Загрязнение городской среды вызывается разными причинами. Доля выбросов промышленных предприятий и коммунального хозяйства в разных городах составляет от 50 до 10%, остальное загрязнение порождено автотранспортом, который сегодня является главным негативным фактором формирования городской среды. (В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта составляет 13,3%.).
Автомобиль выжигает значительное количество кислорода и выбрасывает в атмосферу эквивалентное количество диоксида углерода. В составе выхлопных газов автомобиля содержится около 300 вредных веществ. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа, свинец, диоксид серы. Среди углеводородов наиболее опасны бензо(а)пирен, формальдегид, бензол.
При работе автомобиля в атмосферу поступает также резиновая пыль, образующаяся вследствие стирания покрышек. При использовании бензина с добавлением соединений свинца автомобиль загрязняет почвы этим тяжелым металлом. Происходит также загрязнение водоемов при мытье автомобилей и при попадании в них отработанного машинного масла. Автомобили являются источником шумового загрязнения.
На производство автомобиля затрачивается много энергии и ресурсов, значительная часть которых невозобновима. Для передвижения автомобилей необходимы асфальтовые трассы, значительную площадь занимают гаражи и места парковок. Наибольший вред наносят личные автомобили, так как загрязнение среды при поездке на автобусе в пересчете на одного пассажира значительно меньше.
Автомобили (и другой транспорт, особенно трамваи) являются источником шумового загрязнения. Сильный шум производят тяжелые самосвалы. Шум влияет на нервную систему человека, и потому проводятся мероприятия по защите от шума. Транспортные магистрали, по которым осуществляются основные грузоперевозки, выносят из центральных частей городов и вдоль них создают зеленые насаждения, хорошо поглощающие шум.
Снижение отрицательного влияния автомобиля на окружающую среду – важная задача городской экологии. Самый радикальный способ решения вопроса – сокращение количества автомобилей. Однако количество личных автомобилей пока продолжает увеличиваться во всем мире. Так, за последние 5 лет количество автомобилей в России увеличилось на 29%, среднее количество автомобилей на 1000 россиян достигло 80 (в Москве – около 150; для сравнения: в США на 1000 человек приходится 590 автомобилей, в Швеции – 420, в Японии – 285, в Израиле – 145, в Южной Корее – 27, в Китае – 2 автомобиля).
Пока наиболее реальным вариантом решения проблемы является уменьшение вреда от автомобиля за счет снижения затрат горючего. Так, если сегодня средний легковой автомобиль потребляет 6–10 л бензина на 100 км пути, то уже созданы двигатели легковых автомобилей, которые расходуют всего 4 л. Японская компания «Тоета» готовит к выпуску модель автомобиля с расходом горючего 3 л на 100 км пути.
Загрязнение атмосферы автомобилем уменьшается также при замене бензина на сжиженный газ. Используют специальные добавки-катализаторы к жидкому топливу, что увеличивает полноту его сгорания, бензин без свинцовых добавок. Разрабатывают новые виды топлива. Так, в Австралии (г. Канберра) апробировано экологически чистое топливо, в составе которого 85% дизельного топлива, 14% этилового спирта и 1% специального эмульгатора, повышающего полноту сгорания горючего. Проводят работы по созданию двигателей автомобиля 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 строятся объездные дороги для междугородных автобусов и грузового транспорта, а также подземные и надземные транспортные магистрали, поскольку особенно много выхлопных газов выделяется в атмосферу при возникновении «пробок» на перекрестках улиц. В ряде городов движение автомобилей организуется по типу «зеленой волны».
Во многих городах (например, в г. Куритиба, Бразилия) удалось достичь уменьшения пробега личных автомобилей за счет совершенной организации работы общественного транспорта. По этому пути идут Япония и Венгрия, которые отвергли «американский» путь решения транспортной проблемы преимущественно за счет личных автомобилей. Впрочем, и в США в ряде штатов поощряются совместные поездки соседей в одном автомобиле на работу.
Преодоление «автомобильной болезни» и сокращение количества личных автомобилей может быть достигнуто за счет повышения цены на автомобили, оборудованные электронными средствами контроля влияния на окружающую среду, и экологически ориентированной налоговой системы. Так, в США введен сверхвысокий «зеленый» налог на машинное масло.
Специальной задачей, особенно актуальной для России, является уменьшение числа устаревших автомобилей, которые продолжают использоваться и загрязняют среду больше, чем новые, а также утилизация автомобилей, поступающих на свалки.
В РФ важную роль должны играть экологические службы ГИБДД, контролирующие количество выхлопных газов автомобиля.
На рис. 96 показан экологический вред, который наносит автомобиль окружающей среде и непосредственно человеку.
Контрольные вопросы
1. В чем опасность автомобильного транспорта для городской экосистемы?
2. Как можно уменьшить отрицательное влияние автомобильного транспорта?
