Малка образователна програма за тези, които обичат да дишат от изпускателната тръба.
Отработените газове на двигателите с вътрешно горене съдържат около 200 компонента. Периодът на тяхното съществуване е от няколко минути до 4-5 години. от химичен състави свойства, както и естеството на въздействието върху човешкото тяло, те се обединяват в групи.
Първа група. Съдържа нетоксични вещества (естествени компоненти атмосферен въздух).
Втора група. Тази група включва само едно вещество - въглероден оксид или въглероден оксид (CO). Продуктът от непълното изгаряне на петролните горива е без цвят и мирис, по-лек от въздуха. В кислорода и във въздуха въглеродният окис гори със синкав пламък, отделяйки много топлина и се превръща във въглероден диоксид.
Въглеродният окис има изразен токсичен ефект. Това се дължи на способността му да реагира с кръвния хемоглобин, което води до образуването на карбоксихемоглобин, който не свързва кислорода. В резултат на това се нарушава газообменът в тялото, възниква кислороден глад и се нарушава функционирането на всички системи на тялото. Шофьорите на автомобили често са изложени на отравяне с въглероден окис. Превозно средствокогато нощувате в кабината с работещ двигател или когато двигателят загрява в затворен гараж. Характерът на отравянето с въглероден окис зависи от концентрацията му във въздуха, продължителността на експозиция и индивидуалната чувствителност на човек. Леката степен на отравяне причинява пулсиране в главата, потъмняване в очите, повишена сърдечна честота. При тежко отравяне съзнанието се замъглява, сънливостта се увеличава. При много високи дози въглероден окис (над 1%) настъпва загуба на съзнание и смърт.
Трета група. Съдържа азотни оксиди, главно NO - азотен оксид и NO 2 - азотен диоксид. Това са газове, образувани в горивната камера на двигател с вътрешно горене при температура 2800 ° C и налягане около 10 kgf / cm 2. Азотният оксид е безцветен газ, не взаимодейства с вода и е слабо разтворим в нея, не реагира с разтвори на киселини и основи. Лесно се окислява от атмосферния кислород и образува азотен диоксид. При нормални атмосферни условия NO се превръща напълно в NO 2 - кафяв газ с характерна миризма. Той е по-тежък от въздуха, затова се събира във вдлъбнатини, канавки и представлява голяма опасност, когато поддръжкаПревозно средство.
За човешкото тяло азотните оксиди са дори по-вредни от въглеродния оксид. Общият характер на експозицията варира в зависимост от съдържанието на различни азотни оксиди. При контакт на азотен диоксид с влажна повърхност (лигавици на очите, носа, бронхите) се образуват азотна и азотиста киселина, които дразнят лигавиците и засягат алвеоларната тъкан на белите дробове. При високи концентрации на азотни оксиди (0,004 - 0,008%) се появяват астматични прояви и белодробен оток. При вдишване на въздух, съдържащ азотни оксиди във високи концентрации, човек не изпитва неприятни усещания и не води до негативни последици. При продължително излагане на азотни оксиди в концентрации, надвишаващи нормата, хората получават хроничен бронхит, възпаление на лигавицата на стомашно-чревния тракт, страдат от сърдечна слабост, както и нервни разстройства.
Вторичната реакция към ефектите на азотните оксиди се проявява в образуването на нитрити в човешкото тяло и тяхното усвояване в кръвта. Това предизвиква превръщането на хемоглобина в метахемоглобин, което води до сърдечна дисфункция.
Азотните оксиди също имат отрицателен ефект върху растителността, образувайки разтвори на азотна и азотна киселина върху листните плочи. Същото свойство определя ефекта на азотните оксиди върху Строителни материалии метални конструкции. Освен това те участват във фотохимичната реакция на образуване на смог.
Четвърта група. Тази най-многобройна група включва различни въглеводороди, тоест съединения от типа C x H y. Отработените газове съдържат въглеводороди от различни хомоложни серии: парафинови (алкани), нафтенови (циклони) и ароматни (бензен), общо около 160 компонента. Те се образуват в резултат на непълното изгаряне на горивото в двигателя.
Неизгорелите въглеводороди са една от причините за бял или син дим. Това се получава при забавено запалване на работната смес в двигателя или при ниски температури в горивната камера.
Въглеводородите са токсични и имат неблагоприятен ефект върху сърдечно-съдовата система на човека. Въглеводородните съединения на отработените газове, наред с токсичните свойства, имат канцерогенен ефект. Канцерогените са вещества допринасящи за появата и развитието на злокачествени новообразувания.
Ароматният въглеводород бенз-а-пирен C 20 H 12, съдържащ се в отработените газове на бензинови и дизелови двигатели, се отличава със специална канцерогенна активност. Разтваря се добре в масла, мазнини, човешки кръвен серум. Натрупвайки се в човешкото тяло до опасни концентрации, бенз-а-пиренът стимулира образуването на злокачествени тумори.
Въглеводородите под действието на ултравиолетовото лъчение на Слънцето реагират с азотните оксиди, в резултат на което се образуват нови токсични продукти - фотооксиданти, които са в основата на "смог".
Фотооксидантите са биологично активни вреден ефектвърху живите организми водят до увеличаване на белодробните и бронхиалните заболявания при хората, разрушават каучуковите изделия, ускоряват корозията на металите, влошават условията на видимост.
