Геоэкология 3 -й семестр Транспорт и окружающая среда

Геоэкология, 3 -й семестр Транспорт и окружающая среда

Общие сведения Соотношение видов транспорта в транспортных системах регионов и отдельных стран мира различно. Транспортная система промышленно развитых государств имеет сложную структуру и представлена всеми видами транспорта, включая электронный. Особенно высок уровень развития транспортной инфраструктуры в Японии, США, Франции, ФРГ, Великобритании и др. На развитые страны приходится примерно 85 % грузооборота мирового внутреннего транспорта (без морского дальнего плавания). В странах Зап. Европы 25 % грузооборота приходится на ж/д транспорт, 40 % — на автомобильный, 35 % — на внутренний водный, морской (ближний) каботаж и трубопроводный виды транспорта.

Общие сведения Виды транспорта Сухопутный транспорт Водный транспорт Воздушный транспорт Железнодорожный транспорт: Железнодорожный важнейшая роль в перевозке массовых грузов. Около 50 % общей длины железных дорог приходится на 10 стран — США, Россия, Индия, Канада, Китай. По густоте железных дорог лидирует Западная Европа Морской — самый дешевый Морской занимает 1 е место в вид транспорта. межконтинентальных перевозках. Обеспечивает б. 75 % перевозок Крупнейший воздушный парк (около 3, 6 млрд. т/год), (самолетный): США, Канада, обслуживает 4/5 всей Франция, Австралия, ФРГ. международной торговли. Международные По размерам морских перевозок воздушные сообщения: б. 1000 выделяется Атлантический океан. аэропортов (Европа - около 400). Крупнейшие мировые порты Крупнейшие аэропорты: (по грузообороту): Роттердам, в США — Чикаго, Даллас, Сингапур, Шанхай, Нагоя, Лос-Анджелес, Атланта, Автомобильный транспорт: Автомобильный Токио-Иокогама, Новый Орлеан, Нью-Йорк (Кеннеди), лидирует во внутригородских Нью-Йорк, Филадельфия, Сан-Франциско; и пригородных Сан-Франциско, Антверпен, Гавр, в Великобритании — пассажироперевозках. Марсель, Лондон и др. Лондон (Хитроу); По длине автодорог выделяются в Японии — Токио, — США, Россия, Индия; Речной транспорт. Речной в ФРГ — Франкфурт-на-Майне, по густоте — Европа и Япония Крупнейшие судоходные каналы во Франции — Париж и др. и водные речные пути мира — Трубопроводный транспорт Береговой канал (США), Трубопроводный В России нефте- и газопроводы Великий канал (Китай), В России проведены из районов Зап. Сибири Волго-Камский водный путь, и Поволжья в Европейскую часть водный путь Рейн - Майн - Дунай. страны и далее Обслуживает преимущественно в Вост. и Зап. Европу внутренние потребности стран. Крупнейший речной и озерный флот — в США; Китае, России, ФРГ и Канаде Отрицательное воздействие на окружающую среду: тепловое, шумовое, химическое и др.

Автомобильный транспорт - самый динамичный сектор транспортного комплекса и один из основных источников комплексного негативного воздействия на окружающую среду и здоровье населения. Важнейшие воздействия на окружающую среду: vосновной источник шумового загрязнения в городах vосновной источник загрязнения атмосферы в крупных городах: до 40% общего антропогенного загрязнения атмосферного воздуха, более 90% объема вредных выбросов транспортного комплекса (без учета трубопроводного транспорта). vотчуждение и деградация земель, используемых для стоянки и хранения автомобилей vзагрязнения окружающей среды отходами транспортной деятельности. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными средствами в 2009 г. , тыс. т Выбросы Масса выбросов, тыс. т % к 2008 г. CO Cn. Hm NOx C SO 2 9837, 41 1519, 70 1790, 20 38, 30 103, 72 93% 92% 87% 93%

Автомобильный транспорт Динамика выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу автотранспортом РФ

