Экологическая характеристика автотранспорта

Как уже указывалось, большая часть выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Беларуси поступает от автотранспорта, который является мобильным источником загрязнения и имеется на любом промышленном предприятии.

Вклад этого источника в уровень загрязнения окружающей среды с каждым годом возрастает и составляет более 1 млн т в год, т. е. более 71% от всего валового выброса загрязняющих веществ в воздушный бассейн республики. На долю автотранспорта приходится около 87% угарного газа, 68% углеводородов и более 59% оксидов азота. С мобильными источниками связаны также выбросы высокотоксичного бензопирена – около 0,75 т в год. В настоящее время выбросы свинца от автотранспорта практически отсутствуют, поскольку этилированный бензин в Беларуси не производится и не импортируется.

Распределение механических транспортных средств по экологическим классам осуществляется в соответствии с СТБ 1848-2009 «Транспорт дорожный. Экологические классы». В ЕС экологические классы механических транспортных средств известны под названием «стандарт Евро».

Экологический класс должен устанавливать производитель механического транспортного средства и указывать его в техническом паспорте. Если в технических паспортах нет информации об экологическом классе механического транспортного средства, Минприроды предложена следующая справочная информация (табл. 5.5).

Таблица 5.5. Экологические классы транспортных средств

Страна-производитель транспортного средства	Экологические классы
Год выпуска, включительно
Страны ЕС, бензиновые двигатели	до 1996	1997-2000	2001-2004	с 2005
Страны ЕС, дизельные двигатели	до 1996	1997-2001	2002-2004	с 2005
США	до 1995	1996-2000	2001-2003	с 2004
Япония	до 1997	1998-2004	2005-2010	с 2011
Китай	до 2003	2004-2007	с 2008	-
Корея	до 2000	2001-2002	2003-2005	с 2006
Украина, категория М	до 2005	с 2006	-	-
Украина, категория N	до 2006	с 2007	-	-

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными веществами отработавших газов, сажей, парами топлива, но и продуктами износа деталей, фрикционных материалов (накладки тормозов, дисков сцепления – источники асбестосодержащих пылей), дорожного покрытия и шин при их взаимном трении (покрытие зимой изнашивается на толщину до 6 мм, летом – до 2 мм, а износ шин на 1 км дороги при интенсивности движения 5 000 автомобилей в час составляет 250 кг/год). Выброс резиновой пыли при эксплуатации легковых автомобилей составляет 1,35; грузовых – 17,1; автобусов – 53,2 кг в год на одну транспортную единицу, а асбестосодержащей пыли (до 30% асбеста) от износа тормозных накладок – 0,8-1,5 кг в год на автомобиль.

Загрязнение водных ресурсов связано с мойкой транспортных средств, входящей в регламент ежедневного технического обслуживания, а также агрегатов и деталей при осуществлении ремонта (табл. 5.6).

Таблица 5.6. Количество загрязнений, образующихся при мойке транспортных средств

Подвижной состав	Косметическая мойка	Углубленная мойка
Масса загрязнений, кг на одну мойку	Количество моек в году	Масса загрязнений, кг на одну мойку	Количество моек в году
Легковые автомобили	0,7		1,5
Грузовые автомобили	1,1		2,3
Автобусы	1,4		3,1

Расход воды на мойку легкового, грузового автомобилей и автобуса составляет при ручной мойке 500, 700 и 800 л/сутки соответственно, а при механической мойке нормы повышаются до 1000 и 1500 л/сутки (для грузовых автомобилей и автобусов). Сточные воды после мойки содержат нефте-продукты и взвешенные вещества (до 5 г/л), поверхностно-активные вещества (до 0,1 г/л), щелочные электролиты (до 20 г/л).

По данным МАДИ-ТУ, транспортные предприятия вы­возят на свалки и полигоны более 0,25 т твердых отходов, сбрасывают 0,1 т сточных вод в водоемы в среднем на единицу подвижного состава.

