Небольшой ликбез для любителей подышать из выхлопной трубы.
Отработавшие газы ДВС содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4 -5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их объединяют в группы.
Первая группа. В нее входят нетоксичные вещества (естественные компоненты атмосферного воздуха).
Вторая группа. К этой группе относят только одно вещество - оксид углерода, или угарный газ (СО). Продукт неполного сгорания нефтяных видов топлива не имеет цвета и запаха, легче воздуха. В кислороде и на воздухе оксид углерода горит голубоватым пламенем, выделяя много теплоты и превращаясь в углекислый газ.
Оксид углерода обладает выраженным отравляющим действием. Оно обусловлено его способностью вступать в реакцию с гемоглобином крови, приводя к образованию карбоксигемоглобина, который не связывает кислород. Вследствие этого нарушается газообмен в организме, появляется кислородное голодание и возникает нарушение функционирования всех систем организма. Отравлению угарным газом часто подвержены водители автотранспортных средств при ночевках в кабине с работающим двигателем или при прогреве двигателя в закрытом гараже. Характер отравления оксидом углерода зависит от его концентрации в воздухе, длительности воздействия и индивидуальной восприимчивости человека. Легкая степень отравления вызывает пульсацию в голове, потемнение в глазах, повышенное сердцебиение. При тяжелом отравлении сознание затуманивается, возрастает сонливость. При очень больших дозах угарного газа (свыше 1 %) наступают потеря сознания и смерть.
Третья группа. В ее составе оксиды азота, главным образом NO -оксид азота и NO 2 - диоксид азота. Это газы, образующиеся в камере сгорания ДВС при температуре 2800 °С и давлении около 10 кгс/см 2 . Оксид азота - бесцветный газ, не взаимодействует с водой и мало растворим в ней, не вступает в реакции с растворами кислот и щелочей. Легко окисляется кислородом воздуха и образует диоксид азота. При обычных атмосферных условиях NO полностью превращается в NO 2 -газ бурового цвета с характерным запахом. Он тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.
Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Общий характер воздействия меняется в зависимости от содержания различных оксидов азота. При контакте диоксида азота с влажной поверхностью (слизистые оболочки глаз, носа, бронхов) образуются азотная и азотистая кислоты, раздражающие слизистые оболочки и поражающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004 - 0,008 %) возникают астматические проявления и отек легких. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий. При длительном воздействии оксидов азота в концентрациях, превышающих норму, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью, а также нервными расстройствами.
Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.
Оксиды азота оказывают отрицательное воздействие и на растительность, образуя на листовых пластинах растворы азотной и азотистой кислот. Этим же свойством обусловлено влияние оксидов азота на строительные материалы и металлические конструкции. Кроме того, они участвуют в фотохимической реакции образования смога.
Четвертая группа. В эту наиболее многочисленную по составу группу входят различные углеводороды, то есть соединения типа С x Н y . В отработавших газах содержатся углеводороды различных гомологических рядов: парафиновые (алканы), нафтеновые (цикланы) и ароматические (бензольные), всего около 160 компонентов. Они образуются в результате неполного сгорания топлива в двигателе.
Несгоревшие углеводороды являются одной из причин появления белого или голубого дыма. Это происходит при запаздывании воспламенения рабочей смеси в двигателе или при пониженных температурах в камере сгорания.
Углеводороды токсичны и оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека. Углеводородные соединения отработавших газов, наряду с токсическими свойствами, обладают канцерогенным действием. Канцерогены - это вещества, способствующие возникновению и развитию злокачественных новообразований.
Особой канцерогенной активностью отличается ароматический углеводород бенз-а-пирен С 20 H 12 , содержащийся в отработавших газах бензиновых двигателей и дизелей. Он хорошо растворяется в маслах, жирах, сыворотке человеческой крови. Накапливаясь в организме человека до опасных концентраций, бенз-а-пирен стимулирует образование злокачественных опухолей.
Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате образуются новые токсичные продукты - фотооксиданты, являющиеся основой "смога".
Фотооксиданты биологически активны, оказывают вредное воздействие на живые организмы, ведут к росту легочных и бронхиальных заболеваний людей , разрушают резиновые изделия, ускоряют коррозию металлов, ухудшают условия видимости.
Пятая группа. Ее составляют альдегиды - органические соединения, содержащие альдегидную группу -СHO , связанную с углеводородным радикалом (СН 3 , С 6 Н 5 или др.).
В отработавших газах присутствуют в основном формальдегид, акролеин и уксусный альдегид.Наибольшее количество альдегидов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузок , когда температуры сгорания в двигателе невысокие.
Формальдегид НСНО - бесцветный газ с неприятным запахом, тяжелее воздуха, легко растворимый в воде. Он раздражает слизистые оболочки человека, дыхательные пути, поражает центральную нервную систему. Обуславливает запах отработавших газов, особенно у дизелей.
Акролеин СН 2 =СН-СН=O, или альдегид акриловой кислоты, - бесцветный ядовитый газ с запахом подгоревших жиров. Оказывает воздействие на слизистые оболочки.
Уксусный альдегид СН 3 СНО - газ с резким запахом и токсичным действием на человеческий организм.
Шестая группа. В нее выделяют сажу и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.). Сажа - частицы твердого углерода черного цвета, образующиеся при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Она не представляет непосредственной опасности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах.Наибольший вред сажи заключается в адсорбировании на ее поверхности бенз-а-пирена , который в этом случае оказывает более сильное негативное воздействие на организм человека, чем в чистом виде.