Пета група. Състои се от алдехиди органични съединениясъдържащ алдехидна група -CHO, свързана с въглеводороден радикал (CH3, C6H5 или други).
Отработените газове съдържат главно формалдехид, акролеин и ацеталдехид. Най-голямо количество алдехиди се образува в режимите празен ходи малки товарикогато температурите на горене в двигателя са ниски.
Формалдехидът HCHO е безцветен газ с лоша миризма, по-тежък от въздуха, лесно разтворим във вода. Той дразни човешките лигавици, дихателните пътища, засяга централната нервна система.Причинява миризмата на отработените газове, особено при дизеловите двигатели.
Акролеин CH 2 \u003d CH-CH \u003d O, или алдехид на акриловата киселина, - безцветен отровен газс мирис на изгоряла мазнина. Има ефект върху лигавиците.
Оцетният алдехид CH 3 CHO е газ с остра миризма и токсичен ефект върху човешкото тяло.
Шеста група. В него се отделят сажди и други диспергирани частици (продукти от износване на двигателя, аерозоли, масла, сажди и др.). Сажди - черни твърди въглеродни частици, образувани по време на непълно изгаряне и термично разлагане на горивни въглеводороди. Не представлява непосредствена опасност за човешкото здраве, но може да раздразни дихателните пътища. Като създават димна струя зад автомобила, саждите влошават видимостта по пътищата. Най-голямата вреда от саждите се крие в адсорбцията на бензо-а-пирен върху повърхността им., който в този случай има по-силен негативен ефект върху човешкия организъм, отколкото в чист вид.
Седма група. Това е сярно съединение - неорганични газове като серен диоксид, сероводород, които се появяват в отработените газове на двигателите, ако се използва гориво с високо съдържание на сяра. В дизеловите горива има значително повече сяра в сравнение с другите видове горива, използвани в транспорта.
Вътрешните петролни полета (особено в източните райони) се характеризират с висок процент на наличие на сяра и серни съединения. Следователно дизеловото гориво, получено от него с помощта на остарели технологии, има по-тежък фракционен състав и в същото време е по-малко пречистено от серни и парафинови съединения. Съгласно европейските стандарти, въведени в сила от 1996 г., съдържанието на сяра в дизеловото гориво не трябва да надвишава 0,005 g/l, а според руския стандарт - 1,7 g/l. Наличието на сяра повишава токсичността на дизеловите отработени газове и е причина за появата на вредни серни съединения в тях.
Серните съединения имат остра миризма, по-тежки са от въздуха и се разтварят във вода. Те дразнят лигавиците на гърлото, носа, очите на човек, могат да доведат до нарушаване на въглехидратния и протеиновия метаболизъм и инхибиране на окислителните процеси, при високи концентрации (над 0,01%) - до отравяне на тялото. Серният диоксид също има пагубен ефект върху растителния свят.
Осма група. Компонентите от тази група - олово и неговите съединения - се намират в отработените газове на автомобили с карбуратор само при използване на оловен бензин, който има добавка, която повишава октаново число. Той определя способността на двигателя да работи без детонация. Колкото по-високо е октановото число, толкова по-устойчив на детонация е бензинът. Детонационното изгаряне на работната смес протича със свръхзвукова скорост, която е 100 пъти по-висока от нормалната. Работата на двигателя с детонация е опасна, тъй като двигателят прегрява, мощността му пада и експлоатационният живот рязко намалява. Увеличаването на октановото число на бензина помага да се намали възможността от детонация.
Като добавка, която повишава октановото число, се използва антидетонатор - етилова течност R-9. Бензинът с добавяне на етилова течност става олово. Съставът на етиловата течност включва действителния антидетонатор - тетраетил олово Pb (C 2 H 5) 4, поглъщащото вещество - етил бромид (BrC 2 H 5) и α-монохлорнафталин (C 10 H 7 Cl), пълнителят - B -70 бензин, антиоксидант - параоксидифениламин и багрило. По време на изгарянето на оловен бензин, акцепторът помага за отстраняването на оловото и неговите оксиди от горивната камера, превръщайки ги в състояние на пара. Те заедно с отработените газове се изхвърлят в околността и се утаяват в близост до пътищата.
В крайпътните зони приблизително 50% от емисиите на прахови частици се разпределят незабавно върху съседната повърхност. Остатъкът е във въздуха под формата на аерозоли за няколко часа, а след това се отлага и на земята в близост до пътища. Натрупването на олово в крайпътенводи до замърсяване на екосистемите и прави близките почви неподходящи за земеделска употреба. Добавянето на добавка R-9 към бензина го прави силно токсичен. Различни маркибензина има различни проценти добавки. За да се разграничат марките оловен бензин, те се оцветяват чрез добавяне на многоцветни багрила към добавката. Безоловният бензин се доставя неоцветен (Таблица 9).
В развития свят употребата на оловен бензин е ограничена или вече е напълно прекратена. В Русия той все още намира широко приложение. Целта обаче е да спрете да го използвате. Големи индустриални центрове и курортни зони преминават към използването на безоловен бензин.
Екосистемите се влияят отрицателно не само от разглежданите компоненти на отработените газове от двигателя, разделени в осем групи, но и от самите въглеводородни горива, масла и смазочни материали. Притежавайки голяма способност за изпарение, особено при повишаване на температурата, парите от горива и масла се разпространяват във въздуха и влияят неблагоприятно на живите организми.