Кроме этого, на территории автотранспортных предприятий складируются такие отходы, как утильные по­крышки и аккумуляторы. Масса утильных шин составляет для легковых – 9,85; грузовых – 124,9, автобусов – 390,4 кг на одно транспортное средство в год. По республиканским нормативам образования отходов, утвержденным постановлением Минприроды Республики Беларусь 22.11.2007 г. № 89, износ шин и автомобильных камер составляет для легковых, грузовых автомобилей и автобусов соответственно 3,7; 19,1 и 17,3 кг на 10 тыс. км пробега.

Показатели образования отработанных моторных масел автотранспортом на 100 л израсходованного топлива составляют: для легковых автомобилей – 0,56 л, грузовых – 0,71-0,77, автобусов – 0,73-0,85 л соответственно. Отходы трансмиссионных масел находятся в пределах 0,02-0,06 л на 100 л израсходованного топлива.

Автотранспорт является также источником шумового и вибрационного загрязнения окружающей среды. Уровень шума грузового автомобиля составляет 85-96, легкового – 82-88, автобуса – 80-95 и мотоцикла – 86-108 дБА.

Отработавшие газы автомобилей опасны тем, что они в больших количествах выбрасываются повсеместно – на улицах, дорогах, в жилой зоне, причем непосредственно в зону дыхания людей, где их рассеяние затруднено. Количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу зависит от численности и структуры автомобильного парка, технического состояния автомобилей и, прежде всего, их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюраторного двигателя выброс угарного газа может возрастать в 4-5 раз.

Количество и состав отработавших газов автомашин зависят от режима работы двигателей в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению загрязняющих веществ.

Для расчета выбросов загрязняющих веществ в атмо­сферный воздух на основании европейского опыта в Беларуси разработаны и утверждены Правила с соответству­ющим программным обеспечением ТКП 17.08-03-2006 «Охрана окружающей среды и природопользование. Атмосфера. Выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух. Правила расчета выбросов механическими транспортными средствами в населенных пунктах».

Для снижения уровня воздействия автотранспорта на окружающую среду известно множество мероприятий. К ним относятся: нормирование экологических параметров транспортных средств (токсичности отработавших газов, предельных уровней шума и вибрации, электромагнитного излучения, микроклимата в кабинах автотранспортных средств и др.); совершенствование двигателей внутреннего сгорания; повышение качества автомобильных топлив; использование эффективных нейтрализаторов загрязняющих веществ в выхлопных газах автомашин; перевод автотранспорта на более чи­стые виды топлива (сжиженный газ, водород, спирты и др.); использование для движения транспорта электрической, солнечной, ветровой энергии; рациональная организация автомобильного движения в городах с использованием автоматизированной системы управления городским транспортом; использование методов защитного и эколого-ландшафтного озеленения и благоустройства придорожных полос и многое другое.

Наиболее эффективным приемом стимулирования ра­бот по снижению выбросов загрязняющих веществ автотранспортом является нормирование токсичности отработавших газов. Комплекс действующих стандартов в этой области определяет два вида испытаний – эксплуатационные и сертификационные. Для оценки экологических показателей автотранспортных средств полной массой до 3,5 т применяются 5 типов испытаний на специальных стендах, в результате которых проверяется соответствие нормам:

• уровня содержания в выхлопных газах СО, С_xН_y, NO_x, твердых частиц после запуска холодного двигателя при имитации движения автомобиля;

• концентрации СО в режиме холостого хода;

• выбросов картерных газов;

• выбросов в результате испарения топлива из системы питания;

• долговечности устройств, предназначенных для предотвращения загрязнения воздуха.

Нормы выбросов для легковых и грузовых автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями существенно различаются (табл. 5.7 и 5.8).

Таблица 5.7. Нормы выбросов для легковых автомобилей массой до 1250 кг

Ступень	Год введения	Выброс загрязнений, г/км
Твердые частицы	NOx	CxHy	CO
EURO 1*		- / 0,140	0,97/0,97**	-	2,72/2,72
EURO 2		- / 0,080	0,5/0,67**	-	2,20/1,00
EURO 3		- / 0,050	0,14/0,50	0,17/0,06	1,50/0,60
EURO 4		- / 0,025	0,07/0,25	0,08/0,05	0,70/0,47
Примечания. 1. Числитель/знаменатель – бензиновые/дизельные. 2. *Россия с 1999 г. **CxHy+ NOx.

