Основная часть для курсовой работы

1. Теоретические основы влияния автотранспорта на окружающую среду

1.1 Транспорт и выбросы вредных веществ

Автомобильный транспорт в процессе своей деятельности ежесекундно выбрасывает в атмосферу оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), оксиды азота (NOx), двуокись серы (SO2), озон, бензол, а также мелкодисперсионные твердые частицы. Транспорт, включающий помимо автомобильного, авиационного, железнодорожный и водный, является одним из крупнейших поставщиков выбросов диоксида углерода (СО2) в атмосферу. Ниже приведен более детальный анализ воздействия каждого вещества на организм человека и окружающую среду. Окись углерода (CO) окись углерода (угарный газ) это результат неполного сгорания топлива, содержащегося в выхлопных газах.

Угарный газ — ядовитое вещество, не имеющее цвета и запаха. Вступая в реакцию с гемоглобином крови, оксид углерода образует стойкое соединение — карбоксигемоглобин, которое затрудняет процесс газообмена в клетках, что приводит к кислородному голоданию (сродство гемоглобина с оксидом углерода примерно в 210 раз выше его сродства с кислородом). Следовательно, прямое воздействие угарного газа заключается в снижении способности крови переносить кислород. К счастью, этот процесс обратим: кровь начинает очищаться наполовину каждые 3-4 часа после прекращения вдыхания. Окись углерода легче воздуха, поэтому быстро испаряется в открытых зонах, но он особенно опасен при прямом вдыхании из выхлопной трубы или в плохо проветриваемых местах.

Диоксид углерода (CO2) диоксид углерода, или углекислый газ, не считается токсичным веществом. Несмотря на это, высокая концентрация СО2, совмещенная с низкой концентрацией кислорода, приводит к неблагоприятным последствиям для здоровья человека, включая головные боли, приступы головокружения, ухудшение памяти и способности к концентрации внимания, трудности со сном, шум в ушах, двоение, светобоязнь, потерю подвижности глаз, дефекты поля зрения, увеличение «слепых пятен», недостаточную адаптацию к темноте и изменениям личности3 . Углекислый газ также относится к так называемым парниковым газам, которые способствуют изменению климата и возникновению парникового эффекта. Увеличение выбросов CO2 повысило кислотность океанов на 30%, что затрагивает широкий спектр организмов. Оксиды азота (NOx) оксиды азота — это группа очень реактивных газов, которые образуются в результате деятельности автомобильного транспорта. Количество оксидов азота увеличивается по мере того как растет температура двигателя. Выбросы NOx в процессе горения в основном выбрасываются в виде оксида азота (NO), который может окисляться до диоксида азота (NO2), который является мощным загрязнителем воздуха. Летучие оксиды азота, проникающие в атмосферу, представляют серьезную опасность для экологической Транспорт и выбросы вредных веществ ситуации. Они способны вызывать кислотные дожди и сами по себе являются ядовитыми: эти вещества раздражают слизистые оболочки человека, провоцируют астму и респираторные аллергические реакции. Диоксид азота влияет преимущественно на дыхательные пути и легкие, а также изменяет состав крови, в частности уменьшает содержание в крови гемоглобина. Воздействие диоксида азота на организм человека снижает его сопротивляемость к заболеваниям, приводит к кислородному голоданию тканей, особенно у детей, усиливает действие канцерогенных веществ, способствуя возникновению злокачественных новообразований.

Двуокись серы (SO2) сернистый газ не ядовит, но в сочетании с другими загрязнителями и влагой он раздражает глаза, нос и горло, вредно воздействует на легкие. Диоксиды серы и азота являются причиной выпадения так называемых кислотных дождей. Кислотные дожди значительно повышают кислотность почвы, разрушают конструкционные материалы, влияют на урожайность сельскохозяйственных культур, здоровье человека. Загрязнение атмосферного воздуха наносит непоправимый вред памятникам культуры, ускоряя их старение. Так, за 90 лет пребывания в Центральном парке Нью-Йорка древний египетский обелиск «Игла Клеопатры» пострадал значительно сильнее, чем за три тысячелетия пребывания в Египте. Озон формируется в атмосфере у процессе фотохимической реакции воздействия солнечных лучей на прекурсор-загрязнители, такие, как окиси азота. Озон разрушается при реакции с двуокисью азота и выпадает на землю. В то время, как озон полезен для атмосферы, на человека он влияет негативно. Мелкодисперсные твердые частицы (PM2.5, PM10) двигатели внутреннего сгорания могут производить очень мелкие твердые частицы диаметром 10 нанометров и меньше в достаточно большом количестве. Исследования показали, что имеющиеся в воздухе твердые частицы оказывают негативное влияние на здоровье человека. Спектр их воздействия на организм человека достаточно широк, но главным образом мелкодисперсионные твердые частицы влияют на дыхательную и сердечнососудистую системы. По данным Всемирной организации здравоохранения, примерно на каждые дополнительные 10 мкг/м3 твердых частиц с диаметром 2,5 смертность увеличивается на 6% 7 . Развитая сеть пассажирского автомобильного транспорта способна не только удовлетворять потребности ежедневной мобильности горожан, но и быть причиной постоянного загрязнения густонаселенных районов, способствовать развитию хронических заболеваний у жителей прилегающих к автомобильным дорогам территорий.