Случайни разливи и умишлени изхвърляния на използвано масло директно върху земята или във водни обекти се случват на местата за зареждане с гориво и масло. На мястото на масленото петно дълго време не расте растителност. Нефтопродуктите, попаднали във водоеми, оказват пагубно влияние върху тяхната флора и фауна.
Публикува се с някои съкращения според книгата на Павлов Е. И. Екология на транспорта. Подчертаването и подчертаването са мои.
Сега, благодарение на медиите, планетата е под голямото внимание на обществеността, а именно нейното насищане и замърсяване с автомобилни изгорели газове. Особено внимателно хората наблюдават и обсъждат такъв страничен продукт от широко разпространената моторизация като „парниковия ефект“ и вредата от дизеловите отработени газове, които се разпространяват в пресата.
Въпреки това, както е известно изпарения от трафика, изгорели газове - раздор, въпреки факта, че всички те са опасни за човешкото тяло и други форми на живот на Земята. И така, какво ги прави опасни? И какво ги прави различни един от друг? Нека погледнем под микроскоп от какво се състои синият смог, излитащ от изпускателната тръба. Въглероден диоксид, сажди, азотен оксид и някои други също толкова опасни елементи.
Учените отбелязват, че екологичната ситуация в много индустриализирани и развиващи се страни се е подобрила значително през последните 25 години. Това се дължи главно на постепенното, но неизбежно затягане екологични стандарти, както и прехвърляне на производство на други континенти и други страни, включително Източна Азия. В Русия, Украйна и други страни от ОНД голям брой предприятия бяха затворени поради политически и икономически катаклизми, което от една страна създаде изключително трудна социално-икономическа среда, но значително подобри екологичните показатели на тези страни.
Въпреки това, според изследователи, автомобилите представляват най-голямата опасност за нашата зелена планета. Дори и с постепенното затягане на стандартите за вредни емисии вредни веществав атмосферата, поради увеличаването на броя на автомобилите, резултатите от тази работа, уви, са изравнени.
Ако сегментираме общата маса на различните превозни средства, присъстващи в момента на планетата, най-мръсните остават, автомобилите с този вид гориво, превишаващо азотния оксид, са особено опасни. Въпреки десетилетията на развитие и уверенията на автомобилните производители, че могат да направят дизелите по-чисти, азотният оксид и фините сажди остават основните врагове на дизеловия двигател.
Именно във връзка с тези проблеми, свързани с използването на дизелови двигатели, големи германски градове като Щутгарт и Мюнхен в момента обсъждат забрана за използване на тежкотоварни превозни средства.
Ето изчерпателен списък на вредните вещества в отработените газове и вредите, причинени на човешкото здраве при вдишването им.
Изпарения от трафика
Отработените газове са газообразни отпадъци, които възникват в процеса на преобразуване на течно въглеводородно гориво в енергия, върху която двигателят с вътрешно горене работи чрез изгаряне.
Бензол
Бензенът се намира в малки количества в бензина. Безцветна, прозрачна, лесно подвижна течност.
Веднага след като напълните резервоара на колата си с бензин, първото нещо, с което ще влезете в контакт, е бензолът, който се изпарява от резервоара. Но най-опасен е бензолът по време на изгаряне на гориво.
Бензолът е едно от онези вещества, които могат да причинят рак при хората. Въпреки това решително намаляване на опасния бензол във въздуха беше постигнато преди много години с трипътен катализатор.
Фин прах (твърди частици)
Този замърсител на въздуха е неопределено вещество. По-добре е да се каже, че това е сложна смес от вещества, които могат да се различават по произход, форма и химичен състав.
В автомобилите ултра финият абразив присъства при всички форми на работа, например когато гумите са износени и спирачни дискове. Но най-голямата опасност са саждите. Преди това само дизеловите двигатели страдаха от този неприятен момент при работа. Благодарение на инсталирането на филтри за твърди частици ситуацията се е подобрила значително.
Сега бензиновите модели имат подобен проблем, тъй като те все повече използват системи за директно впръскване на гориво, което води до съпътстващо производство на още по-фини прахови частици, отколкото при дизеловите двигатели.
Въпреки това, според учени, изследващи естеството на проблема, само 15% от финия прах, отложен в белите дробове, се произвежда от автомобили, всяка човешка дейност, от селското стопанство до лазерни принтери, камини и, разбира се, цигари, може да бъде източник на опасно явление.
Здравето на жителите на мегаполисите
Действителното натоварване на човешкото тяло от изгорели газове зависи от количеството трафик и метеорологични условия. Някой, който живее на оживена улица, е много по-изложен на азотни оксиди или фин прах.
Отработените газове не са еднакво опасни за всички жители. Здравите хора едва ли ще почувстват "газова атака" по някакъв начин, въпреки че интензивността на натоварването няма да намалее от това, но здравето на астматик или човек със сърдечно-съдови заболявания може да се влоши значително поради наличието на изгорели газове.
Въглероден диоксид (CO2)
Вреден за целия климат на планетата, газът неизбежно възниква от изгарянето на изкопаеми горива като дизел или бензин. По отношение на CO2, дизеловите двигатели са малко „по-чисти“ от бензиновите двигатели, тъй като обикновено консумират по-малко гориво.
