Снижение воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду

Приоритетными направлениями снижения загрязнения окру­жающей среды автомобильным транспортом являются:

- применение новых видов автотранспорта, минимально за­грязняющих окружающую среду (например, электромобили);

- рациональная организация и управление транспортными потоками;

- использование более качественных или экологически чис­тых видов топлива (например, газ);

- применение совершенных систем – катализаторов топлива и систем шумоглушения – глушителей шума.

Все мероприятия по снижению выбросов автотранспортом подразделяют на технологические, санитарно-технические, планировочные, административные.

Можно выделить два основных направления повышения экологичности автомобильного транспорта. Первое связано с техни­ческим совершенствованием ДВС и организацией рационального дорожного движения, а второе - с разработкой гибридных транс­портных средств, электромобилей и автомобилей, оснащенных инерционными накопителями.

Техническое совершенствование ДВС автомобилей идет по следующим направлениям: экономия топлива, введение присадок в топливо, использование комбинированных и новых видов топ­лива, очистка отработавших газов.

Основа эко­логической безопасности автотранспорта – в экологически безо­пасном топливе, высоком КПД его использования на всех режи­мах работы двигателя, качестве дорожного покрытия, опыте во­дителя и оптимальном регулировании дорожного движения.

К другому важному аспекту (с эколого-экономической точки зрения) рассматриваемой проблемы относится переработка отхо­дов автотранспортных средств, так как, нанося ущерб окружаю­щей среде, они одновременно являются ценным вторичным про­дуктом.

Техническое совершенствование автомобилей с ДВС включает следующее.

Экономия топлива. В мире ежегодно добывают примерно 3 млрд.т нефти. Из них более 2 млрд.т уходит на топливо для бен­зинового и дизельного транспорта. Средний КПД двигателя ав­томобиля всего 23 % (для бензиновых двигателей – 20 %, для ди­зельных - 35 %). Следовательно, 77 % из 2 млрд.т нефти сжигается впустую, идет на нагрев и загрязнение атмосферы.

Введение присадок в топливо. Большое внимание уделяется попыткам разработать присадки к обычному топливу, которые могли бы снизить токсичность отработавших газов автомобилей. Большинство применяемых ныне сортов бензина содержат в качестве антидетонационной присадки тетраэтилсвинец (0,41-0,82 г/л), позволяющий повысить степень сжатия рабочей смеси в цилиндрах двигателя и тем самым его топливную экономичность. Однако наличие такой присадки приводит к тому, что свыше 60 % загрязнений свинцом почвы и растений приходится на долю ав­тотранспорта.

В Финляндии разработана специальная добавка к бензину «Футура», которая не содержит соединения свинца. На ее основе производится бензин с октановым числом 95, обладающий сле­дующими достоинствами. Для дизельных ДВС наиболее эффективны присадки на осно­ве металлокомплексных соединений, особенно содержащие ба­рий.

Использование комбинированных и новых видов топлив. В ка­честве комбинированных топлив наиболее употребительны смеси на основе бензина и спиртов (метанола, этанола). При содержа­нии в топливе до 10 % спирта не требуется изменять конструкции ДВС. Введение спирта способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении содержания в отработав­ших газах оксидов азота и углеводородов.

Наибольший интерес вызывает использование в качестве топ­лив метилового (метанола) и этилового (этанола) спиртов. Плот­ность метанола несколько больше плотности бензина, но его энергоемкость в 2 раза меньше. Следовательно, для сохранения дальности пробега по топливу бак для метанола должен быть в 2 раза больше по объему. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2-3 раза меньше токсичных компо­нентов, чем при использовании бензина. Этанол имеет энергоем­кость на 25-30 % выше, чем метанол, и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Эко­логические характеристики этанола близки к метанолу.