Седьмая группа. Представляет собой сернистые соединения - такие неорганические газы, как сернистый ангидрид, сероводород, которые появляются в составе отработавших газов двигателей, если используется топливо с повышенным содержанием серы. Значительно больше серы присутствует в дизельных топливах по сравнению с другими видами топлив, используемых на транспорте.
Для отечественных месторождений нефти (особенно в восточных районах) характерен высокий процент присутствия серы и сернистых соединений. Поэтому и получаемое из нее дизельное топливо по устаревшим технологиям отличается более тяжелым фракционным составом и вместе с тем хуже очищено от сернистых и парафиновых соединений. Согласно европейским стандартам, введенным в действие в 1996 году, содержание серы в дизельном топливе не должно превышать 0,005 г/л, а по российскому стандарту - 1,7 г/л. Наличие серы усиливает токсичность отработавших газов дизелей и является причиной появления в них вредных сернистых соединений.
Сернистые соединения обладают резким запахом, тяжелее воздуха, растворяются в воде. Оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, при высокой концентрации (свыше 0,01 %) - к отравлению организма. Сернистый ангидрид губительно воздействует и на растительный мир.
Восьмая группа. Компоненты этой группы - свинец и его соединения - встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина, имеющего в своем составе присадку, повышающую октановое число. Оно определяет способность двигателя работать без детонации. Чем выше октановое число, тем более стоек бензин против детонации. Детонационное сгорание рабочей смеси протекает со сверхзвуковой скоростью, что в 100 раз быстрее нормального. Работа двигателя с детонацией опасна тем, что двигатель перегревается, мощность его падает, а срок службы резко сокращается. Увеличение октанового числа бензина способствует снижению возможности наступления детонации.
В качестве присадки, повышающей октановое число, используют антидетонатор - этиловую жидкость Р-9. Бензин с добавлением этиловой жидкости становится этилированным. В состав этиловой жидкости входят собственно антидетонатор - тетраэтилсвинец РЬ(С 2 Н 5) 4 , выноси-тель - бромистый этил (ВгС 2 Н 5) и α-монохлорнафталин (C 10 H 7 Cl), наполнитель - бензин Б-70, антиокислитель - параоксидифениламин и краситель. При сгорании этилированного бензина выноситель способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отработавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дорог.
В придорожном пространстве примерно 50 % выбросов свинца в виде микрочастиц сразу распределяются на прилегающей поверхности. Остальное количество в течение нескольких часов находится в воздухе в виде аэрозолей, а затем также осаждается на землю вблизи дорог. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию. Добавление к бензину присадки Р-9 делает его высокотоксичным. Разные марки бензина имеют различное процентное содержание присадки. Чтобы различать марки этилированного бензина, их окрашивают, добавляя в присадку разноцветные красители. Неэтилированный бензин поставляется без окрашивания (табл. 9).
В развитых странах мира применение этилированного бензина ограничивается или уже полностью прекращено. В России он еще находит широкое применение. Однако ставится задача отказаться от его использования. Крупные промышленные центры и курортные местности переходят на использование неэтилированных бензинов.
Негативное воздействие на экосистемы оказывают не только рассмотренные компоненты отработавших газов двигателей, выделенные в восемь групп, но и сами углеводородные топлива, масла и смазки. Обладая большой способностью к испарению, особенно при повышении температуры, пары топлив и масел распространяются в воздухе и отрицательно влияют на живые организмы.
В местах заправки транспортных средств топливом и маслом происходят случайные разливы и намеренные сливы отработанного масла прямо на землю или в водоемы. На месте масляного пятна длительное время не произрастает растительность. Нефтепродукты, попавшие в водоемы, губительно воздействуют на их флору и фауну.
Печатается с некоторыми сокращениями по книге Павлова Е. И. Экология транспорта. Подчеркивания и выделение - мои.
Газы автотранспорта остаются в приземном слое атмосферы, что затрудняет их рассеивание. Узкие улицы и высокие здания также способствуют задерживанию токсических соединений выхлопных газов в зоне дыхания пешеходов. В состав выхлопных газов автотранспорта входит более 200 компонентов, тогда как нормируются из них лишь немногие (дымность, оксиды углерода и азота, углеводороды).[ ...]
Состав выхлопных газов зависит от ряда факторов: типа двигателя (карбюраторный, дизельный), режима его работы и нагрузки, технического состояния и качества топлива (табл. 10.4, 10.5).[ ...]
Выхлопные газы помимо углеводородов, входящих в состав топлива, содержат продукты неполного его сгорания, такие как ацетилен, олефины и карбонильные соединения. Количество ЛОС в выхлопных газах зависит от условий работы двигателя. Особенно большое количество вредных примесей поступает в окружающий воздух, когда двигатель работает на «холостом» ходу - при кратковременных остановках и на перекрестках.[ ...]
В состав выхлопных газов входят такие токсичные вещества как угарный газ, окислы азота, сернистый газ, соединения свинца и различные канцерогенные углеводороды.[ ...]
В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит около 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны оксиды углерода, азота, углеводороды, в т. ч. полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен и др.). При сжигании 1 л бензина в воздух поступает 200-400 мг свинца, входящего в состав антиде-тонационной присадки. Транспорт является также источником пыли, возникающей от разрушения дорожных покрытий и истирания шин.[ ...]
