Predavanje 2-Promet i Ekologija

Promet i ekologija

mr.sc. Željko Smojver

Predavanje 2

Sadržaj cjeline:

Cestovni promet i ekologija

1.Uvod

2.Cestovna motorna vozila kao izvor onečišćenja zrak

Teorija izgaranja

Vrste ispušnih plinova cestovnih motornih vozila

Učinci onečišćenog zraka

Mjere za smanjenje ispušnih plinova

Zakonodavstvo u vezi ispušnim plinovima putničkih

vozila

Alternativna goriva

Promet i ekologija

Sadržaj cjeline:

3.Cestovna motorna vozila i utrošak energije

4.Cestovna motorna vozila i prostor

5.Cestovna motorna vozila kao izvor buke i vibracija

3.1. Opće karakteristike prometne buke

3.2. Izvori cestovne buke

3.3. Buka prometnog toka

3.4. Utjecaj buke na zdravlje ljudi

3.5. Mjere za smanjenje buke

3.6. Vibracije

6.Cestovna motorna vozila i njihov utjecaj na kvalitetu vode

7.Razgradnja starih automobila

Promet i ekologija

Zbog razvoja automobilske industrije svijet je preplavljen

automobilima

Najveća godišnja proizvodnja automobila od 54.920.317

miliona ostvarena je 2007. godine, dok je 2010. godine

proizvedeno najviše motornih vozila i to 77.857.705 miliona

(osobnih i komercijalnih vozila)

Ljudska populacija dva puta veća od 1950. godine, a broj

automobila 10 puta veći

Prema analitičkim procjenama automobilska flota će se u

slijedećih 10 godina udvostručiti

Promet i ekologija

udio pojedinih vrsta u ukupnoj populaciji vozila:

osobni automobili 85,0 – 90,0 %

autobusi 0,5 – 1,0 %

teretni automobili 8,0 – 12,0 %

motocikli 1,0 – 2,0 %

ostalo 1,0 – 2,0 %

Promet i ekologija

Svjetska proizvodnja automobila

Promet i ekologija

Razvoj cestovnoga prometa izazvao je nepoželjne i

nepredvidive poslijedice za čovjeka i okoliš

Šezdesetih godina problematika prevelike koncentracije

štetnih tvari u okolišu (SAD osamdesetih – obaveza ugradnje

katalizatora (sustava za pročiščavanje)

rast i razvoj cestovnoga prometa zauzimanje prostora,

povećanje buke i vibracije, rast utroška energije, onečišćenje

vode i tla...

rast cestovnoga prometa rast štetnog utjecaja na okoliš

briga za okoliš

Promet i ekologija

Promet i ekologija

Cestovna motorna vozila kao izvor onečišćenja zraka

ugljik (C) i vodik (H) su najvažniji elementi goriva, a kisik (O2)

služi za izgaranje

14,7 kg zraka potrebno je za izgaranje 1 kg goriva. Odnos

stvarne količine zraka potrebne za potpuno izgaranje cjelokupne

količine goriva, koje su dovedene u motor naziva se faktor

zraka (λ)

Promet i ekologija


Masena bilanca potpunog izgaranja

Promet i ekologija


λ > 1 postoji višak zraka (siromašna smjesa), a kad je λ < 1 postoji

manjak zraka (bogata smjesa) pri izgaranju

Izgaranjem goriva u motorima sa unutarnjim izgaranjem (MUI)

nastaju produkti izgaranja - ispušni plinovi

Kako proces izgaranja kod MUI nije kontinuiran gotovo nikad nema

potpunog izgaranja zbog čega nusprodukti koji nisu izgorili odlaze u

atmosferu

Zbog navedene pojave nepovratno se gubi dio energije, a u

nusproduktima javljaju se satojci koji ugrožavaju zdravlje ljudi i okoliš

Promet i ekologija

Najčešći razlozi nepotpunog izgaranja:

Pomanjkanje kisika (λ > 1)

Loša izmiješanost gorive smjese

Kut pretpaljenja kod Dieselovih ili Otto motora

Kut predubrizgavanja ili ubrizgavanja kod Dieselovih motora i sl.

