Защита окружающей среды от подвижных источников выбросов

Режим работы маневровых тепловозов менее стабилен, чем поездных, поэтому  и выделение токсичных веществ  у них в несколько раз больше. Уровень загрязнения воздушной  среды станций и прилегающих  к ним зон отработавшими газами маневровых тепловозов зависит от числа  одновременно занятых локомотивов. При этом наиболее значительно выделение  окислов азота и сернистого ангидрида.

Ежегодно из пассажирских    вагонов  на    каждый   километр пути   выливается до   200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается  до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме  того, очистка путей от мусора связана  со значительными материальными  издержками. Решить проблему можно  использованием в пассажирских вагонах  аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в  них специальных очистных сооружений.

При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоёмы  переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую  и тепловозную, которыми в настоящее  время выполняется практически  вся поездная работа, способствовал  улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов  в атмосферу.

Дальнейшая электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, позволяет исключить загрязнение  воздуха отработавшими газами дизельных  двигателей.

Основной путь снижения выбросов токсичных  веществ тепловозами заключается  в уменьшении их образования в  цилиндрах двигателей. Также важное значение имеет обезвреживание отработавших газов. Принцип действия одного из очистных устройств основан на рециркуляции, газов применяемой для уменьшения концентрации окислов азота, улавливание которых представляет известную трудность. Рециркуляция заключается в том, что часть отработавших газов из выпускного патрубка перепускается во всасывающую систему дизеля. Вследствие этого происходит присадка к засасываемому свежему воздуху значительного количества отработавших газов с меньшим содержанием кислорода, в результате чего ухудшаются условия протекания реакции между кислородом и азотом воздуха. При этом выброс окислов азота снижается до 55%, однако, происходит некоторое увеличение продуктов неполного сгорания топлива (окиси углерода).

4.  Воздушный  и космический транспорт

 

В наше время воздушному транспорту отводится особая роль. Прежде всего, он развивается как пассажирский транспорт и занимает второе (после  железнодорожного) место в пассажирообороте всех видов транспорта в междугороднем  сообщении. Доля же в грузовых перевозках невелика.

В среднем один реактивный самолет, потребляя в течение 1 часа 15 тонн топлива и 625 тонн воздуха, выпускает  в окружающую среду 46,8 тонн СО₂ , 18 тонн паров воды, 635 кг угарного газа, 635 кг окиси азота, 15 кг окиси серы, 2,2 кг твердых частиц. Средняя длительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет примерно два года.

Исследования состава продуктов  сгорания двигателей, установленных  на самолетах «Боинг-747», показали, что  содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно  зависит от режима работы двигателя (табл. 4.1.).

 

Таблица 4.1.

Число оборотов двигателя	Содержание г/кг топлива
	СО	NOx	CnHm
0.56 n*	87.9	0.7	9.8
0.83 n	2.3	1.5	0.3
0.90 n	--	4.4	--

n – номинальное число оборотов двигателя

 

Как следует из таблицы 4.1., высокие  концентрации СО и C_nH_m характерны для двигательных установок, работающих на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NO_x (NO, NO₂, N₂O₅) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).

Оценка суммарного количества основных загрязнителей, поступающих в воздушную  среду контролируемой зоны аэропорта  гражданской авиации в результате его производственной деятельности (без учета загрязнения воздуха  спецавтотранспортом и другими наземными источниками), показывает, что на площади около 4 км² выделяется в атмосферу за одни сутки от 1000 до 1500 кг окиси углерода, 300-500 кг углеводородных соединений и 50-80 кг окислов азота. Такое количество выделяемых вредных веществ при неблагоприятном сочетании метеорологических условий может приводить к  повышению их концентраций до значительных величин.

При чрезвычайных и аварийных ситуациях  самолеты вынуждены сливать в  воздухе излишнее топливо для  уменьшения посадочной массы. Количество топлива, сливаемого самолетом за один раз, колеблется от 1-2 тыс. до 50 тыс. литров. Испарившаяся часть топлива рассеивается в атмосфере без опасных последствий, однако неиспарившаяся часть достигает  поверхности земли и водоемов и может вызвать сильные местные  загрязнения. Доля неиспарившегося  топлива, достигающего поверхности  земли в виде капель, зависит от температуры воздуха и высоты слива. Даже при температуре более 20° С на землю может выпадать до нескольких процентов сливаемого топлива, особенно при сливе на  малых высотах.

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, NO_x 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 (табл. 4.2), 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 рассеяться, 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.

 

Таблица 4.2

Атмосферный слой	Высота, км	Продукты сгорания, кг
		HCl	Cl	NO	CO	CO2	H2O (пар)	Al2O3
Приземный слой	0 – 0,5	24666	2741	1697	131	55075	46674	39284
Тропосфера	0,5 – 13	78517	9657	4618	839	172570	152677	26385
Стратосфера	13 – 50	59732	11727	239	2189	147684	146393	110304
Нижняя мезосфера	50 – 67	0	0	0	0	0	15542	0
Мезосфера – термосфера	67	0	0	0	0	0	119045	0

 

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.  Водный  транспорт

5.1.  Речной  транспорт

 

При эксплуатации водоемов речным транспортом  происходит их загрязнение. По сравнению  с мощным береговым стоком от городов  и предприятий удельный вес этих загрязнений невелик, однако возможность  поступления судовых сточных  вод за борт в зонах санитарной охраны, санитарно-оздоровительных  береговых зонах и т.п. определяет роль судов в проблеме загрязнения  водоемов как неблагоприятную.

