Автотранспорт и окружающая среда: проблемы и пути их решения

М. БЕКМАГАМБЕТОВ

кандидат технических наук,

член-корреспондент Инженерной академии,

директор ЗАО НИИ транспорта и коммуникаций

Загрязнение атмосферного воздуха

Ежегодный объем атмосферных загрязнений, производимых в Казахстане, колеблется в пределах 5-7 миллионов тонн, из которых на долю транспортного сектора (в основном, автомобильного транспорта) приходится более трети. По данным национальных природоохранных органов, практически все областные и крупные промышленные центры республики имеют повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха. В таких городах, как Алматы, Балхаш, Тараз, Зыряновск, Риддер, Темиртау, Усть-Каменогорск и Шымкент индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) регулярно превышает допустимый показатель. Начиная с 80-х годов, для трех городов - Алматы, Тараза и Шымкента стало характерным систематическое превышение ИЗА нормативного показателя более чем в три раза. Из этих же источников следует, что доля автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха городов Казахстана является существенной, для двенадцати городов она значительна. В Астане, Таразе, Караганде, Павлодаре, Петропавловске, Усть-Каменогорске и Шымкенте вклад автомобильного транспорта в загрязнение атмосферного воздуха составляет 20-40%, а в городах Актюбинске, Алматы, Атырау, Костанае и Семипалатинске превышает 50% от общего.

Особое место в этом плане занимает Алматы, расположенный в обширной предгорной котловине. Его климатические условия отличаются большой повторяемостью штилей и слабых ветров, приземных инверсий температур, туманов. Такие особенности приводят к аккумуляции в атмосфере вредных веществ, ежегодное поступление которых оценивается специалистами в 150-250 тысяч тонн. При этом на долю автомобильного транспорта приходится порядка 80% всех вредных выбросов в атмосферу. В результате город, не являясь крупным индустриальным центром, в то же самое время считается одним из самых загрязненных городов Казахстана.

Влияние автомобильного транспорта в загрязнении окружающей среды и негативном воздействии на население (очевидно) еще более существенно, чем это может казаться из приведенных выше официальных количественных оценок. Дело в том, что, во-первых, основная деятельность автомобильного транспорта сосредоточена в местах с высокой плотностью населения - городах, промышленных центрах. Во-вторых, вредные выбросы от автомобилей производятся в самых нижних, приземных слоях атмосферы, там, где протекает основная жизнедеятельность человека и где условия для их рассеивания являются наихудшими. В-третьих, отработавшие газы двигателей автомобилей содержат высококонцентрированные токсичные компоненты, являющиеся основными загрязнителями атмосферы. Время, в течение которого вредные вещества естественным образом сохраняются в атмосфере, оценивается от десятка суток до полугода.

В отработавших газах двигателей автомобилей содержится более 200 токсичных химических соединений, большую часть из которых представляют различные углеводороды. Ввиду такого многообразия и сложности идентификации отдельных соединений к рассмотрению обычно принимаются наиболее представительные компоненты или их группы.

Помимо прямого негативного воздействия на человека выбросы от автотранспорта наносят и косвенный ущерб. Так, повышение концентрации конечного продукта сгорания автомоторного топлива - диоксида углерода, кстати говоря, естественного атмосферного компонента, приводят к глобальному повышению температуры земной атмосферы (так называемый парниковый эффект). По мнению многих экспертов, следствием этого являются такие природные катаклизмы последнего времени, как масштабные пожары в Юго-Восточной Азии, Америке, Сибири, наводнения в Европе и Азии.

Соединения серы и оксиды азота, выбрасываемые в атмосферу с отработавшими газами двигателей автомобилей, подвергаются химическим преобразованиям, образуя различные кислоты и соли. Такие вещества возвращаются на землю в виде "кислотных" дождей. Сейчас уже доказано, что кислотные осадки наносят чувствительный вред водным экосистемам, ведут к уничтожению фауны, вызывают повышенную коррозию металлов и разрушение строительных конструкций. Кроме того, оксиды азота способствуют окраске воздуха в коричневый цвет, а в сочетании с различными аэрозолями вызывают грязевой туман (смог), ухудшая видимость.

Реальные количественные оценки вредных выбросов от автомобильного транспорта в Казахстане крайне затруднены. Это связано с тем, что автомобиль является мобильным источником с неустановившимся процессом выделения вредных веществ, а в республике отсутствует какое-либо оборудование, позволяющее проводить экологические исследования подобных объектов. Информация по данному аспекту российских производителей автомобилей, которые составляют подавляющую массу парка автотранспортных средств в Казахстане, весьма противоречива и не всегда носит объективный характер. Использование каких-либо количественных показателей, принятых в развитых странах мира, не может быть корректным ввиду значительной технологической отсталости автомобилей советского и постсоветского производства. В связи с этим для оценки количества вредных выбросов от автомобилей ЗАО “НИИ ТК“ предлагает использовать эмпирический метод расчета, основанный на количестве израсходованного топлива. В таблице 1 представлены удельные коэффициенты выбросов отдельных токсичных компонентов и их групп в зависимости от вида используемого топлива.