CO2 е безвреден за хората, но не и за природата. Парниковият газ CO2 е отговорен за голяма част от глобалното затопляне. Според Федералното министерство заобикаляща средаВ Германия през 2015 г. делът на въглеродния диоксид в общите емисии на парникови газове е 87,8 процента.
От 1990 г. насам емисиите на въглероден диоксид намаляват почти непрекъснато, като общото намаление е 24,3%. Въпреки това, въпреки производството на все повече и повече икономични двигатели, ръста на моторизацията и увеличаването товарен трафикподкопава опитите на учени и инженери да намалят вредата. В резултат на това емисиите на въглероден диоксид остават високи.
Между другото: всички превозни средства в, да речем, Германия са отговорни за „само“ 18 процента от емисиите на CO2. Над два пъти повече, 37 процента, отиват за енергийни емисии. В САЩ картината е обратна, където автомобилите нанасят най-сериозни щети на природата.
Въглероден окис (Co, въглероден окис)
Изключително опасен страничен продукт от горенето. Въглеродният окис е газ без цвят, вкус и мирис. Комбинацията от въглерод и кислород възниква при непълно изгаряне на въглеродсъдържащи вещества и е изключително опасна отрова. Затова качествената вентилация в гаражите и подземните паркинги е от съществено значение за живота на техните ползватели.
Дори малко количество въглероден оксид причинява увреждане на тялото, няколко минути, прекарани в лошо вентилиран гараж с работеща кола, могат да убият човек. Бъдете изключително внимателни! Не затопляйте в затворени кутии и помещения без вентилация!
Но колко опасен е въглеродният оксид на открито? Експеримент, проведен в Бавария, показа, че през 2016 г. средните стойности, показани от измервателните станции, са между 0,9-2,4 mg/m 3 , доста под граничните стойности.
Озон
За неспециалистите озонът не е някакъв опасен или токсичен газ. В действителност обаче това не е така.
Когато са изложени на слънчева светлина, въглеводородите и азотният оксид се превръщат в озон. През дихателните пътища озонът навлиза в тялото и води до увреждане на клетките. Последици, ефекти от озона: локално възпаление на дихателните пътища, кашлица и задух. При малки количества озон няма да има проблеми с последващото възстановяване на телесните клетки, но при високи концентрации този привидно безвреден газ може безопасно да убие здрав човек. Не е за нищо, че в Русия този газ е класифициран като най-много висок класопасност.
С изменението на климата рискът от високи концентрации на озон нараства. Учените смятат, че до 2050 г. озоновото натоварване трябва да нарасне рязко. За да се реши проблемът, азотните оксиди, отделяни от транспорта, трябва да бъдат значително намалени. Освен това има много фактори, влияещи върху разпространението на озона, например разтворителите в боите и лаковете също активно допринасят за проблема.
серен диоксид (SO2)
Този замърсител се получава, когато сярата се изгаря в горивото. Той е един от класическите атмосферни замърсители от горене, електроцентрали и индустрия. SO2 е една от основните "съставки" на замърсителите, които образуват смог, наричан още "лондонски смог".
В атмосферата серният диоксид претърпява серия от процеси на преобразуване, които могат да произведат сярна киселина, сулфити и сулфати. SO2 действа предимно върху лигавиците на очите и горните дихателни пътища. В околната среда серният диоксид може да увреди растенията и да причини подкисляване на почвата.
Азотни оксиди (NOx)
Азотните оксиди се образуват главно по време на процеса на горене в двигателите с вътрешно горене. Дизелови превозни средствасмятан за основен източник. Въвеждането на катализатори и филтри за твърди частиципродължава да се увеличава, така че емисиите ще намалеят значително, но това ще се случи едва в бъдеще.
Те ни придружават почти навсякъде - влитат в кухнята ни през прозореца, преследват ни в колата, на пешеходна пътека, в обществен транспорт… Автомобилните изгорели газове – наистина ли са толкова опасни за хората, колкото ги представят медиите?
От общо към конкретно - замърсяване на въздуха от отработени газове
Периодично в главни градовеЗаради задаващия се смог дори не можете да видите небето. Властите на Париж, например, в такива дни се опитват да ограничат излизането на автомобили - днес се движат собствениците на коли с четни номера, а утре с нечетни... Но щом задуха свеж вятър и разнесе, натрупани газове, всички се пускат отново на пътя, докато нова вълна от смог покрие града, така че туристите да не видят Айфеловата кула. В много големи градове автомобилите са основните замърсители на въздуха, въпреки че в световен мащаб те отстъпват на лидерите в индустрията. Само сферата на производството на енергия от петролни продукти и органични вещества отделя два пъти повече въглероден диоксид в атмосферата, отколкото всички автомобили взети заедно.
Освен това, според еколозите, човечеството изсича годишно толкова гора, колкото би било достатъчно, за да преработи целия CO2, който навлиза в атмосферата от изпускателната тръба.
Тоест, каквото и да се говори, но замърсяването на атмосферата с автомобилни изгорели газове в глобален мащаб е само едно от звената в системата на потребление, което е вредно за нашата планета. Нека обаче се опитаме да преминем от общото към частното - кое е по-близо до нас, някакъв завод на ръба на географията или кола? " железен кон“ – От общо взето, нашият личен ауспух "чари" генератор, който тук и сега продължава да прави това. И вреди преди всичко на самите нас. Много шофьори се оплакват от сънливост и търсят начин, без дори да подозират, че липсата на сила и енергичност се дължи на вдишването на отработените газове!
