В данной статье рассмотрены основные аспекты загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом. В частности, описаны механизмы воздействия на природу. В статье рассмотрены различные последствия, вызванные нерациональным способом использования автомобилей, а также пути решения проблем окружающей среды.
Ключевые слова: транспорт, экология, техносфера, гидросфера, литосфера, антропогенный фактор, противогололёдные материалы.
Не секрет, что в современном мире использование автомобильного транспорта имеет негативные последствия для и так загрязнённой окружающей среды. Зачастую мы этого не замечаем, а когда замечаем, оказывается слишком поздно. Основными источниками, загрязняющими нашу природу, являются предприятия промышленности, транспорт и источники, непосредственно связанные с утилизацией промышленных отходов. При этом, исходя из данных экологического мониторинга и детализированного анализа источников-поллютантов (загрязнителей) в центральном экономическом регионе РФ, преобладающее большинство загрязнений приходится на транспорт. Так, доля промышленности в загрязнении составляет около 22 %, в то время как доля загрязнения, вызванная транспортом, — 78 %. По данным стационарных источников мониторинга состава атмосферы получилось следующее соотношение химических соединений в составе выхлопных газов (таблицы 1, 2).
Понятие о выхлопных газах
Прежде всего, выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания — это отработавшие, токсичные, порой и канцерогенные соединения в виде примесей, вырабатываемых двух- или четырёхтактными двигателями. Эта смесь состоит преимущественно из продуктов полного и неполного сгорания с примесями различных солей тяжёлых металлов, органических веществ и проч. Отметим, что, по оценкам специалистов, двигатели автомобильного транспорта, работающие на бензиновом и дизельном топливе, выделяют в пространство около 250–300 соединений, большинство из которых очень опасны для человека и окружающей среды.
Данные о насыщении химическими соединениями атмосферы
|
Загрязняющее вещество |
Доля автомобильного транспорта |
Доля промышленности (деятельность заводов, фабрик и мануфактур) |
|
CO |
96 % |
4 % |
|
NO |
26 % |
74 % |
|
Углеводороды |
75 % |
25 % |
Состав выхлопных газов
|
Компоненты |
Содержание в бензиновых двигателях |
Содержание в дизельных двигателях |
|
Диоксид углерода |
5,0–12,0 % |
1,0–10,0 % |
|
Азот |
74,0–77,0 % |
76,0–78,0 % |
|
Оксид углерода |
0,1–10,0 % |
0,01–5,0 % |
|
Водяной пар (один из парниковых газов) |
3,0–5,5 % |
0,5–4,0 % |
|
Альдегиды |
0–0,2 % |
0,001–0,009 % |
|
Сажа |
0–0,04 г/м 3 |
0,01–1,1 г/м 3 |
|
Бензопирен (один из самых распространённых канцерогенов) |
0,01–0,02 мг/м 3 |
0–0,01 мг/м 3 |
На основании вышеприведённых данных можно уверенно сделать вывод о том, что автомобильный транспорт является ярким примером пагубного влияния на современное состояние окружающей среды и всех её сопутствующих оболочек (гидросферы, атмосферы, литосферы). Стоит отметить высокое содержание парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO 2 ), и водяного пара. Это самые распространённые химические соединения, которые вызывают такой известный и распространённый процесс, как парниковый эффект и, как следствие, изменение климата нашей планеты.
Роль воздействия соединений, содержащихся в выхлопном газе
Парниковые газы
Такие соединения, как метан (CH 4 ), диоксид углерода(CO 2 ), гексафторид серы (SF 6 — элегаз) и водяной пар (H 2 O), вызывают парниковый эффект. Этот процесс заключается в задержании значительного количества теплового излучения, поступающего от Солнца, загрязнённого парниковыми газами, атмосферой планеты у земной поверхности. Под воздействием теплового излучения Солнца земная поверхность в ходе нагрева излучает в пространство электромагнитное излучение в инфракрасном спектре. По идее, этот инфракрасный спектр должен отражаться обратно в космос, ведь при нормальных условиях часть теплового излучения Солнца остаётся и поглощается поверхностью Земли, а часть отражается обратно. Однако когда часть тропосферы (одна из составных оболочек атмосферы) насыщается вышеперечисленными парниковыми соединениями, наблюдается процесс задерживания инфракрасного спектра излучения в этих слоях. При этом при поглощении электромагнитного излучения молекулой того или иного химического соединения наблюдается процесс преобразования энергии излучения в тепловую энергию. Таким образом, атмосфера нагревается. Чем больше парниковых газов в атмосфере, тем больше тепла в ней будет задерживаться. В результате увеличения концентрации парниковых газов усиливается сам парниковый (или, по-другому, оранжерейный) эффект, а значит, увеличивается средняя температура Земли.
Рис. 1. Увеличение средней температуры Земли вследствие парникового эффекта
Основные последствия парникового эффекта
1. В первую очередь, глобальное потепление , которое приводит ко многим экологическим проблемам, например к таянию ледников, вечной мерзлоты (криосфера — тип почвы, которая остаётся замороженной долгий период времени) — региона, содержащего в своих геологических структурах различные концентрации метана (CH 4 ). При таянии вечной мерзлоты наблюдается процесс высвобождения метана в атмосферу, что приводит к ещё большему увеличению парниковых соединений. Получается своеобразный замкнутый круг. Этот процесс получил название «метановые бомбы».
2. Возрастание числа природных бедствий — землетрясений, ураганов, наводнений и т. д.
