Nach Untersuchungen von Umweltschützern werden in Großstädten fast 90 % der Luftverschmutzung durch Fahrzeugabgase verursacht. Dieselfahrzeuge sind die schlimmsten Schadstoffe. Auch die Art des verbrannten Benzins spielt eine wichtige Rolle. Zum Beispiel setzt schwefelhaltiges Benzin Schwefeloxide in die Atmosphäre frei, während Chlor, Brom und Blei freigesetzt werden. Die häufigste Zusammensetzung von Abgasen ist jedoch wie folgt:

Stickstoff - 75%;
– Sauerstoff – 0,3–8,0%;
- Wasser - 3-5%;
- Kohlendioxid - 0-16 %;
- Kohlenmonoxid - 0,1-5,0%;
- Stickoxide - 0,8%;
- Kohlenwasserstoffe - 0,1-2,5%;
- Aldehyde - bis zu 0,2%;
- Ruß - bis zu 0,04 %;
– Benzpyren – 0,0005%.

Kohlenmonoxid

Produkt der unvollständigen Verbrennung von Benzin oder Dieselkraftstoff. Dieses Gas hat keine Farbe, so dass eine Person seine Anwesenheit in der Atmosphäre nicht spüren kann. Dies ist seine Hauptgefahr. Kohlenmonoxid bindet Hämoglobin und verursacht Gewebe und Organe im Körper. Dies führt zu Kopfschmerzen, Schwindel, Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Auto in einer geschlossenen oder sogar offenen Garage warm wird und zum Tod des Autobesitzers führt. Geruchlos und farblos führt Kohlenmonoxid zu Bewusstlosigkeit und Tod.

Stickstoffdioxid

Gelblich-braunes Gas mit stechendem Geruch. Reduziert die Sichtbarkeit, verleiht der Luft einen bräunlichen Farbton. Es ist sehr giftig, kann Bronchitis verursachen, verringert die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Erkältungen erheblich. Besonders negativ wirkt sich Stickstoffdioxid auf Menschen aus, die an chronischen Atemwegserkrankungen leiden.

Kohlenwasserstoffe

In Gegenwart von Stickoxiden und unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung der Sonne werden Kohlenwasserstoffe oxidiert, wonach sie sauerstoffhaltige Giftstoffe mit stechendem Geruch bilden, den sogenannten photochemischen Smog. Cyclische aromatische Kohlenwasserstoffe kommen auch in Harzen und Ruß vor, sie sind die stärksten Karzinogene. Einige von ihnen können Mutationen verursachen.

Formaldehyd

Ein farbloses Gas mit einem unangenehmen und stechenden Geruch. Reizt in großen Mengen die Atemwege und die Augen. Es ist giftig, schädigt das Nervensystem, wirkt mutagen, allergen und krebserregend.

Staub und Ruß

Schwebeteilchen, nicht größer als 10 Mikrometer. Kann Erkrankungen der Atemwege und der Schleimhäute verursachen. Ruß ist krebserregend und kann Krebs verursachen.

Bei laufendem Motor sammeln sich unverbrannte Partikel an den Wänden der Abgasanlage. Unter dem Einfluss des Gasdrucks werden sie in die Atmosphäre freigesetzt und verschmutzen diese.

Benzpyren 3.4

Einer der gefährlichsten Stoffe, der Abgase enthält. Es ist ein starkes Karzinogen, erhöht die Wahrscheinlichkeit von Krebs.

Die Emissionen von Verbrennungsmotoren (ICEs) werden in Emissionen von Vergaser- und Dieselmotoren unterteilt. Diese Aufteilung ist darauf zurückzuführen, dass Vergasermotoren (CD) mit homogenen Luft-Kraftstoff-Gemischen arbeiten, während Dieselmotoren (DD) mit heterogenen Gemischen arbeiten.

Emissionen von Verbrennungsmotoren vom Vergasertyp umfassen Kohlenwasserstoffe, Kohlenoxide, Stickoxide und flüchtige Emissionen. Kontaminationen treten als Folge von Reaktionen und während der Verbrennung in der Masse und auf Oberflächen auf. Das Blow-by von Gasen durch die Kolbenringe und Abgase aus den Zylindern sind weniger starke Verschmutzungsquellen.

1980 waren 4 % der Pkw und Lkw weltweit mit Dieselmotoren ausgestattet, Ende der 80er Jahre waren es 25 %. Die Hauptschadstoffemissionen von Dieselmotoren sind die gleichen wie die von Vergasermotoren (Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide, diffuse Emissionen), ihnen werden jedoch Kohlenstoffpartikel (Rußaerosol) beigemischt.

Ein Pkw emittiert Kohlenmonoxid CO bis zu 3 m3/h, ein Lkw - bis zu 6 m3/h (3 ... 6 kg/h).

Die Zusammensetzung der Abgase von Autos mit verschiedenen Motortypen kann anhand der in der Tabelle angegebenen Daten beurteilt werden. 8.1.

Die Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen von Vergasermotoren sind deutlich höher als von Dieselmotoren.

8.2. Reduzierung der Emissionen von Verbrennungsmotoren

Eine Steigerung der Umweltleistung eines Fahrzeugs ist durch eine Reihe von Maßnahmen zur Verbesserung seiner Konstruktion und Betriebsweise möglich. Die Verbesserung der Umweltleistung des Autos führt zu: Steigerung seiner Effizienz; Ersatz von Benzin-Verbrennungsmotoren durch Diesel-Motoren; Umstellung von Verbrennungsmotoren auf die Verwendung alternativer Kraftstoffe (komprimiertes oder verflüssigtes Gas, Ethanol, Methanol, Wasserstoff usw.); die Verwendung von Neutralisationsmitteln für die Abgase des Verbrennungsmotors; Verbesserung der Betriebsweise des Verbrennungsmotors und Fahrzeugwartung.

Eine Reihe von Verfahren zur Verringerung der Toxizität von Abgasen sind bekannt und werden angewendet. Darunter der Betrieb eines Autos unter Bedingungen, bei denen der Motor am wenigsten giftige Substanzen ausstößt (verringertes Bremsen, gleichmäßige Bewegung bei einer bestimmten Geschwindigkeit usw.); die Verwendung spezieller Kraftstoffzusätze, um die Vollständigkeit der Verbrennung zu erhöhen und die CO-Emissionen (Alkohole, andere Verbindungen) zu reduzieren; feuriges Nachbrennen einiger schädlicher Bestandteile.

V Bei Vergasermotoren beeinflusst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis den Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidgehalt des Abgases. Beispielsweise steigen die Emissionen mit zunehmender Gemischanreicherung. CO-Gehalt steigt durch unvollständige Verbrennung durch Sauerstoffmangel im Gemisch. Der Anstieg des Kohlenwasserstoffgehalts ist hauptsächlich auf eine Zunahme der Kraftstoffadsorption und eine Zunahme des Mechanismus der unvollständigen Kraftstoffverbrennung zurückzuführen. Schlechte Mischungen verursachen aufgrund ihrer vollständigeren Verbrennung geringere Emissionen von Cn Hm und CO.

V Bei Dieselmotoren ändert sich die Leistung, wenn sich die eingespritzte Kraftstoffmenge ändert. Dadurch ändern sich die Verteilung des Kraftstoffstrahls, die auf die Wand auftreffende Kraftstoffmenge, der Druck im Zylinder, die Temperatur und die Einspritzdauer.

Experten glauben, dass es notwendig ist, den Benzinverbrauch von 8 Litern (pro 100 km Lauf - auf 2 ... 3 Liter) zu senken, um die schädlichen Emissionen erheblich zu reduzieren. Dies erfordert eine Verbesserung der Motor- und Kraftstoffqualität; Umstellung auf bleifreies Benzin; Einsatz von katalytischer Nachverbrennung zur Reduzierung der CO-Emissionen; Einführung von Elektron

lautes Kontrollsystem für Kraftstoffverbrennungsprozesse; und andere Maßnahmen, insbesondere die Verwendung von Schalldämpfern in der Abgasanlage.

Eine Steigerung der Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs wird hauptsächlich durch die Verbesserung des Verbrennungsprozesses in einem Verbrennungsmotor erreicht: schichtweise Verbrennung von Kraftstoff; Fackelverbrennung vor der Kammer; die Verwendung von Erwärmung und Verdampfung von Kraftstoff im Ansaugtrakt; Verwendung der elektronischen Zündung. Zusätzliche Reserven zur Verbesserung der Effizienz des Autos sind:

- Reduzierung des Gewichts des Autos durch die Verbesserung des Designs und die Verwendung nichtmetallischer und hochfester Materialien;

- verbesserung der aerodynamischen Parameter der Karosserie (die neuesten Pkw-Modelle haben in der Regel einen um 30 ... 40% niedrigeren Luftwiderstandsbeiwert);

- Reduzierung des Widerstands von Luftfiltern und Schalldämpfern, Abschalten von Nebenaggregaten wie Lüfter usw.;

- Reduzierung des Gewichts des transportierten Kraftstoffs (unvollständige Füllung der Tanks) und des Gewichts der Werkzeuge.

Moderne Pkw-Modelle unterscheiden sich deutlich in der Kraftstoffeffizienz von früheren Modellen.

Vielversprechende Pkw-Marken werden einen Benzinverbrauch von 3,5 l / 100 km oder weniger haben. Die Effizienzsteigerung bei Bussen und Lkw wird vor allem durch den Einsatz von Diesel-Verbrennungsmotoren erreicht. Sie haben gegenüber Benzin-Verbrennungsmotoren Umweltvorteile, da sie einen um 25 ... 30 % geringeren spezifischen Kraftstoffverbrauch haben; außerdem ist die Zusammensetzung der Abgase eines Dieselverbrennungsmotors weniger giftig (siehe Tabelle 8.1).

Motoren, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden, haben gegenüber Benzin-Verbrennungsmotoren Umweltvorteile. Eine allgemeine Idee zur Verringerung der Toxizität von Verbrennungsmotoren beim Umstieg auf einen alternativen Kraftstoff kann den in der Tabelle angegebenen Daten entnommen werden. 8.2.

