Основними джерелами викидів автомобіля є двигун внутрішнього згоряння, випаровування палива через систему вентиляції паливного бака, а також ходова частина: в результаті тертя шин про дорожне покриття, зносу гальмівних колодокта корозії металевих деталей незалежно від викидів двигуна утворюються частинки дрібнодисперсного пилу. При ерозії каталізатора виділяються платина, паладій і родій, а при зносі накладок зчеплення також виділяються токсичні речовини, такі як свинець, мідь та сурма. Для цих вторинних викидів автомобілів також мають бути встановлені граничні значення.

Шкідливі речовини

Мал. склад вихлопних газів

Склад відпрацьованих (вихлопних) газів автомобіля включає множину речовин або груп речовин. Переважною частиною компонентів ОГ є неотруйні гази, що містяться в звичайному повітрі. Як показано на малюнку, лише невелика частина ОГ є шкідливою для довкіллята здоров'я людей. Незважаючи на це, потрібне подальше зниження концентрації токсичних компонентів ОГ. Хоча сучасні автомобілісьогодні дають дуже чистий вихлоп (у автомобілів Євро-5 він у деяких аспектах навіть чистіше всмоктуваного повітря), величезна кількість експлуатованих автомобілів, яких тільки в Німеччині налічується близько 56 млн одиниць, викидає значну кількість отруйних та шкідливих для здоров'я речовин. Виправити ситуацію покликані нові технології та запровадження більш жорстких вимог до екологічності ОГ.

Оксид вуглецю (СО)

Оксид вуглецю(чадний газ) СО - газ без кольору та запаху. Це отрута для дихальної системи, що порушує функцію центральної нервової та серцево-судинної систем. У людському організмі він пов'язує червоні кров'яні тільця та викликає кисневе голодування, яке за короткий час призводить до смерті від ядухи. Вже при концентрації повітря 0,3% за обсягом чадний газ у дуже короткий час вбиває людину. Дія залежить від концентрації ЗІ в повітрі, від тривалості та глибини вдихання. Лише серед з нульової концентрацією СО може бути виведено з організму через легкі.

Оксид вуглецю завжди виникає при нестачі кисню та при неповному згорянні.

Вуглеводні (СН)

Вуглеводні викидаються в атмосферу у вигляді незгорілого палива. Вони мають подразнюючу дію на слизові оболонки та органи дихання людини. Подальша оптимізація робочого процесу двигуна можлива лише шляхом удосконалення виробничих технологій та поглиблення знань про процеси згоряння.

Вуглеводневі сполуки виникають у вигляді парафінів, олефінів, ароматів, альдегідів (особливо формальдегідів) та поліциклічних сполук. Експериментально доведено канцерогенні та мутагенні властивості понад 20 поліциклічних ароматичних вуглеводнів, які в силу свого малого розміру здатні проникати до легеневих бульбашок. Найнебезпечнішими вуглеводневими сполуками вважаються бензол (С6Н6), толуол (метилбензол) та ксилол (диметилбензол, загальна формулаС6Н4 (СН3)2). Наприклад, бензол може викликати в людини зміни картини крові та призвести до виникнення раку крові (лейкемії).

Причиною викиду вуглеводнів в атмосферу завжди є неповне згоряння палива, нестача кисню, а при дуже збідненій суміші - надто повільне згоряння палива.

Окиси азоту (NOх)

При високій температурі згоряння (більше 1100°С) реакційно інертний азот, що міститься в повітрі, активується і вступає в реакції з вільним киснем в камері згоряння, утворюючи оксиди. Вони дуже шкідливі для довкілля: стають причинами утворення смогу, загибелі лісів, випадання кислотних дощів; також оксиди азоту є перехідними речовинами для утворення озону. Вони – отрута для крові, викликають рак. У процесі згоряння виникають різні оксиди азоту - NO, NO2, N2O, N2O5 - мають загальне позначення NOx. При з'єднанні з водою виникають азотна (HNO3) і азотиста (HNO2) кислоти. Діоксид азоту (NO2) – червоно-коричневий отруйний газз їдким запахом, що подразнює органи дихання та утворює сполуки з гемоглобіном крові.

Це найбільш проблематичний з усіх оксидів азоту і в перспективі для нього діятимуть окремі норми допустимої концентрації. Частка NO2 у загальних викидах оксидів азоту у майбутньому повинна становити менше 20%. У директиві 1999/30/EG з 2010 року гранично допустима концентрація N02 встановлена ​​на рівні 40 мкг/м. Дотримання цієї граничної концентрації висуває особливі вимоги щодо захисту від шкідливих викидів.

Найсприятливіші умови для утворення оксидів азоту - висока температура згоряння збідненої паливоповітряної суміші. Системи рециркуляції ОГ дозволяють знизити частку оксидів азоту у вихлопі автомобілів.

