Зменшення забруднення атмосфери від автотранспорту - студопедія
Одним із потужних джерел забруднення міського повітряного середовища є автомобільний транспорт, збільшення чисельності якого призвело до насичення міст легковими автомобілями і переключення на них здебільшого пасажирських перевезень. Це різко погіршує санітарні умови проживання в великих містах: автомобіль не тільки забруднює повітряне середовище і створює шум, але, перевозячи невелике число пасажирів і працюючи на найбільш цінних видах палива, використовує його недостатньо ефективно. У зв'язку з цим виникла необхідність розробки низки заходів, що дозволяють запобігти забрудненню навколишнього середовища від автотранспорту.
З метою зниження негативного впливу автотранспорту на атмосферне повітря в рамках представленої класифікаційної схеми (рис. 3) передбачені організаційні (архітектурно-планувальні), технологічні та спеціальні інженерно-екологічні заходи.
Організаційні заходи включають спеціальні прийоми забудови та озеленення автомагістралей, розміщення житлової забудови за принципом зонування (в першому ешелоні забудови - від магістралі - размешаются будівлі зниженою поверховості, потім - будинки підвищеної поверховості та в глибині забудови - дитячі і лікувально-оздоровчі установи. Тротуари, житлові , торгові та громадські будівлі ізолюються від проїжджої частини вулиць з напруженим рухом багаторядними деревно-чагарниковими посадками). Важливе значення мають спорудження транспортних розв'язок, кільцевих доріг, використання підземного простору для розміщення гаражів та автостоянок.
Найбільший викид вихлопних газів має місце при затримках машин у світлофорів, при стоянці з не вимкненим двигуном в очікуванні зеленого світла, при рушанні з місця і форсуванні роботи мотора. Тому з метою зниження викидів необхідно усунути перешкоди на шляху вільного руху потоку автомашин. Зокрема, споруджують спеціальні автомагістралі, що не перетинаються на одному рівні з рухом машин або пішоходів, спеціальні переходи для пішоходів на всіх пунктах скупчення машин, а також естакади або тунелі для розвантаження перекриваються потоків транспорту.
Для зниження загазованості повітряного середовища необхідно обмежити кількість шкідливих речовин, що виділяються кожним автомобілем, тобто встановити норми викиду токсичних речовин з вихлопними газами. Відповідність автомобілів зазначеним стандартам (зокрема, за змістом оксиду вуглецю та вуглеводнів у вихлопних газах) перевіряють інспектори ДІБДР.
В якості технологічних заходів, які можуть різко знизити токсичність вихлопних газів, можна виділити наступні:
- зміна складу палива;
- використання енергії гальмування;
- переклад автомобілів на зріджений газ;
- вдосконалення двигунів внутрішнього згоряння;
- застосування альтернативних видів палива;
- впровадження гібридних двигунів;
- впровадження в експлуатацію електромобілів, сонячних автомобілів, а також застосування електричного транспорту та ін.
Зміна складу палива. Відомо, що з метою запобігання детонації пального в двигунах автомашин в нього додають тетраетилсвинець. який робить вихлопні гази особливо токсичними. Тому великі зусилля були витрачені на заміну зазначеного речовини на менш небезпечні, а також на отримання стійкого до детонації бензину. При введенні в паливо т.зв. присадок можна істотно зменшити кількість деяких токсичних речовин: сажі, альдегідів. оксиду вуглецю та інших. Так, для карбюраторних, двигунів найефективнішим виявилися суміші різних спиртів.
Використання енергії гальмування. Помітного скорочення витрати енергії, а значить, кількості палива, що спалюється і зменшення забруднення повітряного середовища можна досягти, якщо використовувати енергію, яка витрачається на гальмування. Зазначена рекуперация була вперше успішно реалізована на електричному транспорті. Нині були побудовані і успішно використані на автобусах маховикові і гідропневматичний рекуператори. При цьому економія палива склала 27-40%. обсяг вихлопних газів знизився на 39-49%.
Переклад автомобілів на зріджений газ призводить до того, що у вихлопі газобалонних автомобілів міститься в 3-4 рази менше оксиду вуглецю, ніж у вихлопі бензинових двигунів. При завантаженні в балони 300 л зрідженого газу автобус здатний пройти без заправки до 500 км. Якщо додати до цього, що газ дешевше бензину, то гідності газобалонного автомобіля стають ще більш наочними.