Так как состав выхлопных газов зависит от смеси топлива и воздуха и момента зажигания, он также будет зависеть и от характера вождения. Для достижения наибольшей мощности требуются смеси с 10-15%-ным обогащением, в то время как наиболее экономичной является скорость при несколько меньшем обогащении топлива. Для большинства двигателей на холостом ходу требуются обогащенные смеси, и продукты горения неполностью выбрасываются из цилиндра. При ускорении движения давление в топливной системе снижается и топливо конденсируется на стенках коллектора. Для предотвращения обеднения топливной смеси служит карбюратор, обеспечивающий подачу большего количества топлива при ускорении движения. При снижении скорости с помощью закрытого дросселя вакуум в коллекторе увеличивается, снижается подсос воздуха и чрезмерно возрастает насыщенность смеси. При таких колебаниях выбросы в значительной степени зависят от требований, предъявляемых к двигателю (табл.[ ...]
Вопрос о выхлопных газах и аэрозолях, выделяемых в воздух автомобильными двигателями, требует значительно более интенсивного изучения. В этом направлении получены уже некоторые данные о составе выхлопных газов, из которых следует, что состав их изменяется под влиянием многочисленных факторов, куда входят конструкция двигателя, режим работы и уход за двигателем, а также используемое горючее (Faith, 1954; Fitton, 1954). В настоящее время планируется интенсивное изучение влияния всех составных частей выхлопных газов в хроническом эксперименте, на животных.[ ...]
| 18 |
Бесцветный газ, без запаха и вкуса. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Температура кипения - 190°С. Коэффициент растворимости в воде 0,2489 (20°), 0,02218 (30°), 0,02081 (38°), 0,02035 (40°). Вес 1 л газа при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,25 г. Входит в состав различных газовых смесей, коксового, сланцевого, водяного, древесного, доменного газов, выхлопных газов автотранспорта и др.[ ...]
Отработавшие газы автомобилей и других двигателей внутреннего сгорания являются основным источником загрязнения атмосферы городов (до 40% всех загрязнений в США). Многие специалисты склонны рассматривать проблему загрязнения атмосферы как проблему загрязнения ее отработавшими газами различных двигателей (автомобили, моторные лодки и суда, реактивные двигатели самолетов и т. д.). Состав этих газов очень сложен, поскольку, помимо углеводородов различных классов, они содержат токсичные неорганические вещества (оксиды азота, углерода, соединения серы, галогены), а также металлы и металлорганиче-ские соединения . Анализ подобных композиций, содержащих неорганические и органические соединения с широким интервалом температур кипения (углеводороды С1-С12) встречает значительные трудности, и для его осуществления, как правило, используют несколько аналитических методов. В частности, оксид и диоксид углерода определяют методом ИК-спектроскопии, оксиды азота- с помощью хемилюминесценции, а для обнаружения углеводородов применяют газовую хроматографию . С ее помощью можно анализировать и неорганические компоненты выхлопных газов, причем чувствительность определения составляет около 10-4% для СО, 10-2% для N0 , 3-10-4% для С02 и 2-10“5% для углеводородов , но анализ сложен и трудоемок.[ ...]
На концентрации выхлопных газов в тоннеле влияют: 1) интенсивность, состав и скорость транспортного потока; 2) длина, конфигурация и степень заглубления тоннеля; 3) направление и скорость господствующих ветров по отношению к оси тоннеля.[ ...]
В табл. 12.1 приведен состав основных примесей в выхлопных газах бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).[ ...]
Выше упоминалось, что состав выхлопных газов заметно меняется с изменением режима работы двигателя, поэтому реактор должен быть рассчитан с учетом изменения концентраций. Кроме того, для протекания реакции требуются повышенные температуры, поэтому реактор должен обеспечивать быстрый подъем температуры, так как в холодном реакторе будет конденсироваться вода. К техническим трудностям добавляется необходимое условие, чтобы система реактора функционировала длительное время без технического ухода. В отличие от других приспособлений в машине в этом случае автомобилист не будет обращать внимание на систему реактора, не дающую ему практической отдачи, и, возможно, он не получит реальных сигналов о том, что система вышла из строя. Кроме того, контролировать эффективность очистной системы путем регулярных проверок и технических осмотров значительно труднее, чем добиться определенного среднего уровня надежности конструкции.[ ...]
| 10 |
Количественный и качественный состав выхлопных газов зависит от вида и качества топлива, типа двигателя, его характеристик, технического состояния, квалификации механиков, обеспечения автохозяйства диагностической аппаратурой и др.[ ...]
Для определения двуокиси азота в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания автомобилей и в отходящих газах ванн регенерации серебра предложена непроточная электрохимическая ячейка, обладающая длительным ресурсом работы - 120 суток. Рабочим электродом служит платина или графит, а вспомогательным - уголь марки Б. Поглотительный раствор имеет состав 3% по КВг и 1% по Н2304. Нижний предел анализируемой концентрации двуокиси азота данной непроточной ячейкой 0,001 мг/л .[ ...]
В табл. 3 приведен ориентировочный состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей (И. Л. Варшавский, 1969).[ ...]
