Общая характеристика воздействий транспорта на экосистемы

Транспортно-дорожный комплекс (ТДК) является важнейшим составным элементом экономики России. Однако функционирование транспорта сопровождается мощным негативным воздействием на природу.

Транспорт ‑ один из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Его доля в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и подвижных источников по России составляет 38 %, что выше, чем доля любой из отраслей промышленности.

По видам транспорта выбросы загрязняющих веществ распределяются следующим образом: 58 % от общего выброса приходится на автомобильный транспорт, 25 % ‑ на железнодорожный, 14 % ‑ на дорожно-строительный комплекс, около 2 % ‑ на воздушный транспорт и менее 1 % ‑ на речной и морской.

Потребление водных ресурсов на нужды транспорта невелико и составляет 1,2 % от суммарного объема водопользования в РФ. Объем сбрасываемых загрязненных сточных вод ТДК составляет малую долю в суммарном объеме сброса загрязненных вод всеми отраслями хозяйства. Например,
в 1996 году на автомобильном транспорте было сброшено 7 млн м3 (0,02 %
от общего объема сброса), в то время как на объектах жилищно-коммунального хозяйства – 12 071,8 млн м3, в промышленности ‑ почти 7 444,0 млн м3, в сельском хозяйстве – 2 574,1 млн м3.

Земли, занятые под нужды транспорта составляют 12,5 % от общей площади земель несельскохозяйственного назначения.

Таким образом, воздействие транспорта на экосистемы выражается:

·        в загрязнении атмосферы, водных объектов и земель, изменении химического состава почв и микрофлоры, образовании производственных отходов, в том числе токсичных и радиоактивных, шламов, замазученного грунта, котельных шлаков, золы и мусора;

·        в потреблении природных ресурсов: атмосферного воздуха, необходимого для протекания рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств; нефтепродуктов и природного газов, являющихся топливом для ДВС; воды для систем охлаждения ДВС, мойки транспортных средств, производственных и бытовых нужд предприятий транспорта; земельных ресурсов, отчуждаемых под строительство авто-
и железных дорог, аэропортов, трубопроводов, речных и морских портов
и других объектов инфраструктуры транспорта;

·        в выделении тепла в окружающую среду при работе ДВС и топливо- сжигающих установок в транспортных производствах;

·        в создании высоких уровней шума и вибрации;

·        в возможности активизации неблагоприятных природных процессов типа водной эрозии, заболачивания местности, образования селевых потоков, оползней, обвалов;

·        в травматизме и гибели людей, животных, нанесении большого материального ущерба при авариях и катастрофах;

·        в разрушении почвенно-растительного покрова и уменьшении урожайности сельскохозяйственных культур.

Деятельность транспортных предприятий связана с осуществлением перевозок, погрузочно-разгрузочных операций, хранением грузов и выполнением работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава и путей сообщения. Влияние транспорта на окружающую среду проявляется, прежде всего, в процессе перевозок, при котором потребляются в большом количестве топливно-энергетические ресурсы и происходит значительное выделение загрязняющих веществ. Доля подвижных источников в загрязнении атмосферы, воды и почвы существенно выше (93,8 %), чем стационарных источников (6,2 %).

         Основными потребителями природных ресурсов и источниками загрязнения окружающей среды являются транспортные средства. Например, один грузовой автомобиль при годовом пробеге 15 тыс. км сжигает 1,8 т бензина, на получение которого требуется около 3 т нефти. Для образования нормальной горючей смеси в двигателе на 1 кг бензина необходимо 15 кг воздуха.
С учетом этого соотношения и процентной доли кислорода в воздухе расчетное количество расходуемого воздуха автомобилем составит 27 т (на 1,8 т бензина), в том числе 5,6 т кислорода.

Загрязнение атмосферы происходит в результате сжигания топлива. Химический состав выбросов зависит от вида и качества топлива, способа сжигания в двигателе и его технического состояния.

Транспортные средства для своей работы используют в основном топливо, получаемое из нефти. Продуктами полного сгорания топлива являются углекислый газ, водяной пар и диоксид серы. При недостаточном поступлении кислорода происходит неполное сгорание, в результате чего вместо углекислого газа образуется угарный газ (СО). Наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя, когда в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества в количествах, значительно превышающих выброс на нагрузочных режимах. Техническое состояние двигателя непосредственно влияет на экологические показатели выбросов. Отработавшие газы бензинового двигателя с неправильно отрегулированным зажиганием и карбюратором содержат оксид углерода в количестве, превышающем норму в 2-3 раза.

Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4-5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их объединяют в группы.