Шумовое загрязнение в течение последних десятилетий экологи обратили внимание на негативное влияние шума на организм человека. Согласно проведенным исследованиям, 60-80% шумов, сопровождающих человека в жилой застройке, создают транспортные потоки. Транспортный шум является одним из наиболее опасных параметрических загрязнений окружающей среды. Шум может вызвать раздражение и агрессию, артериальную гипертензию (повышение артериального давления), тиннитус (шум в ушах), потерю слуха. При чрезмерном уровне шум влияет на орган слуха, центральную нервную систему и сердечнососудистую систему. По данным лабораторных исследований, изменения в нервной системе в 2/3 случаев начинаются до того, как начнется снижение слуха (кохлеарный неврит). Шум влияет на обмен веществ, подавляет окислительные процессы, способствует развитию гипертонической болезни. Орган слуха человека обладает способностью отличать сигнальный шум от» фонового » шума. Чтобы предупредить негативное влияние длительного шума на человека в процессе сна и отдыха, эквивалентный скорректированный уровень шума внутри помещений не должен превышать 30 дБ. Звуки, связанные с дорожным движением как внутри, так и за пределами городских районов, являются наиболее важным источником шумового загрязнения окружающей среды в ЕС. Около 125 миллионов человек потенциально подвержены воздействию шума, превышающего 55 дБ (по состоянию на 2012 год). Согласно исследованиям, проведенным в Великобритании среди людей, у которых наблюдались нарушения артериального давления и частоты сердечных сокращений, проживающих в непосредственной близости к источникам автомобильного шума, при применении шумоотражающих заграждений в долгосрочной перспективе снижается уровень сердечнососудистых заболеваний по сравнению с теми, кто постоянно подвергается вредному воздействию автомобильного шума. Уменьшение последствий постоянного воздушного и шумового загрязнения на здоровье человека важно как для сохранения человеческих жизней, так для и уменьшения экономического давления смертей и болезней трудоспособного населения на экономику страны. Улучшить сложившуюся ситуацию, возможно комплексным поэтапным подходом к проблемам экологии.

Автотранспорт является весомым источником загрязнения окружающей среды. В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится более половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 – 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека.  При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу: угарного газа – 700 кг/год, диоксида азота – 40 кг/год, несгоревших углеводородов – 230 кг/год и твердых веществ – 2-5 кг/год. Автомобильный транспорт загрязняет атмосферу тремя способами: эмиссией вредных веществ с отработанными газами, прорывом газов в картер двигателя и эмиссией вредных веществ в результате испарения топлива в топливных баках, карбюраторах, а также в результате утечек топлива. Главным из них является первый способ, на долю которого приходится около 2/3 вредных выбросов автомобилей в атмосферу. Основными нетоксичными компонентами отработавших газов автотранспортных средств являются азот, кислород, пары воды и углекислый газ. Всего насчитывается около 200 вредных (загрязняющих) веществ, многие из которых опасны для здоровья человека. К токсичным компонентам относятся: оксиды углерода, оксиды азота, альдегиды, углеводороды, сернистый газ, сажа, бензапирен и др. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения.  Массовый опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Соединения свинца используют как добавку к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в питьевой воде кислорода, появлении радиоактивных элементов. Транспортная сеть на россии довольно густая, количество и активность автотранспорта в городах большая, и вред окружающей среде она наносит очень ощутимый. Основными причинами являются -устаревшие конструкции двигателей, используемое топливо (бензин, а не газ или другие, менее токсичные вещества) и плохая организация движения, особенно в городах, на перекрестках.

