Jetzt steht der Planet dank der Medien im Fokus der Öffentlichkeit, nämlich seine Sättigung und Verschmutzung mit Autoabgasen. Besonders aufmerksam verfolgt und diskutiert man ein solches Nebenprodukt der weit verbreiteten Motorisierung wie den „Treibhauseffekt“ und die in der Presse verbreiteten Schäden durch Dieselabgase.
Wie Abgase bekannt sind, sind Abgase jedoch anders, obwohl sie alle für den menschlichen Körper und andere Lebensformen auf der Erde gefährlich sind. Was macht sie also gefährlich? Und was unterscheidet sie voneinander? Schauen wir uns unter dem Mikroskop an, woraus der blaue Smog besteht, der aus dem Auspuffrohr fliegt. Kohlendioxid, Ruß, Stickstoffmonoxid und einige andere ebenso gefährliche Elemente.
Wissenschaftler stellen fest, dass sich die Umweltsituation in vielen Industrie- und Entwicklungsländern in den letzten 25 Jahren deutlich verbessert hat. Dies ist vor allem auf die schrittweise, aber unvermeidliche Verschärfung der Umweltstandards sowie die Verlagerung der Produktion auf andere Kontinente und andere Länder, einschließlich Ostasiens, zurückzuführen. In Russland, der Ukraine und anderen GUS-Staaten wurden zahlreiche Unternehmen aufgrund politischer und wirtschaftlicher Umwälzungen geschlossen, was einerseits ein äußerst schwieriges sozioökonomisches Umfeld geschaffen, aber die Umweltleistung dieser Länder erheblich verbessert hat.
Die größte Gefahr für unseren grünen Planeten sind laut Forschern jedoch die Autos. Selbst bei einer schrittweisen Verschärfung der Standards für Schadstoffemissionen in die Atmosphäre aufgrund einer Zunahme der Anzahl von Autos werden die Ergebnisse dieser Arbeit leider eingeebnet.
Wenn wir die Gesamtmasse verschiedener Fahrzeuge, die derzeit auf dem Planeten vorhanden sind, segmentieren, bleiben die schmutzigsten, besonders gefährlichen Autos mit dieser Art von Kraftstoff mit einem Überschuss an Stickoxiden. Trotz jahrzehntelanger Entwicklung und Zusicherungen der Autohersteller, dass sie Dieselmotoren sauberer machen können, sind Lachgas und feine Rußpartikel immer noch die Hauptfeinde eines Dieselmotors.
Im Zusammenhang mit dieser Dieselproblematik wird derzeit in deutschen Großstädten wie Stuttgart und München über ein Fahrverbot für Schwerlastfahrzeuge diskutiert.
Hier ist eine umfassende Liste der Schadstoffe in Abgasen und der Gesundheitsschäden beim Einatmen.
Autoabgase
Abgase sind gasförmige Abfälle, die beim Prozess der Umwandlung von flüssigem Kohlenwasserstoffbrennstoff in Energie entstehen, mit der der Verbrennungsmotor durch Verbrennung arbeitet.
Benzol
Benzol kommt in geringen Mengen in Benzin vor. Farblose, transparente, leicht bewegliche Flüssigkeit.
Sobald Sie Ihr Auto mit Benzin betanken, kommen Sie als erstes mit gesundheitsschädlichem Benzin in Berührung, das aus dem Tank austritt. Am gefährlichsten ist jedoch Benzol bei der Kraftstoffverbrennung.
Benzol gehört zu den Stoffen, die beim Menschen Krebs auslösen können. Eine entscheidende Reduzierung des luftgetragenen gefährlichen Benzols wurde jedoch vor vielen Jahren mit einem Drei-Wege-Katalysator erreicht.
Feinstaub (Feststoffpartikel)
Dieser Luftschadstoff ist ein undefinierter Stoff. Besser gesagt handelt es sich um ein komplexes Stoffgemisch, das sich in Herkunft, Form und chemischer Zusammensetzung unterscheiden kann.
Im Auto ist feinstes Schleifmittel in allen Betriebsformen vorhanden, zum Beispiel wenn Reifen und Bremsscheiben verschleißen. Aber die größte Gefahr ist Ruß. Bisher litten nur Dieselmotoren unter diesem unangenehmen Moment im Betrieb. Durch den Einbau von Partikelfiltern hat sich die Situation deutlich verbessert.
Jetzt haben Benziner ein ähnliches Problem, da sie zunehmend Direkteinspritzsysteme verwenden, was zu einer Nebenproduktion von noch feinerem Feinstaub als Dieselmotoren führt.
Laut Wissenschaftlern, die die Art des Problems untersuchen, werden jedoch nur 15% des in der Lunge abgelagerten Feinstaubs von Autos erzeugt, jede menschliche Aktivität, von der Landwirtschaft über Laserdrucker, Kamine und natürlich Zigaretten, kann eine sein Quelle eines gefährlichen Phänomens.
Die Gesundheit der Bewohner von Megastädten
Die tatsächliche Belastung des menschlichen Körpers durch Abgase hängt vom Verkehrsaufkommen und den Wetterbedingungen ab. Wer an einer stark befahrenen Straße wohnt, ist Stickoxiden oder Feinstaub deutlich stärker ausgesetzt.
Abgase sind nicht für alle Anwohner gleichermaßen gefährlich. Gesunde Menschen werden in keiner Weise einen „Gasanfall“ spüren, obwohl die Intensität der Belastung dadurch nicht abnimmt, aber die Gesundheit eines Asthmatikers oder einer Person mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen kann sich durch das Vorhandensein von Abgasen erheblich verschlechtern.