Главными причинами повышенного загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом являются:

неудовлетворительное качество автомоторного топлива;
низкие технико-эксплуатационные показатели парка автотранспортных средств.

Оба этих фактора влияют на загрязнение атмосферы как непосредственно (например, из-за неэффективного сжигания топлива), так и косвенно (например, из-за неоправданно высокого расхода топлива).

Таблица 1 Удельные коэффициенты выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей автомобилей, т/т

Вид автомоторного топлива	Значение коэффициентов
Вид автомоторного топлива	Оксид углерода, CO	Углеводороды, CH	Альдегиды, RCHO	Твердые частицы	Бенз(а)пирен	Оксиды азота, NO_x	Оксиды серы, SO_x	Соединения свинца
Бензин	0,42	0,046	0,0012	0,0011	0,1_*10^-12	0,027	0,0015	0,37_*10^-3
Дизельное топливо	0,047	0,019	0,0034	0,0092	0,14_*10^-12	0,033	0,022	-
Природный газ	0,09	0,021	0,0019	-	0,01_*10^-12	0,016	0,0011	-

Основными проблемами, связанными с качеством автомоторных топлив, являются:

низкое октановое число у большей части реализуемых бензинов;
малые объемы производства зимних сортов дизельного топлива.

Такое положение не дает гарантий эффективного использования нефтепродуктов, приводит к необходимости повышенного потребления автомоторных топлив и снижает ресурс двигателей автомобилей. К тому же в Казахстане реализуется определенная часть так называемых этилированных, то есть содержащих свинец, бензинов. Формулировка "определенная часть" вызвана тем, что после приватизационных процессов, прошедших в нефтераспределительном секторе, был утерян контроль за количеством и качеством поставляемых на рынок Казахстана нефтепродуктов.

Нормирование экологических качеств автомобилей

Существует два подхода к нормированию вредных выбросов от автомобильного транспорта.

Первый заключается в регламентировании концентрации или абсолютных величин выбросов отдельных токсичных компонентов отработавших газов на конкретном режиме(ах) работы двигателя без какого-либо последующего пересчета или с приведением в последствии этих выбросов к некоторому показателю, например к единице мощности двигателя или пробега автомобиля. В данном случае очевидно, что нормируемый показатель не может отражать действительных выбросов в атмосферу и служит лишь качественным критерием для экологической оценки той или иной автотранспортной техники. Чем больше режимов работы двигателя рассматривается и чем ближе они к реальным в условиях эксплуатации, тем точнее такой нормативный показатель может отражать действительные выбросы от автомобиля в атмосферу. Такой подход обычно используется эксплуатационниками для диагностики технического состояния систем питания двигателей автомобилей.

Второй подход заключается в выборе так называемого ездового цикла (имитации движения автомобиля на специальном стендовом оборудовании с соблюдением последовательности и доли времени работы двигателя в реальных режимах работы: холостом ходу, ускорении, установившемся движении и торможении) и регламентации вредных выбросов за цикл или на соответствующий такому циклу пробег автомобиля. В этом случае, естественно, нормируемые параметры более реально отражают выбросы автомобилей в атмосферу. Все зависит от степени соответствия выбранного ездового цикла существующим условиям эксплуатации автомобилей.

Нормирование в странах Западной Европы

Согласно Женевскому Соглашению (1958 г.) в странах Западной Европы действуют единые предписания (Правила ЕЭК ООН), содержащие, в частности, требования и к экологическим параметрам автотранспортной техники. Это Правила 15, 49, 83 и др., а также различные поправки и дополнения к ним.

Правила ЕЭК ООН 15 и 83 распространяются на легковые и грузовые автомобили, а также автобусы полной массой не более 3,5 тонн (категории транспортных средств М₁ и N₁). Этими документами регламентируются предельные выбросы вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами двигателей автомобилей (испытания типа I), концентрация оксида углерода в отработавших газах при работе двигателя на холостом ходу (испытания типа II), выбросы картерных газов (испытания типа III) и топливные испарения (испытания типа IV). В основе испытания типа I лежит так называемый европейский ездовой цикл. Он был разработан в середине 70-х годов на основе анализа движения легковых автомобилей в крупных немецких городах. Характерные параметры этого цикла: пробег автомобиля - 4052 метра, время - 780 секунд, максимальная скорость - 50 км/час, средняя скорость - 19 км/час. С 1992 года ездовой цикл был модернизирован путем добавления высокоскоростного режима движения автомобиля по автостраде. Такое дополнение продиктовано как изменившимися с 70-х годов условиями эксплуатации автомобилей, так и желанием сблизить условия испытаний автомобилей в Европе и США. Характерные параметры нового европейского ездового цикла составляют: пробег автомобиля - 11007 метра, время - 1180 секунд, максимальная скорость - 120 км/час, средняя скорость - 34 км/час.