Tabelle 8.2 Toxizität von ICE-Emissionen bei verschiedenen Kraftstoffen

Eine teilweise Lösung des Umweltproblems sehen viele Wissenschaftler in der Umstellung von Autos auf gasförmige Kraftstoffe. Also der Gehalt an Kohlenmonoxid

lerod im Abgas von Gasfahrzeugen ist 25 ... 40% weniger; Stickoxid um 25 ... 30%; Ruß um 40 ... 50%. Bei der Verwendung von Flüssiggas oder Druckgas in Automotoren enthalten die Abgase fast kein Kohlenmonoxid. Die Lösung des Problems wäre eine flächendeckende Nutzung des Elektrofahrzeugs. Die produzierten Elektrofahrzeuge haben aufgrund der begrenzten Kapazität und der großen Masse der Batterien eine begrenzte Reichweite. In diesem Bereich wird derzeit intensiv geforscht. Einige positive Ergebnisse wurden bereits erzielt. Eine Verringerung der Toxizität von Emissionen kann erreicht werden, indem der Gehalt an Bleiverbindungen im Benzin verringert wird, ohne seine Energieeigenschaften zu verschlechtern.

Die Umstellung auf Gaskraftstoff bringt keine wesentlichen Änderungen im ICE-Design, wird jedoch durch das Fehlen von Tankstellen und die erforderliche Anzahl von Fahrzeugen, die auf Gas umgerüstet werden müssen, eingeschränkt. Darüber hinaus verliert ein auf Gas umgebautes Auto aufgrund des Vorhandenseins von Zylindern seine Tragfähigkeit und die Reichweite beträgt ungefähr das 2-fache (200 km gegenüber 400 ... 500 km für ein Benzinfahrzeug). Diese Nachteile können teilweise durch die Umrüstung des Fahrzeugs auf Flüssigerdgas beseitigt werden.

Die Verwendung von Methanol und Ethanol erfordert Änderungen in der Konstruktion des Verbrennungsmotors, da Alkohole chemisch aktiver gegenüber Kautschuken, Polymeren und Kupferlegierungen sind. Um den Motor in der kalten Jahreszeit (bei t< -25 °С); необходима перерегулировка карбюратора, так как изменяется стехиометрическое отношение расхода воздуха к расходу топлива. У бензиновых ДВС оно равно 14,7; у двигателей на метаноле - 6,45, а на этаноле - 9. За рубежом (Бразилия) применяют смеси бензина и этанола в пропорции 12:10, что позволяет использовать бензиновые ДВС с незначительными изменениями их конструкции, несколько повышая при этом экологические показатели двигателя.

Trotz der Tatsache, dass die Schadstoffemissionen (Cn Hm und CO) aus dem Kurbelgehäuse und dem Kraftstoffsystem des Motors mindestens eine Größenordnung niedriger sind als die Abgasemissionen, sind Verfahren zur Verbrennung von Kurbelgehäusegasen aus einer Verbrennung Motor werden derzeit entwickelt. Bekannt ist ein geschlossener Kreislauf zum Neutralisieren von Kurbelgehäusegasen mit ihrer Zufuhr zum Motoransaugkrümmer, gefolgt von einer Nachverbrennung. Das geschlossene Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit Rückführung der Kurbelgehäusegase zum Vergaser reduziert die Freisetzung von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre um 10 ... 30 %, Stickoxide um 5 ... 25 %, gleichzeitig aber auch die Emission von Kohlenstoff Monoxid steigt um 10 ... 35%. Wenn die Kurbelgehäusegase nach dem Vergaser zurückkehren, verringert sich die Cn-Hm-Emission um 10 ... 40%, CO um 10 ... 25%, aber die NOx-Emission steigt um 10 ... 40%.

Um die Emissionen von Benzindämpfen aus dem Kraftstoffsystem zu verhindern, von denen der größte Teil bei nicht laufendem Motor in die Atmosphäre gelangt, ist in Autos ein System zur Neutralisierung von Kraftstoffdämpfen aus dem Vergaser und dem Kraftstofftank installiert, das aus drei Haupteinheiten besteht ( Abb. 8.1): ein geschlossener Kraftstofftank 1 mit einem speziellen Tank 2 zum Ausgleich der Wärmeausdehnung des Kraftstoffs; Verschlusskappen 3 des Kraftstoffeinfüllstutzens mit einem Zweiwege-Sicherheitsventil, um übermäßigen Druck oder Unterdruck im Tank zu verhindern; einen Adsorber 4 zum Absorbieren von Kraftstoffdämpfen bei ausgeschaltetem Motor mit einem Dampfrückgewinnungssystem im Ansaugtrakt des Motors während seines Betriebs. Als Adsorptionsmittel wird Aktivkohle verwendet.

Reis. 8.1. Schema zum Auffangen von Kraftstoffdämpfen eines Benzin-Verbrennungsmotors

Die Einhaltung der Wartungsvorschriften und die Kontrolle der Zusammensetzung der Abgase (Abgase) des Verbrennungsmotors können toxische Emissionen in die Atmosphäre deutlich reduzieren. Es ist bekannt, dass bei 160.000 Laufkilometern und ohne Kontrolle die CO-Emissionen um das 3,3-fache und die Cn-NT um das 2,5-fache steigen.

Die Verbesserung der Umweltleistung eines Gasturbinenantriebssystems (GTDU) in Flugzeugen wird durch die Verbesserung des Kraftstoffverbrennungsprozesses, die Verwendung alternativer Kraftstoffe (Flüssiggas, Wasserstoff usw.) und eine rationelle Verkehrsorganisation auf Flughäfen erreicht.

Eine Erhöhung der Verweilzeit der Verbrennungsprodukte in der Brennkammer eines GTEU geht einher mit einer Erhöhung der Vollständigkeit der Verbrennung (eine Verringerung des Gehalts an CO und Cn Hm in den Verbrennungsprodukten) und des Gehalts an Stickoxiden in Sie. Daher ist es durch Ändern der Verweilzeit des Gases in der Brennkammer möglich, nur die minimale Toxizität der Verbrennungsprodukte zu erreichen und diese nicht vollständig zu eliminieren.

Ein wirksameres Mittel zur Verringerung der Toxizität von GTDU ist die Verwendung von Kraftstoffzufuhrmethoden, die eine gleichmäßigere Mischung von Kraftstoff und Luft ermöglichen. Dazu gehören Geräte mit Vorverdampfung von Kraftstoff, Injektoren mit Kraftstoffbelüftung usw. Tests an Modellkammern zeigen, dass solche Methoden den Gehalt an Cn Hm in Verbrennungsprodukten um mehr als eine Größenordnung reduzieren können, CO - mehrfach, rauchfrei ablassen und den NOx-Gehalt reduzieren.

Eine deutliche Reduzierung des NOx-Gehalts in den Verbrennungsprodukten des GTEU wird durch einen gestuften Prozess der Kraftstoffverbrennung in Zweizonen-Brennkammern erreicht. In solchen Kammern wird der Hauptteil des Kraftstoffs bei Betriebsarten mit hohem Schub in Form eines zuvor zubereiteten mageren Gemischs verbrannt. Ein kleinerer Teil des Kraftstoffs (~25 %) wird in Form eines fetten Gemisches verbrannt, wobei hauptsächlich Stickoxide entstehen. Versuche zeigen, dass es mit einer solchen Verbrennung möglich ist, den NOx-Gehalt um das 2-fache zu reduzieren.

Die Lösung von Umweltproblemen im Zusammenhang mit dem Einsatz der Raketentechnik basiert auf der Verwendung von umweltfreundlichen Treibstoffen, vor allem Sauerstoff und Wasserstoff.

8.3. Neutralisation von Abgasen von Verbrennungsmotoren

Die Verbesserung der Umweltleistung von Fahrzeugen ist durch eine Reihe von Maßnahmen zur Verbesserung ihrer Konstruktionen und Betriebsmodi möglich. Dazu gehören die Verbesserung der Effizienz von Motoren, der Ersatz ihrer Benzinversionen durch Dieselversionen, der Einsatz alternativer Kraftstoffe (Druck- oder Flüssiggas, Ethanol, Methanol, Wasserstoff usw.), der Einsatz von Abgasneutralisatoren, die Optimierung des Motorbetriebs und die Fahrzeugwartung.

Beim Einsatz von Abgaskonvertern (Abgasen) wird eine deutliche Reduzierung der Toxizität des Verbrennungsmotors erreicht. Bekannte flüssige, katalytische, thermische und kombinierte Neutralisatoren. Die effektivsten davon sind katalytische Designs. Die Ausrüstung von Autos damit begann 1975 in den USA und 1986 in Europa. Seitdem ist die Luftverschmutzung durch Abgase stark zurückgegangen – um 98,96 bzw. 90 % für Kohlenwasserstoffe, CO und NOx.

Ein Katalysator ist ein zusätzliches Gerät, das in das Abgassystem des Motors eingebracht wird, um die Abgasemissionen zu reduzieren. Bekannte flüssige, katalytische, thermische und kombinierte Neutralisatoren.

Das Funktionsprinzip flüssiger Neutralisatoren basiert auf der Auflösung oder chemischen Wechselwirkung von toxischen Abgaskomponenten, wenn sie durch eine Flüssigkeit einer bestimmten Zusammensetzung geleitet werden: Wasser, eine wässrige Natriumsulfitlösung, eine wässrige Natriumbicarbonatlösung.

In Abb. 8.2 ist ein Diagramm eines Flüssigkeitskonverters, der bei einem Zweitakt-Dieselmotor verwendet wird. Die Abgase treten durch die Leitung 1 in den Neutralisator und durch den Sammler 2 in den Tank 3 ein, wo sie mit dem Arbeitsmedium reagieren. Die gereinigten Gase passieren den Filter 4, den Abscheider 5 und werden in die Atmosphäre abgegeben. Beim Verdampfen wird die Flüssigkeit aus dem Zusatztank 6 in den Arbeitstank gegeben.

Reis. 8.2. Flüssigkeitskonverter-Schaltung

Das Durchleiten von Dieselabgasen durch Wasser führt zu einer Geruchsminderung, Aldehyde werden mit einer Effizienz von 0,5 absorbiert und die Effizienz der Rußentfernung erreicht 0,60 ... 0,80. Gleichzeitig nimmt der Gehalt an Benzo(a)pyren in den Abgasen von Dieselmotoren leicht ab. Die Temperatur von Gasen nach der Flüssigkeitsreinigung beträgt 40 ... 80 ° C, und das Arbeitsmedium wird auf etwa die gleiche Temperatur erhitzt. Mit sinkender Temperatur wird der Reinigungsprozess intensiver.