Kohlendioxid (CO2)
Gas, das für das gesamte Klima der Erde schädlich ist, entsteht zwangsläufig bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Diesel oder Benzin. Dieselmotoren sind in Bezug auf CO2 etwas „sauberer“ als Benzinmotoren, weil sie in der Regel weniger Kraftstoff verbrauchen.
CO2 ist für den Menschen ungefährlich, nicht aber für die Natur. Das Treibhausgas CO2 ist für einen Großteil der globalen Erwärmung verantwortlich. Laut Bundesumweltministerium lag der Anteil von Kohlendioxid an den gesamten Treibhausgasemissionen im Jahr 2015 bei 87,8 Prozent.
Seit 1990 gehen die Kohlendioxidemissionen nahezu kontinuierlich zurück, insgesamt um 24,3 Prozent. Doch trotz der Produktion immer sparsamerer Motoren nivellieren die zunehmende Motorisierung und die Zunahme des Güterverkehrs die Bemühungen von Wissenschaftlern und Ingenieuren zur Schadensminderung. Infolgedessen bleiben die Kohlendioxidemissionen hoch.
Übrigens: Alle Fahrzeuge etwa in Deutschland sind für „nur“ 18 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. Mehr als doppelt so viel, nämlich 37 Prozent, entfällt auf Energieemissionen. In den USA ist das Bild umgekehrt, wo Autos die Natur am stärksten schädigen.
Kohlenmonoxid (Co, Kohlenmonoxid)
Ein äußerst gefährliches Nebenprodukt der Verbrennung. Kohlenmonoxid ist ein farb-, geschmack- und geruchloses Gas. Die Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff entsteht bei unvollständiger Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen und ist ein äußerst gefährliches Gift. Daher ist eine hochwertige Lüftung in Garagen und Tiefgaragen lebensnotwendig für deren Nutzer.
Schon eine kleine Menge Kohlenmonoxid schadet dem Körper, ein paar Minuten in einer schlecht belüfteten Garage mit laufendem Auto können einen Menschen töten. Seien Sie äußerst vorsichtig! Nicht in geschlossenen Boxen und Räumen ohne Belüftung aufwärmen!
Doch wie gefährlich ist Kohlenmonoxid im Freien? Ein in Bayern durchgeführter Versuch zeigte, dass im Jahr 2016 die von den Messstationen angezeigten Mittelwerte zwischen 0,9-2,4 mg/m 3 lagen und damit deutlich unter den Grenzwerten lagen.
Ozon
Für den Laien ist Ozon kein gefährliches oder giftiges Gas. In Wirklichkeit ist dies jedoch nicht der Fall.
Bei Sonneneinstrahlung werden Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in Ozon umgewandelt. Über die Atemwege gelangt Ozon in den Körper und führt zu Zellschäden. Folgen, Wirkung von Ozon: Lokale Entzündung der Atemwege, Husten und Atemnot. Bei geringen Ozonmengen gibt es keine Probleme bei der anschließenden Wiederherstellung von Körperzellen, aber bei hohen Konzentrationen kann dieses scheinbar harmlose Gas einen gesunden Menschen sicher töten. Nicht umsonst wird dieses Gas in Russland in die höchste Gefahrenklasse eingestuft.
Mit dem Klimawandel steigt das Risiko hoher Ozonkonzentrationen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Ozonbelastung bis 2050 stark ansteigen sollte. Um das Problem zu lösen, müssen die durch den Verkehr emittierten Stickoxide deutlich reduziert werden. Darüber hinaus gibt es viele Faktoren, die die Ausbreitung von Ozon beeinflussen, beispielsweise tragen auch Lösungsmittel in Farben und Lacken aktiv zu dem Problem bei.
Schwefeldioxid (SO2)
Dieser Schadstoff entsteht, wenn Schwefel im Kraftstoff verbrannt wird. Es gehört zu den klassischen Luftschadstoffen aus Verbrennung, Kraftwerken und Industrie. SO2 ist einer der wichtigsten „Bestandteile“ von smogbildenden Schadstoffen, auch „Londoner Smog“ genannt.
In der Atmosphäre durchläuft Schwefeldioxid eine Reihe von Umwandlungsprozessen, die Schwefelsäure, Sulfite und Sulfate erzeugen können. SO2 wirkt vor allem auf die Schleimhäute des Auges und der oberen Atemwege. In der Umwelt kann Schwefeldioxid Pflanzen schädigen und zu Bodenversauerung führen.
Stickoxide (NOx)
Stickoxide entstehen hauptsächlich während des Verbrennungsprozesses in Verbrennungsmotoren. Dieselfahrzeuge gelten als Hauptquelle. Die Einführung von Katalysatoren und Dieselpartikelfiltern nimmt weiter zu, sodass die Emissionen deutlich reduziert werden, aber dies wird erst in Zukunft geschehen.
Ein kleines Bildungsprogramm für alle, die gerne aus dem Auspuff atmen.
Die Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten etwa 200 Komponenten. Die Dauer ihrer Existenz dauert von wenigen Minuten bis zu 4-5 Jahren. Je nach chemischer Zusammensetzung und Eigenschaften sowie der Art der Auswirkungen 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 eine Substanz - Kohlenmonoxid oder Kohlenmonoxid (CO). Das Produkt der unvollständigen Verbrennung von Erdölbrennstoffen ist farb- und geruchlos und leichter als Luft. In Sauerstoff und in Luft verbrennt Kohlenmonoxid mit bläulicher Flamme, setzt dabei viel Wärme frei und verwandelt sich in 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 Funktionsstörung aller Körpersysteme.
