Экологические проблемы городского транспорта
В загрязнение атмосферы городов вносят большой вклад автомобили. Число автомобилей в мире уже превышает 600 млн. и продолжает увеличиваться. Башкортостан – не исключение. На начало 2004 г в республике было зарегистрировано около 800 тыс. единиц автотранспорта, из них 650 тыс. – легковые автомобили. По сравнению с предыдущим годом рост составил 3,5%. Количество автомобилей, приходящихся на 1000 жителей 163, а в крупных городах, таких, как Уфа и Стерлитамак – приблизилось к 250 (для сравнения, в разных странах мира на 1000 человек приходится: в США – 590 автомобилей, в Швеции – 420, в Японии – 285, в Израиле – 145, в Южной Корее – 27, в Китае – 2 автомобиля).
В среднем по республике доля автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха в 2003 г составляла 56,8%, а в столице – 45,9%. Этот показатель выше в небольших городах: в Бирске –92,5%, в Нефтекамске – 91,4%, в Баймаке –88,2%.
Автомобиль выжигает значительное количество кислорода и выбрасывает в атмосферу эквивалентное количество диоксида углерода, что способствует формированию парникового эффекта. В составе выхлопных газов содержится около 200 вредных веществ. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа, свинец, диоксид серы. Среди углеводородов наиболее опасны полиароматические (самое известное из 16 определяемых аналитически соединений – бенз(а)пирен), а также формальдегид и бензол.
При работе автомобиля в воздух поступает также резиновая пыль, образующаяся при стирании покрышек и являющаяся отличным адсорбентом для вредных веществ, включая канцерогены. При использовании бензина с добавлением соединений свинца автомобиль загрязняет почвы этим тяжелым металлом. Происходит также загрязнение водоемов при мытье автомобилей и при попадании в воду отработанного моторного масла. Автомобили являются источником шумового загрязнения.
Под колесами автомобилей гибнет огромное число людей. Так, в РФ в среднем каждые 17 мин на дорогах погибает 1 человек, а каждые 3 мин – получает серьезные травмы. Ежегодно в мире в автокатастрофах и авариях погибают около 1 млн. человек, в том числе 40 тыс. россиян. В пересчете на 100 км автомобильных дорог по этому показателю РФ является печальным рекордсменом вместе с Бразилией и Португалией. В РБ ситуация примерно такая же, как в РФ.
При производстве автомобилей затрачивается много энергии и ресурсов, значительная часть которых невозобновима. Для передвижения автомобилей необходимы асфальтовые дороги, значительную площадь занимают гаражи и места парковок. Наибольший вред наносят грузовые и легковые автомобили, загрязнение среды при поездке на автобусе в пересчете на одного пассажира значительно меньше.
Снижение отрицательного влияния автомобиля на окружающую среду – важное условие улучшения городской среды. Наиболее радикальный способ решения вопроса – уменьшить число автомобилей. Однако, как отмечалось, автомобильный парк растет. Пока наиболее реальным вариантом решения проблемы является уменьшение вреда от автомобиля за счет снижения затрат горючего и повышения его качества. Так, если сегодня средний легковой автомобиль потребляет 6-10 л бензина на 100 км пути (а «Нива» или иномарка-джип в 2-3 раза больше), то уже созданы двигатели легковых автомобилей, которые расходуют 4 л и менее. В Японии компания “Toyota” готовит к выпуску модель с расходом горючего 3 л на 100 км пути.
Загрязнение атмосферы уменьшается также при замене бензина на сжиженный газ. Его октановое число – рекордное – 105-110 единиц, а выброс особо опасных загрязняющих веществ канцерогенной природы уменьшается в 100 раз. В РБ принято решение о переводе части автотранспорта на газовое топливо, но процесс этот весьма непростой даже чисто технически.
Для увеличения полноты сгорания используются специальные добавки-катализаторы к жидкому топливу. С февраля 1997 г. в РБ запрещено производство, использование и реализация этилированных бензинов. Разрабатываются новые виды топлива, содержащие кроме углеводородов спирты и эфиры.
Проводятся работы по созданию двигателей автомобилей из керамики, что позволит повысить температуру сжигания горючего и уменьшить количество выхлопных газов. В Японии и ФРГ уже появились автомобили, оборудованные специальными электронными устройствами, обеспечивающими более полное сжигание топлива.
В больших городах РБ (в первую очередь в Уфе) строятся объездные дороги для междугородных автобусов и грузового транспорта. Однако при ежегодном росте интенсивности движения на 10-20%, пропускная способность дорожной сети увеличивается не более, чем на 5%. Поскольку особенно много выхлопных газов выделяется в атмосферу при возникновении “пробок” на перекрестках улиц, строятся подземные и надземные транспортные магистрали, такие, как Проспект Салавата Юлаева в г. Уфе. (В больших городах скорость движения автомобилей в часы “пик” снижается до 15 км/час.)
