Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
- Детальная информация деньги под проценты здесь.
-

Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК

пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.

Предыдущая

3. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства

3.1. Воздействие на окружающую среду от эксплуатации машинно-тракторного парка (МТП)

Тракторы, разнообразные комбайны и дизели грузовых автомобилей являются одними из главных источников загрязнений окружающей среды вредными продуктами сгорания дизельного топлива, акустическим воздействием, а также подтеками эксплуатационных смазочно-охлаждающих жидкостей. Шумность дизелей является их неизбежным конструктивным фактором, мало меняющимся в процессе эксплуатации. Что же касается токсичности отработавших газов дизелей (ОГ), то она является самым сильным негативным фактором воздействия дизелей на окружающую среду.

При эксплуатации машин различают следующие показатели экологической безопасности [8]:

-  удельные выбросы СО, СН и х в отработавших газах (ОГ) дизельных ДВС;

-  дымность ОГ дизеля (в установившемся режиме и режиме свободного ускорения), с учетом условий эксплуатации;

-  содержание СО и СН в отработавших газах карбюраторных ДВС;

-  содержание СО и СН в ОГ газобаллонных ДВС;

-  утечки газа из систем питания газобаллонных ДВС машин;

-  содержание СО в воздухе рабочей зоны оператора трактора или сельскохозяйственной машины (герметичность кабины);

-  утечки моторного, трансмиссионного и гидравлического масла, дизтоплива, охлаждающей жидкости;

-  выбросы (утечки) отработавших газов помимо выхлопной трубы трактора или сельскохозяйственной машины;

-  шум внешний и внутренний (в кабине водителя), создаваемый трактором (сельскохозяйственной машиной);

-  вибрации на рулевом колесе и на сиденье оператора трактора (машины);

-  удельное давление на почву движителей машины.

Проблема выброса вредных веществ с ОГ автотракторных ДВС оказывает негативное влияние на все стороны хозяйственной деятельности и быта человечества: здоровье населения, флору, фауну, водоемы и др. [8].

Вредное влияние токсичных компонентов ОГ автотракторных ДВС усугубляется и тем, что выбросы ОГ ДВС – один из глобальных факторов нарушения экологического равновесия на Земле, предвещающих так называемый «парниковый эффект» на планете с потеплением климата и с непредсказуемыми природными бедствиями.

ОГ – как продукты сгорания дизельного топлива и моторного масла представляют собой аэрозоль – смесь газов, паров воды, масла, несгоревшего топлива со взвешенными жидкими и твердыми частицами кокса, золы, сажи и другими частицами сложного органического и неорганического состава.

Основные компоненты ОГ дизелей и их краткая характеристика приведены в таблице 3.1. В составе ОГ ДВС в настоящее время известно свыше 1200 компонентов, представляющих интерес с технической и санитарной точек зрения. Концентрация даже основных вредных компонентов ОГ (NОх, СНх, альдегидов, СО) часто не превышает сотых долей процента. Их определение требует применения тонких методов анализа и представляет сложную и трудоемкую задачу, неразрешимую в обычных условиях. Поэтому при контроле ОГ дизелей ограничивают число определяемых компонентов – определяют содержание СО, х, как двух наиболее токсичных.

При испытании дизелей в эксплуатационных условиях, когда необходимо контролировать целиком или выборочно большой парк машин, обычно ограничиваются контролем дымности ОГ, определением содержания СО, и иногда также х, СНх, альдегидов и окислов серы.

Таблица 3.1 – Основные компоненты отработавших газов (ОГ) ДВС [8]

Компоненты

Хим.

формула

Содержание в ОГ,

%

Краткая качественная характеристика
компонентов
токсичности

Класс опасн.

Относ.

токсичность

ПДК раб. зоны, мг/м3

ПДК,

мг/м3

карб.

диз.

сж. газ

м.р.

с.с.

Азот

Кислород

Пары воды

Двуокись углерода

Углеводороды (до 200 наим.)