Kraftfahrzeugfahrer sind häufig einer Kohlenmonoxidvergiftung ausgesetzt, wenn sie die Nacht in einem Fahrerhaus bei laufendem Motor verbringen oder wenn der Motor in einer geschlossenen Garage warmläuft. Die Art der Kohlenmonoxidvergiftung hängt von der Konzentration in der Luft, der Expositionsdauer und der individuellen Anfälligkeit einer Person ab. Eine leichte Vergiftung verursacht ein Pochen im Kopf, Verdunkelung der Augen, erhöhte Herzfrequenz. Bei schwerer Vergiftung wird das Bewusstsein getrübt, die Schläfrigkeit nimmt zu. Bei sehr hohen Kohlenmonoxiddosen (über 1%) treten Bewusstlosigkeit und Tod ein.
Dritte Gruppe. Es enthält Stickoxide, hauptsächlich NO - Stickoxid und NO 2 - Stickstoffdioxid. Dies sind Gase, die im Brennraum 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.
Leicht oxidiert durch Luftsauerstoff und bildet Stickstoffdioxid. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen wird NO vollständig in NO 2 umgewandelt - ein braun gefärbtes Gas mit charakteristischem Geruch. Es ist schwerer als Luft, sammelt sich daher in Senken, Gräben und ist eine große Gefahr bei der Fahrzeugwartung.
Für den menschlichen Körper sind Stickoxide noch schädlicher als Kohlenmonoxid. Die allgemeine Art der Exposition variiert je nach Gehalt an verschiedenen Stickoxiden. Bei Kontakt von Stickstoffdioxid mit einer feuchten Oberfläche (Schleimhäute der Augen, Nase, Bronchien) werden Salpeter- und salpetrige Säuren gebildet, die die Schleimhäute reizen und das Alveolargewebe der Lunge angreifen. Bei hohen Konzentrationen von Stickoxiden (0,004 - 0,008 %) treten asthmatische Manifestationen und Lungenödeme auf.
Beim Einatmen von Luft, die Stickoxide in hohen Konzentrationen enthält, hat eine Person keine unangenehmen Empfindungen und impliziert keine negativen Folgen. Bei längerer Exposition gegenüber Stickoxiden in Konzentrationen, die die Norm überschreiten, entwickeln Menschen chronische Bronchitis, Entzündungen der Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts, leiden an Herzversagen und Nervenstörungen.
Eine sekundäre Reaktion auf die Wirkung von Stickoxiden äußert sich in der Bildung von Nitriten im menschlichen Körper und deren Aufnahme in das Blut. Dies bewirkt die Umwandlung von Hämoglobin in Metahämoglobin, was zu einer Verletzung der Herztätigkeit führt.
Stickoxide wirken sich auch negativ auf die Vegetation aus und bilden auf Blattplatten Lösungen von Salpetersäure und salpetriger Säure. Dieselbe Eigenschaft bestimmt die Wirkung von Stickoxiden auf Baumaterialien und Metallkonstruktionen. Außerdem sind sie an der photochemischen Reaktion der Smogbildung beteiligt.
Vierte Gruppe. Diese zahlreichste Gruppe umfasst verschiedene Kohlenwasserstoffe, dh Verbindungen des C x H y -Typs. Die Abgase enthalten Kohlenwasserstoffe verschiedener homologer Reihen: paraffinische (Alkane), naphthenische (Cyclane) und aromatische (Benzole), 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 tritt bei verzögerter Zündung des Arbeitsgemisches im Motor oder bei niedrigen Temperaturen im Brennraum auf.
Kohlenwasserstoffe sind giftig und beeinträchtigen das menschliche Herz-Kreislauf-System. Kohlenwasserstoffverbindungen von Abgasen haben neben toxischen Eigenschaften eine krebserzeugende Wirkung. Karzinogene sind Substanzen, 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 zeichnet sich durch eine besondere krebserzeugende Wirkung aus. Es löst sich gut in Ölen, Fetten und menschlichem Blutserum. Benz-a-pyren reichert sich im menschlichen Körper in gefährlichen Konzentrationen an und stimuliert die Bildung bösartiger Tumore.
Kohlenwasserstoffe reagieren unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne mit Stickoxiden, was zur Bildung neuer toxischer Produkte führt - Photooxidantien, die die Grundlage von "Smog" bilden.
Photooxidantien sind biologisch aktiv, wirken schädlich auf lebende Organismen, führen beim Menschen zum Wachstum von Lungen- und Bronchialerkrankungen, zerstören Gummiprodukte, beschleunigen die Korrosion von Metallen und verschlechtern die Sichtverhältnisse.
Fünfte Gruppe. Es besteht aus Aldehyden - organischen Verbindungen, die eine Aldehydgruppe -CHO enthalten, die mit einem Kohlenwasserstoffrest (CH 3, C 6 H 5 oder anderen) verbunden ist.
Abgase enthalten hauptsächlich Formaldehyd, Acrolein und Acetaldehyd. Die größte Menge an Aldehyden wird im Leerlauf und bei geringer Last gebildet. bei niedrigen Verbrennungstemperaturen im Motor.
Formaldehyd HCHO ist ein farbloses Gas mit unangenehmem Geruch, schwerer als Luft und gut wasserlöslich. Es reizt die Schleimhäute des Menschen, die Atemwege, wirkt auf das zentrale Nervensystem und verursacht den Geruch von Abgasen, insbesondere bei Dieselmotoren.
Acrolein CH 2 \u003d CH-CH \u003d O oder Acrylsäurealdehyd ist ein farbloses giftiges Gas mit dem Geruch von verbrannten Fetten. Es wirkt auf die Schleimhäute.
