Негативные факторы в авиации доклад

Обновлено: 17.05.2024

Реактивная гражданская авиация на протяжении всей своей истории находится под большим давлением экологов и защитников природы. Авиастроители, в свою очередь, постоянно внедряют новые идеи и решения для смягчения негативного влияния на климат и жителей планеты.

В этой статье пару слов о том, какое воздействие авиация оказывает на окружающую среду, что именно не устраивает экологов, и каким способом авиастроители пытаются решить возникающие проблемы?

Две основные проблемы

С момента появления гражданских реактивных лайнеров и вплоть до наших дней, вопросы экономии и экологии воздушного транспорта неразлучно связаны и переплетены между собой. Минимум четверть из всех расходов авиакомпаний приходится на оплату керосина, поэтому они в первую очередь, заинтересованы в самолётах, потребляющих как можно меньше топлива. Авиационные регуляторы вместе с экологами требуют сокращения эмиссии отработавших газов и вредных веществ, а также уменьшения акустического шума.

Очевидно, что практически всё замыкается на эффективности и совершенстве силовой установки самолёта. На протяжении семидесяти лет авиаконструкторы и создатели двигателей пытаются угодить всем заинтересованным сторонам, время от времени получая новые, более сложные вызовы.

Шумовое загрязнение

Вопросы по шумовому загрязнению территорий впервые появились в пятидесятые годы прошлого столетия, одновременно с началом активной эксплуатации новых реактивных пассажирских лайнеров. Близкое расположение аэропортов к жилым районам и быстрорастущий воздушный трафик в скором времени сделали шум главной экологической проблемой гражданской авиации.

Необычайно громкий звук, издаваемый при работе турбореактивного двигателя на максимальной тяге — это следствие выходя струи отработавших газов из сопла со скоростью около трёхсот метров в секунду. Звуковые волны различного спектра частот формируются в результате активного смешивания раскаленного потока из двигателя с окружающим воздухом.

В шестидесятые годы в прессе активно рассказывали о том, что будущее гражданских перевозок за сверхзвуковыми лайнерами. Отсюда вполне можно понять беспокойство людей, живущих по соседству с крупными аэропортами. Силовая установка сверхзвуковых самолётов предполагала наличие двигателей с форсажной камерой. За счет сжигания в ней дополнительного топлива, скорость истечения отработавших газов возрастала минимум вдвое, и как следствие, увеличивалась максимальная тяга. Но история сложилась так, что опасения людей, живущих в западных странах, в целом были напрасны. Массового распространения сверхзвуковые лайнеры так не получили.

Первые модификации двигателя Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 для сверхзвукового лайнера Concorde "дымили" даже на форсажном режиме работы

Технологии снижения шума

Существенный прогресс в работе по снижению авиационного шума произошел в шестидесятых-семидесятых годах с появлением двигателей, обладавших высокой степенью двухконтурности. Создавали их, в первую очередь, в рамках борьбы за экономию топлива, а снижение уровня шума было сопутствующим фактором. Турбовентиляторные двигатели расходовали намного больше воздуха, чем классические турбореактивные, но отбрасывали его с существенно меньшей скоростью. Таким образом удалось повысить общий КПД и одновременно с этим улучшить акустические показатели.

Потенциал развития турбовентиляторных двигателей оказался довольно высоким, что было очень кстати на фоне неоднократного ужесточения экологических норм. Благодаря снижению скорости истечения газов из двигателя, их влияние на создаваемый шум значительно снизилось, но на первый план вышел громкий звук от вентилятора. На режиме взлетной тяги его максимальная окружная скорость значительно превышала звуковую.

Тенденция на увеличение степени двухконтурности новых двигателей сыграла свою положительную роль. Больший диаметр вентилятора привел к снижению окружных скоростей, а его лопатки приобрели более оптимальную, с точки зрения аэродинамики, форму.

Дополнительно подавить шум помогают звукопоглощающие конструкции, размещаемые в мотогондоле. Как правило, это акустические панели резонансного типа, состоящие из нескольких слоёв и настроенные на гашение звуковых волн определенной частоты.

Впрочем, возникает он не только как следствие работы двигателей. Весомый вклад в его создание вносит и сам планер самолёта. Особенно на взлетно-посадочных режимах, когда выпущена механизация крыла и шасси. Турбулентные завихрения, образующиеся в результате обтекания элементов конструкции самолёта окружающим воздухом, являются дополнительным источником шума.