Альдегиды

Бенз(а)пирен, мкг/м3

Окись углерода (КЯ, НС)

Комплекс окислов азота (до 10 ВВ)

Водород

Окислы серы и сероводород

Сажа, г/м3

N2

O2

H2O

CO2

CHx

RxCHO

C2OH12

CO

NOx

H2

SO2

H2S

C

74-77

0,3-8

3-5,5

5-12

0,2-3

до 0,2

10-20

0,5-12

до 0,8

-

до 0,008

до 0,04

74-78

2-18

0,5-9

1-12

0,01-0,3

(1-10)*

*10-3

до 1

0,005-0,4

0,004-0,5

0,01-0,5

до 0,05

до 0,015

0,01-1,1

75-77

0,2-5

2-4

3-10

0,1-1,5

до 0,1

до 2

0,5-3

до 0,4

-

до 0,02

-

Нейтральный газ

Окислитель, в атмосфере не опасен

Газообразные, конденсируются в выхлопном тракте

Бесцветный тяжелый газ, действует угнетающе: Н, РС, У, СС

Аэрозоль из раздражающих и вредных веществ (С, РС, Г, Н, СС, КЯ, НС, КТ, П, ПО)

Раздражающие и ядовитые вещества (С, О, Г, НЯ, Н, НС, П, ПО)

Бледно-желтое иглообразное кристаллическое канцерогенное вещество (К)

Ядовитый газ, несколько легче воздуха

Раздражающие ядовитые газы (КЯ, НС, П, КТ, О, РС)

Летучий газ

Ядовитые газы (РС, КЯ, КГ, П, Г, СС, НС)

Мелкодисперсные частицы, сорбент вредных и канцерогенных веществ

-

-

-

-

2-4

2-3

1

4

2

--

3

--

3

-

-

-

0,1

1,2

20-Акр

60-Форм.

100

3,6*

*10-6

1

20

--

12

--

24

-

-

-

-

5-300

0,7

0,5

1,5*

*10-6

20

NOx -5

NO2 -9

NO -30

--

10

3,5-4

-

-

-

-

1,5-

200

(30)

0,030

0,035

--

3

--

0,085

--

--

0,5

0,15

-

-

-

-

1-25

0,030

0,013

1*10-6

1

--

0,085

--

--

0,05

0,05

Примечание – Качественные характеристики токсичности компонентов ОГ: О – общетоксическое действие; Г – поражение зрительного нерва и сетчатки глаз, помутнение хрусталика, ожоги роговицы; К – канцерогенность; КТ – яды, действующие на кровеносную систему; КЯ – кровяные яды, вызывают изменение состава крови; Н – наркотики; НС – поражение нервной системы; НЯ – нервные яды, вызывающие судороги и паралич; П – поражение печени; ПО – поражение почек; ПТ – поражение пищеварительного тракта;

РС – раздражение слизистых оболочек глаза и дыхательных путей; С – участие в образовании смога; СС – поражение сосудистой системы; У – удушающее действие

Наиболее токсичными компонентами ОГ, исходя из класса опасности и концентрации, являются SO2 и NОх. Токсичность углеводородов достигает несколько процентов от общей токсичности ОГ, но простота их контроля и известная зависимость их концентрации от технического состояния дизеля делают контроль СНх равноправным с контролем дымности. Контроль же х ввиду ограниченности уникальной газоаналитической аппаратуры, сложности создания дизелю надлежащего нагрузочно-скоростного режима, а также из-за снижения концентрации х по мере эксплуатации дизелей – мало целесообразен и затруднителен, а для массового охвата дизелей практически невозможен.

Один из токсичных компонентов ОГ – угарный газ (СО) – прозрачный, без запаха и вкуса, плотность по воздуху – 0,97, нерастворим в воде, весьма горюч, образует взрывчатую смесь. СО в организме человека образует карбоксигемоглобин, не переносящий кислорода, обусловливающий кислородное голодание. Последствия отравления: нарушение функций центральной нервной системы, головная боль, паралич, кровоизлияние в сетчатку глаз, потеря сознания, смерть. Поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода. Качественный признак СО в ОГ отсутствует. Характерные концентрации СО, % объемные:

-  0,0016 – безвредно;

-  0,0100 – хроническое отравление при длительном вдыхании;

-  0,0500 – слабое отравление через 1 час;

-  1,0000 – потеря сознания после нескольких вдохов.