Автомобильный транспорт Средние концентрации основных загрязняющих веществ (мг/м 3) в 2007– 2009 гг. на различных территориях г. Москвы В целом по городу Вблизи автотрасс 2007 2008 2009 0, 7 0, 57 0, 60 1, 0 0, 71 0, 83 0, 8 0, 59 0, 60 0, 6 0, 51 NO 2 0, 042 0, 036 0, 035 0, 051 0, 044 0, 038 0, 044 0, 035 0, 039 0, 031 0, 03 NO 0, 046 0, 038 0, 057 0, 053 0, 050 0, 054 0, 035 0, 037 0, 041 0, 026 0, 027 SO 2 0, 006 0, 003 0, 004 0, 007 0, 004 0, 005 0, 006 0, 004 0, 007 0, 002 0, 003 Твердые частицы * 0, 035 0, 037 0, 033 0, 048 0, 046 – 0, 035 0, 039 0, 036 0, 032 0, 038 0, 031 O 3 0, 032 0, 039 0, 037 0, 029 0, 031 0, 030 0, 029 0, 028 0, 032 0, 03 6, 2 5, 8 7, 1 7, 0 6, 3 6, 5 6, 3 5, 8 6, 1 6, 0 5, 0 Параметр CO ИЗА 5 Центр города Жилые территории Примечание: * – твердые взвешенные частицы – РМ 10 (частицы размером до 10 мкм и меньше).

Автомобильный транспорт Суммарные объемы выбросов от предприятий дорожного хозяйства (2009 г. , тыс. т) Загрязняющие вещества СО NОх SО 2 Твердые вещества СО 2 N 2 O NH 3 CH 4 ЛОС VOC Пыль (минеральные частицы) V 2 O 5 Передвижные источники Стационарные источники Всего 248, 845 99, 855 2, 90 8, 88 7022, 65 2, 01 0, 011 0, 263 25, 04 10, 97 – 16, 553 5, 607 36, 378 3, 88 – – – 3570, 6 265, 40 105, 46 39, 48 12, 76 2022, 65 2, 01 0, 011 0, 263 25, 04 10, 97 3570, 6 – 0, 091 Объем потребления хим. реагентов для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах (на сети обследованных дорог) в 2009 г. Дороги Автомагистрали: – в Европейской части России – в Азиатской части России – всего Региональные дороги, всего Итого Твердые всего за год, тыс. в среднем на т 1 м 2 385, 9 12, 0 397, 9 1699, 3 2097, 2 1, 6 1, 4 1, 5 Жидкие всего за год, в среднем на тыс. т 1 м 2 69, 2 0, 69, 2 69, 8 139, 0 1, 1 1, 0

Автомобиль и окружающая среда Применение этилированного бензина приводит к загрязнению атмосферы Pbсоединениями. Около 70% Pb, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2, 5 – 3 кг Pb/ год. Концентрация Pb в воздухе зависит от его содержания в бензине: Содержание Pb в бензине, г/л………… 0, 150, 20 0, 25 0, 50 Концентрация Pb в воздухе, мкг/м 3…. . 0, 400, 50 0, 55 1, 00

Расход топлива в зависимости от типа автотранспорта Тип автотранспорта Средние нормы расхода топлива (литров на 100 км Удельный расход топлива V (литров на 1 км) Легковой автомобиль 12 0, 12 Грузовой автомобиль 33 0, 33 Газель 17 0, 17 Автобус 42 0, 42

Гибридные автомобили: Ё-мобиль Ё-моби ль: в конструкции использована электрическая трансмиссия с комбинированным питанием от генератора, вращаемого многотопливным роторно-лопастным двигателем, и от ёмкостного накопителя энергии. Пром. производство - со 2 й половины 2012 г. В качестве моторного топлива могут использоваться бензин и газ (метан или пропан-бутановая смесь). Главный источник энергии – роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, спаренный с электрогенератором. Вырабатываемый ток запасается в накопителе (суперконденсаторе) и передаётся на два ведущих электромотора (по одному на каждую ось), которые через дифференциалы вращают колёса, реализуя схему постоянного полного привода. Заявленные технические характеристики Габаритные размеры Дх. Шх. В, мм Кол-во мест (вкл. место водителя) Количество дверей Полная масса, кг Грузоподъёмность, кг Объём грузового отсека, куб. м Колёсная формула Дорожный просвет (клиренс), мм Максимальная скорость (ограничена программно), км/час Время разгона до 100 км/час, с: Режим «ЭКО» Режим «СПОРТ» Режим «СКОЛЬЗКО» Расход топлива на 100 км, л трёхдверное ё-кросс-купе пятидверное ё -кросс-купе ё-фургон 3892 х1815 х1611 4065 х1832 х1495 4100 x 1832 x 1550 4200 х1880 х1870 5 2+2 5 1200 — — 4 х4 (4 х2*) 170 3 900 — — 4 х4 (4 х2*) 200 5 900 — — 4 x 4 (4 x 2*) 210 3 1550 750 4, 0 4 х4 (4 х2*) 170 130 130 11 8 14 3, 5 10 7 14 3, 5 14 — 18 4, 0 ё-микровэн