Нормирование в США

В Соединенных Штатах Америки нормирование вредных выбросов от автомобилей производится по тем же показателям, что и в европейских странах:

выбросы с отработавшими газами двигателей при испытании автомобиля по ездовому циклу, принятому в США;
содержание оксида углерода при работе двигателя на холостом ходу;
испарение топлива из системы топливоподачи;
выбросы картерных газов.

Американский ездовой цикл, соответствующий федеральной процедуре US 75 FTP, имеет следующие характеристики: пробег автомобиля - 17860 метров, время пробега - 1877 секунд, максимальная скорость - 91,2 км/час, средняя скорость - 34 км/час. Данным ездовым циклом предусматривается 10-ти минутная остановка автомобиля.

В Соединенных Штатах Америки экологические нормативы для автомобилей разработаны на федеральном уровне и отдельно для штата Калифорния, что обусловлено напряженной экологической ситуацией на его территории. В последнем случае действуют более жесткие ограничения.

Кроме того, в Калифорнии дополнительно регламентируются выбросы для автомобилей, двигатели которых работают на смесевых, бензо-спиртовых топливах.

Нормирование в Японии

Нормирование экологических параметров автомобилей в Японии производится так же, как в Европе или Америке. Регламентации подлежат:

выбросы с отработавшими газами двигателей при испытании автомобиля по ездовым циклам, принятым в Японии;
содержание оксида углерода и углеводородов при работе двигателя на холостом ходу;
испарение топлива из системы топливоподачи;
выбросы картерных газов.

Для оценки экологических качеств легковых автомобилей в Японии применяются два вида ездовых циклов - с так называемым холодным (когда двигатель перед испытаниями имеет температуру окружающего воздуха) и горячим (когда двигатель перед испытаниями прогрет до рабочей температуры) стартами. Основные параметры такого цикла следующие: пробег автомобиля - 3980 метров, время - 135 секунд, максимальная скорость - 40 км/час, средняя скорость - 24,15 км/час. Параметры ездового цикла с холодным стартом следующие: пробег автомобиля - 4084 метров, время - 120 секунд, максимальная скорость - 60 км/час, средняя скорость - 39,1 км/час. Выбросы вредных веществ при испытании по ездовому циклу с холодным стартом более чем на порядок превышают выбросы по ездовому циклу с горячим стартом.

Нормирование в бывшем СССР

В бывшем СССР нормирование экологических параметров автомобилей осуществлялось на двух уровнях: отраслевом и государственном.

На отраслевом уровне действовали следующие нормативные документы:

ОСТ 37.001.054-86 “Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения” (для автотранспортных средств с полной массой не более 3500 кг);
ОСТ 37.001.234-81 “Охрана природы. Атмосфера. Дизели автомобильные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы измерений” (для автотранспортных средств с полной массой более 3500 кг);
ОСТ 37.001.070-75 “Двигатели бензиновых грузовых автомобилей и автобусов. Выделение вредных веществ. Методы определения” (для автотранспортных средств с бензиновыми ДВС и полной массой более 3500 кг).

Первые два документа разработаны в соответствии с требованиям Правил ЕЭК ООН 15 и 49. Однако регламентированные ими параметры соответствуют нормативам европейских стандартов конца 80-х - начала 90-х годов. В ОСТ 37.001.070-75 оговорена только методика определения выбросов для бензиновых автомобилей полной массой более 3500 кг.

На государственном уровне в СССР действовали следующие стандарты:

ГОСТ 17.2.2.03-87 “Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности”;
ГОСТ 21393-75 “Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений”;
ГОСТ 17.2.2.01-84 “Дизели автомобильные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерений”.

Первые два стандарта были предназначены для контроля за экологическим состоянием автотранспортной техники, находящейся в эксплуатации; последний - для испытания автомобильных дизелей в стендовых условиях.

ГОСТ 17.2.2.01-84 регламентирует дымность отработавших газов автомобильного дизеля на режимах внешней скоростной характеристики в зависимости от условного расхода отработавших газов.

Из представленного выше материала вытекают следующие выводы.

Во-первых, существует, по крайней мере, три наиболее развитые системы нормирования вредных выбросов автомобилей. Это европейская (к ней наиболее тесно тяготеет система нормирования, принятая в бывшем СССР), американская и японская. Общие черты этих систем заключаются в том, что:

экологические параметры автомобилей оцениваются в испытаниях по ездовым циклам;
дополнительно регламентируются выбросы отдельных вредных веществ, содержащихся в отработавших газах, при работе двигателя автомобиля на холостом ходу;
нормируются топливные испарения и выбросы картерных газов.

Принятые в каждой из этих систем методы определения вредных выбросов несколько отличаются друг от друга, преимущественно применяемыми ездовыми циклами. В Японии регламентируется содержание углеводородов в отработавших газах при работе двигателя на холостом ходу. В США на федеральном уровне установлены различные нормативы выбросов для работы автомобилей в нормальных и горных условиях, а в Калифорнии дополнительно введены ограничения на выбросы формальдегида для автомобилей, работающих на смесевых топливах.