Оксиди сірки (SOx)

Оксиди сірки утворюються з сірки, що міститься в паливі. У процесі згоряння сірка реагує з киснем та водою, утворюючи оксиди сірки, сірчану (H2SO4) та сірчисту (H2SO3) кислоти. Оксид сірки – основна складова кислотних дощів та причина загибелі лісів. Це водорозчинний їдкий газ, вплив якого на організм людини проявляється у почервонінні, опуханні та посиленні секреції вологих слизових оболонок очей та верхніх дихальних шляхів. Діоксид сірки впливає на слизові носоглотки, бронхів та очей. Найчастіше місцем «атаки» діоксиду сірки є бронхи. Сильне подразнення на дихальні шляхи пояснюється утворенням сірчистої кислоти у вологому середовищі. Вглиб дихальних шляхів потрапляють зважений у дрібнодисперсному пилу діоксид сірки SO2 та аерозоль сірчаної кислоти. Найбільш чутливо реагують на зростаючу концентрацію діоксиду сірки у повітрі астматики та маленькі діти. Високий змістсірки у паливі скорочує термін служби каталізаторів бензинових зельних двигунів.

Зниження викидів діоксиду сірки реалізується шляхом обмеження вмісту сірки у паливі. Ціль - паливо, що не містить сірки.

Сірководень (H2S)

Наслідки впливу цього газу на органічне життя поки що не зовсім зрозумілі науці, проте відомо, що людина здатна викликати важкі отруєння. У важких випадках виникає загроза ядухи, втрата свідомості та параліч центральної нервової системи. При хронічному отруєнні відзначається подразнення слизових оболонок очей та дихальних шляхів. Запах сірководню відчувається вже за концентрації їх у повітрі у кількості 0,025 мл/м3.

Сірководень у вихлопних газах виникає за певних умов, причому, незважаючи навіть на наявність каталізатора, залежить від вмісту сірки в паливі.

Аміак (NH3)

Вдихання аміаку призводить до подразнення дихальних шляхів, кашлю, задишки та задухою. Також аміак викликає запалення почервоніння на шкірі. Пряме отруєння аміаком трапляється рідко, оскільки навіть його великі кількості швидко перетворюються на сечовину. При прямому вдиханні великої кількості аміаку функції легень часто порушуються довгі роки. Особливо небезпечний цей газ для очей. При сильному впливі аміаку на очі можуть настати помутніння рогівки та сліпота.

За певних умов аміак може утворитися навіть каталізаторі. У той же час аміак виявляється корисним як відновник для каталізаторів SCR.

Сажа та частки

Сажа- це чистий вуглець та небажаний продукт неповного згоряння вуглеводнів. Причиною утворення сажі є нестача кисню при згорянні або передчасне охолодження газів, що спалюються. Частинки сажі часто зв'язуються з незгорілими залишками палива та моторної олії, а також води, продуктів зносу деталей двигуна, сульфатів та попелу. Частинки сильно відрізняються одна від одної за формою та розміром.

Таблиця. Класифікація частинок

У таблиці показано класифікацію та розміри частинок. Найбільш часто при роботі двигуна утворюються частинки діаметром близько 100 нанометрів (0,0000001 м-код або 0,1 мкм); такі частинки здатні природним шляхом потрапляти у легені людини. При аглютинації (склеювання) частинок сажі один з одним та іншими компонентами маса, кількість та розподіл частинок у повітрі можуть значно змінюватися. Основні компоненти частинок представлені малюнку.

Мал. Основні компоненти частинок

Завдяки своїй губчастій структурі частинки сажі можуть захоплювати як органічні, так і неорганічні речовини, що утворюються при згорянні палива у циліндрах двигуна. В результаті маса частинок сажі може зрости втричі. Це будуть не окремі частинки вуглецю, а правильної формиагломерати, що утворюються внаслідок молекулярного тяжіння. Розмір таких агломератів може досягати 1 мкм. Викиди сажі та інших часток особливо активно відбуваються при згорянні дизельного палива. Ці викиди вважаються канцерогенними. Небезпечні наночастки становлять кількісно велику частку частинок, але за масою становлять лише невеликий відсоток. З цієї причини пропонується обмежувати вміст часток в ОГ не за масою, а за кількістю та розподілом. У перспективі передбачено диференціювання між розміром частинок та їх розподілом.

Мал. Склад частинок

Викиди частинок під час роботи бензинових двигунівна два-три порядки нижче, ніж під час роботи дизельних двигунів. Тим не менш, дані частинки виявляються навіть у вихлопі бензинових двигунів з безпосереднім упорскуваннямпалива. Тому є пропозиції щодо обмеження граничного вмісту частинок у відпрацьованих газах автомобілів. Сублімація - безпосередній перехід речовини з твердого стану до газоподібного, і навпаки. Субліматом називають твердий осад газу при його охолодженні.

Дрібний пил

Працюючи двигунів внутрішнього згоряння утворюються також особливо дрібні частки - пил. Вона складається головним чином із частинок поліциклічних вуглеводнів, важких металів та сполук сірки. Частина фракцій пилу здатна проникати у легені, інші фракції у легені не проникають. Фракції розміром понад 7 мкм менш небезпечні, оскільки фільтруються власною системою фільтрації людського організму.

