Elementy układu wydechowego silników spalinowych. Skład spalin

Mieszkańcy miast często mówią o ekologii i najczęściej ją besztają. W zasadzie przyczyn tego jest wiele, ale szczególnie często mówi się o spalinach. Czym więc właściwie oddycha miasto i co kryje zapach spalin?

Często spaliny nazywane są wszystkimi emisjami do atmosfery miejskiej, w tym kotłowniami, fabrykami i innymi przedsiębiorstwami przemysłowymi. W rzeczywistości termin ten jest słuszny tylko w odniesieniu do emisji pochodzących z transportu, które powstają w wyniku ponownego przetwarzania paliwa. Nazywa się je również gazami odlotowymi. Spaliny są produktem silników spalinowych, a biorąc pod uwagę szybki wzrost liczby pojazdów w ciągu ostatnich 50 lat, a w szczególności rozwój samochodów osobowych w miastach, spaliny w powietrzu miast poważnie osiadły i przez długi czas, a ich liczba tylko rośnie.

Spaliny są obecnie główną przyczyną zanieczyszczenia powietrza w mieście i mają stały wpływ na zdrowie ludzi. Więc ustaliliśmy terminologię, dowiedzmy się, jakie dokładnie samochody są regularnie dostarczane do naszej atmosfery, jak jest to niebezpieczne i jak się chronić, jeśli w mieszkaniu poczujesz zapach spalin.

Wszystkie samochody emitują do powietrza substancje rakotwórcze i toksyczne. Skład spalin auta różni się w zależności od typu silnika benzynowego lub diesla, ale podstawowy zestaw pozostaje ten sam.
Tak więc skład spalin samochodowych obejmuje:

Jak widać skład spalin jest dość zróżnicowany, a większość składników jest toksyczna. Zobaczmy teraz, jaki wpływ na człowieka mają spaliny.

Wpływ spalin na organizm człowieka

Spaliny samochodowe mogą być szkodliwe dla zdrowia i mogą być bardzo poważne. Przede wszystkim tlenek węgla lub tlenek węgla, o którym już mówiliśmy, nie ma smaku ani zapachu, ale w dużym stężeniu powoduje zawroty głowy, bóle głowy, nudności i może prowadzić do omdlenia.
Benzyna siarkowa i wytwarzany przez nią tlenek siarki są jednym z powodów silnego zapachu spalin. Faktem jest, że cząsteczki dwutlenku siarki mają bardzo namacalny wpływ na receptory węchowe, więc zapach ten jest wyczuwalny nawet przy niskim stężeniu, a bardziej skoncentrowany „aromat” zastępuje wszystkie inne zapachy dla nosa człowieka, co może potwierdzić każdy który zapalał zapałki w domu. Benzyny ołowiowe wzbogacają powietrze w ołów. Ilość takich spalin i powodowane przez nie szkody sprawiły, że ołów jest jednym z najbardziej znanych toksycznych składników w atmosferze. Obecnie taka benzyna nie jest już wykorzystywana jako paliwo do samochodów, ale przez długi czas jej opary wypełniały wszystkie większe miasta. Węglowodory w spalinach samochodowych ulegają utlenieniu pod wpływem światła słonecznego i tworzą toksyczne związki o ostrym zapachu, które szczególnie silnie wpływają na funkcjonowanie górnych dróg oddechowych i prowadzą do zaostrzeń przewlekłych chorób układu oddechowego.
Szkody powodowane przez spaliny samochodowe są w dużej mierze wyjaśnione przez czynniki rakotwórcze - sadza i benzopiren, które przyczyniają się do rozwoju nowotworów, zwłaszcza złośliwych.

Biorąc pod uwagę spaliny i szkody jakie niosą ze sobą, należy dodać jeszcze cały efekt tego chemicznego koktajlu: długotrwały kontakt ze spalinami prowadzi do śmierci, w szczególności w wyniku zatrucia tlenkiem węgla. Największe niebezpieczeństwo tych emisji leży w ich ilości, rozpowszechnieniu i małej wielkości cząstek, co umożliwia przedostawanie się spalin przez naturalne bariery organizmu do płuc. Przy stałej ekspozycji na gazy wydechowe na ciele może rozwinąć się niedobór odporności, zapalenie oskrzeli, cierpią naczynia mózgu, układ nerwowy i inne narządy. Ponadto większość substancji toksycznych zawartych w spalinach może wchodzić w interakcje między sobą oraz z innymi składnikami atmosfery, co przyczynia się do powstawania smogu.

Każdy, kto uczęszczał na szkolny kurs botaniki, wie, że rośliny też oddychają. I jak każdy organizm oddychający czują na sobie zanieczyszczenie spalinami. Najmniejsze cząsteczki szkodliwych związków dostają się do organizmu rośliny i zatruwają ją, dlatego bardzo często na terenach miejskich trawniki i drzewa położone przy dużych drogach czy parkingach wyglądają ospale, szybko żółkną lub całkowicie giną.

Zanieczyszczenie powietrza spalinami znacząco wpłynęło na skład opadów atmosferycznych. To dzięki działalności transportu pojawiają się kwaśne deszcze, kolorowe mgły czy śnieg w pięćdziesięciu odcieniach czerni. Naturalnie pod wpływem opadów powietrze jest nieco oczyszczane, ale cały nagromadzony brud przedostaje się do gleby, powodując ogólne zanieczyszczenie środowiska spalinami. Te same związki i metale ciężkie rozprzestrzeniają się dalej w glebie, dostając się do pasz dla zwierząt i upraw rolnych, co oznacza, że ​​ponownie zanieczyszczają nie tylko przyrodę, ale także ludzi. Oczywiście niepotrzebne będzie panikowanie z tego powodu, ale przy takim zanieczyszczeniu atmosfery spalinami warto zadbać o swoje zdrowie.

