами у дизелей больше, чем, у дви­гателей с искровым зажиганием. Образование сажи зависит от свойств топли­ва: чем больше отношение С/Н в топливе, тем выход сажи выше.

В состав твердых частиц кроме сажи входят соединения серы, свинца. Оксиды азота NOx представляют набор следующих соединений: N2О, NO, N2О3, NО2, N2О4 и N2O5. В отработавших газах автомобильных двигателей преобла­дает NO (99% в бензиновых двигателях и более 90% в дизелях). В камере сгорания N0 может образовываться:

• при высокотемпературном окислении азота воздуха (термический NО)
• в результате низкотемпературного окисления азотсодержащих соеди­нений топлива (топливный NO)
• из-за столкновения углеводородных радикалов с молекулами азота в зоне реакций горения при наличии пульсации температуры (быстрый NO)

В камерах сгорания доминирует термический NO, образующийся из мо­лекулярного азота во время горения бедной топливовоздушной смеси и сме­си, близкой к стехиометрической, за фронтом пламени в зоне продуктов сго­рания. Преимущественно при сгорании бедных и умеренно богатых смесей (α > 0,8) реакции происходят по цепному механизму:

О + N2 → NO + N
N + О2 → NO+О
N+OH → NO+H.

В богатых смесях (а < 0,8) осуществляются также реакции:

N2 + ОН → NO + NH
NH + О → NО + ОН.

В бедных смесях выход NО определяется максимальной температурой цепочно-теплового взрыва (максимальная температура 2800…2900° К), т. е. кинетикой образования. В богатых смесях выход NО перестает зависеть от максимальной температуры взрыва и определяется кинетикой разложения и содержание NО уменьшается. При горении бедных смесей значительно вли­яние на образование NО оказывает неравномерность температурного поля в зоне продуктов сгорания и присутствие паров воды, которая в цепной реак­ции окисления NOx является ингибитором.

Высокая интенсивность процесса нагревания, а затем охлаждения смеси газов в цилиндре ДВС приводит к образованию существенно неравновесных концентраций реагирующих веществ. Происходит замораживание (закалка) образовавшегося NО на уровне максимальной концентрации, кото­рый обнаруживается в отработавших газах из-за резкого замедления скорости разложения NО.

Основными соединениями свинца в отработавших газах автомобилей являются хлориды и бромиды, а также (в меньших количествах) оксиды, суль­фаты, фториды, фосфаты и некоторые их промежуточные соединения, которые при температуре ниже 370°С находятся в виде аэрозолей или твердых частиц. Около 50% свинца остается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу с отработавшими газами.

Большое количество соединений свинца выбрасывается в воздух при использовании этого металла в качестве антидетонатора. В настоящее время соединения свинца в качестве антидетонаторов не применяются.

Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на мил­лион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Оксид углерода

Оксид углерода (СО) – бесцветный, не имеющий запаха газ. Плот­ность СО меньше, чем воздуха, и поэтому он легко может распространятся в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО сни­жает функцию кислородного питания, вытесняя кислород из крови. Это объясняет­ся тем, что поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кисло­рода. Прямое влияние оказывает СО на тканевые биохимические процессы, влекущие за собой нарушение жирового и углеводного обмена, витаминного баланса и т.д. В результате кислородного голодания токсический эффект СО связан с непосредственным влиянием на клетки центральной нервной системы. Повышение концентрации окиси углерода опасны и тем, что в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедля­ется реакция, падает работоспособность водителей, что влияет на безопас­ность дорожного движения.

Характер токсического воздействия СО можно проследить по диаграмме, представленной на рисунок.

Рис. Диаграмма воздействия СО на организм человека:
1 – смертельный исход; 2 – смертельная опасность; 3 – головная боль, тошнота; 4 – начало токсического действия; 5 – начало заметного действия; 6 – незаметное действие; Т,ч - время воздействия

Из диаграммы следует, что даже при незначительной концентрации СО в воздухе (до 0,01%) длительное воздействие его вызывает головную боль и приводит к снижению работоспо­собности. Более высокая концентрация СО (0,02…0,033%) приводит к развитию атеросклероза, возникновению инфаркта миокарда и развитию хронических легочных заболеваний. Причем особенно вредно воздействие СО на людей, страдающих коронарной недос­таточностью. При концентрации СО около 1% наступает потеря сознания уже через несколько вздохов. СО ока­зывает негативное влияние и на нервную систему человека, вызы­вая обмороки, а также изменения цветовой и световой чувстви­тельности глаз. Симптомы отравления СО – головная боль, серд­цебиение, затрудненное дыхание и тошнота. Следует отметить, что при сравнительно небольших концентрациях в атмосфере (до 0,002%), СО связанный с гемоглобином, посте­пенно выделяется и кровь человека очищается от него на 50% каж­дые 3-4 ч.