Різний відсоток дрібніших фракцій (менше 7 мкм) проникають у бронхи та легеневі бульбашки (альвеоли), викликаючи локальне подразнення. У ділянці легеневих бульбашок розчинні компоненти потрапляють у кров. Власна система фільтрації організму справляється не з усіма фракціями дрібного пилу. Атмосферні пилові забруднення називають також аерозолями. Вони можуть бути в твердому або рідкому стані і в залежності від розмірів можуть мати різний період існування. При русі найдрібніші частинки можуть з'єднуватися в більші з відносно стабільним періодом існування в атмосфері. Такими властивостями переважно мають частинки діаметром від 0,1 мкм до 1 мкм.

При оцінці утворення дрібного пилу в результаті роботи автомобільного двигуна слід відрізняти цей пил від пилу, що утворюється природним шляхом: пилку рослин, дорожнього пилу, піску та багатьох інших речовин. Не можна недооцінювати й такі джерела дрібного пилу у містах, як знос гальмівних колодок та шин. Так що вихлопи дизельних двигунів - не єдине «джерело» пилу в атмосфері.

Синій та білий дим

Синій димвиникає під час роботи дизельного двигунапри температурі нижче 180°С через дрібні краплі масла, що конденсуються. При температурі вище 180 ° С ці крапельки випаровуються. Вуглеводневі компоненти палива, що не згоріли, беруть участь в освіті. синього димута при температурах від 70°С до 100°С. Велика кількістьсинього диму вказує на велике зношування циліндропоршневої групи, стрижнів і направляючих втулок клапанів. Занадто пізно виставлений початок подачі палива також може бути причиною утворення синього диму.

Білий дим складається з водяної пари, що виникає під час згоряння палива і стає помітним при температурі нижче 70°С. Особливо характерна поява білого димуу форкамерних та вихрекамерних дизелів після холодного запуску. Причиною білого диму є незгорілі вуглеводневі компоненти і конденсати.

Вуглекислий газ (СO2)

Вуглекислий газ- це безбарвний, негорючий, кислуватий на смак газ. Іноді його помилково називають вугільною кислотою. Щільність СO2 приблизно в 1,5 рази вище за щільність повітря. Вуглекислий газ є складовоюповітря, що видихається людиною (3-4%) При вдиханні повітря, що містить 4-6% СO2, у людини виникають головні болі, шум у вухах і почастішання серцебиття, а при більш високих концентраціях СO2 (8-10%) наступають напади задухи, втрата свідомості та зупинка дихання. При концентрації понад 12% настає смерть від кисневого голодування. Наприклад, свічка, що горить, тухне при концентрації СO2 8-10% за обсягом. Хоча вуглекислий газ і відноситься до задушливих речовин, але як компонент вихлопу двигуна не вважається отруйним. Проблема у цьому, що вуглекислий газ, як показано малюнку, значно сприяє глобальному парниковому ефекту.

Мал. Частка газів у парниковому ефекті

Разом з ним розвитку парникового ефекту сприяють метан, закис азоту (звеселяючий газ, оксид діазоту), фторвуглеводні та гексафторид сірки. Вуглекислий газ, водяна пара та мікрогази впливають на радіаційний баланс Землі. Гази пропускають видиме світло, але поглинають тепло, що відбивається від земної поверхні. Без цієї теплозатримуючої здатності середня температура поверхні Землі була близько -15°С.

Це називається природним парниковим ефектом. При збільшенні концентрації мікрогазів в атмосфері зростає частка теплового випромінювання, що поглинається, і виникає додатковий парниковий ефект. За оцінками експертів, до 2050 року середня температура Землі зросте на +4°С. Це може призвести до підвищення рівня моря більш ніж на 30 см, внаслідок чого почнуть танути гірські льодовики та полярні крижані «шапки», зміниться напрямок морських течій (у тому числі Гольфстріму), зміняться повітряні потоки, А моря затоплять величезні простори суші. Ось чого може призвести парникові гази, що утворюються при діяльності людей.

Сумарні антропогенні викиди СO2 становлять 27,5 млрд. т на рік. При цьому Німеччина належить до найбільших джерел С2 у світі. Енергетично обумовлені викиди СO2 становлять у середньому близько мільярда тонн на рік. Це близько 5% всього виробленого у світі СО2. Середня сім'я з трьох осіб у Німеччині виробляє на рік 32,1 т СO2. Викиди СO2 можна зменшити лише шляхом зниження витрати енергії та палива. Поки енергія видобувається шляхом спалювання викопних носіїв, проблема утворення надмірної кількості вуглекислого газу буде зберігатися. Тому терміново потрібен пошук альтернативних джереленергії. Автопромисловість інтенсивно працює над вирішенням цієї проблеми. Однак боротися з парниковим ефектом можна лише у глобальному масштабі. Навіть якщо в межах ЄС буде досягнуто великого прогресу у зниженні викидів вуглекислого газу, в інших країнах найближчими роками може, навпаки, відбутися значне зростання кількості викидів. США з великим відривом лідирують у виробництві парникових газів, як і абсолютному вираженні, і у перерахунку душу населення. Маючи частку населення Землі лише 4,6%, вони виробляють 24% світових викидів вуглекислого газу. Це приблизно вдвічі більше, ніж у Китаї, частка якого у населення Землі становить 20,6%. 130 мільйонів автомобілів у США (це менше 20% від загальної кількості автомобілів на планеті) виробляють стільки ж вуглекислого газу, скільки вся промисловість Японії - четвертої країни у світі з викидів СО2.

