Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Промышленная экология
Подождите немного. Документ загружается.
181
Загрязнениебиосферыпродуктамисгоранияавиатоплив- ещеодин
аспект воздействия воздушного транспорта на экологическую
ситуацию, однакоавиацияимеетрядотличительныхособенностейпо
сравнениюдругимивидамитранспорта:
использование, в основном, газотурбинных двигателей
обусловливает иной характер протекающих в них процессов и
структурувыбросовотработавшихгазов;
применениевкачестветопливакеросинаприводиткизменению
компонентовзагрязняющихвеществ;
полетысамолетовнабольшихвысотахисвысокимискоростями
приводят к рассеиванию продуктов сгорания в верхних слоях
атмосферыинабольшихтерриториях, чтоснижаетстепеньихвлияния
наживыеорганизмы.
Наотработавшиегазы авиационныхдвигателейприходится75 %
всехвыбросовгражданскойавиации, включающихтакжеатмосферные
выбросыспецавтотранспортаистационарныхисточников.
Водныйтранспорт
Снижение объемов грузовых и пассажирских перевозок
обусловливаетсокращение расходуемого топлива, следовательно, и
выбросовзагрязняющихвеществсудами. Соответствующеесокращение
выбросовпроизошлоинабереговыхобъектах.
Приморскихперевозкахпроисходитзагрязнениеморянефтью и
перевозимымигрузами, атакжесточнымиводами, мусором. Помимо
танкеров, большую потенциальную опасность представляют суда
морскоготранспортасатомнымисиловымиустановкамиисудаатомно-
технологического обслуживания. Они могут привести к
радиоактивномузагрязнениюокружающейсреды.
Выбросы от стационарных источников морского транспорта в
атмосферупредставляютвосновномпродуктысгоранияугля, пыльи
твердые частицы, образующиеся при перегрузке сыпучих грузов.
Морские и речные порты создают локальные зоны загрязнения
окружающейсреды.
Сточные воды с судов, акватории порта и судоремонтных
предприятий содержат хозяйственно-бытовые стоки, фекальные и
подсланевые воды. Они характеризуются высоким уровнем
бактериальногозагрязнения. Подсланевыеводы представляютсобой
конденсатводяныхпаров, образующийсяиз-заперепадатемператур
снаружи и внутри машинного отделения в условиях высокой
влажности, а также водные растворы, используемые для обмыва
судовыхмеханизмовсраствореннымивнихтопливнымифракциями,
182
отслоениями ржавчины и другими включениями. Попадание
подсланевыхвод вводоемы приводиткхимическому загрязнению
воднойсредыидонныхгрунтов.
Трубопроводныйтранспорт
Трубопроводный транспортпредназначендляперекачки нефти,
нефтепродуктов, газасместаихдобычикместам потребления. Он
включает в себя комплекс различных сооружений: трубопроводы,
компрессорные, насосные, дожимныестанции.
Воздействие трубопроводного транспорта на экологические
системы происходит при строительстве его объектов, в процессе
эксплуатацииипривозникновенииаварийныхситуаций.
Первым аспектом экологического воздействия являются
отчуждениеземельныхресурсовивыводихизсельскохозяйственного
оборота. Кроме того, нарушаются природные ландшафты.
Самовосстановлениенарушенногопочвенно-растительногопокровав
полосеотводапроисходитвтечениедесятилетий, особеннодлительны
сроки восстановления в северных районах. Иногда полного
возобновлениярастительностивообщенепроисходит.
Прокладка трубопроводов может осуществляться подземным,
полуподземным, наземныминадземнымспособами.