Jak chronić się przed spalinami

Największe szkody wyrządzają nam spaliny, gdy stoimy w korkach, gdzie po prostu nie ma dokąd uciec przed spalinami samochodowymi. W takiej sytuacji, jeśli nie masz pod ręką respiratora lub maski gazowej, nadal będziesz musiał wdychać spaliny, ale możesz zamknąć nos i usta chusteczką lub szalikiem. To nie ochroni Cię całkowicie przed emisją spalin, ale przynajmniej nieco wygładzi sytuację. Jeśli jesteś stale narażona na działanie spalin, warto urozmaicić swój jadłospis o antyoksydanty, które znajdują się w jagodach, owocach, zielonych warzywach i zielonej herbacie oraz nasionach, a także pić więcej wody, ponieważ wspomaga detoksykację. Taki „doping” pomaga organizmowi radzić sobie ze skutkami wdychania chemicznego koktajlu i utrzymuje zdrowie.

Spaliny w mieszkaniu są wyraźnie niepożądanymi gośćmi, ale często dostają się do naszych domów, jeśli pod nimi lub w pobliżu znajdują się drogi lub parkingi. Jeśli nie ma możliwości lub chęci przeniesienia się na łono natury z dala od dróg, można stworzyć w domu bezpieczne strefy. Aby zrozumieć, jak chronić się przed spalinami w mieszkaniu, musisz określić źródło ich występowania. W zdecydowanej większości przypadków spaliny przedostają się przez okna. W takim przypadku najlepszym rozwiązaniem byłoby zamontowanie uszczelnionych okien z podwójnymi szybami i wysokiej jakości wietrzenie

W toku rozwoju ludzkości, któremu towarzyszy wzrost liczby ludności i jej potrzeb konsumpcyjnych, rozwój przemysłu lekkiego, a zwłaszcza ciężkiego, a także pojazdów, do atmosfery otaczającej osoba. Gazy spalinowe z jeżdżących samochodów stanowią około 90% całkowitej ilości zanieczyszczeń.

Ogólna charakterystyka spalin

Spaliny z samochodów to połączenie dwustu do trzystu związków chemicznych, które są uważane za dość szkodliwe. Pozyskiwane są ze spalania różnych paliw samochodowych i trafiają do otwartej atmosfery.

Według statystyk jeden samochód osobowy emituje do atmosfery średnio dziennie około kilograma różnych substancji toksycznych i rakotwórczych. Co więcej, takie substancje mogą gromadzić się i pozostawać w środowisku nawet do 5 lat. Gazy spalinowe powodują oczywiste szkody dla zdrowia ludzi, roślinności, zwierząt, a także zasobów glebowych i wodnych.

Spaliny mają największy negatywny wpływ na organizm człowieka w dużych miastach, zwłaszcza gdy przez wiele godzin stoją w korkach, na obszarach autostrad i głównych skrzyżowań.

Gdy właściwości fizyczne i chemiczne takich emisji do powietrza przekraczają dopuszczalne stężenia, spaliny mają istotny negatywny wpływ na samopoczucie człowieka. Na większe ryzyko narażeni są kierowcy, szczególnie ci pracujący na minibusach i taksówkach, a także osoby, które w godzinach szczytu często stoją w wielokilometrowych korkach na drogach.

Samochody z silnikami wysokoprężnymi, a nie benzyną lub gazem, mają większy szkodliwy wpływ i wytwarzają więcej sadzy.

Emisje spalin działają bezpośrednio na wewnętrzne narządy oddechowe, au małych dzieci mają znacznie większe znaczenie niż u dorosłych. Dzieje się tak, ponieważ najwyższe stężenie emisji występuje na poziomie twarzy małych dzieci.

Skład i objętość spalin, które zanieczyszczają atmosferę

Spaliny różnych rodzajów paliw mogą zawierać następujące szkodliwe pierwiastki:

• tlenki azotu i węgla;
• dwutlenki azotu i siarki;
• bezwodnik siarkawy;
• benzopiren;
• aldehydy;
• Aromatyczne węglowodory;
• trochę sadzy;
• różne związki ołowiu;
• zawieszone cząstki.

Według statystyk ciężarówki i autobusy emitują więcej spalin niż samochody. Fakt ten jest bezpośrednio związany z trybem pracy i objętościami silników spalinowych samochodów.

Np. samochód osobowy daje około 220 mg/m3 tlenku węgla dziennie, autobus 230 mg/m3, a mała ciężarówka aż 500 mg/m3. Samochód osobowy daje 45 mg/m3 tlenku azotu, autobus 18 mg/m3, a mała ciężarówka – 70 mg/m3. Również autobus, w przeciwieństwie do samochodu osobowego, stale emituje do powietrza tlenki siarki i węgla oraz związki ołowiu.

Należy pamiętać, że spaliny z samochodów stanowią prawie 90% całkowitej objętości powietrza otaczającej osoby. Jeden samochód jest w stanie wywieźć do powietrza nawet kilogram takich szkodliwych związków w ciągu zaledwie jednego dnia.

Wpływ spalin na organizm człowieka

Ze względu na zawartość szkodliwych, a nawet trujących substancji w spalinach samochodów, a także przy stałym działaniu takich pierwiastków na narządy ludzkie, mogą powodować rozwój ostrych i przewlekłych chorób.

Następujące choroby są charakterystyczne dla układu oddechowego:

• reakcje alergiczne;
• astma;
• zapalenie oskrzeli;
• zapalenie zatok;
• powstawanie nowotworów złośliwych;
• zapalenie dróg oddechowych;
• rozedma.