Essigaldehyd CH 3 CHO ist ein Gas mit stechendem Geruch und toxischer Wirkung auf den menschlichen Körper.
Sechste Gruppe. Ruß und andere dispergierte Partikel (Motorverschleißprodukte, Aerosole, Öle, Ruß usw.) werden darin freigesetzt. Ruß sind schwarze feste Kohlenstoffpartikel, die bei unvollständiger Verbrennung und thermischer Zersetzung von Kraftstoffkohlenwasserstoffen gebildet werden. Es stellt keine unmittelbare Gefahr für die menschliche Gesundheit dar, kann aber die Atemwege reizen. Durch die Bildung einer Rauchfahne hinter dem Fahrzeug beeinträchtigt Ruß die Sicht auf den Straßen. Der größte Schaden von Ruß liegt in der Adsorption von Benzo-a-pyren an seiner Oberfläche, das 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. In Dieselkraftstoffen ist deutlich mehr Schwefel enthalten als in anderen Kraftstoffarten, die im Verkehr verwendet werden.
Heimische Ölfelder (insbesondere in den östlichen Regionen) zeichnen sich durch einen hohen Anteil an Schwefel und Schwefelverbindungen aus. Daher hat der daraus mit veralteten Technologien gewonnene Dieselkraftstoff eine schwerere fraktionierte Zusammensetzung und ist gleichzeitig weniger von Schwefel- und Paraffinverbindungen gereinigt. Nach den 1996 in Kraft getretenen europäischen Normen darf der Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff 0,005 g/l und nach der russischen Norm 1,7 g/l nicht überschreiten. Das Vorhandensein von Schwefel erhöht die Toxizität von Dieselabgasen und ist die Ursache für das Auftreten schädlicher Schwefelverbindungen in ihnen.
Schwefelverbindungen haben einen stechenden Geruch, sind schwerer als Luft und lösen sich in Wasser auf. Sie reizen die Schleimhäute des Rachens, der Nase und der Augen einer Person, 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 auf die Pflanzenwelt wirkt sich Schwefeldioxid nachteilig aus.
Achte Gruppe. Die Bestandteile dieser Gruppe – Blei und seine Verbindungen – finden sich in den Abgasen von Vergaserfahrzeugen nur dann, wenn verbleites Benzin verwendet wird, das einen die Oktanzahl erhöhenden Zusatz enthält. Es bestimmt die Fähigkeit des Motors, ohne Detonation zu laufen. Je höher die Oktanzahl, desto klopffester ist das Benzin. Die Detonationsverbrennung des Arbeitsgemisches erfolgt mit Überschallgeschwindigkeit, die 100-mal schneller ist als normal. Der Betrieb des Motors mit Detonation ist gefährlich, da der Motor überhitzt, seine Leistung abfällt und seine Lebensdauer stark verkürzt wird. Die Erhöhung der Oktanzahl von Benzin trägt dazu bei, die Wahrscheinlichkeit einer Detonation zu verringern.
Als Additiv, das die Oktanzahl erhöht, wird ein Antiklopfmittel verwendet - Ethylflüssigkeit R-9. Benzin mit Zusatz von Ethylflüssigkeit wird verbleit. Die Zusammensetzung der Ethylflüssigkeit umfasst das eigentliche Antiklopfmittel - Tetraethylblei Pb (C 2 H 5) 4, den Scavenger - Ethylbromid (BrC 2 H 5) und α-Monochlornaphthalin (C 10 H 7 Cl), den Füllstoff - Benzin B-70, ein Antioxidans - Paraoxydiphenylamin und Farbstoff. Während der Verbrennung von verbleitem Benzin hilft der Scavenger, Blei und seine Oxide aus der Brennkammer zu entfernen und sie in einen Dampfzustand zu versetzen. Sie werden zusammen mit den Abgasen in die Umgebung abgegeben und setzen sich in der Nähe der Straßen ab.
In Straßenrandbereichen werden ca. 50 % der bleihaltigen Partikelemissionen sofort auf die angrenzende Oberfläche verteilt. Der Rest befindet sich in Form von Aerosolen mehrere Stunden in der Luft und lagert sich dann auch am Boden in der Nähe von Straßen ab. Die Anhäufung von Blei am Straßenrand führt zur Verschmutzung von Ökosystemen und macht nahe gelegene Böden für die landwirtschaftliche Nutzung ungeeignet.
Der Zusatz von R-9-Additiv zu Benzin macht es hochgiftig. Unterschiedliche Benzinsorten haben unterschiedliche Prozentsätze an Additiven. Um Marken von verbleitem Benzin zu unterscheiden, werden sie gefärbt, indem dem Additiv mehrfarbige Farbstoffe zugesetzt werden. Bleifreies Benzin wird ungefärbt geliefert (Tabelle 9).
In den Industrieländern ist die Verwendung von verbleitem Benzin eingeschränkt oder wurde bereits vollständig eingestellt. In Russland ist es immer noch weit verbreitet. Das Ziel ist jedoch, die Verwendung einzustellen. Große Industriezentren und Erholungsgebiete stellen auf die Verwendung von bleifreiem Benzin um.
Ökosysteme werden nicht nur durch die betrachteten Bestandteile der Motorabgase, eingeteilt in acht Gruppen, negativ beeinflusst, sondern auch durch kohlenwasserstoffhaltige Kraftstoffe, Öle und Schmierstoffe selbst. Kraftstoff- und Öldämpfe, die eine große Verdunstungsfähigkeit besitzen, insbesondere wenn die Temperatur ansteigt, breiten sich in der Luft aus und wirken sich nachteilig auf lebende Organismen aus.