Углеводородные соединения

Углеводородные соединения по их биологическому действию изуче­ны пока еще недостаточно. Однако экспериментальные исследования пока­зали, что полициклические ароматические соединения вызывали раку живот­ных. При наличие определенных атмосферных условий (безветрие, напряжен­ная солнечная радиация, значительная температурная инверсия) углеводоро­ды служат исходными продуктами для образования чрезвычайно токсичных продуктов – фотооксидантов, обладающих сильными раздражающим и обще­токсичным действием на органы человека, и образуют фотохимический смог. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные веще­ства. Наиболее изученным является многоядерный ароматический углеводо­род бенз(а)пирен, известный еще под названием 3,4 бенз(а)пирен, – вещество, представляющее собой кристаллы желтого цвета. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. В случае попадания канцерогенных веществ, осев­ших на пылевидных частицах, через дыхательные пути в легкие они задержи­ваются в организме. Токсичными углеводородами являются также и пары бен­зина, попадающие в атмосферу из топливной системы, и картерные газы, вы­ходящие через вентиляционные устройства и неплотности в соединениях от­дельных узлов и систем двигателя.

Оксид азота

Оксид азота – бесцветный газ, а диоксид азота – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм чело­века соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях со­единения азотной и азотистой кислот, раздражающе действуя на слизистые оболочки глаз, носа и рта. Оксиды азота участвуют в процессах, ведущих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что от­равление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем нет каких-либо нейтрализующих средств.

Сажа

Сажа при попадании в организм человека вызывает негативные послед­ствия в дыхательных органах. Если относительно крупные частицы сажи раз­мером 2…10 мкм легко выводятся из организма, то мелкие размером 0,5…2 мкм задерживаются в легких, дыхательных путях, вызывают аллергию. Как любая аэрозоль, сажа загрязняет воздух, ухудшает видимость на дорогах, но, самое главное, на ней адсорбируются тяжелые ароматические-углеводороды, в том числе бенз(а)пирен.

Сернистый ангидрид SО2

Сернистый ангидрид SО2 – бесцветный газ с острым запахом. Раз­дражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощение SO2 влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раз­дражение глаз, кашель.

Диоксид углерода СО2

Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) – не оказывает токсического действия на ор­ганизм человека. Он хорошо поглощается растениями с выделени­ем кислорода. Но при наличии в атмосфере земли значительного количества углекислого газа, поглощающего солнечные лучи, соз­дается парниковый эффект, приводящий к так называемому «теп­ловому загрязнению». Вследствие этого явления повыша­ется температура воздуха в нижних слоях атмосферы, происходит потепление, наблюдаются различные климатические аномалии. Кроме того, повышение содержания в атмосфере СО2 способствует образованию «озоновых» дыр. При снижении концентрации озона в атмосфере земли повышается от­рицательное воздействие жесткого ультрафиолетового излучения ни организм человека.

Автомобиль является источником загрязнения воздуха также пылью. Во время езды, особенно при торможении, в результате трения покрышек о поверхность дороги образует­ся резиновая пыль, которая постоянно присутствует в воздухе на магистралях с интенсивным движением. Но покрышки не являются единственным источни­ком пыли. Твердые частицы в виде пыли выделяются с отработавшими газами, завозятся в город в виде грязи на кузовах автомобилей, образуются от истира­ния дорожного покрытия, поднимаются в воздух вихревыми потоками, возника­ющими при движении автомобиля, и т.д. Пыль отрицательно сказывается на здоровье человека, губительно действует на растительный мир.

В городских условиях автомобиль является источником согревания ок­ружающего воздуха. Если в городе одновременно движется 100 тыс. автома­шин, то это равно эффекту, производимому 1 млн. л горячей воды. Отработав­шие газы автомобилей, содержащие теплый водяной пар, вносят свой вклад в изменение климата города. Более высокие температуры пара усиливают пе­ренос тепла движущейся средой (термическая конвекция), в результате чего количество осадков над городом возрастает. Влияние города на количество осадков особенно отчетливо видно по их закономерному увеличению, проис­ходящему параллельно с ростом города. За десятилетний период наблюде­ний в Москве, например, выпадало 668 мм осадков в год, в ее окрестностях – 572 мм, в Чикаго – 841 и 500 мм соответственно.