Второй вывод заключается в том, что нормы, установленные каждой из систем различны и зачастую трудно сопоставимы между собой. Нормы США и Японии выглядят несколько “жестче” по сравнению с европейскими. Это объясняется тем, что, например, в США применяется ездовой цикл с более благоприятными (с точки зрения выбросов вредных веществ) режимами работы двигателя. Есть сведения о том, что один и тот же автомобиль, соответствующий европейским стандартам и испытанный по американским правилам практически удовлетворяет последним и наоборот. Однако это может быть справедливо для какого-то одного типа автомобилей, а не для всего спектра подвижного состава автомобильного транспорта, что обусловлено различным подходом к делению автомобилей на группы (категории) в США и в Европе.

Существенны расхождения допустимого содержания оксида углерода при работе двигателя на холостом ходу между американскими (0,5%), с одной стороны, европейскими и японскими нормативами (4,5%) - с другой. Причина здесь кроется в том, что американские автомобили, в отличие от европейских и японских, уже с середины 80-х годов практически в объемах всего производства оснащаются электронными системами управления впрыском топлива и стандартными системами снижения токсичности отработавших газов, что позволяет применять столь жесткое ограничение.

Что касается нормативов, действовавших в бывшем СССР и используемых в настоящее время в качестве межгосударственных стандартов, то следует отметить следующее.

ОСТ 37.001.054-86 и ОСТ 37.001.234-81. Сравнение норм отраслевого стандарта ОСТ 37.001.054-86 с нормами Правил ЕЭК ООН 15 и 83 показывают, что их значения для 1990 года практически идентичны. ОСТ 37.001.234-81 предусматривает несколько более жесткие ограничения на выбросы оксида углерода, однако значительно более мягкие требования к выбросам углеводородов и оксидов азота по сравнению с соответствующими нормативами Правил ЕЭК ООН 49 для 1990 года.

Вместе с этим следует отметить, что за прошедшее десятилетие европейские стандарты претерпели значительное ужесточение в отношении экологических требований к автомобилям (может быть, только за исключением автомобилей, эксплуатирующихся на этилированных бензинах). С другой стороны, отраслевым стандартам не придавалось большого значения на государственном уровне, то есть удовлетворение заложенным в них нормативам считалось внутренней проблемой Минавтосельхозмаша СССР, а в настоящее время - производителей автотранспортной техники. Поэтому на практике автомобили российского производства не только не соответствуют требованиям международных стандартов, но и очень часто не удовлетворяют требования указанных выше нормативных документов.

ГОСТ 17.2.2.03 и ГОСТ 21393. Сложилось мнение, что данные стандарты определяют экологические качества автотранспортной техники. Однако это далеко не так. Первый стандарт регламентирует содержание объемной доли оксида углерода и углеводородов в отработавших газах при работе бензинового двигателя автомобиля на холостом ходу. При этом в рассмотрение принимается два режима контроля состава отработавших газов - минимальная и повышенная частота вращения коленчатого вала двигателя.

Предельное содержание оксида углерода на минимальной частоте вращения коленчатого вала установлено на уровне 1,5%. В свое время это было сделано головным разработчиком стандарта (НИИАТ Минавтотранса РСФСР) без какого-либо технического обоснования, путем простого и последовательного ужесточения ранее установленных норм - 4,5% (ГОСТ 16533-70) и 3% (ГОСТ 17.2.2.03, редакция 1977 года). Вероятнее всего эти действия аргументировались ошибочным принципом - "чем меньше содержание оксида углерода на холостом ходу, тем более "чистым" является автомобиль", а также относительной простотой достижения такой псевдоэкологической цели.

В действительности же работа автомобильного двигателя характеризуется очень широкими пределами изменения концентрации токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах. Причем увеличение концентрации одних токсичных компонентов может сопровождаться уменьшением концентрации других и наоборот. В связи с этим установление зависимости между концентрацией какого-либо компонента на одном режиме работы двигателя с одной стороны и фактическим объемом выбросов вредных веществ с другой не представляется возможной, а сама по себе концентрация какого-то одного токсичного компонента не может служить объективным критерием экологических качеств автомобиля.

Относительно концентрации оксида углерода в отработавших газах двигателя можно констатировать следующее. Современные бензиновые двигатели с карбюраторными системами топливоподачи допускают регулировки, обеспечивающие содержание 1,5 и менее процентов оксида углерода в отработавших газах при его работе на холостом ходу. Однако эксплуатация автомобиля с такой силовой установкой крайне неэффективна ввиду ухудшения его ездовых качеств, повышения расхода топлива и увеличения выбросов других токсичных компонентов. Причины этого кроются в технических возможностях карбюраторных систем питания бензиновых ДВС.

