Зотов Л.Л. Экологическая безопасность производства и автомобильного транспорта

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Л.Л. ЗОТОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ПРОИЗВОДСТВА И

АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Санкт - Петербург

2003

УДК 502.35

Зотов Л.Л. Экологическая безопасность производства и

автомобильного транспорта: Учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2003 - Qi с.

Пособие соответствует государственному образовательному

стандаргу дисциплин «Экологическая безопасность производства»,

«Экологическая безопасность автомобилей» направления

подготовки по организации

перевозок и технической эксплуатации автомобилей.

В пособии рассмотрены структуры и принципы формирования

геотехнической системы (ГТС). Показано место в ГТС производственно-

технологического «жизненного цикла» промышленной продукции.

Приводится материал о влиянии автомобильного транспорта на

окружающую среду, о проблемах очистки остаточных газов, о способах

обеспечения экологической безопасности автомобилей, а также

рассмотрены организационно-правовые формы экологического контроля.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей

150200 - «Автомобили и автомобильное хозяйство», 240100 -

«Организация перевозок и управление на транспорте», 060800 -

«Экономика и управление на транспорте».

Рецензенты: кафедра автомобильного транспорта СЗТУ (заведующий

кафедрой А.Б. Егоров, канд. техн. наук, профессор);

О.Г. Воробьев, д-р. техн. наук, профессор кафедры

энергетических установок, оборудования и защиты

окружающей среды СПб ГМТУ.

Предисловие

Для нашего времени характерно обострение экологической

обстановки в мире, и в особенности в отдельных регионах. Негативные

последствия человеческой деятельности продолжаю! нагнетать

экологическую напряженность, что находит свое отражение в

нарастающей волне требований и призывов к принятию неотложных мер.

К сожалению, зачастую эти призывы лишь декларируют необходимость

охраны природной среды и, в лучшем случае, приводят к отдельным

частным успехам, чаше всего выражающимся в отказе от строительства

очередного экологически грязного предприятия.

Значительно сложнее решаются вопросы, связанные с уже

действующими объектами, особенно, если они приносят ощутимую

прибыль. Чаще всего в этих случаях приоритеты остаются за экономикой

в ущерб экологии.

Примером могут служить действующие АЭС, целлюлозно-бумажные

предприятия, предприятия цветной и черной металлургии, химической и

нефтехимической промышленности.

И во всех случаях корни проблемы прослеживаются вплоть до

экологически незавершенных проектов промышленных объектов.

Недоучитывается или полностью игнорируется тот факт, что

промышленное предприятие является своеобразным реактором,

перерабатывающим природное вещество и генерирующим материальные

и энергетические поля, формируя, таким образом, локальную

экологическую напряженность, способную перерасти в региональную, а в

особо тяжелых случаях - и в глобальную.

При изучении взаимодействия техники с окружающей природной

средой необходимо принять в качестве основной методологии системный

подход, позволяющий вскрыть структуру вещественно-энергетической

или концептуальной совокупности взаимосвязанных составляющих

объектов. Следующим этапом исследования выступает системный анализ,

открывающий возможности прогнозирования поведения и состояния

исследуемой системы при помощи математических моделей, построенных

на основе системного подхода. Одна из самых сложных задач системного

подхода состоит в органическом объединении формальных

математических моделей с богатым фактическим материалом,

полученным традиционными методами исследования.

Исследуя роль инженерных сооружений, взаимодействующих с

природной средой, необходимо отметить несколько особенностей

присущих системам вообще и геотехническим в особенности:

-общность признаков, так как в системе нет того, что отсутствует в ее

подсистемах;

-сложность, обусловленная разнообразием элементов и связей между

ними, а также степенью интенсивности этих связей,

-особенность положения исследуемой системы на правах подсистемы

в пределах более крупной системы;

-устойчивость к внешним возмущающим воздействиям.

Изучение закономерностей формирования и эволюции

геотехнических систем (ГТС) во времени и пространстве позволяет

вскрыть сложный механизм внутренних связей между техногенными

нагрузками, изменением геохимического фона и экологическими

последствиями, проявляющимися в природе. Последнее обстоятельство

очень важно, так как дает возможность прогнозировать возникновение

критических ситуаций в природе и вооружает исследователя орудием

нормирования техногенных нагрузок уже на стадии проектирования

инженерных сооружений.