Без додаткових заходівіз захисту клімату глобальні викиди СО2 зростуть до 2020 року на 39% (щодо 2004 р.) і становитимуть 32,4 млрд т на рік. Викиди вуглекислого газу в США в найближчі 15 років збільшаться на 13% і перевищать 6 млрд т. У Китаї слід очікувати збільшення викидів СO2 на 58%, до 5,99 млрд т, а в Індії - на 107%, до 2,29 млрд т. У країнах ЄС, навпаки, приріст становитиме лише близько одного відсотка.

Чи замислювалися Ви, скільки один автомобіль поглинає кисню та виділяє вуглекислого газу СО2 на рік?
А скільки потрібно дерев, щоб переробити цю кількість CO2 назад у кисень? Давайте підрахуємо як «математичний» інтерес…

Що ми знаємо про вуглекислий газ CO2?

Рослини виділяють кисеньта поглинають вуглекислий газ.

Люди та тварини вдихають кисень, А видихають вуглекислий газ. Це підтримує постійну кількість кисню та вуглекислого газу у повітрі.

Однак, помилкою буде твердження, що тварини лише виділяють вуглекислий газ, а рослини – лише поглинають його. Рослини поглинають вуглекислий газ у процесі фотосинтезуа без освітлення вони теж його виділяють.

У повітрі завжди міститься невелика кількість вуглекислого газу, близько 1 літра у 2560 літрах повітря. Тобто. концентрація вуглекислого газу атмосфері Землі становить середньому 0,038 %.

При концентрації СО2 у повітрі більше 1% його вдихання викликає симптоми, що вказують на отруєння організму. «Гіперкапнія»: біль голови, нудота, часте поверхневе дихання, посилене потовиділення і навіть втрата свідомості.

Як видно на діаграмі зверху концентрація вуглекислого газу на Землі зростає (звертаю вашу увагу, що це вимірювання не в місті, а на Горі Мауна Лоа в Гаваї) - частка вуглекислого газу в атмосфері з 1960 по 2010 рік зросла з 0,0315% до 0 0385%. Тобто. стабільно зростає на 0,007% за 50 років. У місті концентрація вуглекислого газу ще вища.

Концентрація вуглекислого газу в автмосфері:

• у доіндустріальну епоху - 1750 р:
  280 ppm (часток на мільйон) сумарна маса - 2200 трильйонів кг
• в даний час - 2008 р:
  385 ppm, сумарна маса - 3000 трильйонів кг

Діяльність, що супроводжується викидами CO2(деякі побутові приклади) :

• Їзда на автомобілі (20 км) - 5 кг CO2
• Перегляд телевізора протягом години – 0.1 кг CO2
• Приготування їжі у мікрохвильовій печі (5 хв) – 0,043 кг CO2

Фотосинтез є єдиним джерелом атмосферного кисню.

Загалом хімічний баланс фотосинтезу може бути представлений у вигляді простого рівняння:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Першим виявив, що рослини виділяють кисень, англійський хімік та філософ Джозеф Прістлі близько 1770 р. Незабаром було встановлено, що для цього необхідне світло і що кисень виділяють лише зелені частини рослин. Потім дослідники виявили, що для живлення рослин потрібен діоксид вуглецю (вуглекислий газ СO2) і вода, з яких створюється більша частина маси рослин. У 1817 французькі хіміки П'єр Жозеф Пелатьє (1788–1842) та Жозеф Б'єнеме Каванту (1795–1877) виділили зелений пігмент хлорофіл.

На середину 19 в. було встановлено, що фотосинтез є процесом, ніби зворотним дихальному. В основі фотосинтезу лежить перетворення електромагнітної енергії світла на хімічну енергію.

Фотосинтез, що є одним із найпоширеніших процесів на Землі, зумовлює природні круговороти вуглецю, кисню та інших елементів та забезпечує матеріальну та енергетичну основу життя на нашій планеті.

Екологічна арифметика

Протягом одного року звичайне дерево виділяє обсяг кисню, необхідний сім'ї з 3 людина. А автомобіль поглинає цю кількість кисню при спалюванні 1 бака бензину 50 л.

• 1 дерево в середньому протягом 1 року поглащає 120 кг СO2, і приблизно стільки ж виділяє кисню
• 1 автомобіль поглинає цей же обсяг кисню (120 кг) приблизно при спалюванні близько 50 літрів бензину,та виробляє різні вихлопні гази (їх склад вказаний у таблиці)

Склад вихлопних газів:	Бензинові двигуни	Дизелі	Євро 3	Євро 4
N 2, про.%	74-77	76-78
O 2, про.%	0,3-8,0	2,0-18,0
H 2 O (пари), об.%	3,0-5,5	0,5-4,0
CO 2 об.%	0,0-16,0	1,0-10,0
CO* (чадний газ), об.%	0,1-5,0	0,01-0,5	до 2.3	до 1.0
NOx, Оксиди азоту*, об.%	0,0-0,8	0,0002-0,5	до 0.15	до 0.08
СH, Вуглеводні*, об.%	0,2-3,0	0,09-0,5	до 0.2	до 0.1
Альдегіди*, про.%	0,0-0,2	0,001-0,009
Сажа**, г/м3	0,0-0,04	0,01-1,10
Бензпірен-3,4**, г/м3	10-20×10 −6	10×10 −6