Подземнаяиполуподземнаяпрокладкавеласьнаначальныхэтапах
создания трубопроводного транспорта. Но оказалось, что
трубопроводы, проложенные этими способами в районах вечной
мерзлоты, вызывалиоттаиваниемерзлотныхгрунтовиз-занагреваих
продуктамиперекачки. Врезультатепроисходилопроседаниегрунта, и
трубы разрывались. Чтобы исключитьэтоперешли наназемныйи
надземный способы прокладки. Наземный способ предполагает
устройство специальной насыпи под трубопровод, а надземный -
возведениеопор. Вчислепрочихотрицательныхмоментовпрокладка
трубопроводов на поверхности земли нарушает миграцию диких
животных: нитка трубопровода становится для животных
непреодолимым препятствием. Дажетрубопровод, проложенныйнад
землей на опорах, отпугивает стада оленей. В настоящее время
прокладкатрубопроводовведетсяподземнымспособомсприменением
надежной теплоизоляции. Транспортировкагазапроизводитсяпосле
предварительного сжатия на компрессорной станции, в результате
которого температурагазаподнимаетсядо 60 °С, и последующего
охлаждения газа до отрицательных температур. Поверхность
трубопровода, покоторомуперекачиваетсяохлажденныйгаз, также
приобретаетотрицательную температуру. Такоетехническоерешение,
183
исключающеетепловой поток оттрубы в грунт, позволяетучесть
экологическиеограниченияприменительнокусловиямСевера.
В периодэксплуатациитрубопроводоввозможноуглеводородное
загрязнение атмосферы из-за просачивания газа через трещины,
неплотностииразрывытрубопроводов, атакжеврезультате«дыхания»
резервуаров. Утечкижидкихтранспортируемыхпродуктовприводятк
их растеканию и уничтожению флоры и фауны. Они часто
сопровождаются пожарами, при которых в атмосферу выделяется
большоеколичествотоксичныхпродуктовсгорания.
Авариинатрубопроводахприводяткзалповымвыбросамнефтии
газаивызываютзагрязнениебольшихплощадей, экстремальновысокие
уровнивредныхвеществвповерхностныхводахипочве. Основными
причинамиаварийявляютсянарушениятехнологииизготовлениятруб
иоборудования, коррозионныеразрушениятрубопроводов, внешние
механические воздействия. Поэтому необходимо периодически
проводить диагностику трубопроводов, что позволит избежать
аварийных ситуаций и повысить экологическую безопасность
трубопроводноготранспорта.
7.4. Природоохранныемероприятия
Ключевымипроблемамиобеспеченияэкологическойбезопасности
натранспортеявляютсяснижениезагрязненияатмосферноговоздуха,
водныхобъектов, земельныхресурсов, защитаоттранспортногошумаи
вибраций, предупреждениеэкологическихпоследствийчрезвычайных
ситуаций, обеспечение экологической безопасности населения,
снижениеущербаприроднымресурсам, сохранениекачестваприродной
среды, обеспечивающеепроцессысаморегулирования.
Дляреализацииполитикиэкологическойбезопасностипроводится
комплексприродоохранныхмер, подразделяемыхначетырегруппы:
организационно-правовые, архитектурно-планировочные,
конструкторско-технические, эксплуатационные. Перечисленные
группы мероприятий реализуются независимо друг от друга и
позволяютдостичь определенных результатов. Но комплексноеих
применениеобеспечитмаксимальныйэффект.
Организационно-правовыемероприятия
Включают создание нормативно-правовой базы экологической
безопасности и меры государственного, административного и
общественногоконтролязавыполнениемфункцийпоохранеприроды.
184
Онинаправленынаисполнениеприродоохранногозаконодательствана
транспорте, разработкуэкологическихстандартов, норминормативов.
Архитектурно-планировочныемероприятия
Дляснижениязагазованностивоздухавгородахбольшоезначение
имеют планировочные мероприятия по застройке, реконструкции
территорийиорганизациитранспортногосообщения.
Снижение уровня экологической опасности от воздействия
транспортавозможнопутем
создания объездных кольцевых железнодорожных и
автомобильныхдорог;
строительствапутепроводов, транспортных развязок наразных
уровнях, тоннелейипешеходныхпереходов;
расширениямагистралейиразвитияулично-дорожнойсети;
внедрения автоматизированных систем управления дорожным
движением, позволяющихиспользоватьпринцип«зеленойволны» и
сократитьпростоиавтотранспортапередсветофорами;
организации одностороннего движения на участках городской
застройкисузкойпроезжейчастью;
выделениявцентральнойчастигородовтерриторийсзапретомили
ограничениемнадвижениебольшегрузногоавтотранспорта.