Содержание оксида углерода в отработавших газах двигателя автомобиля характеризует точность дозирования топлива по его цилиндрам. Поскольку регулирование осуществляется в очень широких пределах, то всегда требуется определенный запас для обеспечения надежного воспламенения топлива и обеспечения требуемых тягово-скоростных качеств. Добиться повышения точности дозирования топлива можно только путем принципиально иной схемы его подачи. На современных автомобилях этого добиваются путем впрыска топлива в цилиндры двигателя. Такая технология позволяет с помощью микропроцессорного регулирования и всевозможных сенсорных датчиков корректировать подачу топлива в зависимости от теплового состояния и режимов работы двигателя, атмосферных условий, а также ряда других факторов. Вот почему в странах Западной Европы, где еще велика доля автомобилей с карбюраторными системами питания, содержание оксида углерода на холостом ходу работы бензинового двигателя регламентируется с большим запасом. В Америке же, где примерно с середины 80-х годов освоено полномасштабное производство автомобилей с впрыском бензина, такие нормы намного жестче - 0,5%.

Для проверки работы главной дозирующей системы карбюратора в стандарте ГОСТ 17.2.2.03 предусмотрен контроль качества отработавших газов при работе двигателя на холостом ходу с повышенной частотой вращения коленчатого вала. Однако более детальными исследованиями было показано отсутствие существенной корреляции между концентрацией оксида углерода на данном режиме работы двигателя и выбросами вредных веществ при испытании автомобиля по ездовому циклу. Кроме того, всегда существовала проблема точной количественной интерпретации режима повышенной частоты вращения коленчатого вала для различных марок, моделей и модификаций двигателей автомобилей. Это связано с тем, что производители автомобилей различных марок и моделей, даже если последние оснащены одним и тем же двигателем, применяют разные регулировки топливоподающих систем. В результате начало работы главной дозирующей системы карбюратора может колебаться в пределах  500 мин^-1. Как показывает опыт, в Советском Союзе этот режим проверки автомобилей использовался исключительно редко.

Контроль содержания углеводородов в обработавших газах преследовал своей целью проверку работоспособности системы зажигания карбюраторного двигателя автомобиля. Регулировать концентрацию углеводородов в отработавших газах двигателя автомобиля какими-либо элементами топливоподающих систем практически невозможно, так как их содержание определяется преимущественно конструкцией камеры сгорания, организацией рабочего процесса и видом используемого топлива. В связи с этим ограничения по углеводородам, принятые в стандарте ГОСТ 17.2.2.03, никак не являются экологическими параметрами.

Таким образом, можно констатировать, что параметры, регламентированные ГОСТ 17.2.2.03 (концентрация оксида углерода и углеводородов на режиме (-ах) холостого хода), являются лишь диагностическими, характеризующими техническое состояние двигателя автомобиля и, в частности, систем его питания и зажигания. Эти параметры не отражают действительных экологических качеств автомобиля.

Стандартом ГОСТ 21393-75 устанавливаются предельно допустимые нормы и методы определения дымности отработавших газов автомобильных дизелей при работе на холостом ходу в режиме свободного ускорения и на максимальной частоте вращения коленчатого вала. Подобные нормативы действуют на национальном уровне в некоторых европейских странах. Так на начало 90-х годов на режиме свободного ускорения максимальная дымность отработавших газов в Бельгии ограничивалась 60%, в Англии - 75%, во Франции - 58...67%, в Италии - 70...80% .

Данный стандарт, так же как и ГОСТ 17.2.2.03, регламентирует диагностические параметры, показывающие находится ли двигатель автомобиля в должном техническом состоянии, производится ли его техническое обслуживание в полном объеме или нет, и ни коим образом не характеризует экологические качества автомобиля.

Нормы дымности отработавших газов автомобильных дизелей, установленные стандартом ГОСТ 17.2.2.01-84, полностью соответствовали требованиям Правила ЕЭК ООН 24 на конец 80-х начало 90-х годов.

Представленный выше анализ показывает, что в бывшем СССР, после его присоединения в 1987 году к Женевскому Соглашению, предпринимались усилия для доведения производимой автотранспортной техники до норм, удовлетворяющим мировым требованиям. Однако слабый успех таких попыток можно объяснить громоздкостью структуры советского автомобилестроительного производства. Вторым, не менее важным моментом, являлось ограниченное производство современных автомоторных топлив - не содержащих свинцовые добавки, с заданным фракционным составом и низким содержанием серы. Эти факторы не позволили Минавтосельхозмашу бывшего СССР внедрить передовые технологии в автомобилестроении, что было сделано в свое время в США и практически завершается сейчас в странах Западной Европы.

Нормирование качеств автомоторных топлив

Бывшие нормативы СССР продолжают действовать на территории стран СНГ, в том числе в Казахстане, имея статус межгосударственных стандартов. Стандарты, регламентирующие нормативы качества автомоторных топлив кажутся удовлетворительными и почти аналогичными требованиям Европейского Союза. В частности, производство автомобильных бензинов в Казахстане регламентируется стандартом ГОСТ 2084 и техническими условиями ТУ 38.001165-87.

Согласно требованиям ГОСТ 2084 производятся бензины марок А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Содержание свинца в этилированном бензине А-76 ограничивается 0,17 г/л, а в бензине АИ-93 – 0,37 г/л. В неэтилированных бензинах указанных марок содержание свинца не должно превышать 0,017 г/л. Согласно ТУ 38.001165-87 производятся бензины марок А-80, А-92 и А-96. В этилированных сортах этих бензинов допускается содержание свинца в количестве не более 0,15 г/л, в неэтилированных их сортах содержание свинца не должно превышать 0,015 г/л.