1. Основные законы экологии

Анализируя последствия человеческой деятельности в различных

регионах Земли, можно с уверенностью сказать, что настойчивые попытки

человека переделать природу, приспособив ее к своим потребностям,

повернуть и "зарегулировать" реки, срыть горы, изолировать и осушить

морские заливы, построить грандиозные дамбы всегда приводили к

напряженной, а иногда и критической экологической обстановке. Чаще

всего уверенность человека в своем всемогуществе и ощущение себя

«венцом творения» базируется на отсутствии элементарного знания

законов экологии, сформулированных в течение последних полутора

столетий в различных странах различными учеными и впервые

обобщенных и систематизированных Н.Ф. Реймерсом в 1983 г. Знание

этих законов позволяет человеку полностью осознать необходимость

отказа от тщетных попыток внедрить инженерные сооружения в

окружающую среду, зачастую нарушающих тонкий и хрупкий механизм

саморегуляции природных систем.

Знание законов экологии помогает инженеру-проектировщику,

строителю, технологу, администратору взаимодействовать с природой, не

нарушая ее целостности, а сочетая свои потребности с региональными

экологическими возможностями в пределах допустимых экологических

лимитов.

При внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии

устойчивого равновесия, выводящим эту систему из такого состояния,

равновесие смещается в направлении ослабления эффекта внешнего

воздействия. Закон внутреннего динамического равновесия говорит о том,

что: вещество, энергия, информация и динамическое качество отдельных

природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного

из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-

количественные перемены при сохранении общей суммы вещественно-

энергетических, информационных и динамических качеств системы, где

эти изменения происходят.

1.1. Структурные законы

Закон системопериодический - принципы структурного построения и

управления однородных природных систем в их иерархическом

соподчинении повторяются с некоторой периодичностью в зависимости

от действия системообразующего фактора (заряда ядра в периодическом

законе Менделеева, генетическая структура в законе гомологических

рядов Н.Н. Вавилова и др.).

с/ Закон биогенной ми фации атомов В.И. Вернадского - мифация

химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном

участии живого вещества или в среде, геохимические особенности

которой обусловлены деятельностью живого вещества.

\J Закон физико-химического единства живого вещества - все живое

вещество Земли физико-химически едино.

Закон константности Вернадского - количество живого вещества -

биосферы есть константа. Суммарная масса всех живых компонентов

биосферы Земли относительно постоянна в любом из геологических

периодов развития планеты.

\J Закон оптимальности - с наибольшей эффективностью система

функционирует в некоторых пространственно-временных пределах (

никакая система не может сужаться или расширяться до бесконечности).

Л Закон обязательности заполнения экологических ниш

функциональные места в экологических системах обязательно должны

быть заполнены.

J Закон исключений Н.Ф. Гаузе - два вида не могут существовать в

одной экологической нише, если их потребности идентичны. Если

экологическая ниша освобождается, ее заполняют экологически близкие

формы.

1.2. Функциональные законы

Закон развития (существования) природной системы за счет

окружающей ее среды - любая природная система может развиваться (и

существовать), только используя материально-энергетические и

информационные возможности окружающей ее среды. Изолированное

саморазвитие системы невозможно.

Из этого закона выводятся три возможных следствия:

- безотходное производство принципиально недостижимо;

- любая более высокоорганизованная система представляет

потенциальную угрозу для более низкоорганизованной;

- биосфера Земли развивается не только за счет внутренних ресурсов

планеты, но и под воздействием космических систем.

Закон соответствия условий среды генетической предопределенности

организма - вид организма может существовать до тех пор, пока

окружающая его природная среда соответствует генетическим

возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Закон толерантности В.Шелфорда - лимитирующим фактором жизни

организма может быть как минимум, так и максимум экологического

воздействия, диапазон между которыми определяет величину

выносливости толерантности организма к данному фактору.

Закон минимума Ю.Либиха - выносливость организма определяется

самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е.

лимитирует жизненные возможности тот экологический фактор,

количество которого близко к минимуму и дальнейшее его снижение

ведет к гибели организма.

Дополнительное правило: организм способен заменить дефицитное

вещество или другой действующий фактор иным, функционально

близким.

Закон объединения разнородного живого вещества - система,

находящаяся в среде с уровнем организации более низким, чем уровень

самой системы обречена: постепенно теряя свою структуру система через

некоторое время растворится в окружающей среде.