Загрязнение вредными веществами

Проблема эмиссии отработавших газов, а говоря доступным языком - выбросов в атмосферу вредных веществ, возникла несколько позднее проблемы шумового загрязнения. Наиболее широко эта тема начала обсуждаться в конце семидесятых годов прошлого века, когда стало ясно, что не смотря на пережитый нефтяной кризис, рынок коммерческих воздушных перевозок продолжит своё активное развитие. Из-за этого экологи впервые подняли принципиальный вопрос о глобальном воздействии авиации на климат планеты. Международный регулятор ICAO разработал в начале восьмидесятых годов строгие нормы по эмиссии для авиационных двигателей. В последующие годы эти стандарты неоднократно пересматривались в сторону ужесточения.

Авиационные двигатели гражданских лайнеров используют в качестве топлива керосин: горючую смесь жидких углеводородов, получаемую из нефти методом прямой перегонки. Топливо сжигается в камере сгорания под высоким давлением и температурой. В результате химической реакции образуются основные продукты полного сгорания: углекислый газ и вода. Кроме этого в отработавших газах в относительно небольшом количестве так же присутствуют не сгоревшие углеводороды, оксиды азота, монооксид углерода, сажевые частицы и соединения серы. Эмиссия перечисленных веществ строго регламентирована документами ICAO, поскольку они оказывают негативное влияние на экологическую обстановку.

Оптимизация устройства и работы камер сгорания с каждым новым поколением двигателей приводит к значительному снижению выброса токсичных соединений, но о полном избавлении от них в конечном итоге речи не идёт.

Парниковые газы

Наиболее важная и одновременно спорная часть авиационной эмиссии — это парниковые газы и их влияние на климат планеты. Глобальное потепление уже несколько десятков лет является одной из самых обсуждаемых экологических проблем и хорошим поводом для спекуляций и необычных медийный перформансов. Так, например, в развитых западных странах есть общественные движения с названиями “летать стыдно“ или “королевство без полётов”. Участники таких организаций могут позволить себе демонстративно переплыть Атлантический океан на яхте под парусом из Великобритании в Соединенные Штаты, а несущественные мелочи жизни — это когда вся команда этого судна улетает обратно в Европу всё на том же на самолёте!

Общий вклад авиации в мировую эмиссию парниковых газов по самым свежим пессимистичным оценкам составляет не более 3.5%. В масштабах планеты вроде бы несущественная цифра, однако споры о глобальном влиянии коммерческих самолётов на климат не угасают. Некоторые специалисты полагают, что эмиссия водяного пара, которая ведет к образованию конденсационных следов, может способствовать глобальному потеплению. Кроме воды и углекислого газа на больших высотах задерживаются и не сгоревшие вещества в виде аэрозолей. По мнению ученых они тоже вносят свой негативный вклад в изменение климата.

Ближайшие перспективы

Что может предложить современная гражданская авиапромышленность в рамках борьбы за экологичность? Самое очевидное — это дальнейшая работа над оптимизацией силовой установки и планера самолётов. На этом и сконцентрированы основные усилия специалистов. Но коммерческие перевозки, не смотря на возникающие иногда кризисы, год от года растут и эффект от сокращения удельного расхода топлива самолётами, скорее всего, будет нивелирован. Таким образом, эмиссия парниковых газов будет только увеличиваться.

Одним из вариантов их сокращения стало использование набирающего в мире популярность биотоплива. Оно создается преимущественно из растительного сырья либо из продуктов жизнедеятельности живых организмов. Некоторые крупные авиакомпании уже провели демонстрационные полёты на гражданских лайнерах, полностью или частично заправленных биотопливом.

По сравнению с керосином, при его сгорании выделяется примерно на треть меньше углекислого газа, что могло бы значительно улучшить ситуацию с эмиссией парниковых газов. Но пока биотопливо производится в очень малых количествах и стоит в два-три раза больше, чем керосин. Тем не менее, это направление считается очень перспективным и туда привлекаются крупные инвестиции.

Преимущество биотоплива состоит еще и в том, что для его использования не нужно перестраивать существующую заправочную инфраструктуру, а также что-то менять в конструкции самолёта.