Versehentliches Verschütten und absichtliches Ablassen von Altöl direkt auf den Boden oder in Gewässer kommt an Fahrzeugbetankungs- und Ölbetankungsstellen vor. Die Vegetation wächst lange Zeit nicht anstelle des Ölflecks. In Gewässer gelangte Ölprodukte beeinträchtigen deren Flora und Fauna.
Laut Umweltstudien stammen in Großstädten fast 90 % der Luftverschmutzung aus Verkehrsemissionen. Die größten Schadstoffe sind dieselbetriebene Fahrzeuge. Auch die Art des verbrannten Benzins spielt eine wichtige Rolle. Beispielsweise gibt schwefelhaltiges Benzin Schwefeloxide in die Atmosphäre ab, sowie Chlor, Brom und Blei. Die häufigste Abgaszusammensetzung 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, sodass eine Person seine Präsenz in der Atmosphäre nicht spüren kann. Das ist seine Hauptgefahr. Kohlenmonoxid bindet an Hämoglobin und verursacht Gewebe und Organe im Körper. Dies führt zu Kopfschmerzen, Schwindel, Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod.
Es kommt häufig vor, dass das Aufwärmen des Autos in einer geschlossenen oder sogar offenen Garage zum Tod des Autobesitzers führte. Geruchlos und farblos verursacht Kohlenmonoxid Bewusstlosigkeit und Tod.
Stickstoffdioxid
Gelblich-braunes Gas mit stechendem Geruch. Es beeinträchtigt die Sicht, verleiht der Luft einen bräunlichen Farbton. Sehr giftig, kann Bronchitis verursachen, reduziert die Widerstandskraft 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 des ultravioletten Sonnenlichts werden Kohlenwasserstoffe oxidiert, wonach sie sauerstoffhaltige Giftstoffe mit stechendem Geruch bilden, den sogenannten photochemischen Smog. Zyklische aromatische Kohlenwasserstoffe kommen auch in Teeren und Ruß vor, sie sind die stärksten Karzinogene. Einige von ihnen sind in der Lage, Mutationen zu verursachen.
Formaldehyd
Ein farbloses Gas mit einem unangenehmen und stechenden Geruch. In großen Mengen reizt es die Atemwege und Augen. Es ist giftig, schädigt das Nervensystem, wirkt erbgutverändernd, allergen und krebserregend.
Staub und Ruß
Schwebeteilchen, nicht größer als 10 Mikron. Kann Erkrankungen der Atemwege und Schleimhäute verursachen. Ruß ist krebserregend und kann Krebs verursachen.
Während des Motorbetriebs sammeln sich unverbrannte Partikel an den Wänden des Abgassystems an. Unter dem Einfluss von Gasdruck werden sie in die Atmosphäre freigesetzt und verschmutzen diese.
Benzpyren 3.4
Eine der gefährlichsten Substanzen, die Abgase enthält. Es ist ein starkes Karzinogen, erhöht die Wahrscheinlichkeit von Krebs.
Durch den Betrieb des Verbrennungsmotors, der mit jedem modernen Auto ausgestattet ist, werden Kohlenwasserstoffbrennstoffe verbrannt und eine große Menge verschiedener chemischer Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt. Seit Mitte der 1960er Jahre sind Abgasemissionen für viele Menschen ein Problem geworden. Ab diesem Moment beginnt der Kampf der Menschheit um die größtmögliche Reduzierung dieser Emissionen.
Das Problem mit dem Treibhauseffekt
Der Klimawandel auf globaler Ebene ist eines der wichtigsten Merkmale des 21. Jahrhunderts. Diese Veränderungen sind in vielerlei Hinsicht auf die Aktivitäten des Menschen zurückzuführen, insbesondere haben die Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Die Hauptemissionsquelle sind Fahrzeugabgase, von denen 30 % Treibhausgase sind.
Treibhausgase kommen natürlich vor und sollen die Temperatur unseres blauen Planeten regulieren, aber selbst eine geringfügige Erhöhung ihrer Menge in der Atmosphäre kann schwerwiegende globale Folgen haben.
Das gefährlichste Treibhausgas ist CO2 oder Kohlendioxid. Es macht etwa 80 % aller Emissionen aus, von denen die meisten mit der Verbrennung von Kraftstoff in Automotoren verbunden sind. Kohlendioxid bleibt lange Zeit in der Atmosphäre aktiv, was seine Gefahr erhöht.
Das Auto ist der größte Luftschadstoff
Eine der Hauptquellen von Kohlendioxid sind Autoabgase. Neben CO2 emittieren sie Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffrückstände, Stickoxide, Schwefel- und Bleiverbindungen sowie Feinstaub. Alle diese Verbindungen gelangen in großen Mengen in die Luft, was zu einem globalen Temperaturanstieg und dem Auftreten schwerer Krankheiten bei Menschen in Großstädten führt.
Darüber hinaus emittieren verschiedene Fahrzeuge je nach Art des verwendeten Kraftstoffs, wie Benzin oder Diesel, unterschiedliche Abgaszusammensetzungen. Bei der Verbrennung von Benzin entsteht also eine ganze Reihe chemischer Verbindungen, die hauptsächlich aus Kohlenmonoxid, Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Bleiverbindungen bestehen. Dieselmotorabgase enthalten Ruß, der Smog, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Schwefelsäureanhydrid verursacht.