Promet i ekologija

Vrste ispušnih ploinova cestovnih motornih vozila

Neočišćeni zrak je u osnovi plinska smjesa dušika (N2) 78%

volumena i kisika (O2) 21% volumena, plemenitih plinova,

ugljik (IV) oksida (CO2) i metana, dušičnih oksida (NOX) ,

vodika (H2), vodene pare i raznih ugljikovodika.

Sastojci atmosfera u tragovima: plinskom obliku, čestičnom

obliku utjecaj na čovjekov okoliš (toksični, radioaktivni )

utječu na klimu; čestice utječu na stvaranje

naoblake i intenzitet padalina)

Onečišćenje zraka mjeri se kao vrijeme

“poluživota” tj. vrijeme potrebno da polovica

količine u zrak emitiranoga onečišćenja napusti

atmosferu, prelaskom u vodu, tlo ili neki drugi

receptor. To vrijeme mjeri se u danima (SO2, NO,

NO2, NH3, H2S), mjesecima (CO) i godinam (CO2).

Promet i ekologija

Promet i ekologija

Vrijeme boravka Sastojak

do 1 sekunda OH

1 sekunda do 1 minuta CH3CCI3, HO2

1 sat do 1 dan H2CO, H2O2, NO2, H2S

1 dan do 1 godine H2SO4, HNO3, SO2, CS2, O3, CO

1 godina do 10 godina CH4, H2

10 godina do 100 godina N2O

Klasični onečišćivači zraka mogu se podijeliti u pet

štetnih skupina:

sumporni spojevi nastali izgaranjem fosilnih goriva

ugljik (II) oksid (CO)

dušični oksidi (NOX)

ugljikovodici

čađa, čestice, aerosol

Promet i ekologija

Prirodni izvori onečiščenja primarni

onečišćivači

Međureakcija sastojaka zraka sekundarni

onečiščivači zraka (novi spojevi)

Motorna vozila primarni onečišćivači zraka

Cestovna vozila 80% ukupnoga onečišćavanja

okoliša

Promet i ekologija

Promet i ekologija

Naziv štetnih tvari% u

jediničnoj količini

% po vrstama prometa

Željeznički Cestovni Zračni Vodeni

Ugljični monoksid (CO) 68 1 98 0,3 0,2

Dušični oksid (NOX) 17 4 90,5 0,5 5

Ugljikovodik (CH) 9 1 95 1 3

Sumporni dioksid (SO2) 2 10 74 2 14

Krute čestice 1 5 85 3 7

Ostali nusprodukti (olovo, gorivo, gume, azbestne čestice…)

3

Emisija onečišćivača zraka po vrstama prometa

neškodljivi sastojci ispušnih plinova:

dušik (N2)

vodena para (H2O)

kisik (O2)

ugljik (IV) oksid (CO2)

štetni sastojci ispušnih plinova: ugljik (II) oksid (CO) ugljikovodici (CH)

sumpor (IV) oksid (SO2)

dušični oksidi (NOX)

olovo (Pb) i spojevi čađa i dim

Promet i ekologija

Promet i ekologija

Sastav ispušnih plinova

Otto motora

Ugljik (IV) oksid (CO2)

bezbojan neotrovan plin, nastaje izgaranjem

ugljika i organskih spojeva uz dovoljnju prisutnost

kisika te disanja ljudi i životinja, a zelene biljke ga

troše i prerađuju u složene organske spojeve

(fotosinteza) industriska revolucija kocentracija CO2 u atmosferi povećana za 30%

