Атмосфера на АЗС

 

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере таким образом.

Твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, СХНУ, NOX, SOX распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

 

Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе.

Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются между газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие - при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов.

При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и СХНУ.

Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации. Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы; в атмосфере он может окисляться до СО2 при наличии примесей - сильных окислителей (О,Оз), перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление  сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха.

Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO2. Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

 

Таблица 3.3 Качественный состав отработавших газов автомобилей.

Компоненты		Действие на человека
Азот		Нетоксичен
Диоксид углерода		Токсична
Вода		Нетоксична
Кислород		Нетоксичен
Водород		Нетоксичен
Углерод (сажа)		Токсичен
Оксид углерода		Токсичен
Формальдегид		Токсичен
Акролеин альдегиды		Токсичен
Ацетальдегид		Токсичен
Оксид азота		Токсичен
Диоксид азота		Токсичен
Метан		Токсичен
3, 4 - бенз(а)пирен		Токсичен
Этилен		Токсичен
Ацетилен		Токсичен
Пропилен		Токсичен
Этан		Токсичен
Толуол		Токсичен
m - ксилол		Токсичен
р - ксилол		Токсичен
Бензол		Токсичен
Пропан		Токсичен
Изооктан		Токсичен
n - пентан		Токсичен
Изобутилен		Токсичен
Бутилен - 1		Токсичен
Изопентан		Токсичен
Гексан		Токсичен
Этилбензол		Токсичен
2 - метилпентан		Токсичен
n - бутан		Токсичен
- ксилол		Токсичен
3 - метилпентан		Токсичен
Циклопентан		Токсичен
Метилциклопентан		Токсичен
Циклогексан		Токсичен
Бутилен - 3 - cis		Токсичен
n - метилгексан		Токсичен
n - октан		Токсичен
Изобутан		Токсичен
Бутилен - 2 - trans		Токсичен
Пропадиен		Токсичен
n - нонан		Токсичен
Пентен - 1		Токсичен
Пентен - 2 - trans		Токсичен
2, 4 - диметилпентан		Токсичен
Пентен - 2 - cis		Токсичен
2 - метилбутодиен - 1		Токсичен
Гексан - 1		Токсичен

 

Наиболее остро стоит проблема загрязнения воздушного бассейна вредными выбросами с отработавшими газами автомобильных двигателей. 
В составе отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания содержатся сотни вредных компонентов, однако наиболее существенными являются: оксид углерода (СО), углеводороды (СН), оксиды азота (NOx), твердые частицы (ТЧ), соединения свинца (Pb) и серы (SO2), альдегиды, а также канцерогенные вещества. Важное значение начинает приобретать загрязнение атмосферы диоксидом углерода (СО2), в больших количествах содержащимся в отработавших газах автомобилей. Этот газ играет основную роль в формировании парникового эффекта планеты - явления, устранение которого в настоящее время стало глобальной проблемой.

Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большие расстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду, отрицательно сказывается на получении растительной биомассы и включаются в круговороты многих элементов биосферы. Автомобильный транспорт, наряду с промышленностью, является одним из основных источников загрязнения атмосферы. Доля автотранспорта в общих выбросах вредных веществ в городах может достигать 60-80%. Более 80 % всех выбросов в атмосферу составляют выбросы оксидов углерода, двуокиси серы, азота, углеводородов, твёрдых веществ. Из газообразных загрязняющих веществ в наибольших количествах выбрасываются окислы углерода, углекислый газ, угарный газ, образующиеся преимущественно при сгорании топлива. В больших количествах в атмосферу выбрасываются и оксиды серы: сернистый газ, сернистый ангидрид, сероуглерод, сероводород и другие. Самый многочисленным классом веществ, загрязняющих воздух крупных городов, являются углеводороды. К числу постоянных ингредиентов газового загрязнения атмосферы относятся также свободный хлор его соединения и другие.

 

Отрицательное влияние автозаправочных станций на окружающую среду, по сравнению с другими хранилищами нефтепродуктов, проявляется в большей степени. Это связано с тем, что многие АЗС размещаются в крупных городах с высокой плотностью застройки и значительной концентрацией автотранспорта, а выбросы из них происходят на высоте всего 2…3 м над землей и рассеиваются плохо.

 

3.2.3. Загрязнение водных  ресурсов

 

Загрязняющие вещества могут поступать в водную среду в результате утечек из резервуаров, арматуры, трубопроводов и от проливов топлива во время заправки автомобилей и закачки резервуаров на АЗС.

Остатки  нефтепродуктов, попадая на поверхность земли, загрязняют почвенный слой. Далее они проникают в поверхностные и грунтовые воды, которые способны переносить это загрязнение на значительное расстояние, загрязняя питьевые колодцы и подземные питьевые воды. Нефтепродукты, попадающие в результате антропогенной деятельности в водную среду, распространяются прежде всего в поверхностных слоях воды, причем масштабы распространения зависят от преобладающей розы ветров и характера атмосферной циркуляции, географической зоны, характера береговой линии и удаленности от нее и от направлений водных течений.