Flüssige Neutralisatoren benötigen keine Zeit, um nach dem Starten eines kalten Motors in den Betriebsmodus zu gelangen. Nachteile flüssiger Neutralisatoren: großes Gewicht und Abmessungen; die Notwendigkeit eines häufigen Wechsels der Arbeitslösung; Ineffizienz in Bezug auf CO; geringer Wirkungsgrad (0,3) in Bezug auf NOx; intensive Verdunstung der Flüssigkeit. Der Einsatz von flüssigen Neutralisationsmitteln in kombinierten Reinigungssystemen kann jedoch sinnvoll sein, insbesondere für Anlagen, deren Abgase beim Eintritt in die Atmosphäre eine niedrige Temperatur aufweisen müssen.

Fahrzeuggase verbleiben in der Oberflächenschicht der Atmosphäre und erschweren deren Ableitung. Enge Straßen und hohe Gebäude tragen auch dazu bei, giftige Abgase in der Atemzone von Fußgängern einzuschließen. Die Abgase von Fahrzeugen umfassen mehr als 200 Bestandteile, von denen nur wenige genormt sind (Rauch, Kohlenstoff- und Stickoxide, Kohlenwasserstoffe).

Die Zusammensetzung der Abgase hängt von mehreren Faktoren ab: Motortyp (Vergaser, Diesel), Betriebsart und Belastung, technischer Zustand und Kraftstoffqualität (Tabellen 10.4, 10.5). [...]

Abgase enthalten neben Kohlenwasserstoffen, aus denen der Kraftstoff besteht, auch Produkte unvollständiger Verbrennung wie Acetylen, Olefine und Carbonylverbindungen. Die Menge an VOCs im Abgas hängt von den Betriebsbedingungen des Motors ab. Besonders im Leerlauf gelangen viele schädliche Verunreinigungen in die Umgebungsluft - bei kurzen Stopps und an Kreuzungen.

Zu den Abgasen zählen giftige Stoffe wie Kohlenmonoxid, Stickoxide, Schwefeldioxid, Bleiverbindungen und verschiedene krebserregende Kohlenwasserstoffe. [...]

Die Abgase von Vergaser- und Dieselmotoren enthalten etwa 200 chemische Verbindungen, von denen die giftigsten Kohlenoxide, Stickstoff, Kohlenwasserstoffe, einschließlich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (Benz (a) Pyren usw.) sind. Wenn 1 Liter Benzin verbrannt wird, gelangen 200-400 mg Blei, das Teil des Antiklopfadditivs ist, in die Luft. Auch der Verkehr ist eine Staubquelle, die durch die Zerstörung von Straßenbelägen und Reifenabrieb entsteht.

Da die Zusammensetzung des Abgases vom Kraftstoff-Luft-Gemisch und dem Zündzeitpunkt abhängt, hängt sie auch vom Fahrverhalten ab. Um die höchste Leistung zu erreichen, sind Gemische mit einer Anreicherung von 10-15% erforderlich, während die sparsamste Geschwindigkeit mit einer etwas geringeren Kraftstoffanreicherung erfolgt. Die meisten Motoren erfordern fette Gemische bei Leerlaufdrehzahl und Verbrennungsprodukte werden nicht vollständig aus dem Zylinder ausgestoßen. Beim Beschleunigen sinkt der Druck im Kraftstoffsystem und der Kraftstoff kondensiert an den Krümmerwänden. Um eine Abmagerung des Kraftstoffgemisches zu verhindern, kommt ein Vergaser zum Einsatz, der beim Beschleunigen mehr Kraftstoff liefert. Mit abnehmender Drehzahl bei geschlossener Drosselklappe steigt der Unterdruck im Krümmer, die Luftleckage nimmt ab und die Gemischsättigung steigt zu stark an. Bei solchen Schwankungen hängen die Emissionen stark von den Anforderungen an den Motor ab (Tab. [...]

Das Thema Abgase und Aerosole, die von Automotoren in die Luft emittiert werden, bedarf einer viel intensiveren Untersuchung. In diese Richtung liegen bereits einige Daten zur Zusammensetzung von Abgasen vor, woraus sich ergibt, dass sich deren Zusammensetzung unter dem Einfluss zahlreicher Faktoren verändert, zu denen Motorkonstruktion, Betriebsweise und Motorpflege sowie der verwendete Kraftstoff gehören ( Glaube, 1954; Fitton, 1954) ... Derzeit ist geplant, die Wirkung aller Abgasbestandteile in einem chronischen Versuch am Tier intensiv zu untersuchen.

Farbloses Gas, geruchlos und geschmacklos. Dichte bezogen auf Luft 0,967. Der Siedepunkt beträgt 190 °C. Löslichkeitskoeffizient in Wasser 0,2489 (20 °), 0,02218 (30 °), 0,02081 (38 °), 0,02035 (40 °). Gewicht von 1 Liter Gas bei 0°C und 760 mm Hg. Kunst. 1,25 g Es ist Bestandteil verschiedener Gasgemische, Koksofen, Schiefer, Wasser, Holz, Hochofengase, Fahrzeugabgase usw. [...]

Abgase von Autos und anderen Verbrennungsmotoren sind die Hauptursache für die Luftverschmutzung in Städten (bis zu 40 % aller Luftverschmutzung in den Vereinigten Staaten). Viele Experten neigen dazu, das Problem der Luftverschmutzung als Problem ihrer Verschmutzung durch Abgase verschiedener Motoren (Autos, Motorboote und Schiffe, Düsentriebwerke von Flugzeugen usw.) zu betrachten. Die Zusammensetzung dieser Gase ist sehr komplex, da sie neben Kohlenwasserstoffen verschiedener Klassen giftige anorganische Stoffe (Stickstoff-, Kohlenstoff-, Schwefelverbindungen, Halogene) sowie Metalle und metallorganische Verbindungen enthalten. Die Analyse solcher Zusammensetzungen, die anorganische und organische Verbindungen mit einem breiten Siedebereich (C1-C12-Kohlenwasserstoffe) enthalten, stößt auf erhebliche Schwierigkeiten, und zu ihrer Durchführung werden in der Regel mehrere analytische Methoden verwendet. Insbesondere Kohlenmonoxid und Kohlendioxid werden durch IR-Spektroskopie bestimmt, Stickoxide - durch Chemilumineszenz und Gaschromatographie wird zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen verwendet. Es kann verwendet werden, um anorganische Bestandteile von Abgasen zu analysieren, und die Nachweisempfindlichkeit beträgt etwa 10-4% für CO, 10-2% für NO, 3-10-4% für CO2 und 2-10 „5% für Kohlenwasserstoffe, aber die analyse komplex und zeitaufwendig. [...]

Die Abgaskonzentration im Tunnel wird beeinflusst durch: 1) die Intensität, Zusammensetzung und Geschwindigkeit des Verkehrsflusses; 2) Länge, Konfiguration und Tiefe des Tunnels; 3) Richtung und Geschwindigkeit der vorherrschenden Winde in Bezug auf die Tunnelachse.

Tisch 12.1 zeigt die Zusammensetzung der Hauptverunreinigungen in den Abgasen von Otto- und Diesel-Verbrennungsmotoren (ICE).

Oben wurde erwähnt, dass sich die Zusammensetzung der Abgase mit einer Änderung der Betriebsweise des Motors stark ändert, daher muss der Reaktor unter Berücksichtigung der Konzentrationsänderung berechnet werden. Außerdem erfordert die Reaktion erhöhte Temperaturen, so dass der Reaktor einen schnellen Temperaturanstieg ermöglichen muss, da Wasser im kalten Reaktor kondensiert. Zu den technischen Schwierigkeiten kommt die Voraussetzung dafür, dass das Reaktorsystem lange wartungsfrei funktioniert. Im Gegensatz zu anderen Geräten im Auto achtet der Autofahrer in diesem Fall nicht auf das Reaktorsystem, was ihm keine praktische Rendite bringt, und erhält möglicherweise keine echten Signale, dass das System außer Betrieb ist. Zudem ist es viel schwieriger, die Effizienz einer Abwasserreinigungsanlage durch regelmäßige Inspektionen und technische Prüfungen zu überwachen, als eine gewisse durchschnittliche bauliche Zuverlässigkeit zu erreichen.

Die quantitative und qualitative Zusammensetzung der Abgase hängt von der Art und Qualität des Kraftstoffs, der Art des Motors, seinen Eigenschaften, dem technischen Zustand, der Qualifikation der Mechaniker, der Ausstattung des Fuhrparks mit Diagnosegeräten usw. ab.

Zur Bestimmung von Stickstoffdioxid in den Abgasen von Pkw-Verbrennungsmotoren und in den Abgasen von Silberregenerationsbädern wurde eine nicht strömende elektrochemische Zelle mit einer langen Lebensdauer von 120 Tagen vorgeschlagen. Die Arbeitselektrode ist Platin oder Graphit und die Hilfselektrode ist Kohle der Güteklasse B. Die Absorptionslösung hat eine Zusammensetzung von 3% KBr und 1% H2304. Die untere Grenze der analysierten Stickstoffdioxidkonzentration für diese nicht fließende Zelle liegt bei 0,001 mg / l. [...]

Tisch 3 zeigt die ungefähre Zusammensetzung der Abgase von Vergaser- und Dieselmotoren (IL Varshavsky, 1969). [...]

Durch die Abgase kommt es zu erheblichen Belastungen der Atmosphäre! Gase des Straßenverkehrs. Sie umfassen eine breite Palette von: toxischen Substanzen, von denen die wichtigsten sind: CO, NOx - Kohlenwasserstoffe, krebserregende Substanzen. Zu den Schadstoffen des Luftbeckens aus dem Straßenverkehr sollte auch Gummistaub gehören, der durch den Abrieb von Autoreifen entsteht.

Technischer Zustand des Motors. Der technische Zustand des Motors und vor allem des Vergasers hat großen Einfluss auf die Zusammensetzung der Abgase. Untersuchungen von Zh-G. Manusadzhants (1971) zeigten, dass nach dem Einbau in Autos, die zuvor einen erhöhten Gehalt an Kohlenmonoxid in den Abgasen (5-6%), neuen, richtig eingestellten Vergasern hatten, die Konzentration dieses Gases abnahm bis 1,5 % ... Defekte Vergaser nach Reparatur und Einstellung reduzierten zudem den Kohlenmonoxidgehalt im Abgas um bis zu 1,5-2%.