Изгорели газове - толкова ли е лошо?
Общо изгорелите газове съдържат повече от 200 различни химични формули. Това са азот, кислород, вода и същия въглероден диоксид, които са безвредни за тялото, и токсични канцерогени, които увеличават риска от сериозни заболявания до образуването на злокачествени тумори. Това обаче е в бъдещето, същото опасно веществотози, който има потенциала да повлияе на здравето ни тук и сега, е въглеродният окис CO, продукт от непълното изгаряне на горивата. Ние не можем да усетим този газ с нашите рецептори и той нечуто и невидимо създава малък Аушвиц за тялото ни - отровата ограничава достъпа на кислород до клетките на тялото, което от своя страна може да причини както обикновено главоболие, и по-сериозни симптоми на отравяне, до загуба на съзнание и смърт.
Най-ужасното е, че най-много се тровят децата - точно на нивото на вдишването им се концентрира най-голямо количество отрова. Продължаващите експерименти, които отчитат всякакви фактори, разкриват закономерност - децата, които редовно са изложени на въглероден окис и други "изгорели" продукти, просто онемеяват, да не говорим за отслабен имунитет и "леки" заболявания като чести настинки. И това е само върхът на айсберга - струва ли си да описваме ефектите на формалдехид, бензопирен и 190 други различни съединения върху нашето тяло?? Прагматичните британци са изчислили, че изгорелите газове убиват всяка година. повече хораотколкото да умра автомобилни катастрофи!
Автомобилни изгорели газове – как да се справим с тях?
И отново, нека преминем от общото към конкретното – можете да обвинявате световните правителства в бездействие колкото искате, да се карате на индустриалните магнати, когато вие или членовете на вашето семейство сте болни, но вие и само вие можете да направите нещо, ако не и напълно зарежете колата, но поне за да намалите вредните емисии. Разбира се, всички ние сме ограничени от възможностите на нашия портфейл, но от действията, изброени в тази статия, със сигурност ще има поне едно, което ви подхожда. Просто нека се съгласим - ще започнете да изпълнявате точно сега, без да отлагате за призрачно утре.
Напълно възможно е да си позволите да преминете към газови двигатели – направете го! Ако това не е възможно, регулирайте двигателя, харчете. Ако всичко е наред с двигателя, опитайте се да изберете най-рационалния режим на неговата работа. Готов? Отидете по-далеч - използвайте неутрализатори на отработените газове! Wallet не позволява? Така че пестете пари от бензин - ходете по-често, карайте колело до магазина.
Цената на горивото е толкова висока, че само за няколко седмици на такива спестявания можете да си позволите най-добрия катализатор! Оптимизирайте пътуванията – опитайте се да направите възможно най-много неща в едно бягане, комбинирайте пътувания с вашите съседи или колеги. Действайки по този начин, изпълнявайки поне едно от горните условия, вие лично можете да бъдете доволни от себе си - замърсяването на въздуха с изгорели газове е намаляло благодарение на вас! И не си мислете, че това не е резултат - вашите действия са като малки камъчета, които водят до лавина.
Големи, индустриализирани градове, мегаполиси с индустриални зони, с гора от фабрични тръби, безкрайни електропроводи и многочасови задръствания са станали за милиони хора естествена средаместообитания и, разбира се, въздухът в такива места на нашата планета е много силно замърсен. Всички потомци научно-техническия прогресВсеки ден множество тонове токсични газове, пари, продукти от горенето на химикали, събрани от цялата периодична таблица, се отделят в атмосферата по целия свят.
са страничен продукт, работа различни двигателипревозни средства, използващи въглеводородно гориво. Тяхното формиране е един от най-важните проблеми на екологичното състояние на градовете.
Състав и въздействие върху околната среда
Заедно с отработените газове в атмосферата навлиза огромно количество токсини и канцерогени. Според еколозите почти 90% от замърсяването на въздуха в градовете се дължи на изпускането на изгорели газове в него.
Съединение изгорели газове (%)
* - Токсини
** - Канцерогени
В зависимост от вида на бензина съставът на отработените газове също се различава; известно е, че серният бензин може да отделя серен оксид, а оловен бензин - олово, хлор, бром и други съединения на базата на тези вещества.
: влияние върху тялото
При попадането им в човешкото тяло най-много страдат дихателните органи, което впоследствие може да причини редица опасни, както остри, така и хронични заболявания. Лекарите свързват и увеличаването на вродените хронични заболявания при децата като алергии, бронхити, синузити и други, с все по-влошаващата се екологична обстановка и замърсяването на въздуха в градовете.
Азотните оксиди имат пагубен ефект върху дихателната система, дразнят дихателните пътища и допринасят за появата на тумори и възпалителни процеси.
Въглеродните оксиди могат да причинят кислородна недостатъчност на тъканите, намаляване на действието на хемоглобина в кръвта. Те имат пагубен ефект върху нервната и сърдечно-съдовата система. Честите неразположения, главоболие, задух, замаяност, летаргия, раздразнителност, нарушения на съня и много други нарушения на тялото по някакъв начин са свързани с екологичното състояние на околната среда.