Таблица 5.8. Нормы выбросов дизельных грузовых автомобилей и автобусов

Ступень	Год введения	Выброс загрязнений, г/кВт•ч
Твердые частицы	NOx	CxHy	CO
EURO 1**		0,36	8,0	1,1	4,5
EURO 2		0,15	7,0	1,1	4,0
EURO 3		0,10	5,0	0,66*	2,1
EURO 4		0,02	3,5	0,46*	1,5
EURO 5		0,02	2,0	0,25*	1,5
Примечания. 1.*Неметановые углеводороды. 2. **Россия с 1999 г.

Также нормируются уровни внешнего и внутреннего шума, которые для всех видов транспорта в настоящее время не должны превышать 80 дБА.

Нормируется и микроклимат в кабине и салоне автотранспортного средства. Конструкция системы кондиционирования должна исключать возможность охлаждения воздуха в зоне головы водителя и пассажиров более, чем на 8°С относительно температуры окружающей среды. Скорость воздушного потока на выходе из системы кондиционирования не должна превышать 12 м/с, а температура воздуха должна быть не ниже 273 К. Относительная влажность в кабине (пассажирском салоне) должна быть в пределах 30-60%. Содержание загрязняющих веществ в воздухе салона автотранспортного средства не должна превышать значений ПДК.

Существенного снижения выбросов загрязняющих ве­ществ автотранспортом можно достичь использованием альтернативных видов топлива (табл. 5.9).

Таблица 5.9. Выбросы загрязняющих веществ автомобилем ГАЗ-2410

при работе на разных видах топлива (г/км, данные НАМИ)

Топливо	СО	СхНу	NОх	СО2
Бензин АИ-93	10,30	2,17	2,25	2,10
Сжиженный нефтяной газ	4,70	1,19	2,15	2,00
Сжиженный природный газ	2,10	1,11	2,10	1,90
Бензин + водород	0,74	0,69	1,11	0,42
Водород	0,00	0,00	0,62	0,00
Метанол	6,92	1,14	1,09	0,35
Метанол + Синтез-газ	1,24	0,62	0,89	0,26
Синтез-газ	0,00	0,10	0,57	0,19

Перспективным заменителем традиционного топлива для автотранспорта является водород. При его сжигании в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) выбрасывается водяной пар, отсутствуют загрязняющие вещества и запахи, т. е. по существу такие двигатели являются экологически чистыми. Жидкий водород почти в десять раз легче бензина. Водородный двигатель в ряде случаев может быть примерно на 50% эффективнее бензинового, поскольку работает на обедненной смеси, имеет высокую степень сжатия, очень небольшое опережение зажигания и полное сгорание топлива.

На одном из международных конкурсов был продемонстрирован автомобиль «Фольксваген», работающий на водородно-кислородной смеси. Его выхлопные газы были чище городского воздуха, засасываемого в карбюратор двигателя.

Большую роль в энергосбережении и снижении выбросов загрязняющих веществ в атмосферу сыграет перевод автотранспорта на так называемое биотопливо – этанол, метанол, биодизель, которые получают из растительного сырья. Уже сейчас на многих заправочных станциях Германии биодизель продается наряду с обычным бензином. В Бразилии уже давно используют в качестве топлива этанол, получаемый из сахарного тростника и кукурузы. В Европе уже большую часть производимого этанола используют в качестве добавки к дизтопливу и только 15% – для получения алкогольной продукции. В Малайзии планируется в ближайшие годы построить 52 завода по производ­ству биодизеля из пальмового масла. Согласно резолюции ООН к 2020 г. на биодизельное топливо будет переведено около 23% автомобильного парка планеты.

В настоящее время Минский моторный завод рассматривает возможность создания дизельных двигателей, работающих на топливе с 30% содержанием метилэфира из рапсового масла, который производится на ОАО «ГродноАзот».

Интенсивно проводятся работы по совершенствованию наиболее важных узлов транспортных устройств, например, электронной системы управления временем открытия и высотой подъема клапанов, бескулачкового привода клапана, шестискоростной трансмиссии с бесступенчатым непрерывным вариатором, насосов с ручным управлением и усилителем, применению новых легких материалов и т. п. Такие усовершенствования позволят существенно снизить расход топлива автотранспортных средств.