Eine einfache Maßnahme - durch die Anpassung von Motoren kann die Toxizität von Abgasen um ein Vielfaches reduziert werden. Daher werden in Städten Kontroll- und Messpunkte zur Diagnose von Maschinenmotoren geschaffen. Im Autoservice wird auf speziellen Lauftrommeln, die das Fahrbahnbett ersetzen, das Auto getestet, wobei die chemische Zusammensetzung der Motorgase in verschiedenen Betriebsarten gemessen wird. Eine Maschine mit einem hohen Ausstoß von Abgasen auf der Leitung sollte nicht freigesetzt werden. Nach den in der Literatur verfügbaren Daten kann allein durch diese Maßnahme die Luftverschmutzung 1980 um das 3,2-Fache und um das 2000- bis 4-Fache reduziert werden.

Die betrachtete Regelung sieht vor, dass ein Teil der thermischen Energie der Abgase während der Heizperiode zum Heizen der Verdichterstation, angrenzender Siedlungen, Gewächshäuser und Viehzuchtbetriebe verwendet wird. Die komplexe energietechnische Einheit der Verdichterstation umfasst viele Aggregate, Aggregate und Betriebsmittel, die im Diagramm in Abb. 1 dargestellt sind, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und seit langem in verschiedenen Industrien erfolgreich eingesetzt werden.

Unter den Bedingungen von Juschno-Sachalinsk, wo die Hauptschadstoffe die Abgase von Fahrzeugen und Abfälle aus Wärmekraftwerken sind, wurden keine besonderen Arbeiten durchgeführt, um sie auf bestimmte Objekte der Flora zu beeinflussen. Im Rahmen der Arbeiten zur Bestimmung der Spurenelementzusammensetzung einer Reihe von Pflanzen, darunter Wiesen- und Unkrautgräser, wurden einige Beobachtungen zum Gehalt an toxischen Spurenelementen in der oberirdischen Pflanzenmasse innerhalb der Stadt und darüber hinaus sowie auf aufgearbeitete Abfallkarten der Aschedeponie des KWK Yuzhno-Sakhalinskaya ... Die chemische Zusammensetzung hängt sowohl von der Art als auch von den äußeren Existenzbedingungen ab, daher wurden für die Bleibestimmung Proben folgender Pflanzenarten entnommen: Igel (Dactylis glomerata L.), kriechender Klee (Trifolium repens L.), Langsdorfer Schilfgras (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), Wiesengras (Poa pratensis L.), Löwenzahn (Taraxacum officinale Web.) - innerhalb der Stadtgrenzen, an Straßenrändern und zur Bekämpfung - an Orten fernab anthropogener Einflüsse. [. ..]

Es wurde bereits erwähnt, dass Sonnenstrahlen die chemische Zusammensetzung von Luftschadstoffen verändern können. Dies macht sich besonders bei Schadstoffen des oxidierenden Typs bemerkbar, wenn die Sonneneinstrahlung zur Bildung von Reizgas aus einem nichtreizenden führen kann (Haagen-Smit a. Fox, 1954). Photochemische Umwandlungen dieser Art treten bei der Reaktion zwischen luftgetragenen Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden auf, wobei die Hauptquelle für beide Abgase von Automobilen sind. Diese photochemischen Reaktionen sind so wichtig (zB in Los Angeles), dass enorme Anstrengungen unternommen werden, um dieses spezielle Problem der Autoabgase zu lösen. Die Lösung dieses Problems wird von drei verschiedenen Seiten angegangen: a) durch den Wechsel des Kraftstoffs für die Motoren; b) durch Änderung der Motorkonstruktion; c) Veränderung der chemischen Zusammensetzung von Abgasen nach ihrer Entstehung im Motor.

Es mag Ihnen seltsam vorkommen, dass Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) nicht erwähnt wird, das, wie jeder weiß, Teil der Abgase eines Autos ist. Jedes Jahr sterben viele Menschen, die die Angewohnheit haben, den Motor in einer geschlossenen Garage auszuprobieren oder alle Fenster eines Autos mit einem Leck in der Auspuffanlage anzuheben. In hohen Konzentrationen ist Kohlenmonoxid sicherlich tödlich: In Verbindung mit dem Hämoglobin des Blutes stört es den Sauerstofftransport aus der Lunge in alle Organe des Körpers. Im Freien ist die Konzentration von Kohlenmonoxid jedoch in den allermeisten Fällen so gering, dass es keine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellt. [...]

Beachten Sie, dass eine erhebliche Menge Kohlenmonoxid mit den Abgasen von Autos und anderen Fahrzeugen, die mit Vergaser-Verbrennungsmotoren ausgestattet sind, in die Atmosphäre gelangt, deren Abgas 2 bis 10 % CO enthält (große Werte entsprechen den Modi mit niedriger Geschwindigkeit). . Besonderes Augenmerk wird in diesem Zusammenhang auf die Entwicklung von Vergasern gelegt, die unter dem Codenamen "Ozone" für Pkw "Zhiguli" hergestellt werden. Dank einer Reihe technischer Innovationen kann dieser Vergaser die Emission von für den menschlichen Körper schädlichen Stoffen in die Atmosphäre mit Abgasen deutlich reduzieren. Auf Empfehlung des Central Scientific Research Automotive and Automotive Institute wurde am Vergaser ein „Cascade“-Gerät eingesetzt, das die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches optimiert und damit nicht nur die Giftigkeit der Emissionen, sondern auch um den spezifischen Benzinverbrauch zu senken.

Kohlenmonoxid entsteht durch unvollständige Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen. Es ist Teil der Gase, die beim Schmelzen und Verarbeiten von Eisen- und Nichteisenmetallen, Abgasen von Verbrennungsmotoren, Gasen, die "bei Sprengarbeiten entstehen usw.

Moderne Analysemethoden ermöglichen es, neben dem Alter einzelner Eisschichten die Zusammensetzung der Luft während ihrer Entstehungszeit zu bestimmen und das Wachstum der Luftverschmutzung zu überwachen. So wurde 1968 festgestellt, dass der Gehalt an Bleioxid, das hauptsächlich mit den Abgasen von Autos in die Luft gelangt, bereits bei etwa 200 mg pro 1 Tonne Eis liegt. Die Autoren des Buches "Belagered by Eternal Ice", dem diese Figuren entnommen sind, kommentieren sie wie folgt: "Eis, dieser stumme Zeuge der Entwicklung des Erdklimas, signalisiert eine große Gefahr. Wird die Menschheit auf ihn hören?" . [...]

Solche Studien schaffen auch die Voraussetzung für die Entwicklung spezieller Vorhersagemodelle, die die Kraftstoffzusammensetzung und deren Eigenschaften mit den Abgasemissionen für Pkw-Familien verknüpfen, von den ersten Fahrzeugen ohne Katalysator bis hin zu den neuesten Fahrzeugmodellen, die mit neuester Technologie produziert werden. Diese Beziehung zwischen Eigenschaften, Zusammensetzung und Emissionen ist äußerst komplex, und solche Modelle ermöglichen es Kraftstoffdesignern, spezifische Zusammensetzungsgrenzen für Kraftstoffzusammensetzungen zu finden, bei denen Änderungen der Kraftstoffeigenschaften einen messbaren, quantifizierbaren Einfluss auf die Abgasemissionen haben können. Diese Formulierungsgrenzen hängen natürlich sowohl von der Art der auf einem bestimmten Markt verfügbaren Fahrzeuge als auch von der Fähigkeit ab, den Kraftstoff herzustellen. Um den gesamten Prozess zu verstehen, ist es daher in diesem Fall notwendig, ein klares Bild zu haben, das diese beiden Faktoren charakterisiert.

Phenole werden zur Desinfektion sowie zur Herstellung von Klebstoffen und Phenol-Formaldehyd-Kunststoffen verwendet. Außerdem sind sie Bestandteil der Abgase von Otto- und Dieselmotoren, die bei der Verbrennung und Verkokung von Holz und Kohle entstehen.

Unter dem Einfluss von Emissionen von Industriebetrieben, chemisch aktiven Abfällen und Reststoffen aus der Hauptproduktion verändert sich die Zusammensetzung der atmosphärischen Luft in Städten erheblich. Darin steigt der Staubanteil deutlich an, außerdem treten "Spuren" von Stoffen auf, die im natürlichen Zustand für die Umwelt nicht charakteristisch sind. Das zunehmende Wachstum der Abgase von Kraftfahrzeugen trägt zur Entstehung schwerer Atemwegserkrankungen bei. Schadstoffemissionen aus Fahrzeugen und Industriebetrieben verursachen eine erhöhte Luftbelastung mit Schwefeloxiden, Sulfaten, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxiden, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Aceton, Formaldehyd etc. Die Reizwirkung der Luftverschmutzung äußert sich in einer unspezifischen Reaktion des Körpers. In akuten Fällen hoher Luftverschmutzung werden Reizungen, Bindehaut, Husten, vermehrter Speichelfluss, Stimmritzenkrämpfe und einige andere Symptome festgestellt. Bei chronischer Luftverschmutzung gibt es eine bekannte Variabilität der aufgeführten Symptome und deren weniger ausgeprägte Natur. Die Luftverschmutzung in Städten ist der Grund dafür, dass der Luftstromwiderstand in den Atemwegen [...]

Die Kontrolle über den Zustand der Luft in der Bundesrepublik Deutschland erfolgt durch ein Netz von Posten und 9 ständigen Stationen (München), die den Gehalt an schädlichen Gasen und Stäuben in der Atmosphäre überwachen sind für die Umwelt am gefährlichsten. Die Messdaten werden an ein mit einem Computer ausgestattetes Verarbeitungszentrum gesendet, um die notwendigen Eigenschaften der Luftverschmutzung und deren Klassifizierung [...]

Der Autoverkehr gehört nicht zu den führenden Quellen von Schwefeldioxid in die Atmosphäre. In dem Buch von I. L. Varshavsky, R. V. Malov "Wie man die Abgase eines Autos neutralisiert" (1968) wird die Frage von Schwefeldioxid als Abgas eines Automotors überhaupt nicht berücksichtigt. Diese Position steht im Einklang mit den Ergebnissen von Studien 1974-1975 über die Luft auf den Autobahnen des stark frequentierten Autoverkehrs in Leningrad, wo vereinzelte Fälle unbedeutender Überschreitungen der zulässigen Schwefeldioxidkonzentrationen beobachtet wurden (G. V. Novikov et al., 1975). Nach Angaben der USA (V.N.Smelyakov, 1969) erreicht die jährliche Emission von Schwefeloxiden durch Autos hierzulande jedoch 1 Million Tonnen, dh sie entspricht der Emission von Feststoffpartikeln. In England betrug der Schwefeldioxidausstoß von Kraftfahrzeugen 1954 laut RSHOP (1956) 20.000 Tonnen und 0,02% Diesel. Diese Materialien überzeugen in der Zweckmäßigkeit, die Anhydridkonzentration auf den Schwerlaststrecken zu kontrollieren.

