Промислова екологія

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Природоохоронні заходи

Ключовими проблемами забезпечення екологічної безпеки на транспорті є зниження забруднення атмосферного повітря, водних об'єктів, земельних ресурсів, захист від транспортного шуму і вібрацій, попередження екологічних наслідків надзвичайних ситуацій, забезпечення екологічної безпеки населення, зниження шкоди природним ресурсам, збереження якості природного середовища, що забезпечує процеси саморегулювання .

Для реалізації політики екологічної безпеки проводиться комплекс природоохоронних заходів, поділяються на чотири групи: організаційно - правові, архітектурно - планувальні, конструкторсько - технічні, експлуатаційні. Перераховані групи заходів реалізуються незалежно один від одного і дозволяють досягти певних результатів. Але комплексне їх застосування забезпечить максимальний ефект.

Організаційно-правові заходи

Включають створення нормативно-правової бази екологічної безпеки та заходи державного, адміністративного та громадського контролю за виконанням функцій з охорони природи. Вони спрямовані на виконання природоохоронного законодавства на транспорті, розробку екологічних стандартів, норм і нормативів.

Архітектурно-планувальні заходи

Для зниження загазованості повітря в містах велике значення мають планувальні заходи щодо забудови, реконструкції територій і організації транспортного сполучення.

Зниження рівня екологічної небезпеки від дії транспорту можливе шляхом

· створення об'їзних кільцевих залізничних і автомобільних доріг;

· ; будівництва шляхопроводів, транспортних розв'язок на різних рівнях, тунелів та пішохідних переходів;

· розширення магістралей та розвитку вулично-дорожньої мережі ;

· впровадження автоматизованих систем управління дорожнім рухом, що дозволяють використовувати принцип «зеленої хвилі» і скоротити простої автотранспорту перед світлофорами;

· організації одностороннього руху на ділянках міської забудови з вузькою проїзною частиною;

· виділення в центральній частині міст територій із забороною або обмеженням на рух великовантажного автотранспорту.

Проблеми екологічної безпеки знаходять своє відображення
у еколого - містобудівних плана� великих міст. 

Архітектурно-планувальні заходи щодо захисту водних об'єктів увазі раціональне планування портів, будівництво каналів і шлюзів, проведення днопоглиблювальних робіт, випрямлення фарватерів і суднових трас.

Конструкторсько-технічні заходи

Спрямовані на поліпшення екологічних показників транспортних засобів і скорочення викидів шкідливих речовин від стаціонарних джерел.

Конструкторсько-технічні заходи, здійснювані на рухомому складі, групуються за напрямками:

1) підвищення економічності двигунів;

2) зниження маси конструкції;

3) зменшення опору руху;

4) зниження токсичності відпрацьованих газів;

5) використання екологічно чистих видів палива;

6) застосування комбінованих джерел енергії.

Підвищення економічності двигунів досягається досконалість-ристанням їх конструкції і дозволяє скоротити споживання палива і, відповідно, знизити викиди забруднюючих речовин. Одночасно забезпечується заощадження паливно-енергетичних ресурсів, що є ще однією важливою екологічної завданням. Основою скорочення витрати палива і викиду шкідливих речовин є поліпшення процесу згоряння в двигунах транспортних засобів.

Зниження витрати палива має велике значення в першу чергу для вантажних автомобілів з карбюраторними двигунами великого робочого об'єму. Застосування на цих двигунах вихрового руху робочої суміші, що покращує якість сумішоутворення і розподілу по циліндрах, сприяє зниженню витрати палива на 5-6%.

Поліпшення робочого процесу двигуна досягається застосуванням різних пристроїв в карбюраторі, наприклад, економайзери примусового холостого ходу знижують витрату палива на 2%. Майже всі сучасні карбюратори оснащені автоматами пуску і прогрівання, точне дотримання температурного режиму при пуску й прогрівання двигуна сприяє зниженню витрати палива.

На деяких моделях автомобілів, в основному вітчизняного виробництва, використовуються двигуни з форкамерно-факельним запалюванням. При цьому способі запалювання збіднена робоча суміш в камері згоряння двигуна запалюється від факела продуктів неповного згоряння, що викидаються через соплові отвори з додаткової камери (форкамери) малого обсягу. Це дозволяє знизити витрату палива на 8-10%, вміст оксидів азоту та вуглеводнів у відпрацьованих газах.

У сучасних умовах найкращим технічним рішенням залишається застосування електронних систем уприскування палива з точним дозуванням палива по окремих циліндрах на всіх режимах роботи двигуна. Застосування таких систем також дозволяє знизити витрату палива на 8-10%.