Другое дело — криогенное топливо. В конце восьмидесятых годов прошлого века в Советском Союзе проходили испытания летающей лаборатории Ту-155. Один из его двигателей, получивший обозначение НК-88, мог работать на жидком водороде и сниженном природном газе. Экспериментальная программа должна была показать на практике возможность использования криогенного топлива на гражданских самолётах.

Жидкий водород — практически идеальное топливо, при сгорании которого образуется только вода и некоторое количество окислов азота. Сжиженный метан намного уступает водороду, но всё же сгорает намного чище керосина. Основная проблема в том, что хранить криогенное топливо можно только в специальном герметичном баке с экранно-вакуумной изоляцией. Поддерживать его в жидком состоянии возможно только при экстремально низких температурах: для водорода -250°С, для метана -160°С. На Ту-155 такой бак занимал почти половину пассажирского салона и располагался в его задней части. Таким образом, хранить криогенное топливо в крыле как керосин не получится — компоновка самолёта должна быть совершенно иной. К явным минусам можно отнести еще и чрезвычайную взрывоопасность водорода. Из-за целого набора трудно решаемых проблем, криогенное топливо не имеет практически никаких шансов на появление в авиации в обозримом будущем.

Экономия на очевидном

Впрочем, и относительно более простые с точки зрения реализации технологии, направленные на снижения расхода топлива, пока не особо приживаются. В 2013 году на парижском авиасалоне была представлена система электрического руления для среднемагистральных лайнеров. Между колёс основных стоек шасси Airbus А320 было установлено по электромотору, который вращал внешнее колесо.

Самолёт демонстративно катался с зачехленными двигателями по рулёжным дорожкам аэропорта Ле Бурже, получая электроэнергию от вспомогательной силовой установки. По заявлению создателей системы, авиакомпании смогут ежедневно экономить до полтонны топлива при активной эксплуатации лайнера. В общем выражении это сопоставимо с эффектом от установки винглетов: специальных аэродинамических законцовок крыла, созданных для увеличения топливной эффективности.

Массовое использование электрической тяги на рулении помогло бы улучшить качество воздуха в аэропорту и снизить уровень шума.

Несколько крупных авиакомпаний выразили заинтересованность в таких системах, но вплоть до наших дней ни одна из них ими не пользуется. В конечном итоге, все проекты на эту тему были свернуты.

Будущее за электрическими самолётами?

Современные гражданские лайнеры уже вплотную приблизились к пределам своей эффективности. Аэродинамика планера самых последних моделей практически доведена до совершенства, а у турбовентиляторных двигателей остался весьма скромный потенциал по уменьшению удельного расхода топлива. Большие надежды на будущее развитие гражданских перевозок связывают с появлением полностью электрических самолётов, имеющих альтернативную аэродинамическую компоновку. В настоящее время уже создано несколько проектов небольших самолётов с электрическим двигателем, получающим энергию от бортовых аккумуляторных батарей. А уже после 2030 года ожидается появление региональных лайнеров вместимостью до 100 человек, способных преодолевать расстояние до 1000 километров.

Главные проблемы электрической авиации на данный момент — недостаточная ёмкость аккумуляторов и отсутствие подходящих электромоторов большой мощности. По прогнозам, ёмкость литий-ионных батарей в ближайшее десятилетие смогут увеличить только вдвое. Потому наиболее перспективным решением могут стать самолёты, оснащенные с гибридной силовой установкой. Вентиляторы или винты будут вращаться при помощи электромотора, а электричество на борту будет вырабатываться генератором, подключенным к газотурбинной установке, работающей на традиционном углеводородном топливе. Полностью зеленым такой самолёт назвать, конечно нельзя, но на практике их массовое использование поможет существенно сократить количество вредных выбросов, и, в теории, сделать путешествия воздушным транспортом существенно дешевле.

Это канал Авиасмотр , большое спасибо за внимание и до встречи в новых сюжетах!

Главной функцией человека в системе “человек - производственная среда” является прием, переработка информации и управляющие действия на машину или технологический процесс в условиях воздействия внешней среды (микроклимат, шум, освещение, вредные излучения и др. факторы).

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.

Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям. В ГОСТ 12.1.005 указаны оптимальные и допустимые показатели микроклимата в производственных помещениях.