Następujące choroby są charakterystyczne dla układu sercowo-naczyniowego:

• zaburzenia oddychania w postaci duszności;
• zawroty głowy;
• wzrost objawów dławicy piersiowej;
• zawał mięśnia sercowego;
• w rezultacie lepkość krwi - zakrzepica, choroba zakrzepowo-zatorowa;
• głód tlenu, tzw. niedotlenienie tkanek.

Rozwój takich zaburzeń jest charakterystyczny dla komórek nerwowych:

• ogólne złe samopoczucie;
• zwiększona pobudliwość;
• senność i uporczywe zaburzenia snu.

Związki chemiczne wchodzące w skład spalin, zwłaszcza metali ciężkich, charakteryzują się właściwością kumulacji w organizmie. W rezultacie żużlowanie organizmu rozpoczyna się wraz z późniejszym rozwojem poważnych chorób.

Najwięcej toksyn znajduje się w spalinach, gdy silnik pracuje na biegu jałowym i przy zmniejszonych obrotach. W takich trybach dochodzi do słabego wypalania paliwa i marnotrawstwa niespalonych elementów paliwowych w ilości ponad dziesięciokrotnie większej niż emisje w trybie standardowym samochodu.

W zależności od stopnia oddziaływania na człowieka, składniki spalin można podzielić na pięć grup:

1. Pierwsza grupa obejmuje niskotoksyczne pierwiastki chemiczne ze spalin pracującego silnika. Należą do nich związki azotu, wodór, para wodna, tlen, dwutlenek węgla i inne składniki atmosfery. Substancje takie nie szkodzą bezpośrednio zdrowiu ludzkiemu, przyczyniają się jednak do powstania niekorzystnych warunków egzystencji ludzi, ponieważ mają wpływ na skład otaczającego powietrza.
2. Druga grupa obejmuje tlenek węgla, który jest silnie trującą substancją. Możesz zatruć się tlenkiem węgla, gdy silnik samochodu pracuje w garażu ze szczelnie zamkniętymi drzwiami lub gdy śpisz w samochodzie z pracującym silnikiem. Tlenek węgla powoduje głód tlenu, a w konsekwencji zaburzenia funkcji wszystkich wewnętrznych układów organizmu człowieka. Stopień zatrucia tlenkiem węgla zależy od jego stężenia, czasu trwania działania i odporności osoby narażonej na taką substancję. Przy łagodnym zatruciu przyspiesza bicie serca, pulsuje w skroniach i ciemnieje w oczach. Zatrucie średnie charakteryzuje się sennością i niejasną świadomością. Ciężkie zatrucie gazem o stężeniu powyżej 1% prowadzi do dezorientacji, a w wyjątkowych przypadkach nawet do śmierci.
3. Trzecia grupa to tlenek azotu i dwutlenek azotu zawarte w spalinach samochodu. Uważa się je za bardziej toksyczne niż tlenek węgla. Tak więc dwutlenek azotu jest cięższy od powietrza i rozprowadza się po podłodze, gromadzi się w niszach i kanałach, a w wysokich stężeniach jest bardzo niebezpieczny przy regularnej konserwacji samochodów. Przy długotrwałym narażeniu na takie gazy osoba może rozwinąć astmę, obrzęk płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli, zapalenie błony śluzowej przewodu pokarmowego, niewydolność serca i zaburzenia nerwowe.
4. Czwarta grupa jest najliczniejsza pod względem ilości substancji. Obejmuje to szeroką gamę węglowodorów, takich jak alkany parafinowe, cyklany naftenowe i niektóre aromatyczne benzeny. Istnieje około 160 takich związków. Substancje te są trujące i mają szkodliwy wpływ na funkcje układu sercowo-naczyniowego. Ponadto związki węglowodorowe są rakotwórcze i przyczyniają się do powstawania i wzrostu nowotworów złośliwych;
5. Piąta grupa obejmuje organiczne aldehydy, takie jak formaldehyd, akroleina i aldehyd octowy. Substancje te są również trujące i powstają w wyniku wypalenia paliwa, gdy silnik pracuje na niskich obrotach lub przy niewielkich obciążeniach, gdy temperatura spalin jest niska. Szkodliwe działanie takich związków wyraża się podrażnieniem błon śluzowych, uszkodzeniem wewnętrznych narządów oddechowych i komórek nerwowych.
6. Szósta grupa obejmuje sadzę i drobne pierwiastki, które są wynikiem zużycia i wewnętrznych nagarów na silniku, a także dodatku aerozoli i olejów. Takie cząstki nie mają bezpośredniego negatywnego wpływu na zdrowie człowieka, ale łatwo podrażniają drogi oddechowe i gromadzą na swojej powierzchni niebezpieczne składniki.

Rozwój nauki i techniki, który pozwala na podniesienie komfortu życia ludzi, oprócz korzyści, przynosi także szkody, takie jak np. spaliny z pojazdów. Śmierć wydechowa jest rzadkością i uważa się, że jest wynikiem nadużywania pojazdu.

Towarzyszą nam niemal wszędzie – wlatują do naszej kuchni przez okno, gonią nas w samochodzie, na przejściu dla pieszych, w komunikacji miejskiej… Spaliny z samochodów – czy rzeczywiście są tak niebezpieczne dla człowieka, jak przedstawiają to media?