1.2 Особенности влияния автомобильного транспорта на окружающую среду

Во всем мире автомобильный транспорт приобретает все более интенсивное развитие: по объему перевозок он в четыре раза превосходит все остальные виды транспорта, вместе взятые. Наряду с очевидными преимуществами, процесс развития автодорожного комплекса сопровождается возрастающим негативным воздействием на окружающую среду.

Специфика источников загрязнения (автомобилей) проявляется:

— в высоких темпах роста численности автомобилей;

— в их пространственной рассредоточенности;

— в непосредственной близости к жилым районам;

— в более высокой токсичности выбросов автотранспорта;

— в сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках;

— в низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей (приземном слое) и слабее рассеиваются естественным образом (даже при ветре) по сравнению с промышленными выбросами, которые, как правило, осуществляются через дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.

Перечисленные особенности подвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создает в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха.

Наибольшее загрязнение выбросами от автотранспорта отмечается в Татарстане, Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской, Московской, Ленинградской, Нижегородской, Волгоградской областях. На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50 % общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе, согласно данным Минздрава РФ, в Пензенской области — 70 %, в Санкт-Петербурге -71 %, в Воронежской области — 77 %, в Краснодарском крае — 87 %, в Москве — 88 %. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида и 1,5 т бенз(а)пирена.

Высокий процент автомобилей с карбюраторными двигателями, наряду с широким применением этилированного бензина на большей части территории России, обусловили загрязнение атмосферы соединениями свинца. На территории России максимальные выбросы свинца по абсолютной величине отмечаются в Уральском, Поволжском и Западно-Сибирском регионах.

Загрязнение атмосферы подвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему двигателя автомобиля, а также, в меньшей степени, картерными газами через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопроводов) при заправке и в процессе эксплуатации.

Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей — оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т. кислорода, выбрасывая при этом с отработавшими газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Снижению токсичности и нейтрализации отработавших газов уделяется основное внимание, и в этом направлении ведется постоянный поиск эффективных технических решений.

Существует несколько видов транспорта, но наиболее опасным с точки зрения негативного воздействия на окружающую среду считается автомобильный. И если несколько десятков лет назад личную машину мог позволить себе далеко не каждый, то сегодня она стала необходимым и вполне доступным средством передвижения для многих людей.

В связи с этим доля загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу автомобилями, достигла 50%, в то время как в 70-е годы прошлого века она составляла всего 10-15%. А в крупных городах и современных мегаполисах данный показатель может достигать 65-70%. Кроме того, ежегодно количество выбросов возрастает примерно на 3%, и это вызывает серьезные опасения.

Интересный факт: автомобильный транспорт занимает лидирующие позиции с точки зрения ущерба, наносимого окружающей среде, это основной источник загрязнения атмосферы. На его долю приходится более 90% загрязнения воздуха, чуть меньше 50% шумового воздействия, а также около 65-68% влияния на климат.

Экологические проблемы автомобильного транспорта очень актуальны и связаны с особенностями работы современных моделей. Если брать усреднённые показатели, то одна машина в течение года поглощает около четырёх тонн кислорода, необходимого для запуска процессов сгорания топлива. В результате работы двигателя автомобиля образуются отработанные газы, состоящие из множества вредных компонентов.

Так, в год выбрасывается порядка 800 кг угарного газа, 180-200 килограммов углеродов и примерно 35-40 кг оксидов азота. Также в атмосферу выделяются и канцерогенные соединения: порядка пяти тысяч тонн свинца, около полутора тонн бензапилена, свыше 27 тонн бензола и более 17 тысяч тонн формальдегида. А общее количество всех вредных и опасных веществ, выделяемых в процессе эксплуатации автомобильного транспорта, составляет около 20 миллионов тонн. И такие цифры огромные и пугающие.

Всего в состав отработанных газов, выделяемых автомобильным транспортом, входит свыше 200 различных компонентов и соединений, и подавляющее их большинство обладает токсичными свойствами. А некоторые вещества образуются в результате эксплуатации машин и их взаимодействия с окружающими поверхностями, например, из-за трения резины об асфальт.

Нельзя недооценивать и вред различных автомобильных деталей, утилизации которых не уделяется должного внимания. В итоге образуются стихийные свалки с миллионами запчастей транспорта, изготовленных из резины и металлов, которые также выделяют опасные пары в атмосферу.