В развитых странах мира максимальное содержание свинца в этилированных бензинах ограничено 0,15 г/л, а в неэтилированных – 0,015 г/л.

К сожалению, отмеченные выше нормативные документы не содержат каких-либо ограничений в отношении ароматических углеводородов, хотя уже давно считается установленным фактом, что повышение октанового числа бензина за счет увеличения в нем содержания ароматических углеводородов не менее вредно для окружающей среды, чем применение свинецсодержащих присадок. Введение в спецификации на автомобильные бензины ограничений по содержанию ароматических соединений стало практикой для ведущих мировых производителей нефтепродуктов.

Кроме того, следует указать на большое количество марок производимых в Казахстане бензинов с различными октановыми числами, что создает трудности при контроле качества, а эффективное применение таких бензинов не может быть гарантировано на транспорте. В развитых странах мира производится обычно три марки бензина, что вполне удовлетворяет потребности рынка.

Качество дизельного топлива в Казахстане регламентируется требованиями стандарта ГОСТ 305. Три марки дизельного топлива (Л – летнее, З – зимнее, А- арктическое) делятся на два вида, в зависимости от содержания серы: 0,2% и 0,5%. Дизельные топлива первого вида соответствуют спецификациям, принятым в развитых странах мира.

Перспективы экологического нормирования

Нормирование экологических качеств автотранспортной техники в условиях Казахстана имеет свои специфические особенности.

Первое - это отсутствие собственной автомобилестроительной и даже автосборочной промышленности. В данном случае Казахстан целиком зависит от импортеров автотранспортной техники. А так как в нашей стране развиваются открытые рыночные отношения и реализуются автомобили самых разных производителей, то, очевидно, следует делать выбор либо из существующих систем оценки экологических качеств автомобилей, либо, скорее всего, компилировать наиболее подходящие требования в самостоятельный национальный документ.

Важным влияющим фактором является и экономическое положение Казахстана. Следует учитывать, что решение экологических проблем является дорогостоящим мероприятием. Так для достижения высоких экологических стандартов в транспортном комплексе потребуется увеличить затраты на приобретение более дорогостоящей техники, в определенной степени следует переориентироваться в ее поставщиках, совершенствовать технический сервис и внедрять современные технологии по оценке экологических качеств автотранспортной техники. С другой стороны - вся экономика и промышленный потенциал Казахстана, в том числе производственно-техническая база транспортного комплекса, наиболее тесно связаны с Российской Федерацией. Прогнозы дальнейшего развития не дают предпосылок для резких изменений в этом отношении. А так как автомобили из России и других стран СНГ имеют далеко не лучшие экологические показатели, а их фирменный сервис крайне ограничен, то введение каких-либо дополнительных ограничений требует взвешенного подхода.

Кроме затрат, связанных с модернизацией автомобильного парка, значительные инвестиции потребуются для организации метрологического обеспечения при введении нормирования на современном уровне. В Казахстане пока нет ни специалистов, ни производственных или научно-исследовательских организаций, имеющих достаточный опыт и современное оборудование для проведения соответствующего вида работ. По всей видимости на первом этапе работы, связанной с оценкой экологических качеств приобретаемой автотранспортной техники, необходимо использовать признанный Госстандартом республики опыт зарубежных сертификационных центров.

Третий фактор связан с возможностями обеспечения автомобильного транспорта качественными моторными топливами. В Казахстане существует три нефтеперерабатывающих завода. Их возможности по производству высокооктановых неэтилированных бензинов и дизельных топлив с низким содержанием серы пока невелики. Вопросы их модернизации /реконструкции/, а также импортные поставки качественных моторных топлив упираются в известную экономическую проблему. В настоящее время в рамках национального плана действий по охране окружающей среды и устойчивому развитию, реализуемому в республике при поддержке Всемирного Банка, осуществляется проект, нацеленный на определение возможностей и путей по выводу свинца из автомобильных бензинов. Реализация этого проекта во многом прояснит дальнейшее положение дел с качеством автомоторных топлив в Казахстане.

В связи с вышеизложенным в ЗАО “НИИ ТК“ разработаны следующие концептуальные положения по введению экологических нормативов для автотранспортной техники в Республике Казахстан:

А. Введение экологических нормативов для автотранспортных средств заранее (3-4 года) декларируется государством с тем, чтобы дать возможность автотранспортному сектору произвести соответствующие подготовительные работы.

Б. Введение экологических нормативов для автотранспортной техники должно быть поэтапным как с точки зрения объектов нормирования, так и с точки зрения значений принимаемых нормативов.