Лос-Анджелес↑ Боливия, дорога смерти Норвегия Анды

Китай, автодорожный туннель Шанхай, развязка

Железнодорожный транспорт v. Изъятие территорий v. Изменение гидрологического режима v. Нарушения растительности v. Распугивание животных v. Выбросы в атмосферу v. Загрязнения при потерях грузов во время транспортировки v. Аварийные загрязнения окружающей среды v. Использование агрессивных материалов для поддержания транспортной инфраструктуры Пример: креозот используется для пропитки шпал креозот (антисептик; маслянистая жидкость, получаемая из дегтя). Пары оказывают токсическое действие на организм человека (аналогично фенолам, но более слабое): головокружение, расстройство желудка, тошнота, кожные высыпания, общая слабость, при более длительном контакте возможны расстройства речи, паралич глазных мышц, заболевания печени. У работающих на пропитке шпал без средств индивидуальной защиты - хронические ожоги лица и шеи. Креозот - потенциальный канцероген

Железнодорожный транспорт Показатели выбросов загрязняющих веществ (в тыс. т) в атмосферу от стационарных объектов железнодорожного транспорта Годы Оксид углерода CO Твердые вещества Диоксид серы SO 2 Оксиды азота NOx Углеводороды Сn. Hm Прочие Всего 2008 45, 4 33, 9 30, 8 11, 4 1, 3 10, 6 133, 4 2009 40, 5 28, 4 26, 4 10, 4 0, 8 6, 8 113, 4 Показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по ингредиентам от тепловозов (тыс. т) Годы Оксид углерода CO Углеводороды Сn. Hm Оксиды азота NOx Сажа Диоксид Серы SO 2 Свинец Всего 2008 38, 7 18, 3 138, 6 8, 2 – – 203, 8 2009 36, 9 17, 5 132, 2 7, 8 – – 194, 4 Сбросы основных загрязняющих веществ, поступивших в поверхностные водные объекты, т Взвеш. вещест ва Нитраты Нефтепродукты Нитриты Фосфор общий СПАВ Годы Объем сброса загрязненных стоков, млн. м 3 Хлориды Сульфаты 2008 16, 9 342, 9 143, 5 12, 5 4, 0 12, 2 2, 5 1800 996, 2 2009 13, 9 560, 98 172, 4 15, 6 3, 7 11, 9 2, 0 1825 1058, 9

Трубопроводный транспорт Наиболее значительные нагрузки на окружающую среду: • нарушения почв и грунтов, вырубка деревьев при прокладке трасс; • нарушение путей миграции животных; • нарушения теплового режима при прокладке трассы и эксплуатации трубопровода в зоне развития многолетнемерзлых пород; • загрязнение атмосферы выбросами техники прокладке; • образование значительного количества отходов при кап. ремонте и замене изношенных труб; • высокая аварийность и масштабные загрязнения окружающей среды при аварийных утечках транспортируемых продуктов

Трубопроводный транспорт Экологические ограничения и особенности природных условий при прокладке трасс и эксплуатации трубопроводов нефти и газа • необходимость установления полос отчуждения вдоль линий нефте- и газопроводов (размер зоны – в зависимости от диаметра трубопровода); • необходимость сохранения путей миграции животных; • необходимость предотвращения нарушений теплового режима при прокладке трассы в криолитозоне; • усложнение конструкции при строительстве подводных переходов; • усложнение условий прокладки в условиях развития экзогенных геологических процессов (селеопасность, оползневая опасность, сейсмичность и пр. )