* Токсичні компоненти ** Канцерогени

• за рік у 1 автомобіль заправляють 1500 літрів бензину(При пробігу 15000 км і витраті 10л/100км). Це означає, що необхідно 1500 л/50л у баку = 30 дерев, які вироблять поглинений обсяг кисню
• 1 автоцентр у Москві продає порядку 2000 автомобілів на рік(Розмір одного паркінгу). Тобто. 30 дерев помножити на 2000 автомобілів на рік виходить = 60 000 дерев на 1 автоцентр.
• Почнемо з малого: 2000 дерев (1 дерево за 1 автомобіль) – це багато чи мало? На одному футбольному полі можна посадити не більше 400 дерев (20шт х 20шт через 5 метрів — відстань, що рекомендується). Виходить, що 2000 дерев займуть територію. - 5 футбольних полів!
• Скільки на ваше коштує посадити 1 дерево? - Можна відписуватись у коментарях.

Найбільш активними постачальниками кисню є тополі. 1 га таких дерев виділяє в атмосферу кисню в 40 разів більше, ніж 1 га смерекових насаджень.

Шляхи зниження викидів та токсичності

• Колосальний вплив на кількість викидів (крім спалювання палива та часу) відіграє організація рухуавтомобілів у місті (значна частина викидів відбувається у пробках та на світлофорах). При успішній організації можливе застосування менш потужних двигунівпри невисоких (економічних) проміжних швидкостях.
• Істотно знизити вміст вуглеводнів у газах, що відходять, більш ніж у 2 рази, можливо застосуванням як паливопопутних нафтових (пропан, бутан), або природного г азів, при тому що головний недолік природного газу- Низький запас ходу, для міста не настільки значущий.
• Окрім складу палива, на токсичність впливає стан та налаштування двигуна(особливо дизельного – викиди сажі можуть збільшуватися до 20 разів та карбюраторного – до 1,5-2 разів змінюються викиди оксидів азоту).
• Значно знижено викиди (знижена витрата палива) у сучасних конструкціяхдвигунів з інжекторним живленням стабільною стехіометричною сумішшю неетильованого бензину з установкою каталізатора, газових двигунах, агрегати з нагнітачами та охолоджувачами повітря, застосуванням гібридного приводу. Однак подібні конструкції дуже дорожчають автомобілі.
• Випробування SAE показали, що ефективний спосібзниження викидів оксидів азоту (до 90 %) та загалом токсичних газів - упорскування в камеру згоряння води.
• Передбачені нормативи на автомобілі, що випускаються. У Росії та європейських країнахприйнято стандарти ЄВРО, що задають як токсичність, так і кількісні показники (див. таблицю вище)
• У деяких регіонах вводяться обмеження на рухвеликовантажного автотранспорту (наприклад, у м.Москва).
• Підписання Кіотського протоколу
• Різні екологічні акції, наприклад: Посади дерево - подаруй Землі кисень!

Що потрібно знати про Кіотський протокол?

Кіотський протокол- міжнародний документ, прийнятий у Кіото (Японія) у грудні 1997 року на додаток до Рамкової конвенції ООН про зміну клімату (РКЗК). Він зобов'язує розвинуті країни та країни з перехідною економікою скоротити чи стабілізувати викиди парникових газів у 2008-2012 роках порівняно з 1990 роком.

Станом на 26 березня 2009 року Протокол був ратифіковано 181 країною світу(На ці країни сукупно припадає більш ніж 61% загальносвітових викидів). Помітним винятком із цього списку є США. Перший період здійснення протоколу розпочався 1 січня 2008 року та триватиме п'ять років. до 31 грудня 2012 рокуПісля чого, як очікується, на зміну йому прийде нова угода.

Кіотський протокол став першою глобальною угодою про охорону навколишнього середовища, засновану на ринковому механізмі регулювання - механізмі міжнародної торгівлі квотами на викиди парникових газів.

Дерева штучні, кисень справжній

Вчені з Колумбійського університету Нью-Йорка разом із французькою дизайнерською студією Influx Studio розробили штучні дерева. За великим рахунком, це машина, стилізована під драцену, з широкими гілками та парасольковою кроною. Гілки використовують для того, щоб підтримувати сонячні панелі, які живлять дерева енергією.

Штучні дерева зовні схожі на величезні ліхтарі, які переливаються в темряві різними кольорами. Механічні драцени будуть не лише приносити практичну користь, а й стануть окрасою сучасного мегаполісу.

Крім перетворення вуглекислого газу на кисень, штучні дерева можуть бути додатковим джерелом енергії. Крім сонячних панелей, вона вироблятиметься шляхом перетворення механічної енергії від гойдалок, встановлених біля основи.

Зовні такі штучні дерева нагадують драцену, а складаються з переробленої деревини і пластику. У корі такого «дерева» знаходяться сонячні батареїта фільтри для поглинання вуглекислого газу. У «стволах» штучних дерев є вода та деревна смола – за їх участю проходитиме процес фотосинтезу. Для підтримки працездатності таких дерев будуть використовуватися спеціальні гойдалки: генераторами електроенергії стануть городяни, що веселяться.