Первая группа. В нее входят нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха.

Вторая группа. К этой группе относят только одно вещество ‑ продукт неполного сгорания топлива оксид углерода или угарный газ.

Третья группа. В ее составе оксиды азота, главным образом оксид азота и диоксид азота. Это газы, образующиеся в камере сгорания ДВС при температуре 2800 °С и давлении около 10 кгс/см2. При обычных атмосферных условиях оксид азота полностью превращается в диоксид. Диоксид азота ‑ газ бурого цвета с характерным запахом, тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.

Четвертая группа. В эту наиболее многочисленную по составу группу входят различные углеводороды, т. е. соединения типа СхНу. В отработавших газах содержатся углеводороды различных гомологических рядов: парафиновые (алканы), нафтеновые (цикланы) и ароматические (бензольные), всего около 160 компонентов. Они образуются в результате неполного сгорания топлива в двигателе. Несгоревшие углеводороды являются одной из причин появления белого или голубого дыма. Это происходит при запаздывании воспламенения рабочей смеси в двигателе или при пониженных температурах в камере сгорания.

Некоторые углеводородные соединения отработавших газов наряду с токсическими свойствами обладают канцерогенным действием. Особой канцерогенной активностью отличается ароматический углеводород бензпирен С20Н12. Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты ‑ фотооксиданты, являющиеся основой "смога" (от англ. smoke - дым и fog - туман).

Впервые появление смога было зафиксировано в Лос-Анджелесе в конце 40-х годов XX века. Причиной его явилось чрезмерное загрязнение воздуха промышленными и транспортными выбросами. В 1952 году явление смога, вызвавшее катастрофические последствия, наблюдалось в Лондоне. Его жертвами стали около 4000 человек, погибших из-за увеличения числа респираторных заболеваний.

Пятая группа. Ее составляют альдегиды. В отработавших газах присутствуют в основном формальдегид, акролеин и уксусный альдегид. Наибольшее количество альдегида образуется на режимах холостого хода и малых нагрузок, когда температуры сгорания в двигателе невысокие.

Шестая группа. В нее входят сажа и другие дисперсные части (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). Сажа образуется при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Она не представляет непосредственной опасности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах. Наибольший вред сажи заключается в адсорбции на ее поверхности бензпирена, который в этом случае оказывает более сильное негативное воздействие на организм человека, чем в чистом виде.

Седьмая группа. Представляет собой сернистые соединения (сернистый ангидрид, сероводород), которые появляются в составе отработавших газов двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению с другими видами топлив, используемых на транспорте.

Восьмая группа. Компоненты этой группы ‑ свинец и его соединения встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина, имеющего в своем составе присадку, повышающую октановое число.

В качестве присадки, повышающей октановое число, используют антидетонатор ‑ этиловую жидкость, в состав которой входят собственно антидетонатор ‑ тетраэтилсвинец Рb(С2Н5)4, выноситель - бромистый этил (С2Н5Вr) и a- монохлорнафталин (легкокипящее и легковозгоняемое соединения, образуюшие легколетучие комплексы с тетраэтилсвинцом), наполнитель ‑ бензин, антиокислитель – n-оксидифениламин и краситель. При сгорании этилированного бензина выноситель способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отработавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дорог. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию. В настоящее время ставится задача отказаться от использования этилированных бензинов.

 

Негативное воздействие на экосистемы оказывают не только рассмотренные компоненты отработавших газов двигателей, выделенные в восемь групп, но и сами углеводородные топлива, масла и смазки. Обладая большой способностью к испарению, особенно при повышении температуры, пары топлив и масел распространяются в воздухе и отрицательно влияют на живые организмы. В местах заправки транспортных средств топливом и маслом происходят случайные разливы и намеренные сливы отработанного масла прямо на землю или в водоемы. На месте масляного пятна длительное время не произрастает растительность. Нефтепродукты, попавшие в водоемы, губительно воздействуют на их флору и фауну.

Загрязнение окружающей среды стационарными источниками на транспорте происходит от производств, обеспечивающих ремонт транспортных средств, вспомогательных производств, зданий и сооружений хозяйственно-бытового назначения (котельных, гостиниц, вокзалов, столовых, заправочных станций, топливных складов), мест стоянок транспорта.

Процессы технического обслуживания и ремонта подвижного состава требуют энергетических затрат и связаны с большим водопотреблением и сбросом загрязняющих веществ в водоемы, выбросом загрязняющих веществ в атмосферу и образованием отходов, в том числе токсичных.

Используемые в процессах технического обслуживания и ремонта технологическое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки являются стационарными источниками выделения загрязняющих веществ (табл. 3).

Таблица 3

Стационарные источники выделения загрязняющих веществ

 

Участок	Используемое оборудование	Выделяющиеся вредные вещества
Участок мойки подвижного состава	Механическая мойка (моечные машины), шланговая мойка	Пыль, щелочи, поверхностно-активные синтетические вещества; нефтепродукты, растворенные кислоты, фенолы
Зоны технического обслуживания, участок диагностики	Подъемно-транспортирующие устройства, смотровые канавы, стенды, оборудование для замены смазки, комплектующих, система вытяжной вентиляции	Оксид углерод, углеводороды, оксиды азота, масляный туман, сажа, пыль
Слесарно-механическое отделение	Токарный, сверлильный, строгальный, фрезерный, шлифовальный и другие станки	Пыль абразивно-металлическая, стружка, масляный туман, эмульсии
Электротехническое отделение	Заточной станок, электро-лудильные ванны, оборудование для пайки, стенды испытаний	Абразивная и асбестовая пыль, канифоль, пары кислот
Аккумуляторный участок	Ванны для промывки и очистки,  зарядные устройства	Промывочные растворы, пары кислот, щелочной аэрозоль
Отделение топ-ливной аппаратуры	Проверочные стенды, специальная оснастка	Бензин, керосин дизельное топливо, ацетон, бензол, ветошь
Кузнечно-рессорное отделение	Кузнечный горн, термические ванны	Угольная пыль; сажа, оксиды углерода, азота, серы, загрязненные сточные воды
Медницкое отделение	Ножницы по металлу, оборудование для пайки	Пары кислот, наждачная и металлическая пыль и отходы
Сварочное отделение	Оборудование для дуговой сварки, ацетилено-кислородный генератор	Минеральная пыль, оксиды железа, оксиды марганца, азота, хрома, хлористый водород, фториды
Арматурное отделение	Электрический и ручной инструмент, сварочное оборудование	Пыль, сварочный аэрозоль, древесная и металлическая стружка, металлические и пластмассовые отходы
Участок шиномонтажа и ремонта шин	Стенды для разборки и сборки шин, оборудование для вулканизации	Минеральная и резиновая пыль, сернистый ангидрид, пары бензина
Участок лакокрасочных покрытий	Оборудование для пневматического или безвоздушного распыления, ванны, сушильные камеры	Пыль минеральная и органическая, пары растворителей и аэрозоли красок, загрязненные сточные воды

Окончание табл. 3

Участок	Используемое оборудование	Выделяющиеся вредные вещества
Участок обкатки двигателей	Стенд для обкатки	Оксиды углерода, азота, углеводороды, сажа, сернистый ангидрид
Стоянки и места отстоя подвижного состава	Оборудованная площадка открытого или закрытого хранения	Оксиды углерода, азота, углеводороды, сажа, сернистый ангидрид
Склад топливо-смазочных мате-риалов (ТСМ)	Тара и емкости для хранения, весовое оборудование	Пары и жидкие разливы топлив и масел
Гальваническое отделение	Электролитические ванны	Соляная и серная кислоты, никель, медь, гидроксид натрия, хромовый ангидрид
Котельные	Водогрейные или паровые котлы, оборудование для химочистки воды	Зола, сажа, пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода, углеводороды, пятиоксид ванадия

 

Газообразные выбросы попадают в воздух чаще в результате работы производственных вентиляционных систем. Отличительной особенностью этих выбросов является наличие в них большого количества минеральной и органической пыли, аэрозолей, масляного тумана.

Поверхностные стоки с территорий транспортных предприятий содержат жидкие нефтепродукты, остатки моющих, дезинфицирующих, антиобледенительных и противогололедных реагентов, формовочных смесей, растворов, используемых в металлообработке, отработанные электролиты аккумуляторных батарей, продукты разрушения искусственных покрытий и износа шин. Сточные воды содержат жидкие токсичные вещества: бензол, ацетон, кислоты, щелочи, растворенные металлы (алюминий, бериллий, хром и др.), нефтепродукты.

 

Таким образом, подвижные и стационарные источники ТДК выбрасывают в биосферу загрязняющие вещества всех классов опасности:

1 - чрезвычайно опасные (тетраэтилсвинец, свинец, ртуть и др.);

2 - высокоопасные (марганец, медь, серная кислота, хлор и др.);

3 - умеренно опасные (ксилол, метиловый спирт и др.);

4 - малоопасные (аммиак, бензин топливный, керосин, оксид углерода, скипидар, ацетон и др.).