АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Вепринцев Н.В., Лобах В.П., Трофименко И.Л. (БРУ, г. Могилев, РБ)
Тhe environment in which people are residing is under the considerable negative influence of motor transport. Тhe ways of reducing this influence are given.
Немаловажную роль в загрязнении экологической ниши человека играет автомобильный транспорт, доля которого только в загрязнении атмосферы в странах СНГ составляет свыше 15%. Тем не менее, до сих пор нет комплексного подхода к решению этой проблемы.
Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду можно представить в виде выражения
В = Впр + Вк, (1)
где Впр, Вк – прямое и косвенное воздействие автомобиля на окружающую среду.
Каждая система непосредственно потребляет и перерабатывает ресурсы, выделяя при этом в окружающую среду отходы и недоиспользованную энергию. Поэтому прямое воздействие автомобиля на окружающую среду можно разделить на три составляющие
Впр = Вп + Вот + Вэ, (2)
где Вп – потребление ресурсов для создания автомобиля и получения энергии для его движения;
Вот – выделение в окружающую среду вредных веществ;
В э – выделение энергии в окружающую среду.
При эксплуатации автомобиля на окружающую среду влияют следующие факторы: выброс отработавших и картерных газов в атмосферу; испарения углеводородов из топливного бака и cистемы; подтекание масел, топлива, воды и других жидкостей; образование пыли при износе шин и фрикционных элементов; шум; электрические разряды, создаваемые системой зажигания; выделение тепловой энергии; загрязнения после мойки автомобиля; утилизация транспортных средств и его составляющих.
Благодаря многочисленным разработкам и технологиям (фильтры, нейтрализаторы, рециркуляция и др.) современные конструкции автомобилей позволили до минимума свести выброс токсичных веществ с отработавшими газами в атмосферу. Так, например, токсичность отработавших газов двигателей, работающих на бензине в режиме холостого хода, при норме не более 1,5% по СО, может быть доведена до 0,1% и менее. Токсичность по углеводородам может быть снижена в два и более раза по сравнению с требованиями ГОСТ 17.2.2.01-87. При этом использование в качестве добавки к топливу водорода или применение водорода в качестве топлива практически устраняют эту проблему [1]. Благодаря этому в США и других экономически развитых странах в течение 15-20 лет планируется перевести автомобили на экологически чистое водородное топливо.
Снижению токсичности отработавших газов способствовало применение микропроцессорных устройств в системах питания, зажигания и др., что позволило также снизить расход топлива из-за его более качественного сгорания.
Как показывают многочисленные исследования, современные дизельные двигатели полностью соответствуют нормативным требованиям ГОСТ 221393-75 по дымности отработавших газов.
Решены и вопросы улавливания паров бензина из топливного бака с помощью систем, содержащих адсорберы.
Картерные газы отсасываются в воздушный ресивер и таким образом происходит их нейтрализация при дальнейшем сгорании в двигателе.
Устранены подтекания масел, топлив, охлаждающей жидкости и др. за счет использования современных конструкций, технологий и материалов при производстве автомобилей, их техническом обслуживании и ремонте.
Значительное увеличение износостойкости шин и фрикционных элементов также позволило снизить загрязнение окружающей среды продуктами их износа.
Решена проблема ограничения внешнего и внутреннего шума, создаваемого автомобилем, который регламентируется соответствующими документами ГОСТ 27436-87, ГОСТ 27435-87 и Правилом №51 ЕЭК.
Применение электромобилей, а также гибридных автомобилей и автомобилей с комбинированными энергетическими установками, позволит также улучшить экологическую ситуацию, особенно в крупных населенных пунктах.
Как видно из вышеизложенного, за последние десятилетия совершенство конструкции, производственных процессов изготовления, обслуживания и ремонта автомобилей значительно снизило загрязнение окружающей среды.
Однако меняющаяся ситуация, рост населения планеты и его благосостояния, приводит к быстрому увеличению количества автомобилей и ставит новые проблемы в защите окружающей среды.
В настоящее время в относительно короткие сроки происходит потепление, наблюдается нехватка питьевой воды. Учитывая эти проблемы и непрекращающееся увеличение количества автомобилей с жидкостным охлаждением двигателей, выделяющими тепло в окружающую среду и потребляющими чистую воду, особое внимание необходимо уделить исследованиям по снижению теплопередачи в окружающую среду и переводу двигателей на воздушное охлаждение.
Недостаточно исследованы вопросы влияния электрических полей и разрядов, вибрации и др., вызванных работой автомобиля, на человеческий организм, представляющий собой энергоинформационную систему [2] и, соответственно, защиты от них.
Не полностью решены и вопросы утилизации автотранспортных средств, которые требуют многостороннего подхода и централизации.
