Твердые отходы

В нашей стране, как и во всем мире, образуется огромные количество твердых отходов ( десятки миллиардов тонн). Отвалы, свалки и полигоны для твердых отходов занимают около 1 млн га земли.

Рис-42. ТБО - Твёрдые бытовые отходы (мусор) - товары...

Твердые отходы содержат многценных веществ, которые зачастую легче добыть из отходов, чем из первично сырья. Кроме того, при сжигании мусора отходы засоряют атмосферу, поверхностную и подземную воду и, конечно, почву.

Рис-43. Свалка твердых отходов в Москве

Члены научного общество учащихся ПЭЛ№330 обнаружили в Капотне и «привязали» к карте несанкционированную свалку сломанного торгового оборудования (главным образом деревянных поддонов).

1.В соответствии с принятой в нашей стране классификацией (ГОСТ25916-83) твердые отходы подразделяются на отходы производства и отходы

потребления.

1)Основными отходами производства являются:

2)Отходы черных и цветных металлов;

3)Отходы добычи и обогащения полезных ископаемых;

4)Зола, шлак и углесодержащие отходы;

5)Отходы, содержащие пластмассы и полимеры;

6)Отходы, содержащие хлопчатобумажные, шерстенные, шелковые и синтетического волокна,

7)Отходы, содержащие резину;

8)Отходы, содержащие асбест;

9)Отходы стекла и строительных материалов;

10)Отходы, возникающие при переработке древесины;

11)Отходы кожи и меха,

12)Отходы пищевых производств;

13)Отходы сельскохозяйственного производства.

К основным отходам потребления относится:

1)Изношенные текстильные материалы;

2)Макулатура (отходы бумаги и картона, в том числе тара); бой стекла;

3)Изношенные резино-и асбестосодержащие изделия;

4)Изношенные изделия из пластмасса ( а том числе тара);

5)Изношенные изделия из кожи;

6)Вышедшие из употребления изделия из древесины;

7)Математические амортизированные изделия ( в том числе тара);

8)Отходы жилищно-коммунальные (в том числе пищевые);

9)Твердые продукты, улавливаемые на очистных сооружениях установках.

Классификация отходов

Отходы могут быть дорогостоящими и делятся на крупнотоннажные и малотоннажные.

Например, ил после использования в аппаратах биологической очистки воды на нефтеперерабатывающем заводе является крупнотоннажным отходом.

Отходы могут быть дорогостоящими и дешевыми, в частности отходы после регенерации катализатора являются дорогостоящими, а шлак после металлургической печи – дешевым.

Рис-44.твердые отходы фракции отсепарированных металлургических шлаков

По влиянию на окружающею среду различают вредные и безопасные отходы. Например, после того 30 лет назад в Москве у Борисовских прудов засыпали свалку металлических отходов, в воде родников, расположаных около пруда, обнаружилось высокое содержание кадмия, меди и цинка. Эту воду употреблять для пищевых целей нельзя, однако жители близлежащих кварталов продолжают использовать ее для этих целей.

Помимо промышленных отходов в жилых массивах образуется много твердых бытовых отходов (ТБО).

Рис-45. Твердые бытовые отходы.

Так, на одного человека их приходится до 300кг в год. Проблема ТБО особенно актуальна в больших городах, в том числе в Москве. В особенно актуальна в больших городах, в том числе в Москве. В состав ТБО в Москве входят: бумага и картон-28,8;%; металлы-5,1%; пищевыеотходы-28,5%; пластмасса-5,1%; текстиль-3,1%;стекло-4,4%; горючие материалы-1,8%; инертные материалы-3,4% отсев ( мелкие частицы менее15мм)-19,2%.

Активные токсичные вещества.

По физико – химическим свойствам состав твердых отходов весьма разнообразен: от очень активных, токсических (соединения мышъяка, фтора, фосфора, ртуть) до инертных ( мел, гипс, глинозем) веществ.

Применение отходов в производстве строительных материалов.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, это единственная отрасль, которая уже сейчас способна использовать целый рянд

многотоннажных отходов и побочных продуктов других отраслей (химической, производства минеральных удобрений, черной и цветной металлургии, гальванического производства и др). Многие виды проимышленных отходов по своим свойством и химическому составу близки к природному сырью, используемому в данной отрасли, и могут служить его полноценной и недорогой заменой. Примером

может служить использование отходов утилизация цементной пыли.

Рис-46.переработка цементной пыли.