Из функциональных законов функционирования экосистем следует

несколько прикладных законов:

-закон ограниченности природных ресурсов - все природные ресурсы

Земли конечны;

-закон интегрального ресурса - конкурирующие в сфере использования

конкретных природных ресурсов (систем) отрасли хозяйства неминуемо

наносят ущерб друг другу тем сильнее, чем значительнее они изменяют

совместно эксплуатируемый экологический компонент или всю систему в

целом;

-закон снижения энергетической эффективности природопользования -

в ходе исторического времени на получение единицы полезного продукта

из природных систем затрачивается все большегколичество энергии.

1.3.Эволюционно-исторические законы

Закон направленности эволюции - эволюция всегда направлена на

уменьшение потерь энергии.

Закон увеличения веса и роста организмов - в ходе геологического

времени выживающие формы увеличивают свои размеры и вес и зачем

умирают.

Закон необратимости эволюции - организм не может вернуться к

прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков.

Закон системогенетический - большинство природных систем в

индивидуальном развитии повторяет в сокращенной и зачастую

измененной форме эволюционный путь развития своей системной

структуры.

2. Особенности взаимодействия технических объектов с

окружающей природной средой

2.1. Влияние промышленности на природную среду

Анализ сложившейся экологической ситуации показывает, что мы

имеем дело не с отдельными ошибками в технологии добычи и

переработки природных ресурсов, а с коренной несовместимостью

современных технологических процессов с природой. Интенсификация

производственных процессов уже не может идти по пути укрупнения

агрегатов и повышения их производительности, что еще продолжает

наблюдаться в связи с набранной инерцией развития "экологически

беззаботных режимов". Применяемые меры совершенствования очистных

установок и другой санитарной техники как искусственного фильтра

между производством и природой тоже не решают проблемы, так как

экономически оправданные уровни очистки отходов не предотвращают

загрязнение природной среды, а лишь отодвигают его последствия во

времени. Это особенно заметно при учете отдаленных последствий

истощения и загрязнения в виде существенного повышения затрат на

кондиционирование сырья, воды, воздуха, вызванных сегодняшней

деятельностью человека.

Принципиально возможны два пути борьбы с загрязнением

окружающей среды: очистка вредных выбросов и создание

технологических процессов, максимально имитирующих природные.

Отсутствие учета экологического ущерба от загрязнения скрывает

очевидность экономичности второго пути. Однако, экономия от

ликвидации этого ущерба, как правило, выше затрат на его

предотвращение, т.е. переход к экологической технологии диктуется не

только необходимостью защиты окружающей среды, но и экономической

целесообразностью.

Нельзя копировать природные процессы в ходе использования

достижений технического прогресса для природоохранных нужд, так как

человек уже создал такие материалы, которых нет в природе.

Экологическая технология будущего, в связи с изложенным, не пойдет по

пути полной имитации природных процессов, которые далеко не всегда

безотходны, но всегда снабжены звеном реутилизации, деструкции.

Следует учитывать, что углубленная переработка отходов с увеличением

количества фракцией, содержащих мелко концентрированные

компоненты, может привести к увеличению количества и ассортимента

отходов, и связана с необходимостью использования значительного

количества энергии и вспомогательных материалов.

Эволюция общества и природы является необратимым процессом

объективного мира. Недостаточно разработать принципы малоотходной

технологии. Промышленный комплекс должен быть расположен с учетом

общих и региональных природно-климатических условий, так, чтобы его

влияние на природу было минимальным.

Любые преобразования природы должны производиться с учетом

социальных, экономических и социологических последствий. На

достигнутом уровне развития производительных сил теоретически

обосновано такое использование природных ресурсов, которое

обеспечивает, с одной стороны, наивысший хозяйственный эффект, а с

другой - не вызывает деградации окружающей среды.

2.2. Геотехнические системы

Технические системы, обменивающиеся с природной средой

веществом, энергией и информацией образуют сложные геотехнические

системы (ГТС). Исследуя ГТС, необходимо отметить несколько

особенностей, присущих системам вообще и экологическим в частности:

- общность признаков, так как в системе нет того, что отсутствует в ее

подсистемах;

- сложность, обусловленная разнообразием элементов и связей между

ними, а также степенью интенсивности этих связей;

- особенность положения исследуемой системы на правах подсистемы

в пределе более крупной системы;

- надежность, характеризующая вероятность протекания внутренних

процессов переноса вещества и энергии и поддержания ее свойств во

времени;

- устойчивость к внешним возмущающим воздействиям.