При выполнении транспортной работы автомобиль потребляет кислород и топливо. Автомобили в США потребляют больше кислорода, чем производится на ее территории. Потребление энергоресурсов автотранспортом составляет от 7 до 10%. Кроме того, для изготовления автомобиля требуется металл, резина и др. материалы. В США из материальных ресурсов автомобильный транспорт потребляет около 20% прокатной стали, 12% алюминия, 7% меди, 50% свинца и т.д.[3].
Выемка из земли в больших количествах металлов, необходимых для производства транспортных средств, привело к нарушению выравнивания энергетического баланса в суперсфере, в результате чего при выравнивании этого баланса потребление или выброс энергии в космос происходит уже в основном через разломы в литосфере, а не через залежи руды, как это было ранее, что стало приводить к локальным землетрясениям и возникновению локальных пожаров [4].
Таким образом, прямое воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду в определенной мере изучено и приняты соответствующие конструкторские и технологические решения. В то же время значительное увеличение автомобилей привело к тому, что его косвенное влияние на окружающую среду стало превуалировать в разрушении экологической ниши человека по сравнению с прямым воздействием. Это существенно изменяет равновесие в природе, что сказывается на здоровье человека и росте экономических затратах. Поэтому решение проблемы возможно путем выработки критериев, оптимизирующих качественное и количественное состояния подвижного состава с учетом экологического фактора.
Косвенное влияние автотранспортных средств на окружающую среду можно представить выражением
Вк = Кз + Кл, (3)
где Кз – потребление земельных ресурсов;
Кл – потребление людских ресурсов.
Потребление земельных ресурсов можно представить в виде выражения
Кз = Зд + Зг + За + Зр + Зз + Зт, (4)
где Зд – земельные площади под дороги;
Зг – земельные площади под гаражи и стоянки;
За – земельные площади под автозаправочные станции;
Зр – земельные площади под рудники;
Зз – земельные площади под предприятия , производящие автомобили и комплектующие для них;
Зт – земельные площади под растительное сырье для биотоплива.
Использование земель для нужд автомобильного транспорта в таких масштабах без сомнения повлияло и продолжает влиять на изменение природы из-за вскрытия поверхности земли, вырубки лесов, уничтожения полей, болот и лугов.
Решение задачи по снижению использованию металлов при изготовлении и эксплуатации автомобиля можно разделить на несколько направлений:
1) оптимизировать пассажиро- и грузопотоки в зависимости от металлоемкости автомобиля на пассажиро- или тонно-километр;
2) увеличить долговечность кузовов и других узлов и агрегатов, используя другие, более долговечные материалы;
3) значительно повысить роль общественного транспорта снизив потребление металла в удельном отношении на пассажиро- или тонно-километр;
4) разработать и использовать микроавтомобили для служебных и других поездок;
5) повысить коэффициент использования по назначению как легковых, так и грузовых автомобилей, возможно, за счет критерия: «Автомобиль – не только средство передвижения, но и предмет роскоши». Минимальное использование автомобилей позволит увеличить их долговечность и снизить потребление металла. Для этого необходимо вводить законодательные документы и привлекать средства массовой информации с целью изменения сознания человека в отношении использования автомобиля;
6) использовать для изготовления основных частей автомобиля (кузова, полы, двери, крылья, капот, крышка багажника и т. д.) композиции из лесоматериалов и пластмасс, которые позволят не только сэкономить металлы, но и решить проблему утилизации за счет сгорания этих материалов и выделения полезной энергии. Проблему утилизации агрегатов и их деталей необходимо решать путем использовании керамики и металлокерамики для их изготовления, которая может использоваться многократно;
7) снизить земельные площади для хранения автомобилей путем строительства многоэтажных подземных и наземных гаражей и стоянок.
Проблему людских ресурсов (Кл) нужно решать повышением безотказности и долговечности автомобиля за счет изменения конструкции и технологий изготовления. Доля трудоемкости, затрачиваемой на изготовление автомобиля, увеличилась, а доля затрат на их эксплуатацию - снизилась [5]. В целом трудовые затраты на производство и эксплуатацию автомобилей неуклонно снижаются.
Предлагаемые пути позволят в течение ближайших 10…15 лет добиться значительных изменений в решении проблемы автомобиль – окружающая среда.
Литература
1. Луканин, В.Н. Промышленно/транспортная экология. -М.: Высшая школа, 2001. - 295 с.
2. Белорусская энциклопедия. Том 18.- Минск: Белорусская энциклопедия, 2004. - 789с.
3. Болбас, М. М. Основы промышленной экологии. Автомобильный транспорт.- Минск: Вышэйшая школа, 1993. – 235с.
4. Дмитриев, А.Н. Изменения в солнечной системе и на планете Земля. – В-Пышма: Диспансер, 2000. -112 с.
5. ТКП 248-2010. Техническое обслуживание и ремонт автомобильных транспортных средств. Нормы и правила проведения. – Минск: Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь, 2010. – 42 с.