Экологические проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа Большая часть магистральных нефтепроводов эксплуатируется 30 -40 лет и более, хотя нормативный срок составляет не более 20 лет Существующая сеть нефтепроводов выработала свой ресурс: износ составляет около 80 %, около 35 % от общей протяженности требуют полной замены. На магистральном трубопроводном транспорте кол-во аварий на 1000 км/год в среднем составляет 0, 27. Еще хуже ситуация с внутри- и межпромысловыми нефтепроводами. Протяженность трубопроводов и аварийность на нефтепромыслах ХМАО за период 2001 -2007 гг. Год Протяже нность трубопро водов, км Протяженн ость трубопрово дов, требующих замены, км 72 804, 6 78 746, 8 77 426, 5 78 686, 9 84 083, 7 2006 2007 2001 2002 2003 2004 2005 4 697, 6 4 333, 6 4 324, 8 3 257, 8 2 526, 0 Общее количество аварии с экологическ ими последствия ми 1 598 1 771 2 235 3 631 4311 1 638, 4 2 499, 4 2 188, 3 14 233, 4 27 906, 8 85 996, 2 2 168, 0 4 842 20 173, 2 77 725, 2 4 441, 3 5 480 10 381, 4 всего Масса загрязняющих веществ, т: попавших в т. ч. хв на рельеф нефтепро пластовы водоемы дуктов х вод 77, 7 689, 3 230, 4 91, 8 220, 3 Нет данных Площадь загрязнения, га 1 507, 0 1 810, 1 1 957, 9 14 120, 8 27 686, 5 Нет данных 1 463, 5 1 456, 2 517, 1 1 084, 4 468, 2 121, 2 1 043, 2 1 671, 2 13 128, 2 27 438, 6 437, 8 72, 2 167, 1 218, 1 256, 2 753, 1 19 340, 68 285, 7 Нет данных 1 252, 7 9 128, 7 890, 9

Морской транспорт Основные виды воздействий на окружающую среду v. Загрязнение морской среды объектами транспортной инфраструктуры и самими транспортными средствами (сбросы отходов и загрязненных сточных вод) v. Загрязнение атмосферы выбросами двигателей v. Аварийные загрязнения морской среды транспортируемыми грузами v. Необходимость утилизации транспортных средств и значительное количество отходов v. Специфические виды воздействий: при эксплуатации воздействий: АПЛ, атомных ледоколов

Морской транспорт: экологические проблемы Загрязненные воды с плав. средств: Ø балластные воды в связи с перевозкой нефти и нефтепродуктов (цистернами, танкерами), Ø льяльные воды - воды осадочной части судна (смесь воды и диз. топлива; тяжелое топливо, смазочное масло, масло для гидравлических систем, моющие препараты, присадки к маслам, химикаты, каталитические частицы, сажа и прочие твердые частицы (шлам); Ø Подсланевые воды (стоки машинного отделения: нефтепродукты и мех. примеси; соотношение концентраций сильно варьируются; в результате старения осадочных отложений происходит улетучивание легких фракций, окисление и осмоление углеводородов нефтепродуктов).

Морской транспорт: аварии при транспортировке нефти 16 марта 1978 года танкер Amoco Cadiz выскочил на скалы Portsall Rocks, в трех милях от побережья Бретани, вследствие отказа рулевого устройства. Танкер следовал из Персидского залива на Гавр и попал в шторм, что также способствовало катастрофе. Весь груз – 1 619 048 барр. нефти вылился в море. Пятно 180 миль шириной и 80 миль длиной накрыло приблизительно 200 миль побережья Бретани. Отдаленность места катастрофы от портов и продолжающийся шторм затрудняли спасательные работы. Судно из-за шторма раскололось надвое прежде, чем спасатели смогли начать откачку груза. ВМФ Франции отвечали за морскую часть спасательных работ, Служба гражданской безопасности - за зачистку побережья. Было собрано порядка 100000 тонн воды, смешанной с нефтью, однако количество нефти, выделенной из этой смеси, не превысило 20000 тонн. На 1978 год катастрофа Amoco Cadiz стала рекордной по количеству загубленных представителей морской фауны. 1989 год катастрофа «Exxon Valdez» , Аляска, США. Ликвидация последствий стоила компании. Valdez» , владельцу 2, 4 млрд. долл. В результате катастрофы около 260 тыс. баррелей (40, 9 млн. л) вылилось в море, образовав нефтяное пятно в 28 тыс. км 2. Было загрязнено нефтью около 2 тыс. км береговой линии. Район аварии был труднодоступным, что сделало невозможным быструю реакцию служб и спасателей. В этом районе обитал лосось, морская выдра, тюлень и множество морских птиц. В течение первых дней после аварии нефть покрыла огромный район в проливе принца Вильгельма. Иски предъявили 38 тыс. истцов. В решении по делу Бейкер против Exxon суд города Анкоридж постановил компанию выплатить 287 млн. долл. за фактический ущерб и 5 млрд. долл. штрафов. Сумма штрафов была равна сумме годовой прибыли компании в то время. Последствия аварии танкера "Full City" в водах Норвегии