Процесс работы двигателя автомобильного транспорта очень сложен и включает массу различных реакций. В ходе последних образуются многочисленные вещества, основными среди которых являются:

Интересный факт: состав выхлопных отработанных газов, выделяемых в атмосферу в ходе эксплуатации автомобильного транспорта, зависит от особенностей работы машины, её состояния, используемого топлива, а также опыта водителя.

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду крайне негативно. И стоит рассмотреть несколько основных угроз.

Парниковый эффект

О нём говорят все экологи, и последствия такого глобального явления уже начинают проявляться. Возникающие в процессе эксплуатации автомобилей компоненты отработанных выхлопных газов проникают в атмосферу, повышают плотность её нижних слоёв и создают эффект парника. В итоге солнечные лучи попадают на поверхность Земли и нагревают её, но тепло не может уходить обратно в космос (примерно такие процессы наблюдаются в теплицах).

Парниковый эффект – это реальная угроза. К его возможным последствиям относятся повышение уровня мирового океана, глобальное потепление, таяние ледников, природные катаклизмы, хозяйственный кризис, губительное влияние на фауну и флору.

Изменение экосистемы

Из-за загрязнения окружающей среды транспортом страдает практически всё живое на земле. Выхлопные газы вдыхают животные, из-за чего ухудшается функционирование их дыхательной системы. В результате нарушения дыхания и нехватки кислорода страдают другие органы.

Животные испытывают стресс, из-за которого могут вести себя неестественно. Также заметно снижаются темпы размножения, в результате чего одни виды становятся малочисленными, а другие начинают относиться к редким и вымирающим. Сильно страдает и флора, ведь отработанные газы автомобильного транспорта практически сразу попадают на растения, образуя на них плотный налёт и нарушая процессы естественного дыхания.

Кроме того, вредные соединения проникают в почву и из неё всасываются корнями, что также негативно сказывается на состоянии и росте представителей флоры. Связанные с негативным влиянием автотранспорта перемены с каждым годом становятся всё более масштабными и глобальными, а со временем они могут привести к краху существующей на планете Земля экосистемы, что повлияет на жизнь человечества, воздух, атмосферу.

Экологические проблемы из-за автотранспорта

Экологические проблемы автотранспорта — актуальные вопросы. Активная и повсеместная эксплуатация автомобилей сильно ухудшает экологию, загрязняет воздух, водоёмы, осадки, атмосферу. И такая ситуация может привести к многочисленным проблемам со здоровьем.

Так, сильно страдает дыхательная система, ведь вредные вещества выхлопных газов практически сразу попадают в неё, раздражают слизистые оболочки, засоряют лёгкие и бронхи. Из-за нарушения дыхания возникает дефицит кислорода во всех тканях человеческого организма. Кроме того, опасные выбрасываемые автомобильным транспортом соединения разносятся с кровью и оседают в различных органах, и последствия такого загрязнения могут проявляться спустя годы в виде хронических или даже онкологических заболеваний.

Кислотные дожди

Ещё одна опасность активного использования автомобильного транспорта – кислотные дожди, возникающие из-за воздействия выхлопных газов и загрязнения атмосферы. Они влияют на растительный мир и здоровье людей, меняют состав почвы, разрушают здания и памятники, а также сильно загрязняют водоёмы и делают их воду непригодной для использования и проживания.

Пути решения проблемы

Экологические проблемы автомобильного транспорта в современном мире неизбежны. Но всё же их можно решить, если действовать комплексно и глобально. Рассмотрим основные пути решения проблем, связанных с эксплуатацией автомобилей:

Негативное влияние автомобилей на окружающую среду очевидно. В нашем мире невозможно прожить без использования двигателей внутреннего сгорания. Человеком используются эти механизмы как в бытовой, так и в других видах деятельности. К сожалению, помимо всех тех положительных качеств, которые несет с собой использование двигателей внутреннего сгорания, также наблюдается и множество отрицательных факторов. Основным из них является негативное воздействие на окружающую среду.

Это негативное влияние с каждым годом только увеличивается, это связано с тем, что спрос на автомобили тоже растет. Двигатели внутреннего сгорания, на которых работают все автомобили, за время своей работы сжигают просто огромное количество нефтепродуктов разной степени очистки. Это наносит вред окружающей среде и, в первую очередь, атмосфере. Так как автомобили в большом количестве в основном сосредоточены в больших городах, то воздух в мегаполисах обеднен кислородом и загрязнен продуктами горения нефтепродуктов. Такой воздух приносит вред здоровью человека, из-за такого воздействия нарушается экологическая среда, меняются природные и климатические условия. Также общеизвестно, что из воздуха эти вредные продукты попадают еще и в воду, а значит, загрязняется и водная среда.