Утилизация цементной пыли. Основным направлением утилизации пыли, образуемой при обжиге цементного клинкера в вращающихся печах, является использование ее в самом процессе производства цемента. Пыль из пылеосадительных камер возвращается во вращающуюся печь вместе со шламом. Основное же количество пыли улавливается в электрофильтрах. Эта пыль имеет высокую дисперсность и содержит повышенное количество свободного оксида кальция, щелочей и серного ангидрита. Добавка 5—15% пыли к сырьевому шламу вызывает его коагуляцию и уменьшение текучести. При повышенном содержании в ней щелочных оксидов снижается качество клинкера.

Сейчас на цементных заводах с мокрым способом производства применяются различные способы возврата пыли в печь. Для предотвращения зарастания труб, замазывания цепей и образования шламовых колец пыль можно вводить в виде пульпы. Влажность шлама эффективно снижается за счет разжижителей.

В гранулированном и негранулированном виде пыль вводят за цепную завесу печи устраняя ее отрицательное влияние на шлам. При беззольном топливе и относительно невысоком количестве пыли (8—10%) ее можно возвращать в печь вдуванием в зону спекания с «горячего» конца печи. На крупных заводах целесообразен обжиг всей уловленной пыли в отдельной вращающейся печи.

Пыль, уловленная электрофильтрами вращающихся печей, может служить основным компонентом различных смешанных вяжущих. Ее активизируют добавками портландцементного клинкера, гипса и доменных гранулированных шлаков. Для активного проявления вяжущих свойств в композициях пыли с гипсом, шлаком и другими добавками она должна содержать достаточное количество свободного оксида кальция и клинкерных минералов.

Компоненты, составляющие цементную пыль, гидратируются при запаривании и активно реагируют с кремнеземом, образуя гидросиликаты и гидроалюмосиликаты. Это позволяет частично или полностью заменять известь в производстве силикатных кирпича и бетонов, что значительно повышает их прочность. Применение цементной пыли эффективно и при изготовлении ячеистых силикатных бетонов. Для предотвращения неравномерности изменения объема силикатные материалы из смесей, содержащих цементную пыль, производят по гидратной схеме с принудительным гашением или с длительным вылеживанием пыли до полной гидратации оксида кальция.

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ - разработка, выбор, внедрение и рациональное использование в производстве технологий, отвечающих современным требованиям сохранения качества окружающей среды. При экологизации производства необходимой человеку продукции следует использовать принцип: «приносить пользу и не вредить» (Гиппократ). В настоящее время, когда человек хочет получить слишком много благ, реализовать этот древний принцип (ему около 2500 лет) чрезвычайно трудно. Для производства пищи, одежды и жилья необходимо переработать много сырья, сжечь много топлива. К сожалению, сделать это, не нанося ущерба окружающей среде, невозможно. Однако пути снижения вредного антропогенного воздействия промышленности на природу существуют. Среди них в первую очередь можно назвать следующие:

1)совершенствование с точки зрения экологии существующих технологических процессов;

2) создание малоотходных (в идеале- безотходных) производств;

3) очистка вредных выбросов, отравляющих атмосферу, гидросистему и почву.

Малоотходные технологии

Народная мудрость гласит: «Чисто не там, где убирают, а там, где не сорят». Если «уборка»- это очистка предприятия от вредных выбросов, то «не сорить» позволяют разработка и внедрение малоотходных ( безотходных) технологий.

Рис-47. Малоотходная технология производства.

Малоотходная технологи - промежуточная ступень перед созданием безотходной технологии, подразумевающая приближение технологического процесса к замкнутому циклу. При малоотходной технологии вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами. Часть сырья всё же превращается в отходы и подвергается длительному хранению или захоронению. Оценить степень приближения к безотходной технологии можно с помощью материального индекса производства.

« Чистое» прпоизводство характеризуется процессами, предотвращающими загрязнение окружающей среда: пользование сырья и энергии, исключением применения токсичным сырьевых материалов, уменьшение количество всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства, а также степени их токсичности.

Принципы разработки малоотходных технологий

В настоящее время только 2% сырья переходит в необходимую для человека продукцию, всё остальное превращается в отходы, некоторые из которых являются токсичными. Проблема рационального природопользования включает в себя защиту от загрязнения окружающей среды отходами производства и повторное использование вторичных материальных (ВМР) и вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Идеально было бы организовать производство так, чтобы масштабах государства основными были ВМР и ВЭР, а первичное сырьё шло бы только на восполнение потерь и расширение производства.