Изгорелите газове съдържат много тежки метали, които са склонни да се утаяват в тялото, натрупвайки се постепенно. Опасността се крие във факта, че шлаката на тялото настъпва неусетно за човек и в бъдеще може неочаквано да доведе до сериозно заболяване, по-специално се регистрира рязко увеличение на случаите на ракови тумори на дихателната система при хората в големите градове лекарите обясняват това с постоянното усвояване от белите ни дробове на токсични вещества от атмосферата.
Високата концентрация на изгорели газове във въздуха на закрито може да бъде фатална за хората. Имаше много случаи на отравяне и задушаване от изгорели газове в гаражи, където натрупването им далеч надвишаваше допустимото.
Основните източници на емисии от превозните средства са двигателят с вътрешно горене, изпарението на гориво през вентилационната система резервоар за гориво, и шаси: в резултат на триене на гумата върху паваж, износване на спирачни накладки и корозия на метални части, независимо от емисиите на двигателя се образуват фини прахови частици. Ерозията на катализатора освобождава платина, паладий и родий, докато износването на накладката на съединителя също освобождава токсични вещества като олово, мед и антимон. Трябва да се определят и гранични стойности за тези вторични емисии от превозни средства.
Вредни вещества
Ориз. Състав на отработените газове
Съставът на отработените (отработените) газове на автомобила включва много вещества или групи вещества. Преобладаващата част от компонентите на отработените газове са нетоксични газове, съдържащи се в нормалния въздух. Както е показано на фигурата, само малка част от отработените газове са вредни за околната среда и човешкото здраве. Въпреки това е необходимо допълнително намаляване на концентрацията на токсични компоненти на отработените газове. Макар че модерни автомобилиднес те дават много чисти отработени газове (за автомобили Евро-5 те са в някои аспекти дори по-чисти от входящия въздух), огромен брой употребявани автомобили, от които има около 56 милиона бройки само в Германия, отделят значително количество токсични и вредни вещества. Новите технологии и въвеждането на по-строги изисквания за екологичност на отработените газове са призовани да коригират ситуацията.
Въглероден окис (CO)
въглероден окис(въглероден окис) CO е газ без цвят и мирис. Той е отрова за дихателната система, нарушава функцията на централната нервна и сърдечно-съдовата система. В човешкото тяло той свързва червените кръвни клетки и причинява кислороден глад, който за кратко време води до смърт от задушаване. Вече при концентрация във въздуха от 0,3 обемни процента въглеродният окис убива човек за много кратко време. Действието зависи от концентрацията на СО във въздуха, от продължителността и дълбочината на вдишване. Само в среда с нулева концентрация на CO може да се отдели от тялото през белите дробове.
Въглеродният оксид винаги се появява при липса на кислород и непълно изгаряне.
Въглеводороди (CH)
Въглеводородите се отделят в атмосферата под формата на неизгоряло гориво. Те имат дразнещ ефект върху лигавиците и дихателните органи на човек. По-нататъшното оптимизиране на работния процес на двигателя е възможно само чрез подобрени производствени технологии и подобрени познания за горивните процеси.
Въглеводородните съединения се срещат като парафини, олефини, аромати, алдехиди (особено формалдехиди) и полициклични съединения. Експериментално доказани канцерогенни и мутагенни свойства на повече от 20 полициклични ароматни въглеводороди, които поради малкия си размер могат да проникнат в белодробните везикули. Най-опасните въглеводородни съединения са бензен (C6H6), толуен (метилбензен) и ксилен (диметилбензен, обща формула C6H4 (CH3) 2). Например бензолът може да предизвика промени в кръвната картина на човек и да доведе до появата на рак на кръвта (левкемия).
Причината за отделянето на въглеводороди в атмосферата винаги е непълното изгаряне на горивото, липсата на кислород, а при много бедна смес - твърде бавното изгаряне на горивото.
Азотни оксиди (NOx)
При висока температура на горене (повече от 1100°C), реакционно инертният азот, съдържащ се във въздуха, се активира и реагира със свободния кислород в горивната камера, образувайки оксиди. Те са много вредни за околната среда: причиняват смог, смърт на горите, киселинен дъжд; азотните оксиди също са преходни вещества за образуване на озон. Те са отрова за кръвта, причиняват рак. В процеса на горене се образуват различни азотни оксиди - NO, NO2, N2O, N2O5, които имат общото обозначение NOx. При свързване с вода се образуват азотна (HNO3) и азотиста (HNO2) киселини. Азотният диоксид (NO2) е червено-кафяв отровен газ с остра миризма, който дразни дихателната система и образува съединения с кръвния хемоглобин.
Това е най-проблемният от всички азотни оксиди и в бъдеще за него ще важат отделни стандарти за допустими концентрации. Делът на NO2 в общите емисии на азотен оксид в бъдеще трябва да бъде под 20%. От 2010 г. Директива 1999/30/EC определя гранична стойност от 40 µg/m за N02.Спазването на тази граница поставя специални изисквания за защита срещу вредни емисии.
Най-благоприятните условия за образуване на азотни оксиди са топлинабедно изгаряне въздушно-горивна смес. Системите за рециркулация на отработените газове намаляват дела на азотните оксиди в отработените газове на автомобила.