Учитывая существующую практику нормирования вредных выбросов от автомобилей в бывшем СССР и тот факт, что такое нормирование является аналогом европейской системы, а также принимая во внимание тесные технические и экономические связи, сохраняющиеся внутри стран СНГ, предлагается принять за основу оценки экологических качеств автотранспортной техники в Казахстане европейскую систему, сохранив принятый в ней принцип разделения подвижного состава автомобильного транспорта для нормирования на категории, как это принято в рамках Женевского Соглашения. Причем для наиболее массовых автомобилей (категории М₁и N₁) на первом этапе нормирования можно брать за основу требования, изложенные в Правилах ЕЭК ООН 15 или 83 для автомобилей, работающих на этилированных сортах бензина. По всей вероятности элементарный ездовой цикл, заложенный в этих Правилах, может достаточно точно отражать реальные условия эксплуатации автомобилей в современных казахстанских городах. Российский рынок автомобилей и имеющиеся в Казахстане проблемы с качеством автомоторных топлив пока не позволяют предъявлять более высокие требования к экологическим параметрам автотранспортной техники. Приоритет европейской системы может быть обоснован меньшим удельным весом автомобилей, импортируемых в Казахстан из США и Японии.

Национальная система оценки экологических качеств автотранспортной техники очевиднодолжна быть дополнена:

ограничением концентраций оксида углерода и углеводородов при работе двигателя с карбюраторной системой питания на режиме холостого хода (аналогично принятому в японской системе);
регламентацией выбросов картерных газов и топливных испарений по аналогии со всеми действующими системами;
ограничением дымности отработавших газов дизельных двигателей на режиме холостого хода (по аналогии с принятыми в Российской Федерации).

Сокращение негативного воздействия автомобильного транспорта на атмосферный воздух

В экономической ситуации, сложившейся в Казахстане к концу 90-х годов, реальные пути по сокращению негативного воздействия автомобильного транспорта на природную среду видятся в следующем.

Прежде всего, требуется развитие и совершенствование законодательной базы в области экологии на транспорте. Такая деятельность охватывает очень большой спектр вопросов – от совершенствования базовых законов, регламентирующих деятельность транспорта как компонента экономики (Закон о транспорте, Закон об автомобильном транспорте и т.п.) до разработки конкретных нормативных актов специального назначения (стандарты, правила и т.д.). Для обеспечения вхождения Казахстана в мировую транспортную систему следует предусматривать гармонизацию нормативно-правового обеспечения в транспортном комплексе с региональным и международным законодательством.

Для эффективного действия всего комплекса мероприятий в области охраны окружающей среды необходимо организовывать правовую сторону вопроса таким образом, чтобы любому субъекту автотранспортного рынка было невыгодно, прежде всего с экономической точки зрения, заниматься перевозочной или сервисной деятельностью, не удовлетворяющей принятым в Казахстане экологическим нормам. Базовые законы должны учитывать существующие экономические отношения в обществе, предусматривать, по крайней мере, ближайшую их эволюцию и распространяться на:

импортеров, а в перспективе, возможно, и на отечественных производителей автотранспортной техники;
перевозчиков всех форм собственности и организации труда;
хозяйствующих субъектов всех форм собственности и организации труда, осуществляющих любые виды автосервисных услуг;
экспедиторов;
хозяйствующих субъектов всех форм собственности и организации труда, осуществляющих нефтепереработку и распространение нефтепродуктов;
органы государственного и ведомственного контроля.

Базовые законы следует подкреплять пакетом стандартов, нормативных и технических документов, среди которых большую часть придется разрабатывать в Казахстане впервые (стандарты, определяющие понятие экологических и экономических качеств автомобилей, экологические нормативы, технические требования к гаражному, измерительному и контрольно-диагностическому оборудованию и т.д.).

Для повышения качества автомоторных топлив требуется разработка не только стандартов, регламентирующих их физико-химические свойства, но и иных механизмов экономического стимулирования, при помощи которых с рынка Казахстана вытеснялись бы этилированные сорта бензина и дизельное топливо с содержанием серы более 0,2%. На ближайшую перспективу следует также запланировать введение ограничений на содержание ароматических углеводородов в высокооктановых сортах бензина.

Что касается экологических требований к подвижному составу, то при отсутствии собственного производства и ограниченных (в ближайшей перспективе) возможностях приобретения новых автотранспортных средств было бы рационально использовать стандарты развитых стран мира - ЕС, США или Японии. Однако такие требования следует вводить поэтапно, не ограничивая без особой надобности сложившиеся рынки и не перегружая в экономическом плане транспортный сектор. При этом должен существовать точный план перехода к более жестким стандартам, согласованный с перспективным обеспечением топливно-смазочными материалами и сервисным обслуживанием. Имеется также смысл в смягчении норм стандарта ГОСТ 17.2.2.03. Такие действия, не ухудшая экологических качеств автомобилей, облегчат процедуры технического осмотра и обеспечат более строгое их выполнение.