Значительное загрязнение атмосферы происходит выхлопным! газами автомобильного транспорта. В их состав входит большая гамм: токсичных веществ, главными из которых являются: СО, NOx- углево дороды, канцерогенные вещества. К загрязнителям воздушного бассей на от автомобильного транспорта следует отнести также резиновун пыль, образующуюся в результате истирания автопокрышек.[ ...]
Техническое состояние двигателя. Большое влияние на состав выхлопных газов оказывает техническое состояние двигателя и прежде всего карбюратора. Исследования, проведенные Ж- Г. Манусаджанцем (1971), показали, что после установки на автомобилях, имевших ранее повышенное содержание окиси углерода в выхлопных газах (5-6%), новых, правильно отрегулированных карбюраторов концентрация этого газа снизилась до 1,5%. Неисправные карбюраторы после ремонта и регулировки также обеспечивали уменьшение содержания окиси углерода в выхлопных газах до 1,5-2%.[ ...]
Простая мера-регулировка двигателей может снизить токсичность выхлопных газов в несколько раз. Поэтому в городах создаются контрольно-измерительные пункты для диагностики двигателей машин. В автохозяйстве на специальных беговых барабанах, заменяющих полотно дороги, машина проходит испытание, в ходе которого измеряется химический состав газов двигателя при разных режимах работы. Машина с большим выбросом выхлопных газов на линию не должна выпускаться. По имеющимся в литературе данным, одна эта мера может снизить загрязнение атмосферного воздуха в 1980 г. в 3,2 раза, а к 2000 г.-в 4 раза.[ ...]
В рассматриваемой схеме предусматривается часть тепловой энергии выхлопных газов в отопительный период использовать для теплофикационных целей КС, прилегающих населенных пунктов, тепличных и животноводческих хозяйств. Комплексная энерготехнологическая установка на КС включает в свой состав многие агрегаты, узлы и оборудование, представленные на схеме рис.1, которые показали высокую экономичность и успешно эксплуатируются в течение длительного времени в различных отраслях промышленности.[ ...]
В условиях Южно-Сахалинска, где основными загрязнителями являются выхлопные газы автотранспорта и отходы ТЭЦ, специальных работ по воздействию их на отдельные объекты растительного мира не проводилось. В ходе работ по определению микроэлементарного состава ряда растений, в том числе и луговых и сорных трав, были проведены некоторые наблюдения за содержанием токсичных микроэлементов в надземной массе растений в черте города и за его пределами, а также на рекультивируемых отработанных картах золоотвала Южно-Сахалинской ТЭЦ. Химический состав зависит как от вида, так и от внешних условий существования, поэтому для определения свинца брались пробы следующих видов растений: ежи сборной (Dactylis glomerata L.), клевера ползучего (Trifolium repens L.), вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), мятлика лугового (Роа pratensis L.), одуванчика аптечного (Taraxacum officinale Web.) - в черте города, на обочинах дорог и для контроля - в местах, удаленных от антропогенного воздействия.[ ...]
Уже упоминалось о том, что солнечные лучи могут изменять химический состав загрязнителей атмосферного воздуха. Особенно заметно это выступает в случае загрязнителей окислительного типа, когда солнечные лучи могут привести к образованию раздражающего газа из нераздражающего (Haagen-Smit a. Fox, 1954). Фотохимические превращения этого типа происходят при реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и окислами азота, причем главным источником как тех, так и других являются выхлопные газы автомобилей. Эти фотохимические реакции имеют настолько большое значение (например, в Лос-Анжелосе), что для разрешения этой частной проблемы, выдвигаемой автомобильными выхлопными газами, прилагаются огромные усилия. К разрешению этой проблемы подходят с трех различных сторон: а) путем изменения топлива для двигателей; б) путем изменения конструкции двигателя; в) изменяя химический состав выхлопных газов после их образования в двигателе.[ ...]
Вам может показаться странным, что здесь не упоминается окись углерода (угарный газ), которая, как все хорошо знают, входит в состав выхлопных газов автомобиля. Каждый год погибает немало людей, имеющих привычку опробовать двигатель в закрытом гараже или поднимать йсе стекла у машины, в выхлопной системе которой имеется утечка. В больших концентрациях угарный газ, безусловно, смертелен: соединяясь с гемоглобином крови, он препятствует переносу кислорода от легких ко всем органам тела. Но на открытом воздухе в подавляющем большинстве случаев концентрация окиси углерода настолько мала, что не представляет опасности для здоровья человека.[ ...]
Отметим, что значительное количество окиси углерода попадает в атмосферный воздух с выхлопными газами автомобилей и других транспортных средств, снабженных карбюраторными двигателями внутреннего сгорания, в выхлопе которых содержится СО от 2 до 10% (большие значения соответствуют режи мам малых оборотов) . В связи с этим особое внимание уделяется освоению карбюраторов, выпускаемых под условным названием «Озон» для легковых автомобилей «Жигули». Благодаря ряду технических новшеств этот карбюратор позволяет значительно уменьшить выброс в атмосферу с выхлопными газами вредных для организма человека веществ. По рекомендации Центрального научно-исследовательного автомобильного и автомоторного института на карбюраторе применено устройство «Каскад», которое оптимизирует состав топливно-воздушной смеси, давая тем самым возможность не только уменьшить токсичность выбросов, но и снизить удельный расход бензина.[ ...]
