Повсюду, где эксплуатируется автомобиль, в воздух поступает большое количество вредных веществ. Согласно исследованиям НИИ нормальной физиологии, в Москве 92-95% загрязнения воздуха дает автомобильный транспорт, а прочие отходы хозяйственной деятельности составляют лишь 7%. Согласно экспертным оценкам, более чем в 150 городах России именно автотранспорт оказывает преобладающее влияние на загрязнение воздушного бассейна. К их числу относятся курорты и зоны массового отдыха: Сочи, Анапа, Ессентуки, Кисловодск, Нальчик, Пятигорск, Минеральные Воды, а также ряд крупных центров с населением более 500 тыс. человек (Москва, С.-Петербург, Ростов-на-Дону, Воронеж, Краснодар, Пенза, Тюмень и др.). Кстати Тюменской области принадлежит рекорд выбросов автотранспортом вредных веществ: свыше 1,95 млн т.
Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), особенно карбюраторных, содержат огромное количество токсичных соединений – бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).
Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4-5 раза.
Компонентный состав и удельные выбросы ЗВ зависят от вида потребляемого топлива.
Экологически менее опасными являются дизельные двигатели. Несмотря на большой выброс последними оксидов азота и серы, общая масса поступающих в атмосферу загрязняющих веществ с учетом класса их опасности для здоровья оказывается примерно в 2,5 раза меньше.
Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и вода после мойки, сажа. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых зданий.
На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.
Таблица 1.
Концентрация оксида углерода и бенз(а)пирена
в выхлопных газах бензинового двигателя.
Режим работы | CO, об. % | Бенз(а)пирен, мкг/100 м³ |
| Холостой ход | 2,5-3 | 4000 |
| Разгон | 2,0-5,0 | 10 000 |
| Равномерное движение | 0,5-1,0 | до 4000 |
| Торможение | до 4,5 | до 28 000 |
Максимальный выброс бенз(а)пирена у карбюраторных ДВС происходит на холостом ходу, неустановившихся режимах, при работе на переобогащенных смесях и на режиме больших нагрузок.
Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и человека. Оценка экологической опасности через ресурсоэнергетические переменные всего цикла жизни автомобиля с момента добычи минеральных ресурсов, нужных для его производства, до рециклирования отходов после окончания его службы показала, что экологическая «стоимость» 1-тонного автомобиля, в котором примерно 2/3 массы составляет металл, равна от 15 до 18 т твердых и от 7 до 8 т жидких отходов, размещаемых в окружающей среде.
Выхлопы автотранспорта распространяются непосредственно на улицах города вдоль дорог, оказывая вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.
Сами автомобили представляют прямую угрозу для здоровья и жизни людей. В результате автотранспортных происшествий в мире ежегодно погибают около 300 тыс. человек, в том числе в России – свыше 30 тыс. Автомобиль служит причиной разнообразных заболеваний, обусловленных малоподвижным образом жизни водителей, их психическими стрессами. Постоянная напряженность за рулем вызывает боли в области спины, шеи, повышение кровяного давления, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки.
Автомобили наносят значительный экологический ущерб поверхностным водоемам: часто машины моют в открытых водоемах, ставят их в непосредственной близости от воды. При этом в воду попадают нефтепродукты: бензин, технические масла и т.п. Даже небольшое их количество может резко сократить или полностью ликвидировать способность водоемов к самоочищению, делает большие объемы воды непригодными для питья и хозяйственных целей.
Загрязняющие вещества в выхлопных газах автотранспорта.
Выхлопные газы автомобилей, а также газы, образующиеся при испарении топлива, масла, содержат около 200 химических соединений. В зависимости от особенностей их воздействия на организм человека указанные ЗВ подразделяют на 7 групп.
В 1-ю группу входят химические соединения, содержащиеся в естественном составе атмосферного воздуха: вода (в виде пара), водород, азот, кислород и диоксид углерода. Автотранспорт выбрасывает в атмосферу такое огромное количество пара, что в Европе и Европейской части России оно превышает по массе испарения всех водоемов и рек. Из-за этого растет облачность, а число солнечных дней заметно снижается. Все это способствует росту вирусных заболеваний, снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Во 2-ю группу включен оксид углерода (ПДК 20 мг/м³; IV класс опасности). Этот бесцветный газ без вкуса и запаха, вдыхаемый человеком, соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом. В результате наступает кислородное голодание организма, и возникают нарушения деятельности центральной нервной системы. Последствия воздействия зависят от концентрации оксида углерода в воздухе; так, при концентрации 0,05% через 1 час появляются признаки слабого отравления, а при 1% наступает потеря сознания после нескольких вздохов. Оксид углерода может быть косвенной причиной многочисленных аварий на дорогах. Его действие на водителя автомашины в небольших концентрациях сходно с действием алкоголя или состоянием утомления. В гаражах, в тоннелях и даже на напряженных магистралях содержание оксида углерода часто достигает токсичных для человека уровней.
В 3-ю группу входят оксид азота NO (ПДК 5 мг/м³, IIIкл.) – бесцветный газ и диоксид азота NO2 (ПДК 2 мг/м³, III кл.) – газ красновато-бурого цвета с характерным запахом. Попадая в организм человека, они образуют азотистую и азотную кислоты (ПДК 2 мг/м³, III кл.). Последствия зависят от концентрации в воздухе; так, при концентрации 0,0013% происходит слабое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, при 0,002% - образование метагемоглобина, при 0,008% - отек легких.
В 4-ю группу входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м³, Iкл.) – мощный канцероген.
В 5-ю группу входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин – альдегид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м³, IIкл.). Концентрация 0,00016% является порогом восприятия запаха, при 0,002% запах трудно переносим, при 0,005% непереносим, а при 0,014% через 10 минут наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5 мг/м³, II кл.) – бесцветный с резким запахом газ, при концентрации 0,007% вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а также верхних органов дыхания, при концентрации 0,018% осложняется процесс дыхания.
В 6-ю группу входит сажа (ПДК 4 мг/м³, III кл.), оказывающая раздражающее действие на органы дыхания. Частицы сажи активно адсорбируют на своей поверхности бенз(а)пирен, из-за чего резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями (их частота у детей Москвы на 48% превышает среднюю величину по России), лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также престарелых людей. Исследования, проведенные в США, показали, что 50-60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей.
В 7-ю группу свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец (ПДК 0,005 мг/м³, I кл.). Поэтому около 80% свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина: при сжигании 1 л указанного бензина в воздух поступает 0,2-0,4 г синца.
В результате сжигания жидкого топлива в воздух ежегодно выбрасывается, по разным оценкам, от 180 тыс. до 260 тыс. т свинцовых частиц, что в 60-130 раз превосходит естественное поступление свинца в атмосферу при вулканических извержениях (2-3 тыс. т/год).
При вдыхании городского воздуха крупные свинцовые аэрозоли задерживаются в бронхах и носоглотке, а те, что имеют размер менее 1мкм (их примерно 70-80%), попадают в легкие, а затем проникают в капилляры и, соединяясь с эритроцитами, отравляют кровь. Анемия, постоянные головные боли, мышечная боль – признаки свинцового отравления – проявляются при содержании в крови свинца 80 мкг/100 мл. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40% попавших в него соединений.
В почвах вокруг дорог накапливаются валовые и подвижные формы свинца и других тяжелых металлов. Анализ полученных зависимостей выявил проявление двух зон транспортного засоления почв: первая расположена на расстоянии r0 ≤ 30 м от полотна дороги, а вторая находится на удалении 30-100 м.