Для РБ полезен опыт городов (например, г. Куритиба, Бразилия), в которых удалось достичь уменьшения пробега личных автомобилей за счет совершенной организации работы общественного транспорта. По этому пути идут Япония и Венгрия, которые отвергли “американский” вариант решения транспортной проблемы преимущественно за счет личных автомобилей. Впрочем, и в США в ряде штатов поощряются совместные поездки соседей в одном автомобиле на работу.
В Европе последовательно ужесточают нормативные показатели на топливо и содержание вредных веществ в выхлопных газах для автотранспорта, обозначаемые как ”Евро-1, Евро-2 и Евро- 3”(по смыслу они соответствуют нашим ГОСТам). В РФ их введение задерживается из года в год. Ежегодный экологический ущерб из-за этого (по “Евро-2”) при сжигании 1 млн. т условного топлива составляет 1,519 млрд. руб. для двигателей внутреннего сгорания, использующих неэтилированный бензин, и 4,31 млрд. руб. – этилированный. При введении нормативов “Евро-2” выбросы в зависимости от типа автотранспорта сократились бы от 2,7 до 9,2 раз.
Уменьшается экологический вред от автомобиля при сборе и утилизации отработанных аккумуляторов, масел и специальных жидкостей, фильтров, резиновых, пластмассовых и полимерных деталей и др. В Москве при одном из нефтеперерабатывающих заводов создано производство по регенерации 50 тыс. т моторного масла в год. Возможно и повторное использование автопокрышек, за счет «наварки» нового протектора, переработки в технологичный продукт – резиновую крошку или утилизации в виде тепла. В США восстановленные шины использует более половины общественного транспорта, а в Швеции и Финляндии – почти 80 %.
Экологи полагают, что преодоление “автомобильной болезни” и сокращение количества личного автотранспорта может быть достигнуто за счет их оборудования электронными средствами контроля влияния на окружающую среду (что будет препятствовать развитию потребительского подхода) и соответствующего повышения цены, а также экологически ориентированной налоговой системы. Так, в США уже введен сверхвысокий “зеленый» налог на моторное масло.
Серьезной проблемой для РБ является также большое количество устаревших автомобилей, которые продолжают эксплуатироваться и загрязняют среду значительно больше, чем новые, и утилизация автомобилей, отслуживших свой срок. Пока “останки” автомобилей у нас можно увидеть где угодно. А в развитых странах устаревшие автомобили разбирают по винтикам, и многое сразу идет в дело (отдельные узлы, детали, болты и т.п.), остальное отправляется на утилизацию в отсортированном виде (пластики, стекло, резина, металлы черные и цветные и т.п.).
Сотрудники Министерства природных ресурсов РБ совместно с ГИБДД ежегодно проводят операцию “Чистый воздух” по контролю количества и качества выхлопных газов, введен специальный талон токсичности, обязательный для всех автомобилей и автобусов. Эти меры способствуют снижению негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.
В заключение – несколько слов об автомобилях будущего, работающих на электрической энергии и энергии водорода. Электромобили сегодня широко используются в коммунальном хозяйстве многих европейских городов. Есть как микробусы, так и тяжелые пятнадцатитонные грузовики. Одной “заправки” хватает на 100 км, хотя зарядка аккумулятора занимает 3-4 часа (в г. Осаке построены подстанции, которые “заправляют” электромобиль за 30 минут). Однако доля электромобилей к 2025 г. вряд ли превысит 15%. Кроме того, возникает серьезная экологическая проблема, связанная с использованием в аккумуляторах тяжелых металлов (в первую очередь свинца). Наконец, очень важно за счет какого источника энергии получено электричество, которым “заправляют” автомобили. Если от ТЭЦ, работающей на угле или мазуте, то улучшение ситуации в городе будет сопровождаться загрязнением воздуха в районе ТЭЦ.
Водород называют автомобильным топливом ХХI века, теплота его сгорания выше, чем бензина, в 4 раза, а в результате сгорания образуются только пары воды. Однако для развития транспорта на водородном топливе предстоит решить много технических проблем, главная из которых – форма водорода, удобная и безопасная для использования. Эти проблемы успешно решаются. На последних мировых автосалонах ведущие зарубежные фирмы уже представили концептуальные и даже перспективные серийные модели автомобилей, использующих в качестве топлива газообразный водород или в сочетании с бензином (гибридный вариант).