Somit ist die Umweltbelastung durch Abgase unbestreitbar. Derzeit wird daran gearbeitet, die Emissionen jedes Autos zu reduzieren und den Benzinverbrauch durch alternative und umweltfreundlichere Energiequellen wie Solar- oder Windenergie zu ersetzen. Viel Aufmerksamkeit wird dem Wasserstoffbrennstoff geschenkt, dessen Verbrennung gewöhnlicher Wasserdampf ist.
Auswirkungen von Emissionen auf die menschliche Gesundheit
Die Schäden, die Abgase für die menschliche Gesundheit verursachen, können sehr schwerwiegend sein.
Gefährlich ist vor allem Kohlenmonoxid, das zu Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod führt, wenn seine Konzentration in der Atmosphäre erhöht wird. Schädlich sind außerdem Schwefeloxide und Bleiverbindungen, die in großen Mengen aus dem Auspuff eines Autos herausfliegen. Schwefel und Blei sind als hochgiftig bekannt und können lange im Körper verbleiben.
Kohlenwasserstoffe und Rußpartikel, die auch durch die teilweise Verbrennung von Kraftstoff im Motor in die Atmosphäre gelangen, können schwere Atemwegserkrankungen bis hin zur Entstehung bösartiger Tumore verursachen.
Die ständige und anhaltende Wirkung von Abgasen auf den Körper führt zu einer Schwächung der menschlichen Immunität, Bronchitis. Blutgefäße und das Nervensystem werden geschädigt.
Fahrzeugauspuff
Derzeit unterliegen Autos in allen Ländern der Welt obligatorischen Tests zur Einhaltung etablierter Umweltstandards. In den meisten Fällen werden folgende Abgase genannt, deren Umweltschäden maximal sind:
- Kohlenmonoxid und Kohlendioxid;
- verschiedene Kohlenwasserstoffrückstände.
Moderne Standards der entwickelten Länder der Welt stellen jedoch auch Anforderungen an die in die Atmosphäre emittierte Stickoxidmenge und an das System zur Überwachung des Prozesses der Kraftstoffverdampfung aus dem Kraftstofftank.
Kohlendioxid (CO)
Von allen Umweltschadstoffen ist Kohlendioxid am gefährlichsten, weil es weder Farbe noch Geruch hat. Die gesundheitlichen Schäden durch Autoabgase sind erheblich, beispielsweise kann ihre Konzentration in der Luft von nur 0,5% dazu führen, dass eine Person innerhalb von 10-15 Minuten das Bewusstsein verliert und anschließend stirbt, und eine solche Konzentration wie 0,04% führt zu Kopfschmerzen .
Dieses Produkt des Verbrennungsmotors entsteht in großen Mengen, wenn das Benzingemisch reich an Kohlenwasserstoffen und arm an Sauerstoff ist. In diesem Fall kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs und zur Bildung von CO. Das Problem kann gelöst werden, indem der Vergaser richtig eingestellt, ein verschmutzter Luftfilter ausgetauscht oder gereinigt, die Kraftstoffeinspritzventile eingestellt und einige andere Maßnahmen ergriffen werden.
Während des Warmlaufvorgangs des Autos wird eine große Menge CO in den Abgasen freigesetzt, weil sein Motor kalt ist und das Benzingemisch teilweise verbrennt. Daher sollte das Aufwärmen des Autos in einem gut belüfteten Bereich oder im Freien durchgeführt werden.
Kohlenwasserstoffe und organische Öle
Kohlenwasserstoffe, die im Motor nicht ausbrennen, sowie verdunstete organische Öle sind Stoffe, die die Hauptumweltschäden durch Autoabgase bestimmen. Diese chemischen Verbindungen stellen an sich keine Gefahr dar, wenn sie jedoch in die Atmosphäre gelangen, reagieren sie unter dem Einfluss von Sonnenlicht mit anderen Stoffen, und die entstehenden Verbindungen verursachen Augenschmerzen und erschweren das Atmen. Darüber hinaus sind Kohlenwasserstoffe die Hauptursache für Smog in Großstädten.
Die Reduzierung der Kohlenwasserstoffmenge in den Abgasen wird erreicht, indem der Vergaser so eingestellt wird, dass er sowohl ein mageres als auch ein fettes Gemisch bereitet, sowie die Zuverlässigkeit der Kompressionsringe in den Motorzylindern ständig überwacht und die Zündkerzen eingestellt werden. Die vollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen führt zur Bildung von Kohlendioxid und Wasserdampf, die sowohl für die Umwelt als auch für den Menschen unbedenkliche Stoffe sind.
Stickoxide
Etwa 78 % der atmosphärischen Luft besteht aus Stickstoff. Es ist ein ziemlich inertes Gas, aber bei Krüber 1300 °C spaltet sich Stickstoff in einzelne Atome auf und reagiert mit Sauerstoff, wobei verschiedene Arten von Oxiden gebildet werden.
Mit diesen Oxiden werden auch die schädlichen Wirkungen von Abgasen auf die menschliche Gesundheit in Verbindung gebracht. Vor allem die Atemwege leiden am meisten. Stickoxide können bei hohen Konzentrationen und längerer Einwirkung Kopfschmerzen und akute Bronchitis verursachen. Auch Oxide sind umweltschädlich. In der Atmosphäre bilden sie Smog und zerstören die Ozonschicht.
Um die Emissionen von Stickoxiden zu reduzieren, wird in Autos ein spezielles Abgasrückführungssystem verwendet, dessen Prinzip darin besteht, die Motortemperatur unter der Schwelle für die Bildung dieser Oxide zu halten.
Kraftstoffverdunstung
Die bloße Verdunstung von Kraftstoff aus einem Tank kann eine der Hauptquellen der Umweltverschmutzung sein. In diesem Zusammenhang wurden in den letzten Jahrzehnten spezielle Tanks hergestellt, deren Design darauf ausgelegt ist, dieses Problem zu lösen.
