Двигун, що працює на вихлопних газах. Зразковий склад вихлопних газів карбюраторних та

12.07.2019

У сучасному світіприйнято вважати, що вихлопні газивід двигунів внутрішнього згоряннязавдають найбільшої шкоди навколишньому середовищу. Проте останнім часом дедалі частіше звучать суперечливі думки експертів щодо впливу цих газів. У нашому звичному розумінні лише машини завдають шкоди природі, залишаючи на задньому плані генератори та установки для обігріву, подачі води та інших потреб. Згідно з одним із досліджень Європейського медичного журналу, вихлопні гази автомобілів є причиною смерті близько 40 тисяч людей щороку.

Останні відкриття вчених підтвердили той факт, що близько 6% всіх смертей пов'язані з Особливою групою ризику вважаються діти та люди похилого віку, чий організм ще не може швидко очищатися від мікроскопічних молекул палива. Виходячи з цього, той факт, що вихлопні гази можуть бути нешкідливими, ставиться під великий сумнів. Адже навіть водій-початківець знає, що залишатися в закритому приміщенні з увімкненим двигуном смертельно небезпечно.

Перші чадним газом:

1) При короткостроковому отруєнні розпочнеться подразнення слизових очей, носа та горла. Подальша дія призведе до блювоти і, найімовірніше, втрати свідомості. Для хворих на астму та емфізему таке отруєння може виявитися останнім.

2) Сонливість, втома і втрата свідомості також є протягом тривалого часу малими дозами.

3) Нечіткий зір, погіршення запаморочення явно говорять про те, що пошкоджено центральну нервову систему.

Температура вихлопних газівє першопричиною всього шкоди, що наноситься. Справа в тому, що чим вища температура, тим швидше утворюються продукти горіння, що призводить до збільшення концентрації шкідливих речовин під час вихлопу. Досить часто лікарі діагностують гіпоксію у водіїв, які більшу частину часу перебувають у дорозі. Серед них далекобійники, таксисти, перевізники та багато інших.

Але все не так страшно, як може здатися. Досить просто слідувати наступним порадам, і це збереже здоров'я вам та вашим близьким:

1) усередині гаража або біля будинкової території намагайтеся якнайменше залишати автомобіль у робочому стані;

2) купуйте якісне паливо;

і ви живете у приватному секторі, то при встановленні паркану рекомендуємо робити невеликий зазор між землею та початком полотна. Оскільки вихлопні гази важчі за повітря, вони виходитимуть у дані проміжки. При можливості фахівці рекомендують одну сторону огорожі зробити прозорою, що прискорить вентиляцію важких газів;

4) якнайдалі від житлових приміщень встановлюйте різні дизельні генератори. Розробте систему відведення газів від вашої ділянки навіть при сильному вітрі. Краще витратити кілька зайвих тисяч, ніж за 4-5 років перетворитися на астматика.

Пам'ятайте, що будь-яке паливо та його випаровування небезпечні для здоров'я навіть за межами автомобільних двигунівчи генераторів.

Невеликий лікнеп для любителів подихати з вихлопної труби.

Відпрацьовані гази ДВЗ містять близько 200 компонентів. Період існування триває від кількох хвилин до 4 -5 років. за хімічного складута властивостям, а також характеру впливу на організм людини їх поєднують у групи.

Перший гурт. До неї входять нетоксичні речовини (природні компоненти атмосферного повітря).

Друга група. До цієї групи відносять тільки одну речовину - оксид вуглецю, або чадний газ (СО). Продукт неповного згоряння нафтових видів палива не має кольору та запаху, легше за повітря. У кисні і на повітрі оксид вуглецю горить блакитним полум'ям, виділяючи багато теплоти і перетворюючись на вуглекислий газ.

Оксид вуглецю має виражену отруйну дію. Воно обумовлено його здатністю вступати в реакцію з гемоглобіном крові, що призводить до утворення карбоксигемоглобіну, який не зв'язує кисень. Внаслідок цього порушується газообмін в організмі, з'являється кисневе голодування та виникає порушення функціонування всіх систем організму. Отруєння чадним газом часто піддаються водії авто транспортних засобівпри ночівлях у кабіні з працюючим двигуном або при прогріванні двигуна у закритому гаражі. Характер отруєння оксидом вуглецю залежить від його концентрації у повітрі, тривалості впливу та індивідуальної сприйнятливості людини. Легкий ступінь отруєння викликає пульсацію в голові, потемніння в очах, підвищене серцебиття. При тяжкому отруєнні свідомість затуманюється, зростає сонливість. При дуже великих дозах чадного газу (понад 1%) настають втрата свідомості та смерть.

Третя група. У її складі оксиди азоту, головним чином NO-оксид азоту та NO2 - діоксид азоту. Це гази, що утворюються в камері згоряння ДВЗпри температурі 2800 °С та тиску близько 10 кгс/см 2 . Оксид азоту - безбарвний газ, що не взаємодіє з водою і мало розчинний у ній, не вступає в реакції з розчинами кислот та лугів. Легко окислюється киснем повітря та утворює діоксид азоту. За звичайних атмосферних умов NO повністю перетворюється на NO 2 -газ бурового кольору з характерним запахом. Він важчий за повітря, тому збирається в поглибленнях, канавах і становить велику небезпеку при технічне обслуговуваннятранспортних засобів.

Для людського організму оксиди азоту ще шкідливіші, ніж чадний газ. Загальний характер впливу змінюється в залежності від вмісту різних оксидів азоту. При контакті діоксиду азоту з вологою поверхнею (слизові оболонки очей, носа, бронхів) утворюються азотна та азотиста кислоти, що подразнюють слизові оболонки та вражають альвеолярну тканину легень. При високих концентраціях оксидів азоту (0,004 – 0,008 %) виникають астматичні прояви та набряк легень. Вдихаючи повітря, що містить оксиди азоту у високих концентраціях, людина не має неприємних відчуттів і не передбачає негативних наслідків. При тривалому впливі оксидів азоту в концентраціях, що перевищують норму, люди хворіють на хронічний бронхіт, запалення слизової шлунково-кишкового тракту, страждають на серцеву слабкість, а також нервові розлади.