Другим источником загрязнения  водоемов речным транспортом можно  считать подсланевые воды, которые образуются в машинных отделениях судов и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов. Сточные воды судов содержат хозяйственно-бытовые стоки и сухой мусор. Источниками загрязнения могут являться также нефть и нефтепродукты, попадающие в водоем вследствие недостаточной герметичности корпусов нефтеналивных судов и бункеровочных станций.

Попадание в водоемы пылевидных частиц навалочных грузов происходит при перегрузке открытым способом песка, щебня, апатитового концентрата, серного  колчедана, цемента и т.п. Нельзя забывать и о влиянии на качество воды отработавших газов судовых  двигателей. Для фановых (фекальных) сточных вод характерно высокое  бактериальное, а также органическое загрязнение.

Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами  затрудняет все виды водопользования. Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется  в ухудшении физических свойств  воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха), растворении в воде токсических веществ, образовании  поверхностной пленки, понижающей содержание в воде кислорода, а также осадка нефти на дне водоема.

В настоящее время запрещен спуск  за борт сточных вод, нечистот, а  также сброс разного рода твердых  отбросов и мусора с судов, плавающих  на реках, озерах и водохранилищах с  регламентированным санитарным режимом (например, озеро Байкал). На других водоемах, а также в речных портах и их акваториях  запрещен сброс  за борт фекальных вод, мусора и твердых  отбросов. Однако выполнение этих требований, гигиенически обоснованных общесанитарными и противоэпидемическими соображениями, встречает ряд технических трудностей, прежде всего на речных судах, длительное время находящихся в прибрежной полосе (туристические рейсы), на плавучих кранах и др.

Наиболее сложной в техническом  отношении является организация  канализации на речных судах, работающих в водоемах с регламентированным санитарным режимом. Необходимость  сбора всех видов стоков для последующей  их передачи на берег или специальные  плавучие очистительные станции  требует устройства весьма объемных емкостей. Также существуют разработки по обезвреживанию сточных вод непосредственно  на судах.

При плавании судов в водоемах, санитарный режим которых в целом  не регламентирован, органами местной  санитарной службы должны быть определены зоны, где допустим сброс за борт необзвреженных судовых сточных вод (фекальных и хозяйственно-бытовых). Границы этих зон устанавливают исходя из недопустимости загрязнения воды в источниках хозяйственно-питьевого водоснабжения и прибрежных вод санитарно-оздоровительных участков побережья.

Система мероприятий по сбору и  удалению твердых отбросов и мусора сводится к организации правильной эксплуатации емкостей для их накопления (контейнеры, баки) и передаче содержимого  этих емкостей на берег.

5.2.  Морской  транспорт

 

С увеличением объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления нефти  и нефтепродуктов расширяются масштабы загрязнения ими окружающей среды. Недовольство и обеспокоенность  нефтяным загрязнением обуславливается прежде всего поступательным ростом экономического ущерба от данного вида загрязнения, причиняемого рыболовству, туризму и другим сферам деятельности. Только одна тонна нефти способна покрыть до 12 км² поверхности моря. А это изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, в нефтяной пленке накапливаются ионы тяжелых металлов, пестициды и другие вредные вещества, гибнут микроорганизмы, рыба, морские птицы.  Но и осевшая на дно нефть долгое время наносит вред всему живому.

Ежегодно в океан сбрасывается примерно 10 млн. тонн нефти. Танкерный  флот является одним из главных источников загрязнения моря нефтью. Утечка нефти  в море происходит во время погрузки и разгрузки танкеров, заправки нефтяным топливом судов в море, при авариях  и катастрофах танкеров, сбросе остатков нефтяного груза с балластной водой и в других случаях.

Интенсивное загрязнение Мирового океана побудило многие страны приступить к разработке и реализации мер  по предупреждению загрязнения водных бассейнов. В современных условиях большое значение приобретают международные  соглашения о запрещении сброса загрязненных вод и мусора в открытых морях  и океанах. В 1954 г. ООН была организована разработка Международной конвенции  по предотвращению     загрязнения     моря нефтью,    которая вступила               в силу   в  1958 г. Впоследствии в нее были внесены поправки и  дополнения. Конвенция содержит статью, согласно  которой каждое судно  обязано иметь сертификат – свидетельство  о том, что корпус, механизмы и  прочая оснастка соответствуют требованиям  предотвращения загрязнения моря. Соблюдение этой статьи проверяется во время специальных инспекций при заходе в порты. Нарушителям грозят строгие санкции.