Ogólne do szczegółowych — zanieczyszczenie powietrza wylotowego

Od czasu do czasu w dużych miastach z powodu zbliżającego się smogu nie widać nawet nieba. Władze Paryża na przykład starają się ograniczać wyjazd aut w takie dni – dziś właściciele aut z numerami parzystymi, a jutro z numerami nieparzystymi jeżdżą… Ale jak tylko zawieje świeży wiatr i rozniesie nagromadzone gazy, wszyscy znów są wypuszczani na drogę, aż nowa fala smogu ogarnie miasto, by turyści nie zobaczyli Wieży Eiffla. W wielu dużych miastach to samochody są głównymi zanieczyszczeniami powietrza, chociaż globalnie ustępują one wiodącej pozycji w branży. Jedynie sfera wytwarzania energii z produktów naftowych i substancji organicznych emituje do atmosfery dwa razy więcej dwutlenku węgla niż wszystkie samochody razem wzięte.

Dodatkowo, według ekologów, ludzkość corocznie wycina tyle lasów, ile wystarczyłoby do przetworzenia całego CO 2, który dostaje się do atmosfery z rury wydechowej.

To znaczy, cokolwiek by powiedzieć, ale zanieczyszczenie atmosfery spalinami samochodowymi jest w skali globalnej tylko jednym z ogniw systemu konsumpcji, który jest destrukcyjny dla naszej planety. Spróbujmy jednak przejść od ogółu do szczegółu - który jest nam bliższy, jakaś roślina na skraju geografii, czy samochód? „Żelazny Koń” jest, ogólnie rzecz biorąc, naszym osobistym generatorem „uroków” wydechu, który nadal robi to tu i teraz. Co więcej, krzywdzi przede wszystkim nas samych. Wielu kierowców narzeka na senność i szuka sposobu, nawet nie podejrzewając, że brak sił i wigoru spowodowany jest wdychaniem spalin!

Uszkodzenie wydechu — czy to aż tak źle?

W sumie spaliny zawierają ponad 200 różnych wzorów chemicznych. Są to azot, tlen, woda i ten sam dwutlenek węgla, nieszkodliwy dla organizmu oraz toksyczne substancje rakotwórcze, które zwiększają ryzyko wystąpienia poważnych dolegliwości, aż do powstania nowotworów złośliwych. Jednak w perspektywie najniebezpieczniejszą substancją, która może mieć wpływ na nasze zdrowie tu i teraz, jest tlenek węgla CO, produkt niepełnego spalania paliwa. Nie czujemy tego gazu naszymi receptorami, a on cicho i niewidocznie tworzy dla naszego organizmu małe Oświęcim – trucizna ogranicza dostęp tlenu do komórek organizmu, co z kolei może powodować zarówno powszechny ból głowy, jak i poważniejsze objawy zatrucie, aż do utraty przytomności i śmierci.

Najgorsze jest to, że to właśnie dzieci są najbardziej zatrute – właśnie na poziomie ich wdychania koncentruje się najwięcej trucizny. Eksperymenty, w których brano pod uwagę wszelkiego rodzaju czynniki, ujawniły pewien wzór - dzieci regularnie narażone na tlenek węgla i inne produkty wydechowe po prostu stają się nudne, nie mówiąc już o osłabionej odporności i „drobnych” chorobach, takich jak częste przeziębienia. A to tylko wierzchołek góry lodowej – czy warto opisywać wpływ na nasz organizm formaldehydu, benzopirenu i 190 innych związków?? Pragmatyczni Brytyjczycy obliczyli, że spaliny zabijają każdego roku więcej ludzi niż w wypadkach samochodowych!

Spaliny samochodowe – jak sobie z nimi radzić?

I znowu, przejdźmy od ogólnych do szczegółowych – możesz obwiniać światowe rządy za bezczynność tak bardzo, jak chcesz, besztać potentatów przemysłowych, gdy ty lub członkowie twojej rodziny zachorujecie, ale ty i tylko ty możesz coś zrobić, nawet jeśli nie całkowicie zrezygnować samochód, ale choćby po to, by zredukować emisje. Oczywiście wszyscy jesteśmy ograniczeni możliwościami naszego portfela, ale z działań wymienionych w tym artykule na pewno znajdzie się przynajmniej taki, który będzie dla Ciebie odpowiedni. Umówmy się tylko - zaczniesz występować już teraz, nie odkładając na upiorne jutro.

Możliwe, że stać Cię na przejście na silniki na gaz ziemny – zrób to! Jeśli nie jest to możliwe, wyreguluj silnik, poprowadź. Jeśli wszystko jest w porządku z silnikiem, spróbuj wybrać najbardziej racjonalny tryb jego działania. Gotowy? Idąc dalej - korzystaj z konwerterów spalin! Czy portfel nie pozwala? Oszczędzaj więc na benzynie - chodź częściej, jeździj rowerem do sklepu.

Koszt paliwa jest tak wysoki, że mając zaledwie kilka tygodni takich oszczędności, możesz pozwolić sobie na najlepszy katalizator! Optymalizuj swoje podróże - staraj się zrobić jak najwięcej rzeczy podczas jednej jazdy, łącz wycieczki z sąsiadami lub współpracownikami. Działając w ten sposób, spełniając chociaż jeden z wymienionych warunków, możesz osobiście być z siebie zadowolony – dzięki Tobie zmniejszono zanieczyszczenie powietrza spalinami! I nie myśl, że to nie jest rezultat - twoje działania są jak małe kamienie, które pociągają za sobą lawinę.

Mały program edukacyjny dla tych, którzy lubią oddychać z rury wydechowej.

Spaliny silnika spalinowego zawierają około 200 elementów. Okres ich istnienia trwa od kilkunastu minut do 4-5 lat. Zgodnie z ich składem chemicznym i właściwościami, a także charakterem oddziaływania na organizm człowieka, łączy się je w grupy.

Pierwsza grupa. Zawiera substancje nietoksyczne (naturalne składniki powietrza atmosferycznego).