Оксид углерода образуется при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Он входит в состав газов, выделяющихся в процессах выплавки и переработки черных и цветных металлов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газов» образующихся при взрывных работах, и т. д.[ ...]
Современные методы анализа позволяют наряду с возрастом отдельных слоев льда определить состав воздуха в период их образования, следить за нарастанием загрязнения воздуха. Так, в 1968 г. было установлено, что уровень окисла свинца, поступающий в воздух преимущественно с выхлопными газами автомобилей, составляет уже около 200 мг на 1 т льда. Авторы книги «Осажденные вечным льдом», из которой взяты эти цифры, комментируют их так: «Лед, этот безмолвный свидетель эволюции климата Земли, сигнализирует об огромной опасности. Внемлет ли ему человечество?» .[ ...]
Такие исследования также создают предпосылки для разработки специальных прогностических моделей, связывающих состав топлива и его свойства с выбросами выхлопных газов для семейств автомобилей, начиная с наиболее ранних транспортных средств, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами, до автомобилей последних моделей, произведенных с применением самых новейших технологий. Эта взаимосвязь между свойствами, составом и выбросами является чрезвычайно сложной, поэтому такие модели позволяют разработчикам топлив находить определенные пределы составов топливных композиций, при которых изменения характеристик топлива могут оказывать измеримое, поддающееся количественной оценке влияние на выбросы выхлопных газов. Эти пределы составов, конечно же, будут зависеть как от типа автомобилей, имеющихся на конкретном рынке, так и от возможностей производства топлива. Таким образом, и в этом случае для понимания всего процесса необходимо располагать четкой картиной, характеризующей оба этих фактора.[ ...]
Фенолы используют для дезинфекции, а также изготовления клеев и фенолформальдегидных пластмасс. Кроме того, они входят в состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей, образуются при сгорании и коксовании дерева и угля.[ ...]
Под воздействием выбросов, осуществляемых промышленными предприятиями, химически активных отбросов и остатков от основного производства существенно изменяется состав атмосферного воздуха в городах. В нем значительно увеличивается процент содержания пыли, кроме того, появляются «следы» веществ, не характерных для окружающей среды в естественном состоянии. Усиливающийся рост выхлопных газов автомобильного транспорта способствует развитию тяжелых заболеваний органов дыхания. Выбросы вредных веществ от автотранспорта и промышленных предприятий обусловливают повышенную загрязненность воздуха оксидами серы, сульфатов, углекислого газа, угарного газа, оксидами азота, сероводорода, аммиака, ацетона, формальдегида и др. Раздражающее действие атмосферных загрязнений проявляется неспецифической реакцией организма. В острых случаях высокого загрязнения воздуха отмечаются раздражение, конъюнктивы, кашель, повышенное слюноотделение, спазм голосовой щели и некоторые другие симптомы. При хронической загрязненности воздуха отмечается известная вариабельность перечисленных симптомов и их менее выраженный характер. Загрязнение атмосферного воздуха городов является той причиной, которая увеличивает сопротивляемость току воздуха в дыхательных путях.[ ...]
Контроль за состоянием воздушной среды в Федеративной республике Германии осуществляет сеть постов и 9 постоянных станций (Мюнхен), следящих за содержанием в атмосфере вредных газов и пыли 15. Наиболее опасными для ■окружающей среды являются вещества, входящие в состав выхлопных газов автомобилей. Данные измерений поступают в центр обработки, оборудованный ЭВМ, для составления необходимых характеристик загрязнения воздуха и их ¡классификации.[ ...]
Автомобильный транспорт не относится к числу ведущих источников поступления сернистого ангидрида в атмосферу. В книге И. Л. Варшавского, Р. В. Малова «Как обезвредить отработанные газы автомобиля» (1968) вопрос о сернистом ангидриде как выбросе двигателя автомашины вообще не рассматривается. Эта позиция согласуется с результатами исследований в 1974-1975 годах воздуха на магистралях оживленного автомобильного движения в Ленинграде, где наблюдались единичные случаи незначительного превышения допустимых концентраций сернистого ангидрида (Г. В. Новиков и др., 1975). Однако, по данным США (В. Н. Смеляков, 1969), годичный выброс окислов серы автомобилями в этой стране достигает 1 млн. т, т. е. соизмерим с выбросом твердых частиц. В Англии за 1954 год, по данным РШоп (1956), выброс сернистого ангидрида двигателями автомашин составил 20 тыс. т. ОеШе (1973), приводя состав выхлопных газов автомобилей европейского производства, сообщает, что сернистый ангидрид составляет в среднем 0,006% выхлопа бензиновых двигателей и 0,02% -дизельных. Эти материалы убеждают в целесообразности контроля концентраций ангидрида на трассах интенсивного движения автотранспорта.[ ...]
Кроме того, эти знания и данный подход могут применяться для вновь разрабатываемых технологий двигателей. Как показано на рис. 1, ожидается, что будущее направление работ по минимизации выбросов выхлопных газов традиционных двигателей будет сдвигаться в сторону создания полностью оптимизированных систем, охватывая при этом автомобиль, двигатель и топливо. Основным фактором этого процесса будет знание того, как правильно подобрать состав специальных топлив, с тем чтобы они стали пригодными для таких систем.[ ...]
