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

Оглавление

Следующая

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 NО_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 (NО_х, СН_х, 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, NО_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 NО_х, СН_х, альдегидов и окислов серы.

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

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 NО_х. Токсичность углеводородов достигает несколько процентов от общей токсичности ОГ, но простота их контроля и известная зависимость их концентрации от технического состояния дизеля делают контроль СН_х равноправным с контролем дымности. Контроль же NО_х ввиду ограниченности уникальной газоаналитической аппаратуры, сложности создания дизелю надлежащего нагрузочно-скоростного режима, а также из-за снижения концентрации NО_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 – ПДК_Р.З. составляет не более 0,0016 %, максимальная разовая (ПДК_М.Р.) – не более 0,0024, средняя суточная (ПДК_С.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), ПДК_Р.З. – 0,0016 %, ПДК_М.Р. – 0,0024 %, ПДК_С.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 N₂O₄ ∙NO₂ – 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 (t_окр = 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 СН_x понимают обширную группу органических соединений типа С_xН_y, отличающихся количеством атомов углерода и водорода и структурой молекулы. Углеводороды парафинового ряда С_nН_2n+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 СН_х – белый («холодный») или голубоватый дым ОГ.

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

Характерные концентрации СН_х:

—  ПДК_с.с. = 1–25 мг/л;

—  ПДК_м.р. = 1,5–200 мг/л;

—  ПДК_р.з. = 5–300 мг/л.

В ОГ дизелей допускаемое содержание СН_х 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.

ПДК_р.з. углеводородов в целом от 5 до 300 мг/м³, ПДК_м.р. 1,4–200 мг/л, а ПДК_с.с. 1–25 мг/л. В ОГ дизелей содержание СН_х 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 (С₂OН₁₂) – 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

Оглавление

Следующая