Привет студент

3.1 Борьба с выхлопными газами автомобилей

Известные способы борьбы с загрязнением воздушного бассейна можно подразделить на три группы.

К первой группе относятся способы, обеспечивающие уменьшение экологической опасности транспорта (улучшение конструкции автомобильной техники, усовершенствование и создание новых двигателей внутреннего сгорания (форкамерный двигатель), замена двигателей внутреннего сгорания электродвигателями, содержание автомобилей в исправном состоянии и др., перевод автомобилей на новые виды топлива (газ), внедрение различных систем очистки отработавших газов (с каталитическими нейтрализаторами).

Основным источником загрязнения атмосферы от дорожно-транспортного комплекса являются выхлопные газы автомобилей. Система снижения токсичности двигателя включает конструктивные элементы, обеспечивающие сжигание количества загрязняющих веществ, выбрасываемых при его работе. К ним относятся системы вентиляции катера двигателя, система рециркуляции отработавших газов, электронные системы управления карбюратором, улавливание топливных испарений из системы питания. Основным компонентом картерных газов являются углеводороды топлива и масла, поэтому эффективный путь предотвращения загрязнения атмосферы – это создание замкнутой системы вентиляции картера. Для картерных газов в загрязнении атмосферы может достигать 20-30% в общем балансе выброса двигателя. Поэтому закрытая система вентиляции предусматривает транспортирование картерных газов во впускной тракт двигателя для сжигания их в рабочих цилиндрах.

Система рециркуляции отработавших газов применяется как эффективное средство уменьшения выделений оксидов азота. Принцип ее работы основан на всасывании части отработавших газов во впускной трубопровод двигателя. Количество газов, участвующих в рециркуляции, может достигать 20-25%, при этом содержание азота снижается до 70-80%.

Электронная система управления карбюратором учитывает температуру двигателя, температуру горючей смеси, чистоту вращения и др. параметры для обеспечения оптимального состава горючей смеси и ее наилучшего сгорания с наименьшей концентрацией токсичности компонентов в отработавших газах.

Улавливание топливных испарений из системы питания заключается в вентилировании топливных баков и карбюратора с осаждением паров в специальных адсорберах или в картере двигателя. Адсорбер представляет собой емкость, заполненную поверхностно-активным веществом – адсорбентом, в качестве которых обычно используют активированный уголь. При работе двигателя происходит регенерация адсорбента продувкой его воздухом, засасываемом во впускную систему двигателя. Применение такой системы экономит на легковом автомобиле в среднем 36 г. бензина в сутки, на грузовом – 100 г. с одновременным снижением выбросов.

Нейтрализация отработавших газов двигателя автомобиля заключается в окислении продуктов неполного сгорания топлива. Его интенсифицирует повышением температуры в системе выпуска газов, подачей в зону окисления дополнительного воздуха, введением катализаторов. Термический нейтрализатор представляет собой теплоизолированную емкость со специальной организацией течения отработавших газов. В термоизолированных камерах происходит дожигание промежуточных продуктов сгорания СО и СnHm до конечных продуктов СО₂ и Н₂О. Применение каталитических нейтрализаторов позволяет окислять продукты неполного сгорания и нейтрализировать оксиды азота. Процесс окисления происходит во время прохождения отработавших газов через слой катализатора. В качестве каталитических нейтрализаторов применяют благородные металлы (палладий, платину), а также оксиды переходных металлов (меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца и др.). Наилучшую очистку отработавших газов дают двухсекционные нейтрализаторы, позволяющие после прохождения первой секции уменьшить содержание оксидов азота, а после второй – содержание СО и С_nН_m.

Жидкостная нейтрализация отработавших газов получила широкое распространение на автомобилях и оборудовании, работающих в замкнутом пространстве. Система очистки в этом случае включает улавливание мелкодисперсных частиц путем пропуска отработавших газов через слой воды или водного раствора. Часть компонентов отработавших газов (альдегиды, оксиды серы, высшие оксиды азота) при прохождении через слой жидкости нейтрализуются. Для ограничения выбросов твердых частиц дизельных двигателей используют сажевые, керамические и металлические фильтры. Иногда на фильтрующие материалы наносят специальные катализаторы. В последнее время начинают использоваться электрофильтры [30].

Вторая группа охватывает архитектурно-планировочные решения - увеличения площадей парков и скверов, строительство новых транспортных систем, создание безостановочных магистралей, строительство подземных переходов, тоннелей и др., регулирование движения автомобилей и др. Необычайно важен вопрос совершенствования организации движения (оптимизация скоростных режимов, "зеленая волна”, улучшение светофорного регулирования и др.), рациональной организации транспортных процессов (разгрузка улиц, дорог и центра города, введение бестранспортных зон и др.).

К третьей группе можно отнести способы, связанные с уменьшением токсичности ОГ и организационно - технические мероприятия - установка на автомобилях газоулавливающих аппаратов, оптимизация работы карбюраторов, применения к топливу присадок, контроль загазованности, мероприятия по выселению автотранспортных предприятий за пределы города, введение новых нормативно-технических документов в области защиты атмосферного воздуха и т.п.

Эффективность применения того или иного способа борьбы с загрязнением воздуха зависит от конкретных условий эксплуатации автомобильного транспорта. Но все они являются приемлемыми, так как направлены на решение важнейшей проблемы - защиту окружающего нас пространства.