Проблемыэкологическойбезопасностинаходятсвоеотражениев
эколого-градостроительныхпланахкрупныхгородов.
Архитектурно-планировочные мероприятия по защите водных
объектов подразумевают рациональную планировку портов,
строительствоканаловишлюзов, проведениедноуглубительныхработ,
спрямлениифарватеровисудовыхтрасс.
Конструкторско-техническиемероприятия
Направлены на улучшение экологических показателей
транспортныхсредствисокращениевыбросоввредныхвеществот
стационарныхисточников.
Конструкторско-технические мероприятия, осуществляемые на
подвижномсоставе, группируютсяпонаправлениям:
повышенияэкономичностидвигателей,
снижениямассыконструкции,
уменьшениясопротивлениядвижению,
снижениятоксичностиотработавшихгазов,
использованияэкологическиболеечистыхвидовтоплива,
применениякомбинированныхисточниковэнергии.
185
Повышениеэкономичностидвигателейдостигаетсясовершенство-
ваниемихконструкцииипозволяетсократитьпотреблениетопливаи,
соответственно, снизить выбросы загрязняющих веществ.
Одновременно обеспечивается сбережение топливно-энергетических
ресурсов, что является еще одной важной экологической задачей.
Основой сокращениярасходатопливаи выбросавредных веществ
является улучшение процесса сгоранияв двигателях транспортных
средств.
Снижениерасходатопливаимеетбольшоезначениевпервую очередьдля
грузовыхавтомобилейскарбюраторнымидвигателямибольшогорабочегообъема.
Применениенаэтихдвигателяхвихревогодвижениярабочейсмеси, улучшающего
качествосмесеобразованияираспределенияпоцилиндрам, способствуетснижению
расходатопливана5-6 %.
Улучшениерабочегопроцессадвигателядостигаетсяприменениемразличных
устройстввкарбюраторе, например, экономайзерыпринудительногохолостогохода
снижаютрасходтопливана2 %. Почтивсесовременныекарбюраторыоснащены
автоматамипускаипрогрева, точноесоблюдениетемпературногорежимаприпуске
ипрогреведвигателяспособствуетснижениюрасходатоплива.
Нанекоторыхмоделяхавтомобилей, восновномотечественногопроизводства,
используютсядвигателисфоркамерно-факельнымзажиганием. Приэтомспособе
зажиганияобедненнаярабочаясмесьвкамересгораниядвигателявоспламеняется
отфакелапродуктовнеполногосгорания, выбрасываемыхчерезсопловыеотверстия
издополнительнойкамеры (форкамеры) малогообъема. Этопозволяетснизить
расход топлива на 8-10 %, содержание оксидов азота и углеводородов в
отработавшихгазах.
В современных условиях наилучшим техническим решением остается
применениеэлектронныхсистемвпрыскатопливасточнымдозированиемтоплива
поотдельнымцилиндрамнавсехрежимахработыдвигателя. Применениетаких
системтакжепозволяетснизитьрасходтопливана8-10 %.
Дизельный двигательэкономичнеекарбюраторногона20-30 %,
токсичностьотработавшихгазовдизелязначительнониже, поэтомуих
широкоприменяютнабольшегрузныхавтомобилях, автобусах. Система
питаниядизельногодвигателяобеспечиваетболееточноедозирование
топливапосравнениюскарбюраторнымидвигателямиприразличных
режимах работы, что наряду с высоким коэффициентом избытка
воздуха и высокой степенью сжатия способствует боле полному
сгоранию топливавцилиндрахдвигателяи снижению токсичности
выбросов(табл. 5).
Высокаятопливнаяэкономичностьможетбытьдостигнутапри
использовании и дизельно-газовых двигателей, способных работать
попеременно как на дизельном, так и на газовом топливе.
Газодизельныйдвигательнеуступаетпомощностидизелюипозволяет
экономитьвэксплуатациидо80 % дизельноготоплива.