Вторинна реакція на вплив оксидів азоту проявляється у освіті в людському організмі нітритів і всмоктуванні в кров. Це викликає перетворення гемоглобіну на метагемоглобін, що призводить до порушення серцевої діяльності.

Оксиди азоту надають негативний вплив і на рослинність, утворюючи на листових пластинах розчини азотної та азотистої кислот. Цією ж властивістю обумовлено вплив оксидів азоту на будівельні матеріалита металеві конструкції. Крім того, вони беруть участь у фотохімічній реакції утворення смогу.

Четверта група. У цю найбільш численну групу входять різні вуглеводні, тобто з'єднання типу З x Н y . У газах, що відпрацювали, містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові (алкани), нафтенові (циклани) і ароматичні (бензольні), всього близько 160 компонентів. Вони утворюються внаслідок неповного згоряння палива у двигуні.

Вуглеводні, що не згоріли, є однією з причин появи білого або блакитного диму. Це відбувається при запізнюванні займання робочої сумішіу двигуні або при знижених температурах камери згоряння.

Вуглеводні токсичні та надають несприятливий вплив на серцево-судинну систему людини. Вуглеводневі сполуки відпрацьованих газів, поряд з токсичними властивостями, мають канцерогенну дію. Канцерогени - це речовини, сприяють виникненню та розвитку злоякісних новоутворень.

Особливою канцерогенною активністю відрізняється ароматичний вуглеводень бенз-а-пірен С 20 H 12 , що міститься у відпрацьованих газах бензинових двигунівта дизелів. Він добре розчиняється в оліях, жирах, сироватці людської крові. Нагромаджуючись в організмі людини до небезпечних концентрацій, бенз-а-пірен стимулює утворення злоякісних пухлин.

Вуглеводні під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця входять у реакцію з оксидами азоту, у результаті утворюються нові токсичні продукти - фотооксиданти, є основою " смогу " .

Фотооксиданти біологічно активні, надають шкідливий впливна живі організми, ведуть до зростання легеневих та бронхіальних захворювань людей, руйнують гумові вироби, прискорюють корозію металів, погіршують умови видимості

П'ята група. Її складають альдегіди - органічні сполуки, що містять альдегідну групу -СHO, пов'язану з вуглеводневим радикалом (СН 3, С 6 Н 5 або ін.).

У відпрацьованих газах присутні в основному формальдегід, акролеїн та оцтовий альдегід. Найбільша кількістьальдегідів утворюється на режимах холостого ходута малих навантажень, коли температури згоряння у двигуні невисокі.

Формальдегід НСНО - безбарвний газ з неприємним запахом, важче за повітря, легко розчинний у воді. Він Дратує слизові оболонки людини, дихальні шляхи, вражає центральну нервову систему.Зумовлює запах відпрацьованих газів, особливо у дизелів.

Акролеїн СН 2 =СН-СН=O, або альдегід акрилової кислоти, - безбарвний отруйний газ із запахом жирів, що підгоріли. Чинить на слизові оболонки.

Оцтовий альдегід СН 3 СНТ - газ із різким запахом та токсичною дією на людський організм.

Шоста група. У ній виділяють сажу та інші дисперсні частинки (продукти зносу двигунів, аерозолі, олії, нагар та інших.). Сажа - частки твердого вуглецю чорного кольору, що утворюються при неповному згорянні та термічному розкладанні вуглеводнів палива. Вона не є безпосередньою небезпекою для здоров'я людини, але може дратувати дихальні шляхи. Створюючи димний шлейф за транспортним засобом, сажа погіршує видимість на дорогах. Найбільша шкода сажі полягає в адсорбуванні на її поверхні бенз-а-пірену, який у цьому випадку надає сильніший негативний вплив на організм людини, ніж у чистому вигляді.

Сьома група. Являє собою сірчисті сполуки - такі неорганічні гази, як сірчистий ангідрид, сірководень, які з'являються у складі відпрацьованих газів двигунів, якщо використовується паливо з підвищеним вмістом сірки. Значно більше сірки є у дизельних паливах порівняно з іншими видами палив, що використовуються на транспорті.

Для вітчизняних родовищ нафти (особливо у східних районах) характерний високий відсоток присутності сірки та сірчистих сполук. Тому і дизельне паливо, що одержується з неї, за застарілими технологіями відрізняється більш важким фракційним складом і разом з тим гірше очищене від сірчистих і парафінових сполук. Згідно з європейськими стандартами, введеними в дію в 1996 році, вміст сірки в дизельне паливоне повинно перевищувати 0,005 г/л, а за російським стандартом - 1,7 г/л. Наявність сірки посилює токсичність відпрацьованих газів дизелів і є причиною появи в них шкідливих сірчистих сполук.

Сірчисті сполуки мають різкий запах, важчий за повітря, розчиняються у воді. Надають подразнюючу дію на слизові оболонки горла, носа, очей людини, можуть призвести до порушення вуглеводного та білкового обміну та пригнічення окисних процесів, при високій концентрації (понад 0,01 %) – до отруєння організму. Сірчистий ангідрид згубно впливає і на рослинний світ.

Восьма група. Компоненти цієї групи - свинець та його сполуки - зустрічаються у відпрацьованих газах карбюраторних автомобілівтільки при використанні етилованого бензину, що має у своєму складі присадку, що підвищує октанове число. Воно визначає здатність двигуна працювати без детонації. Чим вище октанове число, тим більше стійкий бензин проти детонації. Детонаційне згорянняробочої суміші протікає з надзвуковою швидкістю, що у 100 разів швидше за нормальний. Робота двигуна з детонацією небезпечна тим, що двигун перегрівається, потужність падає, а термін служби різко скорочується. Збільшення октанового числа бензину сприяє зниженню можливості настання детонації.