Любое техногенное воздействие на природную среду можно

анализировать как направленное на изменение не только свойств ее

компонентов, скоростей химических реакций, но также и на изменение

структурных параметров ГТС. Разработка теории рационального

природопользования требует рассмотрения единого природно-

промышленного комплекса с измененными (или изменяющимися)

естественными связями и техногенными геотехническими аномалиями,

представляющими собой результат адаптивной деятельности системы, в

свою очередь адаптирующей окружающую среду.

Изучение закономерностей формирования и эволюции ГТС во

времени и пространстве позволяет вскрыть сложный механизм

внутренних связей между техногенными нагрузками, изменением

геотехнического фона и экологическими последствиями,

проявляющимися в природе. Последнее особенно важно, так как

позволяет прогнозировать возможность критических ситуаций в природе

и вооружает исследователя орудием нормирования техногенных нагрузок

уже на стадии проектирования.

Так, например, большинство промышленных предприятий не

осуществляет мониторинг подземных вод. В то же время известны случаи,

когда разгрузка подземных вод в естественные базисы эрозии приводит к

загрязнению поверхности водоемов, что ошибочно идентифицируется как

недостаточная очистка отводимых с промышленного предприятия

технологических сточных вод.

Любое промышленное предприятие вовлекает в сферу производства

сырье и другие природные ресурсы и направляет в окружающую среду

отходы производственных процессов. Кроме того, пыление и

газовыделение из хранилищ жидких и твердых отходов приводят к

загрязнению атмосферы. Атмосферные осадки, вымывая загрязняющие

вещества из воздуха, переносят их на подстилающую поверхность и в

водоемы, а также способствуют к вымыванию и выщелачиванию

мелкодисперсных и растворимых составляющих пород техногенного и

природного происхождения в поверхностные и грунтовые воды.

Наблюдается также взаимный обмен между поверхностными и

подземными водными объектами. Значит, любая промышленная

продукция участвует в формировании техногенной нагрузки на

окружающую среду уже на стадии ее создания.

ГТС может быть сформирована отдельной энергетической установкой

(транспортной или стационарной), отдельно стоящим цехом или

котельной, промышленным предприятием, промышленным узлом и

совокупностью взаимосвязанных промышленных узлов, образующих

единый территориально-производственный комплекс (ТПК), либо

крупным городом со всей системой взаимосвязанных технологий

производства, потребления, быта, транспорта, связи, рекреации и т.д.

Внутри крупных ГТС зачастую наблюдаются зоны повышенной

деградации окружающей среды, обусловленные не только

интенсивностью техногенной нагрузки от отдельных мощных источников

отходов производства, но и взаимным положением полей, генерируемых

несколькими маломощными источниками. Такие поля формируются за

счет загрязняющих химических веществ - отходов производства,

выбрасываемых в окружающую среду.

Специалисты приходят к выводу, что чисто технологическими

средствами угрозы экологической катастрофы не устраняются. Для того,

чтобы избежать парникового эффекта, спасти от разрушения озоновый

щит Земли необходимы, в частности, ограничительные меры. Подсчитано:

если развивающиеся страны достигнут уровня промышленного развития

США, глобальная катастрофа наступит в ближайшие десятилетия.

Между тем, не только развивающиеся страны не хотят добровольно

отказаться от промышленного роста и улучшения своей жизни,

благополучные США тоже не склонны ограничивать себя в этом смысле:

они уже не желают соблюдать Киотские соглашения, которые

регламентируют выброс в атмосферу вредных веществ. Бизнес давит на

правительство, на президента, но для одних ли американцев это

характерно?

Похоже, что техногенные катастрофы, экологические опасности -

проблема не только технологическая, но и социальная, к ее решению

должны быть привлечены юристы, психологи, специалисты многих

отраслей знаний, влиятельные международные организации. И защита

тоже должна быть не только технологической, но и общественной, и тоже

адекватной мощностям, энергиям, которыми овладел человек. Однако

можно ли сказать, что в мире это осознанно, что уже существуют и

эффективно действуют некие авторитетные органы такой защиты, что

существуют соглашения, которые выполняются всеми. К сожалению нет.

3. «Жизненный цикл» промышленной продукции

Y J „

Эффективность практических мер по защите от техногенной нагрузки

окружающей среды в значительной степени есть функция объективности

данных мониторинга технических систем и правильности их

интерпретации. Оценка непосредственного выброса загрязняющих

веществ с газообразными, жидкими, твердыми отходами, как правило, не

сопряжена с объективными трудностями. Возможно производить оценку

по массовым показателям вредных веществ, либо воспользоваться

единицами относительной токсичной массы. Сложнее обстоит дело с

энергетическими полями, генерируемыми источниками загрязнения. При

этом чаще всего ограничиваются рассмотрением тепловых центробежных

потоков. Иногда к ним добавляется оценка шума, вибрации, а в

специальных случаях и радиации.