Darüber hinaus lässt sich dieses Wissen und dieser Ansatz auf neu entwickelte Motorentechnologien übertragen. Wie in Abb. 1 wird erwartet, dass sich die zukünftige Arbeitsrichtung zur Minimierung der Emissionen herkömmlicher Motoren hin zu vollständig optimierten Systemen verlagern wird, die Fahrzeug, Motor und Kraftstoff abdecken. Ein wesentlicher Faktor hierbei wird die richtige Auswahl der Zusammensetzung von Sonderbrennstoffen sein, um sie für solche Systeme [...]

Als Beispiele für die praktische Anwendung vielversprechender Laserdioden auf Basis von Pb, Bn, Te seien zwei Projekte der amerikanischen Firma Texas Instrument (Dallas) genannt. Im ersten von ihnen wird ein kompaktes Gerät (mit einem Gewicht von nicht mehr als 4,5 kg) auf einer durchstimmbaren Laserdiode zur Überwachung von Industrieemissionen aus Rohren auf den Gehalt an 302, NO2 und anderen Gasen entwickelt. Im zweiten Projekt soll ein komfortables Gerät zur Überwachung von Fahrzeugabgasen auf den Gehalt an CO, CO2, Rückständen unverbrannter Kohlenwasserstoffe und schwefelhaltiger Gase geschaffen werden. Die konstruierten Modelle sind Matrizen mehrerer Laserbasen, die jeweils auf ein bestimmtes Gas abgestimmt und durch optisch ähnliche Matrizen von Photodetektoren verbunden sind. Das Gerät muss direkt in den Abluftstrom gestellt werden. Schwierigkeiten sind mit der Entwicklung eines geeigneten Kühlers verbunden, der erforderlich ist, um einen kontinuierlichen Laserstrahlungsmodus bereitzustellen. Dieses Prnbor wird als Massenkontrollinstrument im Zusammenhang mit der Entwicklung eines US-Staatsstandardentwurfs für die zulässige Zusammensetzung von Abgasen erstellt. Beide Geräte basieren auf dem Absorptionsverfahren. [...]

Während Kraftstoffschwefelvorschriften und alternative Kraftstoffe das Potenzial haben, schädliche Fahrzeugemissionen indirekt zu reduzieren, ist aus Sicht der Ölgesellschaft der Hauptfaktor, der bei der Entwicklung emissionsarmer Kraftstoffe zu berücksichtigen ist, das Potenzial, die Emissionen dieser Eigenschaften direkt zu beeinflussen Zusammensetzung, Flüchtigkeit, Dichte, Cetanzahl usw. sowie im Kraftstoff enthaltene sauerstoffhaltige Verbindungen (Oxidationsmittel) oder Biokraftstoffe. Dieser Abschnitt befasst sich mit der ersten Frage. Letzteres Thema wird in einem begleitenden Artikel in derselben Zeitschrift ausführlicher behandelt.

Die Stickstoff- und Schwefelkreisläufe werden zunehmend durch industrielle Luftverschmutzung beeinflusst. Stickoxide (NO und NO2) und Schwefel (50 g) treten während dieser Zyklen auf, jedoch nur als Zwischenstufen und sind in den meisten Habitaten in sehr geringen Konzentrationen vorhanden. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe hat den Gehalt an flüchtigen Oxiden in der Luft, insbesondere in Städten, stark erhöht; in einer solchen Konzentration werden sie bereits gefährlich für die biotischen Komponenten von Ökosystemen. 1966 stellten diese Oxide etwa ein Drittel der gesamten Industrieemissionen (125 Millionen Tonnen) in den Vereinigten Staaten dar. Die Hauptquelle für BOG sind kohlebefeuerte Wärmekraftwerke und die Hauptquelle für NO2 sind Automotoren. L) und Stickoxide sind gesundheitsschädlich und gelangen in die Atemwege von höheren Tieren und Menschen. Durch chemische Reaktionen dieser Gase mit anderen Schadstoffen wird die schädliche Wirkung beider verstärkt (eine Art Synergie wird festgestellt). Die Entwicklung neuartiger Verbrennungsmotoren, die Entschwefelung von Brennstoffen und der Übergang von Wärmekraftwerken zu Kernkraftwerken werden diese gravierenden Störungen im Stickstoff- und Schwefelkreislauf beseitigen. Beachten Sie in Klammern, dass solche Veränderungen in der Art und Weise, wie der Mensch Energie produziert, andere Probleme aufwerfen, über die im Voraus nachgedacht werden muss (siehe Kapitel 16).

Dieser Umstand prägt auch das folgende Argument für die heimische Wasserstoffstromtechnik. Sie besteht in der Notwendigkeit eines globalen Ansatzes zur Lösung solcher Probleme. Der Trend zur generellen Integration des Handels- und Wirtschaftssystems ist heute derart, dass er eine Analyse des Weltmarktes für das überwältigende Angebot an Gütern und Dienstleistungen erfordert. Unter diesen Bedingungen kann Russland nicht mehr aus den globalen Industrie-, Handels- und Wirtschaftsbeziehungen herausgerissen werden. Es ist unmöglich, ohne große materielle und moralische Verluste nicht mit immer strengeren Umweltauflagen zu rechnen, die in nationaler und internationaler Gesetzgebung verankert sind. Der vom US-Kongress verabschiedete Clean Air Act, die genannten Verschärfungen der chemischen Zusammensetzung von Abgasen aus dem Luft- und Landverkehr in Westeuropa und anderen Regionen der Erde sowie eine Reihe weiterer gesetzgeberischer Maßnahmen sind im Wesentlichen die Grundlage für die Globaler Umweltkodex. Es besteht die Notwendigkeit, ein nationales Konzept für die Nutzung von Wasserstoff in der Kraftstoffbasis des Landes als umweltfreundlichen Kraftstoff für den Luft- und Landverkehr zu erstellen. Ein solches Konzept und das entsprechende nationale Programm können im Rahmen der Umstellung der Rüstungsindustrie [...]

Bei der Untersuchung der Umweltbelastung durch Emissionen eines Industrieunternehmens werden in der Regel nur solche Chemikalien berücksichtigt, die aufgrund des technologischen Verfahrens hinsichtlich der Bruttoemissionen in die Luft oder das Abwasser als vorrangig angesehen werden können. Inzwischen weist ein erheblicher Teil der Ausgangs- und Endprodukte der Produktion eine ziemlich hohe Reaktivität auf. Es besteht daher Grund zu der Annahme, dass diese Verbindungen nicht nur im Stadium des technologischen Prozesses interagieren. Es ist nicht auszuschließen, dass eine solche Wechselwirkung in der Luft von Industrieanlagen stattfindet, von wo aus die neu gebildeten Produkte als flüchtige Emissionen in die atmosphärische Luft gelangen. Neue Chemikalien können durch chemische und photochemische Reaktionen in verschmutzter Umgebungsluft sowie in Wasser und Boden hergestellt werden. Ein Beispiel ist die Bildung neuer Chemikalien aus den Produkten der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff, der in den Abgasen von Autos enthalten ist. Derzeit sind die Wege der photochemischen Oxidation dieser Produkte ausreichend untersucht. Die Möglichkeit der Luftverschmutzung durch qualitativ neue chemische Stoffe, die nicht in den technischen Vorschriften der untersuchten Betriebe aufgeführt sind, wurde nachgewiesen.

Ein kleines Bildungsprogramm für alle, die gerne aus dem Auspuff atmen.

Die Abgase des Verbrennungsmotors enthalten etwa 200 Komponenten. Die Dauer ihrer Existenz dauert von einigen Minuten bis zu 4 -5 Jahren. Entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung und Eigenschaften sowie der Art der Wirkung auf den menschlichen Körper werden sie zu Gruppen zusammengefasst.

Erste Gruppe. Es enthält ungiftige Substanzen (natürliche Bestandteile der atmosphärischen Luft

Zweite Gruppe. Diese Gruppe umfasst nur einen Stoff - Kohlenmonoxid oder Kohlenmonoxid (CO). Das Produkt der unvollständigen Verbrennung von Erdölbrennstoffen ist farb- und geruchlos, leichter als Luft. In Sauerstoff und in der Luft verbrennt Kohlenmonoxid mit einer bläulichen Flamme, gibt viel Wärme ab und wird zu Kohlendioxid.

Kohlenmonoxid hat eine ausgeprägte toxische Wirkung. Es ist auf seine Fähigkeit zurückzuführen, mit Bluthämoglobin zu reagieren, was zur Bildung von Carboxyhämoglobin führt, das keinen Sauerstoff bindet. Infolgedessen wird der Gasaustausch im Körper gestört, es kommt zu Sauerstoffmangel und es kommt zu einer Störung der Funktion aller Körpersysteme.

Autofahrer sind oft anfällig für Kohlenmonoxidvergiftungen, wenn sie die Nacht in einer Kabine mit laufendem Motor verbringen oder in einer geschlossenen Garage warmlaufen. Die Art der Kohlenmonoxidvergiftung hängt von der Konzentration in der Luft, der Expositionsdauer und der individuellen Anfälligkeit ab. Eine leichte Vergiftung verursacht ein Pochen im Kopf, eine Verdunkelung der Augen und eine erhöhte Herzfrequenz. Bei schweren Vergiftungen wird das Bewusstsein getrübt, die Schläfrigkeit nimmt zu. Bei sehr hohen Kohlenmonoxiddosen (über 1 %) treten Bewusstlosigkeit und Tod auf.

Dritte Gruppe. Es enthält Stickoxide, hauptsächlich NO - Stickoxid und NO 2 - Stickstoffdioxid. Dies sind Gase, die in der Brennkammer eines Verbrennungsmotors bei einer Temperatur von 2800 ° C und einem Druck von etwa 10 kgf / cm 2 gebildet werden. Stickoxid ist ein farbloses Gas, interagiert nicht mit Wasser und ist darin leicht löslich, reagiert nicht mit Lösungen von Säuren und Laugen.