Купив машину - посади 12 га лісу

У повсякденному житті ми часто зустрічаємося із проблемами нестачі води чи продовольства. Вони завдають нам певних незручностей. Є, проте, речі, дефіцит яких накопичується непомітно, але найближчим часом ризикує стати серйозною проблемою задля забезпечення життєдіяльності людства.

Вони супроводжують нас практично всюди - залітають до нас на кухню через кватирку, переслідують у салоні автомобіля, пішохідному переході, в громадському транспорті… Вихлопні газиавтомобілів - чи справді вони настільки небезпечні для людини, як це подають ЗМІ?

Від загального до приватного – забруднення повітря вихлопними газами

Періодично в великих містахчерез навислий смог не видно навіть неба. Влада Парижа, наприклад, у такі дні намагається обмежити виїзд автомобілів – сьогодні їдуть власники машин з парними номерами, а завтра з непарними… Але як тільки подує свіжий вітер і рознесе гази, що скупчилися, на дорогу знову випускають усіх, поки нова хвиля смогу не накриє місто так що туристи не розглянуть Ейфелеву вежу. У багатьох великих містах саме автомобілі є головними забруднювачами повітря, хоча у глобальному плані поступаються лідерством промисловості. Тільки сфера виробництва енергії з нафтопродуктів та органіки викидає в атмосферу вдвічі більше вуглекислого газу, ніж усі автомобілі разом узяті.

Плюс до всього, за підрахунками екологів, людство щорічно вирубує стільки лісу, скільки вистачило б на переробку всього СО 2 , що потрапляє в атмосферу з вихлопної труби.

Тобто, як не крути, але забруднення атмосфери вихлопними газами автомобілів – у глобальному масштабі лише одна із ланок згубної для нашої планети системи споживання. Однак спробуємо перейти від спільного до приватного – що ближче до нас, якийсь завод на краю географії чи автомобіль? « залізний кінь» - За великим рахунком, наш персональний генератор вихлопних «принад», який ось тут і зараз продовжує це робити. Причому шкодить він передусім нам самим. Багато водіїв скаржаться на сонливість і шукають спосіб, навіть не підозрюючи, що нестача сил та бадьорості відбувається через вдихання вихлопів!

Шкода вихлопних газів – все так погано?

Загалом у вихлопних газах міститься понад 200 різних хімічних формул. Це і нешкідливі для організму азот, кисень, вода і той же вуглекислий газ, і токсичні канцерогени, що збільшують ризик захворювання на серйозні недуги аж до утворення злоякісних пухлин. Однак це в перспективі, самим же небезпечною речовиною, який може вплинути на наше здоров'я тут і зараз, є чадний газ CO, продукт неповного згоряння палива. Цей газ ми не можемо відчути своїми рецепторами, і він нечутно і невидимо створює нашому організму маленький Освенцім – отрута обмежує доступ кисню до клітин організму, що, у свою чергу, може викликати як звичайний головний біль, так і серйозніші симптоми отруєння, аж до втрати свідомості. та летального результату.

Найжахливіше полягає в тому, що найбільше отруєння піддаються саме діти – якраз на рівні їхнього вдиху концентрується найбільша кількість отрути. Проведені експерименти, в яких враховувалися всілякі фактори, виявили закономірність - діти, регулярно схильні до впливу чадного газу та інших продуктів «вихлопу», просто тупіють, не кажучи вже про ослаблений імунітет і «дрібні» захворювання на кшталт частої застуди. І це лише верхівка айсберга – чи варто описувати вплив на наш організм формальдегіду, бензопірену та ще 190 різних сполук? Прагматичні британці підрахували, що вихлопні гази щороку вбивають більше людейчим гине в автомобільних аваріях!

Вихлопні гази автомобілів – як із ними боротися?

І знову перейдемо від спільного до приватного – можна скільки завгодно звинувачувати світові уряди в бездіяльності, лаяти промислових магнатів щоразу, коли ви чи члени вашої родини хворіють, але ви і тільки ви можете зробити що-небудь нехай повної відмовивід автомобіля, але хоч би для зменшення викидів. Звичайно, всі ми обмежені можливостями свого гаманця, проте з перелічених у цій статті дій, напевно, знайдеться хоча б одна, яка підійде вам до виконання. Тільки давайте домовимося - виконувати ви почнете прямо зараз, не відкладаючи на примарне завтра.

Цілком можливо, що ви можете дозволити собі перехід на газобалонні двигуни – зробіть це! Якщо такої можливості немає, відрегулюйте двигун, проведіть . Якщо з двигуном все гаразд, намагайтеся вибирати найбільш раціональний режим роботи. Готово? Ідемо далі – використовуйте нейтралізатори відпрацьованих газів! Не дозволяє гаманець? Так заощаджуйте на бензині гроші - частіше гуляйте пішки, їздіть в магазин на велосипеді.

Вартість палива настільки висока, що всього за кілька тижнів такої економії ви зможете дозволити собі найкращий нейтралізатор! Оптимізуйте поїздки – намагайтеся виконувати якнайбільше справ за один заїзд, поєднуйте поїздки з вашими сусідами чи колегами. Діючи таким чином, виконуючи хоча б одну з перерахованих умов, ви особисто можете бути задоволені – забруднення повітря вихлопними газами завдяки вам зменшилося! І не думайте, що це не результат – ваші дії подібні до маленьких камінчиків, які тягнуть за собою лавину.