Druga grupa. Ta grupa obejmuje tylko jedną substancję - tlenek węgla, czyli tlenek węgla (CO). Produkt niepełnego spalania paliw ropopochodnych jest bezbarwny i bezwonny, lżejszy od powietrza. W tlenie i powietrzu tlenek węgla pali się niebieskawym płomieniem, wydzielając dużo ciepła i zamieniając się w dwutlenek węgla.

Tlenek węgla ma wyraźne działanie toksyczne. Wynika to z jej zdolności do reagowania z hemoglobiną krwi, prowadzącą do powstania karboksyhemoglobiny, która nie wiąże tlenu. W efekcie zaburzona zostaje wymiana gazowa w organizmie, pojawia się głód tlenu i dochodzi do zakłócenia funkcjonowania wszystkich układów organizmu. Kierowcy samochodów często są podatni na zatrucie tlenkiem węgla, gdy nocują w kabinie z włączonym silnikiem lub gdy silnik rozgrzewa się w zamkniętym garażu. Charakter zatrucia tlenkiem węgla zależy od jego stężenia w powietrzu, czasu trwania narażenia oraz podatności osobnika. Łagodne zatrucie powoduje pulsowanie w głowie, ciemnienie oczu i przyspieszenie akcji serca. W ciężkim zatruciu świadomość staje się zmętniała, wzrasta senność. Przy bardzo wysokich dawkach tlenku węgla (powyżej 1%) następuje utrata przytomności i śmierć.

Trzecia grupa. Zawiera tlenki azotu, głównie NO - tlenek azotu i NO 2 - dwutlenek azotu. Są to gazy powstające w komorze spalania silnika spalinowego o temperaturze 2800 °C i ciśnieniu około 10 kgf/cm2. Tlenek azotu jest gazem bezbarwnym, nie wchodzi w interakcje z wodą i jest w niej słabo rozpuszczalny, nie reaguje z roztworami kwasów i zasad. Jest łatwo utleniany przez tlen atmosferyczny i tworzy dwutlenek azotu. W normalnych warunkach atmosferycznych NO ulega całkowitemu przekształceniu w gaz NO 2 o brązowej barwie i charakterystycznym zapachu. Jest cięższy od powietrza, dlatego gromadzi się w zagłębieniach, rowach i stanowi duże zagrożenie podczas obsługi pojazdu.

Dla organizmu człowieka tlenki azotu są jeszcze bardziej szkodliwe niż tlenek węgla. Ogólny charakter wpływu zmienia się w zależności od zawartości różnych tlenków azotu. Gdy dwutlenek azotu wejdzie w kontakt z wilgotną powierzchnią (błony śluzowe oczu, nosa, oskrzeli), powstają kwasy azotowy i azotawy, które podrażniają błony śluzowe i wpływają na tkankę pęcherzyków płucnych. Przy wysokich stężeniach tlenków azotu (0,004 - 0,008%) występują objawy astmatyczne i obrzęk płuc. Wdychając powietrze zawierające tlenki azotu w wysokich stężeniach, osoba nie odczuwa nieprzyjemnych wrażeń i nie spodziewa się negatywnych konsekwencji. Przy długotrwałym narażeniu na tlenki azotu w stężeniach przekraczających normę, ludzie chorują na przewlekłe zapalenie oskrzeli, zapalenie błony śluzowej przewodu pokarmowego, cierpią na osłabienie serca, a także zaburzenia nerwowe.

Wtórna reakcja na działanie tlenków azotu objawia się powstawaniem azotynów w organizmie człowieka i ich wchłanianiem do krwi. Powoduje to konwersję hemoglobiny do methemoglobiny, która prowadzi do naruszenia czynności serca.

Tlenki azotu mają również negatywny wpływ na wegetację, tworząc na blaszkach liściowych roztwory kwasu azotowego i azotawego. Ta właściwość odpowiada również za wpływ tlenków azotu na materiały budowlane i konstrukcje metalowe. Ponadto uczestniczą w fotochemicznej reakcji powstawania smogu.

Czwarta grupa. Do tej najliczniejszej w składzie grupy należą różne węglowodory, czyli związki typu C x H y. Spaliny zawierają węglowodory różnych serii homologicznych: parafinowe (alkany), naftenowe (cyklany) i aromatyczne (benzen), łącznie około 160 składników. Powstają w wyniku niepełnego spalania paliwa w silniku.

Jedną z przyczyn białego lub niebieskiego dymu są niespalone węglowodory. Dzieje się tak, gdy zapłon mieszaniny roboczej w silniku jest opóźniony lub w niskich temperaturach w komorze spalania.

Węglowodory są toksyczne i mają niekorzystny wpływ na układ krążenia człowieka. Związki węglowodorowe zawarte w spalinach, wraz z właściwościami toksycznymi, mają działanie rakotwórcze. Substancje rakotwórcze to substancje przyczynianie się do powstawania i rozwoju nowotworów złośliwych.

Szczególne działanie rakotwórcze wykazuje aromatyczny węglowodór benz-a-piren C 20 H 12, zawarty w spalinach silników benzynowych i wysokoprężnych. Dobrze rozpuszcza się w olejach, tłuszczach, ludzkiej surowicy krwi. Gromadząc się w organizmie człowieka do niebezpiecznych stężeń, benz-a-piren stymuluje powstawanie nowotworów złośliwych.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego pochodzącego od Słońca węglowodory wchodzą w reakcję z tlenkami azotu, w wyniku czego powstają nowe toksyczne produkty – fotoutleniacze, będące podstawą „smogu”.

Fotooksydanty są biologicznie aktywne, działają szkodliwie na organizmy żywe, prowadzą do wzrostu chorób płuc i oskrzeli u ludzi niszczą wyroby gumowe, przyspieszają korozję metali, pogarszają widoczność.