При нормировании метеорологических условий в производственных помещениях учитывают время года, физическую тяжесть выполняемых работ и интенсивность теплового облучения.

В промышленности вредные вещества находятся в газообразном, жидком и твердом состояниях. Они способны проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварения или кожу. По токсическому (вредному) эффекту воздействия на организм человека химические вещества разделяют на общетоксические, раздражающие, канцерогенные, мутагенные и др.

Вредные вещества в воздухе рабочей зоны определяются предельно-допустимой концентрацией (ПДК).

Согласно ГОСТ 12.1.007 по степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности.

Эксплуатируемая в настоящее время в гражданской авиации наземная и бортовая радиоэлектронная аппаратура имеет в своем составе мощные радиопередающие устройства, работающие в широком диапазоне высоких (ВЧ), ультравысоких (УВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот. Указанная аппаратура обладает большой дальностью действия и соответственно большими размерами опасной зоны облучения. Спектр электромагнитных излучений имеет широкий диапазон волн. Характер воздействия на человека электромагнитных излучений в различных диапазонах различен. В связи с этим различаются и требования к нормированию электромагнитных излучений.

Длительное систематическое воздействие электромагнитных полей радиочастот на организм человека может привести к функциональным изменениям в центральной нервной системе, в сердечно-сосудистой системе, к изменениям в составе крови, к заболеваниям органов зрения.

Лазерное излучение представляет собой когерентное излучение, характеризующееся высокой направленностью и большой плотностью энергии. Лазерные установки могут применяться в гражданской авиации для создания точных измерительных приборов и инструментов, оптической локации, прецизионной сварки, плавки, сверления тугоплавких материалов. Лазерные излучения могут оказывать тепловое, механическое и электромеханическое воздействие на глаза, кожу и внутренние органы тела человека.

Ионизирующие излучения - это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков. В гражданской авиации источники ионизирующих излучений применяются: в рентгеновских установках, используемых для дефектоскопии деталей и узлов воздушных судов, в авиационных, электровакуумных приборах, интроскопах. Механизм воздействия ионизирующих излучений состоит в их способности химически активизировать живые клетки и вызывать в них длительные, неестественные для них химические реакции. Ионизирующие излучения могут стать причиной таких тяжелых заболеваний, как лучевая болезнь, лейкоз, рак.

Обслуживание авиационной техники, механизация, автоматизация технологических процессов связаны с применением электрофицированного оборудования и инструментов, вычислительной и оргтехники, работающих от электрического тока. Поэтому вопросы электробезопасности приобретают исключительно важное значение. Электрический ток оказывает следующие виды воздействия на организм человека: термическое, электрохимическое, биологическое и механическое. Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов, в том числе и от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, схемы включения человека в электрическую цепь, состояния окружающей среды и индивидуальных особенностей организма. Электротравмы в гражданской авиации составляют незначительную часть производственного травматизма, но число смертельных исходов при травмах этого вида значительно.

Производственное освещение может быть двух видов: естественное и искусственное. Естественное освещение создается за счет солнечного излучения, проникающего в помещение через световые проемы. Оно оказывает благоприятное биологическое и психологическое воздействие на организм человека. Искусственное освещение создается с помощью электрических и люминесцентных ламп. Освещение, не отвечающее санитарным требованиям, может отрицательно влиять на зрение, самочувствие, работоспособность и профессиональное здоровье. Недостаточное освещение рабочего места затрудняет длительную работу, вызывает повышенное утомление и способствует развитию близорукости. Слишком низкие уровни освещения вызывают апатию и сонливость. Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождается снижением интенсивности обмена веществ в организме и ослаблением его активности. Излишне яркий свет слепит, снижает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы, уменьшает работоспособность, нарушает механизм сумеречного зрения. Воздействие чрезмерной яркости может вызвать фотоожоги глаз и кожи, кератиты, катаракты и другие функциональные нарушения. В силу тесной взаимосвязи зрения человека с работой мозга освещение оказывает существенное влияние на центральную нервную систему, управляющую всей жизнедеятельностью человека.