Один из основополагающих принципов современного проектирования предприятий - экологизация технологий. Он включает в себя:

1. совершенствование с точки зрения экологии существующих технологических процессов;

2. создание малоотходных (безотходных) производств;

3. очистка выбросов, стоков, обезвреживание твёрдых отходов.

Методы очистки сточных вод

По определению академика А.Е.Ферсмана, вода является «самым важным минералом на Земле». В промышленности вода играет весьма значительную роль: она используется как сырье, теплоноситель, хладогент, растворитель, источник получения водорода и кислорода, а также для транспортирования сырья и материалов и т.д. схема классификации воды по целевому назначению приведена .

Таблица №-11.

Вода

Хозяйствено- питьевая

Т екстильная

Поливная

Э нергетическая			охлаждающая		Т ехнологическая

Подпиточ-ная		Оборотная		Средообразующая			Промывающая		Реакционная

Схема классификации воды по целевому назначению.

Питьевая вода должна быть чистой и безопасной для здоровья и соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82.

Техническая вода загрязнена, но в пределах требований технологии она значительно дешевле питьевой, поэтому ее целесообразно использовать в производстве в первую очередь.

Поливная вода может подаваться на поля из водоемов без очистки. Энергетическая вода должна быть особенно чистой и обессоленной, так как из нее вырабатывается пар, который циркулирует в трубах котлов ТЭЦ.

Охлаждающая вода потребляется в промышленности в большом количестве (65…80%). Чаще всего тепло воде передается (или отнимается) через стенки труб, как говорят энергетики, «вглухую». Для того чтобы снизить образование накипи внутри труб, эту воду целесообразно очищать. Качество подпиточной воды должно быть не ниже охлаждающей.

Оборотная вода должна очищаться при многоразовом использовании. Технологическая вода (средообразующая, промывающая и реакционная) должна соответствовать требованием технологии для конкретного случая.

Питьевая вода, применяемая в системах водного отопления и в отопления и горючего водоснабжения, используется слишком расточительно. Каждый москвич расходует свыше400 л в сутки, в то время как в Лондоне расходуется 170 л, а в Париже-160л.

Большое количество воды тратят предприятия на разбавление загрязненных сточных вод, чтобы добиться нормированного уровня их загрязнения. Это дешевле очистки, но бесхозяйственно и неэкономично.

Загрязнение воды вызывает следующие изменения ее качества:

1. Снижение рН пресных вод в результате загрязнения серной и азотной кислотами атмосферы (кислотные дожи), а также увеличение содержание в них сульфатов и нитратов и нитратов;

2. Повышение содержание кальция, магния кремния в подземных и речных водах вследствие вымывания и растворения подкисленными дождевыми водами горных пород;

3. Повышение содержания в природных водах солей тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также фосфоров, нитратов, нитритов и др.;

4. Повышение в поверхностных и подземных водах содержания солей в результате их поступления со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;

5. Повышение содержания в водах органических соединений, прежде всего биологически стойких ( поверхностного- активных веществ, пестицидов, суперэкотоксикантов, Продуктов их распада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);

6. Снижение содержание кислорода в природных водах;

7. Снижение прозрачности воды в водоемах (в загрязненных водахразмножаются вирусы, бактерии и другие возбудители инфекционных заболеваний);

8. Загрязнение природных вод радиоактивными изотопами.

Для устранения загрязнения сточных вод применяют различные методы очистки, которые классифицируется следующим оброзом:

По типу процесса очистки:

Гидромеханические (процеживание и отстаивание, улавливание всплывающих материалов, фильтрование и центрифугирование);

физико- химические (коагуляция и флокуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос, десорбция, электрохимические методы);

химические ( нейтрализация, окисление и восстановление, удаление ионов тяжелых металлов);

биохимические ( аэробные и анаэробные);

термические ( выпаривание и сжигание);

Рис-48.Оборудования для очистки промышленных и бытовых сточных вод.

1. Механический метод очистки воды. Сущность данного способа очистки заключается в том, что благодаря отсеиванию и фильтрации из сточных вод удаляются практически все механические примеси.

Рис-49.

2. Химический метод очистки воды.

Этот способ очищения воды заключается в том, что в сточные воды благополучно добавляют различные химические реагенты, вступающие в реакцию с загрязнителями, а затем осаждающие их в виде осадков, которые абсолютно нерастворимы и легко удаляются.

