ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА – ЮГРЫ

БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ

«КОГАЛЫМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

                     ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

       «Воздействие автотранспортных средств на окружающую среду»

                                                  Выполнил студент III курса группы № 140 по

                                                                              профессии «Автомеханик»:

                                                                             Кучукбаев Вадим Назифович

                                                                        Руководитель работы: преподаватель

                                                                         Силантьев Владимир Владимирович

                                                          г.Когалым 2015г.                                          

Содержание.

1. Воздействие отработавших газов     стр. 3-8
2. Воздействие пыли    стр. 8-9
3. Шумовое воздействие   стр. 10-17
4. Электромагнитное воздействие   стр. 17-18
5. Воздействие машин на почву   стр. 18-22
6. Производства-загрязнители на автомобильном транспорте   стр. 22-23
7. Объекты воздействия автомобильного транспорта   стр. 23-24
8. Используемая литература   стр. 25

1. Воздействие отработавших газов.

К основным источникам поступления вредных веществ в атмосферу при эксплуатации автотранспортных средств относятся:

• отработавшие газы (ОГ), выбрасываемые двигателями внутреннего сгорания (ДВС);

• картерные газы, представляющие смесь части ОГ, проникающих через неплотности поршневых колец в картер ДВС, с парами смазочного масла;

• топливные испарения, поступающие в атмосферу из системы питания ДВС.

Основную долю в указанных выбросах, естественно, составляют отработавшие газы. В результате такого воздействия в окружающей среде выявлены следующие вредные компоненты: монооксид углерода (СО), оксиды азота (NOх), сернистый ангидрид (SO2), низкомолекулярные углеводороды (СmНn), полицикличе-ский ароматический углеводород бензпирен (С20Н12), акролеин, формальдегид, аэрозоли в виде сажи и различных химических соединений (нитриды, сульфаты, гидрокарбонаты и т. д. ), соединения свинца.

По воздействию на организм человека компоненты выбросов ДВС в атмосферу подразделяются на группы:

• токсичные (СО, NOх, SO2, Сm Нn свинцовые соединения);

• канцерогенные (С20Н12);

• раздражающего действия (акролеин, формальдегид, SO2, СmHn);

• изменяющие качество среды обитания (СmНn, С, пары масел).

Действие вредных веществ на окружающую среду и человека.

Монооксид углерода (угарный газ) — бесцветный газ без вкуса и запаха, плотность составляет 0, 97 г/см3, является горючим, с воздухом может образовывать взрывчатую смесь, в воде практически не растворяется. При вдыхании проникает в кровь, вступает в реакцию с ее гемоглобином, замещая кислород О2 и образуя здесь комплексное соединение карбоксигемоглобин. Поскольку СО реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, то развивается гипоксия (кислородная недостаточность), признаками которой являются нарушения в центральной нервной системе, поражения тканей дыхательной системы, снижение остроты зрения и изменение цветовой чувствительности глаз, в результате чего возрастает вероятность аварий.

Оксиды азота — смесь NO, N02, N2O3, N2O4. Над автомагистралями и прилегающими территориями, как правило, встречаются NO и NO2. NO (бесцветный газ) в воздухе быстро окисляется до NO2 (стабильный газ желтовато-бурого цвета, сильно ухудшающий видимость). Плотность его составляет 1, 58 г/см^, растворяется в воде. Верхний температурный предел существования NO2 — +620 °С, поскольку при такой температуре он полностью диссоциирует на NO и кислород. При понижении температуры NO окисляется до NO2. Токсичность NO2 в 7 раз выше токсичности NO. На организм человека при концентрации до 15 мг/м3 в воздухе NO2, действует как острый раздражитель, так как растворяется в жидкости на поверхностях легких с образованием смеси азотной и азотистой кислот. Однако при концентрации 200... 300 мг/м3 NO2 вызывает отек легких.

Сернистый ангидрид (диоксид серы) — бесцветный газ с резким запахом. Плотность 2, 264 г/см3, хорошо растворяется в воде, образуя сернистую кислоту. Длительное воздействие даже при относительно низких концентрациях SO2 увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, обусловливает появление бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний. Даже при малом содержании (0, 001 %) в воздухе SO2 вызывает раздражение дыхательных путей, а при концентрации 0, 01 % происходит отравление человека через 1 мин.

Низкомолекулярные углеводороды — обширная группа соединений типа СхНy Обладают неприятным запахом и способностью наркотического действия на организм человека, вызывая состояние эйфории, что увеличивает вероятность дорожно-транспортных происшествий.

Бенз(а)пирен — полициклический ароматический углеводород. При нормальных атмосферных условиях — кристаллический продукт, плохо растворимый в воде. Температура плавления + 179 °С. Попадая в организм человека и постепенно там накапливаясь до критической концентрации, стимулирует образование злокачественных опухолей, в частности рака легких.

Акролеин — бесцветная жидкость с запахом горелых жиров. Плотность 1, 9 г/см’, хорошо испаряется, летуч. Легко растворяется в воде. Температура кипения +52, 4 °С. Оказывает беспокоящее воздействие на человека при концентрациях выше 0, 0005 %. При повышении концентрации до 0, 002 % возникают необратимые изменения в организме, а при концентрации выше 0, 014 % возможен летальный исход через 10 мин.

Сажа — твердый фильтрат ОГ, состоящий в основном из частиц углерода с дисперсностью 0, 19... 0, 54 мкм, вследствие чего они могут достигать альвеол легких и откладываться в носовых пазухах, трахеях или бронхах. Непосредственной опасности для человека не представляет. Однако ее негативное действие проявляется в наличии неприятного ощущения загрязненности воздуха и, что особенно важно, сажа является адсорбентом канцерогенных веществ и способствует усилению влияния других токсических компонентов, например сернистого ангидрида.