Як присадку, що підвищує октанове число, використовують антидетонатор - етилову рідину Р-9. Бензин із додаванням етилової рідини стає етилованим. До складу етилової рідини входять власне антидетонатор - тетраетилсвинець РЬ(С 2 Н 5) 4 , виносник - бромистий етил (ВгС 2 Н 5) і α-монохлорнафталін (C 10 H 7 Cl), наповнювач - бензин Б-70, антиокислювач - параоксидифеніламін та барвник. При згорянні етилованого бензину виносник сприяє видаленню свинцю та його оксидів з камери згоряння, перетворюючи їх на пароподібний стан. Вони разом з газами, що відпрацювали, викидаються в навколишній простір і осідають поблизу доріг.

У придорожньому просторі приблизно 50% викидів свинцю у вигляді мікрочастинок одразу розподіляються на прилеглій поверхні. Решта протягом кількох годин знаходиться у повітрі у вигляді аерозолів, а потім також осідає на землю поблизу доріг. Нагромадження свинцю в придорожній смузіпризводить до забруднення екосистем і робить навколишні ґрунти непридатними до сільськогосподарського використання. Додавання до бензину присадки Р-9 робить його високотоксичним. Різні маркибензину мають різний процентний вміст присадки. Щоб розрізняти марки етилованого бензину, їх фарбують, додаючи до присадки різнокольорові барвники. Неетильований бензин поставляється без фарбування (табл. 9).

У розвинених країнах світу застосування етилованого бензину обмежується або вже повністю припинено. У Росії він ще знаходить широке застосування. Однак поставлено завдання відмовитися від його використання. Великі промислові центри та курортні місцевості переходять на використання неетильованих бензинів.

Негативний вплив на екосистеми надають не тільки розглянуті компоненти двигунів, що відпрацювали газів, виділені у вісім груп, а й самі вуглеводневі палива, олії та мастила. Маючи велику здатність до випаровування, особливо при підвищенні температури, пари палив і масел поширюються в повітрі і негативно впливають на живі організми.

У місцях заправки транспортних засобів паливом та олією відбуваються випадкові розливи та навмисні сливи відпрацьованої олії прямо на землю або у водойми. На місці масляної плями тривалий час не росте рослинність. Нафтопродукти, що потрапили у водоймища, згубно впливають на їхню флору та фауну.

Друкується з деякими скороченнями за книгою Павлова Є. І. Екологія транспорту. Підкреслення та виділення – мої.

По суті бензин складається з молекул вуглецю та кисню. При згорянні бензину в циліндрах двигуна вуглець з'єднується з киснем, що у повітрі, у результаті утворюється двоокис вуглецю (вуглекислий газ СО2), водень з'єднується з киснем, утворюючи воду (Н2О).

З 1 л бензину виходить приблизно 0,9 л води, яка зазвичай не видно, так як вона виходить із системи випуску відпрацьованих газів у вигляді пари, на який перетворюється під впливом високої температури. Тільки при холодному двигуні, особливо в холодну пору року, видно білі хмари газів, що відпрацювали, утворені сконденсованою водою.
Ці продукти горіння утворюються, коли повітря та паливо змішуються в оптимальній пропорції (14,7:1). Але, на жаль, це співвідношення не завжди витримується, тому й є шкідливі речовини у відпрацьованих газах.

Автомобіль Fiesta обладнаний керованим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, дизельний двигун - окисним каталітичним нейтралізатором

Всі без винятку автомобілі обладнані керованим 3-компонентним каталітичним нейтралізатором, автомобілі з дизельними двигунами Endura-DE - окисним каталітичним нейтралізатором. Керований каталітичний нейтралізаторзменшує вміст оксидів вуглецю приблизно на 85%, вуглеводнів – на 80%, оксидів азоту – на 70%.

Окисні каталітичні нейтралізатори не впливають на концентрацію оксидів азоту. Зі збільшенням пробігу ефективність каталітичного нейтралізатора знижується. Позначення «керований» говорить про те, що при роботі двигуна склад газів, що відпрацювали, постійно контролюється за допомогою датчика концентрації кисню і вміст шкідливих речовин у газах зменшується до пропонованих законодавством норм.

Функція датчика концентрації кисню (лямбда-зонд)

Датчик концентрації кисню (HO2S) на автомобілі Fiesta встановлений перед каталітичним нейтралізатором у передній вихлопної труби (Мал. 11.4) та діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді керамічного матеріалу, виготовленого з діоксиду цирконію та оксиду ітрію. Керамічний матеріал датчика піддається зовні впливу газів, що відпрацювали, його внутрішня поверхня з'єднана з навколишнім повітрям.

Для зменшення часу приведення датчика у нормальний робочий режим його обладнають електричним підігрівом. Внаслідок різниці у вмісті кисню у газах, що відпрацювали, і навколишньому повітрі в датчику виникає різниця потенціалів, яка при певному залишковому вмісті кисню у відпрацьованих газах сильно збільшується.

Цей стрибок напруги відбувається точно при співвідношенні палива та повітря l=1. При нестачі кисню (l<1), т.е. при богатой топливовоздушной смеси, напряжение составляет 0,9–1,1 В. При бедной смеси (l>1) напруга зменшується до 0,1 Ст.

Сигнал датчика концентрації кисню передається блоку управління системою упорскування палива. Блок збагачує або збіднює паливоповітряну суміш, щоб підтримувати співвідношення палива та повітря якомога ближче до оптимального l=1.

Робоча область каталітичного нейтралізатора

Ступінь ефективності каталітичного нейтралізатора є функцією робочої температури. Нейтралізатор починає працювати при температурі приблизно 300 ° С, яка досягається через 25-30 з руху. Робоча температурау діапазоні 400–800 °С забезпечує оптимальні умови для отримання максимальної ефективності та великого терміну служби нейтралізатора.

