ЕКОЛОГИЧНИ ПРОБЛЕМИ НА АВТОМОБИЛНИЯ ТРАНСПОРТ

Има две основни направления за подобряване на съвременните транспортни електроцентрали:

Рационално използване на горивото;

Намаляване на вредното въздействие на превозните средства върху околната среда.

Баланс на относително редуцирани емисии на двигатели с вътрешно горене за отделни компоненти: CO - 5%; сажди - 2%; СНх - 1%; SO2- 8%; NOx - 70%; олово - 14%.

Отрицателни екологични последици от моторизацията:

Замърсяване на околната среда: съставки®въздух, вода, почва.

Замърсяване на околната среда: параметричен® шум, топлина, електромагнитно излъчване; вибрация.

Замърсяване на околната среда, свързано с потребление на ресурси, разходи за труд, намаляване на местообитанията и смърт на живи организми.

Безвредността на автомобила може да бъде осигурена чрез безопасност на движението, намаляване на шума от превозните средства и намаляване на замърсяващите околната среда съставки.

Безопасността на движението е спирачните механизми, чиито параметри характеризират стабилността и управляемостта на автомобила. Това са видимост, ефективност на алармата, облегалки за глава, предпазни колани, енергопоглъщаща кормилна колона и предпазни части на тялото.

Намаляването на шума е безшумността на двигателя, скоростната кутия, крайната предавка, спирачките на гумите, плътността на фугите на каросерията, стабилността и тишината по време на работа на автомобила.

Намаляване на замърсяващите съставки. Пълно изгаряне на горивото в двигателя с вътрешно горене, във всички режими на работа, липса на токсични компоненти в отработените газове (EG), наличие и работа на неутрализатори на отработените газове, предотвратяване навлизането на картерни газове в атмосферата. В крайна сметка представените мерки са ефективността на превозното средство и неговата безопасност.

АВТОМОБИЛЪТ Е ИЗТОЧНИК НА ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА

Вредните и токсични вещества, съдържащи се в отработените газове на автомобилните двигатели, може да не претърпят никакви промени в атмосферата за дълго време и могат да бъдат транспортирани на значителни разстояния. В допълнение, първичните замърсители в атмосферата при подходящи условия могат да взаимодействат помежду си, образувайки нови токсични или вредни вещества, например сулфати, нитрати, озон, киселини, фотооксиданти и др.

Серните и азотните оксиди, които са в атмосферния въздух до 2-5 дни и се движат с въздушния поток на разстояние от 1000 km, могат да се превърнат в киселини:

SO2+NO®SO3(H2O)®H2SO3.

H2SO3+ O2® SO3+HO2·.

H2SO3+OH·® H2SO4.

NO+ O3® NO2+O2.

Основните замърсители на атмосферата включват серен диоксид, суспендирани частици, CO, CO2, NOx, фотооксиданти и реактивни въглеводороди, олово, живак, кадмий, хлорирани органични съединения, петролни продукти, микротоксини, амоняк, фреони, метали, радиоактивни вещества и др.

Най-токсичните химикали са: живак, арсен, олово, цинк, кадмий, серни съединения, въглеводороди (полициклични ароматни въглеводороди-ПАВ). Замърсявайки въздуха и водата, те причиняват отравяния, заболявания на нервната система, метаболитни нарушения и рак. Човешките заболявания също се причиняват от повишени нива на шум, вибрации и електромагнитно излъчване.

Вредните ефекти за растенията и животните също са свързани със замърсяването на околната среда с токсични вещества: газове (H2S, HF, O3, NO2, Cl2), аерозоли (HCl, H2SO4), тежки метали, неорганични соли и петролни продукти.

Нефтопродуктите причиняват смъртта на микроорганизми и фитопланктон във водните тела, влияят отрицателно върху морфологичните и физиологичните функции на растенията, причинявайки техните заболявания (хлороза, некроза), дефицит или излишък на определени химични елементи в почвата и водата.

Живите организми са чувствителни към всякакви промени в околната среда. Съдържащият се в отработените газове CO2, както и топлината от електроцентралите, допринасят за образуването на парниковия ефект – затопляне на климата в глобален мащаб.

ИЗТОЧНИЦИ НА ВРЕДНИ ВЕЩЕСТВА И ТЯХНОТО ВЛИЯНИЕ ВЪРХУ ЧОВЕШКОТО ТЯЛО

Основният източник на замърсяване на въздуха днес са двигателите с искрово запалване. Намаляването на токсичността на автомобилните дизелови двигатели обаче също заслужава сериозно внимание.

ИЗТОЧНИЦИ НА ВРЕДНИ И ТОКСИЧНИ ЕМИСИИ

Във всяка електроцентрала (двигател) по време на изгарянето на горивото се генерират замърсяващи емисии. Течното гориво за двигатели с вътрешно горене съдържа достатъчно количество елементи C, H и голямо количество O, N, S. Въздухът съдържа N2 - 78,03%; O2 - 20,99%; CO2- 0,03%; инертни газове - 0,04%.

За осигуряване на процеса на горене към двигателя с вътрешно горене се подава работна смес, състояща се от една част гориво и 15 части въздух. Поради това в резултат на изгарянето на работната смес в отработените газове се образуват вредни и токсични компоненти.

Общо отработените газове на автомобилните двигатели с вътрешно горене съдържат около 280 компонента, които според техните химични свойства и естеството на въздействието им върху биосферата се разделят на нетоксични (H2O, H2, O2, N2), вредни - CO2 и токсични (CO, NOx, CHx, SO2, H2S, алдехиди, сажди и др.).

Основните източници на вредни и токсични емисии са картерните газове, изпаренията на горивото и резервоара за гориво.

Парите на горивото (CxHy) са парите на горивото, които навлизат в атмосферата от резервоари за гориво, елементи на захранващата система на двигателя: съединения, маркучи и др. Те се състоят от въглеводороди. Поради високия вискозитет на дизеловото гориво, дизеловите двигатели отделят по-малко въглеводородни пари. Има и изпарения от ГСМ и специални течности - теч на масло, изпарение на антифриз.