Piąta grupa. Składa się z aldehydów - związków organicznych zawierających grupę aldehydową -CHO połączoną z rodnikiem węglowodorowym (CH 3, C 6 H 5 lub inne).

Spaliny zawierają głównie formaldehyd, akroleinę i aldehyd octowy. Największa ilość aldehydów powstaje na biegu jałowym i przy niskich obciążeniach gdy temperatury spalania w silniku są niskie.

Formaldehyd НСНО to bezbarwny gaz o nieprzyjemnym zapachu, cięższy od powietrza, łatwo rozpuszczalny w wodzie. On podrażnia błony śluzowe człowieka, drogi oddechowe, wpływa na centralny układ nerwowy. Wywołuje zapach spalin, zwłaszcza w silnikach wysokoprężnych.

Akroleina CH 2 = CH-CH = O, czyli aldehyd kwasu akrylowego, to bezbarwny trujący gaz o zapachu spalonych tłuszczów. Działa na błony śluzowe.

Aldehyd octowy CH 3 CHO to gaz o ostrym zapachu i toksycznym działaniu na organizm ludzki.

Szósta grupa. Sadza i inne rozproszone cząstki (produkty zużycia silnika, aerozole, oleje, osady węglowe itp.) są do niego uwalniane. Sadza - czarne stałe cząstki węgla powstające podczas niecałkowitego spalania i termicznego rozkładu węglowodorów paliwowych. Nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia, ale może podrażniać drogi oddechowe. Tworząc zadymiony pióropusz za pojazdem, sadza pogarsza widoczność na drogach. Największą szkodę dla sadzy stanowi adsorpcja benz-a-pirenu na jej powierzchni., który w tym przypadku ma silniejszy negatywny wpływ na organizm człowieka niż w czystej postaci.

Siódma grupa. Jest to związek siarki - gazy nieorganiczne takie jak dwutlenek siarki, siarkowodór, które pojawiają się w spalinach silników w przypadku stosowania paliwa o wysokiej zawartości siarki. Oleje napędowe zawierają znacznie więcej siarki niż inne paliwa stosowane w transporcie.

Krajowe pola naftowe (zwłaszcza w regionach wschodnich) charakteryzują się wysokim odsetkiem obecności siarki i związków siarki. Dlatego otrzymywany z niego olej napędowy, według przestarzałych technologii, wyróżnia się cięższym składem frakcyjnym, a jednocześnie jest mniej oczyszczony ze związków siarki i parafin. Według norm europejskich, wprowadzonych w 1996 r., zawartość siarki w oleju napędowym nie powinna przekraczać 0,005 g / l, a zgodnie z normą rosyjską - 1,7 g / l. Obecność siarki zwiększa toksyczność spalin z silników Diesla i jest przyczyną pojawiania się w nich szkodliwych związków siarki.

Związki siarki mają ostry zapach, są cięższe od powietrza i rozpuszczają się w wodzie. Działają drażniąco na błony śluzowe gardła, nosa i oczu człowieka, mogą prowadzić do zaburzenia metabolizmu węglowodanów i białek oraz zahamowania procesów oksydacyjnych, przy wysokich stężeniach (powyżej 0,01%) - do zatrucia organizmu. Niekorzystny wpływ na florę ma również bezwodnik siarkowy.

Ósma grupa. Składniki tej grupy – ołów i jego związki – występują w spalinach samochodów gaźnikowych tylko wtedy, gdy stosowana jest benzyna ołowiowa, która zawiera dodatek zwiększający liczbę oktanów. Określa zdolność silnika do pracy bez detonacji. Im wyższa liczba oktanowa, tym benzyna jest bardziej odporna na detonację. Spalanie detonacyjne mieszaniny roboczej przebiega z prędkością ponaddźwiękową, czyli 100 razy szybciej niż normalnie. Praca silnika z pukaniem jest niebezpieczna, ponieważ silnik przegrzewa się, jego moc spada, a jego żywotność jest znacznie skrócona. Wzrost liczby oktanowej benzyny pomaga zmniejszyć możliwość detonacji.

Jako dodatek zwiększający liczbę oktanową stosuje się środek przeciwstukowy - płyn etylowy R-9. Benzyna z dodatkiem cieczy etylowej staje się ołowiem. Skład płynu etylowego zawiera właściwy środek przeciwstukowy - tetraetyloołów Pb (C 2 H 5) 4, zmiatacz - bromek etylu (BgC 2 H 5) i α-monochloronaftalen (C 10 H 7 Cl), wypełniacz - B-70 benzyna, przeciwutleniacz – paraoksydifenyloamina i barwnik. Podczas spalania benzyny ołowiowej zmiatacz pomaga usunąć ołów i jego tlenki z komory spalania, przekształcając je w stan pary. Wraz ze spalinami odprowadzane są do otoczenia i osadzają się przy drogach.

W środowisku drogowym około 50% emisji cząstek ołowiu jest natychmiast rozprowadzane na sąsiednią powierzchnię. Reszta unosi się w powietrzu przez kilka godzin w postaci aerozoli, po czym również osadza się na ziemi przy drogach. Nagromadzenie ołowiu na poboczach dróg zanieczyszcza ekosystemy i sprawia, że ​​pobliskie gleby nie nadają się do użytku rolniczego. Dodanie dodatku R-9 do benzyny powoduje, że jest wysoce toksyczny. Różne marki benzyn mają różny procent dodatku. Aby odróżnić marki benzyny ołowiowej, są one barwione poprzez dodanie do dodatku wielokolorowych barwników. Benzyna bezołowiowa jest dostarczana bez barwników (tabela 9).