К числу побочных проявлений деятельности чело­века относятся и кислотные дожди – растворенные в атмосферной влаге продукты сгорания – оксиды азота и серы. В основном это относится к промышлен­ным предприятиям, выбросы которых отводятся высо­ко над уровнем поверхности и в составе которых мно­го оксидов серы. Вредное воздействие кислотных дож­дей проявляется в уничтожении растительности и ускорении коррозии металлических конструкций. Важным фактором здесь является и то, что кислотные дожди способны вместе с движением атмосферных воздушных масс преодолевать расстояния в сотни и тысячи километров, пересекая границы государств. В периодической печати появляются сообщения о кислотных дождях, выпадающих в разных странах Европы, в США, Канаде и замеченных даже в таких заповедных зонах, как бассейн Амазонки.

Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают температурные инверсии – особое состояние атмосферы, при котором температура воздуха с высотой увеличивается, а не уменьшается. Приземные температурные инверсии являются результатом ин­тенсивного излучения тепла поверхностью почвы, вследствие чего охлаждаются и поверхность, и прилега­ющие слои воздуха. Подобное состояние атмосферы препятствует развитию вертикальных движений воздуха, поэтому в нижних слоях накапливаются водяной пар, пыль, газообразные вещества, способствуя образованию слоев дымки и тумана, в том числе – смога.

Широкое применение соли для борьбы с гололедом на автомобильных дорогах ведет к сокращению срока службы автомобилей, вызывает неожиданные изменения в придорожной флоре. Так, в Англии отмечено появле­ние вдоль дорог растений, характерных для морских побережий.

Автомобиль – сильный загрязнитель водоемов, подземных водных ис­точников. Определено, что 1 л нефти может сделать непригодным для питья несколько тысяч литров воды.

Большой вклад в загрязнение окружающей среды вносят процессы техни­ческого обслуживания и ремонта подвижного состава которые требуют энерге­тических затрат и связаны с большим водопотреблением, выбросом загрязняю­щих веществ в атмосферу, образованием отходов, в том числе токсичных.

При выполнении технического обслуживания транспортных средств за­действованы подразделения, зоны периодических и оперативных форм тех­нического обслуживания. Выполнение ремонтных работ ведется на производ­ственных участках. Используемые в процессах ТО и ремонта технологичес­кое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки яв­ляются стационарными источниками загрязняющих веществ.

Таблица. Источники выделения и состав вредных веществ в производственных процессах на эксплуатационных и ремонтных предприятиях транспорта