Керамічний каталітичний нейтралізатор сприйнятливий до надвисокої температури. Якщо температура перевищує 900 °С, починається процес інтенсивного старіння, а при температурах понад 1200 °С його працездатність повністю порушується.

Активний шар складається з металів, чутливих до вмісту свинцю в паливі, при відкладенні активність каталітичного шару швидко зменшується. Тому двигуни з каталітичними нейтралізаторами слід експлуатувати лише на неетильованому бензині.

Каталітичний нейтралізатор має пористу керамічну основу, покриту дорогоцінними металами - платиною та родієм і укладену в оболонку з нержавіючої сталі. Розташована на дротяній сітці керамічна основа пронизана великою кількістюпаралельно розташованих каналів. На стінках каналів нанесений проміжний шар збільшення активної поверхні каталітичного нейтралізатора ( Мал. 11.5).

Каталітичний нейтралізатор містить 2-3 г дорогоцінних металів, причому платина сприяє окисленню, а родій - відновленню оксидів азоту.

Каталітичний нейтралізатор нейтралізує такі шкідливі речовини, як чадний газ, вуглеводень та оксиди азоту (тому він називається трикомпонентний каталітичний нейтралізатор).

ПРАКТИЧНА РАДА

Експлуатація автомобілів з каталітичним нейтралізатором
Якщо двигун автомобіля Fiestaне пускається через розрядку акумуляторної батареї, не намагайтеся пустити двигун, штовхаючи або буксуючи автомобіль. У каталітичний нейтралізатор потрапить дуже багато незгорілого палива, яке згодом приведе його в непридатність.

При перебоях у запаленні або перепустках запалення необхідно відразу ж перевірити систему запалення і при подальшому русіуникати високої частотиобертання колінчастого валудвигуна.
Перед нанесенням захисної мастики на дно кузова ретельно закрийте каталітичний нейтралізатор, інакше можливе загоряння.

Під час кожного підйому автомобіля обов'язково перевіряйте теплозахисні пластини.
Негерметичність системи випуску газів, що відпрацювали (прогоріла прокладка, тріщина від високої температури і т.д.) перед датчиком концентрації кисню призводить до неправильних результатів вимірювання (висока частка вмісту кисню). Тому електронний блокуправління двигуном збагачуватиме суміш, що призведе до збільшення витрати палива та передчасного зносукаталітичного нейтралізатора.

ТЕХНІЧНИЙ СЛОВНИК

Склад відпрацьованих газів
Оксид вуглецю (чадний газ – СО).
Чим багатший паливоповітряна суміш, тим більше утворюється чадного газу. Точне керування кількістю палива, що впорскується, правильно встановлений моментзапалювання та рівномірний розподіл суміші в камері згоряння зменшують вміст чадного газу у відпрацьованих газах.

Ніколи не вимірюйте вміст оксиду вуглецю в закритих приміщеннях, оскільки чадний газ отруйний і навіть невелика його концентрація в закритих приміщеннях може бути смертельною. У повітрі чадний газ відносно швидко з'єднується з киснем і утворює вуглекислий газ. Незважаючи на те, що вуглекислий газ не отруйний, він бере участь в утворенні «парникового» ефекту.

Вуглеводні (СН).

Сполуки вуглеводнів об'єднані в одну групу. Зміст СН залежить від конструкції двигуна (незмінна величина). Занадто багата або занадто бідна паливоповітряна суміш також збільшує частку вмісту СН у газах, що відпрацювали. Деякі їх безпечні, інші можуть викликати ракові захворювання. Всі сполуки вуглеводнів спільно з оксидами азоту (NOx) утворюють смог (важко розчинні туманні хмари газів, що відпрацювали).

Оксиди азоту (NOx або NO)
утворюються, насамперед, через наявність азоту повітря, що надходить у камеру згоряння (понад 3/4). Їхня концентрація особливо висока в конструкціях двигунів з низькою витратоюпалива та малим вмістом ЗІ та СН у відпрацьованих газах. Для цих двигунів характерні висока температуразгоряння та бідна паливоповітряна суміш. При сильній концентрації оксиди азоту можуть пошкодити органи дихання. При поєднанні з водою утворюються кислотні дощі.

Вуглекислий газ (СО2).

Утворюється при згорянні палива, що містить вуглець при з'єднанні з киснем повітря. Вуглекислий газ зменшує корисну дію озонового шару Землі, що захищає від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Отруйні речовини, які у відпрацьованих газах дизельних двигунів.
При роботі дизельного двигуна утворюється незначна кількість СО та СН. Через більш високу компресію дизельний двигун викидає менше оксидів азоту. Але для дизельного двигуна характерні інші шкідливі речовини у продуктах згоряння. Наприклад, сажа - типова складова частинавідпрацьованих газів дизеля. Сажа складається з незгорілих вуглеців і золи.

Частинки сажі при потраплянні до органів дихання стають збудниками раку. Двоокис сірки (SO2) також утворюється за наявності сірки, насамперед у дизельному паливі. Сприяє появі сірчаної чи сірчистої кислоти у дощі (кислотні дощі). Автомобілі з дизельними двигунами спричиняють 3% кислотних опадів.

Вуглекислий газ утворюється при згорянні дизельного палива лише за більш високих концентраціях.

Вивчення забруднення довкілля у селі Тойсі вихлопними газами на трасі Яльчики – Батирьове. Дослідницька робота виконана Рубцової А. та Руссової В.10 клас.2007 р.

Вступ

Без здорового довкілля може бути ні здорового суспільства, ні соціальноактивних громадян. На жаль, зараз у Росії екологічна ситуаціящо характеризує прогресуючу деградацію навколишнього природного середовища, та погіршення здоров'я нації свідчать про те, що в країні не забезпечується екологічна безпека, що становить частину (поряд із державною, військовою, особистою) національною безпекою.

