168975 (Понятие и последствия урбанизации), страница 2

4. Применение улучшенных и альтернативных видов топлива

Улучшению экологической обстановки на автомобильном транспорте способствует запрещение использования этилированного бензина. Кроме токсичности тетраэтилсвинца использование этилированного бензина быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы отработавших газов из-за обволакивания свинцом поверхности катализатора.

Альтернативные заменители бензина могут быть естественного и искусственного происхождения. При нормальных условиях они могут находиться в жидком (этанол, метанол) или газообразном (пропан, бутан, коксовый и генераторный газы, водород) состоянии. Преимущественное применение в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте сжиженного нефтяного газа (ГСН) и сжатого природного газа (ГСП) обусловлено тем, что они имеют физико-химические свойства, близкие к бензину. Это требует лишь незначительного изменения конструкции двигателя и позволяет равнозначно работать на двух видах топлива.

В ряде стран в качестве топлива используются синтетические спирты: метанол, или метиловый спирт, и этанол – этиловый спирт.

Метанол получается из угля, сланцев, древесины. Он несколько тяжелее бензина, а энергоемкость его в 2 раза меньше. Запуск двигателя на чистом метаноле, в первую очередь зимой, затруднен. По некоторым данным, метанол усиливает коррозию металла, особенно в присутствии воды. В настоящее время стоимость метанола выше стоимости бензина. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2 – 3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Метанол используют в качестве добавки к бензину в количестве 5 – 30 %. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается на 14 – 72 %. Смесь метанол – бензин несколько снижает мощностные характеристики двигателей. Но следует иметь в виду, что добавка метанола, например в количестве 15 %, повышает октановое число смеси с 88 до 95,8. При соответствующей переделке двигателя с целью повышения на нем степени сжатия можно получить даже экономию на расходе топлива. В качестве недостатков смеси как топлива отмечают склонность ее к расслоению, в особенности при попадании в смесь воды и при понижении температуры. Метанол ядовит.

Этанол имеет энергоемкость на 25 – 30 % выше и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу. У двигателей, работающих на этаноле, в отработанных газах еще меньше выделяется углеводородов. Однако в продуктах сгорания спирта содержатся совершенно новые загрязнители атмосферы, в том числе формальдегид.

В Бразилии в 1985 году уже все автомобили работали на смесях с содержанием метанола 2 – 10 %. Предполагалось, что удельный вес метанола в автомобильном топливе Бразилии будет непрерывно возрастать и к 2000 году автомобильное топливо на 75 % будет состоять из метанола. Совершенствование технологии и массовость производства должны существенно снизить стоимость метанола, и ожидают, что он станет дешевле бензина. В 1987 году более 2 млн. легковых автомобилей, несколько десятков тысяч грузовых автомобилей, сотни тракторов Бразилии работали на топливном спирте, получаемом из сахарного тростника, маниоки (разновидности картофеля), бамбука, древесины. И в обычных автомобилях чистый бензин не применяется, в обязательном порядке он на 30 % разбавляется спиртом в целях экономии.

Использование газового топлива в виде смеси пропана и бутана позволяет снизить на холостом ходу количество окиси углерода в 4 раза, а в рабочем режиме в 10 раз. Сегодня в мире эксплуатируется уже несколько сот тысяч таких автомобилей. Еще в 1970 году Япония имела около 300 тысяч автомобилей на газовом топливе, в Италии – 500 тысяч.

В нашей стране и в ряде других стран проводятся исследования по использованию природного газа в качестве автомобильного топлива. При этом токсичность отработанных газов уменьшается: по СО – в 2 – 4 раза; NO – в 1,2 – 2 раза. Мировые запасы природного газа примерно вдвое превышают мировые запасы нефти. Природный газ уже используется в качестве топлива примерно для четверти миллиона автомобилей в Италии, Канаде и Новой Зеландии. Главный недостаток, связанный с этим видом топлива, - громоздкость газового баллона. Он должен примерно в 5 раз превышать объем бензинового бака для эквивалентного пробега.

Идеальное топливо с точки зрения сохранения окружающей среды представляет водород, однако он значительно дороже бензина. Серьезную техническую и экономическую проблему представляет и размещение водорода в автомобиле и пока еще не найдено надежного и экономического пути использования водорода.

5. Альтернативные виды транспорта

Серьезной альтернативой автомобилю и автобусу могут стать транспортные средства на магнитной подвеске. Основные преимущества этих средств с позиции экологии – отсутствие загрязнения воздуха и практическая бесшумность. Высокая скорость и плавность хода (отсутствие толчков и вибраций) позволяет полагать, что этот вид транспорта получит большое распространение во всех видах сообщений: городском, пригородном и международном.

Специалисты считают, что в XXI веке на основе широкого применения сверхпроводников будут созданы бесшумные, безопасные поезда на магнитной подвеске, которые смогут успешно соревноваться по скорости с самолетами. В 1988 году построили первые экспериментальные образцы «магнитопланов». Вагоны японского магнитоплана весят около 17 тонн и рассчитаны на 44 пассажира. Максимальная скорость поезда 400 км/ч. Другой «магнитоплан» создан в ФРГ. Он называется «трансрэпид». Вместимость одного вагона, который весит около 100 тонн, - 96 человек. На трассе 40 км максимальная скорость, показанная в ходе испытаний, - 400 км/ч. Западногерманское правительство приняло решение начать эксплуатацию «трансрэпида» в конце ХХ – начале ХХI столетия.