Серни оксиди (SOx)
Серните оксиди се образуват от сярата, съдържаща се в горивото. По време на горене сярата реагира с кислород и вода, за да образува серни оксиди, сярна (H2SO4) и сярна (H2SO3) киселини. Серният оксид е основната съставка на киселинния дъжд и причината за смъртта на горите. Това е водоразтворим газ каустик, чието действие върху човешкото тяло се проявява чрез зачервяване, подуване и повишена секреция на влажни лигавици на очите и горните дихателни пътища. Серният диоксид засяга лигавиците на назофаринкса, бронхите и очите. Най-често срещаното място на "атака" на серен диоксид са бронхите. Силният дразнещ ефект върху дихателните пътища се дължи на образуването на сярна киселина във влажна среда. Серен диоксид SO2, суспендиран във фин прах и аерозол от сярна киселина, проникват дълбоко в дихателните пътища. Астматиците и малките деца са най-чувствителни към нарастващата концентрация на серен диоксид във въздуха. Високо съдържаниесярата в горивото скъсява живота на катализаторите в бензиновите двигатели.
Намаляването на емисиите на серен диоксид се осъществява чрез ограничаване на съдържанието на сяра в горивото. Целта е гориво без сяра.
Сероводород (H2S)
Последствията от въздействието на този газ върху органичния живот все още не са напълно ясни на науката, но е известно, че при хората той може да причини тежки отравяния. В тежки случаи има заплаха от задушаване, загуба на съзнание и парализа на централната нервна система. При хронично отравяне се отбелязва дразнене на лигавиците на очите и дихателните пътища. Миризмата на сероводород се усеща още при концентрацията му във въздуха от 0,025 ml/m3.
Сероводородът в отработените газове се появява при определени условия и, въпреки наличието на катализатор, зависи от съдържанието на сяра в горивото.
Амоняк (NH3)
Вдишването на амоняк води до дразнене на дихателните пътища, кашлица, задух и задушаване. Амонякът също причинява възпалено зачервяване на кожата. Директното отравяне с амоняк е рядко, тъй като дори големи количества от него бързо се превръщат в урея. Когато големи количества амоняк се вдишат директно, белодробната функция често е нарушена за много години. Този газ е особено опасен за очите. При силен ефект на амоняка върху очите може да настъпи помътняване на роговицата и слепота.
При определени условия амоняк може дори да се образува в катализатора. В същото време амонякът е полезен като редуциращ агент за SCR катализатори.
Сажди и частици
саждие чист въглерод и нежелан продукт от непълното изгаряне на въглеводороди. Причината за образуването на сажди е липсата на кислород при горене или преждевременното охлаждане на изгорелите газове. Частиците сажди често се свързват с неизгорели остатъци от гориво и моторно масло, както и вода, продукти от износване на части на двигателя, сулфати и пепел. Частиците се различават значително по форма и размер.
Таблица. Класификация на частиците
Таблицата показва класификацията и размерите на частиците. Най-често при работещ двигател се образуват частици с диаметър около 100 нанометра (0,0000001 m или 0,1 микрона); такива частици могат естествено да навлязат в белите дробове на човек. По време на аглутинация (залепване) на частици сажди една с друга и други компоненти, масата, броят и разпределението на частиците във въздуха могат да се променят значително. Основните компоненти на частиците са показани на фигурата.
Ориз. Основни компоненти на частиците
Благодарение на гъбестата си структура, частиците сажди могат да улавят както органични, така и неорганични вещества, образувани по време на изгарянето на горивото в цилиндрите на двигателя. В резултат на това масата на частиците сажди може да се увеличи три пъти. Това вече няма да са отделни частици въглерод, а правилна формаагломерати в резултат на молекулярно привличане. Размерът на такива агломерати може да достигне 1 μm. Емисиите на сажди и други частици са особено активни при изгаряне на дизелово гориво. Тези емисии се считат за канцерогенни. Опасните наночастици представляват количествено голяма част от частиците, но само малък процент от теглото. Поради тази причина се предлага ограничаване на съдържанието на частици в отработените газове не по маса, а по количество и разпределение. В бъдеще се предвижда разграничаване между размера на частиците и разпределението на частиците.
Ориз. Състав на частиците
Емисиите на частици от бензиновите двигатели са с два до три порядъка по-ниски, отколкото от дизеловите двигатели. Тези частици обаче се намират дори в отработените газове на бензинови двигатели с директно впръскванегориво. Поради това има предложения за ограничаване на максималното съдържание на частици в отработените газове на превозните средства. Сублимацията е директен преход на вещество от твърдо в газообразно състояние и обратно. Сублиматът е твърда утайка от газ, когато се охлади.
фин прах
При работата на двигателите с вътрешно горене се образуват и особено фини частици - прах. Състои се главно от частици от полициклични въглеводороди, тежки метали и серни съединения. Част от праховите фракции могат да проникнат в белите дробове, други фракции не проникват в белите дробове. Фракциите, по-големи от 7 микрона, са по-малко опасни, тъй като се филтрират от собствената система за филтриране на човешкото тяло.
Различен процент от по-малки фракции (под 7 микрона) проникват в бронхите и белодробните везикули (алвеоли), причинявайки локално дразнене. В областта на белодробните везикули разтворимите компоненти навлизат в кръвния поток. Собствената филтрираща система на тялото не се справя с всички фракции фин прах. Замърсяването на атмосферата с прах се нарича още аерозоли. Те могат да бъдат в твърдо или течно състояние и в зависимост от размера могат да имат различен период на съществуване. При движение най-малките частици могат да се комбинират в по-големи с относително стабилен период на съществуване в атмосферата. Тези свойства се притежават главно от частици с диаметър от 0,1 µm до 1 µm.