В настоящее время в качестве основного газового топлива ис­пользуют смесь нефтяных газов - пропана и бутана. Октановое число пропан-бутана превышает 100, что позволяет применять высокие степени сжатия. Работающий на пропан-бутане ДВС на холостом ходу имеет в отработавших газах в 4 раза меньше окиси углерода, чем у бензинового двигателя, а на рабочем режиме – в 10 раз меньше.

Исследования показывают, что в качестве перспективных топ­лив могут быть использованы также аммиак и водород, причем во­дород особенно перспективен с экологической точки зрения, так как при его сгорании образуются преимущественно пары воды.

Очистка отработавших газов. Для снижения токсичности от­работавших газов применяют нейтрализаторы, которые подразде­ляют на термические и каталитические. Наиболее эффективными являются каталитические. Внедрение каталитической очистки отработавших газов связано с подбором катализаторов, обладаю­щих высокой активностью, и с созданием конструкций, имеющих небольшое аэродинамическое сопротивление. В настоящее время для очистки отработавших газов от бензиновых двигателей чаще всего применяют платино-палладиевые и платино-родиевые ка­тализаторы. В последнее время внедряются и более сложные со­ставы, содержащие платину, родий, палладий и цирконий на гра­нулированном оксиде алюминия. Следует отметить, что если для бензиновых двигателей проблема очистки отработавших газов решена вполне удовлетворительно, то для дизельных двигателей она до сих пор актуальна. Это объясняется иным компонентным составом отработавших газов дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми. Поэтому выхлопные газы дизель­ных ДВС очищают от сажи с помощью механических и электри­ческих (питаемых от бортовой сети автомобиля) сажеуловителей. Их испытания показали, что в атмосферу попадает не более 25 % первоначального объема сажи.

Организационные мероприятия. Современный город представ­ляет собой сложный механизм, жизнедеятельность которого обеспечивается взаимодействием множества функциональных систем. Работа автомобильного транспорта как составляющей транспортной системы тесно связана с большим числом жизнен­но важных для города процессов. Задача оптимизации работы ав­тотранспорта в экологическом аспекте представляет собой одну из составляющих регулирующей деятельности человека, направ­ленной на оздоровление городской среды. В городских условиях автомобильный транспорт используется чрезвычайно неэффективно из-за низкого коэффициента его за­грузки.

Разумно построенное транспортное средство должно перево­зить груз больше собственной массы, именно в этом заключается его эффективность. На практике же этому требованию соответст­вуют лишь велосипед и легкие мотоциклы, остальные машины в основном возят сами себя. Получается, что КПД нефтяного транспорта не более 3-4 %. Сжигается огромное количество неф­тяного топлива, а энергия расходуется чрезвычайно нерацио­нально. Так, одна машина «КамАЗ» расходует столько энергии, что ее было бы достаточно для обогрева зимой 50 квартир.

К важным организационным мероприятиям также относятся: синхронные сигналы светофоров, рассчитанные на то, чтобы при известной скорости не терять времени, дожидаясь разрешающего сигнала, – так называемая «зеленая волна»; специальные полосы для движения общественного транспорта; развитие системы дви­жения в одном направлении; полосы реверсивного движения; ог­раничение въезда грузовых автомобилей в определенные часы или дни и др.

Другим направлением является применение радикальных гра­достроительных мероприятий, позволяющих максимально изо­лировать автомобиль как источник неблагоприятного воздейст­вия на жилую среду, и в первую очередь непосредственно на че­ловека. К таким мероприятиям относится вынесение источника загрязнения за пределы селитебной территории, а может быть, и всего города, что достигается рациональным трассированием го­родских магистралей.

Важное значение имеет сооружение магистралей-дублеров, а также организация функционирования системы хранения, парко­вания и технического обслуживания автомобилей. Мероприятия организационного уровня регулирования как наиболее гибкие, отличающиеся высокой скоростью реагирования на изменение условий функционирования автомобильного транспорта позво­ляют оперативно включаться в регулирование процесса эксплуа­тации автомобилей.