С точки зрения охраны окружающей среды тенденции развития транспорта выглядят следующим образом:

• железные дороги полностью переходят на электрическую энергию;

• автобусы городского транспорта заменяются троллейбусами и бесшумными трамваями;

• автотранспорт в городах заменится электромобилями или солнцемобилями.

6. Загрязнение воды в городах

В 90-х годах ХХ века антропогенное загрязнение природных вод стало носить глобальный характер и существенно сократило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.

Основными источниками загрязнения являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Среди загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды и другие органические яды, биогенная органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т.д. Общая масса основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млрд. тонн в год.

Наибольшая нагрузка из крупных речных бассейнов как по водопотреблению, так и по загрязнению приходится на Волгу, Днепр, Дунай и Рейн в Европе; Урал, Миасс, Исеть, Тобол на Урале; Ганг, Хуанхэ и Янцзы в Азии; реки Св. Лаврентия, Колорадо и Миссисипи в Америке.

Объем хозяйственных стоков в реки европейской части России, Белоруссии, Украины и Средней Азии увеличился в 5 раз. В России в 1991 году со сточными водами было сброшено в водоемы (в тыс.тонн): 1200 – взвешенных веществ, 190 – аммонийного азота, 58 – фосфора, 50 – железа, 30 – нефтепродуктов, 2,1 – цинка, 0,8 – меди, 0,3 – фенолов и т.д.

Все большая опасность загрязнения грозит и уникальному озеру Байкал. В 1990 году объем хозяйственных стоков составил 200 млн. м³.

Изменения рН водной среды в результате загрязнения оказывает отрицательное влияние на организмы. У пресноводных озер и рек рН воды обычно 6 – 7, организмы адаптированы именно к этому уровню. Изменение реакции воды всего на одну единицу рН по сравнению с оптимумом приводит в большинстве случаев к стрессу, а нередко и к гибели организмов. Подкисление озер и рек влияет и на сухопутных животных, так как многие птицы и звери входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.

Сброс канализационных стоков, особенно неочищенных или недостаточно очищенных, оказывает отрицательное влияние на круговорот органического вещества в водоеме, грозит опасностью инфекционных заболеваний, в первую очередь человека.

В последние годы возникла опасность загрязнения вод Мирового океана и морей радиоактивными отходами, пестицидами. Пестициды и другие вредные вещества, в первую очередь агрохимикаты, под влиянием течений распространяются довольно быстро. Они обнаруживаются в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западных побережий Англии, Исландии, Португалии, Испании. Это отрицательно сказывается на живых организмах, особенно на рыбных запасах. Все больше загрязняются моря промышленными отходами и сточными водами, содержащими значительное количество органических отходов. Нередко реки играют роль продолжения канализации и выносят большую часть стоков в моря. Так, прибрежные государства Северного моря ежегодно сбрасывают в него около 20 000 тонн жидких и твердых отходов. В настоящее время в Северном море известны 10 постоянных мест «свалки» отходов. Отходы, попавшие в воды морей, частично оседают на дно, частично разрушаются, но при этом они губят большое количество живых организмов, особенно страдает планктон. На него обрушиваются все поверхностные загрязнители – поверхностно-активные вещества, масла, пленки нефтепродуктов и т.д. Однако проблемы, связанные с загрязнением морей и океанов, остаются нерешенными. По имеющимся оценкам, к концу ХХ века общая масса загрязняющих веществ, поступающих в воды морей и океанов, возрастет по сравнению с началом 80-х годов в 1,5 – 3 раза.

7. Влияние урбанизации на животных

Сокращение большинства видов живых организмов связано и с включением все большей части территорий в активную хозяйственную деятельность: распашка полей, прокладывание дорог, расширение территории поселков и городов.

Урбанизация биосферы нередко оказывается благоприятной, например, для крыс, домовых мышей, воробьев, ворон, голубей, некоторых видов пещерных пауков, домовых мух, моли и т.д.

Тревога по поводу сокращения численности и полного истребления многих видов не надуманна. С начала XVII по конец ХХ века с лица Земли исчезло 68 видов млекопитающих, 130 видов птиц, 28 видов рептилий, 6 видов рыбы и 6 видов амфибий.

Заключение

Необходимость разрешения возникающих в ходе урбанизации экологических, социально-культурных, градостроительных и других проблем требует постоянного совершенствования управления этим процессом. Овладение наиболее существенными закономерностями и механизмами урбанизации повышает эффективность этого управления.

Решение экологических проблем автотранспорта требует значительных финансовых средств, изыскать которые на предприятиях-изготовителях сейчас практически невозможно. Поэтому необходимо создать и запустить экономические механизмы, стимулирующие приобретение и эксплуатацию экологически чистых транспортных средств, мобилизацию средств на их производство.

Для решения задач экологической безопасности на автомобильном транспорте в автомобильных, автомобилестроительных, автомеханических, автомобильно-дорожных, автотранспортных техникумах и колледжах организована подготовка специалистов по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов. Программой подготовки по этой специальности предусмотрено изучение таких дисциплин, как «Промышленная экология», «Мониторинг загрязнения природной среды», «Экологическая безопасность автомобильного транспорта», «Экологическая экспертиза» и др.

Список литературы

1. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. – 3-е изд. – М., 1977. – Т.27. – с. 72 – 74.

2. Степановских А.С. Экология: учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2001. – с. 453 – 482.

3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: учебное пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – с. 138 – 176.