186
Таблица5
Структуратоксичныхкомпонентовприсжигании1 кгтоплива
Карбюраторный
двигатель
Дизельный
двигатель
Основныекомпоненты
отработавшихгазов
г % г %
Оксидуглерода 225 73,8 25 25,5
Оксидыазота 55 18,1 38 38,8
Углеводороды 20 6,6 8 8,2
Оксидысеры 2 0,7 21 21,4
Альдегиды 1 0,3 1 1,0
Сажа 1,5 0,5 5 5,1
Итого 304,5 100,0 98 100,0
Снижение массы конструкции транспортных средств может
осуществляться за счет изменения конструкции агрегатов,
совершенствования технологических процессов изготовления
автомобилейизамены материаловнаболеелегкие. Важностьэтого
направления подтверждается таким примером: на каждую
дополнительнуютоннуснаряженноймассыавтомобилярасходуетсяна
100 кмпути2,5 лбензинаили1,6 лдизельноготоплива. Снижение
собственноймассы автомобилядаетэкономию энергоресурсовна8-
10 %.
Уменьшениесопротивлениядвижениюявляетсяважнымусловием
сокращения расхода топлива. Для автомобилей это направление
определяется правильным выбором передаточных чисел главной
передачи и коробки передач. С увеличением числа передач,
применяемыхнагрузовыхавтомобилях, возрастаюттрудностиввыборе
оптимальной передачи при изменении условий движения, поэтому
наблюдаетсяперерасходтоплива. Требуетсяразработкаспециальных
автоматических приборов, сигнализирующих о необходимости
включениянужнойпередачи, чтоповыситэкономичностьавтомобилей.
Придвижениисвысокойскоростью значительнаячастьэнергии
затрачиваетсянапреодолениесопротивлениядвижению ввоздушной
или водной среде. Эти затраты в воздушной среде прямо
пропорциональны квадрату скорости и определяются фактором
обтекаемости. Аэродинамическиесвойстваавтомобилейповышаютсяза
счетприданияобтекаемойформы, правильногорасположениягруза,
установкиспециальныхобтекателей(дефлекторов) накрышекабины
грузовогоавтомобиля, чтоприводит, вконечном счете, кснижению
расходатоплива.
187
Снижениетоксичностиотработавшихгазовдостигаетсярядом
техническихрешений, которыевключаютустановкунейтрализаторов
выхлопныхгазов, фильтров, присадокктопливу.
Системы нейтрализации отработавших газов применяются как
дополнительноеоборудование, котороебеззначительныхизмененийв
конструкции двигателя легко встраивается в выпускной тракт
двигателя. Различают следующие виды нейтрализации токсичных
отработавших газов: термический, каталитический, жидкостный и
комбинированный. В самостоятельную группу выделяют способы
удаленияизгазовтвердыхчастиц(сажи).
Термическая нейтрализация вызывает протекание реакций
окисления оксида углерода и углеводородов и превращения их в
продукты полного сгорания - углекислый гази пар при высоких
температурах.
Каталитическая нейтрализацияпомимо окислительных реакций
предполагаетиспользованиеивосстановительных- длявосстановления
оксидовазотависходныевещества: кислородиазот. Вокислительных
и восстановительных реакциях могут применяться относительно
дешевыеоксидныекатализаторы наосновемеди, марганца, никеля,
хрома, ноони обладаютмалой долговечностью и эффективностью.
Поэтому распространение получили платино-палладиевые
катализаторы.
Жидкостные нейтрализаторы основаны на растворении или
химическом связывании токсичных компонентов при пропускании
отработавшихгазовчерезактивную жидкость. В качествеактивной
жидкостии могутиспользоваться вода и водные растворы разных
веществ, в частности 10 %-й водный раствор сульфита натрия,
ингибированный гидрохиноном с целью замедления окисления
сульфита натрия кислородом воздуха, и 10%-й водный раствор
двууглекислойсоды.