При оценка на образуването на фин прах в резултат на работа двигател на коланеобходимо е да се разграничи този прах от естествено образувания прах: растителен прашец, пътен прах, пясък и много други вещества. Източниците на фин прах в градовете, като например износване на спирачни накладки и гуми, не трябва да се подценяват. Така че дизеловите газове не са единственият "източник" на прах в атмосферата.
Син и бял дим
син димвъзниква по време на работа дизелов двигателпри температури под 180°C поради най-малките кондензиращи капчици масло. При температури над 180°C тези капчици се изпаряват. Във формирането участват неизгорели въглеводородни горивни компоненти син дими при температури от 70°C до 100°C. Голям бройсин дим показва голямо износване на групата цилиндър-бутало, пръти и водачи на клапани. Твърде късното стартиране на подаването на гориво също може да причини син дим.
Белият дим се състои от водни пари, генерирани по време на изгарянето на горивото, и се забелязва при температури под 70°C. Особено характерен е външният вид бял димза предкамерни и вихровокамерни дизелови двигатели след студен старт. Белият дим се причинява и от неизгорели въглеводородни компоненти и кондензати.
Въглероден диоксид (CO2)
Въглероден двуокисТова е безцветен, незапалим газ с кисел вкус. Понякога погрешно се нарича въглена киселина. Плътността на CO2 е около 1,5 пъти по-висока от плътността на въздуха. Въглеродният диоксид е интегрална частвъздух, издишан от човек (3-4%) При вдишване на въздух, съдържащ 4-6% CO2, човек има главоболие, шум в ушите и сърцебиене, а при по-високи концентрации на CO2 (8-10%) се появяват астматични пристъпи, загуба съзнание и спиране на дишането. При концентрация над 12% настъпва смърт от кислороден глад. Например, горяща свещ изгасва при концентрация на CO2 от 8-10% от обема. Въпреки че въглеродният диоксид е задушаващ, той не се счита за отровен като компонент на изгорелите газове на двигателя. Проблемът е, че въглеродният диоксид, както е показано на фигурата, допринася значително за глобалния парников ефект.
Ориз. Дял на газовете в парниковия ефект
Заедно с него за развитието на парниковия ефект допринасят метанът, азотният оксид (смеещ се газ, азотен оксид), флуоровъглеводородите и серен хексафлуорид. Въглеродният диоксид, водните пари и микрогазовете влияят върху радиационния баланс на Земята. Газовете пропускат видимата светлина, но поглъщат топлината, отразена от земната повърхност. Без този капацитет за задържане на топлина средната температура на земната повърхност би била около -15°C.
Нарича се естествено парников ефект. С увеличаване на концентрацията на микрогазове в атмосферата се увеличава делът на погълнатата топлинна радиация и възниква допълнителен парников ефект. Според експертите до 2050 г. средната температура на Земята ще се повиши с +4°C. Това може да доведе до повишаване на морското равнище с повече от 30 см, в резултат на което планинските ледници и полярните ледени шапки ще започнат да се топят, посоката на морските течения (включително Гълфстрийм) ще се промени, въздушни течения, и моретата ще наводнят огромни пространства от земя. Ето до какво могат да доведат парниковите газове, произведени от човешката дейност.
Общите антропогенни емисии на CO2 са 27,5 милиарда тона годишно. В същото време Германия е един от най-големите източници на CO2 в света. Свързаните с енергията емисии на CO2 са средно около милиард тона годишно. Това е около 5% от целия CO2, произведен в света. Средното 3-членно семейство в Германия произвежда 32,1 тона CO2 годишно. Емисиите на CO2 могат да бъдат намалени само чрез намаляване на консумацията на енергия и гориво. Докато енергията се произвежда чрез изгаряне на изкопаеми горива, проблемът със създаването на прекомерни количества въглероден диоксид ще продължава да съществува. Следователно търсенето на алтернативни източници на енергия е спешно необходимо. Автомобилната индустрия работи интензивно за решаването на този проблем. С парниковия ефект обаче може да се борим само в глобален мащаб. Дори ако в рамките на ЕС бъде постигнат голям напредък в намаляването на емисиите на въглероден диоксид, други страни може, напротив, да видят значително увеличение на емисиите през следващите години. САЩ водят с голяма разлика в производството на парникови газове, както в абсолютно изражение, така и на база на глава от населението. С дял от само 4,6% от световното население, те произвеждат 24% от световните емисии на въглероден диоксид. Това е около два пъти повече от Китай, чийто дял в световното население е 20,6%. 130-те милиона автомобила в САЩ (по-малко от 20% от общия брой автомобили на планетата) произвеждат толкова въглероден диоксид, колкото цялата индустрия в Япония, четвъртият по големина емитент на CO2 в света.
Без допълнителни меркиопазване на климата, глобалните емисии на CO2 ще се увеличат с 39% до 2020 г. (спрямо 2004 г.) и ще възлизат на 32,4 милиарда тона годишно. През следващите 15 години емисиите на въглероден диоксид в САЩ ще се увеличат с 13% и ще надхвърлят 6 млрд. т. В Китай трябва да очакваме увеличение на емисиите на CO2 с 58%, до 5,99 млрд. т, а в Индия - със 107 т. %, до 2,29 млрд. т. м. В ЕС, напротив, увеличението ще бъде само около един процент.