Соединения свинца появляются в ОГ в случае применения тетраэтилсвинца (ТЭС) как антидетонационной присадки к бензину. ТЭС — бесцветная маслянистая жидкость с плотностью 1, 652 г/см3. Легко воспламеняется и горит. Температура кипения + 195 °С. Свинец, накапливаясь в организме в результате попадания в него через дыхательные пути, через кожу и с пищей, может вызвать тяжелые расстройства нервной и кроветворной систем. Физиологическая норма содержания свинца в крови человека может быть превышена в несколько раз у жителей городов с интенсивным автомобильным движением, если к бензину добавляется тетраэтилсвинец.

При сгорании топлива в ДВС образуется диоксид углерода СО2 (углекислый газ). Его содержание в воздухе не нормируется, однако возрастание СО2 в атмосфере опасно вследствие возникновения парникового эффекта, который приводит к повышению температуры воздуха и поверхности Земли.

Причины образования вредных веществ в отработавших газах. Для выявления причин образования в ОГ указанных выше вредных веществ необходимо знать классификацию ДВС, их принципиальное устройство и происходящие в них процессы.

Поршневые ДВС классифицируют по следующим основным признакам:

• способ воспламенения горючей смеси (т. е. смеси топлива с воздухом в определенных количествах) — двигатели с воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с принудительным воспламенением от электрической искры;

• способ смесеобразования — двигатели с внешним (карбюраторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели);

• способ осуществления рабочего процесса — четырехтактные и двухтактные;

• вид применяемого топлива — двигатели жидкого топлива, работающие на бензине и дизельном топливе, и двигатели газообразного топлива (на сжатом и сжиженном газах);

• число цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые.

Поршневой ДВС состоит из следующих механизмов: кривошипно-шатунного, газораспределения и регулятора скорости, а также систем — питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска.

Выделяется такое понятие, как рабочий цикл двигателя, являющийся комплексом последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повторяющихся в каждом цилиндре, и обусловливающий работу двигателя.

Частью рабочего цикла является такт. Эта часть происходит за время движения поршня от одной мертвой точки к другой. При этом различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленчатого вала наибольшее, и нижнюю мертвую точку (НМТ) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленчатого вала двигателя наименьшее.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными.

Такт впуска. Поршень 4 движется от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в полости цилиндра 1 над собой. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя карбюратор, воздух распыляет топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в НМТ. К этому времени впускной клапан закрывается.

В начале такта впуска, когда поршень находился в ВМТ, над поршнем в объеме камеры сжатия имелись остаточные отработавшие газы от предыдущего цикла. Горючая смесь, заполняя цилиндр, перемешивается с остаточными газами и образует рабочую смесь. Давление в конце такта впуска составляет 0, 07... 0, 09 МПа, а температура рабочей смеси равняется 330... 390 К.

 Рис. 1. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного

двигателя:

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска; 1 — цилиндр; 2 — выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — искровая зажигательная свеча; 6 — впускной клапан; 7 — впускная труба; 8— карбюратор; 9— шатун; 10— коленчатый вал

Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 поршень движется от НМТ к ВМТ. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень при движении сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. Давление в конце такта сжатия увеличивается до 0, 9... 1, 2 МПа, а температура возрастает до 500... 700 К. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление повышается до 3, 0... 4, 5 МПа, а температура газов (продуктов сгорания) достигает 2700 К.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу. К концу такта расширения давление уменьшается до 0, 3... 0, 4 МПа, а температура — до 1200... 1500 К.

Такт выпуска. Когда поршень подходит к НМТ, открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от НМТ к ВМТ и выталкивает из цилиндра отработавшие газы. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0, 11... 0, 12 МПа, а температура равняется 700... 1100 К.

Далее рабочий цикл повторяется.

2. Воздействие пыли.

Количество пыли, поступающей в атмосферу Земли в результате функционирования автотранспорта, достигает 17 % общего выброса в 20 млн тонн в год от различных антропогенных источников.

Пыль характеризуется ее дисперсностью, т. е. размером содержащихся в ней твердых частиц. Существуют различные подходы к подразделению пыли по степени ее дисперсности. Так, например, в одних случаях принято считать, что крупнодисперсной является пыль с размерами частиц выше 10 мкм, среднедисперсной — от 10 до 0, 25 мкм, мелкодисперсной — менее 0, 25 мкм. Однако такой подход недостаточно объективен, поскольку в воздухе, как правило, содержатся частицы пыли различного размера, в связи с чем оценить однозначно дисперсность пыли весьма затруднительно.

Результаты определения дисперсного состава пыли принято представлять в виде зависимости массовых фракций частиц от их размеров. При этом под фракцией понимают массовые доли частиц, содержащихся в определенном интервале размеров частиц, распределение которых по этому параметру может быть различным. Поэтому условно принимают такое понятие, как медианный размер частиц d50, при котором доли частиц размером больше или меньше d50 равны. В связи с таким подходом пыль по дисперсности делится на пять групп:

• I — очень крупнодисперсная пыль, d50 > 140 мкм;

• II — крупнодисперсная пыль, d50 = 40... 140 мкм;

• III — среднедисперсная пыль, d50 - 10... 40 мкм;

• IV — мелкодисперсная пыль, d50 = 1... 10 мкм;

• V — очень мелкодисперсная пыль, d50 < 1 мкм.