Promet i ekologija

Rast koncentracije CO2 u zemljinoj atmosferi

Promet i ekologija

90% plinova koji izazivaju “učinak staklenika” dolazi

iz najrazvijenijih zemalja Europe i SAD-a

U atmosferu se godišnje ispusti cca. 7 milijardi tona

Efekt staklenika “green-house effect” je pojava

povećanja temperature zemlje zbog različite propusnosti

atmosfere za kratkovalno i dugovalno sunčevo zračenje

te onečišćenja atmosfere

nastanak staklenika rezultat 50% CO2, 19% metana,

17% flurokloro-vodici, 8% ozon, 6% ostali

Promet i ekologija

Emisija CO2 po vidovima prometa:

cestovni 80%

zračni 11%

željeznički 4%

ostali 5%Smanjenje emisije CO2: potrebno smanjiti potrošnju fosilnih goriva, promjenom ponašanja u prometu, supstitucija konvencionalnih alternativni gorivima

Promet i ekologija

Dušik (N2)

Sa 70% volumnog udjela najvažniji sastojak zraka. U

motor ulazi sa usisnim zrakom, najvećim dijelom ne

sudjeluje u procesu izgaranja nego izlazi van u taktu

ispuha.

Kisik (O2)

Sa 21 vol% sudjeluje u zraku, u motor ulazi usisnim

zrakom. Jedan od glavnih sastojaka izgaranja.

Promet i ekologija

Vodena para (H2O)

Zajedno sa CO2 produkti su svakog izgaranja i nastaju kao produkti oksidacije ugljikovodika (CH) goriva s kisikom iz usisnog zraka.

Promet i ekologija

Štetni (toksični) sastojci ispušnih plinova

Promet i ekologija

Komponente Vozilo s Otto motorom

Vozilo s Diesel motorom

Srednji kemijski sastav %

Dušik N2 74,0 – 77,0 76,0 – 78,0 75,0 – 77,0

Kisik O2 0,3 - 0,8 2,0 – 18,0 4,0 – 9,0

Vodena para 3,0 - 5,5 0,5 – 4,0 2,0 – 4,0

CO2 5,0 - 12,0 1,0 – 10,0 5,0 – 12,0

CO 5,0 – 10,0 0,01 – 0,5 1,0 – 10,0

NOx 0,0 – 0,8 0,0002 – 0,5 0,0 – 0,8

Ugljikovodici 0,2 – 3,0 0,009 – 0,5 0,2 – 3,0

Aldehidi 0,0 – 0,2 0,001 – 0,009 0,0 – 0,2

Čađa, g/m3 0,0 – 0,04 0,1 – 1,1 0,0 – 1,1

Ugljik (II) oksid (CO)CO nastaje kao produkt nepotpunog izgaranja kad u gorivoj smjesi nema dovoljno kisika (bogata smjesa) za potpunu oksidaciju ugljika (C) u CO2.

CO je otrovan plin sa velikom sklonosti vezivanja na hemoglobin u krvi. Kemijskom reakcijom nastaje karboksihemoglobin te izaziva sljedeće reakcije:

1% nakon nekoliko udisaja pada se u nesvijest 0,5% blaže trovanje i glavobolja 0,1% otežano disanje 0,0016% bezopasna koncentracija

Promet i ekologija

Ugljikovodici (CH) Nalaze se u ispušnim plinovima zbog nepotpunog izgaranja goriva Neugodnog mirisa i nadražujućeg djelovanja Uzrokuju nastajanje smoga Djeluju na središnji živčani sustav i imaju narkotično djelovanje Upotrebom trostrukog katalizatora aromatski ugljikovodici se odstranjuju iz ispušnih plinova i do 90%.

Promet i ekologija

Dušični oksidi (NOx) Nastaju izgaranjem goriva MUI (siromašna smjesa) Glavni nosilac otrovnosti je NO2 Crvenožute boje, zagušljiva mirisa

Olovo i spojevi olova (Pb) U gorivu se pojavljuju u obliku aditiva za poboljšanje otpornosti detonacijama Onečišćuju okoliš Značajno smanjeni uvođenjem bezolovnih goriva, ali i alternativnih goriva

Promet i ekologija

Sumpor (IV) oksid (SO2)

Nalazi se u ispušnim plinovima, naročito

Diesel motora

Oksidira u atmosferi u SO3

U kontaktu s vodom nastaje sulfatna kiselina

koja rezultira “kiselim kišama”