В отличиеоттермическогои каталитическогонейтрализаторов
жидкостный нетребуетвременидляпереходаврабочеесостояние
после пуска холодного двигателя. Недостатком жидкостного
нейтрализатора являются большие масса и габариты, а также
необходимостьчастойсменырабочегораствора.
Оборудованиесистемывыпускадвигателейвнутреннегосгорания
фильтрамииспециальнымиулавливателямиспособствуетзадержанию
твердыхчастицотработавшихгазов.
Применениеприсадокктопливуоказываетзаметноевлияниена
процесс сгорания в дизелях и качество отработавших газов. По
188
характерудействияприсадки ктопливуподразделяютнаприсадки,
интенсифицирующиегорение, иантидымные.
Интенсификаторы горения повышают цетановое число и
уменьшают количество светлого дыма, появляющегосяпри работе
холодного двигателя. В качестве присадок могут использоваться
метилацетат, ацетонпероксид, этилнитрат, изоамилнитрати др. Их
целесообразнодобавлятьктопливуснизкимцетановымчислом.
Антидымныеприсадкиприменяютдляуменьшениятемногодыма
(сажи). Наиболееэффективныприсадки, содержащиебарий, метилцик-
лопентадиенилтрикарбонилмарганца(МЦТМ) итетраэтилсвинец. Эти
металлосодержащиеприсадкипрактическиневлияютнавыделение
дизельнымидвигателямиоксидауглерода, носущественноснижают
выделениеальдегидов, бензпиренаиускоряютвыгораниесажи.
Использование экологически более чистых видов топлива на
подвижном составе транспорта является радикальным средством
снижения загрязнения атмосферного воздуха. С этой целью для
карбюраторных и дизельных двигателей разработаны и успешно
применяютсясистемы питания, работающиенагазовом топливе. В
качествегазовоготопливадляДВСиспользуютсжиженныйнефтяной
газ(СНГ) исжатыйприродныйгаз(СПГ).
Сжиженныйнефтянойгазполучаютприпереработкенефтикак
побочный продукт, состоящий в основном из пропан-бутановых
фракций. Еговыпусксоставляет2-3 % отвыходаосновнойпродукции
приперегонкенефти. Ноэтоговполнедостаточнодляудовлетворения
многих потребностей, включая потребности транспортных средств,
переведенныхнапитаниенефтянымгазом. Покалорийнойспособности
нефтянойгазуступаетнеболеечем на3-4 % бензину, поэтомупри
переводекарбюраторногодвигателянагазегомощностьснижается
незначительно.
Сжатыйприродныйгазвкачествеосновногокомпонентасодержит
метанивнебольшом количествепримесидругихгазов. Сжатыйгаз
хранитсяввысокопрочных металлических баллонахподдавлением
200 МПа. Калорийностьприродногогазанижекалорийностибензинана
10-15 %.
Применение СНГ и СПГ позволяет снизить токсичность
отработавшихгазовпоконтролируемымвеществам: оксидууглеродав
3-4 раза, оксидамазотав1,2-2,0 раза, углеводородамв1,2-1,4 раза.
Применение электрической энергии и комбинированных
источниковэнергиинатранспортныхсредствахпозволяетулучшитьих
экологические показатели и способствует сохранению топливно-
энергетическихприродныхресурсов.
189
Нажелезнодорожном транспортеуспешноиспользуетсяперевод
локомотивногопарканаэлектрическуютягу. Электровозыработаютна
постоянном и переменном токе и практически не загрязняют
атмосферныйвоздух.
Наморскихсудахприменяютэнергоустановки, работающиеот
нескольких дизель-генераторов и обеспечивающие электропривод
главногосудовоговинта.
В течение многих лет создаются и испытываются
экспериментальныеобразцыиопытныепартииэлектромобилей, однако
не созданы конструкции для серийного производства. Основным
препятствиемнапутиширокоговнедренияэлектромобилейявляется
несовершенство источника энергии - аккумуляторных батарей.
Представляетпрактическийинтерескомбинированнаяэнергоустановка
дляавтомобилей- сочетаниебуферногонакопителяэлектроэнергиии
мотор-генератора.