В качестве примеров практического применения перспективных лазерных диодов на РЬ, Бп, Те можно привести два проекта, разрабатываемые американской фирмой «Техас-Инструмент» (Даллас) . В первом из них разрабатывается компактное устройство (весом не более 4,5 кг) на перестраиваемом лазерном диоде для контроля промышленных выбросов из труб на содержание 302, N02 н других газов. Второй проект преследует цель создания удобного прибора для контроля выхлопных газов автомобилей на содержание СО, С02, остатков несгоревших углеводородов и серусодержа-щих газов. Построенные макеты представляют собой матрицы из ряда лазерных днодов, настроенных каждый на определенный газ и связанных оптические аналогичными матрицами фотоприемников. Прибор должен помещаться непосредственно в выхлопную струю. Затруднения связаны с разработкой удобного охладителя, необходимого для обеспечения режима непрерывного излучения лазера. Этот прнбор создается в качестве массового контрольного средства в связи с разрабатываемым проектом государственного стандарта США на допустимый состав выхлопных газов . Оба прибора строятся на абсорбционном методе.[ ...]
Хотя регулирование содержания серы в топливе и выбор альтернативного топлива и обладают потенциальной возможностью обеспечения косвенного снижения вредных выхлопов автомобилей, с точки зрения перспектив нефтяной компании основным фактором, учитываемым при разработке топлива с низким уровнем вредных выбросов, является возможность непосредственного влияния на выбросы выхлопных газов таких свойств топлива, как углеводородный состав, летучесть, плотность, цетановое число и т. п., а также включаемых в состав топлива кислородсодержащих соединений (окислителей) или биотоплив. В этом разделе рассмотривается первый вопрос. Последняя тема более подробно обсуждается в сопровождающей статье, публикуемой в этом же журнале .[ ...]
Круговороты азота и серы все больше подвергаются влиянию промышленного загрязнения воздуха. Окислы азота (N0 и N02) и серы (50г) появляются в ходе этих круговоротов, но лишь в качестве промежуточных стадий и присутствуют в большинстве местообитаиий в очень малых концентрациях. Сжигание ископаемого топлива сильно увеличило содержание летучих окислов в воздухе, особенно в городах; в такой концентрации они уже становятся опасными для биотических компонентов экосистем. В 1966 г. эти окислы составляли около трети общего количества (125 млн. т) промышленных выбросов в США, Основной источник БОг - работающие на угле тепловые электростанции, а основной источник N02 - автомобильные моторы. Л), а окислы азота приносят вред, попадая в дыхательные пути высших животных и человека. В результате химических реакций этих газов с другими загрязняющими веществами вредное действие тех и других усугубляется (отмечается своего рода синергизм). Разработка новых типов двигателей внутреннего сгорания, очистка горючего от серы и переход от тепловых электростанций к атомным позволят устранить эти серьезные нарушения в круговоротах азота и серы. Заметим в скобках, что такие изменения в способах производства энергии человеком выдвинут другие проблемы, о которых надо подумать заранее (см. гл. 16).[ ...]
Это обстоятельство предопределяет и следующий аргумент в пользу отечественной водородной энергетики. Он состоит в необходимости глобального подхода к решению подобных проблем. Тенденция ко всеобщей интеграции торгово-эко-номической системы сегодня такова, что требует анализа мирового рынка для подавляющей номенклатуры товаров и услуг. В этих условиях Россия уже не может быть вырвана из глобальных промышленных и торгово-экономических связей. Нельзя не считаться, не неся при этом крупных материальных и моральных потерь, со все более жесткими экологическими требованиями, закрепляемыми национальными и международным законодательством. Закон о «Чистом воздухе», принятый конгрессом США, уже упомянутые выше ужесточения на химический состав выхлопных газов воздушного и наземного транспорта в Западной Европе и других регионах планеты, а также ряд других законодательных мер служат по существу основой для Глобального экологического кодекса. Назрела необходимость создания национальной концепции использования водорода в топливной базе страны как экологически чистого горючего для воздушного и наземного транспорта. Такая концепция и соответствующая национальная программа могут быть разработаны в рамках конверсии оборонных отраслей промышленности.[ ...]
При изучении загрязнения окружающей среды выбросами какого-либо промышленного предприятия обычно учитывают лишь те химические вещества, которые на основании технологического процесса могут считаться приоритетными по валовому выбросу в атмосферный воздух или в сточные воды. Между тем значительная часть исходных и конечных продуктов производства обладает достаточно высокой реакционной способностью. Поэтому есть основания предполагать, что эти соединения взаимодействуют не только на стадии технологического процесса. Нельзя исключать возможность такого взаимодействия в воздухе производственных помещений, откуда вновь образованные продукты в качестве неорганизованных выбросов попадают в атмосферный воздух. Новые химические вещества могут получаться в результате химических и фотохимических реакций в загрязненном атмосферном воздухе, а также в воде и почве. Примером может служить образование новых химических веществ из продуктов неполного сгорания топлива, входящего в состав выхлопных газов автомобилей. В настоящее время достаточно полно изучены пути фотохимического окисления этих продуктов. Доказана возможность загрязнения атмосферного воздуха качественно новыми химическими веществами, не указанными в технологическом регламенте изучаемых предприятий .
В ходе развития человечества, сопровождающегося увеличением населения и его потребительских нужд, развитием легкой и особенно тяжелой промышленности, а также автотранспорта, в окружающую человека атмосферу происходит большой выброс самых разнообразных химических веществ. Выхлопные газы от работающих автомобилей составляют порядка 90% от общего объема загрязнений.