Основными источниками возникновения шума и вибрации являются авиадвигатели, спецмашины и технологическое оборудование, вибрирующее с определенной частотой. Под влиянием шума происходит снижение слуховой чувствительности, нарушение функций центральной и вегетативной нервных систем. Шум оказывает негативное влияние на органы слуха, вестибулярный аппарат, снижает общую сопротивляемость организма, является причиной частых головных болей и раздражительности, приводит к изменениям в органах зрения, нарушениям функции желудочно-кишечного тракта. При воздействии вибрации возможно возникновение вибрационной болезни, повреждение сосудов головного мозга и нарушение циркуляции крови.

Первая медицинская помощь при несчастных случаях и внезапных заболеваниях оказывается в виде неотложных мероприятий, направленных на прекращение действий повреждающего фактора, на устранение явлений, угрожающих жизни и здоровью пострадавшего, и подготовку к отправке в учебное учреждение. Оказание медицинской помощи осуществляется, как правило, не медицинским персоналом, а работниками, находящимися на месте происшествия.

Вопросы для самопроверки:

1. Какими параметрами характеризуется микроклимат производственных помещений.

2. Какое влияние оказывает микроклимат на здоровье и работоспособность персонала.

3. Что входит в понятие оптимальных и допустимых микроклиматических условий.

4. Что такое предельно-допустимая концентрация вредных веществ.

5. Перечислите основные характеристики электромагнитных излучений.

6. Нормирование электромагнитных излучений.

7. Перечислите основные характеристики лазерных излучений и меры защиты от них.

8. Воздействие лазерных и электромагнитных излучений на организм человека.

Экологи обвиняют авиационную отрасль в том, что появляется все больше свидетельств ее разрушительного воздействия на изменение климата, поскольку она экологически совершенствуется слишком медленно.

Идея создания экологически безопасного и экономически эффективного самолета

С помощью современных технологий могут проектировать более экономичные самолеты с улучшенными характеристиками двигателя, меньшим весом и сниженным сопротивлением. В результате пользователи могут сэкономить миллиарды долларов на топливе и уменьшить выбросы токсичных на сотни тысяч тонн.

Международная организация гражданской авиации ИКАО (от англ. ICAO — International Civil Aviation Organization) принимает действенные меры для сокращения негативного воздействия авиации на окружающую среду. Для этого разрабатываются новые стандарты, ужесточающие требования к эксплуатируемым самолетам по авиационному шуму и выбросам, а также расширяется список авиационных требований, по которым проводится сертификация двигателей воздушных судов. В качестве основного инструмента регулирования негативного воздействия авиации на атмосферу Комитет ИКАО по защите окружающей среды предлагает механизм глобальных рыночных мер. Наступило время, когда необходимость внедрения новых технологий в авиационной отрасли, способствующих снижению экологической нагрузки воздушного транспорта на окружающую среду, очевидна.

Экологический вред полетов самолетов

Одним из самых активных источников загрязнения атмосферы является транспорт. При этом путешествия самолетом является не самой лучшей идеей с точки зрения защиты окружающей среды. На пассажира, который летит из Берлина в Нью-Йорк и обратно экономическим классом, приходится 1,5-2 тонны выбросов CO₂. По данным Международного энергетического агентства (МЭА) среднестатистический житель Германии с учетом всех источников загрязнения был ответственным за эмиссию почти 8,9 тонны CO₂ в год. В США этот показатель составляет около 15 тонн на человека. Согласно исследованию Всемирного банка, на авиапассажиров, путешествующих первым классом, приходится примерно втрое больше выбросов CO₂ по сравнению с пассажирами экономкласса, поскольку кресла в первом классе занимают больше места.

В целом по данным Европейского агентства по окружающей среде, в мире, на долю авиации приходится около трех процентов вредных для климата выбросов.

Авиационные эмиссии диоксида углерода составляют, по различным оценкам, от 2 до 2,5 % от общего количества антропогенных выбросов CO₂ в атмосферу. Например, при перелете Москва-Сочи Airbus A320 выбросы CO₂ составляют 13 608 кг, и, соответственно, при наполненности саллона на 100%, на каждого пассажира приходится 76 кг CO₂.

Предполагается, что к 2040 году даже при оптимистичном прогнозе, связанном с улучшением технологий топливной эффективности, количество авиационных эмиссий СО₂ может достигнуть почти полутора тысяч мегатонн в год.