W rozwiniętych krajach świata stosowanie benzyny ołowiowej jest ograniczone lub zostało już całkowicie wycofane. Jest nadal szeroko stosowany w Rosji. Jednak zadaniem jest zaniechanie jego używania. Duże ośrodki przemysłowe i ośrodki wypoczynkowe przestawiają się na stosowanie benzyny bezołowiowej.

Negatywny wpływ na ekosystemy mają nie tylko rozpatrywane składniki spalin silnikowych, podzielone na osiem grup, ale także same paliwa węglowodorowe, oleje i smary. Posiada dużą zdolność parowania, zwłaszcza gdy temperatura wzrasta, opary paliw i olejów rozprzestrzeniają się w powietrzu i niekorzystnie wpływają na organizmy żywe.

Przypadkowe i celowe wycieki zużytego oleju bezpośrednio na ziemię lub do zbiorników wodnych występują w miejscach tankowania pojazdów paliwem i olejem. Roślinność długo nie rośnie w miejscu plamy olejowej. Produkty naftowe, które dostają się do zbiorników wodnych, mają szkodliwy wpływ na ich florę i faunę.

Przedruk z kilkoma skrótami z książki Pavlov E.I. Transport Ecology. Podkreślenia i podkreślenia są moje.

Spaliny (lub spaliny) - główne źródło substancji toksycznych w silniku spalinowym - to niejednorodna mieszanina różnych substancji gazowych o różnych właściwościach chemicznych i fizycznych, składająca się z produktów całkowitego i niepełnego spalania paliwa, nadmiaru powietrza, aerozole i różne zanieczyszczenia śladowe (zarówno gazowe, jak iw postaci cząstek ciekłych i stałych) dostające się z cylindrów silników do jego układu wydechowego. W swoim składzie zawierają około 300 substancji, z których większość jest toksyczna.

Głównymi znormalizowanymi składnikami toksycznymi spalin silnikowych są tlenki węgla, azotu i węglowodorów. Ponadto nasycone i nienasycone węglowodory, aldehydy, substancje rakotwórcze, sadza i inne składniki przedostają się do atmosfery wraz ze spalinami. Przybliżony skład.

Gdy silnik pracuje na benzynie ołowiowej, spaliny zawierają ołów, podczas gdy silnik zasilany olejem napędowym zawiera sadzę.

Tlenek węgla (CO - tlenek węgla)

Przejrzysty, bezwonny trujący gaz, nieco lżejszy od powietrza, słabo rozpuszczalny w wodzie. Tlenek węgla jest produktem niepełnego spalania paliwa, w powietrzu spala się niebieskim płomieniem, tworząc dwutlenek węgla (dwutlenek węgla). W komorze spalania silnika CO powstaje w wyniku słabej atomizacji paliwa, w wyniku reakcji zimnego płomienia, podczas spalania paliwa z brakiem tlenu, a także w wyniku dysocjacji dwutlenku węgla w wysokich temperaturach. Podczas kolejnego spalania po zapłonie (po górnym martwym punkcie, na suwie rozprężania), spalanie tlenku węgla jest możliwe w obecności tlenu z wytworzeniem dwutlenku. W takim przypadku proces wypalania CO jest kontynuowany w rurze wydechowej. Należy zauważyć, że podczas pracy silników Diesla stężenie CO w spalinach jest niskie (około 0,1 - 0,2%), dlatego z reguły stężenie CO określa się dla silników benzynowych.

Tlenki azotu (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, dalej NOx)

Tlenki azotu są jednym z najbardziej toksycznych składników w spalinach. W normalnych warunkach atmosferycznych azot jest gazem bardzo obojętnym. Przy wysokich ciśnieniach, a zwłaszcza temperaturach, azot aktywnie reaguje z tlenem. W spalinach silników ponad 90% całkowitej ilości NOx składa się z tlenku azotu NO, który łatwo utlenia się do dwutlenku (NO2) nawet w układzie wydechowym, a następnie w atmosferze. Tlenki azotu podrażniają błony śluzowe oczu, nosa i niszczą płuca człowieka, ponieważ poruszając się wzdłuż dróg oddechowych, oddziałują z wilgocią górnych dróg oddechowych, tworząc kwasy azotowy i azotawy. Z reguły zatrucie organizmu ludzkiego NOx nie objawia się natychmiast, ale stopniowo i nie ma środków neutralizujących.

Podtlenek azotu (półtlenek N2O, gaz rozweselający) to gaz o przyjemnym zapachu, łatwo rozpuszczalny w wodzie. Ma działanie narkotyczne.

NO2 (dwutlenek) to jasnożółta ciecz biorąca udział w tworzeniu smogu. Dwutlenek azotu jest używany jako utleniacz w paliwie rakietowym. Uważa się, że tlenki azotu są około 10 razy bardziej niebezpieczne dla organizmu człowieka niż CO, a 40 razy bardziej niebezpieczne, gdy uwzględni się przemiany wtórne. Tlenki azotu są niebezpieczne dla liści roślin. Stwierdzono, że ich bezpośredni toksyczny wpływ na rośliny objawia się przy stężeniu NOx w powietrzu w zakresie 0,5 – 6,0 mg/m3. Kwas azotowy jest silnie korozyjny dla stali węglowych. Na emisję tlenków azotu istotny wpływ ma temperatura w komorze spalania. Zatem przy wzroście temperatury z 2500 do 2700 K szybkość reakcji wzrasta 2,6 razy, a gdy temperatura spada z 2500 do 2300 K spada 8 razy, czyli im wyższa temperatura, tym wyższe stężenie NOx. Wczesny wtrysk paliwa lub wysokie ciśnienie sprężania w komorze spalania również przyczyniają się do powstawania NOx. Im wyższe stężenie tlenu, tym wyższe stężenie tlenków azotu.

Węglowodory (CnHm etan, metan, etylen, benzen, propan, acetylen itp.)