Екологічна обстановка в Росії, як і в усьому світі, перетворюється з несприятливої на кризову. Кризова екологічна ситуація загострюється ще й тим, що країна переживає зміну суспільно-економічних відносин. Росії дісталася важка спадщина: до 1990-х років. антропогенний вплив на навколишнє середовищев СРСР безперервно зростало рахунок освоєння дедалі більше великих територій, зростання витрат природних ресурсів на промислове і сільськогосподарське виробництво та збільшення потоку забруднюючих речовин.

Актуальність обраної теми.

Наша територія села Тойсі забруднена продуктами згоряння від вихлопних газів, а також гумовим та азбестовим пилом. Забруднення повітря впливає на здоров'я дорослих та дітей. У нашій школі з кожним роком зростає кількість дітей із хронічними захворюваннями дихальних шляхів, знижується імунітет.

У запиленості повітря головна роль належить автотранспорту. Гумовий та азбестовий пил становить велику небезпеку для здоров'я людини. Гумовий пил є продуктом зносу автомобільних шин. Асбестовий пил є наслідком зносу фрикційних накладок, дисків, зчеплення гальмівних колодок. Азбест погано виводиться з організму, тому процес його впливу на внутрішні органи, Легкі, слизову оболонку дуже тривалий, може досягати 10-15 років, і до кінця ще не вивчений.

У змісті роботи розглядаються такі вопросы:

1. Актуальність розглянутої проблеми.

2. Вплив вихлопних газів для здоров'я людини.

3. Вплив зростання автомобільної промисловості на склад повітря.

4. Вихлопні гази – причина появи канцерогенних речовин у повітрі.

6. Путизниження викидів та токсичності вихлопних газів.

Ціль:дослідження проблеми забруднення повітря вихлопними газами

Об'єкт дослідження : процес забруднення повітря вихлопними газами у селі Тойсі за добу

Предмет дослідження: головна траса Яльчики - Батирьове, що проходить через село Тойсі з довжиною 1 км.

Гіпотеза дослідження: забруднення повітря негативно впливає на здоров'я людини

Завдання дослідження:

1) Вивчити питання екологічної обстановки в Тойсі.

2) З'ясувати вплив вихлопних газів для здоров'я людини.

3) Проаналізувати вплив зростання автомобільної промисловості на склад

повітря.

4) Обґрунтувати причину появи канцерогенних речовин у повітрі.

5) Вивчити хімічний склад автомобільних вихлопних газів.

6) Позначити способи зниження викидів та токсичності вихлопних газів.

7) Навести приклади типових випадків отруєння вихлопними газами в замкнутому просторі.

8) На основі вивчених питань зробити висновок про негативний вплив вихлопних газів на здоров'я людини.

Автомобільний транспорт – один із основних забруднювачів навколишнього середовища.
Автомобіль став би набагато нешкідливішим для навколишнього середовища, якби в його двигуні вуглеводневе паливо перетворювалося виключно на вуглекислий газ і водяні пари. Але… Температура горіння палива буває або надто високою, або дуже низькою, що призводить до його неповного згоряння. Крім того, не слід забувати про якість самого пального та домішки, що містяться в ньому. Все це, як відомо, призводить до виникнення токсичних речовин: оксиду вуглецю, оксидів азоту і сірки, вуглеводнів, що не згоріли, та інших газів, а також твердих частинок сажі та сполук свинцю.

Вплив вихлопних газів на здоров'я людини.

Збільшення масштабів спалювання нафтопродуктів є причиною забруднення повітряного середовища. Особливо це стало відчутним з розвитком автомобільного транспорту. Бензин, витрачений для приведення в дію двигунів внутрішнього згоряння, нікуди не зникає. Віддаючи ув'язнену у ньому енергію хімічних зв'язків, він розкладається більш прості речовини – оксиди вуглецю, сажу, вуглеводні та інших. Найбільше забруднюючих атмосферу речовин викидається з вихлопними газами автомобілів. Аналіз вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння показав, що вони містять близько двохсот різних речовин, більшість із яких токсично. Основні компоненти вихлопних газів наведено у таблиці 1.

З таблиці видно, що кількість викидів істотно залежить від конструкції двигуна, причому дизельні двигуниекологічно виявляються прийнятнішими. Однак не меншою мірою кількісний і якісний склад вихлопних газів залежить від технічного стану, умов та режиму роботи двигуна. Особливо різко збільшується концентрація шкідливих речовин у викидах автомобілів під час роботи на холостому ходу.

Карбюраторні двигуни викидають значно більше вогневоднів, що не згоріли, і продуктів неповного окислення (альдегідів, оксиду вуглецю). Пройшовши 15 тис. км, кожен автомобіль викидає в атмосферу понад 3 т вуглеводні діоксиду, 93 кг вуглеводнів, 0.5 т оксиду вуглецю, близько 30 кг оксидів азоту.

Саме собою потрапляння у довкілля з вихлопними газами токсичних речовин дуже небажаним, оскільки вони становлять реальну небезпеку здоров'ю людей. Так, оксид вуглецю інактивує гемоглобін, зумовлюючи кисневу недостатність тканин, викликаючи розлад нервової та серцево-судинної систем, а також сприяє розвитку атеросклерозу. Оксиди азоту різко подразнюють легкі та дихальні шляхи, сприяючи виникненню запальних процесів у них. Під впливом оксидів азоту утворюється метгемоглобін, знижується кров'яний тиск, виникає запаморочення, сонливість, розлад дихання та кровообігу.

Вихлопні гази

Вихлопні гази – причина утворення канцерогенних речовин у повітрі.

Хімічний склад автомобільних вихлопних газів

Найбільшу небезпеку становлять оксиди азоту, приблизно в 10 разів більш небезпечні, ніж чадний газ, частка токсичності альдегідіввідносно невелика і становить 4-5% загальної токсичності вихлопних газів. Токсичність різних вуглеводнівсильно відрізняється, проте особливо, що ненасичені вуглеводні в присутності діоксиду азоту фотохімічно окислюються утворюючи отруйні кисневмісні сполуки - складові смогів.