Практической необходимостью является применение в анализе

техногенной нагрузки на природную среду концепции "жизненного

цикла" промышленной продукции. Этот подход требует определенной

корректировки сущности экологического анализа промышленного

объекта, так как позволяет оценить фактическую техногенную нагрузку на

окружающую среду на протяжении всего времени его существования, с

момента создания до утилизации отдельных составляющих.

Схема жизненного цикла органически вписывается в структуру

производственно-технологического цикла промышленной продукции,

включающего в себя все стадии инженерной деятельности по

ациональному использованию материальных и энергетических

природных и вторичных ресурсов. ^Рассмотрим производственно-

технологический цикл по блокам, без дифференциации по видам

природных ресурсов и изготовленной продукции.

Блок 1: разведка и добыча природного ресурса, представленного i-м

видом сырья или топливно-энергетических ресурсов Mi, при i=l,...n.

Блок 2: производство j-ro изделия, детали, полупродукта, энергии Nj

при j=T,...m.

Блок 3: производство объекта, предмета потребления из суммы Nj

изделий, деталей, видов услуг.

Блок 4: эксплуатация объекта, изделия. В этом блоке реализуется

цель, для достижения которой был изготовлен объект. В процессе

эксплуатации он изнашивается, теряет свои начальные потребительские

свойства, для восстановления которых требуется ремонт.

Блок 5: ремонт объекта обеспечивает продление срока службы путем

восстановления утраченных потребительских свойств.

Блок 6: реновация. В ряде случаев после эксплуатации или ремонта

объект не может полностью восстановить свои первоначальные свойства,

что исключает возможность его дальнейшего использования по прямому

назначению. Однако отдельные его узлы или даже весь объект могут быть

использованы в других, менее ответственных целях с более щадящими

режимами работы.

Блок 7: утилизация сырьевых материалов, из которых был создан

объект, в виде вторичных материальных ресурсов. Этот блок выполняет

ту же роль, что и деструкторы в природе, но применительно к отходам

производства, образующимся в каждом технологическом блоке. Здесь же

осуществляется утилизация образующихся вторичных энергетических

есурсов.

Полная реализация этой схемы невозможна на одном предприятии

или даже в одном промышленном узле. По этому принципу строятся

территориально-производственные комплексы, обеспечивающие

вовлечение в производство полного комплексного потенциала сырья.

"Жизненный цикл" промышленной продукции охватывает

непосредственно три этапа: изготовление, эксплуатацию и реновацию

(утилизацию) продукции, т.е. блоки 3-7 полного производственно-

технологического цикла. Для того чтобы определить, насколько степень

экологической безопасности промышленного объекта соответствует

установленным нормативам на каждом из этапов, необходимо выполнить

специальные, характерные для отдельного блока процедуры

экологической оценки.

На первом этапе - изготовление продукции - эта процедура

выполняется на основе экологического паспорта, который представляет

собой комплекс данных, отражающих уровень использования природных

ресурсов, энергии и информации и степень воздействия на окружающую

среду на стадии изготовления промышленной продукции. Однако

экологический паспорт еще не содержит эколого-экономической оценки

производства. Уровень соответствия этим требованиям может быть

оценен путем экологического аудита и сертификации производства. При

этом в качестве основного критерия можно использовать коэффициент

эколого-экономической оптимальности промышленной составляющей

геотехнической системы

(1 М т,

+ М

где 0

Ф>

- фактическая и расчетная мощности;

Кг коэффициент использования производственной мощности;

- коэффициент использования сырьевых ресурсов, характеризующий

технологический выход продукции;

- коэффициент нагрузки на окружающую среду;

пр

- масса продукции с учетом утилизированных отходов;

, М

- масса сырья и вспомогательных ресурсов;

пдз> тф - нормативно разрешенный предельный выброс загрязняющих

веществ в окружающую среду (предельно допустимые выбросы ПДВ и

сбросы НДС) и фактический в единицах относительной токсичной массы.

Для дополнительной характеристики производства целесообразно ввести

коэффициент экологической эффективности очистных сооружений:

оч

ул

<»

у» '

где Шов, Шоч, т

ул

, Шут - масса образовавшихся, поступивших на очистные

сооружения, уловленных и утилизированных отходов в единицах

\ токсичной массы.