Es wird leicht durch Luftsauerstoff oxidiert und bildet Stickstoffdioxid. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen wird NO vollständig in NO 2 -Gas von brauner Farbe mit charakteristischem Geruch umgewandelt. Es ist schwerer als Luft, sammelt sich daher in Senken, Gräben und stellt eine große Gefahr bei der Fahrzeugwartung dar.

Für den menschlichen Körper sind Stickoxide noch schädlicher als Kohlenmonoxid. Die Gesamtnatur der Auswirkung variiert mit dem Gehalt an verschiedenen Stickoxiden. Bei Kontakt von Stickstoffdioxid mit feuchter Oberfläche (Schleimhäute der Augen, Nase, Bronchien) entstehen Salpeter- und Salpetersäure, die die Schleimhäute reizen und das Alveolargewebe der Lunge angreifen. Bei hohen Stickoxidkonzentrationen (0,004 - 0,008%) treten asthmatische Manifestationen und Lungenödeme auf.

Beim Einatmen von stickoxidhaltiger Luft in hohen Konzentrationen hat eine Person keine unangenehmen Empfindungen und erwartet keine negativen Folgen. Bei längerer Exposition gegenüber Stickoxiden in über der Norm liegenden Konzentrationen erkranken Menschen an chronischer Bronchitis, Entzündungen der Schleimhaut des Magen-Darm-Traktes, leiden an Herzschwäche sowie nervösen Störungen.

Die Sekundärreaktion auf die Wirkung von Stickoxiden äußert sich in der Bildung von Nitriten im menschlichen Körper und deren Aufnahme ins Blut. Dies bewirkt die Umwandlung von Hämoglobin in Methämoglobin, was zu einer Beeinträchtigung der Herztätigkeit führt.

Stickoxide wirken sich auch negativ auf die Vegetation aus, indem sie auf den Blattplatten Lösungen von Salpeter- und Salpetersäure bilden. Diese Eigenschaft ist auch für die Wirkung von Stickoxiden auf Baustoffe und Metallkonstruktionen verantwortlich. Außerdem nehmen sie an der photochemischen Reaktion der Smogbildung teil.

Vierte Gruppe. Zu dieser zusammensetzungsmäßig zahlreichsten Gruppe gehören verschiedene Kohlenwasserstoffe, also Verbindungen des Typs C x H y. Die Abgase enthalten Kohlenwasserstoffe verschiedener homologer Reihen: paraffinisch (Alkane), naphthenisch (Cyclane) und aromatisch (Benzol), insgesamt etwa 160 Komponenten. Sie entstehen durch unvollständige Verbrennung von Kraftstoff im Motor.

Unverbrannte Kohlenwasserstoffe sind eine der Ursachen für weißen oder blauen Rauch. Dies geschieht bei verzögerter Zündung des Arbeitsgemisches im Motor oder bei niedrigen Temperaturen im Brennraum.

Kohlenwasserstoffe sind giftig und wirken sich negativ auf das Herz-Kreislauf-System des Menschen aus. Kohlenwasserstoffverbindungen von Abgasen haben neben toxischen Eigenschaften eine krebserzeugende Wirkung. Karzinogene sind Stoffe, die zur Entstehung und Entwicklung bösartiger Neubildungen beitragen.

Der in den Abgasen von Otto- und Dieselmotoren enthaltene aromatische Kohlenwasserstoff Benz-a-pyren C 20 H 12 besitzt eine besondere krebserzeugende Wirkung. Es löst sich gut in Ölen, Fetten, menschlichem Blutserum. Benz-a-pyren reichert sich im menschlichen Körper in gefährlichen Konzentrationen an und regt die Bildung bösartiger Tumoren an.

Unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne reagieren Kohlenwasserstoffe mit Stickoxiden, wodurch neue giftige Produkte entstehen - Photooxidantien, die die Grundlage von "Smog" sind.

Photooxidantien sind biologisch aktiv, wirken sich schädlich auf lebende Organismen aus, führen beim Menschen zu einer Zunahme von Lungen- und Bronchialerkrankungen, zerstören Gummiprodukte, beschleunigen die Korrosion von Metallen und verschlechtern die Sichtbarkeit.

Fünfte Gruppe. Es besteht aus Aldehyden - organischen Verbindungen mit der Aldehydgruppe -CHO, verbunden mit einem Kohlenwasserstoffradikal (CH 3, C 6 H 5 oder andere).

Die Abgase enthalten hauptsächlich Formaldehyd, Acrolein und Acetaldehyd. Die größte Menge an Aldehyden wird im Leerlauf und bei geringer Last gebildet wenn die Verbrennungstemperaturen im Motor niedrig sind.

Formaldehyd НСНО ist ein farbloses Gas mit unangenehmem Geruch, schwerer als Luft, leicht wasserlöslich. Es reizt die menschlichen Schleimhäute, Atemwege, wirkt auf das zentrale Nervensystem und verursacht Abgasgeruch, insbesondere bei Dieselmotoren.

Acrolein CH 2 = CH-CH = O oder Acrylsäurealdehyd ist ein farbloses giftiges Gas mit dem Geruch von verbranntem Fett. Wirkt auf Schleimhäute.

Essigsäurealdehyd CH 3 CHO ist ein Gas mit stechendem Geruch und toxischer Wirkung auf den menschlichen Körper.

Sechste Gruppe. Darin werden Ruß und andere dispergierte Partikel (Motorverschleißprodukte, Aerosole, Öle, Kohlenstoffablagerungen usw.) freigesetzt. Ruß – schwarze feste Kohlenstoffpartikel, die bei unvollständiger Verbrennung und thermischer Zersetzung von Kraftstoffkohlenwasserstoffen gebildet werden. Es stellt keine unmittelbare Gesundheitsgefahr dar, kann jedoch die Atemwege reizen. Durch die Bildung einer rauchigen Spur hinter dem Fahrzeug beeinträchtigt der Ruß die Sicht auf den Straßen. Der größte Schaden des Rußes liegt in der Adsorption von Benz-a-Pyren an seiner Oberfläche, was sich in diesem Fall stärker negativ auf den menschlichen Körper auswirkt als in seiner reinen Form.

Siebte Gruppe. Es ist eine Schwefelverbindung - anorganische Gase wie Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, die in den Abgasen von Motoren auftreten, wenn Kraftstoff mit hohem Schwefelgehalt verwendet wird. Dieselkraftstoffe enthalten deutlich mehr Schwefel als andere im Verkehr verwendete Kraftstoffe.

Inländische Ölfelder (insbesondere in den östlichen Regionen) zeichnen sich durch einen hohen Anteil an Schwefel und Schwefelverbindungen aus. Daher zeichnet sich der daraus gewonnene Dieselkraftstoff nach veralteten Technologien durch eine schwerere Fraktionszusammensetzung aus und wird gleichzeitig weniger von Schwefel und Paraffinverbindungen gereinigt. Nach den 1996 eingeführten europäischen Normen sollte der Schwefelgehalt in Dieselkraftstoff 0,005 g / l und nach russischer Norm 1,7 g / l nicht überschreiten. Die Anwesenheit von Schwefel erhöht die Toxizität von Dieselabgasen und ist der Grund für das Auftreten von schädlichen Schwefelverbindungen in ihnen.

Schwefelverbindungen haben einen stechenden Geruch, sind schwerer als Luft und lösen sich in Wasser auf. Sie wirken reizend auf die Schleimhäute des Rachens, der Nase und des menschlichen Auges, können bei hohen Konzentrationen (über 0,01%) zu einer Verletzung des Kohlenhydrat- und Eiweißstoffwechsels und zur Hemmung oxidativer Prozesse führen - zu einer Vergiftung des Körpers. Auch schwefelhaltiges Anhydrid wirkt sich nachteilig auf die Flora aus.

Achte Gruppe. Die Bestandteile dieser Gruppe - Blei und seine Verbindungen - finden sich in den Abgasen von Vergaserautos nur bei Verwendung von bleihaltigem Benzin, das in seiner Zusammensetzung einen die Oktanzahl erhöhenden Zusatz aufweist. Es bestimmt die Fähigkeit des Motors, ohne Detonation zu arbeiten. Je höher die Oktanzahl, desto widerstandsfähiger ist das Benzin gegen Detonation. Die Detonationsverbrennung des Arbeitsgemisches läuft mit Überschallgeschwindigkeit ab, die 100-mal schneller als normal ist. Der Betrieb des Motors mit Klopfen ist gefährlich, da der Motor überhitzt, seine Leistung abnimmt und seine Lebensdauer stark verkürzt wird. Eine Erhöhung der Oktanzahl von Benzin trägt dazu bei, die Möglichkeit einer Detonation zu verringern.

Als Additiv, das die Oktanzahl erhöht, wird ein Antiklopfmittel verwendet - Ethylliquid R-9. Benzin mit der Zugabe von Ethylflüssigkeit wird verbleit. Die Zusammensetzung der Ethylflüssigkeit umfasst das eigentliche Antiklopfmittel - Tetraethylblei Pb (C 2 H 5) 4, Scavenger - Ethylbromid (BgC 2 H 5) und α-Monochlornaphthalin (C 10 H 7 Cl), Füllstoff - B-70 Benzin, Antioxidans - Paraoxydiphenylamin und Farbstoff. Wenn verbleites Benzin verbrannt wird, hilft der Scavenger dabei, Blei und seine Oxide aus der Brennkammer zu entfernen und in einen Dampfzustand umzuwandeln. Sie werden zusammen mit den Abgasen in die Umgebung abgeleitet und setzen sich in der Nähe von Straßen ab.

In einer Umgebung am Straßenrand werden ungefähr 50 % der Partikelbleiemissionen sofort auf die angrenzende Oberfläche verteilt. Der Rest ist in Form von Aerosolen mehrere Stunden in der Luft und setzt sich dann auch in der Nähe von Straßen auf dem Boden ab. Die Ansammlung von Blei am Straßenrand verseucht Ökosysteme und macht nahegelegene Böden für die landwirtschaftliche Nutzung unbrauchbar.

Die Zugabe des R-9-Additivs zu Benzin macht es hochgiftig. Verschiedene Benzinmarken haben einen unterschiedlichen Prozentsatz des Additivs. Um bleihaltige Benzinmarken zu unterscheiden, werden sie gefärbt, indem dem Additiv mehrfarbige Farbstoffe hinzugefügt werden. Bleifreies Benzin wird ohne Farbstoff geliefert (Tabelle 9).