Дизельний двигун економічніший карбюраторного на 20-30%, токсичність відпрацьованих газів дизеля значно нижче, тому їх широко застосовують на великовантажних автомобілях, автобусах. Система живлення дизельного двигуна забезпечує більш точне дозування палива в порівнянні з карбюраторними двигунами при різних режимах роботи, що поряд з високим коефіцієнтом надлишку повітря і високим ступенем стиснення сприяє більш повного згоряння палива в циліндрах двигуна і зниження токсичності викидів (табл. 5).

Висока паливна економічність може бути досягнута при використанні і дизельно-газових двигунів, здатних працювати поперемінно як на дизельному, так і на газовому паливі. Газодизельний двигун не поступається за потужністю дизелю і дозволяє економити в експлуатації до 80% дизельного палива.

Таблиця 5

Структура токсичних компонентів при спалюванні 1 кг палива

Основні компоненти
відпрацьованих газів

Карбюраторний двигун

Дизельний двигун

г

%

г

%

Оксид вуглецю

225

73,8

25

25,5

Оксиди азоту

55

18,1

38

38,8

Вуглеводні

20

6,6

8

8,2

Оксиди сірки

2

0,7

21

21,4

Альдегіди

1

0,3

1

1,0

Сажа

1,5

0,5

5

5,1

Разом

304,5

100,0

98

100,0

Зниження маси конструкції транспортних засобів може здійснюватися за рахунок зміни конструкції агрегатів, вдосконалення технологічних процесів виготовлення автомобілів і заміни матеріалів на більш легкі. Важливість цього напрямку підтверджується таким прикладом: на кожну додаткову тонну спорядженої маси автомобіля витрачається на 100 км шляху 2,5 л бензину або 1,6 л дизельного палива. Зниження власної маси автомобіля дає економію енергоресурсів на 8-10%.

Зменшення опору руху є важливою умовою скорочення витрати палива. Для автомобілів цей напрям визначається правильним вибором передавальних чисел головної передачі і коробки передач. Зі збільшенням числа передач, що застосовуються на вантажних автомобілях, зростають труднощі у виборі оптимальної передачі при зміні умов руху, тому спостерігається перевитрата палива. Потрібна розробка спеціальних автоматичних приладів, що сигналізують про необхідність включення потрібної передачі, що підвищить економічність автомобілів.

При русі з високою швидкістю значна частина енергії витрачається на подолання опору руху в повітряному або водному середовищі. Ці витрати в повітряному середовищі прямо пропорційні квадрату швидкості і визначаються фактором обтічності. Аеродинамічні властивості автомобілів підвищуються за рахунок надання обтічної форми, правильного розташування вантажу, установки спеціальних обтічників (дефлекторів) на даху кабіни вантажного автомобіля, що приводить, в кінцевому рахунку, до зниження витрати палива.

Зниження токсичності відпрацьованих газів досягається низкою технічних рішень, які включають установку нейтралізаторів вихлопних газів, фільтрів, присадок до палива.

Системи нейтралізації відпрацьованих газів застосовуються як додаткове устаткування, яке без значних змін в конструкції двигуна легко вбудовується у випускний тракт двигуна. Розрізняють такі види нейтралізації токсичних відпрацьованих газів: термічний, каталітичний, рідинний і комбінований. У самостійну групу виділяють способи видалення з газів твердих частинок (сажа).

Термічна нейтралізація викликає протікання реакцій окислення оксиду вуглецю та вуглеводнів та перетворення їх у продукти повного згоряння - вуглекислий газ і пар при високих температурах.

Каталітична нейтралізація крім окислювальних реакцій припускає використання і відновлювальних - для відновлення оксидів азоту в вихідні речовини: кисень і азот. У окисних і відновних реакціях можуть застосовуватися відносно дешеві оксидні каталізатори на основі міді, марганцю, нікелю, хрому, але вони мають малу довговічністю і ефективністю. Тому поширення отримали платино - паладієві каталізатори.

Рідинні нейтралізатори засновані на розчиненні або хімічному зв'язуванні токсичних компонентів при пропущенні відпрацьованих газів через активну рідину. В якості активної рідини можуть використовуватися вода і водні розчини різних речовин, зокрема 10%-й водний розчин сульфіту натрію, інгібований гидрохиноном з метою уповільнення окислення сульфіту натрію киснем повітря, і 10%-й водний розчин двовуглекислої соди.