И хотя сегодня авиация существенно (примерно в 15 раз) уступает автомобильному транспорту по количеству выбрасываемых в воздух загрязняющих веществ, она ежедневно влияет на экологию верхней тропосферы и нижней стратосферы. В отличие от других видов транспорта авиация покрывает огромные расстояния, воздействуя на качество воздуха в локальном, региональном и глобальном отношении. При этом воздействие авиации на атмосферу можно разделить на акустическое и химическое.

Экологические требования становятся более жесткими

В 2016 г. CAEP (Комитет ИКАО по охране окружающей среды от воздействия авиации) рекомендовал два новых стандарта: по эмиссиям диоксида углерода и нелетучих взвешенных частиц. Рекомендованный стандарт по СО₂ предложен для стимулирования более эффективных технологий сжигания топлива при использовании самолетов и аналогичен существующим стандартам по эмиссиям и авиационному шуму. Стандарты планируется применяться к моделям нового типа дозвуковых и турбовинтовых самолетов, которые будут вводиться в эксплуатацию с 2020 г., а к уже эксплуатируемым – с 2023 г. Если эксплуатируемые модели, не отвечающие пока требованиям по стандартам СО₂, не смогут быть модернизированы должным образом до 2028 г., то после этого срока они не смогут использоваться.

Акустическое загрязнение атмосферы

Авиационный шум – важный фактор негативного отношения к авиации населения на территориях, соседствующих с аэропортом. Под его воздействие попадает сравнительно большое число людей, проживающих в окрестностях, а также работники аэропорта и пассажиры. Авиационный шум отрицательно воздействует на здоровье людей (чаще всего это ухудшение слуха, стрессовые состояния, проблемы, связанные с концентрацией внимания).

Политика ИКАО по проблеме авиационного шума предусматривает развитие мер по смягчению акустического загрязнения: внедрение технологий сокращения шума, наземное планирование (например, запреты на полеты в ночное время), ужесточение стандартов по шуму для существующего парка самолетов и разработку стандартов для новых моделей воздушных судов. В свое время, из-за внедрения жестких стандартов по авиационному шуму, Россия потеряла возможность эксплуатировать самолеты отечественного производства для осуществления международных перелетов, что нанесло колоссальный удар по отечественному самолетостроению. В настоящее время разрабатываются принципиально новые конструкции самолётов и концепции двигателей, производители стремятся к тому, чтобы их продукция отвечала самым высоким требованиям экологических стандартов.

Шум самолета может быть настолько сильным, что даже несколько секунд оставаться рядом с самолетом, особенно во время вылета, может привести к потере слуха. Звуковое давление 25 м от реактивного самолета, который взлетает, составляет около 150 дБА (децибел-А), которого достаточно, чтобы разрушить барабанные перепонки.

Качество воздуха в аэропортах

Интерес к загрязнению воздуха в аэропортах начал возрастать с начала 1970-х годов, когда резко активизировались коммерческие перевозки с использованием турбовинтовых самолетов. Химическое загрязнение воздуха в аэропортах представлено такими авиационными эмиссиями как оксиды углерода (СО, СО2), азота (NOх), серы (SOx), углеводородами (НС) и взвешенными частицами, образующимися в результате работы двигателей и сжигания авиационного топлива.

Источники эмиссий, связанные с авиацией, способны распространяться и приводить к ухудшению качества воздуха в близлежащих населенных пунктах. Эти эмиссии представляют потенциальный риск общественному здоровью и окружающей среде, поскольку могут вызывать увеличение концентрации приземного озона, приводить к выпадению кислотных дождей.

Эмиссии авиационных двигателей

За последние несколько десятилетий были достигнуты значительные успехи в вопросе сокращения эмиссий в связи с повышением экологичности авиационных топлив (частичная замена керосина на сжиженный природный газ или биотопливо) и техническими усовершенствованиями авиационных двигателей (увеличением их тяговой эффективности, подразумевающим меньшее потребление топлива). Однако этот прогресс может нивелироваться в будущем ростом активности воздушных перевозок.

Сжигание основной части авиационного топлива происходит не в приземном слое вблизи аэропортов, а в более высоких слоях атмосферы. Специалисты полагают, что ежегодно возрастающая эмиссия углекислого газа, воды и метана двигателями коммерческих самолетов изменяет химический и радиационный баланс атмосферы, что наряду с эмиссией сажевых сульфатных аэрозолей может влиять на климат. Особое значение имеют такие компоненты, как двуокись углерода и оксиды азота. Оксиды азота принимают участие в химии озона (его увеличение может приводить к нагреванию верхней тропосферы) и увеличению количества гидроксильных радикалов (ОН), основного атмосферного окислителя. Увеличение ОН приводит к сокращению времени жизни метана СН₄, результатом чего может стать охлаждение и параллельно – на протяжении десятилетий – сокращение тропосферного озона.