Выхлопные газы автомобилей – это сочетание двухсот-трехсот химических соединений, которые считаются достаточно вредными. Они получаются при сгорании различного автомобильного топлива и отходят в открытую атмосферу.
По статистике, в среднем один легковой автомобиль выбрасывает в атмосферу за день около одного килограмма разных токсичных и канцерогенных веществ. Причем подобные вещества способны аккумулироваться и находиться в окружающей среде до 5 лет. Выхлопные газы приносят очевидный вред здоровью человека, растительности, животным, а также почве и водным ресурсам.
Выхлопные газы оказывают самое большое отрицательное влияние на организм людей в больших городах, особенно при нахождении в многочасовых пробках, в районах магистралей и крупных дорожных развязок.
Когда физические и химические характеристики таких выбросов в воздух превышают допустимые концентрации, то такие выхлопные газы оказывают существенное отрицательное воздействие на самочувствие человека. В группе повышенного риска находятся водители, особенно работающие на маршрутках и такси, а также люди, которые очень часто стоят в многокилометровых автомобильных пробках на дорогах во время часов пик движения транспорта.
Большее вредное влияние оказывают машины, двигатели которых работают на дизеле, нежели на бензине или газе, при этом вырабатывается большее количество сажи.
Выхлопные выбросы действуют сразу непосредственно на внутренние органы дыхания, причем у детей младшего возраста намного значительнее, чем у взрослых. Это объясняется тем, что самая большая концентрация выбросов находится на уровне лица маленьких детей.
В составе выхлопных газов разных видов топлива, могут быть такие вредные элементы:
Согласно статистике, грузовые машины и автобусы вырабатывают больше выхлопных газов, нежели легковые автомобили. Этот факт напрямую связан с режимом работы и объемами двигателей внутреннего сгорания автомобилей.
Так, например, легковая машина дает за сутки порядка 220 мг/м 3 угарного газа, автобус 230 мг/м 3 , а небольшой грузовик целых 500 мг/м 3 . Легковушка дает 45 мг/м 3 оксида азота, автобус 18 мг/м 3 , а небольшой грузовик – 70 мг/м 3 . Также автобус, в отличие от легковушки, постоянно выбрасывает в воздух оксиды серы и углерода, а также соединения свинца.
Важно помнить, что выхлопные газы от автомобилей – это почти 90% загрязнения всего объема воздуха окружающего человека. Один автомобиль способен всего лишь за сутки поставить в воздух до одного килограмма таких вредных соединений.
Вследствие содержания в выхлопных газах автомобилей вредных и даже ядовитых веществ, а также при постоянном действии таких элементов на органы человека, они способны вызывать развитие острых и хронических болезней.
Для органов дыхания характерные следующие заболевания:
Для сердечно-сосудистой системы свойственны такие заболевания:
Для нервных клеток характерно развитие таких нарушений:
Химические соединения, что есть в составе выхлопных газов, в особенности тяжелые металлы, характеризуются свойством накапливаться в организме. Вследствие чего начинается зашлаковывание организма с последующим развитием серьезных заболеваний.
Наибольший объем токсинов присутствует в выхлопных газах, когда двигатель работает на холостом ходу и на сниженных скоростях. При таких режимах происходит плохое выгорание топлива и отход несгоревших элементов топлива в количестве более чем в десять раз превышающем выхлопы при стандартном режиме автомобиля.
По степени действия на человека, составляющие выхлопных газов можно разбить на пять групп:
Развитие науки и техники, которые позволяют повысить комфортность жизни людей, помимо благ, приносит и вред, как, например, выхлопные газы от автотранспорта. Смерть от выхлопных газов встречается нечасто и считается результатом неправильного обращения с автомобилем.
Они сопровождают нас практически повсюду – залетают к нам на кухню через форточку, преследуют в салоне автомобиля, на пешеходном переходе, в общественном транспорте… Выхлопные газы автомобилей – действительно ли они настолько опасны для человека, как это преподносят СМИ?
Периодически в крупных городах из-за нависшего смога не видно даже неба. Власти Парижа, например, в такие дни пытаются ограничить выезд автомобилей – сегодня едут владельцы машин с четными номерами, а завтра с нечетными… Но как только подует свежий ветер и разнесет скопившиеся газы, на дорогу снова выпускают всех, пока новая волна смога не накроет город так, что туристы не разглядят Эйфелеву башню. Во многих крупных городах именно автомобили являются главными загрязнителями воздуха, хотя в глобальном плане уступают лидерство промышленности. Только сфера производства энергии из нефтепродуктов и органики выбрасывает в атмосферу в два раза больше углекислого газа, чем все автомобили, вместе взятые.
Плюс ко всему, по подсчетам экологов, человечество вырубает ежегодно столько леса, сколько хватило бы на переработку всего СО 2 , попадающего в атмосферу из выхлопной трубы.
То есть, как ни крути, но загрязнение атмосферы выхлопными газами автомобилей – в глобальном масштабе лишь одно из звеньев губительной для нашей планеты системы потребления. Однако попробуем перейти от общего к частному – что ближе к нам, какой-то завод на краю географии, или автомобиль? «Железный конь» – по большому счету, наш персональный генератор выхлопных «прелестей», который вот здесь и сейчас продолжает это делать. Причем вредит он, прежде всего, нам самим. Многие водители жалуются на сонливость и ищут способ, даже не подозревая, что нехватка сил и бодрости происходит из-за вдыхания выхлопов!