Картерните газове са смес от газове, проникващи през течовете на буталните пръстени от горивната камера в картера, и маслени пари, разположени в картера, и след това навлизащи в околната среда. Сместа от тези газове силно дразни лигавицата на дихателната система.

Отработените газове (CO, CHx, NOx, сажди и др.) са смес от газообразни продукти на пълно (непълно) изгаряне на гориво, излишък на въздух и различни микропримеси (газообразни, течни и твърди частици, идващи от цилиндрите на двигателя в неговата изпускателна система ) .

Обобщавайки данните от таблиците, можем да заключим, че бензиновият двигател отделя приблизително 7 пъти повече CO от дизеловия двигател и приблизително 3 пъти повече алдехиди от дизеловия двигател. Емисиите на останалите компоненти на тези двигатели са почти идентични. Дизелът обаче отделя повече (около 10-15 пъти) SO2.

СЪДЪРЖАНИЕ НА ВРЕДНИ И ТОКСИЧНИ ЕМИСИИ, ВЪЗДЕЙСТВИЕТО ИМ ВЪРХУ ЧОВЕШКОТО ТЯЛО

Вредните и токсичните емисии условно се разделят на регулирани и нерегулирани. Те действат върху човешкото тяло по различни начини. Токсични емисии: CO, NOx, CHx, RxCHO, SO3, сажди, дим.

CO-въглеродният окис е газ без цвят и мирис, по-лек от въздуха. Образува се на повърхността на буталото и на стената на цилиндъра, в които не настъпва активиране поради интензивно отвеждане на топлината в стената, лошо разпръскване на горивото и дисоциация на CO2 на CO и O2 при високи температури.

C+1/2CO2=CO.

По време на работа с дизел концентрацията на CO е незначителна (0,1-0,2%). В бензинов двигател, когато работи на празен ход и при ниски натоварвания, съдържанието на CO достига 5-8% (поради работа на обогатени смеси?).

CO причинява разстройства на нервната система, главоболие, загуба на тегло и повръщане. Това се случва, защото CO променя състава на кръвта и намалява образуването на хемоглобин, пречейки на процеса на насищане с кислород в тялото. Хемоглобинът, комбиниран с въглероден окис, се нарича карбоксихемоглобин. Свързаният с кислород хемоглобин се нарича оксихемоглобин.

Хората с повишени нива на карбоксихемоглобин изпитват два важни симптома. Това е намаляване на способността за възприемане на сигнали, идващи от външната среда и нарушаване на мисловните процеси.

NOx (азотни оксиди) - всички азотни оксиди са физиологично активни и принадлежат към трети клас на опасност. ПДК (по отношение на NO2) - 5 mg/m3.

N2 е инертен газ, който реагира активно с кислорода при високи температури. Емисиите на NOx от отработените газове зависят от температурата на околната среда. Колкото по-голямо е натоварването на двигателя, толкова по-висока е температурата в горивната камера и съответно се увеличават емисиите на азотни оксиди. Температурата в зоната на горене (горивната камера) до голяма степен зависи от състава на сместа. Смес, която е твърде бедна или богата, произвежда по-малко топлина по време на горене. Процесът на горене се забавя и е придружен от големи топлинни загуби в стената, т.е. при такива условия се отделят по-малко NOx и емисиите се увеличават, когато съставът на сместа е близък до стехиометричния. При дизеловите двигатели съставът на NOx зависи от ъгъла на впръскване на горивото и времето за забавяне на самозапалването.

Азотните оксиди дразнят лигавицата на очите и носа и разрушават белите дробове. В дихателните пътища азотните оксиди реагират с влагата. Азотните оксиди разрушават озоновия слой.

Смята се, че токсичността на NOx е 10 пъти по-голяма от токсичността на CO.

Въглеводородите (CxHy) обикновено са етан, метан и др. Отработените газове съдържат 200 различни въглеводороди.

При дизеловите двигатели CxHy се образуват в горивната камера поради ниска хомогенност на сместа, т.е. в случаите на богата смес, където пламъкът изгасва, където има слаба въздушна турбулентност, ниска температура, лошо разпръскване.

CxHy имат неприятна миризма, CxHy под формата на пари (бензин) също е токсичен.

ДВГ отделят големи количества CxHy при работа на празен ход поради лоша турбуленция и намалена скорост на горене.

CxNy дразнят очите и носа и са много вредни за флората и фауната. Наситените въглеводороди имат наркотичен ефект върху човешкия организъм.

Ненаситени въглеводороди. Олефините причиняват сълзене, кашлица и нарушения в работата на нервната система. Реагирайки с азотните оксиди под въздействието на слънчевата светлина, те образуват биологично активни вещества, които предизвикват дразнене на дихателната система, а също така причиняват увреждане на флората и фауната.

Полициклични ароматни въглеводороди. PAH се разделят на 4 групи според степента на канцерогенност:

Силни канцерогени са бензо-а-пирен, дибенз-а-пирен;

Умерени канцерогени - бенз-а-флуоратен;

Неканцерогени - коронен, пирен.

ПАВ постепенно се натрупват в човешкото тяло до критични концентрации и стимулират образуването на злокачествени тумори.

Алдехиди. Органични съединения с обща химична формула RxCHO, съдържащи в молекулата карбонилна група, свързана с въглероден атом и въглеводороден радикал (R=CH3·, C2H5· и др.). От алдехидите EG съдържа главно формалдехиди и акролеин. Алдехидите се образуват, когато горивото се изгаря при ниски температури или сместа е много бедна, а също и в резултат на окисляване на тънкия слой масло върху стената на цилиндъра.

Формалдехидът е безцветен газ с остра и неприятна миризма, дразни очите и горните дихателни пътища, засяга централната нервна система.

акролеин. Безцветна, силно летлива течност, която има и силно дразнещо действие.