In den entwickelten Ländern der Welt ist die Verwendung von verbleitem Benzin begrenzt oder wurde bereits vollständig eingestellt. In Russland ist es immer noch weit verbreitet. Die Aufgabe besteht jedoch darin, auf dessen Verwendung zu verzichten. Große Industriezentren und Erholungsgebiete stellen auf die Verwendung von bleifreiem Benzin um.

Einen negativen Einfluss auf die Ökosysteme haben nicht nur die betrachteten Bestandteile der Motorabgase, die in acht Gruppen unterteilt sind, sondern auch die Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe, Öle und Schmierstoffe selbst. Durch die hohe Verdunstungsfähigkeit, insbesondere bei steigender Temperatur, verteilen sich Kraftstoff- und Öldämpfe in der Luft und wirken sich negativ auf lebende Organismen aus.

An Orten, an denen Fahrzeuge mit Kraftstoff und Öl betankt werden, kommt es zu versehentlichem Verschütten und absichtlichem Verschütten von Altöl direkt auf den Boden oder in Gewässer. An der Stelle des Ölflecks wächst lange Zeit keine Vegetation. Ölprodukte, die in Gewässer gelangen, wirken sich nachteilig auf deren Flora und Fauna aus.

Hauptverursacher der Fahrzeugemissionen sind der Verbrennungsmotor, die Kraftstoffverdunstung durch die Tankentlüftung und das Fahrwerk: Durch Reifenreibung auf der Fahrbahn, Bremsbelagverschleiß und Korrosion von Metallteilen entstehen Feinstaubpartikel unabhängig von den Motoremissionen. Durch die Erosion des Katalysators werden Platin, Palladium und Rhodium freigesetzt und durch den Verschleiß der Kupplungsbeläge werden auch giftige Stoffe wie Blei, Kupfer und Antimon freigesetzt. Auch für diese sekundären Fahrzeugemissionen müssen Grenzwerte festgelegt werden.

Schadstoffe

Reis. Abgaszusammensetzung

Die Zusammensetzung der Abgase (Abgase) eines Autos umfasst viele Stoffe oder Stoffgruppen. Der überwiegende Teil der Abgasbestandteile sind ungiftige Gase, die in normaler Luft enthalten sind. Wie die Abbildung zeigt, ist nur ein kleiner Teil des Abgases schädlich für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Trotzdem ist eine weitere Reduzierung der Konzentration der giftigen Bestandteile des Abgases erforderlich. Obwohl moderne Autos heute sehr saubere Abgase abgeben (in einigen Aspekten von Euro-5-Fahrzeugen sogar sauberer als Ansaugluft), emittieren eine große Anzahl von Autos, von denen es allein in Deutschland etwa 56 Millionen Einheiten gibt, eine erhebliche Menge von giftigen und schädlichen Stoffen. Neue Technologien und die Einführung strengerer Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Abgasen sind gefragt, um Abhilfe zu schaffen.

Kohlenmonoxid (CO)

Kohlenmonoxid(Kohlenmonoxid) CO ist ein farb- und geruchloses Gas. Es ist ein Gift für die Atemwege und stört die Funktion des zentralen Nervensystems und des Herz-Kreislauf-Systems. Im menschlichen Körper bindet es rote Blutkörperchen und verursacht Sauerstoffmangel, der in kurzer Zeit zum Erstickungstod führt. Bereits bei einer Konzentration von 0,3 Vol.-% in der Luft tötet Kohlenmonoxid einen Menschen innerhalb kürzester Zeit. Die Wirkung hängt von der CO-Konzentration in der Luft, von der Dauer und Tiefe der Inhalation ab. Nur in einer Umgebung ohne CO-Konzentration kann es über die Lunge aus dem Körper ausgeschieden werden.

Kohlenmonoxid entsteht immer bei Sauerstoffmangel und unvollständiger Verbrennung.

Kohlenwasserstoffe (CH)

Kohlenwasserstoffe werden als unverbrannter Brennstoff in die Atmosphäre abgegeben. Sie reizen Schleimhäute und Atmungsorgane. Eine weitere Optimierung des Arbeitsablaufs des Motors ist nur durch die Verbesserung der Fertigungstechnologien und die Vertiefung des Wissens über Verbrennungsprozesse möglich.

Kohlenwasserstoffverbindungen treten in Form von Paraffinen, Olefinen, Aromen, Aldehyden (insbesondere Formaldehyden) und polycyclischen Verbindungen auf. Die kanzerogenen und mutagenen Eigenschaften von mehr als 20 polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aufgrund ihrer geringen Größe bis in die Lungenbläschen vordringen können, wurden experimentell nachgewiesen. Die gefährlichsten Kohlenwasserstoffverbindungen sind Benzol (C6H6), Toluol (Methylbenzol) und Xylol (Dimethylbenzol, allgemeine Formel C6H4 (CH3) 2). Beispielsweise kann Benzol bei einer Person Veränderungen des Blutbildes verursachen und zu Blutkrebs (Leukämie) führen.

Der Grund für die Emission von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre ist immer eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs, Sauerstoffmangel und bei einem sehr mageren Gemisch eine zu langsame Verbrennung des Kraftstoffs.

Stickoxide (NOx)

Bei hohen Verbrennungstemperaturen (über 1100°C) wird der in der Luft enthaltene reaktionsinerte Stickstoff aktiviert und reagiert mit freiem Sauerstoff im Brennraum zu Oxiden. Sie sind sehr umweltschädlich: Sie verursachen die Bildung von Smog, die Zerstörung von Wäldern, den Niederschlag von saurem Regen; auch Stickoxide sind Übergangsstoffe zur Ozonbildung. Sie sind giftig für das Blut, sie verursachen Krebs. Bei der Verbrennung entstehen verschiedene Stickoxide - NO, NO2, N2O, N2O5 - mit der allgemeinen Bezeichnung NOx. In Verbindung mit Wasser treten Salpeter- (HNO3) und salpetrige (HNO2) Säuren auf. Stickstoffdioxid (NO2) ist ein rotbraunes giftiges Gas mit stechendem Geruch, das die Atemwege reizt und mit Bluthämoglobin Verbindungen eingeht.

Dies ist das problematischste aller Stickoxide, für das langfristig gesonderte Normen für die zulässige Konzentration gelten werden. Der Anteil von NO2 an den gesamten Stickoxidemissionen soll künftig unter 20 % liegen. Die Richtlinie 1999/30 / EG legt seit 2010 die maximal zulässige Konzentration für NO2 auf 40 µg / m3 fest, die Einhaltung dieser Konzentrationsgrenze stellt besondere Anforderungen an den Schutz vor schädlichen Emissionen.

Die günstigsten Bedingungen für die Stickoxidbildung sind die hohe Verbrennungstemperatur des mageren Luft-Kraftstoff-Gemisches. Abgasrückführungssysteme reduzieren den Anteil an Stickoxiden im Fahrzeugabgas.

Schwefeloxide (SOx)

Aus dem Schwefel im Kraftstoff werden Schwefeloxide gebildet. Bei der Verbrennung reagiert Schwefel mit Sauerstoff und Wasser zu Schwefeloxiden, Schwefelsäure (H2SO4) und Schwefelsäure (H2SO3). Schwefeloxid ist der Hauptbestandteil des sauren Regens und die Ursache des Waldsterbens. Es ist ein wasserlösliches, ätzendes Gas, dessen Auswirkungen auf den menschlichen Körper sich in Rötungen, Schwellungen und vermehrter Sekretion feuchter Schleimhäute der Augen und der oberen Atemwege äußern. Schwefeldioxid wirkt auf die Schleimhäute des Nasopharynx, der Bronchien und der Augen. Der häufigste Ort des "Angriffs" von Schwefeldioxid sind die Bronchien. Die starke Reizwirkung auf die Atemwege ist auf die Bildung von schwefliger Säure in feuchter Umgebung zurückzuführen. Schwefeldioxid SO2 und Schwefelsäure-Aerosol, suspendiert in Feinstaub, gelangen in die Atemwege. Asthmatiker und Kleinkinder reagieren am empfindlichsten auf die steigende Konzentration von Schwefeldioxid in der Luft. Der hohe Schwefelgehalt des Kraftstoffs verkürzt die Katalysatorlebensdauer umweltfreundlicher Benzinmotoren.

Die Reduzierung der Schwefeldioxidemissionen wird durch die Begrenzung des Schwefelgehalts im Kraftstoff erreicht. Das Ziel ist schwefelfreier Kraftstoff.

Schwefelwasserstoff (H2S)

Die Auswirkungen dieses Gases auf organisches Leben sind der Wissenschaft noch nicht ganz klar, aber es ist bekannt, dass es beim Menschen schwere Vergiftungen verursachen kann. In schweren Fällen drohen Erstickungsgefahr, Bewusstlosigkeit und Lähmung des Zentralnervensystems. Bei chronischer Vergiftung wird eine Reizung der Schleimhäute der Augen und der Atemwege festgestellt. Der Geruch von Schwefelwasserstoff ist selbst bei einer Konzentration von 0,025 ml / m3 in der Luft zu spüren.

Schwefelwasserstoff in Abgasen tritt unter bestimmten Bedingungen und sogar in Gegenwart eines Katalysators auf und hängt vom Schwefelgehalt im Kraftstoff ab.

Ammoniak (NH3)

Das Einatmen von Ammoniak führt zu Reizungen der Atemwege, Husten, Atemnot und Erstickung. Außerdem verursacht Ammoniak eine Entzündung der Rötung der Haut. Direkte Ammoniakvergiftungen sind selten, da selbst große Mengen Ammoniak schnell in Harnstoff umgewandelt werden. Bei direkter Inhalation großer Mengen Ammoniak ist die Lungenfunktion oft über Jahre beeinträchtigt. Dieses Gas ist besonders gefährlich für die Augen. Eine starke Ammoniakexposition der Augen kann zu Hornhauttrübung und Erblindung führen.

Unter bestimmten Bedingungen kann sich sogar Ammoniak im Katalysator bilden. Gleichzeitig scheint Ammoniak als Reduktionsmittel für SCR-Katalysatoren nützlich zu sein.