Вторым безусловным направлением природоохранной деятельности в Казахстане должно стать совершенствование технической эксплуатации автотранспортных средств. Под этим подразумевается создание разветвленной сети предприятий по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, заправочных станций и т.д., деятельность которых лицензирована или производство которых сертифицировано на основе усовершенствованной нормативно-правовой базы. Для обеспечения необходимых условий качества следует развивать приборный контроль экологических параметров автомобилей и всего автотранспортного производства. Поскольку, например, заводы-изготовители автомобилей в странах СНГ не могут давать гарантий качества на свою продукцию, необходимо, может быть, разрабатывать и внедрять специальные методы контроля.

Несмотря на потребность в значительных инвестициях, для обеспечения в будущем требуемых экологических показателей работы автомобильного транспорта, следует как можно скорее приступить к модернизации нефтеперерабатывающего производства и совершенствования системы распределения нефтепродуктов в республике.

В качестве первоочередных действий в этом направлении можно назвать установление жестких процедур распространения автомоторных топлив по регионам, исключающих какую-либо фальсификацию топливно-смазочных материалов и несоответствие их действующим нормам качества.

Шумовое загрязнение

Шум признается загрязнителем природной среды гораздо реже, нежели выбросы в атмосферный воздух. Вместе с тем исследования, проведенные в европейских странах, показывают, что шум, вызванный движением транспорта, признается населением основным источником дискомфорта.

При оценке социальных эффектов шума от наземного транспорта в расчет принимается снижение производительности труда, ущерб для здоровья, влияние на цену собственности, психологический дискомфорт. Общая оценка социального эффекта шума в европейских странах близка к 0,1% валового внутреннего продукта, в том числе 64% приходится на автомобильный транспорт, 26% - на авиацию и 10% - на железные дороги. В целом наибольшее воздействие на качество жизни, как видно, оказывают автомобили.

Внешний шум автотранспортного средства определяется по различным методикам как на неподвижном автомобиле, так и при его движении.

Нормирование шума в развитых странах мира

Как и нормативы, касающиеся выбросов вредных веществ в атмосферу, нормативы по шуму постоянно пересматриваются с тем, чтобы снижать негативное воздействие на окружающую среду.

В таблице 2 показаны нормативы по шуму, действовавшие в Японии, а в таблице 3 предыдущие и действующие в настоящее время нормативы для стран Западной Европы.

Таблица 2 Нормы шума от автомобилей в Японии, дБ(А)

Год введения Классификация автомобиля	1982	1988
Грузовые и автобусы с полной массой до 3,5 т	81	78
с полной массой более 3,5 т	86	83
Легковые автомобили	78	78

Таблица 3 Ограничения по шуму для европейских автомобилей, дБ(А)

Год введения Категория автотранспортного средства	1988-89	1993-96
M₁	78	78
M₂: N_e 150 кВт N_e 150 кВт	80 83	78 80
M₂, N₁ : M_p  2 т 2 т  M_p  3,5 т	78 79	76 77
N₂, N₃: N_e 75 кВт 75 кВт  N_e 150 кВт 150 кВт  N_e	81 83 84	77 78 80

Нормативы бывшего СССР

Уровень внешнего шума автомобиля регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 27436 (СТ СЭВ 4864) “Внешний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерения”. По данному стандарту предусматривается оценка шумовых характеристик автотранспортного средства как при движении, так и на неподвижно стоящем автомобиле. Последний случай предназначен для оценки шума автомобиля, находящегося в эксплуатации, и при этом уровень шума не регламентируется.

Нормативы шумовых характеристик автомобилей, выпускаемых в бывшем СССР с 01.01.89 г., не должны превышать значений, приведенных в таблице 4.

Таблица 4 Допустимые уровни шума базовых моделей автомобилей и их модификаций по ГОСТ 27436

Тип автомобиля	Уровень шума, дБА
Легковые и грузопассажирские автомобили	77
Автобусы полной массой более 3,5 т с двигателем мощность, кВт: менее 150 150 и более	80 83
Автобусы и грузовые автомобили с полной массой, т: не более 2 более 2, но не более 3,5	78 79
Грузовые автомобили полной массой более 3,5 т с двигателем мощностью менее 75 кВт 75 и более, но не менее 150 150 и более	81 83 84

Как видно, нормативы бывшего СССР по шуму соответствуют мировым стандартам конца 80-х начала 90-х годов, что аналогично случаю выбросов вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами двигателей автомобилей. Такое совпадение не является случайным - после распада СССР и глубокого экономического кризиса, охватившего все постсоветские государства, работы по совершенствованию автотранспортной техники, а, следовательно, и нормированию ее технических характеристик практически не велись.

Нормирование шумовых параметров автомобилей предлагается проводить в два этапа. Основанием для этого служит тот факт, что автотранспортные средства с низким уровнем шума - это, как правило, современные и дорогостоящие автомобили. На период введения и отработки нормирования шумовых параметров автомобилей (3-4 года) достаточно будет выполнять европейские требования 1989 года или, что практически тоже самое, требования ГОСТ 27436 (СТ СЭВ 4864-84).

На втором этапе нормативы должны быть приведены в соответствие с действующими международными стандартами.

_____________

Собственные исследования автора и ЗАО НИИ ТК.

Blog

Автотранспорт и окружающая среда: проблемы и пути их решения

Содержание