дим. Непрозрачен газ, димът може да бъде бял, син, черен. Белият и син дим е смес от гориво под формата на капчици с микроскопично количество пари; се образува поради непълно изгаряне и последваща кондензация на горивото.

Когато двигателят работи на празен ход, се образува бял дим, след като двигателят загрее, белият цвят изчезва. Разликата между бял дим и син дим се определя от размера на калия в горивото. Размерът на частиците на синия дим е 0,001-0,1 микрона, белият дим е повече от 0,1 микрона до 100 микрона. В този случай бял дим се образува в температурния диапазон на двигателя 100-3000C, а син дим в диапазона 300-7000C. Синият цвят на дима е характерен и за масления дим.

Сажди (черен дим). Това е безформено тяло без кристална решетка. В отработените газове на дизеловия двигател саждите представляват частици (диспергирани частици) с размер 0,3-100 микрона. Образуването на сажди зависи от температурата, налягането в горивната камера, вида на горивото и съотношението гориво-въздух.

Когато саждите попаднат в дихателните пътища, те причиняват хронични заболявания, замърсяват въздуха, влошават видимостта и адсорбират силни канцерогенни вещества на повърхността си, например бензо-а-пирен.

PbхOy (оловни оксиди). Понастоящем оловен бензин, който е основен източник на замърсители с оловен оксид, не се използва като гориво. Съдържанието на олово в бензина обаче според GOST 2002 е 0,005 g/dm3. Следователно при продължителна употреба на такова гориво се образуват съединения, съдържащи олово. Оловните оксиди се натрупват в човешкото тяло, попадайки в него чрез животински и растителни храни и питейна вода. Аерозолните съединения, съдържащи олово, подобно на оловните оксиди, причиняват отравяне на органи и нарушават функциите на нервно-мускулната система и мозъка. Оловото се отделя слабо от тялото, натрупвайки се в него до опасни за човешкото здраве и живот концентрации. Оловните съединения се натрупват в растенията.

Фотохимично замърсяване на въздуха. Фотохимичните реакции изискват светлинна енергия. Някои замърсители, азотни оксиди и въглеводороди, претърпяват фотохимични реакции. В резултат на такива реакции се образуват нови замърсители на въздуха - озон, алдехиди, както и много специфични органични съединения. Нивата на фотохимично замърсяване на въздуха са тясно свързани с моделите на трафика сутрин и вечер. В тези часове на деня има пикови емисии на азотни оксиди и въглеводороди. Именно тези съединения, които реагират едно с друго, причиняват фотохимично замърсяване на въздуха. Образуват се пероксиацилнитрати (PAN). Озонът реагира с въглеводороди, за да образува алдехид.

SO2- (серен оксид). Образува се по време на работа на двигателя от гориво, получено от сярно масло (особено при дизелови двигатели). Тези емисии дразнят очите и дихателните органи. Високите концентрации на SO2 и неговите производни причиняват сериозни щети на растителността; много материали се унищожават от капчици сярна киселина. Еталон за ефекта на сярната киселина върху растителността е червеникаво-кафявият цвят на листата и иглите и окапването на листата и иглите.

ВЛИЯНИЕ НА АВТОМОБИЛНИЯ ТРАНСПОРТ ВЪРХУ ФЛОРАТА И ФАУНАТА

Замърсяването на околната среда с токсични компоненти на отработените газове води до големи икономически загуби във фермата, тъй като токсичните вещества причиняват смущения в растежа на растенията, което води до намаляване на добивите и загуби в животновъдната продукция.

Съществуват и проблеми със замърсяването на почвата от отпадъци от превозни средства.

ЕМИСИИ НА ТОКСИЧНИ КОМПОНЕНТИ ОТ ПРЕВОЗНИ СРЕДСТВА В ТРАФИЧНИЯ ПОТОК

Разход на гориво и емисии на токсични компоненти. Съвършенството на дизайна на автомобила се оценява чрез набор от експлоатационни свойства, сред които една от най-важните е горивната ефективност. Горивната ефективност на превозното средство се отнася до способността му да използва минимално възможно количество гориво при извършване на транспортна работа.

Индикаторите за горивна ефективност се регулират от GOSTs. Техният списък включва контролен разход на гориво, горивни характеристики на превозното средство в стационарно състояние, разход на гориво по магистрала и градски цикли по пътищата, в градски цикъл на стойки с работещи барабани, както и характеристики на гориво-скорост на магистрала и хълмисти пътища.

Общият разход на гориво Q се определя от загубите на енергия в двигателя (Qmotor) и трансмисията (Qtr), както и общото съпротивление на движение, което се състои от съпротивление при търкаляне (Qf), аеродинамично съпротивление (Qw), съпротивление на енергия сили (Qa) и съпротивление при повдигане (Qi).

Горивен баланс:

Q= Qmot+ Qtr+ Qf+ Qw+ Qi+ Qa.

Когато автомобил от малък клас се движи по хоризонтален участък от пътя със скорост 60 km/h, специфичното тегло на компонентите се разпределя, както следва: Qmotor = 65%; Qtr=9%; Qf=16%; Qw=10%.

Като метър за експлоатационен разход на гориво q се използва отношението на общия разход на гориво Q към изминатото разстояние S:

Фигурата показва зависимостта на експлоатационния разход на гориво на лек автомобил от среден клас по градска магистрала и участък от селски път от скоростта на комуникация v=S/t (t е времето на движение на автомобила).

Крива 1 представя разхода на гориво в зависимост от постоянната скорост, а защрихованата зона съответства на разхода на гориво при шофиране с икономична скорост.

В градски условия автомобилът се движи главно в режими на ускорение и забавяне, като комбинацията от тези фази може да бъде много разнообразна. Всичко това прави невъзможно шофирането в градски условия с икономична скорост и води до допълнителен разход на гориво (зоната между криви 1 и 2).

Нека разгледаме движението на два автомобила по участък от градска магистрала в свободни условия. Нека първата кола измине участъка със скорост 60 км/ч почти безпрепятствено. Разходът на гориво на първата кола е:

където qL е специфичен разход на гориво, l/km; l е дължината на участъка, км.

Разходът на гориво на втория автомобил Q2 ще бъде сумата от разхода на гориво за ускорение Qр, за спиране Qт, за празен ход Qхх и за движение с относително постоянна скорост Qv:

Q2= Qр+ Qт+ Qхх+ Qv.

Разход на гориво Q2* е равен на:

където D0 е допълнителният разход на гориво, свързан със спирането на превозното средство, l.

Консумацията D0 ще се определя от броя на спиранията O и времето на празен ход tхх:

D0= q0∙O+ qхх∙tхх,

където q0 е допълнителен разход на гориво за спиране, l/h; qхх - разход на гориво на празен ход, l/h.

Разходът на гориво q0 зависи от интензитета и крайната скорост на ускорение Vр. В допълнение към скоростта на ускорение, допълнителният разход на гориво при спиране се влияе от броя на автомобилите в опашката и неговия състав.

Увеличението на разхода на гориво на i-тия автомобил се отчита от коефициента на приоритет на Кох.

Неравномерността на скоростния режим за непрекъсната магистрала се оценява с достатъчна точност от параметрите на трафика, т.е. параметрите на крайната скорост на ускорение, коефициента на опашка и коефициента на забавяне.

Този параметър обаче е неточен, когато се прилага към градска магистрала. Поради това е въведен и параметърът на градиента на скоростта. Градиентът на скоростта Iv отразява относителния дял на нестационарните режими на движение за единица време. Освен това Iv характеризира нивото на транспортно натоварване, замърсяването на атмосферата с токсични компоненти на отработените газове и разхода на гориво.

При условия на свободно движение стойностите на градиента на скоростта са малки и скоростта е най-висока. С увеличаване на нивото на натоварване се увеличава взаимното влияние на автомобилите, чиито водачи са принудени постоянно да реагират на промените в пътната ситуация, неравностите на движението се увеличават и скоростта намалява. Това води до увеличаване на стойностите на специфичното потребление. Изчисляването на градиента на скоростта е възможно въз основа на пространствено-времевите характеристики на режима на шофиране, като се използва методът на „плаващата“ кола.

Фигурата показва зависимостта на промените в разхода на гориво по време на непрекъснато движение от градиента на скоростта.

За всички видове превозни средства увеличаването на плътността на трафика води до увеличаване на градиента на скоростта.

Стойностите на специфичния разход на гориво в зависимост от състоянието на трафика са дадени в таблицата.

Допълнителният разход на гориво в зоната на кръстовището от потока автомобили до голяма степен се определя от продължителността на цикъла на управление на светофара.

Доста широк диапазон от промени в разхода на гориво се обяснява с разнообразието от условия на движение в градовете, така че във всеки конкретен случай може да се оцени ефективността на определена мярка, ако се вземат предвид всички параметри на трафика.

Намаляването на разхода на гориво и съответно на вредните емисии от превозните средства се постига:

Намаляване на пресичания на транспортни и пешеходни потоци.

Намаляване на нивото на задръстванията по магистралите.

Оптимизиране на състава на транспортния поток.

Оптимизация на скоростта.

Оптимизиране на контролния цикъл.

Внедряване на АСУД.

Теренни изследвания на замърсяването на въздуха по магистралите. Тези проучвания са необходими, за да се оцени съществуващото състояние на системата за управление на трафика, състоянието на околната среда, да се обосноват мерките за тяхното подобряване, да се коригират параметрите за управление на транспортните потоци и организирането на тяхното движение, да се разработи обемът и приоритетът на реконструкцията на магистралите.

Предварителните наблюдения се извършват с помощта на мобилни лаборатории, които на час работа извършват 2-3 измервания в различни (но близки) точки по маршрута. Използват се комбинирани методи, т.е. характеристиките на трафика се определят във всички области на интерес. Замърсяването на въздуха се измерва на определени места само в подгрупа от тях. В други точки концентрациите на вредни примеси се определят чрез изчисление. Мястото за вземане на проби от въздуха по време на участъка е избрано на ръба на пътното платно (на ниво бордюр). При вземане на проби от въздух в контейнер, измервателният уред се намира на моравата или тротоара. При използване на мобилна лаборатория колата се паркира на поляната. Мястото за наблюдение (вземане на проби от въздуха) трябва да бъде разположено на не по-малко от 30 м от пешеходната пътека, паркингите и спирките на обществения транспорт. Невъзможно е да се определи замърсяването на атмосферния въздух от вредните компоненти на отработените газове на превозните средства по време на валежи - дъжд или сняг, както и по време на мъгла или снежни бури.

За определяне на концентрациите на замърсители се използват лабораторни и експресни методи. Експресните методи се основават на изпомпване на въздух през индикаторни тръби с помощта на ръчен аспиратор. Лабораторните методи са разделени на два вида: определяне на концентрациите на примеси директно на мястото на наблюдение и вземане на проби от въздух в контейнери с последващ анализ на пробите в лабораторията.

Определяне на емисиите на вредни вещества от транспортните потоци. Автомобилът замърсява въздуха с вещества, които се отделят с отработените газове и картерните газове и навлизат в атмосферата в резултат на изгаряне и изпаряване на горивото. В същото време по-голямата част от вредните емисии идват от изгорелите газове. Биологично активни са CO, NOx, CxHy, алдехиди, дим, сажди, въглеводородни съединения от канцерогенната група.

Таблицата показва характеристиките на работата на двигателя на автомобила и показателите за токсичност в цикъла на движение в градски условия.

Най-неблагоприятните токсични характеристики на двигателя са режимите на ускорение, забавяне и празен ход.

За екологичната оценка на автомобилните двигатели като източник на замърсяване се използват показатели, които отчитат състава и количеството на отработените газове, както и енергийните характеристики на превозните средства.

Количеството компонент, отделено от двигателя за единица време (g/h), се изчислява по формулата:

където Ci е концентрацията на въпросния токсичен компонент, g/m3;

Qoi - обемен дебит на отработените газове, m3/h.

ЗАЩИТА СРЕЩУ ОТРИЦАТЕЛНИ ТЕХНОГЕННИ ВЪЗДЕЙСТВИЯ НА АВТОМОБИЛ

Шум от автомобили и трафик. Таблицата показва източниците на градски шум.

Преобразуването на енергия във всяка машина, включително движеща се кола, е свързано с нейното разсейване в околното пространство. Един от каналите на такова разсейване са звуковите вълни. Те представляват осцилаторно движение на частици от еластична среда в резултат на вибрации на повърхността на излъчвателя или някакъв аеродинамичен процес. Източникът на шум в движещ се автомобил са повърхностите на силовия агрегат на двигателя, всмукателната и изпускателната системи и повърхностите на трансмисионните агрегати. Шум възниква и при взаимодействие на каросерията на автомобила с въздушния поток по време на движение, взаимодействието на гумите с пътната настилка, вибрациите на окачването и елементите на каросерията от смущения на пътя и др. Таблицата показва разпределението на звуковата енергия на автомобила от неговата различни части.

Човек е в състояние да възприема звукови вибрации във въздуха в честотния диапазон от 20 до 20 000 Hz.

Шумът от транспорта е един от най-опасните параметри на замърсяване на околната среда.

Пространството, в което съществува и се разпространява звукова вълна, е звуково поле. Промяната във физическото състояние на средата в звуковото поле, причинена от наличието на звукови вълни, се характеризира със звуково налягане (p), т.е. разликата между стойността на общото налягане и средното налягане, което обикновено е наблюдавани във въздуха при липса на звукови вълни. Единицата за измерване на налягането е паскал P=1 N/m2.

Звуковите вибрации се характеризират с честота f, която се определя чрез скоростта на звука C и дължината на вълната l. В изотропни среди дължината на вълната е свързана с честотата и скоростта на звука чрез връзката:

С=343.1 m/s при 200С.

Стойностите на звуковото налягане, интензитета на звука и звуковата мощност варират в много широк диапазон. Така звуковото налягане на най-тихия звук, който човек може да възприеме, е 2 × 10-5 N/m2, а горната граница може да достигне 2 × 104 N/m2. За такъв широк диапазон е подходящо да се използват относителни единици, изразени в логаритмични единици децибели (dB). Единицата за сравнение на звуковото налягане е праговото звуково налягане, равно на 2×10-5 N/m2.

Ниво на интензивност на звука:

Където I0 е праговият интензитет на звука при честота f=1000 Hz, който съответства на праговото звуково налягане p0=2×10-5 N/m2. Използва се множител 10 за получаване на по-малки единици шум - десети от бел.

Целият шумов спектър е разделен на отделни октави. Октава е честотна лента, в която крайната честота е 2 пъти по-голяма от началната: fк=2 fн.

В професионалната хигиена е обичайно да се разглеждат осем октави със средни геометрични честоти от 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Hz.

Шумът от колата е широколентов шум. За да се оцени въздействието на такъв шум върху човек, се използват честотни корекции, чиито характеристики са обозначени с буквите A, B, C. Характеристика A, съответстваща на честоти над 600 Hz, доближава измерването на шума до човешкото възприятие на звук.

На фигурата е показана зависимостта на нивото на шума от скоростта на лек автомобил на 1-ва предавка (1), 2-ра предавка (2), 3-та предавка (3) и 4-та предавка (4).

Б З. Замърсяване. 2-ри семинар.

Замърсяване на околната среда

Замърсяването е промяна в химичните, биологичните, физическите характеристики на заобикалящата ни природна среда (земя, въздух, вода и др.), която води или може да доведе до влошаване на екологичния баланс на флората и фауната, изчерпване на човешките ресурси. суровини и оказват влияние върху производствените и жизнените процеси.

Замърсяване на въздуха

В съвременния свят индустриалните предприятия и превозните средства оказват огромно влияние върху замърсяването на въздуха и атмосферата на планетата. Процеси на човешката промишлена дейност, които са пряко свързани със замърсяването на въздуха:

· Изгаряне на гориво в котли, пещи и двигатели с вътрешно горене на автомобили, което допринася за образуването на смог с висока концентрация на азотни оксиди.

· Изгарянето на гориво от реактивните самолети и изгорелите газове, които те произвеждат, увреждат озоновия слой на атмосферата.

· Газови емисии от промишлени предприятия.

· Производствена дейност на предприятията.

· Изгаряне на въглища с високо съдържание на сяра в ТЕЦ.

· Изгаряне на изкопаеми горива и отделяне на въглероден диоксид в атмосферата.

· Емисии от вентилационни шахти на атомни електроцентрали и други помещения с друг тип електроцентрали.

Замърсяването на въздуха има вредно въздействие върху живите организми по няколко начина:

1) доставяне на аерозолни частици и токсични газове в дихателната система на хора и животни и в листата на растенията;

2) повишаване на киселинността на атмосферните валежи, което от своя страна влияе върху промените в химичния състав на почвите и водата;

3) стимулиране на такива химични реакции в атмосферата, които водят до увеличаване на продължителността на излагане на живите организми на вредни слънчеви лъчи;

4) промяна на състава и температурата на атмосферата в глобален мащаб и по този начин създаване на условия, неблагоприятни за оцеляването на организмите.

Дихателната система има редица защитни механизми, които предпазват от излагане на замърсители, съдържащи се във въздуха. Космите в носа филтрират големите частици. Лигавицата на носната кухина, ларинкса и трахеята улавя и разтваря малки частици и някои вредни газове. Ако замърсителите попаднат в дихателната система, човек киха и кашля. По този начин замърсеният въздух и слузта се евакуират. В допълнение, горните дихателни пътища са облицовани със стотици тънки реснички на ресничестия епител, които са в постоянно движение и придвижват слузта нагоре по ларинкса заедно с мръсотията, която е влязла в дихателната система, която или се поглъща, или се отстранява.

Постоянното дълготрайно излагане на странични продукти от тютюнев дим и замърсен въздух води до претоварване и претоварване на защитните системи на човека, което води до развитие на заболявания на дихателната система: алергична астма, рак и емфизем, хроничен бронхит

Киселинни валежи. Навлизането в почвата или водните басейни на различни киселини, като сярна (H2SO4) или азотна (HNO3), в резултат на киселинни валежи (анормално кисели дъжд и сняг) причинява вреда на живите организми и допринася за разрушаването на различни структури. Подобни явления доста често се наблюдават в райони със значителна концентрация на промишлени предприятия, използващи изкопаеми горива.

Щетите, причинени на биотата от киселинните валежи, са най-забележими в горите и езерата. Някои видове дървета, особено боровете, са особено чувствителни към промените в киселинността на почвата. Големи площи гори в Нова Англия, Канада и скандинавските страни са сериозно повредени от киселинния дъжд. В някои случаи растенията служат като индикатори за такива ефекти: листата се оцветяват или обезцветяват. Киселинното претоварване, свързано с пролетния отток на стопена вода в езера и реки, може да има вредно въздействие върху рибите и другите водни организми.

Замърсяване на водите

Замърсяване на почвата и унищожаване на видове флора и фауна

Почвата е екологична среда, която осигурява растителна храна на хората. Всяка година, поради замърсяване, ерозия и други причини, броят на хектарите обработваема земя по света намалява. Почвата е замърсена с битови и промишлени отпадъци и пълна с токсични вещества, което допринася за намаляването на плодородната земя на планетата. Канцерогени, нефт и петролни продукти, минерални торове, химикали, продукти на радиоактивно разпадане и други промишлени отпадъци разрушават почвата, правейки я безжизнена и неподходяща за отглеждане на растения.

Не по-малко тъжна е ситуацията с унищожаването на флората - растителната покривка на земята. Обезлесяването по света се увеличава всяка година, което пряко вреди на околната среда. В крайна сметка горите са източник на приток на кислород и намаляване на въглеродния диоксид. Този процес създава необходимия баланс. Нарушаването на този баланс може да има пагубен ефект върху цялата екологична система на Земята. Не забравяйте, че можете да отсечете дърво за минута, но ще отнеме много години, за да го отгледате.

Продължава да се увеличава и броят на обитателите на фауната, които са включени в Червената книга като застрашени, редки видове.

· Ето някои решения, които могат да помогнат за опазване на околната среда и предотвратяване на екологични бедствия:

· Създаване и производство на по-ефективно електронно оборудване, което да избегне високите енергийни разходи и съответно емисиите на въглероден диоксид при осветление, отопление и климатизация на сгради.

· Или установете производството на по-икономични автомобили, или потърсете алтернативни видове гориво, което е много по-ефективно.

· Инсталиране на многостепенни системи за почистване във всички предприятия, които отделят опасни вещества в атмосферата и водните басейни.

· Използвайте други източници на енергия. Това се отнася за енергийни източници, различни от изкопаеми горива.

· Да рециклираме отпадъците. Този метод е ефективен метод за рационално управление на отпадъците.

· Предотвратяване на неразрешено, незаконно изхвърляне на отпадъци. Изхвърляйте отпадъците само в специализирани заводи.

Въведение

Антропогенното замърсяване на околната среда оказва силно влияние върху формирането на здравето на населението, особено във връзка с промените в социално-икономическите условия. Постоянното увеличаване на потока от токсични вещества в околната среда, на първо място, засяга здравето на населението, качеството на селскостопанските продукти се влошава, домовете и металните конструкции на промишлени и граждански сгради се разрушават преждевременно и води до смъртта на флора и фауна. Въглеродните, серните, азотните оксиди, въглеводородите, оловните съединения и прахът, влизащи в атмосферата, имат различни токсични ефекти върху човешкото тяло. Ето защо проблемът "околна среда и здраве на хората" е много остър в момента. Поради тази причина авторът се заинтересува от този въпрос, тъй като благосъстоянието, нашето собствено здраве и здравето на нашите деца ни тревожи най-вече, тъй като околната среда и човешкото тяло са тясно свързани.

Икономическата оценка на щетите от замърсяване на околната среда включва парична оценка на отрицателните промени в широк спектър от последствия: влошаване на човешкото здраве, принудени да дишат замърсен въздух, да пият вода, съдържаща вредни примеси и да ядат замърсени продукти; промени във възможностите за развитие и образование на индивида поради изчезването на познатия пейзаж и природа, изменението на климата и паричната оценка на негативните условия на човешкото съществуване.

Руската федерация има неблагоприятна, а в някои райони дори остра екологична ситуация. 109 милиона души, или 73% от цялото население, живеят в неблагоприятни санитарно-хигиенни условия. Сериозни екологични и хигиенни проблеми са характерни и за жителите на град Нови Уренгой. Съществуващата неблагоприятна екологична и хигиенна обстановка обуславя, че въпросът за въздействието на замърсяването на околната среда върху здравето на населението е широко дискутиран в литературата. Оценката на значимостта на замърсяването на околната среда въз основа на биологичните реакции на човешкото тяло и здравните показатели е по-обективна от сравняването на концентрациите на отделните замърсители с хигиенните норми, т.к. интегрално отчита влиянието на всички, включително неидентифицирани, замърсители, тяхното комплексно и комбинирано въздействие върху човешкия организъм.

Влиянието на антропогенни и природни фактори върху флората, фауната, общественото здраве и общата екологична ситуация

Влиянието на антропогенни и природни фактори върху флората

Изследването на влиянието на хората и техните стопански дейности върху промените в растителната покривка попада в обсега на фитоценологията, която напоследък обръща голямо внимание на това, особено във връзка с проблемите на околната среда. Въпреки това, еколози от различни профили все повече се включват в решаването на тези проблеми. Екологът не може да пренебрегне основните аспекти на влиянието на антропогенния фактор на околната среда, който е исторически най-младият и най-новият. От момента, в който човекът се появи на Земята, неговото влияние върху природата, върху цялата биосфера, нараства толкова бързо, че В. И. Вернадски идентифицира специална така наречена ноосфера и в момента вече не можем да намерим общност на нашата планета, която практически да не е била подложени на едно или друго човешко въздействие.

Цялата история на човечеството е свързана с едно или друго влияние върху флората и растителността. Отначало това е дейността на номадите, а когато те са заменени от земеделци, тя се засилва особено поради опожаряването и изсичането на гори за получаване на нови площи с култури. Обезлесяването в страните от Средната земя, в Мала Азия, Месопотамия, т.е. в райони на древна култура, доведе до значителна ксерофитизация и опустиняване на тези територии. В Африка и Индия намаляването на тропическите гори доведе до увеличаване на саваните; същото се случи и в Южна Америка. В Централна Азия, в районите на древна култура по бреговете на Амударя и Сирдаря, както и в Централна Азия и Северна Америка, засиленото развитие на животновъдството доведе до разпространението на подвижни пясъчни дюни. В Северна Америка обезлесяването предизвика ерозия и се появиха огромни площи от така наречените лоши земи. Епохата на Великите географски открития доведе до разширяване на въвеждането на все повече и повече нови видове, които понякога бързо се разпространяват в нови условия. Човешкото влияние е свързано със социални формации, тук, разбира се, трябва да се вземе предвид и социално-икономическият аспект. Обикновено е обичайно да се прави разлика между несъзнателното и съзнателното въздействие на човека върху природата.

Намаляване на местообитанията или дори унищожаване на видове. Този добре познат процес се случва под въздействието на много аспекти на човешката дейност. Понякога хората съзнателно унищожават определени видове. Така в скандинавските страни е унищожен берберисът, който, както е известно, е междинен гостоприемник на ръжда от зърнени култури. Нашата флора съдържа много застрашени видове, включени в Червената книга.

Напояване, поливане, дренаж. Напояването е изкуствено овлажняване на почвата за получаване на по-високи добиви. В сухата зона хората създават специални пейзажи - оазиси, които имат уникална екологична ситуация. Поливането е изграждането на допълнителни водоизточници (езера, кладенци, кладенци), които имат за цел да подобрят водоснабдяването. Въпреки това, напояването (особено неправилното напояване) в пустинната зона е свързано с неприятно явление - вторично засоляване на почвата. При липса на дренаж такива зони с вторично солени почви обикновено се изключват от употреба. Дългото съществуване на примитивно поливно земеделие в пустинната зона доведе до широкото развитие на такирите. Дренажът се използва във влажни зони. Пресушаването на влажна гора обикновено увеличава производителността, но спадът в нивата на подпочвените води може да доведе до изсъхване на съседните гори, които не са влажни зони, реките, произхождащи от влажни зони, да станат по-плитки и т.н.

И накрая, хората оказват огромно влияние върху растителността, разбира се, като заемат все повече и повече площи за изкуствени агрофитоценози (култури, насаждения и др.).

Понастоящем едва ли е възможно да се намери общност от растения или животни на планетата, която да не е пряко или косвено повлияна от хората.

Цялата история на човечеството е свързана с едно или друго влияние върху флората и растителността. Отначало това е номадска дейност; След появата на селското стопанство въздействието върху флората се увеличи поради опожаряване и обезлесяване, за да се получат нови площи с култури. Обезлесяването в средиземноморските страни, Мала Азия, Месопотамия (в райони на древни културни цивилизации) доведе до значителна ксерофитизация на растителността и опустиняване на територии. В Африка, Индия и Южна Америка намаляването на площите на тропическите гори доведе до увеличаване на площта на саваните. В Централна Азия и Северна Америка засиленото развитие на животновъдството, в допълнение към опустиняването, предизвика разпространението на подвижни пясъчни дюни. Епохата на Великите географски открития доведе до разширяване на въвеждането на все повече и повече нови видове, които често бързо се разпространяват в нови условия.

Обикновено говорим за в безсъзнаниеИ в съзнаниевъздействието на човека върху природата и нейните растителни компоненти (вж. Класификация на антропогенните въздействия - в курса на лекциите по обща екология)

Несъзнателно влияние(събиране на растения, изсичане и изгаряне на гори) обикновено е полезно за хората, но има отрицателен ефект върху растителността. Несъзнателният подбор от човека е довел до създаването на много култивирани растения, чиято история до голяма степен е неизвестна. Човекът често действа несъзнателно и в настоящето, разпространявайки семена, спори и плодове поради мощното развитие на различните видове транспорт.

Съзнателно влияниесъщо може да бъде положителен или отрицателен. Например, изкуствената селекция е ефективно средство за подобряване на определени видове и сортове или за създаване на нови породи културни растения. Разумното обезлесяване в границите на годишния прираст на дървесина и при спазване на правилата за възобновяване може значително да увеличи продуктивността на горите; санитарната сеч помага да се отървем от болните дървета. Въпреки това прекомерният добив на дървесина над годишния прираст, обезлесяването по планинските склонове и унищожаването на растителността в санитарно-охранителните или водозащитните зони са примери за умишлено и негативно влияние.

Сред основните направления на човешкото влияние върху растенията и растителността трябва да се подчертае следното:

1. Обогатяване на флората или промяна в състава на растителността. В тази посока доскоро преобладаваше несъзнателното обогатяване на флората. Например, редица синантропни растения винаги са придружавали хората по време на заселването им, но повечето от тези видове са класифицирани като плевели и нямат практическа стойност. Сред тях са:

Археофити, които съществуват от праисторически времена (репей, киноа, метличина и др.);

Неофити, представляващи плевелни видове от съвремието (елодея - “водна чума”, вечерна иглика и др.);

Апофити, местни видове, които лесно мигрират към култивирани полета (ленена трева, грудков порцелан, градински чай и жълта люцерна често се появяват на прясно изорани полета).

Чуждите видове, свързани с културите, се наричат ​​сегетални (метличина, бром), а плевелите, които предпочитат сметища в близост до къщи или близо до пътища, се наричат ​​рудерални (репей, кокошка, коприва).

Екзотичните чужди растения, умишлено култивирани в ботанически градини, паркове или зелени площи, понякога стават част от местната дива фауна, т.е. аклиматизират и натурализират. В същото време те са принудени да се конкурират с местните местни видове и да издържат на новите климатични условия. Само няколко вида еврибионти с широка екологична амплитуда и голям брой семена могат да станат част от местната флора. Примери: impatiens parviflora от Централна Азия и аир (Acorus calamus) от Турция са пуснали корени в Централна Русия. Аклиматизацията и натурализацията са по-лесни при водните растения (например Elodea) поради сходството на екологичните условия на водната среда.

2. Намаляването на площите и местообитанията, както и директното унищожаване на растенията, се случва много често.Понякога някои видове се унищожават умишлено: например в Скандинавия се унищожава берберисът, който е междинен гостоприемник на ръждата по хляба. Големи щети на растителността нанася неконтролираното събиране на лечебни растения. Много видове растения са класифицирани като застрашени и са включени в Червените книги на различни нива.

3. Прякото въздействие на човека върху растителността се проявява чрез разораване на земя, обезлесяване, паша на домашни животни, косене и изгаряне на растения, особено в ливадите и степите.

4. Влиянието на човека върху флората се усеща при различни мелиоративни мерки - при напояване, поливане или отводняване на отделни територии. Напояването е изкуствено овлажняване на почвата за получаване на по-високи добиви. Известно е, че производителността на напояваните земи няколко пъти надвишава аналогичните показатели на дъждовните земи. Въпреки това, напояването, особено прекомерното напояване, в сухите зони е свързано с такова негативно екологично явление като вторичното засоляване на почвата. При липса на дренажни системи, районите с вторично засолени почви обикновено се изключват от използването на земеделска земя. В сухите зони и пустини хората създават специални пейзажи - оазиси - с уникална екологична ситуация в близост до водоизточници. При поливане се изграждат допълнителни водоизточници (езера, кладенци, сондажи), които са предназначени да подобрят водоснабдяването, но в същото време необратимото изпомпване на вода влошава условията на живот на растенията. Дренажът на земята обикновено се практикува във влажни зони. По правило това повишава продуктивността на дренираните площи, но е придружено от много негативни странични ефекти: намаляване на нивата на подпочвените води, плитко и пресъхване на реките в съседните невлажни зони и др.

5. Влошаване на условията за живот на растенията се получава и в резултат на замърсяването на въздуха, водата и почвата. Димът, излагането на вредни газове и киселинният дъжд са неразделни последици от промишлената дейност.

6. Създаването на затрупани (рудерални) местообитания спомага за появата на специфична флора. Депата за битови отпадъци се характеризират с високо съдържание на азот поради голямото количество разлагащи се органични вещества, поради което много растения, растящи в такива сметища, са нитрофилни. Напротив, сметищата и купчините отпадъци практически не съдържат почвен хумус, но изхвърлените отпадъци са богати на различни токсични вещества, към които малко растения могат да се адаптират. Значителни площи, заети от такива „паметници“ на промишленото производство, изискват различни методи за рекултивация и фитомелиорация.

7. Най-значимото въздействие на човека върху растителността се дължи на факта, че са необходими все повече площи за изкуствени фитоценози. Създадените агроекосистеми обаче се характеризират с обеднен състав на растителността поради преобладаващата монокултура на земеделското производство.

Въздействие на замърсителите върху флората, фауната и хората

от "Проектиране на прахо- и газоочистващи устройства"

Най-големи щети върху растенията нанасят разпръснатите замърсители, металните съединения, флуорните, серните и азотните оксиди. Отлаганията на прах и пепел върху зелената маса ограничават процесите на фотосинтеза, а металните съединения ги потискат и действат като клетъчни отрови. Флуорните съединения намаляват продуктивността на горите, причинявайки изсъхване и умиране на дърветата. Серните и азотните оксиди увреждат зелената маса и разлагат хлорофила. Особено чувствителни към тях са иглолистните дървета. Замърсяването на въздуха има вредно въздействие върху флората и чрез почвата, където киселинният дъжд унищожава почвените бактерии, червеите, разлага хумуса и отмива необходимите за растенията елементи.
Влиянието на замърсената атмосфера върху животинския свят и хората е в много отношения сходно. Замърсителите могат да причинят интоксикация, хронични и ракови заболявания, да увеличат броя на мутациите, да намалят възпроизводството и продължителността на живота.
Многобройната и като правило разпръсната информация за животинския свят потвърждава, че замърсителите най-често действат специфично върху различни животински видове, засягайки определени органи и функции. Една от често срещаните прояви на последиците от замърсяването на въздуха е смъртоносността на киселинния дъжд за животни, живеещи във водни тела и почва. Ако pH на водата в резервоарите падне до 5, има масова смърт на риба, а водата с pH под 4,5 като цяло е неподходяща за живота на животните. Като цяло замърсяването на околната среда засяга по-осезаемо животинския свят, отколкото човешката общност.Всяка година фауната на планетата Земя обеднява с още няколко вида.
Пряка вреда за човешкото здраве причиняват фини частици във въздуха и газообразни замърсители. Диспергирани частици с размери под 5 микрона могат да достигнат до белите дробове, без да останат в назофаринкса и алвеолите. Някои видове прах могат да причинят специфични заболявания: силикатен, въглищен, диамантен и някои други - пневмокониоза, азбест - рак. Много опасен е финият прах, върху който са сорбирани киселини, киселиннообразуващи газове, токсични съединения и радионуклиди.
Степента на въздействие на замърсителите върху човешкото тяло зависи от огромен брой причини, дължащи се на състоянието на самия организъм, външните условия, вида на замърсителя и други фактори. Много значими показатели са токсичността, концентрацията и времето на експозиция на замърсителя. Като цяло е общоприето, че продължителното излагане на ниски концентрации е по-опасно от краткотрайното излагане на концентрирани вещества, разбира се, ако получената доза не е близка до леталната.