\^--Дрй этом, каждый сомножитель содержит дополнительную

характеристику: т

от

/т„б - обеспеченность очистными сооружениями,

Шул/пТо, - их эффективность, m^Jm^- степень утилизации уловленных

отходов.

В ряде случаев возможно, что VU = 0, так как уловленные отходы

далеко не всегда подвергаются утилизации и не все источники

загрязняющих веществ оборудованы очистными сооружениями.

(L ) Экологический паспорт, дополнительно приведенной методикой

ч^й^

счета>

позволяет не только учесть работу производства на неполную

мощность, но и определить его предельную допустимую мощность в

пределах утвержденных экологических нормативов образования отходов

(ПДВ и ПДС), нормы образования токсичных твердых отходов.

При этом на практике представляется возможным оценить

экономический эффект от расширения производства по интенсивному или

экстенсивному путиАнализ техногенной составляющей ГТС основан на

материальном энергетическом балансе предприятия. Материальный

баланс может бьггь составлен аналитическим путем и методом прямых

замеров в системе. Последнее не всегда оправдано: требуются

значительные затраты материальных средств и энергии; информация

дается лишь о фактическом состоянии объекта на определенное время.

Аналитический материальный баланс позволяет установить расходные

характеристики и величину абсолютных потоков в системе:

£(м

+ м

)=+ м

+м\),

где М„„ М

, М

- массы вовлекаемых твердых, жидких и газообразных

продуктов,

г%

,М'г - массы выводимых из процесса продуктов.

При расчете материального баланса на основе стехиомегрических

соотношений основной суммарной реакции требуются лишь

количественные оценки суммарного целевого продукта и степени

использования сырья. Общий материальный баланс позволяет выявить в

системе наличие избытка тех или иных химических компонентов, которые

будут либо присутствовать в целевом продукте, либо образовывать после

его выделения отходы производства. Источником информации о

химическом составе загрязняющих веществ может служить

экологический паспорт предприятия либо документы, являющиеся его

составляющими, - формы 2 - тп (воздух), 2 - тп (водхоз) и др.

На основании анализа материального баланса предприятия можно

построить приоритетные ряды по отдельным веществам и их источникам

(в относительных единицах).

HajjTopoM этапе (эксплуатация объекта) целесообразно применять

эксергетический метод термодинамического анализа. Эксергия - это та

часть энергии, которая в данных конкретных условиях может совершить

работу Применительно к потокам технологических отходов следует

выделить две основные составляющие эксергии - тепловую и

химическую. В условиях окружающей среды первая быстро

диссипируется, стремясь к нулю. Однако не учитывать ее влияния нельзя,

так как она может активизировать необратимые химические реакции

между инфедиентами отходов производства и окружающей среды в

соответствии с уравнениями Аррениуса:

где К и Ко - константы равновесия реакции, протекающей при исходной

температуре;

R - универсальная газовая постоянная.

Например, нагрев сточных вод химического производства от 22 до

80°С приводит к снижению рН с 8,36 до 7,85, что отвечает увеличению

концентрации ионов водорода в 3,23 раза и вызывает повышение

активности и реакционной способности стоков. Таким образом,

эксергетический метод позволяет оценить любые материальные и

энергетические отходы в одних единицах - джоулях.

Для определения степени экологической безопасности оборудования

целесообразно на стадии проектирования разрабатывать экологический

сертификат, который должен заполняться после стендовых испытаний

изготовленного оборудования в соответствии со структурой ГОСТ.

Сертификат должен включать в себя следующие разделы:

- характеристику объекта: назначение, мощность, основные

параметры;

- используемые энергоресурсы, их тип и параметры;влияние на

атмосферу: количество потребляемого воздуха, объем и состав

отходящих газов при различных режимах работы и при аварийной

ситуации;влияние на водные объекты: количество потребляемой

воды и требования к ее составу; образующиеся сточные воды, их

характеристика и состав; возможность применения оборотного и

повторно-последовательного водоснабжения;занимаемая территория

и требования к ней;отходы производства, их состав и количество,

требования к переработке или складированию (захоронению);другие

виды воздействия на природную среду: электромагнитные поля,

шум, вибрация;технический и эксергетический КПД установок, их

эколого-экономический контроль;материальный состав: металл

черный и цветной, подлежащий утилизации после выработки

объектом срока службы;не утилизируемые материалы, наличие

токсичных соединений, требующих специальных мер для

утилизации или захоронения.Таким образом, на основании

экологического паспорта промышленного предприятия и экологического

сертификата на продукцию, обеспечивается возможность экологической

оценки всего "жизненного цикла" оборудования.