Скорость осаждения взвешенных в воздухе частиц пыли зависит от их размера, а степень его запыленности обусловлена следующими факторами:

• временем года;

• типом покрытия дороги и видом почвы;

• направлением ветра;

• интенсивностью движения транспорта;

• грузоподъемностью машины и типом шин.

Основной частью почвенной пыли являются различные неорганические соединения, и в ряде случаев в ней присутствует кварц (диоксид кремния SiO2). В уличной пыли населенных пунктов имеются также примеси кальция, кадмия, свинца, хрома, цинка, меди и железа, что обусловливается функционированием автотранспортных средств, а также является результатом обработки магистралей составами против обледенения. Выбросы пыли с примесями вольфрама и молибдена увеличивают шипованные шины. Износ дорожного полотна при использовании таких шин составляет 2... 4 мм за зимний период.

Воздействие пыли увеличивает скорость изнашивания механизмов машин. Так, 50 % отказов ДВС происходит по причине загрязнения топлива частицами неорганической пыли, содержание которой за сезон эксплуатации может достигать 200... 300 г на тонну топлива. В первую очередь износу подвержена цилиндропоршневая группа ДВС. Попадая в систему смазки, пыль ускоряет износ подшипников, зубчатых зацеплений, шарнирных и других механизмов, причем особенно вредна в этом отношении пыль, содержащая кварц, обладающий ярко выраженными абразивными свойствами. Оседая же на обмотках и поверхностях электрогенераторов и стартеров, пыль ухудшает теплоотдачу, что снижает их срок службы.

Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от ее дисперсности, формы пылинок и их твердости. Крупные частицы способствуют развитию конъюнктивита и могут травмировать роговую оболочку глаза. Мелкодисперсная пыль наиболее опасна, поскольку проникает в легкие и бронхи, что при длительном воздействии может привести к возникновению профессиональных заболеваний. В этом отношении весьма вредной является пыль, содержащая кварц, поскольку она может вызвать заболевание силйкозом. Поскольку это связано с количеством кварца в пыли, то существуют определенные нормативы содержания такой пыли в воздухе. Например, на рабочем месте водителей тяжелых машин регламентируется концентрация пыли в зависимости от содержания SiO2. Она должна составлять 10 мг/м3 при содержании SiO2 до 2 %, 4 мг/м3 — свыше 2 до 10%, 2 мг/м3 — свыше 10 до 70 % и 1 мг/м3 — свыше 70 %.

Необходимо отметить, что в городских условиях с повышенным запылением в атмосфере в первую очередь страдают дети. Так, адаптация организма подростков в возрасте 7... 15 лет к таким условиям приводит к увеличению размеров грудной клетки, высоким показателям жизненного объема легких, учащению дыхания.

3. Шумовое воздействие.

Понятия «шум» и «звук» неотделимы, поскольку их природа одна и та же. Звук как физическое явление представляет собой волновое колебание упругой среды. Процесс распространения колебаний в упругой среде называется звуковой волной, а область среды, где происходит это распространение, — звуковым полем. Как физиологическое явление звук определяется ощущением органа слуха при воздействии на него звуковых волн.

Воздействие шума, в частности на человека, неоднозначно и отличается степенью восприятия. Объективными показателями шумового воздействия являются интенсивность, высота звуков и продолжительность воздействия, поскольку шум, т. е. нежелательные для человека звуки, создают акустический дискомфорт.

Интенсивность звука характеризует величина звукового давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку уха человека, она измеряется в дБ (или дБА). Отметим, что шум с интенсивностью 1 дБ (дБА) представляет собой десятую долю бела, являющегося десятичным логарифмом отношения двух одноименных физических величин.

Высота звука определяется частотой колебаний среды и измеряется в герцах (Гц). Один герц равен одному колебанию в секунду.

Санитарные нормы подразделяют шум на три класса и устанавливают для каждого из них допустимый уровень:

• 1-й класс — низкочастотные шумы (наибольшие составляющие в спектре расположены ниже частоты 350 Гц, выше которой уровни понижаются) с допустимым уровнем

90... 100 дБА;

• 2-й класс — среднечастотные шумы (наибольшие уровни в спектре расположены ниже частоты 800 Гц, выше которой уровни понижаются) с допустимым уровнем 85... 90 дБА;

• 3-й класс — высокочастотные шумы (наибольшие уровни в спектре расположены выше частоты 800 Гц) с допустимым уровнем 75... 85 дБА.

Говоря конкретнее, шум называют низкочастотным с частотой колебаний не более 400 Гц, среднечастотным — 400... 1000 Гц, высокочастотным — более 1000 Гц. При этом по ширине спектра шум классифицируют как широкополосный, включающий почти все частоты звукового давления (уровень измеряется в дБА), и узкополосный (уровень измеряется в дБ).

Воздействие шума на человека может быть подразделено в зависимости от интенсивности и спектра на следующие основные группы:

• очень сильный шум с уровнями 120... 140 дБ и выше независимо от спектра способен вызывать механические повреждения органов слуха и быть причиной тяжелых поражений организма;

• сильный шум с уровнями 100... 120 дБ на низких частотах, выше 90 дБ на средних и выше 75... 85 дБ на высоких частотах вызывает необратимые изменения в органах слуха, а при длительном воздействии может быть причиной ряда заболеваний, и в первую очередь нервной системы;

• шум более низких уровней 60... 75 дБ на средних и высоких частотах оказывает вредное действие на нервную систему человека, занятого работой, требующей сосредоточенного внимания, к которой, в частности, относится работа оператора самоходных машин.