3. Электрохимические методы очистки воды. Данные способы включает в себя анодное окисление, катодное восстановление, а также электрокоагуляцию и электродиализ.

4. Гидрохимические методы очистки воды. Они применяются для извлечения нерастворимых грубодисперсных примесей (органических и неорганических) из сточных вод путём отсеивания, процеживания, а впоследствии фильтрования и центрифугирования.

Фильтрование применяют для удаление из сточных вод частиц малых размеров. Вода под действием давления проходит через пористые перегородки или слой песка.

5. Физико-химические методы очистки воды. Эти способы совершенно многообразны, так как включают в себя не только коагуляцию, флотацию, экстракцию, ионный обмен, но и ультрафикацию и обратный осмос.

Рис-50. Станция глубокой биологической очистки.

6. Биологические методы очистки воды. Эти способы применяются для очистки промышленных и даже хозяйственно-бытовых сточных вод от сероводорода, аммиака, нитратов и других неорганических веществ. Биологический метод очистки воды основан на превращении этих веществ в полезную биомассу. Существует также и мембранный метод очистки воды, который только

набирает свою популярность, поскольку он весьма нов и ещё не применяется в таком грандиозном масштабе как остальные методы. Этот новый способ очистки воды замечателен и перспективен.

Рис -51. Мембранные установки для очистки промышленных сточных вод.

Новые методы очистки воды появляются довольно-таки часто, поэтому в нашем современном мире они отнюдь не редкость. Нанофильтрация, микрофильтрация и ультрафильтрация успешно вытесняют устаревшие методы очистки воды и улучшают свои показатели каждый день.

Термические методы очистки сточных вод. Если другие методы очистки малоэффективны, то производится выпаривание воды. При этом конденсат используется в производстве, а концентрированный раствор из отходов сжигается.

Экологический паспорт предприятия

Экологический паспорт необходим для оцени количество

И качество вредных выбросов предприятия, определения путей их снижения, а также для отчетности .Это касается вредных выбросов в атмосферу, сброс неочищенных и очищенных вод в водоемов и ТБО.

Твердые отходы обязательным этапом экологической паспортизации объектов является инвентаризация (составление списка) загрязнителей всех видов. Это экологическая информация позволит решить задачи снижения расхода материалов, энергии и трудовых затрат и повышения качества продукции, а также снизить вредное воздействие производства на окружающею среду.

Экологический паспорт включает в себя общие сведения о предприятии, используемом сырье, описание технических схем выработки основных видов продукции , схем очистки отходящих газов и сточных вод, и их характеристики после очистки, данные о ТБО, а также сведения о новых, малоотходных технология. Кроме того, паспорт содержит перечень планируемых мероприятий, направленных на снижение нагрузки на окружающую среду с указанием сроков их выполнения, объектов затрат, удельных и общих объемов выбросов вредных веществ до и после осуществления каждого мероприятия.

Основными параметрами, характеризующими предприятия состояние окружающей среды и ограничивающими ее загрязнение отходами производства, являются предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, поверхностных водах окрестных водоемов и почвах.

Экологический паспорт объекта или предприятия -это нормативно-технический документ, включающий в себя все данные о потребляемых и используемых на предприятии ресурсах (природных — первичных, переработанных — вторичных и др.), а также определяющий прямое влияние и воздействие вредных веществ на окружающую природную среду.

Экологический паспорт АТП должен включать в себе следующие разделы:

1) титульный лист;

2)общие сведения о предприятии и его реквизиты;

3)краткую природно-климатическую характеристику района расположения предприятия;

4)краткое описание технологии производства и сведения о продукция, балансовую схему материальных потоков;

5)сведения об использовании земельных ресурсов;

6)характеристику сырья, используемых материальных и энергетических ресурсов;

7)характеристику выбросов в атмосферу;

8)характеристику водопотребления и водоотведения;

9)характеристику отходов;

10)сведения о рекультивации наружных земель;

11)сведения о транспорте предприятия;

12)сведения об эколого-экономической деятельности предприятия.

Кроме общего экологического паспорта на предприятии должен разрабатываться также паспорт отходов, в который включаются данные об их токсичности, опасности и путях снижения вредного воздействия на окружающую среду.

Комплексные экологические требования применительно к каждому отдельному предприятию конкретизируются в его экологическом паспорте.

Экологический паспорт промышленного предприятия — это нормативно-технический документ, включающий данные по использованию предприятием ресурсов (природных, вторичных и др.) и определению влияния его производства на окружающую среду.