Węglowodory organiczne, których cząsteczki zbudowane są wyłącznie z atomów węgla i wodoru, są substancjami toksycznymi. Gazy spalinowe zawierają ponad 200 różnych CH, które są klasyfikowane jako pierścienie alifatyczne (o otwartym lub zamkniętym łańcuchu) oraz benzenowe lub aromatyczne. Węglowodory aromatyczne zawierają w cząsteczce jeden lub więcej cykli 6 atomów węgla połączonych wiązaniami prostymi lub podwójnymi (benzen, naftalen, antracen itp.). Mają przyjemny zapach. Obecność CH w spalinach silników tłumaczy się tym, że mieszanina w komorze spalania jest niejednorodna, dlatego w pobliżu ścian, w strefach ponownego wzbogacenia, płomień gaśnie, a reakcje łańcuchowe są przerywane. nieprzyjemny zapach. CH są przyczyną wielu chorób przewlekłych. Opary benzyny, które są węglowodorami, są również toksyczne. Dopuszczalne średnie dzienne stężenie par benzyny wynosi 1,5 mg/m3. Zawartość CH w spalinach wzrasta wraz z dławieniem, gdy silnik pracuje w trybie wymuszonego biegu jałowego (np. PXH podczas hamowania silnikiem). Gdy silnik pracuje we wskazanych trybach, pogarsza się proces tworzenia mieszanki (mieszanie wsadu paliwowo-powietrznego), zmniejsza się szybkość spalania, pogarsza się zapłon i w efekcie pojawiają się jego częste przerwy. Emisja CO spowodowana jest niepełnym spalaniem w pobliżu zimnych ścian, jeśli do końca spalania występują miejsca o silnym miejscowym braku powietrza, niedostatecznym rozpyleniu paliwa, z niezadowalającym zawirowaniem wsadu powietrza i niskich temperaturach (np. na biegu jałowym) . Węglowodory powstają w strefach ponownego wzbogacania, w których dostęp tlenu jest ograniczony, a także w pobliżu stosunkowo zimnych ścian komory spalania. Odgrywają aktywną rolę w tworzeniu substancji biologicznie czynnych, które powodują podrażnienia oczu, gardła, nosa i ich chorób oraz niszczą florę i faunę.

Związki węglowodorowe działają narkotycznie na centralny układ nerwowy, mogą powodować choroby przewlekłe, a niektóre aromatyczne CH mają właściwości toksyczne. Węglowodory (olefiny) i tlenki azotu aktywnie przyczyniają się do powstawania smogu w określonych warunkach meteorologicznych.

Smog ze spalin.

Smog (Smog, z dymu i mgły - mgła) to trująca mgła powstająca w dolnej warstwie atmosfery, zanieczyszczona szkodliwymi substancjami z przedsiębiorstw przemysłowych, spalinami z pojazdów i instalacji ciepłowniczych w niesprzyjających warunkach pogodowych. Jest to aerozol składający się z dymu, mgły, kurzu, cząstek sadzy, kropel cieczy (w wilgotnej atmosferze). Występuje w atmosferze miast przemysłowych w określonych warunkach meteorologicznych. Szkodliwe gazy dostające się do atmosfery reagują ze sobą i tworzą nowe, w tym toksyczne związki. W takim przypadku w atmosferze zachodzą reakcje fotosyntezy, utleniania, redukcji, polimeryzacji, kondensacji, katalizy itp. W wyniku złożonych procesów fotochemicznych stymulowanych promieniowaniem ultrafioletowym Słońca powstają fotooksydanty (utleniacze) z tlenków azotu, węglowodorów, aldehydów i innych substancji.

Niskie stężenia NO2 mogą wytwarzać duże ilości tlenu atomowego, który z kolei tworzy ozon i reaguje z zanieczyszczeniami powietrza. Obecność formaldehydu, wyższych aldehydów i innych związków węglowodorowych w atmosferze również przyczynia się do powstawania nowych związków nadtlenkowych wraz z ozonem. Produkty dysocjacji oddziałują z olefinami, tworząc toksyczne związki wodoronadtlenkowe. Przy stężeniu powyżej 0,2 mg/m3 następuje kondensacja pary wodnej w postaci drobnych kropelek mgły o właściwościach toksycznych. Ich liczba zależy od pory roku, pory dnia i innych czynników. W czasie upałów i suchej pogody obserwuje się smog w postaci żółtej zasłony (kolor nadaje występujący w powietrzu dwutlenek azotu NO2, kropelki żółtej cieczy). Smog podrażnia błony śluzowe, zwłaszcza oczy, może powodować bóle głowy, obrzęki, krwotoki i powikłania chorób układu oddechowego. Zmniejsza widoczność na drogach, zwiększając tym samym liczbę wypadków drogowych. Niebezpieczeństwo smogu dla ludzkiego życia jest ogromne. Na przykład londyński smog z 1952 roku nazywany jest katastrofą, ponieważ w ciągu 4 dni od smogu zmarło około 4 tysięcy osób. Obecność w atmosferze związków chlorków, azotu, siarki oraz kropel wody przyczynia się do powstawania silnych związków toksycznych i kwaśnych oparów, co ma szkodliwy wpływ na rośliny i budowle, zwłaszcza na zabytki wykonane z wapienia. Charakter smogów jest inny. Na przykład w Nowym Jorku powstawanie smogu ułatwia reakcja związków fluorkowych i chlorkowych z kroplami wody; w Londynie obecność oparów kwasu siarkowego i siarkowego; w Los Angeles (Kalifornia lub smog fotochemiczny), obecność tlenków azotu, węglowodorów w atmosferze; w Japonii - obecność cząstek sadzy i pyłu w atmosferze.