Справочный материал
В мире около 600 млн. автомобилей (а в Китае и Индии – 600 млн. велосипедов). В США автомобиль есть у каждого второго жителя, а в Африке на 1000 человек приходится 9 автомобилей, в Индии – 2, в Китае – 2, в России – 79.
Легковому автомобилю для сжигания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автолюбитель проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 300 различных веществ, в том числе 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. Если бензин этилированный, – то еще и 3,5 кг свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5–8 кг резиновой пыли ежегодно.
Количество автомобилей в США в 10 раз больше, чем в странах СНГ и достигло 170 млн. (при населении около 250 млн. человек). Однако эти автомобили выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ только в 2 раза больше: американские автомобили в 5 раз чище наших. Тем не менее, американцы обеспокоены этим «автобезумием», ведь 25% диоксида и 67% оксида углерода, поступающих в атмосферу США при сгорании топлива, приходится на долю автомобилей (остальное – на другие виды транспорта и промышленные предприятия). Правительства штатов пытаются уменьшить экологический вред от автомобиля. В Южной Калифорнии принят закон, по которому владельцы предприятий, где работает свыше 100 человек, должны составлять специальный график работы, чтобы уменьшить число поездок автомобилей работников; практиковать работу на дому несколько раз в неделю; уменьшать число рабочих дней, увеличивая их продолжительность, поощрять поочередное использование группой сотрудников одного автомобиля. С водителей, появившихся в часы «пик» на загруженных магистралях, взимают особую плату, повышают налоги на бензин и пр. На большей части магистралей создают велодорожки.
Под колесами автомобилей гибнет огромное количество людей. Так, в России ежечасно на дорогах погибает 4 человека, что составляет 35 тыс. человек в год. Каждый год примерно 50 тысяч человек получают тяжелые увечья в этих авариях. В пересчете на 100 км автомобильных дорог по этим показателям наша страна является печальным рекордсменом вместе с Бразилией и Португалией. За время использования автомобильного транспорта в США погибло почти 2 млн. человек, что в два раза больше числа американцев, погибших во всех войнах.
Уменьшается экологический вред от автомобиля при сборе и переработке отработанного машинного масла. В Москве при одном из нефтеперерабатывающих заводов создано производство по регенерации 50 тыс. т машинного масла в год. Возможно и повторное использование автопокрышек, на которые наваривается новый протектор.
Кроме обычных автомобилей на жидком (или сжиженном газовом) топливе в настоящее время разрабатывают все новые модели электро- и солнцемобилей. В России существует уже 5 марок электромобилей. Однако в ближайшие годы электромобили вряд ли будут играть заметную роль в мировом автомобильном парке, так как они неудобны и требуют частых подзарядок аккумуляторов, кроме того, для производства аккумуляторов нужно много свинца, который экологически небезопасен.
Лидерами в создании электромобилей являются Великобритания и Япония. Выпускаются развозные фургоны и легковые автомобили. Фургон «Бедфорд Лукас» имеет грузоподъемность 1 т, максимальную скорость 80 км/час и запас хода 100 км. Фирма «Тоета» выпускает более легкий фургон «HI-Асе» грузоподъемностью 200 кг, но с запасом хода 160 км. Лучший легковой электромобиль создан в Японии. Он развивает скорость 100 км/час и имеет запас хода 240 км. Разработкой проектов электромобилей занимаются и на Украине совместно со швейцарскими фирмами. Выпущен электромобиль (на базе малолитражного автомобиля «Таврия») «Таврия-Пингвин» с запасом хода 60 км. Разработана модель «Мастер» – городской коммунальный комплекс для уборки территории. Днепропетровская ассоциация «Экотранс» разработала проект «Концепт-Кара» – одноместного мини-автомобиля для города. Он будет иметь массу 200 кг, скорость 60 км/час, запас хода 100 км. В будущем широкое распространение получат минитракторы на электротяге для обслуживания городского хозяйства. (Рис. 97.)
Недостатком электромобиля является неизбежное загрязнение среды свинцом и цинком, которое происходит при производстве и переработке аккумуляторов. По этой причине развитие электромобильного транспорта во многом связано с прогрессом разработки новых типов аккумуляторов, обладающих меньшей массой и большей энергоемкостью.
Созданы варианты автомобилей, у которых аккумуляторы и электродвигатели сочетаются с двигателями внутреннего сгорания и солнечными батареями. Автомобили со смешанным типом питания предполагается широко использовать в больших городах. При замедлении движения автомобиля энергия двигателя внутреннего сгорания расходуется на подзарядку аккумулятора, что уменьшает непроизводительный расход горючего и загрязнение окружающей среды выхлопными газами.
Разрабатываются также принципиально отличающиеся от электромобиля транспортные средства – гиробусы с так называемыми маховичными аккумуляторами, которые смогут от одной подзарядки до другой проходить 15 км. На станциях подзарядки для раскрутки маховика используются электрогенераторы.