Экологический паспорт разрабатывается предприятием и согласуется с территориальными органами.

Основой для разработки экологического паспорта являются основные показатели производства, проекты расчетов ПДВ, нормы ПДС, разрешение на природопользование, паспорта газо- и водоочистных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности.

В экологический паспорт включаются общие сведения о предприятии, об объеме промышленного производства и о технологическом регламенте, то есть о расходе сырья и вспомогательных материалов по видам продукции и о характере готовой продукции. Такие данные позволяют объективно оценить содержание выбросов предприятия и предполагаемое количество отходов. Информация о выбросах и сбросах, об отходах, образующихся на предприятиях, а также характеристика полигонов и накопителей отходов дается в виде приложения к экологическому паспорту. Экологический паспорт содержит сведения об использовании земельных ресурсов, данные баланса водопотребления и водоотведения, расчет платежей за загрязнение окружающей среды. Данные о полученных разрешениях на содержание загрязнений в выбросах и сбросах должны быть в экологическом паспорте. В случае загрязнения природной среды без надлежащего оформления вся масса загрязняющих веществ рассматривается как сверхнормативная и плата за загрязнение определяется по нормативам платы за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ.

Экология как наука активно развивается, охватывает в своих исследованиях принципы функционирования основных компонентов биосферы-атмосферы, гидросферы и литосферы, являющихся средой обитания живых организмов, направленной на охрану окружающей среды и целесообразное использование природных ресурсов.

Главные задачи экологии. Они вытекают из рассмотрения объектов исследования экологии и включают: анализ физических, химических и биологических параметров функционирования природных систем; установление закономерностей организации жизни в связи с увеличивающимся антропогенным воздействием на природную среду; исследование вопросов природопользования и ресурсосбережения; разработку мероприятий по всесторонней защите окружающей природной среды.

Задачи экологии транспорта. Экология транспорта относится к комплексу прикладных экологических наук, и её задачи имеют следующую специфическую направленность:

определение характера и масштабов воздействий транспорта на окружающую среду; это разработка стратегии охраны окружающей среды при функционировании транспорта; исследование перспективных направлений развития транспорта с учётом его экологизации; организация управления экологической деятельностью на транспорте. Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность - это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля.

Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы в атмосферу.

5-2 Вредные выбросы и их воздействие на живую природу

Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.

Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец.

Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2- газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 способствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.

В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей.

В случае применения этилированных бензинов около 50% свинца осаждается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу. Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Концентрация свинца в атмосфере придорожной полосы в 2-20 раз больше, чем в других местах. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

Нормы токсичности

Первыми тревогу забили в США и в Японии, где проблема загазованости в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы.

Таблица№-12.

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор).

Рис-52.Неинтрализатор.

Устройство и принцип действия каталитических нейтрализаторов

На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.

Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс.кв.м. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма. Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Впрочем, все шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050°С.

На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации. Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору (такое сочетание часто называют катколлектором). Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют, уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.

Нейтрализация отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей

Рис-53. Каталитический нейтрализатор.

Основные правила эксплуатации автомобиля с каталитическим нейтрализатором

Для обеспечения эффективной работы нейтрализатора необходимо использовать только качественное неэтилированное топливо, так как содержащийся в бензине тетраэтилсвинец необратимо “отравляет” каталитическую поверхность.

Во время и после работы двигателя корпус нейтрализатора имеет достаточно высокую температуру. В связи с этим, во избежание пожара, не следует парковать автомобиль над легко воспламеняющимися предметами, например сухими листьями, травой, бумагой и т.д.

Следует соблюдать основные правила, приведенные в инструкции по эксплуатации автомобилей. Они направлены на предупреждение ситуации, когда в нейтрализатор может попасть значительное количество несгоревшего топлива. В этом случае возможная вспышка может привести к его разрушению.

Наиболее общие рекомендации можно изложить следующим образом: не следует бесполезно крутить двигатель стартером длительное время; в холодное время года, если двигатель не запустился с первой попытки, необходимо избегать повторных включений стартера через короткие промежутки времени;нельзя пускать двигатель путем буксировки;

запрещается проверять работу цилиндров, отключая свечи зажигания.

Влияние тяжелых металлов (свинца) на гидросферу

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. .

Рис-54.выбросы частиц свинца бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.

Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, автотранспорта.

Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.

Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой - главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов.