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе рабочей зоны – ПДКР.З. составляет не более 0,0016 %, максимальная разовая (ПДКМ.Р.) – не более 0,0024, средняя суточная (ПДКС.С.) – не более 0,00008.

Пребывание больного сердцем в атмосфере с концентрацией СО 0,0007–0,0013 % приводит к инфаркту миокарда.

Концентрация СО в ОГ дизеля составляет от 0,005 до 0,49 % (наиболее вероятно – 0,02–0,15), ПДКР.З. – 0,0016 %, ПДКМ.Р. – 0,0024 %, ПДКС.С. – 0,00008 %.

Наиболее токсичные компоненты ОГ – окислы азота, это смесь главным образом NО, NО2, N2О4, N2O3. Наибольшую непосредственную опасность представляет двуокись азота NО2, и ее полимер N2O4NO2 – газ бурого цвета с характерным запахом, с удельным весом по воздуху – 1,58, малорастворимый в воде.

В камере сгорания дизеля в основном образуется окись азота NO, но по мере охлаждения ОГ (от 620° до 150 °С) она окисляется до двуокиси NO2. При дальнейшем понижении температуры NO2 полимеризуется в четырехокись N2O4, и при (tокр = 40 °С) степень полимеризации превышает 70 %. Однако, наибольшее содержание NО в ОГ сохраняется.

Окислы азота многократно токсичнее СО, раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, остаются в легких в виде азотной и азотистой кислот. Их опасность усугубляется тем, что симптомы отравления проявляются только через 6 часов в виде кашля, удушья, возможен нарастающий отек легких, причем каких-либо нейтрализующих средств нет.

Под углеводородами СНx понимают обширную группу органических соединений типа СxНy, отличающихся количеством атомов углерода и водорода и структурой молекулы. Углеводороды парафинового ряда СnН2n+2 дают неприятный запах, раздражают слизистые оболочки глаз и носа.

Продукты фотохимических реакций углеводородов с окислами азота являются одной из причин «смога», а полициклические ароматические углеводороды являются канцерогенными, из них наиболее опасен – бенз(а)пирен, концентрирующийся в саже ОГ.

Обычное действие углеводородов – раздражающее воздействие на слизистые оболочки, центральную нервную систему. При острых отравлениях наблюдается головокружение, головная боль, тошнота, судороги, расширение зрачков и отсутствие их реакции на свет, расстройство дыхания и сердечной деятельности, поражение печени и почек.

Качественный признак повышенного выброса СНх – белый («холодный») или голубоватый дым ОГ.

Общепринято, что токсичность углеводородов (СНх) в 1,25–1,35 раз выше токсичности оксида углерода.

Характерные концентрации СНх:

-  ПДКс.с. = 1–25 мг/л;

-  ПДКм.р. = 1,5–200 мг/л;

-  ПДКр.з. = 5–300 мг/л.

В ОГ дизелей допускаемое содержание СНх составляет 0,2–8 мг/л.

Кроме того, углеводороды становятся более токсичными на солнечном свете, вступая в реакцию с окислами азота, образуя перекиси и озон, которые действуют не только раздражающе, но и губят растительный мир.

Кроме углеводородов большую опасность в ОГ представляют другие органические соединений: олефины и альдегиды. Олефины выполняют активную роль в образовании смога: под действием солнечного света вступают в реакцию с окислами азота и образуют озон (О3), а также и другие фотооксиданты – биологически активные вещества, вызывающие раздражения и заболевания слизистых оболочек. Из альдегидов в ОГ присутствуют формальдегид и акролеин, имеющий запах пригорелых жиров. Характерные концентрации акролеина: 0,00008 % – безвреден; 0,004 мг/л или 0,00016 % – порог восприятия запаха; 0,0005 % – трудно переносим; 0,002 % – непереносим; 0,014 % – приводит к смерти через 10 мин.