На відміну від термічного і каталітичного нейтралізаторів рідинний не вимагає часу для переходу в робочий стан після пуску холодного двигуна. Недоліком рідинного нейтралізатора є великі маса і габарити, а також необхідність частої зміни робочого розчину.

Обладнання системи випуску двигунів внутрішнього згоряння фільтрами і спеціальними уловлювачами сприяє затриманню твердих частинок відпрацьованих газів.

Застосування присадок до палива справляє помітний вплив на процес згорання в дизелях і якість відпрацьованих газів. За характером дії присадки до палива підрозділяють на присадки, інтенсифікують горіння, і антідимние.

Інтенсифікатори горіння підвищують цетанове число і зменшують кількість світлого диму, що з'являється при роботі холодного двигуна. Як присадок можуть використовуватися метилацетат, ацетонпероксід, етілнітрат, ізоамілнітрат та ін Їх доцільно додавати до палива з низьким цетановим числом.

Антідимние присадки застосовують для зменшення темного диму (сажі). Найбільш ефективні присадки, що містять барій, метілцік-лопентадиенилтрикарбонилмарганца (МЦТМ) і тетраетилсвинець. Ці металовмісні присадки практично не впливають на виділення дизельними двигунами оксиду вуглецю, але істотно знижують виділення альдегідів, бензпірен і прискорюють вигоряння сажі.

Використання екологічно чистіших видів палива на рухомому складі транспорту є радикальним засобом зниження забруднення атмосферного повітря. З цією метою для карбюраторних і дизельних двигунів розроблені й успішно застосовуються системи харчування, що працюють на газовому паливі. Як газового палива для ДВС використовують зріджений нафтовий газ (СНД) і стиснений природний газ (СПГ).

Зріджений нафтовий газ отримують при переробці нафти як побічний продукт, що складається в основному з пропан-бутанових фракцій. Його випуск складає 2-3% від виходу основної продукції при перегонці нафти. Але цього цілком достатньо для задоволення багатьох потреб, включаючи потреби транспортних засобів, переведених на харчування нафтовим газом. За калорійною здібності нафтовий газ поступається не більше ніж на 3-4% бензину, тому при перекладі карбюраторного двигуна на газ його потужність знижується незначно.

Стиснутий природний газ як основного компонента містить метан і в невеликій кількості домішки інших газів. Стиснутий газ зберігається в високоміцних металевих балонах під тиском 200 МПа. Калорійність природного газу нижче калорійності бензину на 10-15%.

Застосування СНД і СПГ дозволяє знизити токсичність відпрацьованих газів по контрольованих речовин: оксиду вуглецю в 3-4 рази, оксидів азоту в 1,2-2,0 рази, вуглеводнів в 1,2-1,4 рази.

Застосування електричної енергії і комбінованих джерел енергії на транспортних засобах дозволяє поліпшити їх екологічні показники і сприяє збереженню паливно - енергетичних природних ресурсів.

На залізничному транспорті успішно використовується переклад локомотивного парку на електричну тягу. Електровози працюють на постійному і змінному струмі і практично не забруднюють атмосферне повітря.

На морських судах застосовують енергоустановки, що працюють від кількох дизель-генераторів і забезпечують електропривод головного суднового гвинта.

Протягом багатьох років створюються і випробовуються експериментальні зразки і досвідчені партії електромобілів, проте не створені конструкції для серійного виробництва. Основною перешкодою на шляху широкого впровадження електромобілів є недосконалість джерела енергії - акумуляторних батарей. Представляє практичний інтерес комбінована енергоустановка для автомобілів - поєднання буферного накопичувача електроенергії і мотор-генератора.

Конструкторсько-технічні заходи щодо захисту водних об'єктів спрямовані на попередження та зменшення наслідків забруднення водойм, морів при функціонуванні транспорту. При розробці водоохоронних заходів враховується здатність водних об'єктів до самоочищення, яке відбувається у вигляді природного процесу розпаду органічних речовин в результаті діяльності мікроорганізмів. Процес біохімічного самоочищення порушується токсичними речовинами, наприклад металами, нафтопродуктами, що призводить до кисневого дисбалансу водойми. Тому технічні заходи по боротьбі із забрудненням води повинні насамперед сприяти очищенню від токсичних домішок відомими методами.

Експлуатаційні заходи здійснюються в процесі експлуатації транспортних засобів і спрямовані на підтримку їх технічного стану на рівні заданих екологічних нормативів.