Наиболее логичным способом защиты человека от вредного воздействия дорожно-транспортного комплекса является создание преграды между автомобильной дорогой и селитебной зоной для предотвращения широкого распространения загрязнителей.

Наиболее распространено создание вдоль дорог полосы зеленых насаждений [30].

Защитные свойства зеленых насаждений - основные показатели влияния зеленых насаждений на окружающую среду. Зеленые насаждения очищают воздух от вредных веществ, пыли газов, сажи, снижают шум в жилых квартирах т температуру, повышают влажность воздуха в жаркие дни. Зеленые насаждения на площади в 1 га за год очищают 10 млн.м³ воздух, а за 1 ч. поглощают 8 кг углекислого газа, который выдыхают за это время 200 человек. Газо-защитный эффект зеленых насаждений зависит от характера посадок, видового состава деревьев и кустарников, времени года. Установлено, что на расстоянии 1 км от источника концентрация окиси азота при наличии зеленых насаждений в пять раз меньше, чем без них. Содержание угарного газа на расстоянии 30...60 м от проезжей части после появления листвы на деревьях снижается в 2...2,5 раза. Хвоя и листья деревьев способны активно поглощать сернистый газ. Наибольшей интенсивностью поглощения обладает клен серебристый - 568,3мг/ч на 1 кг сухого веса. Значительно ниже этот показатель у ели обыкновенной - 81,8 мг/ч.

Зеленые насаждения имеют рекреационное значение. Они выделяют в воздух лечебные вещества - фитонциды, которые убивают вредные для человека микроорганизмы, отпугивают кровососущих насекомых и тем самым предупреждают многие инфекционные заболевания. Некоторые растения за сутки способны выделить такое количество фитонцидов, что их достаточно, чтобы обезвредить от микроорганизмов целую улицу большого города. Например, в тщательно стерилизованной операционной всегда можно обнаружить 7...10 микробов на 1 дм³ воздуха, а в дубовом лесу летом также не удается найти и десятка их на 1 м³.

Зеленые насаждения имеют определенное эстетическое и психологическое значение. Благодаря богатству форм, красок и фактуры растения благоприятно действуют на настроение человека, снижают переутомление и нервные "кризисы”, создают оптимальные условия для отдыха.

Велико и многообразно значение зеленых насаждений в формировании ландшафтов, они обогащают архитектуру населенных пунктов, городских площадей и улиц, автомобильных магистралей и мест массового отдыха.

Практика подтверждает эффективность применения зеленых насаждений для защиты жилых районов от загрязнения автотранспортом. В этом случае посадки должны состоять из газоустойчивых пород деревьев и кустарников.

Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха приведена в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха

Разные породы деревьев и кустарников обладают различной пылепоглощающей способностью. Так, запыленность березы в 2,5 раза, а хвойных пород в 30 раз больше этого показателя осины. Вяз задерживает пыли в 6 раз больше, чем тополь бальзамический. Запыленность поверхности листьев (г/м²) составляет: вяз - 3,39; тополь бальзамический - 1,32; клен остролистый - 1,0; сирень венгерская - 1,61 и т.д. За вегетационный период взрослые деревья аккумулируют из воздуха пыли (кг), таблица 3.9.

Таблица 3.9 – Пыле поглощающая способность растений в зависимости [30]

Уровень шума уменьшается по мере удаления от дороги. При этом степень гашения зависит от состояния поверхности, по которой идет его распространение. Способ содержания и обустройства прилегающей к дороге полосы во многом определяет характер распространения шума [30].

Заглубление дороги по отношению к территории уменьшает уровень шума. Типовыми средствами гашения транспортного шума являются различного рода противошумные экраны - заборы, живые изгороди, полосы древесной растительности, земляные валы, здания. К наиболее эффективным относятся заборы, земляные валы, здания (постройки). Преимуществом заборов являются их малая пространственность, недостатком их уродливость. Эстетический вид их, однако, можно улучшить путем посадки кустарника. Земляные валы занимают значительное пространство, требуют большого количества грунта и не отличаются эстетичностью. Но и здесь озеленение может улучшить общий вид дороги и восприятия окружающего ландшафта. Хорошим решением являются постройки, предназначенные под гаражи, магазины, склады, павильоны обслуживания населения и другие, в которых можно допустить высокий уровень шума, а со стороны дороги предусмотреть шумозащитные окна. Дешевым и эстетическим решением можно считать зеленые полосы. К сожалению, только несколько полос зеленых насаждений, объединенных в единую систему, шириной несколько десятков метров, могут обеспечить заметное снижение уровня шума, таблица 4.10.

Таблица 3.10 – Эффективность шумозащитных полос зеленых насаждений

Таким образом, защитную эффективность зеленых насаждений часто переоценивают. А в условиях стесненных условий городской застройки нет даже теоретической возможности использовать широкие полосы зеленых насаждений.

Кроме того, формирование полос зеленых насаждений из деревьев высотой 7-8 м с подростом высотой 1,5 - 2 м создает плотную стену, что, по мнению специалистов по безопасности движения, утомляет водителя, закрывает обзор окрестности.

В связи с этим представляют интерес используемые за рубежом прозрачные экранирующие барьеры, позволяющие сохранить обзор прилегающего ландшафта [30].