Оксиды серы и сажа приводят к образованию аэрозолей. Аэрозоли и их предшественники (сажа и сульфаты) увеличивают облачность в форме линейных контрейлов (конденсационных следов) и перистых облаков. В зависимости от состояния окружающей атмосферы эти следы могут существовать иногда несколько минут, а иногда – часы, растекаясь в ширину на несколько километров и напоминая перистые или высококучевые облака. Весьма значительное воздействие на радиационный баланс следует ожидать в результате выбросов частиц сажи - твердотельных продуктов неполного сгорания топлива, которые играют роль ядер конденсации. В верхней тропосфере сажевые аэрозоли имеют размер 0,1-0,5 мкм и состоят из агломератов первичных частиц с диаметром 20-40 нм. Их средняя концентрация изменяется в пределах от 0,004 до 0,5 см -3 .

В настоящее время считается, что влияние эмиссии сажевых частиц на климат обусловлено главным образом формированием долгоживущих конденсационных следов (прямой эффект) и инициированием образования перистых облаков (вторичный эффект).

Решит ли проблему снижения выброса парниковых газов биотопливо?

Биотопливо рекламируется как основной путь для авиационной промышленности по сокращению выбросов углерода, и в последние годы несколько авиакомпаний осуществляли коммерческие полеты с его использованием. Но цены биотопливо остаются выше, чем на обычное топливо, и на сегодняшний день они составляют лишь небольшую долю реактивного топлива, используемого во всем мире.

Следует отметить, что отношение экспертов к биотопливу (производимому из кукурузы, сои, рапса, пальмового масла, водорослей и т. д.) далеко не однозначно в условиях, когда урожай часто гибнет из-за засух или несвоевременных дождей. Специалисты предупреждают, что полный переход на биотопливо грозит постепенным уничтожением тропических лесов и подорожанием продуктов питания. Кроме того, при его применении в долгосрочной перспективе не доказан эффект снижения выбросов СО₂. Тем не менее биотопливо для нужд авиации уже производится в США, Великобритании, Германии, Франции, Финляндии. Китай, наладивший производство топлива из пальмового масла, также намерен в ближайшее время довести долю биотоплива до одной трети от всего используемого авиацией горючего.

В последние годы в ряде стран, ратующих за экологию, происходит активная замена традиционного авиационного керосина на криогенное топливо (водород, сжиженный природный газ). При его использовании самолет становится экономичнее (расход топлива уменьшается), выбросы СО₂ в атмосферу заметно снижаются, но возникают новые проблемы, решение которых пока не реализовано.

Данная статья посвящена исследованию влияния авиации на окружающую среду и мер по ослаблению негативного воздействия. В статье описываются химические и физические виды загрязнение атмосферы воздушным транспортом. Автор анализирует некоторые аспекты качества воздуха в аэропортах совместно с возможным влиянием авиационных эмиссий на радиационный баланс. Автор рассматривает возможности сокращения авиационных эмиссий и ослабления негативного воздействия авиации на окружающую среду.

Ключевые слова: окружающая среда, авиационный шум, авиационные эмиссии, загрязнение, понижение негативного воздействия.

The article is devoted to studying the impact of aviation on the environment and measures to mitigate the negative impact. The article describes the chemical and physical types of air pollution by air. The author analyzes some aspects of air quality at airports together with the possible impact of aviation emissions on the radiation balance. The author examines the possibilities of reducing aviation emissions and mitigating the negative impact of aviation on the environment.

Key words: environment, aircraft noise, aircraft emissions, pollution, mitigation of negative impact.