Хотя частота акустических звуковых колебаний находится в пределах 20... 20 000 Гц, нормирование шума в дБ осуществляется в октавных полосах с частотой 63... 8000 Гц постоянного шума. Характеристикой же непостоянного и широкополосного шума является эквивалентный по энергии и восприятию ухом человека уровень звука в дБА.

Отметим, что уровень шума, дБ, зависит от расстояния до его источника:

Lи = -201g г - 8,

где Lи — уровень шума источника, дБ; r — расстояние от источника шума до объекта его восприятия, м.

В автомобиле различают внешний и внутренний шумы. Внешний шум оказывает воздействие на окружающих, а внутренний шум — на водителя и пассажиров. Значение показателей шума для транспортных средств нормируется ГОСТ и международными стандартами. Нормативы для легковых автомобилей по Евростандарту по внешнему шуму не должны превышать 74 дБА. ГОСТ Р 51616—2000 ограничивает внутренний и внешний шумы величиной не более 77 дБА. До принятия этого норматива действовал ГОСТ 27435 1986 г., где уровень шума не должен был превышать 78 дБА. За рубежом нормативы пересматриваются каждые два года, причем требования к снижению шума довольно жесткие — снижение должно быть на 2—3 дБА. Снижение шума на 3 дБА субъективно воспринимается человеком как снижение звукового давления примерно в 2 раза.

Например, согласно нормативам, внешний шум машины, служащий одним из показателей ее экологичности, не должен превышать установленной величины на расстоянии 7, 5 м от ее оси перпендикулярно направлению движения.

Таблица Допустимые уровни внешнего шум а для тяжелых самоходных машин.

Особое значение имеет частотная характеристика шума, которая также является важной составляющей акустического комфорта в салоне автомобиля и его экологичности. Может быть так, что автомобиль соответствует самым жестким стандартам по общему уровню шума, но его частотная характеристика шума будет такова, что на всех или некоторых режимах движения можно услышать неприятные звуки высокой или низкой тональности (скрипы, визг, рычание и т. д. ). В качестве примера можно привести семейство ВАЗ-2109 — изначально тихий автомобиль досаждает низкочастотным шумом (рычание) на низких оборотах (1, 5—2, 0 тыс. об/мин).

Шумовое воздействие автотранспортных средств в составе транспортных потоков отличается от влияния на окружающую среду одиночной машины, поскольку здесь имеет место сложение шумов. Однако уровни шума, выраженные в децибелах, складывать арифметически нельзя, и здесь общий уровень шума определяется по закону энергетического суммирования. Так, например, суммарный уровень шума, дБ (дБА), от нескольких одинаковых источников находится по формуле

L∑ = L1 + 101gn,

где L1 — уровень шума одного источника; n — число источников, шт.

При одновременном действии двух источников с разным уровнем шума суммарный его уровень, дБ (дБА), составит

L∑ = La + ∆L,

где La — наибольший из двух суммируемых уровней шума; ∆L — добавка, зависящая от разности уровней шума источников:

Как следует из приведенного, если уровень шума одного источника выше уровня другого на 8... 10 дБ (дБА), то будет преобладать шум более интенсивного источника, т. е. добавка к суммарному уровню шума пренебрежимо мала.

Источниками звуков и шумов являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела. Колебания (вибрации) механизмов и машин возникают под действием периодических или случайных возмущающих сил. Периодические вибрации возникают, когда объект содержит вращающиеся или возвратно-поступательно движущиеся части. В двигателе внутреннего сгорания такими частями являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, топливоподающая аппаратура и др. Вибрации двигателя внутреннего сгорания возбуждают колебания всего автомобиля, который содержит и другие возбудители периодических колебаний, в частности элементы трансмиссии.

Существенный вклад в шумовое воздействие автомобиля вносят системы впуска и выпуска, система охлаждения ДВС и работа вентиляторов, компрессоров, электрических генераторов. Система впуска излучает акустическую энергию в диапазоне частот 50... 800 Гц с уровнем до 108... 110 дБА. В случае применения турбонаддува его аэродинамический шум (до 135 дБА) может значительно превышать шум других агрегатов ДВС.

Характер вибраций и шума трансмиссии машины определяется ее конструктивными особенностями, частотой вращения и нагрузкой валов и зубчатых зацеплений, наличием и параметрами изгибных и крутильных колебаний, величинами остаточных дисбалансов. Уровни шума трансмиссий оцениваются в 75... 80 дБА и располагаются в диапазоне частот 400... 5000 Гц. Однако на мощных машинах средний уровень звуковой энергии, излучаемой коробкой передач, может достигать 103... 106 дБА, что обусловлено взаимодействием шестерен друг с другом, и здесь необходимо иметь в виду следующее. Речь идет в основном о зубьях с эволь-вентным профилем, который теоретически при контакте шестерен должен обеспечить безударное и без скольжения обкатывание одного зуба по поверхности смежного. Для обеспечения крутящего момента и необходимой прочности зуба выбирают его модуль и ширину. При этом предполагается, что контакт происходит по всей ширине зуба, и теоретически «пятно контакта» должно занимать всю ширину зуба при его соответствующей высоте. Только при выполнении этого условия может быть обеспечен расчетный коэффициент полезного действия передачи.

В реальных условиях при изготовлении самих шестерен, валов для их крепления, стаканов и расточек для подшипников, а также корпусов передач невозможно обеспечить идеальную точность размеров этих элементов, поскольку имеется определенное технологическое поле допусков. Это обстоятельство приводит к следующему. Реальное межцентровое расстояние делительных окружностей смежных шестерен получается больше номинального в пределах допуска.