Формальдегид – бесцветный газ с резким и неприятным запахом, легко растворим в воде, также сильно раздражает слизистые поверхности и поражает центральную нервную систему, печень, почки. Характерные концентрации: 0,00037 – безвреден; 0,007 – раздражение слизистых поверхностей; 0,018 – осложнения.

ПДКр.з. углеводородов в целом от 5 до 300 мг/м3, ПДКм.р. 1,4–200 мг/л, а ПДКс.с. 1–25 мг/л. В ОГ дизелей содержание СНх составляет 0,009–0,3 или 0,2–8 мг/л. ПДК на акролеин и формальдегид не превышают соответственно 0,5–0,7 мг/л и 0,030–0,035 мг/л.

Сернистый ангидрид SO2 – бесцветный газ с острым запахом, хорошо растворим в воде с образованием сернистой кислоты. Содержание SO2 в ОГ пропорционально расходу топлива и содержанию серы в нем.

Характерные концентрации SO2: 0,0007–0,001 % – раздражение глаз, кашель; 0,004 – отравление через 3 мин; 0,01 – отравление через 1 мин из-за нарушения белкового обмена и ферментативных процессов. В целом воздействие SO2 примерно в шесть раз опаснее воздействия окиси углерода.

Вредные выбросы в ОГ ДВС неизбежны, но их концентрация может значительно увеличиваться с разрегулировками, неисправностями, износами деталей системы питания, цилиндропоршневой группы и ГРМ, а также с ухудшением качества (повышением сернистости) топлива и моторного масла. Токсичны даже неисправные дизели при запуске и работе без прогрева на минимальных оборотах, с малой нагрузкой, на холостом ходу. Отсюда следует, что контроль и восстановление экологических характеристик дизелей операциями ТО и ремонта, а также обеспечением правильных режимов их работы при эксплуатации, позволяющими значительно уменьшить токсичность ОГ и удерживать ее в норме, является насущной задачей.

Наиболее опасны для человека твердые частицы сажи, которые являются продуктом крекинга и неполного сгорания топлива из-за больших капель распыленного топлива и малых концентраций кислорода. В саже, помимо углерода, водорода, воды, сульфатов и кислорода содержится ряд полициклических ароматических углеводородов. Задерживаясь в организме человека, сажа вызывает аллергию и является переносчиком бенз(а)пирена. При работе дизеля на одну тонну сжигаемого топлива выбрасывается примерно 17 кг твердых частиц сажи [8].

Онкологи утверждают, что одной из причин распространения раковых заболеваний является выброс в атмосферу полициклических ароматических углеводородов. Наибольшей активностью из них обладает бенз(а)пирен (С212) – бледно-желтые иглообразные кристаллы с молекулярной массой 252, температурой плавления 339,5 К, температурой кипения 585 К. Бенз(а)пирен является основным канцерогенным фактором смол, твердых частиц сажи и других различных продуктов неполного сгорания топлива. Длительность пребывания бенз(а)пирена в атмосферном воздухе при осадках 6–7 дней, без осадков – 16 дней. Так же следует отметить, что бенз(а)пирен – канцерогенное вещество техногенного происхождения.

Доля выбросов вредных веществ в ОГ дизелей самоходных машин с каждым годом растет по ряду причин: из-за качества топлив и масел; отставания в разработке и внедрении комплекса мероприятий, снижающих выбросы вредных веществ самоходной сельскохозяйственной машиной и другими транспортными средствами; отставания, а также частичного отсутствия приборов и оборудования должной номенклатуры.

При оценке выбросов вредных веществ с ОГ тракторными и комбайновыми двигателями необходимо учитывать следующие особенности.

1 Тракторные и комбайновые двигатели – дизели. Бензиновые двигатели используются только в качестве пусковых.