Наряду с этим, в значительной мере сокращаются затраты на

трудоемкий и дорогостоящий экологический аудит районов большого

скопления промышленных и транспортных предприятий.

Рассмотрим в качестве примера производственно-технологический

цикл дизеля VASA6R32, изготавливаемого АО "Русский дизель" [1].

В соответствии с особенностями данного предприятия, в наибольшей

степени для решения поставленной задачи нас будут интересовать третий

(производство объекта из ]PJV

изделий), четвертый (эксплуатация) и

объединение шестого (реновация) и седьмого (утилизация) блоков

"жизненного цикла", в дальнейшем именуемые, как первый, второй и

третий этапы соответственно.

Раскрывая технологию производства (этап 1), получим схему

материальных потоков, соответствующую данному предприятию. Анализ

основных загрязняющих веществ позволяет сделать заключение, что 55%

от общего выброса составляют выбросы от испытательной станции, т.е.

результат работы собственно дизеля.

Предприятие работает с использованием ряда оборотных систем с

собственными локальными очистными сооружениями по практически

бессточной схеме. .

Этап 2. Отбрасывая значение эксергии потоков носителей,

проходящих транзитом через объект, выделим составляющие эксергии на

входе и выходе.

Химическая эксергия топлива для дизеля Vasa 32 определяется по

формуле Е= 1.01Q "

Химическая эксергия выхлопных газов есть величина аддитивная:

Термическая эксергия определяется по формуле: h - Mi ~~ ~ М

где fioc, Mi - химические потенциалы носителя примесей в

окружающей среде и в рассматриваемой системе соответственно;

Toe, Т - температура окружающей среды и самой системы

соответственно.

Для получения эксергии шумового поля была использована

следующая зависимость: Е

= JS,

где S - площадь, на которой проводились измерения,

J - интенсивность шума.

На этапе ремонта и реновации исключается процесс испытания.

Реновация для дизеля малосущественна, так как используемые детали

(остов) не применяются в других целях. В данном случае речь может идти

только о продлении срока службы отдельных частей (коленвала,

распредвала и др.).

4. Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду

Главным источником вредных выбросов транспортными средствами

являются двигатели внутреннего сгорания. Основной ущерб окружающей

среде наносится выбросом в атмосферу отработавшими газами токсичных

веществ, таких как окись углерода (СО), окислы азота (NO

углеводороды(СН), окислы cepbi(SO), сажа и аэрозоли (дым),

канцерогенные вещества, соединения тяжелых металлов, двуокись

углерода (С0

), избыточное тепло.

Автомобильный транспорт относится к основным источникам

загрязнения окружающей среды. В крупных городах на долю

автотранспорта приходится более половины объема вредных выбросов в

атмосферу, в мегаполисах - еще выше. В Санкт-Петербурге -71%, в

Москве -88%. Несоответствие транспортных средств экологическим

требованиям при продолжающемся увеличении транспортных потоков и

плохих дорожных условиях приводит к постоянному возрастанию

загрязнения атмосферного воздуха, почв и водных пространств.

Кроме атмосферного воздуха загрязнению от транспорта

подвергаются почва и вода за счет утечек и слива топлива, масла,

охлаждающих жидкостей, аварийных разливов горючих и токсичных

веществ, организации несанкционированных открытых свалок или мест

захоронения сменных компонентов двигателей, в первую очередь

масляных фильтров, изношенных запчастей, промасленной ветоши и т.д.

Уровни загрязнения воздуха окислами азота и углерода,

углеводородами и другими вредными веществами на большинстве

автомагистралей в 5 - 10 раз превышают предельно допустимые

концентрации. В России эксплуатируется более 30 миллионов единиц

автомобильной техники. В стране насчитывается около 4 тыс. крупных и

более 200 тыс. мелких предприятий, занимающихся перевозками. И

цифры эти каждый год растут.

Низкий технический уровень отечественных автомобилей и

эксплуатация, не соответствующая требованиям национальных стандартов

подтвердили результаты операции "Чистый воздух". Практически во всех

субъектах Российской Федерации отмечено, что доля автомобилей,

эксплуатируемых с превышением действующих нормативов по

токсичности и дымности, в среднем составляет 20 - 25% и в отдельных

регионах страны достигает 40%.

Основными причинами сложной экологической обстановки в городах,

связанной с эксплуатацией автотранспорта, являются.

