predavanje 2-promet i ekologija
DESCRIPTION
Predavanje 2-Promet i EkologijaTRANSCRIPT
Page 1
Promet i ekologija
mr.sc. Željko Smojver
Predavanje 2
Page 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
Page 3
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
Page 4
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
Page 5
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
Page 6
Svjetska proizvodnja automobila
Promet i ekologija
Page 7
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
Page 8
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)
Page 9
Promet i ekologija
Cestovna motorna vozila kao izvor onečišćenja zraka
Masena bilanca potpunog izgaranja
Page 10
Promet i ekologija
Cestovna motorna vozila kao izvor onečišćenja zraka
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
Page 11
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.
Page 12
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)
Page 13
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
Page 14
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
Page 15
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
Page 16
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
Page 17
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
Page 18
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
Page 19
Promet i ekologija
Sastav ispušnih plinova
Otto motora
Page 20
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
Page 21
Rast koncentracije CO2 u zemljinoj atmosferi
Promet i ekologija
Page 22
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
Page 23
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
Page 24
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
Page 25
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
Page 26
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
Page 27
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
Page 28
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
Page 29
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
Page 30
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
Page 31
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
Page 32
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
Page 33
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
Page 34
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
Page 35
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
Page 36
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
Page 37
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
Page 38
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
Page 39
HVALA NA PAŽNJI !08.03.2012.
Promet i ekologija