2 Номенклатура машин, снабженных тракторными и комбайновыми двигателями, а также вид и перечень выполняемых ими работ более разнообразны, чем аналогичные показатели автомобильного транспорта. Например, в народном хозяйстве используются много моделей гусеничных и колесных тракторов, на основе которых создано значительное количество модификаций посредством навески дополнительного специального оборудования, что позволяет обеспечить потребности в широком ассортименте дорожных, мелиоративных, горных, подземных, строительных и других машин и оборудования.

Наиболее существенным загрязнением почвы, связанным с деятельностью агропромышленного комплекса, являются применяемые в растениеводстве удобрения и пестициды, нефтепродукты, попадающие в почву при эксплуатации машин, а также отходы производства ремонтно-обслуживающих предприятий.

Минеральные удобрения и пестициды (гербициды, фунгициды, инсектициды, дефолианты) являются необходимыми элементами интенсивных технологий растениеводства, но при неправильном использовании они отравляют почву и воду, включаются в пищевые цепи и, в конечном счете, вредят здоровью людей.

Нефтепродукты и отходы производства угнетающе действуют на окружающую среду. Чтобы предотвратить загрязнение почвы свыше предельно допустимых концентраций, необходимо правильно подбирать и строго соблюдать правила применения удобрений и пестицидов, применять безотходные технологии, утилизировать отходы, рационально организовывать захоронение неутилизируемых отходов и мусора.

Загрязнение водоемов отходами и ТСМ от самоходной техники приводит к серьезному ухудшению условий воспроизводства рыбы, сокращению их запасов и уловов.

Постоянное использование питьевой воды с высоким уровнем загрязнения химическими веществами природного и антропогенного характера является одной из причин развития соматических заболеваний у сельских жителей.

Крупнейшим водопользователем является сельское хозяйство. Оно же относится к основным источникам загрязнения гидросферы минеральными биогенными веществами. Загрязнение вод происходит путем вымывания рассмотренных выше вредных веществ из почвы, за счет промышленных стоков, в том числе и от предприятий АПК.

Для уменьшения загрязнения вод необходимо в обязательном порядке принимать меры против загрязнения почвы и воздуха, по уменьшению, обезвреживанию и очистке промышленных и сельскохозяйственных стоков.

Переуплотнение почв. Проблема переуплотнения почв в последние десятилетия выдвинулась на одно из первых мест в ряду антропогенных воздействий на природную среду. Переуплотнение ведет к усилению основного антропогенного фактора деградации почв и ландшафтов – водной и ветровой эрозии.

Наиболее подвержены переуплотнению почвы, содержащие мало органического вещества. При орошении переуплотняются и высокогумусные черноземы. Основной причиной переуплотнения почв является высокая техногенная на них нагрузка на фоне интенсивной дегумусификации пахотного горизонта. Для уменьшения отрицательных последствий переуплотнения применяются агротехнические, организационно-технологические и технологические мероприятия.

Влияние повышенного шума и вибрации на человека. Высокая шумовая нагрузка вызывает не только функциональные нарушения отдельных систем организма, но и приводит к росту заболеваемости сердечно-сосудистыми, нервными и другими болезнями. Продолжительный шум неблагоприятно влияет на человека, вызывая головную боль, головокружение, заболевания нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушение функции желудочно-кишечного тракта и обменных процессов в организме.

Соблюдение санитарных норм устраняет перечисленные неблагоприятные явления и способствует повышению производительности труда.

В сельскохозяйственном производстве источниками вибрации являются мобильные агрегаты, используемые при ремонте технологического оборудования, а также механизированный инструмент. Длительное воздействие вибрации на организм приводит к расстройству нервной системы, изменениям сосудов и вестибулярного аппарата. Локальная вибрация поражает нервно-мышечный и опорно-двигательный аппараты, приводит к спазмам периферических кровеносных сосудов.

Снижение риска травмирования механизаторов АПК относится к числу сложных проблем, решение которых лежит на стыке экономических, технических, биологических, психологических и ряда других наук.

Предыдущая