Основные загрязнители литосферы и гидросферы
Альдегиды — это органические вещества, в основе которых лежит альдегидная функциональная группа, связанная с углеводородным радикалом. Основными источниками выделения этих органических соединений являются транспорт и промышленность. Стоит отметить, что альдегиды являются токсичными веществами. Так, к примеру, при долгом воздействии альдегидов на человека наблюдается раздражение слизистых оболочек дыхательных путей организма, а также изменение состава крови человека. При воздействии паров данного соединения возможно развитие различных заболеваний бронхолегочной и сердечно-сосудистой систем: дерматита, воспаления лёгких, ринита, первичной астмы и многих других.
Соли тяжёлых металлов
Топливо, используемое для работы автомобилей, содержит соли различных металлов, часть из которых — тяжёлые. Актуальность данной проблемы можно объяснить тем, что они оказывают негативное влияние на человека.
В первую очередь соли свинца (Pb), цинка (Zn), кадмия (Cd) вызывают серьёзные последствия для центральной и периферической нервной системы. Более того, свинец способен образовывать стабильные комплексы с функциональными группами биополимеров (то, из чего состоит практически весь организм). Именно поэтому соли свинца способны поражать многие другие органы, такие как почки, печень, сосуды и др.
Не стоит забывать и том, что соли тяжёлых металлов благополучно могут оседать на земной поверхности, чтобы затем поступить в почвенную оболочку нашей планеты. Таким образом, многие земли, которые могли бы стать хорошими участками для выращивания различных агрономических культур, становятся непригодными для сельского хозяйства. Под действием грунтовых и почвенных вод соли тяжелых металлов могут попасть в различные водные объекты (реки, озёра и т.п), тем самым загрязняя следующую географическую оболочку — гидросферу. Наблюдается крупное экологическое загрязнение.
Коротко о противогололёдных реагентах (ПГР).
В зимний период из-за низких температур наблюдается такое явление, как гололёд. Это природное явление можно охарактеризовать как процесс образования плотного стекловидного льда, формирующегося на различных объектах, к примеру на проводах, многих растениях, зданиях и в особенности на земной поверхности в результате десублимации (физического процесса перехода вещества из газообразного агрегатного состояния в твёрдое, минуя жидкое) водяного пара. Лёд покрывает дороги, при этом превращая автомобильные трассы в участки с крайне неустойчивым сцеплением, что делает эксплуатацию дорог весьма небезопасным.
Несмотря на разнородный состав ПГР, принцип их работы одинаковый. При нанесении противогололёдных материалов на проезжую часть, покрытую льдом, соли, содержащиеся в составе реагентов, связываются с водой. Вода с содержанием солей замерзает при более низких температурах. Стоит отметить, что в составе многих ПГР имеются активные соединения, вступающие в химические реакции со льдом и снегом, что способствует оттаиванию оледенённых участков дорог. Первые упоминания об использовании ПГР против обледенения дорог и мостов появились в конце XIX века. Первыми странами, которые начали использовать эти химические вещества, стали Швеция, Германия, Россия и другие европейские страны. В основном использовались противогололёдные материалы с содержанием песка и неорганических солей. В нынешнее время состав современных реагентов подвергается серьёзным преобразованиям. К сожалению, несмотря на их серьезный вклад в безопасность дорог, использование ПГР влияет на окружающую среду.
Загрязнение окружающей среды.
Практически все распространённые антигололедные смеси в своём составе содержат соли, основу которых составляют CaCl 2 — хлористый кальций, MgCl 2 — хлористый магний и NaCl 2 — хлористый натрий. Эти смеси могут негативно влиять на почву, грунтовые воды, разрушать металл, асфальт и даже бетон.
Выводы
Итак, современная окружающая среда находится под отрицательным воздействием антропогенного фактора. Многие элементы промышленности и использование автомобильного транспорта наносят колоссальный ущерб природе. Страдает природа, гибнут редкие и исчезающие представители флоры и фауны. Страдает и сам человек, заболевший многими недугами или, как еще говорят, «болезнями урбанизации».
Пути решения
Уже сегодня внедряются новые технологии, которые являются менее энергоёмкими и более экологичными. Но даже современный электротранспорт зачастую влияет на окружающую среду. Современный электротранспорт оснащён электродвигателем, а энергией его обеспечивают специальные литий-ионные аккумуляторы. Однако, чтобы произвести этот аккумулятор, необходимо добыть ресурс (литий). В основном литий добывается открытым способом, что ведёт к сильному загрязнению окружающего пространства. При этом наблюдаются выбросы в атмосферу химических соединений (преимущественно CO 2 ) при производстве тех самых «экологичных» автомобилей. Однако не всё так плохо. Благодаря новым технологиям и развитию науки создаются новые виды электротранспорта с более экологичными двигателями. К примеру, в Федеральном исследовательском центре проблем химической физики и медицинской химии разрабатываются новые продуктивные виды аккумуляторов, которые будут использоваться на современном электротранспорте. Развиваются технологии альтернативных источников энергии: гелиоэнергетика, ветреная энергетика, атомная энергетика, которые будут иметь гораздо больший КПД и почти нулевое воздействие на окружающую среду.
Литература:
- Карлович И. А. Геоэкология: Учебник для вузов. — 2-е издание. —М. : Академический проект Гаудеамус, 2013. — 512 с.
- Григорьевская А. Я. Биогеография : учебное пособие / А. Я. Григорьевская. — 2-е изд. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 200 с. —DOI 10.12737
- Чеботарёв А. И. Общая гидрология. — Издание 2-е, перераб. и доп. —Гидрометеоиздат, 1975.
- https://cars.volkswagen.ru/
- https://ru.m.wikipedia.org/wiki/ %D0 %9F %D0 %B0 %D1 %80 %D0 %BD %D0 %B8 %D0 %BA %D0 %BE %D0 %B2 %D1 %8B %D0 %B9_ %D1 %8D %D1 %84 %D1 %84 %D0 %B5 %D0 %BA %D1 %82