В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм3. Даже в воде водных объектов, прилегающих к районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков миллиграммов в 1 дм3. Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца иногда достигает нескольких миллиграммов в 1 дм3.

Лимитирующий показатель вредности свинца - санитарно-токсилогический. ПДК в свинца составляет 0.03 мг/дм3, ПДК вр - 0.1 мг/дм3.

Свинец содержится в выбросах предприятиями металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии и автотранспорта.

Рис-55.выбросы свинеца содержится в выбросах предприятиями металлургии.

Влияние свинца на здоровье происходит при вдыхании воздуха, содержащего свинец, и поступлении свинца с пищей, водой, на пылевых частицах. Свинец накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях. Свинец влияет на почки, печень, нервную систему и органы кровообразования.

Пожилые и дети особенно чувствительны даже к низким дозам свинца.

За семь лет выбросы свинца от промышленных источников снизились на 60% вследствие сокращения производства и закрытия многих предприятий.

Резкое снижение промышленных выбросов не сопровождается снижением выбросов автотранспорта. Средние концентрации свинца снизились только на 41%. Различие в степени снижения выбросов и концентраций свинца можно объяснить неполным учетом выбросов от автомобилей в предыдущие годы; в настоящее время увеличилось количество автомобилей и интенсивность их движения.

Рис-56.массовое движения автомобилей.

Влияние автотранспорта на здоровье человека.

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д.

Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики. Страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной. Это можно проследить уже на примере Москвы. В 1982 г. вклад автотранспортных средств в суммарное загрязнение атмосферы составлял 69 %, в 1990 г.-74,6%, наконец, в 1993 г. — 79,6 %.

Рис-57.

Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку воздух — продукт непрерывного потребления организма.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему. Пути снижения выбросов и токсичности

Стимулом к сокращению объёмов предполагается заинтересованность в сокращении расхода топлива (крупная статья расходов в автомобильном транспорте).

Колоссальное влияние на количество выбросов (не считая сжигания топлива и времени) играет организация движения автомобилей в городе (значительная часть выбросов происходит в пробках и на светофорах). При удачной организации возможно применение менее мощных двигателей, при невысоких (экономичных) промежуточных скоростях.

Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах, более чем в 2 раза, возможно применением в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан), или природного газов, при том, что главный недостаток природного газа — низкий запас хода, для города не столь значим.

Кроме состава топлива, на токсичность влияет состояние и настройка двигателя (особенно дизельного — выбросы сажи могут увеличиваться до 20 раз и карбюраторного — до 1,5—2 раз изменяются выбросы окислов азота).

Значительно снижены выбросы (снижен расход топлива) в современных конструкциях двигателей с инжекторным питанием стабильной стехиометрической смесью неэтилированного бензина с установкой катализатора, газовых двигателях, агрегатах с нагнетателями и охладителями воздуха, применением гибридного привода. Однако подобные конструкции сильно удорожают автомобили.

Испытания SAE показали, что эффективный способ снижения выбросов окислов азота (до 90 %) и в целом токсичных газов — впрыск в камеру сгорания воды.

Законодательное регулирование

Контролируется качественный состав изготавливаемого и реализуемого топлива (в России это стандарты на топливо, региональные требования, в Европе — нормативы ЕВРО).

Предусмотрен контроль за состоянием и регулировками автомобилей. В России является обязанностью органов технического осмотра ГАИ периодически контролировать доли оксидов углерода и углеводородов в выхлопе на двух частотах вращения, состояние предусмотренных систем нейтрализации на бензиновых двигателях (по ГОСТ Р 52033-2003), на газобаллонных (по ГОСТ Р 17.2.02.06-1999) и дымность на дизельных двигателях (по ГОСТ Р 52160-2003).

В России вводятся повышенные ставки транспортного налога на мощность двигателя автомобиля.

Топливо облагается специальными акцизами.

Предусмотрены нормативы на выпускаемые автомобили. В России и европейских странах приняты стандарты ЕВРО, задающие как токсичность, так и количественные показатели, например:

По Евро-3 выбросы: СН до 0,2 г/км, CO до 2,3 г/км и NOy до 0,15 г/км

По Евро-4 выбросы: СН до 0,1 г/км, CO до 1,0 г/км и NOy до 0,08 г/км

В некоторых регионах вводятся ограничения на движение большегрузного автотранспорта (например в г. Москва).

Считается, что распространение подобных норм и ограничений на территории с нормальной экологической обстановкой создаёт излишние затраты.

1