У багатьох країнах світу розробляються нові, досконаліші двигуни, які можна встановлювати на серійних автомобілях. Зокрема, вказують на перспективність роторно-поршневого двигуна Ванкеля, який компактніше поршневих двигунів: обсяг в середньому на 30%, а маса на 11% менше.
Альтернативне паливо. Вельми перспективним замінником традиційного палива для автомобілів є водень. Двигун, що працює на рідкому водні. не дає ніяких запахів, не виділяє таких токсичних речовин, як свинець, оксиди азоту, вуглецю. Рідкий водень майже в десять разів легше бензину. На одному з міжнародних автомобільних конкурсів перше місце зайняв «Фольксваген», для якого паливом служив водень. Цікаво, що його відпрацьовані гази були чистіше міського повітря, який засмоктує в карбюратор.
Визнається перспективним автомобіль з розміщеним на його шасі хімічним реактором, в якому виробляється водень з вуглеводнів. Розрахунки показали, що мати такий реактор на машині економічніше, ніж возити це паливо в спеціальних балонах.
Перешкодами на шляху широкого впровадження водню в якості палива для автомобільних двигунів є складність отримання його в досить великих кількостях і необхідність забезпечення високого рівня безпеки при здійсненні процесу горіння водню.
До інших видів альтернативного палива можна віднести етиловий та метиловий спирти та їх суміші. У США створено двигун, в якому замість бензину використовується рідкий азот. Бак з охолодженим до рідкого стану азотом з'єднаний з випарником, оточеним «сорочкою», в якій циркулює повітря. Рідкий азот. потрапляючи у випарник, перетворюється внаслідок швидкого підвищення температури в газ, який виходить під великим тиском з випарника і пускає в хід електрогенератор. Що виробляється останнім ток після випрямлення подається для живлення електродвигунів, встановлених на колесах. Вихлопні гази такого автомобіля складаються з чистого азоту, який, природно, не забруднює атмосферу.
Перспективно широке впровадження так званих гібридних двигунів: в місті при відносно невеликих швидкостях повинен використовуватися тільки електромотор, який живиться від невеликих батарей і забезпечує запас ходу на 40-50 км, а при виїзді за місто повинен включатися звичайний двигун. Одночасно електромотор може бути використаний як генератор для підзарядки акумулятора.
Електромобілі. Вельми перспективним є проект масового переходу від автомобілів з бензиновими і дизельними двигунами на електромобілі, які діють від батарей - акумуляторів, що заряджають на станціях.
Електромобілі бездимного, безшумні, їх виділення нетоксичні, вони прості в управлінь, а експлуатація значно економічніше, особливо в містах. Цьому сприяє відносно невеликий середньодобовий пробіг автомобілів в місті, обмеження швидкості і можливість організації мережі зарядних станцій для батарей - акумуляторів. Зараз в світі експлуатується сотні тисяч електромобілів різного призначення, і парк їх безперервно зростає.
Подальші успіхи в розробці електромобілів в основному, будуть залежати від вирішення низки технічних проблем (створення компактних, недорогих і легких акумуляторів, розробка швидкодіючих зарядних пристроїв). Зазначимо також на необхідність різкого збільшення резервних потужностей електростанцій, оскільки вони недостатні, якщо буде потрібно в перспективі щоденна підзарядка багатьох мільйонів електромобілів.
Сонячний автомобіль використовує сонячну (або світлову) енергію, яка вловлюється за допомогою спеціальних сонячних батарей. Електромобіль на спіральних гідридно-нікелевих батареях пройшов кілька років тому без підзарядки 601 км.
Поліпшенню якості атмосферного повітря в поєднанні зі зниженням шуму сприяє застосування електричного транспорту (трамвая, тролейбуса).
Спеціальними інженерно-технічними заходами, що знижують викиди токсичних речовин від автотранспорту як основного пересувного джерела, що дає найбільший внесок у забруднення атмосфери, є застосування нейтралізаторів, каталізаторів.
Нейтралізатори вихлопних газів. До теперішнього часу випускаються нейтралізатори наступних видів: каталітичні (використовуються тверді каталізатори), полум'яні (дожигание домішок у відкритому полум'я), термічні (метод беспламенного окислення) і рідинні (за допомогою хімічного зв'язування домішок рідкими реагентами). При цьому широкого поширення набули каталітичні нейтралізатори, які перетворюють токсичний оксид вуглецю в Малонебезпечні діоксид.