Виявлені у газах поліциклічні ароматичні вуглеводні – сильні канцерогени. Серед них найбільш вивчений бензпірен, крім нього виявлено похідні антрацена:

· 1,2-бензантрацен

· 1,2,6,7-дібензантрацен

· 5,10-диметил-1,2-бензантрацен

Крім того при використанні сірчистих бензинів у гази, що відходять, можуть входит оксиди сірки, при застосуванні етилованих бензинів - свинець (Тетраетилсвинець ), бром, хлор, їх з'єднання. Вважається, що аерозолі галоїдних сполук свинцю можуть піддаватися каталітичним та фотохімічним перетворенням, беручи участь в утворенні смогу.

Дослідницька робота

«Характеристика автотранспорту».

Я вирішила вивчити частку забруднення навколишнього середовища автомобілями, що проїжджають через село. Село Тойсі розташоване у Батирівському районі Чуваської Республіки. Поруч із нашим районом розташований інший район – Яльчики. А наше село розташоване саме між селами Яльчики та Батирове.

Справа була цієї осені. Одного дня ми з подружкою вирішили прогулятися селом. Гуляли довго і ставало вже нудно, але раптом мені на думку прийшла одна чудова думка: підрахувати скільки машин проїжджає через наше село за 1 годину, за добу, на тиждень, на рік. Я висловила їй свою думку, вона підтримала мене. Адже машини не тільки проїжджають, вони залишають по собі шкідливі і отруйні речовини, що містяться у вихлопних газах. Як вони впливають на наше здоров'я та на довкілля? Ми довго не думали. Пішли до Ірини Віталіївни, вчительки з біології та хімії, та розповіли їй про наші роздуми. Вона нас похвалила за кмітливість та запропонувала написати нам дослідницьку роботупо цій темі. Ми з Вірою відразу ж погодилися і взялися до роботи.

Спочатку ми підрахували скільки автомобілів проїхало через наше село вранці. 6 вересня з 7:00 до 8:00 ми підрахували 48 легкових автомобілів, 12 мікроавтобусів (газелі та УАЗи), 10 вантажних машинта 10 тракторів. Цікаво скільки кілограмів вихлопних газів надходить в атмосферу вранці? А за цілий день? А за добу? А за тиждень? А за рік?

Відомо, що один автомобіль протягом доби може викидати до 1 кг вихлопних газів, до складу яких входить близько 0,03 кг чадного газу, 0,006 кг оксиду азоту. Припустимо, що автомобілі рухаються зі швидкістю 60 км/год. Протяжність нашого села складає 1км. Тоді наше село вони проїжджають за одну хвилину.

За моїми розрахунками, вранці у наше село автомобілі викидають ~0,0549 кг вихлопних газів.

Порахували вдень, 12 вересня з 12:00 до 13:00. Тоді за 1 годину проїхало 32 легкових автомобілів, 12 мікроавтобусів (газелі та УАЗи), 8 вантажівок та 3 трактори. За цей період часу в селі Тойсі в атмосферу надходить ~0,0389144кг вихлопних газів.

25 вересня ми порахували кількість автомобілів, які проїжджають через наше село увечері. Увечері з 17.00 до 18.00 через наше село проїжджають 50 легкових автомобілів, 10 мікроавтобусів, 10 тракторів. Надходить~ 0,0520 кг вихлопних газів.

За моїми розрахунками, вночі теж до нашого села надходить величезна кількість вихлопних газів. Ми рахували 6 жовтня у проміжку від 23:00 до 24:00. Тоді через наше село проїжджало 60 легкових автомобілів. Значить, і вночі вихлопні гази надходять до нашого села анітрохи менше, ніж удень - ~0,0416кг.

В середньому за 4 години

Автомобілі час	вантажівки	легкові	мікроавтобуси	трактори	всього

12-13
17-18
23-24

Виходячи з усіх цих даних, яких ми порахували, можна вирахувати середню кількість автотранспорту, що проїжджає через село. Середня кількість автотранспорту за добу становить 1656 одиниць, а за тиждень – 11592 одиниць, а за місяць – 51336 одиниць, а за рік – 616032 одиниць! Значить, за добу в нашому селі надходять в атмосферу ~1,15 кг вихлопних газів, туди входять ~0,0345 кг чадного газу та ~0,0069 кг оксиду азоту! А за рік ~427,8 кг вихлопних газів, де ~12,834 кг становить чадний газ і ~0,0025698 кг становить оксид азоту!

Автомобілі час	вантажівки	легкові	мікроавтобуси		трактори	всього
В середньому за 4 години
В середньому за добу		1140				2346
В середньому за тиждень		7980		1680		16422
У середньому протягом місяця	4278	35340		7440	4278	72726
У середньому протягом року	50370	416100	87600		50370	856290

На мою думку, це величезна кількість для нашого маленького села. Навколишнє середовище та повітря забруднюються. Повітря єодним з найважливішим елементомсередовища. Повітряне середовище необхідне дихання людини. Людський організм постійно відчуває потребу повітря. Це зумовлено фізіологічним значенням дихання. При вдиху органи зовнішнього дихання надходить повітря, у якому міститься необхідний організму кисень. Людина дихає повітрям приміщення, робочого місця та повітряного басейну населеного пункту, де він живе. Розсіювання в повітряному середовищі промислових та автомобільних викидівзмінює хімічний склад атмосфери. У повітрі міст часто чи постійно виявляються шкідливі речовини. У міру накопичення відходів у навколишньому середовищі відбувається спочатку зникнення чутливих до забруднювачів видів, потім, у міру стійких видів, зміна структури екосистеми, заміщення однієї екосистеми іншою або опустелювання території. Нагромадження у навколишньому середовищі відходів, токсичних здоров'ю людини, викликає придушення здоров'я спочатку окремих людей, мають ослаблене здоров'я, потім - здоров'я більшої і більшої частини населення. Це є суворим екологічним попередженням про те, як крихка захисна система організму людини. Таким чином,вплив людини на природу в індустріальну епохудійсно стало фактором, що перевершує всі природнісили, які будь-коли впливали на розвиток життя, ріднихциклів підриває існування не тільки різнихбіологічних видів, але його самого.