Загрязнение подземных вод и водозаборов нефтепродуктами представляет значительную опасность. Основную часть нефтепродуктов составляют разнообразные углеводороды. Нефть с водой не смешивается, и растворимость ее невелика. Например, для жидких парафинов и нафтеновых углеводородов она составляет 40 – 150 мг/дм3, что во много раз превышает ПДК. Растворимость ароматических углеводородов еще выше и достигает 500 (толуол) и даже 1800 (бензол) мг/дм3

В водных обьектах в процессе анаэробных биохимических реакций происходит окисление нефтепродуктов. В этих условиях из воды исчезают растворенный кислород и нитраты, и уменьшается содержание сульфатов, но появляется аммоний, сероводород, увеличивается содержание железа, марганца, свободной углекислоты, ухудшается вкус и запах воды и она становится непригодной для питьевого использования. Ухудшение качества подземных вод вблизи участков АЗС  не исчезнет и через 70 лет.

Общее воздействие на водную среду можно разделить на пять категорий:

- непосредственное отравление  с летальным исходом;

- серьезное нарушение  физиологической активности;

- эффект прямого обволакивания  нефтепродуктами живого организма;

- болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов  в организм;

- изменение в биологических  особенностях среды обитания.

Каждая из категорий непосредственно влияет на изменение экосистемы воды.

 

3.2.4. Влияние на здоровье человека

 

Радиус присутствия загрязняющих веществ на АЗС достигает радиуса 100 метров, а серьёзное загрязнение присутствует в радиусе 50 метров. Поэтому безопасным расстоянием для проживания является 50 метров для жилых домов и 100 метров от социальных объектов (больницы, поликлиники, детские сады, школы и дома престарелых).

Пары бензина очень токсичны для человека, и их вдыхание может вызвать как острое, так и хроническое отравление.

В случае отравления, вызванном вдыханием небольших концентраций паров бензина, наблюдаются симптомы, похожие на алкогольную интоксикацию: психическое возбуждение, эйфория, головокружение, тошнота, слабость, рвота, покраснение кожных покровов, учащение пульса. В тяжелых случаях могут наблюдаться галлюцинации, обморочные состояния, судороги, повышенная температура.

 Хроническое отравление  бензином выражается в повышенной  раздражительности, головокружении, поражении  печени и ослаблении сердечной  деятельности.

 Попадание бензина  в легкие при засасывании его в шланг ртом может привести к развитию «бензиновой пневмонии»: появляются боли в боку, одышка, кашель с ржавой мокротой, повышение температуры.

 При попадании бензина  внутрь появляются обильная и  повторная рвота, головная боль, боли в животе, жидкий стул. Иногда отмечаются увеличение печени и ее болезненность, пожелтение склер.

 

4. Определение валового выброса вредных веществ от работы двигателя автомобиля

Исходные данные: автомобиль марки Audi Q7 V12, с объёмом  дизельного двигателя 7 л, работающего на дизельном топливе. Автомобиль в течение дня в среднем проезжает 5 часов. Количество работающих дней в каждом месяце составляет: январь – 15, февраль – 19, март – 22, апрель – 22, май – 19, июнь – 21, июль – 22, август – 22, сентябрь – 22, октябрь – 21, ноябрь – 21, декабрь – 23. Расстояние от ближайшего к выезду места стоянки и, соответственно, въезду 0,03 км. Расстояние от наиболее удаленного от выезда (въезда) места стоянки 2,15 км. В среднем за день человек проезжает около 70 км. Экоконтроль и нейтрализаторы отсутствуют.

       Расчет 1. Определяем, к какому периоду  относится тот или иной месяц, и находим продолжительность  каждого периода. Холодный период  разбиваем на два в связи  с различным временем прогрева  при интервале температур наружного воздуха -5…-10 и -15…-20 оС.

Период года	Месяцы	Продолжительность, дней
Теплый	Май, июнь, июль, август, сентябрь	19+21+22+22+22=106
Переходный	Апрель, октябрь, ноябрь	22+21+21=64
Холодный ХП 1 ХП 2	Март, декабрь Январь, февраль	22+23=45 15+19=33

 

2. Средний пробег  автомобиля:

L1=L2=70км.

 

3. Определяем выбросы  загрязняющих веществ М1 и М2 (г/день) при выезде и въезде по формулам:

М1=Мпр*Тпр+МL*L1+Мхх*Тхх, М2=МL*L2+Мхх*Тхх,

где Мпр – удельный выброс при прогреве двигателя (г/мин.); принимается по  таблице 4.1;

       Тпр – время прогрева двигателя (мин.); принимается в зависимости от температуры окружающего воздуха;

       МL - пробеговый удельный выброс (г/км); принимается по таблице 4.2;

       Мхх – удельный выброс автомобиля на холостом ходу (г/мин.); принимается по таблице 4.3;