Вихлопні гази

У Євросоюзі дозволений рівень шкідливих речовину вихлопі залежить від віку автомобіля. Якщо рік випуску автомобіля раніше ніж 1978, то немає якихось фіксованих обмежень, існує лише одна вимога, щоб не було видимого диму, що виходить з вихлопної труби. Якщо машина 1979-1986 року випуску, то максимальний ліміт шкідливих речовин, що виділяються нею, вимірюються на холостому ходітакий: CO – менше, ніж 4,5%, СH – 100 ppm. Кисень має бути меншим ніж 5%. Останній показник зазвичай використовується для підтвердження того, що нічого незаконного для зниження рівня CO із системами автомобіля зроблено не було. З 1986 по 1990 рік у більшості країн вимоги стали вищими: CO - 3,5%, CH - 600 ppm. З 1991 були встановлені нові правила щодо автомобілів, обладнаних каталітичним допалювачем вихлопних газів. Зараз рівень шкідливих вихлопів автомобіля вимірюють двома способами: на холостому ходу та на 2500 оборотах двигуна за хвилину. За допомогою каталітичного випалювача вихлопних газів рівень шкідливих вихлопів набагато скоротився, з цієї причини показники обмежень шкідливих вихлопів теж зменшилися. На холостому ході рівень CO повинен бути не більше 0,5%, а СН не більше 100 ppm. У цей час так званий коефіцієнт надлишку повітря альфа обчислюється математично і може бути між 0,91 - 1,03. Також рівень кисню повинен бути меншим ніж 0,5% і контрольний рівень CO 2 повинен бути меншим за 16.

Власники нових машин не мають проблем із отриманням дозволу на використання їхнього транспорту. Хоча, наприклад, у Фінляндії середній вік легкового автомобіляскладає 10,5 років. Але коли автомобіль має значний пробіг та вік, при проходженні тесту на шкідливість вихлопу він може бути відправлений на ремонт.

Дуже часто ці проблеми трапляються у старих автомобілів, коли двигун уже має значний пробіг і втратив свою колишню міць. Найчастіше власники не помічають, що їхній автомобіль уже втратив потужність.

Кількість відхідних газів автомобілів

В основному визначається масовою витратоюпалива автомобілями. Витрата на відстані нормується і зазвичай вказується виробниками (одна зі споживчих характеристик). Щодо сумарного обсягу вихлопних газів, що виходять з глушника, приблизно можна орієнтуватися на таку цифру - один літр бензину, що спалюється, призводить до утворення приблизно 16 кубометрів або 16000 літрів суміші різних газів. На підставі цих даних можна судити приблизну кількість шкідливих домішок, що викидаються в атмосферу, але тут є невелика проблема. Ми можемо визначити лише кількість різних газів, що вилітає при спалюванні певної кількості літрів палива, але ніяк при жодному вихлопі, і тим більше за проміжок часу (година, день, місяць і т.д.). Тому судити про кількість газів, що викидаються в атмосферу щогодини, ми не можемо в принципі. Ніде не встановлено, що всі машини в день проїжджають певну кількість кілометрів з однією швидкістю. А шукати якесь середнє число - значить, обманювати себе, тому що дані можуть бути не тільки сильно наближеними, а й зовсім хибними.

Таблиця №1. Витрата палива у машин різних марок

K - карбюраторний двигун

i - інжекторний двигун

D - дизельний двигун

густина бензину при +20С коливається від 0,69 до 0,81 г/смі

густина дизельного палива при +20С за ГОСТ 305-82 не більше 0,86 г/смі

Таблиця №2. Склад автомобільних вихлопних газів

Вихлопні гази (або гази, що відпрацювали) - основне джерело токсичних речовин двигуна внутрішнього згоряння - це неоднорідна сумішрізних газоподібних речовинз різноманітними хімічними та фізичними властивостями, що складається з продуктів повного та неповного згоряння палива, що надходять з циліндрів двигунів у його. випускну систему. У своєму складі вони містять близько 300 речовин, більшість із яких токсичні. Основними нормованими токсичними компонентами вихлопних газів двигунів є оксиди вуглецю, азоту та вуглеводні. Крім того, з вихлопними газами в атмосферу надходять граничні та ненасичені вуглеводні, альдегіди, канцерогенні речовини, сажа та інші компоненти. Зразковий складвихлопних газів представлений у таблиці 1.При роботі двигуна на етильованому бензині у складі вихлопних газів присутній свинець, а у двигунів, що працюють на дизельне паливо- Сажа. Тепер спробуємо з'ясувати, чим небезпечний кожен вихлоп, і яка кількість газів, що вириваються з вихлопної труби.

Оксид вуглецю (CO - чадний газ)

Прозорий отрутний газ, що не має запаху, трохи легший за повітря, погано розчинний у воді. Оксид вуглецю - продукт неповного згоряння палива, що на повітрі горить синім полум'ям із заснуванням діоксиду вуглецю (вуглекислого газу). Якщо його вміст велике, двигун витрачає занадто багато палива та олії з картера.