Auch der Kraftstofftank muss „atmen“. Dazu wurde ein spezielles System erfunden, das darin besteht, dass der Tankhohlraum selbst über Schläuche mit einem mit Aktivkohle gefüllten Tank verbunden ist. Diese Kohle ist in der Lage, die entstehenden Kraftstoffdämpfe aufzunehmen, wenn der Automotor nicht läuft. Sobald der Motor gestartet wird, öffnet sich das entsprechende Loch und die von der Kohle aufgenommenen Dämpfe gelangen zur Verbrennung in den Motor.
Die Leistung dieses gesamten Systems aus Tank und Schläuchen muss ständig überwacht werden, da Kraftstoffdämpfe austreten können, die die Umwelt verschmutzen.
Lösung des Emissionsproblems in Großstädten
Zehntausende Fabriken konzentrieren sich in modernen Großstädten, Millionen Menschen leben und Hunderttausende Autos fahren auf den Straßen. All dies belastet die Atmosphäre stark, was zum Hauptproblem des 21. Jahrhunderts geworden ist. Um es zu lösen, führen die Stadtbehörden eine Reihe von Verwaltungs- und Maßnahmen ein.
So wurde 2003 in London ein Protokoll gegen Umweltverschmutzung durch den Straßenverkehr verabschiedet. Gemäß diesem Protokoll wird für Fahrer, die durch die Innenstadtgebiete fahren, ein Zuschlag von 10 £ erhoben. Im Jahr 2008 verabschiedeten die Londoner Behörden ein neues Gesetz, das die Bewegung von Lastwagen, Bussen und Personenkraftwagen im zentralen Teil der Stadt effektiver regelte und eine obere Geschwindigkeitsschwelle für sie festlegte. Diese Maßnahmen führten zu einer Verringerung des Gehalts an schädlichen Gasen in der Atmosphäre über London um 12 %.
Seit den 2000er Jahren wurden ähnliche Maßnahmen in vielen Millionenstädten ergriffen. Unter ihnen sind die folgenden:
- Tokio;
- Berlin;
- Athen;
- Madrid;
- Paris;
- Stockholm;
- Brüssel und andere.
Der gegenteilige Effekt des Anti-Pollution-Gesetzes
Der Kampf gegen Autoabgase ist keine leichte Aufgabe, was am Beispiel von zwei der am stärksten verschmutzten Städte der Welt deutlich wird: Mexiko-Stadt und Peking.
Seit 1989 gibt es in der Hauptstadt Mexikos ein Gesetz, das die Nutzung eines Privatwagens an bestimmten Wochentagen verbietet. Anfangs brachte dieses Gesetz positive Ergebnisse und die Gasemissionen gingen zurück, aber nach einer Weile begannen die Einwohner, gebrauchte Autos zu kaufen, dank derer sie begannen, jeden Tag mit dem persönlichen Transport zu fahren und innerhalb einer Woche ein Auto durch ein anderes zu ersetzen. Diese Situation verschlechterte den Zustand der städtischen Atmosphäre noch mehr.
Eine ähnliche Situation wird in der Hauptstadt Chinas beobachtet. Laut Daten aus dem Jahr 2015 haben etwa 80 % der Einwohner Pekings mehrere Autos, mit denen sie jeden Tag reisen können. Darüber hinaus werden in dieser Metropole eine Vielzahl von Verstößen gegen das Anti-Pollution-Gesetz registriert.
Die Bildung von Giftstoffen - Produkten unvollständiger Verbrennung und Stickoxiden im Motorzylinder während des Verbrennungsprozesses erfolgt auf grundlegend unterschiedliche Weise. Die erste Gruppe toxischer Substanzen ist mit chemischen Reaktionen der Brennstoffoxidation verbunden, die sowohl in der Vorflammenzeit als auch im Verbrennungsprozess auftreten - Expansion. Die zweite Gruppe toxischer Substanzen wird durch die Kombination von Stickstoff und überschüssigem Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten gebildet. Die Reaktion der Bildung von Stickoxiden ist thermischer Natur und steht nicht in direktem Zusammenhang mit Brennstoffoxidationsreaktionen. Daher ist es ratsam, den Entstehungsmechanismus dieser toxischen Substanzen gesondert zu betrachten.
Zu den wichtigsten toxischen Fahrzeugemissionen gehören: Abgase (EG), Kurbelgehäusegase und Kraftstoffdämpfe. Motorabgase enthalten Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (C X H Y), Stickoxide (NO X), Aldehyde und Ruß. Kurbelgehäusegase sind eine Mischung aus einem Teil der Abgase, die durch die Undichtigkeit der Kolbenringe in das Kurbelgehäuse des Motors gelangt sind, mit Motoröldämpfen. Kraftstoffdämpfe gelangen aus dem Motorantriebssystem in die Umwelt: Gelenke, Schläuche usw. Die Verteilung der Hauptbestandteile der Emissionen eines Vergasermotors ist wie folgt: Abgase enthalten 95 % CO, 55 % CX HY und 98 % NO X, Kurbelgehäusegase enthalten jeweils 5 % CX HY, 2 % NO X und Kraftstoffdämpfe bis zu 40 % C X HY . Im Allgemeinen kann die Zusammensetzung der Abgase von Motoren die folgenden ungiftigen und toxischen Komponenten enthalten: O, O 2, O 3, C, CO, CO 2, CH 4, C n H m, C n H m O , NO, NO 2, N, N 2, NH 3, HNO 3, HCN, H, H 2, OH, H 2 O.