Постановка проблемы . Сегодня стремительные процессы, происходящие в современном обществе, и принятые международные экологические стандарты заставляют предприятия авиационной отрасли активизировать свою деятельность по снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Вопросам влияния хозяйственной деятельности отечественных предприятий на окружающую среду обращается значительное внимание в современных научных разработках, в частности в наработках: Билявского Г. А., Гирусова Е. В., Данилова-Данильяна В. И., Шевчука В. Я. и др. Исследования развития авиационной отрасли отражены в научных трудах О. Арефьевой, В. Загорулько, В. Кобы, К. Колд, В. Матвеева, Н. Новиковой, Г. Остапа, Е. Сыча, В. Щелкунова и др., вопросы негативного воздействия на окружающую среду в области гражданской авиации рассматриваются в работах Запорожца А. И., Коноваловой А. В. и др.

Однако стоит отметить, что до сих пор актуальной проблемой является разработка действенных мер снижения негативного воздействия гражданской авиации на природу и население.

Цель работы заключается в исследовании влияния авиации на окружающую среду и мер по ослаблению негативного воздействия.

Основное изложение работы . В Росси на современном этапе существует острая проблема загрязнения атмосферы от передвижных источников, что обусловливает необходимость организации эффективного контроля за действием предприятий всех отраслей и сфер деятельности и разработки эффективных мер снижения их негативного влияния на окружающую среду [4, с.299].

Постоянный рост общего объема международных и внутренних регулярных авиационных перевозок, уровня пассажиропотоков через аэропорты РФ также приводит к увеличению концентрации загрязняющих веществ как на территории аэропортов, так и в районах города, прилегающих к нему. В городах, где расположены крупнейшие аэропорты России, наблюдается большая концентрация транспорта, в связи с чем общий уровень загрязнения воздуха мегаполиса выше среднего по РФ и оценивается специалистами-экологами как высокий [1, с.63]. Так, в общем количестве суммарных загрязнений атмосферного воздуха столицы в 2019 году 87 % пришлось на автомобильный, железнодорожный, водный и авиационный транспорт, 13 % — на промышленные предприятия. Больше усиливают экологическую напряжение Москвы аэропорты, их перспективное развитие обуславливает еще большее загрязнение воздуха.

Специалистами считается, что влияние воздушного транспорта на окружающую среду связано со следующими особенностями авиационной деятельности: современный парк самолетов и вертолетов имеет газотурбинные двигатели, работающие на авиакеросине, химический состав которого отличается от автомобильного бензина и дизельного топлива лучшим качеством с меньшим содержанием серы и механических примесей, основная масса отработанных газов выбрасывается воздушными судами непосредственно в воздушном пространстве на относительно большой высоте, при высокой скорости и турбулентном потоке, и лишь небольшая доля — в непосредственной близости от аэропортов и населенных пунктов [3, с.7].

Согласно результатам исследований по неблагоприятному воздействию авиации на окружающую среду [4], в окрестности аэропортов существуют следующие факторы:

− шум во время эксплуатации самолетов,

− выбросы загрязняющих веществ,

− загрязненные стоки с территории аэропорта.

К факторам химического воздействия авиации на окружающую среду специалисты относят [5; 7]: эмиссию вредных веществ авиационными двигателями и их действие на озоновый слой атмосферы, к факторам физического воздействия — авиационный шум и звуковой удар.

Авиационный шум существенно влияет на шумовой режим территории в окрестностях аэропортов. Подсчитано, что при 300 взлетах и посадках трансконтинентальных авиалайнеров в сутки в атмосферу поступает 3,7 т оксида углерода, 2 т углеводородных соединений и 1,7 т оксидов азота. В среднем один реактивный самолет, потребляя в течение 1:00 15 т топлива и 625 т воздуха, выпускает в окружающую среду: 18 т водяного пара; 46,8 т диоксида углерода; 15 кг оксидов серы; 635 кг оксида углерода; 635 кг оксидов азота 2,2 кг твердых частиц. [2]

Самолеты загрязняют приземные слои атмосферы отработанными газами авиадвигателей, составляющие 87 % всех выбросов гражданской авиации. Общий выброс токсичных веществ воздушными судами может быть примерно оценен объемом потребляемого авиацией топлива, который составляет около 4 % от общих расходов топлива всеми видами транспорта [6, с.19].

Специалистами подсчитано, что выбросы вредных веществ в зоне аэропорта зависит от взлетно-посадочного цикла для самолетов различных типов (табл. 1).

Эмиссия с авиационных двигателей для самолетов различных типов

Тип самолета

Выбросы вредных веществ за взлетно-посадочный цикл, кг / ч

Читайте также: