Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.
Высокие концентрации СО и CnHm (n – номинальное число оборотов двигателя) характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).
Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов.
Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:
Оксиды углерода – 55%
Оксиды азота – 77%
Углеводороды – 93%
Аэрозоль – 97
остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.
При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы, но большей частью в тропосферу.
В условиях запуска у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. Объем продуктов сгорания можно определить по времени (обычно 20 с) работы установки на стартовой площадке и в приземном слое. После запуска высоко температурное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 – 60 км, оно может рассеятся, но может стать и причиной кислотных дождей.
При старте и возвращении на Землю Ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет существования космонавтики в СССР и позднее России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей. По прогнозам фирмы Aerospace в XXI в. для транспортировки грузов на орбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброс продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.
Согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу классифицируют:
по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах, это – газообразные и парообразные (SO2, CO, NOx углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей и жидких металлов); твердые (свинец иего соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и др.);
по массовому выбросу, выделяя шесть групп, т/сут:
менее 0,01 вкл.;
свыше 0,01 до 0,1 вкл.;
свыше 0,1 до 1,0 вкл.;
свыше 1,0 до 10 вкл.;
свыше 10 до 100 вкл.;
свыше 100.
В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос их общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5% токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.
Загрязнение окружающей среды судами
Морской флот является существенным источником загрязнения воздушная атмосферы и мирового океана. Жестокие требования международной морской организации ( ИМО) от 1997 года по контролю качества выпускных газов судовых дизелей и удаляемых за борт льяльных, бытовых и сточных вод направлены на ограничение отрицательного воздействия эксплуатируемых судов на окружающую среду.
Для уменьшения загрязнения газов при работе дизеля металлами, сажей и другими твердыми примесями дизеле-и судостроители вынуждены в кратчайшие сроки оборудовать судовые энергетические установки и пропульсивные комплексы техническими средствами по очистке выпускных газов, более эффективными сепараторами льяльных нефтесодержащих вод, очистителями сточных и бытовых вод, современными инсинераторами.
Рефрижераторы, танкерыгазо-и химовозы, некоторые другие суда являются источниками загрязнения атмосферы фреонами ( окислами азота0, используемых в качестве рабочего тела в холодильных установках. Фреоны разрушают озоновый слой атмосферы Земли, являющийся охранным щитом для всего живого от жестокого излучения ультрафиолетового излучения.
Очевидно, что чем тяжелее топливо используемое для тепловых двигателей, тем больше в нем тяжелых металлов. В связи с этим применение на судах природного газа и водорода, наиболее экологически чистых видов топлива, является весьма перспективным. Отработавшие газы дизелей, работающих на газовом топливе, практически не содержат твердых веществ ( сажи , пыли) ,а также окислов серы, гораздо меньше содержат угарного газа и несгоревших углеводородов.
Серный газ SO2 входящий в состав выпускных газов, окисляясь до состояния SO3, растворяется в воде и образует серную кислоту, в связи с чем степень вредности SO2 для окружающей среды вдвое выше, чем окислов азота NO2 эти газы и кислоты нарушают экологический баланс.
Если принять за 100% весь ущерб от эксплуатации транспортных судов, то, как показывает анализ, экономический ущерб от загрязнения морской среды и биосферы в среднем составляет 405 , от вибрации и шума оборудования и корпуса судна-22%, от коррозии оборудования и корпуса –18%, от ненадежности транспортных двигателей –15%, от ухудшения здоровья экипажа-5%.
Правила ИМО от 1997 г. ограничивают предельное содержание серы в топливе на ровне 4,5% , а на ограниченных акваториях ( например, в Балтийском регионе) до 1,5%. Что касается окислов азота Nox, то для всех новых строящихся судов установлены предельных нормы их содержания в выпускных газах в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля, что уменьшает загрязнения ими атмосферы на 305. При этом значение верхнего предела содержания Nox, у малооборотных дизелей выше, чем у средне и высокооборотных, так как они располагают большим временем на сгорания топлива в цилиндрах.