У камері згоряння двигуна CO утворюється при незадовільному розпилюванні палива, в результаті холоднопламенних реакцій, при згоранні палива з нестачею кисню, а також внаслідок дисоціації діоксиду вуглецю при високих температурах. При цьому процес вигоряння CO продовжується і у випускному трубопроводі.

Слід зазначити, що з експлуатації дизелів концентрація CO у вихлопних газах невелика (приблизно 0,1-0,2%), тому, зазвичай, концентрацію CO визначають для бензинових двигунів. У середньому машини при спалюванні літра бензину викидають у повітря близько 800 літрів вуглекислого газу.

Оксиди азоту (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, надалі - NOx)

Оксиди азоту є одними з найбільш токсичних компонентів газів, що відпрацювали. За нормальних атмосферних умов азот є дуже інертним газом. При високих тисках і особливо температурах азот активно входить у реакцію з киснем. У вихлопних газах двигунів понад 90% усієї кількості NОx становить оксид азоту NO, який ще в системі випуску, а потім і в атмосфері легко окислюється в діоксид (NO 2).

Оксиди азоту дратівливо впливають на слизові оболонки очей, носа, руйнують легкі людини, оскільки під час руху дихальним трактом вони взаємодіють із вологою верхніх дихальних шляхів, утворюючи азотну і азотисту кислоти. Як правило, отруєння організму людини NОx проявляється не відразу, а поступово, причому якихось нейтралізуючих засобів немає. При спалюванні літра бензину із вихлопної труби викидається приблизно 128 л оксидів азоту.

Закис азоту (N 2 O – геміоксид, що веселить газ) – газ з приємним запахом, добре розчинний у воді. Має наркотичну дію.

NO 2 (діоксид) - блідо-жовта рідина, що бере участь у освіті смогу. Діоксид азоту використовується як окислювач у ракетному паливі. Вважається, що для організму людини оксиди азоту приблизно в 10 разів небезпечніші за CO, а при обліку вторинних перетворень - у 40 разів.

Оксиди азоту становлять небезпеку для листя рослин. Встановлено, що їхній безпосередній токсичний вплив на рослини проявляється при концентрації Nox у повітрі в межах 0,5-6,0 мг/м 3 . Азотна кислота викликає сильну корозію вуглецевих сталей.

На величину викиду оксидів азоту значно впливає температура в камері згоряння. Так, у разі підвищення температури від 2500 до 2700 До швидкість реакції збільшується в 2,6 разу, а при зменшенні від 2500 до 2300 К - зменшується в 8 разів, тобто. що температура, то вище концентрація NOx. Раннє уприскування палива або високий тискСтиснення в камері згоряння також сприяють утворенню NOx. Чим вища концентрація кисню, тим вища концентрація оксидів азоту.

Вуглеводні (CnHm - етан, метан, етилен, бензол, пропан, ацетилен та ін.)

Вуглеводні - органічні сполуки, молекули яких побудовані лише з атомів вуглецю та водню, є токсичними речовинами. У вихлопних газах міститься більше 200 різних CH, які діляться на аліфатичні (з відкритим або закритим ланцюгом) і містять бензольне або ароматичне кільце. Ароматичні вуглеводні містять у молекулі один або кілька циклів із 6 атомів вуглецю, з'єднаних між собою простими або подвійними зв'язками (бензол, нафталін, антрацен та ін.). Мають приємний запах. Вимірюється його кількість в умовній одиниці ppm (у частинок на мільйон). Отже, навіть незначне збільшення ефективності згоряння може мати великий вплив на його рівень. Зазвичай, надзвичайно високий рівеньВуглеводень є проблемою не тільки господарів машин, а й механіків.

Наявність CH у відпрацьованих газах двигунів пояснюється тим, що суміш у камері згоряння є неоднорідною, тому у стінок, у перезбагачених зонах, відбувається гасіння полум'я та обрив ланцюгових реакцій. Існують кілька факторів, що впливають на кількість вуглеводню у вихлопних газах. Герметичність клапанів, їх чистота та регулювання моменту запалювання, всі вони однаково важливі. Не тільки регулювання моменту запалювання, але й поточна сила згоряння, все, що впливає на згоряння, має велике значення в обмеженні кількості вуглеводнів у вихлопних газах. Приблизна кількість вуглеводню, що утворюється при згорянні літра бензину - 400-450л.

Когось ці цифри можуть злякати, але давайте розберемося: літри - це міра об'єму, і в жодному разі не можна плутати ці цифри з рідиною, адже 800 літрів - досить велика кількість для рідини. А для газу? Газ є речовиною, у якої молекули в кілька сотень і тисяч разів менші за відстань між ними. Якщо уявити щось щільніше, то обсяг скоротиться в десятки та сотні разів. А тепер уважно - літр бензину, при спалюванні якого і виробляється цей обсяг, витрачається для подолання відстані 10 км. Постараємося розсіяти більшість ілюзій - це не таке сильне забруднення, просто в момент вихлопу виділяється неприємний запах, і нам здається, що повітря навколо навколо різко змінився. Але на нашому одязі навіть осаду ніякого не лишилося.