Schädliche toxische Emissionen können in regulierte und nicht regulierte Emissionen unterteilt werden. Sie wirken auf unterschiedliche Weise auf den menschlichen Körper ein. Schädliche toxische Emissionen: CO, NO X, C X H Y, R X CHO, SO 2, Ruß, Rauch. CO (Kohlenmonoxid) Dieses Gas ist farb- und geruchlos, leichter als Luft. Es bildet sich an der Oberfläche des Kolbens und an der Zylinderwand, an der aufgrund der intensiven Wärmeabfuhr der Wand, der schlechten Zerstäubung des Kraftstoffs und der Spaltung von CO 2 in CO und O 2 bei hohen Temperaturen keine Aktivierung erfolgt .
NO X (Stickoxide) ist das giftigste Gas aus dem Abgas.
N ist unter normalen Bedingungen ein inertes Gas. Reagiert bei hohen Temperaturen aktiv mit Sauerstoff.
Die Abgasemission ist abhängig von der Umgebungstemperatur. Je größer die Motorlast ist, desto höher ist die Temperatur im Brennraum und dementsprechend steigt die Emission von Stickoxiden.
Wasserstoffe (C x H y)- Ethan, Methan, Benzol, Acetylen und andere toxische Elemente. EG enthält etwa 200 verschiedene Wasserstoffe.
Bei Dieselmotoren entstehen C x H y im Brennraum durch ein heterogenes Gemisch, d.h. Die Flamme erlischt in einem sehr fetten Gemisch, wo aufgrund falscher Turbulenzen, niedriger Temperatur, schlechter Zerstäubung nicht genügend Luft vorhanden ist.
Der Verbrennungsmotor emittiert im Leerlauf aufgrund schlechter Turbulenz und reduzierter Verbrennungsrate mehr C x H y .
Rauch ist ein undurchsichtiges Gas. Rauch kann weiß, blau, schwarz sein. Die Farbe hängt vom Zustand des Abgases ab.
Weißer und blauer Rauch ist eine Mischung aus einem Tropfen Kraftstoff mit einer mikroskopisch kleinen Menge Dampf; entsteht durch unvollständige Verbrennung und anschließende Kondensation.
weißer Rauch entsteht bei kaltem Motor und verschwindet dann durch Erwärmung. Der Unterschied zwischen weißem Rauch und blauem Rauch wird durch die Tröpfchengröße bestimmt: Ist der Tröpfchendurchmesser größer als die blaue Wellenlänge, dann nimmt das Auge den Rauch als weiß wahr.
Blauer Rauch kommt vom Öl. Das Vorhandensein von Rauch zeigt an, dass die Temperatur für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs nicht ausreicht. Schwarzer Rauch besteht aus Ruß. Rauch wirkt sich nachteilig auf den menschlichen Körper, Tiere und Pflanzen aus.
Ruß- ist ein formloser Körper ohne Kristallgitter; im Abgas eines Dieselmotors besteht Ruß aus undefinierten Partikeln mit Abmessungen von 0,3 ... 100 Mikrometer.
Der Grund für die Rußbildung liegt darin, dass die Energieverhältnisse im Zylinder eines Dieselmotors ausreichen, um das Kraftstoffmolekül vollständig zu zerstören. Die leichteren Wasserstoffatome diffundieren in die sauerstoffreiche Schicht, reagieren mit ihr und isolieren sozusagen die Kohlenwasserstoffatome vom Kontakt mit Sauerstoff. Die Rußbildung ist abhängig von Temperatur, Druck im Brennraum, Kraftstoffart, Kraftstoff-Luft-Verhältnis.
SO 2 (Schwefeloxid)- entsteht während des Motorbetriebs aus aus Saueröl gewonnenem Kraftstoff (insbesondere bei Dieselmotoren); diese Emissionen reizen die Augen und Atmungsorgane. SO 2, H 2 S - sehr gefährlich für die Vegetation.
Derzeit ist der Hauptluftschadstoff mit Blei in der Russischen Föderation Fahrzeuge, die verbleites Benzin verwenden: nach verschiedenen Schätzungen zwischen 70 und 87 % der gesamten Bleiemissionen. PbO (Bleioxide)- treten im Abgas von Vergasermotoren auf, wenn verbleites Benzin verwendet wird. Bei der Verbrennung von einer Tonne verbleitem Benzin werden ca. 0,5 ... 0,85 kg Bleioxide in die Atmosphäre emittiert. Nach vorläufigen Daten wird das Problem der Umweltbelastung durch Blei aus Fahrzeugabgasen in Städten mit mehr als 100.000 Einwohnern und für Nahbereiche entlang stark befahrener Autobahnen erheblich. Eine radikale Methode zur Bekämpfung der Umweltbelastung durch Bleiemissionen von Kraftfahrzeugen ist der Verzicht auf die Verwendung von verbleitem Benzin.
Aldehyde (R x CHO)- entstehen, wenn der Kraftstoff bei niedrigen Temperaturen oder sehr schlechtem Gemisch verbrannt wird, sowie durch die Oxidation einer dünnen Ölschicht in der Zylinderwand. Wenn Kraftstoff bei hohen Temperaturen verbrannt wird, verschwinden diese Aldehyde.
Luftverschmutzung geht durch drei Kanäle: 1) Abgase, die durch das Auspuffrohr emittiert werden (65%); 2) Kurbelgehäusegase (20 %); 3) Kohlenwasserstoffe als Folge der Kraftstoffverdunstung aus Tank, Vergaser und Rohrleitungen (15%).