Uzrokuje koroziju

Promet i ekologija

Čađa i dim Ozbiljan su problem ispušnih plinova diesel

motora Na dim se vežu toksične stvari koje su

kancerogene Čađa je tvrdi filtrat ispušnih plinova, a sastoji

se od čestica ugljika Čađa ovisi kako o gorivu tako i o uvjetima

izgaranja

Promet i ekologija

Učinci onečišćenog zraka

štetno djelovanje na zdravlje ljudi i životinja,

oštećenje vegetacije, propadanje materijala,

klimatske promjene… lako uočljivi učinci oštećenja vegetacije i

materijala teško mjerljivi učinci zdravstveni učinci na

ljude i životinje

Promet i ekologija

Učinci na vegetaciju

oštećenje vegetacije najraniji indikator

štetnog djelovanja onečišćenog zraka jedva vidljivi učinci promjene u rastu biljaka,

sposobnost razmnožavanja (kronični) vidljivi učinci morfološki, pigmentni… drastični učinci uginuće pojedinih biljnih

vrsta, podbacivanje prinosa…

Promet i ekologija

vegetacija osjetljiva na učinke koje izaziva zagađeni zrak

standardi za kvalitetu zraka ruralnih područja strožiji od

standarda za urbana područja najvažniji fototoksični onečiščivaći kojima je uzrok promet

dušični dioksid (NO2), etilen, sumpor (IV) oksid (SO2),

prašina, olovo (Pb) velike opasnosti od katranskih isparavanja i za biljke

(klorofil) i za čovjeka betonski umjesto asfaltnih elemenata

za opločenje zelenilo uz ceste prva fronta zaštite od onečišćenja.

Zdravo drveće smanjuje onečišćenje zraka od 60 do 80%

Promet i ekologija

Učinci na čovjeka najznačajnije djelovanje onečišćenja je ono koje djeluje

na ljudsko zdravlje najčešće djelovanje onečišćenja na respiratorne

organe udisanjem najlakše ulaze u tijelo (astma,

bronhitis, rak pluća…) učinci zagađivača mogu biti:

akutni manifestiraju se brzo nakon kratkotrajnog

izlaganja kronični postaju vidljivi nakon duljeg perioda

djelovanja teže uočljivi

Promet i ekologija

najosjetljivija djeca predškolske dobi kao i osobe s

kroničnim bolestima pluća i srca učinci na zdravlje:

sumporni oksidi respiratorne bolesti ugljični monoksid glavobolja, povraćanje,

koma i smrt u težim slučajevima fotokemijski oksidanti nadražuju oči, nos, grlo metali blokiraju enzimsku aktivnost, izazivaju

rak, mijenjaju propustljivost staničnih membrana…

Promet i ekologija

Učinci na materijalima djelovanje zagađivača na materijale propadanje

istih zbog kemijskih reakcija brzina propadanja ovisi o prisustvu vlage, sunčeve

svjetlosti, temperaturi padaline ublažuju djelovanje štetnih tvari zbog

učinka razrjeđenja zagađivača apsorbiranih na površini

materijala “kisele kiše” povećavaju štetan utjecaj (urbane i

industrijske sredine)

Promet i ekologija

Učinci na materijalima sunčeva svjetlost potpomaže fotokemijske reakcije temperatura ubrzava kemijske reakcije propadanje materijala se ogleda kroz koroziju materijala,

pojačano oštećenje pročelja zgrada, oštećenje zaštitnog

sloja boje… (pr. veća potrošnja autoguma u područjima gdje

je povećana koncentracija smoga) veliki troškovi koristi bi bile znatno veće od troškova

kontrole izlučivanja (zbog manjih šteta na čovjekovu

okolinu)

Promet i ekologija

HVALA NA PAŽNJI !08.03.2012.

Promet i ekologija

Predavanje 2-Promet i Ekologija

Documents

Transcript of Predavanje 2-Promet i Ekologija