Важлива роль відводиться знепилювання доріг і аеродромів. Така необхідність виникає на дорогах і аеродромах з гравійним, щебеневим, грунтовим покриттям. Найбільш ефективним способом знепилювання є нанесення на покриття органічних в'яжучих матеріалів: в'язких і рідких бітумів, дьогтю і смол, нафти, масел, емульсій та інших. У цьому випадку на поверхні дороги утворюється еластична поверхнева плівка.

Проводиться робота щодо захисту земель в смузі відводу транспортних магістралей. На землях смуги відведення залізниць і автодоріг здійснюються лісонасадження, рекультивація земель з підсипанням родючого шару грунту.

На трубопровідний транспорт розробляються і здійснюються заходи з ліквідації наслідків витоку нафти і нафтопродуктів з трубопроводів і резервуарів. Це ж відноситься і до витоку газу, який створює вибухонебезпечні суміші з повітрям.

На стаціонарних джерелах скорочення шкідливих викидів досягається впровадженням очисних споруд.

Зниження транспортного шуму і вібрацій

На комплексне вирішення проблеми шуму направлено складання карти шумового забруднення міста, куди наносяться стаціонарні та пересувні джерела шуму. Така картка може стати основою містобудівних заходів щодо захисту житлової забудови від шуму. До містобудівним факторам ставляться поверховість і композиція житлової забудови, рельєф місцевості, озеленення, ширина вулиці в лініях забудови. Транспортно-планувальними факторами є ширина проїзної частини, ширина тротуару, газонів, розділових смуг, інженерні споруди по захисту навколишнього середовища.

Галасливі промислові виробництва і транспортні об'єкти слід виносити за межі міста на значне видалення. У їх числі аеропорти, великі сортувальні і вантажні станції, авіаремонтні заводи. Навколо них створюються санітарно-захисні зони і зони обмеження
забудови.

Акустичне вплив автотранспортних потоків, залізничних складів, літаків цивільної авіації дуже велике, тому постійно ведуться пошуки технічних рішень та конструкторські роботи зі зниження шуму.

На автомобільному транспорті поліпшення акустичних показників досягається за рахунок скорочення шуму від основних джерел його утворення: двигуна, систем впуску повітря і випуску відпрацьованих газів, агрегатів трансмісії, шин тощо Зменшення шуму двигуна досягається застосуванням в його конструкції нетрадиційних рішень, широким використанням у вузлах і деталях пластмаси, гуми, кераміки, алюмінію та інших композиційних матеріалів. Системи впуску повітря обладнають одно-
і багатоступінчатими повітряними фільтрами, які разом з ефективною очищенням повітря здійснюють функцію глушіння шуму впуску. Системи випуску відпрацьованих газів ДВЗ постачають глушниками випуску. Останнім часом на зарубіжних автомобілях встановлюють глушники - нейтралізатори відпрацьованих газів, що забезпечують ефективне глушіння шуму і каталітичну нейтралізацію викидів.

Шини автомобіля є джерелом шуму на швидкостях руху понад 50 км / ч. Рівень шуму в значній мірі визначається малюнком протектора шини. Гладкий малюнок протектора призначається для швидкісних шин і створює менший шум. Рельєфний малюнок призначено для руху в умовах низькоякісного дорожнього покриття з малими швидкостями. При русі з підвищеними швидкостями такі шини створюють дуже сильний шум.

Кузов автомобіля при русі контактує своєю зовнішньою поверхнею з потоками повітря, в результаті чого утворюється аеродинамічний шум. Для зниження цього шуму розроблені нові компонувальні схеми автомобілів, обтічники на вантажних автомобілях.

Підвищенню комфортності та інших споживчих якостей автомобілів служить шумоізоляція салону і кабіни водія з застосуванням сучасних синтетичних матеріалів. Цій же меті служать наносяться на дно і бокові панелі кузова, двері, панелі моторного відсіку вібропоглинаючі і протикорозійні пасти.

Шумове вплив автомобільного транспорту багато в чому визначається профілем дороги і типом покриття. Найменший шум реєструється при русі по асфальтобетону. Інші види покриттів викликають приріст шуму, особливо на великих швидкостях руху. Ведуться роботи з удосконалення технології будівництва, ремонту та утримання автодоріг.

На залізничному транспорті до конструкторським заходів належать обладнання маневрових тепловозів глушниками шуму, застосування гумових підрейкових прокладок, переробка ланкового шляху на безстикової, вдосконалення гальмівних пристроїв, зменшення маси рухомого складу та ін