Ruß und Partikel

Ruß ist reiner Kohlenstoff und ein unerwünschtes Produkt unvollständiger Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Grund für die Rußbildung ist ein Sauerstoffmangel bei der Verbrennung oder eine vorzeitige Abkühlung der Verbrennungsgase. Rußpartikel werden oft mit unverbranntem Kraftstoff und Motoröl sowie Wasser, Motorverschleiß, Sulfaten und Asche in Verbindung gebracht. Partikel variieren stark in Form und Größe.

Tisch. Partikelklassifizierung

Die Tabelle zeigt die Klassifizierung und Größe der Partikel. Am häufigsten bilden sich bei laufendem Motor Partikel mit einem Durchmesser von etwa 100 Nanometern (0,0000001 m oder 0,1 µm); solche Partikel können auf natürliche Weise in die menschliche Lunge gelangen. Wenn Rußpartikel miteinander und mit anderen Komponenten agglutinieren (zusammenkleben), können sich Masse, Menge und Verteilung der Partikel in der Luft stark verändern. Die Hauptbestandteile der Partikel sind in der Abbildung dargestellt.

Reis. Die Hauptbestandteile der Partikel

Aufgrund ihrer schwammartigen Struktur können Rußpartikel sowohl organische als auch anorganische Stoffe auffangen, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in den Motorzylindern entstehen. Dadurch kann sich die Masse der Rußpartikel verdreifachen. Dabei handelt es sich nicht mehr um einzelne Kohlenstoffpartikel, sondern um regelmäßig geformte Agglomerate, die durch molekulare Anziehung entstehen. Die Größe solcher Agglomerate kann 1 µm erreichen. Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff sind die Emissionen von Ruß und anderen Partikeln besonders aktiv. Diese Emissionen gelten als krebserregend. Gefährliche Nanopartikel stellen einen quantitativ großen Anteil an Partikeln dar, jedoch nur einen geringen Gewichtsanteil. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, den Partikelgehalt im Abgas nicht nach Masse, sondern nach Menge und Verteilung zu begrenzen. Zukünftig ist eine Unterscheidung zwischen Partikelgröße und -verteilung vorgesehen.

Reis. Partikelzusammensetzung

Die Partikelemissionen von Ottomotoren sind um zwei bis drei Größenordnungen geringer als die von Dieselmotoren. Diese Partikel finden sich jedoch auch im Abgas von Benzin-Direkteinspritzern. Daher gibt es Vorschläge, den Partikelgehalt in den Abgasen von Fahrzeugen zu begrenzen. Sublimation ist der direkte Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt. Sublimat ist ein fester Niederschlag eines Gases, wenn es abgekühlt wird.

Feiner Staub

Beim Betrieb von Verbrennungsmotoren entstehen vor allem feine Partikel - Stäube. Es besteht hauptsächlich aus Partikeln von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen, Schwermetallen und Schwefelverbindungen. Ein Teil der Staubfraktionen ist lungengängig, während andere Fraktionen nicht in die Lunge eindringen. Fraktionen größer als 7 Mikrometer sind weniger gefährlich, da sie durch das körpereigene Filtersystem des Menschen herausgefiltert werden.

Ein unterschiedlicher Prozentsatz kleinerer Fraktionen (weniger als 7 Mikrometer) dringt in die Bronchien und Lungenbläschen (Alveolen) ein und verursacht lokale Reizungen. Im Bereich der Lungenbläschen gelangen lösliche Bestandteile in die Blutbahn. Das körpereigene Filtersystem kommt nicht mit allen Feinstaubfraktionen zurecht. Die atmosphärische Staubbelastung wird auch Aerosole genannt. Sie können in festem oder flüssigem Zustand vorliegen und je nach Größe eine unterschiedliche Existenzdauer haben. Bei der Bewegung können sich die kleinsten Partikel zu größeren mit einer relativ stabilen Existenzdauer in der Atmosphäre verbinden. Partikel mit einem Durchmesser von 0,1 µm bis 1 µm haben in der Regel solche Eigenschaften.

Bei der Beurteilung der Feinstaubentwicklung durch den Betrieb eines Automotors muss dieser Staub von natürlich entstehenden Stäuben unterschieden werden: Pollen von Pflanzen, Straßenstaub, Sand und viele andere Stoffe. Feinstaubquellen in Städten wie Bremsbelag- und Reifenverschleiß sind nicht zu unterschätzen. Dieselabgase sind also nicht die einzige „Staubquelle“ in der Atmosphäre.

Blauer und weißer Rauch

Blauer Rauch tritt beim Betrieb eines Dieselmotors bei Temperaturen unter 180 °C durch kleinste kondensierende Öltröpfchen auf. Bei Temperaturen über 180 °C verdampfen diese Tröpfchen. Unverbrannte Kohlenwasserstoffbestandteile des Kraftstoffs sind auch bei Temperaturen von 70 °C bis 100 °C an der Bildung von blauem Rauch beteiligt. Eine große Menge blauer Rauch weist auf einen starken Verschleiß der Zylinder-Kolben-Gruppe, der Stangen und der Ventilführungen hin. Auch ein zu spätes Starten der Kraftstoffzufuhr kann zu blauem Rauch führen.

Weißer Rauch besteht aus Wasserdampf, der bei der Kraftstoffverbrennung entsteht und sich bei Temperaturen unter 70 °C bemerkbar macht. Besonders charakteristisch ist das Auftreten von weißem Rauch bei Vorkammer- und Wirbelkammer-Dieselmotoren nach einem Kaltstart. Auch unverbrannte Kohlenwasserstoffkomponenten und Kondensate sind für weißen Rauch verantwortlich.

Kohlendioxid (CO2)

Kohlendioxid ist ein farbloses, nicht brennbares, sauer schmeckendes Gas. Es wird manchmal fälschlicherweise als Kohlensäure bezeichnet. Die Dichte von CO2 beträgt etwa das 1,5-fache der von Luft. Kohlendioxid ist ein Bestandteil der ausgeatmeten Luft eines Menschen (3-4%) Beim Einatmen von Luft mit 4-6% CO2 entwickelt ein Mensch Kopfschmerzen, Tinnitus und Herzklopfen, bei höheren CO2-Konzentrationen (8-10%) sogar sind Erstickungsanfälle, Bewusstlosigkeit und Atemstillstand. Bei einer Konzentration von mehr als 12% tritt der Tod durch Sauerstoffmangel ein. Beispielsweise erlischt eine brennende Kerze bei einer CO2-Konzentration von 8-10 Vol.-%. Obwohl Kohlendioxid ein Erstickungsmittel ist, gilt es als Bestandteil von Motorabgasen nicht als giftig. Das Problem ist, dass Kohlendioxid, wie in der Abbildung dargestellt, maßgeblich zum globalen Treibhauseffekt beiträgt.

Reis. Der Anteil der Gase am Treibhauseffekt

Zusammen damit tragen Methan, Lachgas (Lachgas, Distickstoffoxid), teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe und Schwefelhexafluorid zur Entwicklung des Treibhauseffekts bei. Kohlendioxid, Wasserdampf und Mikrogase beeinflussen den Strahlungshaushalt der Erde. Die Gase lassen sichtbares Licht durch, absorbieren jedoch die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme. Ohne dieses Wärmespeichervermögen würde die durchschnittliche Temperatur auf der Erdoberfläche etwa -15 °C betragen.

Dies wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Mit zunehmender Konzentration von Mikrogasen in der Atmosphäre steigt der Anteil der absorbierten Wärmestrahlung und ein zusätzlicher Treibhauseffekt entsteht. Experten zufolge wird die Durchschnittstemperatur auf der Erde bis 2050 um + 4 °C steigen. Dies könnte zu einem Anstieg des Meeresspiegels um mehr als 30 cm führen, wodurch Berggletscher und Polkappen zu schmelzen beginnen, sich die Richtung der Meeresströmungen (einschließlich des Golfstroms) ändert, sich die Luftströmungen ändern, und die Meere werden weite Landflächen überfluten. Dazu können die Treibhausgase aus menschlichen Aktivitäten führen.

Die gesamten anthropogenen CO2-Emissionen betragen 27,5 Milliarden Tonnen pro Jahr. Gleichzeitig ist Deutschland einer der größten CO2-Verursacher der Welt. Die energiebedingten CO2-Emissionen liegen im Durchschnitt bei rund einer Milliarde Tonnen pro Jahr. Das sind etwa 5 % des weltweit produzierten CO2. Eine durchschnittliche 3-köpfige Familie in Deutschland produziert 32,1 Tonnen CO2 pro Jahr. CO2-Emissionen lassen sich nur durch Reduzierung des Energie- und Kraftstoffverbrauchs reduzieren. Solange Energie durch die Verbrennung fossiler Träger gewonnen wird, wird das Problem der übermäßigen Bildung von Kohlendioxid bestehen bleiben. Daher ist die Suche nach alternativen Energiequellen dringend erforderlich. Die Autoindustrie arbeitet hart daran, dieses Problem anzugehen. Die Bekämpfung des Treibhauseffekts ist jedoch nur auf globaler Ebene möglich. Auch wenn innerhalb der EU große Fortschritte bei der Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes erzielt werden, kann es in anderen Ländern im Gegenteil zu einem deutlichen Anstieg der Emissionen in den kommenden Jahren kommen. Sowohl absolut als auch pro Kopf sind die Vereinigten Staaten bei der Produktion von Treibhausgasen mit großem Abstand führend. Mit einem Anteil an der Weltbevölkerung von nur 4,6% verursachen sie 24% der weltweiten Kohlendioxidemissionen. Das ist etwa doppelt so viel wie in China, das 20,6 % der Weltbevölkerung ausmacht. 130 Millionen Autos in den Vereinigten Staaten (weniger als 20 % der Gesamtzahl der Autos auf dem Planeten) produzieren so viel Kohlendioxid wie die gesamte Industrie Japans - das viertgrößte Land der Welt in Bezug auf CO2-Emissionen.

Ohne zusätzliche Klimaschutzmaßnahmen werden die weltweiten CO2-Emissionen bis 2020 um 39 % (gegenüber 2004) wachsen und 32,4 Milliarden Tonnen pro Jahr betragen. Die Kohlendioxidemissionen in den Vereinigten Staaten werden in den nächsten 15 Jahren um 13% steigen und 6 Milliarden Tonnen überschreiten. In China wird erwartet, dass die CO2-Emissionen um 58% auf 5,99 Milliarden Tonnen und in Indien um 107% steigen. , auf 2,29 Mrd. Mio. In den EU-Ländern wird der Anstieg hingegen nur etwa ein Prozent betragen.