- отсутствие надлежащего контроля на предприятиях за соблюдением

государственных стандартов по токсичности и дымности

отработавших газов транспортных средств;

- выпуск этилированных автомобильных бензинов, не позволяющих

исключить выбросы соединений свинца и использовать

каталитические нейтрализаторы;

- слабый контроль за качеством используемого топлива;

- недостаточное внимание, уделяемое переводу автотранспорта на

менее токсичные виды топлив;

- въезд на территорию городов большегрузного транспорта;

- отсутствие достаточной нормативной базы, низкий эффект

экономического механизма управления охраной окружающей средьг

на транспорте.

В 1992г. Россия присоединилась к международному соглашению по

экологическим требованиям Правила (ЕЭК ООН). Это создало правовую

основу для требования от промышленности их выполнения и для

транспортного законодательства. Но одних законодательных актов

недостаточно для решения экологических проблем. Изготавливаемая

автомобильная техника не соответствует Правилам ЕЭК по техническому

уровню и, прежде всего по топливной экономичности и экологическим

показателям. Для выхода из этого положения требуются новые

технические решения и организационные мероприятия.

Решение экологических проблем автотранспорта требует

значительных финансовых затрат, изыскать которые на предприятиях-

изготовителях очень сложно, так как у нас еще глубоко сидит в

подсознании, что продукция для внутреннего потребления может быть

хуже, чем на экспорт. Необходимо создать и запустить экономические

механизмы, стимулирующие изготовление и эксплуатацию экологически

чистых транспортных средств.

4.1. Влияние на человека отработавших газов автомобилей

В составе отработавших газов (ОГ) двигателей обнаруживаются сотни

компонентов, многие из которых обладают вредными или неприятными

для человека свойствами. Эти компоненты в совокупности придают ОГ

неблагоприятные свойства, наиболее серьезными из которых являются

токсичность, канцерогенность, дымность, неприятный запах и

способность вызывать раздражение слизистой глаз, носа и горла.

Характер и степень токсичности обусловлены наличием и

концентрацией в составе ОГ окислов азота, окислов углерода, окислов

серы, углеводородов, альдегидов, свинцовых и ряда других соединений.

Канцерогенность - способна вызывать образование злокачественных

опухолей - обусловлена главным образом присутствием полициклических

ароматических углеводородов (ПАУ) - наличием бензопирена.

Дымность - ухудшает прозрачность ОГ и воздуха, сопровождается

выпадением сажистого осадка на людей и предметы. Обусловлена

аэрозольными компонентами ОГ и, главным образом, сажей.

Раздражающее действие - неприятный запах - связан с наличием в

ОГ комплекса компонентов: углеводородов, их кислотосодержащих

производных, сернистых и азотистых соединений. Способность

раздражать слизистую глаз, носа и горла обусловлена наличием в ОГ

окислителей (ионов и радикачов).

42. Влияние пыли на человека

•

Основными источниками, поступающей в атмосферу пыли являются:

тепловые станции - 25%, промышленность - 50%, сжигание мусора - 8%,

прочие источники, включающие автотранспорт - 17%.

Пыль подразделяется по степени ее дисперсности: крупнодисперсная

- размеры частиц свыше 10 мкм, средне дисперсная - размеры частиц 10-

0,25 мкм, мелкодисперсная - размеры частиц - ниже 0,25 мкм.

Пыль является разновидностью аэрозолей. Аэрозоли с твердыми

частицами, образовавшиеся в результате горения топлива называют

дымами, а с жидкими - туманами. Пылевые частицы и аэрозоли

постоянно находятся в движении в окружающей среде.

Степень запыленности воздуха при движении автотранспорта зависит

от следующих факторов: времени года, типа покрытия дороги и вида

почвы, направления ветра, интенсивности движения, грузоподъемности

автомобиля, типа шин.

Основной частью пыли является кварц. На городских магистралях в

уличной пыли обнаруживаются также примеси кальция, кадмия, свинца,

хрома, цинка, меди, железа. Это определяется функционированием

автотранспорта, обработкой магистралей антиобледеняющими составами,

оснащение шин шипами.

Увеличение пыли увеличивает скорость изнашивания машин и

оказывает вредные воздействия на организм человека. Из анализа отказа

двигателей известно, что в 50% это происходит по причине загрязнения

топлива. Мелкодисперсная пыль очень опасна для человека. Борьба с

запыленностью воздуха сводится к следующему:

- снижение выбросов твердых частиц при работе ДВС;

- разработка новых и улучшение существующих твердых покрытий

дорог;