В результате анализа всех отрицательных факторов, влияющих на окружающую среду при эксплуатации транспортных судов, можно сформулировать основные мероприятия, направленные на уменьшения этого воздействия:
применение более качественных сортов моторного топлив, а также природного газа и водорода в качестве альтернативного топлива;
оптимизация рабочего процесса в дизеле на всех эксплуатационных режимах с широким внедрением систем электронно-управляемого впрыска топлива и регулирования фаз газораспределения и топливоподачи, а также оптимизации подачи масла в цилиндры дизеля;
полное предотвращение пожаров в утилизационных котлах благодаря оборудованию их системами контроля температуры в полости котла, пожаро-тушения, сажеобдува;
обязательное оборудование судов техническими средствами по контролю качества уходящих в атмосферу выпускных газов и удаляемых за борт нефтесодержащих, сточных и бытовых вод;
полное запрещение использования на судах для любых целей азотосодержащих веществ ( в рефрижераторных установках, противопожарных системах и т д.)
предотвращение протечек в сальниковых и фланцевых соединениях и судовых системах.
эффективное применение валогенераторных установок в составе судовых электроэнергетических систем и переход к эксплуатации дизель- генераторов с переменной частотой вращения.
Таким образом нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты. Об этом свидетельствует и принятая декларация.
| ДЕКЛАРАЦИЯ И ОБЩЕЕВРОПЕЙСКАЯ ПРОГРАММА ПО ТРАНСПОРТУ, ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЗДОРОВЬЯ |
| В Декларации подтверждается намерение продолжить работу в целях обеспечения развития экологически чистого транспорта. Рамочная стратегия Общеевропейской Программы уделяет внимание особым потребностям и проблемам новых независимых государств (СНГ), а также экологически наиболее уязвимым районам этого региона. Представители МПС России приняли участие во Втором совещании по вопросам транспорта, окружающей среды и здоровья под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН (ЕЭК ООН) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), которое состоялось 5 июля 2002 года в Женеве (Швейцария). В совещании участвовали представители 39 стран, ЕЭК ООН, ВОЗ, Комиссии Евросоюза, ряда международных правительственных и неправительственных организаций. Российскую делегацию возглавлял первый заместитель Министра транспорта А.П.Насонов. На встрече были рассмотрены вопросы среднесрочного обзора Программы совместных действий, принятой государствами-членами ЕЭК ООН на Региональной конференции по транспорту и окружающей среде (Вена, ноябрь 1997 г.) и оценки осуществления Хартии по транспорту, окружающей среде и охране здоровья, принятой на Третьей Конференции на уровне министров по окружающей среде и охране здоровья (Лондон, июнь 1999 г.). Также были обсуждены вопросы принятия Общеевропейской Программы по транспорту, охране окружающей среды и здоровья и принятие Декларации по транспорту, окружающей среде и охране здоровья. В ходе работы совещания было признано, что в современном мире происходит стремительное развитие автомобильного транспорта, следствием чего является резкое ухудшение экологической обстановки. Поэтому возникла необходимость разработать и осуществить на международном уровне комплекс эффективных мер по всестороннему развитию экологически чистых видов транспорта. В тоже время отмечалось, что обеспечение экологической безопасности транспорта требует существенных размеров инвестиций, а большинство стран мира их не имеет. В новых независимых государствах (СНГ) и государствах Восточной Европы в настоящее время не хватает финансовых средств на развитие и модернизацию железнодорожного транспорта, который является экологически более чистым. Происходит старение основных фондов и, как следствие, снижается экологическая безопасность железных дорог, их конкурентоспособность. В ходе работы Второго совещания по вопросам транспорта, окружающей среды и здоровья под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН (ЕЭК ООН) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) была принята Декларация и Общеевропейская Программа по транспорту, охране окружающей среды и здоровья. В Декларации транспорт выделен в качестве одного из приоритетных направлений деятельности на национальном и международном уровнях для достижения цели устойчивого развития. Подтверждается намерение продолжить работу в целях обеспечения развития транспорта, отвечающего требованиям охраны окружающей среды и здоровья (экологически чистого транспорта). Декларация содержит постановление о принятии Общеевропейской Программы по транспорту, охране окружающей среды и здоровья, которая будет выполняться под эгидой ЕЭК ООН и ВОЗ, состоящей из трех компонентов: рамочной стратегии; плана работы, включающего ряд отдельных конкретных мероприятий; создания Руководящего комитета по транспорту, окружающей среде и охране здоровья, который будет стимулировать, контролировать, координировать выполнение Программы. Рамочная стратегия Общеевропейской Программы особое внимание уделяет интеграции аспектов охраны окружающей среды и здоровья в транспортную политику; управлению спросом на перевозки и перераспределению их по видам транспорта в сторону экологически чистых видов; особым потребностям и проблемам новых независимых государств (СНГ), а также экологически наиболее уязвимым районам этого региона. |
Заключение