Вследствие этого идеальное зацепление шестерен не обеспечивается, и возникает сначала удар при вхождении зубьев в контакт (сопровождается стуком), а затем происходит проскальзывание одного зуба по поверхности зуба смежной шестерни. Поскольку чистота обработки поверхности зубьев не идеальна, это сопровождается скрежетом.

Указанное явление усугубляется еще и тем, что при изготовлении самих шестерен существуют допуски на биение делительной окружности относительно оси вращения, на колебание толщины зуба, на колебание длины общей нормали шестерни, на размеры гладких и шлицевых посадочных отверстий шестерен и др. Если же учесть, что при расточке отверстий для установки подшипников или стаканов под подшипники может нарушиться параллельность валов шестерен, то из-за возникших перекосов валов «пятно контакта» на зубьях шестерен искажается, уменьшаясь по площади и смещаясь по поверхности зубьев. Это приводит к увеличению контактных напряжений на поверхности зубьев, вследствие чего шум усиливается.

Отмеченное явление еще больше проявляет себя, если стенки корпуса передачи выполнены недостаточно жесткими и при работе под нагрузкой он деформируется. В результате искажений в зацеплении зачастую возникает пульсирующее схождение и расхождение смежных зубьев за один оборот шестерен, что служит причиной «завывания» передачи в процессе ее работы под нагрузкой.

Еще одним источником внешнего шума автомобиля является качение шин, значимость которого проявляется при скоростях движения выше 70 км/ч. Основное влияние здесь на формирование шума оказывают:

• конструктивные параметры шин, их материал и рисунок протектора;

• скорость движения машины;

• нагрузка на шину;

• состояние протектора (новый, изношенный, восстановленный);

• давление воздуха в шине;

• состояние и профиль дорожного полотна.

Шум, который производят шины при свободном движении машины по асфальтированному шоссе, составляет 62... 80 дБА при скоростях от 50 до 110 км/ч, а основные составляющие спектра находятся в диапазоне частот 100... 1500 Гц.

Значительное физиологическое воздействие на организм человека оказывают неслышимые инфразвуки (с частотой до 20 Гц), особенно имеющие большие амплитуды колебаний. Инфразвук возникает при работе дизельных ДВС, компрессоров и вентиляторов. При скорости движения автомобиля более 70 км/ч инфразвуки возникают в результате удара воздуха о выступающие части, например открытую форточку окна кабины, и это явление называют ветровым флаттером.

Особенностью действия инфразвука является высокая специфическая чувствительность органа слуха к низкочастотным колебаниям. Инфразвук с частотой 7 Гц совпадает с α-ритмом биотоков мозга, и поэтому эта частота наиболее опасна. Кроме того, инфразвуки воспринимаются поверхностью тела человека. Поскольку длина волн инфразвуков весьма значительна, то изменение их интенсивности при увеличении расстояния от источника возникновения несущественно, так как поглощение в нижних слоях атмосферы инфразвуковых колебаний, например с частотой ниже 11 Гц, не превышает величины 8 • 10-6 дБ/км.

Выделяют пороги инфразвукового действия:

• порог опасности смерти оценивается инфразвуком с амплитудой интенсивности 180... 190 дБ, который приводит к смерти даже при кратковременном воздействии;

• порог потенциальной опасности для жизни человека представляют инфразвуки интенсивностью 155... 180 дБ, приводящие к психофизиологическим отклонениям, которые практически неизлечимы;

• порог переносимости инфразвука находится на уровне

140... 155 дБ, но при длительном действии такого инфразвука в организме развиваются психофизиологические отклонения от нормы, которые носят устойчивый характер;

• порог безопасности достигается на уровне инфразвука 90 дБ.

Нормируемыми параметрами инфразвука в окружающей среде являются уровни звукового давления, значения которых в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, 31, 5 Гц не должны превышать указанной величины 90 дБ.

Что же касается продолжительности шумового воздействия, то с длительным действием шума связаны рост нервных, сердеч-но-сосудистых заболеваний, язвенной болезни, развитие тугоухости, переутомление и истощение клеток коры головного мозга, нарушение координации движений, ухудшение работоспособности карбюраторного двигателя 11, 9... 16, 8 МДж/(кВт - ч) и для дизелей 8, 7... 11, 9 МДж/(кВт • ч). Если учесть, что общая мощность работающих в настоящее время ДВС более чем в 5 раз превышает мощность всех электростанций страны, можно оценить, какое количество теплоты поступает в окружающую среду. Это, наряду с тепловыми выбросами других источников, способствует образованию над населенными пунктами «островов тепла», где температура воздуха в ночное время может на 10 °С превышать температуру в ближайших пригородах.

Тепловые выбросы ДВС машины влияют на теплонапряжен-ность кабины водителя и микроклимат в ней. Дело в том, что при наличии ДВС с жидкостным охлаждением поток горячего воздуха от радиатора направлен, как правило, вдоль машины в сторону кабины. В результате средняя температура стенки кабины со стороны мотоотсека может превышать температуру наружного воздуха на 25 °С, а у переднего стекла — на 13... 16 °С. Указанное обстоятельство обусловливает дополнительную нагрузку на систему нормализации микроклимата в кабине, вследствие чего холодопроизводительность здесь должна быть соответственно увеличена.