Справді, ми рідко замислюємося про те, що ми практично дихаємо «вихлопними газами». Адже коли людина здорова, вона добре себе почуває, ходить пішки, їздить на автомобілі. Напевно, вона думає, що коли вона ходить пішки, то дихає свіжим і чистим повітрям. середовище та повітря, а потім сам же його вдихає. Так, я розумію, що без автомобілів зараз не обійтися. Для того, щоб автомобілі виділяли в навколишнє середовище менше шкідливих речовин, треба на них поставити інші двигуни, які б не виділяли стільки багато вихлопних газів, скільки виділяють двигуни сучасних автомобілів.

Скільки таких сіл і сіл, як наше село, та що там села та села, скільки великих районів та міст, які крім автомобілів забруднюються ще заводами, фабриками, промисловими підприємствами тощо. Якщо тільки в нашому селі за добу в атмосферу надходить ~1,15 кг вихлопних газів, то в Батирівському районі 48 сіл і сіл, отже, приблизно в атмосферу надходить 55,5 кг вихлопного газу! І це лише за добу! А за рік – ~20 257,5 кг вихлопного газу! Це величезна кількість! Це шкода не тільки для навколишнього середовища та повітря, але в першу чергу – для нашого здоров'я!

Також ми порахували, скільки пилу осідає за добу у нашому селі під час проїзду автотранспорту.

За добу через наше село проїжджає 1200 легкових автомобілів, мікроавтобусів 240 (газелі та УАЗи), 14 вантажівок. На 1 км дороги осідає в одного автомобіля в середньому 0,2 гр.пилу. Помножимо на кількість транспорту, що проходить – 290,8 гр. на добу, 103,5 кг на рік.

Компоненти

Примітка

Карбюраторні

Дизельні

N 2

O 2

H 2 O (Пари)

СО 2

Н 2

СО

NO x

C n H m

Альдегіди

Сажа

Бензапірен

74-77

0,3 – 8

3,0 – 5,5

5,0 – 12,0

0 – 5,0

0,5 – 12,0

до 0,8

0,2 – 3,0

До 0,2 мг/л

0-0,004 г/м 3

10 – 20 мкг/м3

76- 78

2 – 18

0,5 – 4,0

1,0 – 10,0

0,01 – 0,50

0,0002 – 0,5

0,009 – 0,5

0,001-0,09 мг/л

0,01 – 1,1 г/м 3

До 10 мкг/м3

Нетоксичний

Токсичний

Висновок.

А на закінчення хочу сказати, що при створенні цього проекту мені знадобилося чимало часу, щоб провести дослідження, знайти додаткову інформацію. Дана інформаціядля мене є не маловажною.

Кожна людина має замислитися над тим, які серйозні наслідки несе атмосфера, просочена шкідливими хімічними речовинами. Життя, дане нам якось природою має порушуватися штучними чинниками, які негативно позначаються здоров'я людини.

Подумайте про це!

Використана література:

1) "Аванта +" Москва 2002р.

2) Алікберова Л.Ю. Книга з хімії для домашнього читання - 2-ге вид. - М.:

3) Хімія, 1995.

4) В. Володін «Людина. Енциклопедія для дітей»

5) Н.Л.Глінка «Загальна хімія»

Невеликий лікнеп для любителів подихати з вихлопної труби.

Відпрацьовані гази ДВЗ містять близько 200 компонентів. Період існування триває від кількох хвилин до 4 -5 років. За хімічним складом та властивостями, а також характером впливу на організм людини їх поєднують у групи.

Перший гурт. До неї входять нетоксичні речовини (природні компоненти атмосферного повітря

Отруєння чадним газом часто схильні до водіїв автотранспортних засобівпри ночівлях у кабіні з працюючим двигуном або при прогріванні двигуна у закритому гаражі. Характер отруєння оксидом вуглецю залежить від його концентрації у повітрі, тривалості впливу та індивідуальної сприйнятливості людини. Легкий ступінь отруєння викликає пульсацію в голові, потемніння в очах, підвищене серцебиття. При тяжкому отруєнні свідомість затуманюється, зростає сонливість. При дуже великих дозах чадного газу (понад 1%) настають втрата свідомості та смерть.

Третя група. У її складі оксиди азоту, головним чином NO-оксид азоту та NO2 - діоксид азоту. Це гази, що утворюються в камері згоряння ДВЗ при температурі 2800 ° С та тиск близько 10 кгс/см 2 . Оксид азоту — безбарвний газ, що не взаємодіє з водою і мало розчинний у ній, не вступає в реакції з розчинами кислот та лугів.

Легко окислюється киснем повітря та утворює діоксид азоту. За звичайних атмосферних умов NO повністю перетворюється на NO 2 -газ бурового кольору з характерним запахом. Він важчий за повітря, тому збирається в поглибленнях, канавах і становить велику небезпеку при технічному обслуговуванні транспортних засобів.

Вдихаючи повітря, що містить оксиди азоту у високих концентраціях, людина не має неприємних відчуттів і не передбачає негативних наслідків. При тривалому впливі оксидів азоту в концентраціях, що перевищують норму, люди хворіють на хронічний бронхіт, запалення слизової шлунково-кишкового тракту, страждають на серцеву слабкість, а також нервові розлади.

Вторинна реакція на вплив оксидів азоту проявляється у освіті в людському організмі нітритів і всмоктуванні в кров. Це спричиняє перетворення гемоглобіну на метагемоглобін, що призводить до порушення серцевої діяльності.

Оксиди азоту надають негативний вплив і на рослинність, утворюючи на листових пластинах розчини азотної та азотистої кислот. Цією ж властивістю обумовлено вплив оксидів азоту на будівельні матеріали та металеві конструкції. Крім того, вони беруть участь у фотохімічній реакції утворення смогу.