В процессе сгорания топливных жидкостей происходит выброс следующих веществ в большом количестве:

1. Оксид углерода. Это вещество очень токсично, то есть представляет опасность для природной среды и для человека. Если человек будет вдыхать этот газ в небольшой концентрации на протяжении небольшого количества времени, то возможно отравление, которое может привести к обмороку. Оксид углерода поражает кору головного мозга человека, вызывает необратимые расстройства нервной системы.
2. Твердые частицы. При сгорании топливных жидкостей также происходит выброс в атмосферу твердых частиц, которые при вдыхании человеком могут повлечь за собой нарушение работы многих внутренних органов, а, в первую очередь, органов дыхания. Кроме этого, эти элементы оказывают негативное влияние на окружающую среду, в частности, на водоемы, образуют пыль, которая препятствует росту растений.
3. Оксид азота. Во время контакта с влажной поверхностью происходит образование азотистой и азотной кислот, которые своим действием приводят к различным нарушениям работы органов дыхания. Действие этого элемента на кровеносную систему приводит также к различным нарушениям.
4. Сернистый ангидрид. Этот элемент является высокотоксичным элементом, который оказывает самое негативное влияние на всех теплокровных существ. Воздействие этого элемента может вызвать у человека почечную недостаточность, легочно – сердечную недостаточность, расстройство сердечно – сосудистой системы и т. д. Также сернистый ангидрид оказывает разрушающее действие на строительные конструкции, в его присутствии ускоряется рост коррозии металлических предметов.
5. Сероводород. Это удушливый и токсичный газ, который вызывает у человека расстройство нервной, сердечно – сосудистой, дыхательной систем. При длительном воздействии может вызвать тяжелые формы отравления, которые могут привести к летальному исходу.
6. Ароматические углеводороды. Также очень токсичные элементы, которые могут вызвать очень негативные последствия для человеческого организма.
7. Бензапирен. Очень канцерогенное вещество, которое может вызывать мутационные изменения в организме человека.
8. Формальдегид. Имеет очень токсичное действие, которое влияет на нервную системы человека, на многие органы и вызывает необратимые последствия для здоровья человека.

Опасность неотработанных элементов горения нефтепродуктов заключается, в первую очередь, в том, что это воздействие невозможно увидеть сразу, многие из вредных веществ имеет свойство накапливаться в организме человека, многие не выводятся из него вообще. Иногда последствия такого воздействия можно увидеть только через годы, тогда, когда уже невозможно что-либо изменить. В последствии это приводит к тому, что многие заболевания становятся наследственными, многие болезни получили очень широкое распространение.

Помимо влияния, связанного с последствиями сгорания топливных жидкостей, автомобили оказывают и другое негативное влияние на окружающую среду. Влияние автомобилей на жизнь человека тоже проявляется не только в положительном ключе, но, в первую очередь и главным образом, в негативном направлении. Автомобили оказывают огромное шумовое воздействие на человека. Шумы, которые издаются при работе двигателя автомобиля, вызывают у человека чрезмерную усталость у людей, что может служить поводом к различным психическим и нервным расстройствам. Постоянно превышается шумовой порог, при котором возможна нормальная работа органов слуха человека. Кроме того, постоянное шумовое воздействие может заметно сокращать жизнь человека. Постоянные шумы мешают людям совершать необходимые действия, такие как, например, сон, отдых, плодотворная работа и т. д. Утомление также имеет свойство накапливаться, особенно в условиях постоянной трудовой занятости, это тоже может привести к нервным и психическим расстройствам. На распространение уровня шума влияют также климатические и природные факторы. Так, например, в зоне, которая насыщена зелеными насаждениями, шум распространяется гораздо в меньшей концентрации, чем, например, в городе. Именно поэтому жители городов ощущают часто постоянную усталость. Уровень шумового фона измеряется в децибелах. По нормам для человека этот уровень не должен превышать порога в 40 децибел, в современном же мире он часто перешагивает порог в 100 децибел.

Таким образом, можно сказать о том, что автомобили оказывают негативное воздействие на окружающую среду и на человека. Необходимо различными методами пытаться сократить это влияние, хотя бы до того уровня, который не будет мешать нормальному функционированию организма человека, а также не будет нарушать работу экологических систем.

Скачать основную часть для курсовой работы можно по ссылке: Скачать основную часть для курсовой работы