Название зоны, участка, отделения	Производственный процесс	Используемое оборудование	Выделяющиеся вредные вещества
Участок мойки подвижного состава	Омывка наружных поверхностей	Механическая мойка (моечные машины), шланговая мойка	Пыль, щелочи, поверхностно-активные синтетические вещества, нефтепродукты, растворяемые кислоты, фенолы
Зоны технического обслуживания, участок диагностики	Техническое обслуживание	Подъемно-транспортирующие устройства, смотровые канавы, стенды, оборудование для замены смазки, комплектующих, система вытяжной вентиляции	Оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, масляный туман, сажа, пыль
Слесарно-механическое отделение	Слесарные, расточные, сверлильные, строгальные работы	Токарный, вертикально-сверлильный, строгальный, фрезерный, шлифовальный и др. станки	Пыль абразивная, металлическая стружка, масляный туман, эмульсии
Элсктротехничсское отделение	Заточные, изолировочные, обмоточные работы	Заточной станок, электролудильные ванны, оборудование для пайки, стенды испытаний	Абразивная и асбестовая пыль, канифоль, пары кислот, третник
Аккумуляторный участок	Сборочно-разборочные и зарядные работы	Ванны для промывки и очистки, сварочное оборудование, стел- лажи, система вы­тяжной вентиляции	Промывочные растворы, пары кислот, электролит, шламы, промывочные аэрозоли
Отделение топливной аппаратуры	Регулировочные и ремонтные работы по топливной аппаратуре	Проверочные стенды, специальная оснастка, система вентиляции	Бензин, керосин, дизельное топливо. ацетон, бензол, ветошь
Кузнечно-рессорное отделение	Ковка, закалка, отпуск металлических изделий	Кузнечный горн, термические ванны, система вытяжной вентиляции	Угольная пыль, сажа, оксиды углерода, азота, серы, загрязненные сточные воды
Медницко-жестяницкое отделение	Резка, пайка, правка, формовка по шаблонам	Ножницы по металлу, оборудование для пайки, шаблоны, система вентиляции	Пары кислот, третник, наждачная и метал­лическая пыль и отходы
Сварочное отделение	Электродуговая и газовая сварка	Оборудование для дуговой сварки, ацетилена — кисло­родный генератор, система вытяжной вентиляции	Минеральная пыль, сварочный аэрозоль, оксиды марганца, азота, хрома, хлорис­тый водород, фториды
Арматурное отделение	Резка стекол, ремонт дверей, полов, сидений, внутренней отделки	Электрический и ручной инструмент, сварочное оборудование	Пыль, сварочный аэрозоль, древесная и металлическая стружка, металличес­кие и пластмассовые отходы
Обойное отделение	Ремонт и за­мена изношен­ных, повреж­денных сиде­ний, полок, кресел, диванов	Швейные машины, раскройные столы, ножи для кройки и резки поролона	Пыль минеральная и органическая, отходы тканей и синтетических материалов
Участок шиномонтажа и ремонта шин	Разборка и сборка шин, ремонт покры­шек и камер, балансировоч­ные работы	Стенды для разборки и сборки шин, оборудование для вулканизации, станки для динамической и статической балан­сировки	Минеральная и резиновая пыль, сернистый ангидрид, пары бензина
Участок лакокрасочных покрытий	Удаление старой краски, обез­жиривание, нанесение лакокрасочных покрытий	Оборудование для пневматического или безвоздушного распыления, ванны, сушильные камеры, система вентиляции	Пыль минеральная и органическая, пар-растворителей и аэг золи красок, загряз­ненные сточные в^ я
Участок обкатки двигателей (для ремонтных предприятий)	Холодная и горячая обкатка двигателя	Стенд для обкатки, система вытяжной вентиляции	Оксиды углерода, азота, углеводорода, сажа, сернистый ангидрид
Стоянки и места отстоя подвижного состава	Перемещение единиц подвижного состава, ожидание	Оборудованная площадка открытого или закрытого хранения	Тоже

Сточные воды

При эксплуатации автомобилей образуются сточные воды. Состав и количество этих вод различны. Сточные воды возвращаются обратно в окружающую среду, главным образом в объекты гидросферы (река, канал, озеро, водохранилище) и суши (поля, накопители, подземные горизонты и др.). В зависимости от вида производства сточными водами на предприятиях транспорта могут являться:

• сточные воды от мойки автомобилей
• нефтесодержащие стоки от производственных участков (моющие растворы)
• сточные воды, содержащие тяжелые металлы, кислоты, щелочи
• сточные воды, содержащие краску, растворители

Сточные воды от мойки автомобилей составляют от 80 до 85% от объема производственных стоков автотранспортных организаций. Основными загрязнителями являются взвешенные вещества и нефтепродукты. Их содержание зависит от типа автомобиля, характера дорожного покрытия, погодных условий, характера перевозимого груза и др.

Сточные воды от мойки агрегатов, узлов и деталей (отработанные моющие растворы) отличаются наличием в них значительного количества нефтепродуктов, взвешенных веществ, щелочных компонентов и поверхностно-активных веществ.

Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (хром, медь, никель, цинк), кислоты и щелочи наиболее характерны для авторемонтных производств, использующих гальванические процессы. Они образуются в процессе приготовления электролитов, подготовки поверхностей (электрохимическое обезжиривание, травление) гальванопокрытий и промывки деталей.

В процессе проведения малярных работ (методом пневматического распыления) 40% лакокрасочных материалов поступает в воздух рабочей зоны. При проведении этих операций в окрасочных камерах, оборудованных гидрофильтрами, 90% этого количества оседает на элементах самих гидрофильтров, 10% уносится с водой. Таким образом, в сточные воды окрасочных участков попадает до 4% израсходованных лакокрасочных материалов.

Основным направлением в области снижения загрязнения водных объектов, грунтовых и подземных вод промышленными стоками, является создание систем оборотного водоснабжения производства.

Ремонтные работы сопровождаются также загрязнением почвы, на­коплением металлических, пластмассовых и резиновых отходов вблизи про­изводственных участков и отделений.

При строительстве и ремонте путей сообщения, а также производственно-бытовых объектов предприятий транспорта происходит изъятие из экосистем воды, грунта, плодородных почв, минеральных ресурсов недр, разрушение природных ландшафтов, вмешательство в животный и растительный мир.