Поскольку в теплый период года для нормализации микроклимата в кабинах машин широко применяются зарубежные хладоновые (фреоновые) кондиционеры, привод которых осуществляется от ДВС объекта его использования, то это связано с затратами дополнительной мощности, а следовательно, и с дополнительным расходом горючего, что увеличивает выбросы вредных веществ с ОГ.

Потребляемая механическая мощность N0 на привод кондиционера зависит от его холодопроизводительности Q0. Оценка уровня совершенства кондиционера по отношению к потребляемой им мощности производится с помощью холодильного коэффициента:

η0 = Q0 / N0

Величина холодильного коэффициента η0 у кондиционеров мобильных машин составляет 0, 9... 1, 4 при продувке конденсатора наружным воздухом в случае его монтажа перед радиатором охлаждения ДВС. Более высокое значение η0 характерно для режима работы кондиционера и машины в целом, когда осуществляется достаточно интенсивный отвод теплоты от конденсатора, что имеет место, например, при движении автомобиля по загородной автотрассе с относительно большой скоростью, когда набегающий поток воздуха хорошо продувает и конденсатор, и радиатор системы охлаждения ДВС. Отметим, что в этих условиях при свободной автомагистрали температура воздуха не подвержена аномалии из-за теплового воздействия ДВС машины.

Иная ситуация складывается при движении машины в городских транспортных потоках. Здесь из-за возросшей температуры окружающего машину воздуха (тепловое воздействие множества машин) и в связи с ухудшением режима обдува конденсатора кондиционера эффективность его работы падает, что и обусловливает снижение величины η0 до минимума, а следовательно, вызывает дополнительный расход энергии на функционирование кондиционера даже без учета необходимости некоторого увеличения его холодопроизводительности из-за возросшей тепловой нагрузки при изменении внешней температуры. В определенной мере этот нюанс можно оценить следующим образом.

Холодопроизводительность кондиционера машины, наряду с окружающей температурой и требуемой температурой воздуха на рабочем месте водителя, зависит от объема кабины. Естественно, чем кабина больше, тем значительнее теплопритоки в нее, что и обусловливает возрастание холодопроизводительности кондиционера. Поскольку такие машины, как грузовые автомобили различной грузоподъемности, тракторы, строительно-дорожные машины и др., имеют различный объем кабин (от 1, 5 до 4 м3), то в нашей стране создан типаж кондиционеров холодопроизводи-тельностыо от 2, 3 до 7, 3 кВт с учетом специфики эксплуатации этих объектов.

На примере большегрузного автомобиля с объемом кабины 4 м3 при условно постоянной холодопроизводительности кондиционера Q0 = 7, 3 кВт оценим изменение энергозатрат на его привод по преобразованному выражению:

N0 = Q0/ ηо.

При η0 = 1, 4 получим, что N0 = 5, 2 кВт, а при η0 = 0, 9 величина N0 уже составит 8, 1 кВт, следовательно, энергозатраты на привод кондиционера возрастут по крайней мере на 2, 9 кВт, что существенно скажется на увеличении вредных выбросов в ОГ ДВС машины. Таким образом, у машин с кондиционером воздействие тепловых выбросов ДВС влияет на выбросы ОГ негативно.

4. Электромагнитное воздействие.

Автомобильный транспорт, его электронное и электробору-дование являются источниками электромагнитного излучения в низкочастотном, радиочастотном диапазонах и модулированных электромагнитных полей и вносят свой вклад в формирование электромагнитной среды обитания. На сегодняшний день практически все исследования электромагнитного излучения электрооборудования и электронных систем автомобиля направлены на изучение электромагнитной совместимости с другими техническими средствами в радиочастотном диапазоне. Электрооборудование и электронные системы транспортного средства создают как специальные электромагнитные возмущения, являющиеся полезными сигналами, так и непреднамеренные электромагнитные воздействия, представляющие собой электромагнитные помехи для технических средств. И те и другие определяют техногенное воздействие на окружающую среду. По данным, представленным в ЕЭК ООН производителями автотранспорта Японии и Америки, у них собрано большое количество сведений по авариям с тяжелыми последствиями из-за сбоев электроники, устанавливаемой на автотранспортных средствах. Наиболее широкие статистические исследования спектральных характеристик электромагнитного поля, вызванного помехами системы зажигания, были сделаны фирмой «Сузуки» в трех японских городах. Данные были получены в точках наблюдения, расположенных на обочине. Значительные вариации транспортного потока в этих исследованиях показали численную зависимость уровня шумов от интенсивности движения. Средний уровень шумов увеличивается на 17 дБ при десятикратном увеличении интенсивности движения.

Проблемы электромагнитной совместимости электронной аппаратуры и электрооборудования автотранспортных средств отражены в ряде нормативных актов, в том числе в ГОСТ Р 41. 10—99 (Правила ЕЭК ООН № 10) «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении электромагнитной совместимости». Однако на сегодняшний день нет регламентов, ограничивающих воздействие электромагнитных излучений автомобиля на окружающую среду.

Проблема электромагнитного излучения на автотранспортных средствах должна быть решена на стадии проектирования, так как в этом случае затраты многократно снижаются по сравнению с тем, когда автотранспортные средства и изделия электроники приходится дорабатывать при возникновении проблемы их электромагнитной совместимости на стадии эксплуатации.

Таблица  Основные рекомендации по снижению электромагнитных излучений.

5. Воздействие машин на почву.

От состояния почв, качества и площади зеленого покрова Земли зависит продуктивность биосферы, поскольку процесс фотосинтеза как важного звена в цепочке ее жизнеобеспечения осуществляет постоянный круговорот и обновление углекислого газа, кислорода и воды, являющихся ключевыми компонентами атмосферы.