Конструкторско-технические мероприятия по защите водных
объектовнаправлены напредотвращениеиуменьшениепоследствий
загрязненияводоемов, морейприфункционированиитранспорта. При
разработке водоохранных мероприятий учитывается способность
водных объектов к самоочищению, которое происходит в виде
естественногопроцессараспадаорганическихвеществврезультате
деятельности микроорганизмов. Процесс биохимического
самоочищения нарушается токсичными веществами, например
металлами, нефтепродуктами, чтоприводитккислородномудисбалансу
водоема. Поэтомутехническиемероприятияпоборьбесзагрязнением
воды должны прежде всего способствовать очисткеот токсичных
примесейизвестнымиметодами.
Эксплуатационные мероприятия осуществляются в процессе
эксплуатациитранспортныхсредствинаправленынаподдержаниеих
техническогосостояниянауровнезаданныхэкологическихнормативов.
Важнаярольотводитсяобеспыливаниюдорогиаэродромов. Такая
необходимость возникает на дорогах и аэродромах с гравийным,
щебеночным, грунтовым покрытиями. Наиболее эффективным
способомобеспыливанияявляетсянанесениенапокрытияорганических
вяжущихматериалов: вязкихижидкихбитумов, дегтяисмол, нефти,
масел, эмульсий и других. В этом случаенаповерхности дороги
образуетсяэластичнаяповерхностнаяпленка.
Проводитсяработапозащитеземельвполосеотводатранспортных
магистралей. На землях полосы отвода железных и автодорог
осуществляютсялесонасаждение, рекультивацияземельсподсыпкой
плодородногослояпочвы.
190
На трубопроводном транспорте разрабатываются и
осуществляются меры по ликвидации последствий утечек нефти и
нефтепродуктовизтрубопроводовирезервуаров. Этожеотноситсяик
утечкамгаза, которыйсоздаетвзрывоопасныесмесисвоздухом.
На стационарных источниках сокращение вредных выбросов
достигаетсявнедрениемочистныхсооружений.
Снижениетранспортногошумаивибраций
Накомплексноерешениепроблемышуманаправленосоставление
карты шумовогозагрязнениягорода, кудананосятсястационарныеи
передвижные источники шума. Такая карта может стать основой
градостроительных мер по защите жилой застройки от шума. К
градостроительным факторам относятся этажность и композиция
жилой застройки, рельеф местности, озеленение, ширинаулицы в
линияхзастройки. Транспортно-планировочнымифакторамиявляются
ширинапроезжейчасти, ширинатротуара, газонов, разделительных
полос, инженерныесооруженияпозащитеокружающейсреды.
Шумныепромышленныепроизводстваитранспортныеобъекты
следуетвыноситьзапределы городаназначительноеудаление. Вих
числе аэропорты, крупные сортировочные и грузовые станции,
авиаремонтные заводы. Вокругних создаютсясанитарно-защитные
зоныизоныограничениязастройки.
Акустическое воздействие автотранспортных потоков,
железнодорожных составов, самолетов гражданской авиации очень
велико, поэтомупостоянноведутсяпоиски техническихрешений и
конструкторскиеработыпоснижениюшума.
На автомобильном транспорте улучшение акустических
показателей достигается за счет сокращения шума от основных
источников его образования: двигателя, систем впуска воздуха и
выпуска отработавших газов, агрегатов трансмиссии, шин и др.
Уменьшение шума двигателя достигается применением в его
конструкции нетрадиционныхрешений, широким использованием в
узлахидеталяхпластмассы, резины, керамики, алюминияидругих
композиционныхматериалов. Системывпускавоздухаоборудуютодно-
и многоступенчатыми воздушными фильтрами, которые вместе с
эффективнойочисткойвоздухаосуществляютфункциюглушенияшума
впуска. Системы выпуска отработавших газов ДВС снабжают
глушителямивыпуска. Впоследнеевремяназарубежныхавтомобилях
устанавливают глушители-нейтрализаторы отработавших газов,
обеспечивающие эффективное глушение шума и каталитическую
нейтрализациювыбросов.