Всего в выхлопных газах содержится более 200 разных химических формул. Это и безвредные для организма азот, кислород, вода и тот же углекислый газ, и токсичные канцерогены, увеличивающие риск заболевания серьезными недугами вплоть до образования злокачественных опухолей. Однако это в перспективе, самым же опасным веществом, которое способно повлиять на наше здоровье здесь и сейчас, является угарный газ CO, продукт неполного сгорания топлива. Этот газ мы не можем ощутить своими рецепторами, и он неслышно и невидимо создает нашему организму маленький Освенцим – яд ограничивает доступ кислорода к клеткам организма, что в свою очередь может вызвать как обычную головную боль, так и более серьезные симптомы отравления, вплоть до потери сознания и летального исхода.
Самое ужасное состоит в том, что наибольшему отравлению подвергаются именно дети – как раз на уровне их вдоха концентрируется наибольшее количество яда. Проводимые эксперименты, в которых учитывались всевозможные факторы, выявили закономерность – дети, регулярно подверженные воздействию угарного газа и прочих продуктов «выхлопа», попросту тупеют, не говоря уже об ослабленном иммунитете и «мелких» заболеваниях вроде частой простуды. И это только верхушка айсберга – стоит ли описывать воздействие на наш организм формальдегида, бензопирена и еще 190 различных соединений
? Прагматичные британцы подсчитали, что выхлопные газы ежегодно убивают больше людей, чем гибнет в автомобильных авариях!
И снова перейдем от общего к частному – можно сколько угодно обвинять мировые правительства в бездеятельности, ругать промышленных магнатов всякий раз, когда вы или члены вашей семьи болеют, но вы и только вы можете сделать что-либо пусть не для полного отказа от автомобиля, но хотя бы для уменьшения выбросов. Конечно, все мы ограничены возможностями своего кошелька, однако из перечисленных в этой статье действий, наверняка, найдется хотя бы одно, которое подойдет к исполнению вам. Только давайте договоримся – исполнять вы начнете прямо сейчас, не откладывая на призрачное завтра.
Вполне возможно, что вы можете позволить себе переход на газобаллонные двигатели – сделайте это! Если нет такой возможности, отрегулируйте двигатель, проведите . Если с двигателем все в порядке, старайтесь выбирать наиболее рациональный режим его работы. Готово? Идем дальше – используйте нейтрализаторы отработанных газов! Не позволяет кошелек? Так сэкономьте на бензине деньги – почаще гуляйте пешком, ездите в магазин на велосипеде.
Стоимость топлива настолько высока, что всего за несколько недель такой экономии вы сможете позволить себе самый лучший нейтрализатор! Оптимизируйте поездки – старайтесь выполнять как можно больше дел за один заезд, совмещайте поездки с вашими соседями или коллегами. Действуя таким образом, выполняя хотя бы одно из перечисленных условий, вы лично можете быть собой довольны – загрязнение воздуха выхлопными газами благодаря вам уменьшилось! И не думайте, что это не результат – ваши действия подобны маленьким камешкам, которые влекут за собой лавину.
Образование токсичных веществ – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно.
К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (С Х H Y), окислы азота (NO X), альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% С Х H Y и 98% NO X , картерные газы по – 5% С Х H Y , 2% NO X , а топливные испарения – до 40% С Х H Y . В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О 2 , О 3 , С, СО, СО 2 , СН 4 , C n H m , C n H m О, NO, NO 2 , N, N 2 , NH 3 , HNO 3 , HCN, H, H 2 , OH, H 2 O.
Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, NO X , C X H Y , R X CHO, SO 2 , сажа, дым. СО (оксид углерода) – этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО 2 на СО и О 2 при высоких температурах.
NO X (оксиды азота) – самый токсичный газ из ОГ.
N – инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.
Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.
Гидроводороды (С x Н y) – этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные элементы. ОГ содержат около 200 разных гидроводородов.
В дизельных двигателях С x Н y образуются в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления.
ДВС выбрасывает большее количество С x Н y , когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания.
Дым – непрозрачный газ. Дым может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния ОГ.
Белый и синий дым – это смесь капли топлива с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации.
Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоянии, а потом исчезает из-за нагрева. Отличие белого дыма от синего определяется размером капли: если диаметр капли больше длины волны синего цвета, то глаз воспринимает дым как белый.
Синий дым бывает от масла. Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива. Черный дым состоит из сажи. Дым отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность.
Сажа – представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки; в ОГ дизельного двигателя сажа состоит из неопределенных частице с размерами 0,3... 100 мкм.
Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом. Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, отношения топливо-воздух.
SO 2 (оксид серы) – образуется во время работы двигателя из топлива, получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях); эти выбросы раздражают глаза, органы дыхания. SO 2 ,H 2 S – очень опасны для растительности.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87% общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) – возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта – отказ от использования этилированных бензинов.
Альдегиды (R x CHO) – образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонкого слоя масла в стенке цилиндра. При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды исчезают.
Загрязнение воздуха идет по трем каналам: 1)ОГ, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%); 2)картерные газы (20%); 3)углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).