В настоящее время под сельскохозяйственные культуры используется 10... 11 % всей суши (около 1, 5 млрд га), под пастбища и луга отведено 23... 30 %, а под продуктивные лесные массивы — около 27 %.

Применение в сельском хозяйстве тракторов и самоходных машин увеличенной мощности и массы привело к увеличению их давления на почву. Так, давление ходовых систем тракторов на почву возросло до 100... 180 кПа, прицепов и машин для внесения удобрений — до 160... 420 кПа, большегрузных автомобилей до 450... 700 кПа.

Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают многократные проходы машин по полю. Вследствие этого площади полей подвергаются за сезон двух-четырехкратному воздействию ходовых систем машин, а отдельные участки поля — восьми-шестнадцатикратному.

Рис.  Изменение плотности и структуры почвы под воздействием ходовых систем машин.

Увеличение давления на почву и числа проходов движителей ходовых систем машин по полю поставили перед земледелием серьезную проблему переуплотнения почв, которая с каждым годом становится все острее. Причем переуплотнение почв происходит не только в пахотном, но и в подпахотном горизонтах (на глубину 0, 6... 1 м) и сохраняется в течение ряда лет.

В результате корневая система растений формируется в пределах почвообрабатываемого слоя (25... 30 см), содержание влаги в котором неустойчиво, что в значительной мере отражается на стабильности урожая выращиваемых культур. Поскольку максимальная глубина обработки почвы в растениеводстве в основном не превышает 30 см, процесс снижения эффективности плодородия почвы под воздействием многократного уплотнения ходовой частью машин носит кумулятивный (накопительный) характер. Урожайность сельскохозяйственных культур снижается от 5, 1 % при одно- и двукратном уплотнении в первый год и до 18 % на четвертый год после четырех- и восьмикратного суммарного уплотняющего воздействия.

Последствия уплотнения почвы движителями тракторов определяются характеристиками почвы во время воздействия на нее и, главным образом, максимальным контактным давлением. Так, при воздействии движителя с максимальным контактным давлением 125, 5 кПа физические свойства практически восстанавливаются через год в результате саморазуплотнения почвы и проводимых обработок. При максимальном контактном давлении 183... 205 кПа существенное остаточное уплотнение в пахотном слое сохраняется в течение двух лет. Связано это с тем, что высокое контактное давление деформирует структуру почвы, отдельные ее агрегаты, пористость которых обработкой почвы и ее рыхлением не восстанавливаются.

Ходовые системы тяжелых сельскохозяйственных машин вызывают снижение урожайности многоукосных луговых травостоев. Это снижение начинается с уровня среднего давления 200 кПа и составляет в среднем 19 %. При уровне давления 300 кПа снижение урожайности уже не менее 20 %. Особенно страдает урожай во втором и последующих укосах (до 59... 73 %).

Лесные почвы включают в себя лесную подстилку — поверхностный слой, в котором сосредоточены все корневые системы высших травянистых растений и основная масса сосущих корней деревьев, почти вся масса энтомофауны и, что особенно важно, весь микробиоценоз (совокупность микроорганизмов). Корневые окончания хвойных пород обволакиваются микоризой, состоящей из гифов грибов, через которую посредством соответствующих взаимодействий происходит усвоение деревьями питательных веществ из почвенного раствора. Таким образом, роль лесной подстилки чрезвычайно важна. Поэтому необходимо иметь в виду не столько необратимые разрушения в почве-грунте, сколько, главным образом, воздействие на лесную подстилку движителей лесосечно-транспортных машин. Отметим, что восстановление своих функций лесными подстилками после их полного разрушения в процессе лесоотводки отодвигается на 40... 45 лет.

Лесная растительность способствует формированию благоприятных водно-физических свойств почв, которые обладают высокой инфильтрационной способностью. Особое место в этом как раз и принадлежит лесным подстилкам, которые благодаря высокой влага емкости способны впитывать за короткий промежуток времени значительную массу воды, исключая тем самым возможность ее стекания по поверхности. Отметим, что толщина подстилки составляет от 1, 2... 6, 1 до 4, 1... 11, 2 см в зависимости от типа леса. Отсюда следует важный вывод о необходимости сохранения целостности почвенно-растительного покрова (ПРП) и особенно его верхних почвенно-гидрологических горизонтов лесной подстилки и верхнего горизонта почвы (0... 10 см) при проведении в лесу лесосечно-транспортных работ.

Основное воздействие на ПРП производится в процессе перемещения древесины из пасек методом волочения (трелевки) хлыстов деревьев (за комель, за вершину, с кроной или без нее). Перемещение по лесосеке трелевочных механизмов в бесснежный период оказывает существенное воздействие на почву, производя ее своеобразную обработку. Общая площадь поранений ПРП при трелевке составляет 10... 75 % площади лесосеки.

Отрицательным моментом трелевки служит нарушение гидрологического режима лесосеки, что при избыточном увлажнении ведет к заболачиванию вырубок и последующему необратимому снижению продуктивности площадей. При бессистемной трелевке за комель хлыстов с кронами значительно повреждается почвенный покров (до 40 % площади лесосеки) и на 90 % уничтожается еловый подрост.

Плотность ПРП на пасечных волоках увеличивается в 1, 5... ... 2 раза, водопроницаемость снижается в десятки и сотни раз. Поверхность почвы в местах трелевки сильно минерализуется в результате сдирания лесной подстилки, перемешивания ее с минеральными горизонтами ПРП или вдавливания в почву. Без учета площади погрузочных площадок, занимающих до 50 % площади лесосеки, площадь с сильноминерализованной поверхностью составляет около 60 %. В целом по всей площади лесосеки минерализованная в разной степени поверхность ПРП составляет 85 %.

Таким образом, лесопромышленные работы, приводящие практически к сплошной лесосводке и ведущиеся по технологиям и с помощью техники, не учитывающей экологические последствия, противоречат охране окружающей среды. При этом необходимо указать на негативное воздействие движителей машин. Так, гусеничный движитель уже в силу своей конструкции обладающий таким пороком, как «бортовой поворот», снабжен грунтозацепами, которые ломают древесные корни диаметром в несколько сантиметров. Попытки же оценивать здесь предполагаемое воздействие гусеничного движителя на грунт по среднему давлению дают результат, что, например, под катком оно может превышать средние показатели в 4... 6 раз.

Применение универсальных колес с развитым рисунком протектора не улучшает ситуацию, поскольку работа колесного движителя характеризуется буксованием в несколько раз большим, чем буксование гусеничного движителя. Поэтому колесо срывает поверхностный слой почвы, и колесные машины в тяговом режиме способны нанести больший вред по сравнению с гусеничными.

6. Производства-загрязнители на автомобильном транспорте.

Деятельность транспортных предприятий связана с осуществлением перевозочного процесса, погрузочно-разгрузочных операций, хранением грузов и выполнением работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава и путей сообщения.

Влияние транспорта на окружающую среду проявляется, прежде всего, в процессе перевозок, при котором потребляются в большом количестве топливно-энергетические ресурсы и происходит значительное выделение загрязняющих веществ.

Основными потребителями природных ресурсов и загрязнителями окружающей среды являются транспортные средства. Например, один грузовой автомобиль при годовом пробеге 15 тыс. км сжигает 1,8 т бензина, на получение которого требуется около 3 т нефти. Для образования нормальной горючей смеси в двигателе на 1 кг бензина необходимо 15 кг воздуха. С учетом этого соотношения и процентной доли кислорода в воздухе, расчетное количество расходуемого воздуха автомобилем составит 27 т, в том числе 5,6 т кислорода. Если полученные значения используемых ресурсов отнести к мировому автомобильному парку, который, по оценке специалистов фирмы "Mersedes-Benz", в 1995 году составил 800 млн единиц, то окажется, что годовое потребление нефти на нужды автотранспорта – около 2×109 т, воздуха – свыше 20×109 т.

Процессы технического обслуживания и ремонта подвижного состава также требуют энергетических затрат и связаны с большим водопотреблением, выбросом загрязняющих веществ в атмосферу, водоемы и образованием отходов, в том числе токсичных.

При выполнении технического обслуживания транспортных средств задействованы подразделения, зоны периодических и оперативных форм технического обслуживания. Выполнение ремонтных работ ведется на производственных участках. Используемые в процессах ТО и ремонта технологическое оборудование, станки, средства механизации и котельные установки являются стационарными источниками загрязняющих веществ.

Во многих технологических процессах образуются производственные сточные воды. Состав и количество этих вод различны. Сточные воды образуются при мойке подвижного состава, очистке узлов и деталей в моечных машинах, при ремонте аккумуляторных батарей, гальванической и механической обработке деталей, гидравлических испытаниях различных емкостей и т.д.

Ремонтные работы сопровождаются также загрязнением почвы, накоплением металлических, пластмассовых и резиновых отходов вблизи производственных участков и отделений.

При строительстве и ремонте путей сообщения, а также производственно-бытовых объектов предприятий транспорта происходит изъятие из экосистем воды, грунта, плодородных почв, минеральных ресурсов недр, разрушение природных ландшафтов, вмешательство в животный и растительный мир.

С экологических позиций все виды воздействия на экосистемы должны быть ниже способностей природы к самовосстановлению. В противном случае наступает деградация природных систем и их полное уничтожение.

7. Объекты воздействия автомобильного транспорта.

Известно, что транспорт – один из основных загрязнителей атмосферного воздуха. Его доля в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и подвижных источников по России составляет около 40 %, что выше, чем доля любой из отраслей промышленности. На втором месте по величине выбросов в атмосферу находится энергетика, затем цветная, черная металлургия, далее по убывающей располагаются нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, газовая промышленность и другие отрасли. При этом нужно учитывать тенденцию снижения общей величины выбросов по всем отраслям хозяйства в 90-е годы. По видам транспорта выбросы загрязняющих веществ распределяются следующим образом: 87 % общего выброса приходится на автомобильный транспорт, около 8 % – на железнодорожный, 2 % – на дорожный комплекс, чуть более 1 % – на воздушный транспорт и 2 % – на речной и морской.

Общее воздействие транспорта на экологические системы выражается:

в загрязнении атмосферы, водных объектов и земель, изменении химического состава почв и микрофлоры, образовании производственных отходов, в том числе токсичных и радиоактивных, шламов, котельных шлаков, золы и мусора. Загрязняющие вещества отрицательно воздействуют на созданные человеком системы, особенно на строительные материалы, исторические архитектурные и скульптурные памятники и другие произведения искусства, вызывают коррозию металлов, порчу кожаных и текстильных изделий;

Используемая литература:

1. М.В. Графкина, В.А. Михайлов - Экология и автомобиль, Издательский центр «Академия». 2010г.
2. Т.Е. Гридел – Промышленная экология, ЮНИТИДАНА. 2004г.
3. В.Н. Луканин – Промышленно – транспортная экология, Высшая школа. 2001г.