1.4 Влияние автотранспорта на окружающую среду и пути решения проблемы

Сегодня в России автотранспорт выделяет в окружающую среду более 30% всех загрязнений. В городах эта цифра достигает 80%. Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер» (Бондарь, 2000). На начало 2003 года по данным ГИБДД МВД РФ в стране насчитывалось около 20 млн. легковых автомобилей, 4,4 млн. грузовых и 108630 автобусов. Средний возраст автомобиля в нашей стране составляет 10,5 лет (Ховавко, 2004).

Отработавшие газы автомобилей содержат около 2000 компонентов, в том числе угарный газ, углеводороды, оксиды азота, серы, сажу и другие токсичные вещества (таблица 2). Повышению уровня загрязнения воздуха способствуют пробки на дорогах. Рассеивание угарного газа зависит так же от интенсивности выброса, высоты источника выброса, скорости и направления ветра, метеорологических условий. Зимой при слабых ветрах и большом количестве осадков рассеивание меньше (Егоров, 2006).

Таблица 2

Выброс токсических веществ автотранспортом (по Бондарь, 2000)

Загрязняющее вещество	Фактический выброс, тыс. т/год
	легковые	грузовой	автобусы	всего
оксид углерода	390,9	356,0	75,4	822,3
углеводороды	46,0	78,3	17,3	141,6
оксиды азота	24,0	20,5	6,3	50,8
сажа	-	1,6	0,9	2,5
общий выброс	460,9	456,4	99,9	1014,9

Количество загрязняющих веществ в отработанных газах автомобилей в большой степени зависит от режима движения автомобиля (таблица 3). Например, отработанные газы двигателей с искровым зажиганием в период замедления движения автомобиля характеризуются увеличением количества углеводородов. Максимальный выброс оксидов углерода в отработанных газах (порядка 10% по объёму) наблюдается при работе двигателя на холостом ходу. При ускорении движения они характеризуются максимальным содержанием оксидов азота.

Таблица 3

Содержание вредных веществ в отработанных газах на характерных режимах работы автомобилей, % (по Бондарь, 2000)

Компоненты отработанных газов	Режим работы
	холостой ход		постоянная скорость	ускорение от 0 до 40 км/ч	замедление от 40 до 0 км/ч
Оксид углерода	0,5 - 8,5	0,3 - 3,1		2,5 - 5,0	1,8 - 4,5
Углеводороды	0,03 - 0,12	0,02 - 0,6		0,12 - 0,17	0,23 - 0,44
Диоксид азота	0,005 - 0,01	0,1 - 0,2		0,12 - 0,19	0,003 - 0,005

При равномерном движении автомобиля количество выбрасываемых загрязняющих веществ значительно меньше. Дизельные двигатели в отличии от карбюраторных при работе на неустановившихся режимах выделяют значительно меньше токсичных компонентов. В период разгона автомобиля с дизельным двигателем значительно увеличивается дымность отработанных газов, но при этом концентрация оксида углерода, азота и углеводородов возрастают несущественно.

При торможении содержание токсических компонентов и сажи в отработанных газах дизельных двигателей практически снижается до нуля. С увеличением пробега автомобиля степень токсичности отработанных газов увеличивается (Бугаева, 2004).

Исследования, проведённые институтом НАМИ г. Москвы показывают, что двигатели автобуса типа «Икарус» выбрасывают в атмосферу в 4 раза больше окиси углерода, чем допустимо по стандартам Евро 1. В дизелях мощность ограничивается по «пределу дымления» в соответствии с существующим стандартом (Луканин, 2001). При износе двигателя мощность снижается, и водители увеличивают подачу топлива, поэтому можно увидеть грузовые авто, идущие по дороге в клубах чёрного дыма, особенно при подъеме в гору, так что токсичность газов резко увеличивается. Отработанные газы адсорбируются почвой и затем переходят в растения, продукты растениеводства и животноводства (Юлдашев, 2002).

На АЗС в очереди на заправке не все водители глушат двигатели, тем самым увеличивая выброс вредных веществ в атмосферу.

Токсичные вещества автомобильных выбросов нарушают рост растений, способствуя снижению урожая, постепенной гибели деревьев. В растениях может аккумулироваться значительное количество свинца (Амбарцумян, 1999). Раньше в России 50% всего бензина производилось со свинцом, использующимся для повышения октанового числа, этилированный бензин содержит 0,17-0,37 г свинца на 1 л (Ишков, 1999). На 1 автомобиль приходится 1 кг/год свинца, или 1 тыс. т на крупный город.

Ширина придорожных аномалий свинца составляет, как правило, около 50-100 м, реже до 300 м. Наибольшая концентрация элемента в почве прослеживается на расстоянии 1-2 м, достигая 500-600мг/кг (Титова, 2002). Исследования показали, что около 50% свинца транспортных выбросов находятся в воздухе на расстоянии 20 км от дороги. У растений токсичность свинца проявляется в задержке роста и прорастания семян, увядании и гибели растений. Свинец подавляет активность ряда ферментов: фосфатазы, каталазы, оксидазы (Черных, 1999).

Выбрасываемая сажа представляет собой твёрдые частицы размером от 0,04 до 0,2 мкм. Частицы уменьшают прозрачность атмосферного воздуха, увеличивается количество осадков, туманов, изменяется температура.

Количество вредных выбросов зависит и от технического состояния автомобиля. Если на двигателе не работает одна свеча зажигания, то выброс углеводородов увеличивается в 6-8 раз, нарушение регулировок топливодозирующих систем карбюратора увеличивается выброс продуктов неполного сгорания топлива в 2-2,5 раза, несоблюдение заданных зазоров между электродами свечей, контактами распределителя зажигания – в 1,5-2 раза. Проверки технического состояния автотранспорта, проведённые совместно и ГИБДД, Госкомприродой, Госстандартом и другими организациями, показывают что от 40 до 60% автотранспортных средств не укладывается в нормы стандартов, поэтому фактические выбросы вредных веществ вдвое превышают нормативные (Бондарь, 2000).

Токсические вещества, содержащиеся в отработанных газах авто, могут сохраняться в атмосфере в течение длительного времени, и переносится на значительные расстояния. Для предупреждения загрязнения атмосферы в России разработаны ПДК, но следует заметить, что ПДК разработаны только применительно к организму человека, хотя от загрязнения страдает всё живое (Амбарцумян, 1999).

Токсичность отработанных газов во многом зависит от качества бензина. Качество бензинов на АЗС значительно хуже бензинов, отпускаемых с НПЗ. Анализ качества отечественных моторных топлив показывает, что Россия с учётом состояния её нефтеперерабатывающей промышленности и автомобилестроения значительно отстаёт от передовых стран по экологическим требованиям к топливам (таблица 4).

Таблица 4

Основные показатели товарных бензинов в России и развитых странах

(по Ховавко, 2004)

Показатели	Россия	США	Западная Европа
Общий объём бензинового фонда, полученного на НПЗ, млн. т/год	24	330	130
Октановое число	82	89	88
Содержание: свинца, г/л серы, % ароматических углеводородов, %	0,25 0,1 42	0,02 0,03 31	0,013 0,02 39

По данным Госстандарта в настоящее время на потребительском рынке страны реализуется около 20% нефтепродуктов несоответствующих требованиям нормативной документации. Это приводит к ухудшению экологической обстановки, провоцирует аварии, сокращает ресурс автотранспорта (Ховавко, 2004).

В 2002 году было принято изменение №3 к ГОСТ Р-51105-97 в связи с введением на территории России спецификации ЕN-228-200 и необходимостью производства бензинов, отвечающих требованием Евро-3 и Евро-4. Благодаря улучшению экологических показателей бензинов, изменению углеводородного состава, введению оксигенатов, моющих присадок на 30-40% сокращается содержание токсических веществ в отработанных газах, на 2-4% снижается расход горючего.

Летом 2005г на Московских АЗС впервые появился бензин с кислородсодержащей добавкой, который на 30-40% безопаснее для окружающей среды, чем обычный. Но повсеместное введение такого бензина требует больших финансовых затрат (Карпов, 1996).

Более кардинальный выход это переход на другие источники топлива (природный газ). Можно использовать в качестве топлива диметиловый эфир. Такое топливо намного экологичнее, его окисление идёт практически до воды, и оно может использоваться дизельными двигателями. Перспективным направлением является развитие электротранспорта (Ишков, 1999). Можно использовать метанол. Для его производства используется уголь, природный газ, отходы сельскохозяйственного производства. Продукты сгорания метанола значительно чище продуктов сгорания бензина (Янсон, 1994).

Ещё одно направление – использование водородного топлива. Запасы водорода практически не ограничены, а процесс сжигания в двигателе характеризуется высоким энергетическим и экологическим совершенством (Мороз, 2000).