Шум

Наряду с другими видами транспорта, промышленным оборудованием, бытовыми приборами автомобиль является источником искусственного шу­мового фона города, как правило, отрицательно воздействующего на челове­ка. Следует отметить, что и без шума, если он не превышает допустимых пре­делов, человек чувствует дискомфорт. Не случайно исследователи Арктики не раз писали о «белом безмолвии», которое угнетающе действует на челове­ка, тогда как «шумовое оформление» природы положительно влияет на психи­ку. Однако шум искусственного происхождения, особенно сильный шум, отри­цательно влияет на нервную систему. Перед населением современных горо­дов возникает серьезная проблема борьбы с шумом, так как сильный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические расстройства. Опас­ность шумового воздействия усугубляется свойством человеческого организ­ма накапливать акустические раздражения. Под действием шума определен­ной интенсивности возникают изменения в циркуляции крови, работе сердца и желез внутренней секреции, снижается мышечная выносливость. Статисти­ческие данные свидетельствуют о том, что процент нервно-психических забо­леваний выше среди лиц, работающих в условиях повышенного уровня шума. Реакция на шум зачастую выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватываю­щих всю сферу чувствительных восприятий. Люди, подвергающиеся постоян­ному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.

Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анали­заторы, снижает устойчивость ясного видения и рефлекторную деятельность. Чувствительность сумеречного зрения ослабевает, снижается чувствительность дневного зрения к оранжево-красным лучам. В этом смысле шум является кос­венным убийцей многих людей на автотранспортных магистралях мира. Это от­носится как к водителям автотранспорта, работающим в условиях интенсивного шума и вибрации, так и к жителям крупных городов с высоким уровнем шума.

Особенно вреден шум в сочетании с вибрацией. Если кратковременная вибрация тонизирует организм, то постоянная вызывает так называемую виб­рационную болезнь, т.е. целый комплекс нарушений в организме. У водителя снижается острота зрения, сужается поле видимости, может изменится вос­приятие цвета или способность оценивать расстояние до встречного автомо­биля. Нарушения эти, конечно, индивидуальны, однако для профессиональ­ного водителя они всегда нежелательны.

Опасным является также инфразвук, т.е. звук с частотой менее 17 Гц. Этот индивидуальный и неслышный враг вызывает реакции, противопоказан­ные человеку за рулем. Воздействие инфразвука на организм вызывает сон­ливость, ухудшение остроты зрения и замедленную реакцию на опасность.

Из источников шума и вибрации в автомобиле (коробка передач, задний мост, карданный вал, кузов, кабина, подвеска, а также колеса, шины) основным является двигатель с его системами впуска и выпуска, охлаждения и питания.

Рис. Анализ источников шума грузового автомобиля:
1 – суммарный шум; 2 – двигатель; 3 – система выпуска отработавших газов; 4 – вентилятор; 5 – впуск воздуха; 6 – остальное

Тем не менее, при скорости движения автомобиля более 50 км/ ч преобладающим является шум создаваемый шинами автомобиля, который увеличивается пропорционально скорости движения.

Рис. Зависимость шума автомобиля от скорости движения:
1 – диапазон рассеивания шума из-за разных сочетаний дорожных покрытий и шин

Совокупное действие всех источников акустического излучения и приво­дит к тем высоким уровням шума, которыми характеризуется современный автомобиль. Эти уровни зависят и от других причин:

• состояния дорожного по­крытия
• скорости и изменения направления движения
• изменения частоты вра­щения коленчатого вала двигателя
• нагрузки
• и т.д.

Проблема охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов является одной из наиболее актуальных среди глобальных общечеловеческих проблем.

Определенную долю в загрязнение окружающей среды вносят и АТП, в особенности эксплуатируемые ими автомобили. Автомобильный транспорт отравляет вредными выбросами выхлопных газов воздух, загрязняет территории топливно-смазочными материалами, является источником повышенного шума и электромагнитных излучений. Также под территории расположения АТП потребляются значительные земельные ресурсы. Общая картина загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом в настоящее время, по мнению многих экспертов, удручающая и продолжает ухудшаться.

Уровень выбросов в атмосферу вредных веществ автомобильным транспортом составляет 35-40% из всех загрязнений, что составляет около 22 млн. т в год.

Основная причина загрязнений воздушной среды – отработавшие газы автомобильных двигателей, содержащие более 200 наименований вредных веществ и соединений (окись углерода, оксиды азота, углеводороды, двуокись серы, свинцовые соединения и т.д.) можно привести наглядный пример: только один исправный грузовой автомобиль с карбюраторным двигателем в течении года выбрасывает в атмосферу до 8-10 т окиси углерода. Автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин, ежегодно выбрасывает более 4000 т вредных для здоровья человека соединений свинца.