Речной транспорт

Авиатранспорт Все ракетоносители и подавляющее большинство самолетов оборудовано газотурбинными двигательными установками (ГТДУ). Их выбросы содержат СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др. Состав продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747» Число оборотов двигателя 0. 56 n* 0. 83 n 0. 90 n СО 87. 9 2. 3 -- Содержание г/кг топлива NOx 0. 7 1. 5 4. 4 Cn. Hm 9. 8 0. 3 -- Наибольшее влияние на окружающую среду выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют: • Оксиды углерода – 55% • Оксиды азота – 77% • Углеводороды – 93% • Аэрозоль – 97% • остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС. Прочие воздействия: vвысокий уровень шума vизъятие территорий под объекты инфраструктуры vдеградация почвенно-земельных ресурсов и углеводродные загрязнения от объектов хранения топлива

Авиатранспорт В 2011 Deutsche Lufthansa планирует осуществить первый в мире полет пассажирского самолета на биотопливе. Компания сообщила, что Аэробус A 321 совершит рейс между Гамбургом и Франкфуртом. Самолет будет приведен в действие смесью биотоплива, сделанной из 50 -процентного биотоплива растительного масла. Регулярные полеты начнутся в апреле 2011 и будут продолжаться в течение шести месяцев, как часть поддержанного правительством долгосрочного исследования по применению биотоплива в эксплуатации самолета. Финская нефтяная компания Neste Oil будет поставлять специальное биотопливо, которое выпускает на 40 -80% меньшее количество выбросов парниковых газов, чем типичное реактивное топливо. Несколько других авиакомпаний все еще продолжают тестировать новое топливо, не решаясь, пока на более серьезные шаги. Lufthansa будет первой компанией, использующей это топливо на регулярных коммерческих рейсах.

Ракетоносители Загрязнение атмосферы транспортом с ракетными двигательными установками: ракетными двигательными установками vпри работе перед стартом, vпри взлете и посадке, vпри наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, vпри хранении и транспортировке топлива, vпри заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и двигателя неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H 2 O, CO 2, HCl, CO, топлива NO, Cl, а также твердые частицы Al 2 O 3 со средним размером 0, 1 мкм (иногда до 10 мкм). «Шаттл» : сжигается жидкое и твердое топливо. Продукты сгорания по мере удаления «Шаттл» : корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы (в основном в тропосферу). Атмосферный слой Приземный слой Тропосфера Стратосфера Ниж. мезосфера Мезосфера - термосфера Высота, км 0 – 0, 5 - 13 13 - 50 50 - 67 HCl 24666 78517 59732 0 Cl 2741 9657 11727 0 67 0 0 Продукты сгорания, кг NO CO CO 2 H 2 O (пар) 1697 131 55075 46674 4618 839 172570 152677 239 2189 147684 146393 0 0 0 15542 0 0 0 119045 Al 2 O 3 39284 26385 110304 0 0 При запуске у пусковой системы образуется облако продуктов сгорания, водяного пара от системы шумоглушения, песка и пыли. После запуска высокотемпературное облако поднимается на высоту до 3 км и перемещается под действием ветра на расстояние 30 – 60 км; оно может рассеятся или стать причиной кислотных дождей. При старте и возвращении на Землю ракетные двигатели загрязняют приземный слой атмосферы и космическое пространство, разрушая озоновый слой. Масштабы его разрушения определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. За 40 лет истории космонавтики в СССР и России произведено свыше 1800 запусков ракет-носителей.