Вуглеводні, що не згоріли, є однією з причин появи білого або блакитного диму. Це відбувається при запізнюванні займання робочої суміші двигуна або при знижених температурах в камері згоряння.

Вуглеводні токсичні та надають несприятливий вплив на серцево-судинну систему людини. Вуглеводневі сполуки відпрацьованих газів, поряд з токсичними властивостями, мають канцерогенну дію. Канцерогени - це речовини, що сприяють виникненню та розвитку злоякісних новоутворень.

Особливою канцерогенною активністю відрізняється ароматичний вуглеводень бенз-а-пірен С 20 H 12 , що міститься в газах, що відпрацювали бензинових двигунів і дизелів. Він добре розчиняється в оліях, жирах, сироватці людської крові. Нагромаджуючись в організмі людини до небезпечних концентрацій, бенз-а-пірен стимулює утворення злоякісних пухлин.

Вуглеводні під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця входять у реакцію з оксидами азоту, у результаті утворюються нові токсичні продукти — фотооксиданти, є основою «смогу».

Фотооксиданти біологічно активні, шкідливо впливають на живі організми, ведуть до зростання легеневих та бронхіальних захворювань людей, руйнують гумові вироби, прискорюють корозію металів, погіршують умови видимості.

У відпрацьованих газах присутні в основному формальдегід, акролеїн та оцтовий альдегід. Найбільша кількість альдегідів утворюється на режимах холостого ходу та малих навантажень, коли температури згоряння у двигуні невисокі.

Формальдегід НСНО — безбарвний газ із неприємним запахом, важчий за повітря, легко розчинний у воді. Він подразнює слизові оболонки людини, дихальні шляхи, вражає центральну нервову систему. Обумовлює запах відпрацьованих газів, особливо у дизелів.

Оцтовий альдегід СН 3 СНТ — газ із різким запахом та токсичною дією на людський організм.

Шоста група. У ній виділяють сажу та інші дисперсні частинки (продукти зносу двигунів, аерозолі, олії, нагар та інших.). Сажа - частки твердого вуглецю чорного кольору, що утворюються при неповному згорянні та термічному розкладанні вуглеводнів палива. Вона не є безпосередньою небезпекою для здоров'я людини, але може дратувати дихальні шляхи. Створюючи димний шлейф за транспортним засобом, сажа погіршує видимість на дорогах. Найбільша шкода сажі полягає в адсорбуванні на її поверхні бенз-а-пірена, який у цьому випадку має сильніший негативний вплив на організм людини, ніж у чистому вигляді.

Для вітчизняних родовищ нафти (особливо у східних районах) характерний високий відсоток присутності сірки та сірчистих сполук. Тому і дизельне паливо, що одержується з неї, за застарілими технологіями відрізняється більш важким фракційним складом і разом з тим гірше очищене від сірчистих і парафінових сполук. Згідно з європейськими стандартами, введеними в дію в 1996 році, вміст сірки в дизельному паливі не повинен перевищувати 0,005 г/л, а за російським стандартом - 1,7 г/л. Наявність сірки посилює токсичність відпрацьованих газів дизелів і є причиною появи в них шкідливих сірчистих сполук.

Сірчисті сполуки мають різкий запах, важчий за повітря, розчиняються у воді. Надають подразнюючу дію на слизові оболонки горла, носа, очей людини, можуть призвести до порушення вуглеводного та білкового обміну та пригнічення окислювальних процесів, при високій концентрації (понад 0,01 %) – до отруєння організму. Сірчистий ангідрид згубно впливає і на рослинний світ.

Восьма група. Компоненти цієї групи - свинець і його сполуки - зустрічаються у відпрацьованих газах карбюраторних автомобілів тільки при використанні етилованого бензину, що має у своєму складі присадку, що підвищує октанове число. Воно визначає здатність двигуна працювати без детонації. Чим вище октанове число, тим більше стійкий бензин проти детонації. Детонаційне згоряння робочої суміші протікає із надзвуковою швидкістю, що у 100 разів швидше за нормальне. Робота двигуна з детонацією небезпечна тим, що двигун перегрівається, потужність падає, а термін служби різко скорочується. Збільшення октанового числа бензину сприяє зниженню можливості настання детонації.

Як присадку, що підвищує октанове число, використовують антидетонатор - етилову рідину Р-9. Бензин із додаванням етилової рідини стає етилованим. До складу етилової рідини входять власне антидетонатор - тетраетилсвинець РЬ(С 2 Н 5) 4 , виносник - бромистий етил (ВгС 2 Н 5) і α-монохлорнафталін (C 10 H 7 Cl), наповнювач - бензин Б-70, антиокислювач - Параоксидіфеніламін і барвник. При згорянні етилованого бензину виносник сприяє видаленню свинцю та його оксидів з камери згоряння, перетворюючи їх на пароподібний стан. Вони разом з газами, що відпрацювали, викидаються в навколишній простір і осідають поблизу доріг.

Додавання до бензину присадки Р-9 робить його високотоксичним. Різні марки бензину мають різний відсотковий вміст присадки. Щоб розрізняти марки етилованого бензину, їх фарбують, додаючи до присадки різнокольорові барвники. Неетильований бензин поставляється без фарбування (табл. 9).

У розвинених країнах світу застосування етилованого бензину обмежується або вже повністю припинено. У Росії він знаходить широке застосування. Однак поставлено завдання відмовитися від його використання. Великі промислові центри та курортні місцевості переходять на використання неетильованих бензинів.

Негативний вплив на екосистеми надають не тільки розглянуті компоненти двигунів, що відпрацювали газів, виділені у вісім груп, але і самі вуглеводневі палива, масла і мастила. Маючи велику здатність до випаровування, особливо при підвищенні температури, пари палив і масел поширюються в повітрі і негативно впливають на живі організми.