Отравляется не только воздушная среда, но и водные ресурсы. Основные загрязнения – нефтепродукты, тетраэтилсвинец, органические растворители и гальванические сбросы, грязевые отложения, продукты коррозии и т.п. АТП сбрасывают в водоемы более 3,4 млн. м3 неочищенных сточных вод.

Автомобильный транспорт – основной источник городского шума. Шум у 60% населения вызывает различные болезненные реакции.

Перечислим основные причины такого неблагоприятного положения.

Прежде всего неудовлетворительная организация технической эксплуатации подвижного состава. Очень часто на АТП нарушается периодичность проведения технического обслуживания автомобилей, не в полном объеме выполняются регламентные работы, недостаточный контроль за состоянием топливной аппаратуры автомобилей, нерациональное использование эксплуатационных материалов и т.п.

Также недостаточен технический уровень автотранспортной техники. Значительная часть новых автомобилей не соответствует современным требованиям по токсичности, и заводы-изготовители не дают гарантии соблюдения норм токсичности в ходе эксплуатации. Медленными темпами решаются проблемы нейтрализации отработавших газов, дизелизации легковых автомобилей, применение электронного управления системами зажигания и подачи топлива.

Недостаточен ассортимент и низкое качество автомобильного топлива и особенно смазочных материалов. При сгорании этилированных бензинов больше половины свинца выбрасывается в атмосферу с отработанными газами. Состав и качество топлива не соответствует современным требованиям, а порой и стандартам. Российская система стандартизации и нормирования экологических параметров автомобиля уступает европейским системам. Отсутствуют ГОСТы по токсичности для автомобилей, работающих на газообразном топливе.

Остро стоит проблема переработки, сжигания и утилизации нефтяных отходов и осадков из очистных сооружений. АТП вывозят такие отходы практически куда попало, что соответственно приводит к загрязнению почвы, грунтовых вод, водоемов и т.п.

Поэтому, основной задачей, стоящей перед АТП, является снижение количества вредных выбросов в атмосферу и усовершенствование очистных сооружений.

Современное общество не обходится без транспорта. Сейчас используются как грузовые, так и общественные средства передвижения, которые снабжаются различными видами энергии для обеспечения движения. На данный момент в разных частях света используются следующие транспортные средства:

• автомобильный (автобусы, легковые авто, микроавтобусы);
• железнодорожный (метро, поезда, электропоезда);
• водный (лодки, катера, контейнерные суда, танкеры, паромы, круизные суда);
• воздушный (самолеты, вертолеты);
• электротранспорт (трамваи, троллейбусы).

Несмотря на то, что транспорт позволяет ускорить время всех передвижений людей не только по поверхности земли, но по воздуху и воде, различные ТС оказывают воздействие на окружающую среду.

Загрязнение окружающей среды

Каждый вид транспорта загрязняет экологию, но существенное преимущество – 85% загрязнения осуществляет автомобильный транспорт, который выделяет выхлопные газы. Машины, автобусы и другой транспорт этого вида приводит к различным проблемам:

• загрязнение атмосферы;
• ухудшение здоровья людей и животных.

Морской транспорт

Морской транспорт более всего загрязняет гидросферу, поскольку в водоемы поступает грязная балластная вода и вода, которой моют плавательные суда. Энергетические установки кораблей загрязняют воздух различными газами. Если танкеры перевозят нефтепродукты, то существует риск загрязнения воды нефтью.

Авиационный транспорт

Авиационный транспорт загрязняет, прежде всего, атмосферу. Их источником являются газы авиационных двигателей. Благодаря работе авиатранспорта в воздух попадает углекислый газ и оксиды азота, пары воды и оксиды серы, оксиды углерода и твердые частицы.

Электротранспорт

Электротранспорт вносит свою лепту в загрязнение окружающей среды путем электромагнитных излучений, шумов и вибраций. При его обслуживании в биосферу поступают различные вредные вещества.

Таким образом, при эксплуатации самых разных транспортных средств происходит загрязнение окружающей среды. Вредные вещества загрязняют воду, почву, но более всего загрязнителей поступает в атмосферу. Это угарный газ, оксиды, тяжелые соединения и парообразные вещества. В результате этого происходит не только парниковый эффект, но и выпадают , учащается количество заболеваний и ухудшается состояние здоровья людей.