As emissões dos motores de combustão interna (ICEs) são divididas em emissões dos motores do carburador e diesel. Essa divisão se deve ao fato de os motores carburadores (CD) operarem com misturas homogêneas ar-combustível, enquanto os motores diesel (DD) - com misturas heterogêneas.

As emissões dos motores de combustão interna do tipo carburador incluem hidrocarbonetos, óxidos de carbono, óxidos de nitrogênio e emissões fugitivas. A contaminação ocorre como resultado de reações e durante a combustão a granel e em superfícies. A passagem de gases pelos anéis de pistão e a exaustão dos cilindros são fontes menos intensivas de poluição.

Em 1980, 4% dos automóveis e caminhões de passageiros do mundo eram equipados com motores a diesel e, no final da década de 1980, esse número havia aumentado para 25%. As principais emissões poluentes dos motores a diesel são as mesmas dos motores carburadores (hidrocarbonetos, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, emissões fugitivas), mas são adicionadas partículas de carbono (aerossol de fuligem).

Um carro de passageiros emite monóxido de carbono CO até 3 m3 / h, um caminhão - até 6 m3 / h (3 ... 6 kg / h).

A composição dos gases de escape de carros com diferentes tipos de motores pode ser avaliada a partir dos dados fornecidos na tabela. 8,1

As emissões de monóxido de carbono e hidrocarbonetos dos motores com carburador são significativamente maiores do que os dos motores a diesel.

8,2. Emissões reduzidas de motores de combustão

O aumento do desempenho ambiental de um veículo é possível por meio de um conjunto de medidas para melhorar seu design e modo de operação. Para melhorar o desempenho ambiental do carro chumbo: aumentando sua eficiência; substituição dos motores de combustão interna a gasolina por diesel; transferência de motores de combustão interna para o uso de combustíveis alternativos (gás comprimido ou liquefeito, etanol, metanol, hidrogênio, etc.); a utilização de neutralizadores para os gases de escape do motor de combustão interna; melhorar o modo de operação do motor de combustão interna e manutenção do veículo.

Vários métodos para reduzir a toxicidade dos gases de exaustão são conhecidos e aplicados. Entre eles, a operação de um automóvel em condições em que o motor emita a menor quantidade de substâncias tóxicas (redução da frenagem, uniformidade de movimento em determinada velocidade, etc.); o uso de aditivos especiais no combustível, aumentando a completude de sua combustão e reduzindo as emissões de CO (álcoois, outros compostos); pós-combustão ardente de alguns componentes prejudiciais.

V Em motores com carburador, a proporção ar-combustível afeta o conteúdo de hidrocarbonetos e monóxido de carbono do escapamento. Por exemplo, as emissões aumentam com o aumento do enriquecimento da mistura. O conteúdo de CO aumenta devido à combustão incompleta causada pela falta de oxigênio na mistura. O aumento no conteúdo de hidrocarbonetos é principalmente devido a um aumento na adsorção de combustível e um aumento no mecanismo de combustão incompleta do combustível. Misturas pobres criam emissões mais baixas de Cn Hm e CO como resultado de sua combustão mais completa.

V Nos motores a diesel, a potência muda quando a quantidade de combustível injetado muda. Como resultado, a distribuição do jato de combustível, a quantidade de combustível que atinge a parede, a pressão no cilindro, a temperatura e a duração da injeção mudam.

Os especialistas acreditam que, para reduzir significativamente as emissões nocivas, é necessário reduzir o consumo de gasolina de 8 litros (por 100 km de corrida - para 2 ... 3 litros. Isso requer melhorar a qualidade do motor e do combustível; mudar para a gasolina sem chumbo; usando pós-combustão catalítica para reduzir as emissões de CO; introdução de elétrons

sistema de controle ruidoso para processos de combustão de combustível; e outras medidas, em particular a utilização de silenciadores no sistema de escape.

Um aumento na eficiência de combustível de um veículo é obtido principalmente através da melhoria do processo de combustão em um motor de combustão interna: combustão de combustível camada por camada; combustão do flare pré-câmara; o uso de aquecimento e evaporação de combustível no trato de admissão; uso de ignição eletrônica. Reservas adicionais para melhorar a eficiência do carro são:

- redução do peso do carro devido ao aprimoramento de seu design e ao uso de materiais não metálicos e de alta resistência;

- melhoria do desempenho aerodinâmico da carroceria (os modelos mais recentes de automóveis de passageiros têm, via de regra, coeficiente de arrasto 30 ... 40% menor);

- reduzindo a resistência de filtros de ar e silenciadores, desligando unidades auxiliares, como ventilador, etc .;

- reduzindo a massa do combustível transportado (enchimento incompleto dos tanques) e a massa das ferramentas.

Os modelos de automóveis de passageiros modernos diferem significativamente em eficiência de combustível dos modelos anteriores.

Marcas promissoras de automóveis de passageiros terão um consumo de gasolina de 3,5 l / 100 km ou menos. O aumento da eficiência de ônibus e caminhões é obtido principalmente pelo uso de motores a diesel de combustão interna. Apresentam vantagens ambientais em relação aos motores de combustão interna a gasolina, pois apresentam consumo específico de combustível 25 ... 30% inferior; além disso, a composição dos gases de escape de um motor de combustão interna a diesel é menos tóxica (ver tabela 8.1).

Os motores que funcionam com combustíveis alternativos têm vantagens ambientais em relação aos motores de combustão interna a gasolina. Uma ideia geral de redução da toxicidade dos motores de combustão interna ao mudar para um combustível alternativo pode ser obtida a partir dos dados fornecidos na tabela. 8,2.

Tabela 8.2 Toxicidade das emissões de ICE em vários combustíveis

Muitos cientistas veem uma solução parcial para o problema ambiental na conversão de carros em combustíveis gasosos. Então, o conteúdo de monóxido de carbono

lerod no escapamento de veículos a gás é inferior em 25 ... 40%; óxido de nitrogênio em 25 ... 30%; fuligem em 40 ... 50%. Quando o GLP ou gás comprimido é usado em motores de automóveis, os gases de escapamento quase não contêm monóxido de carbono. A solução para o problema seria o uso generalizado do veículo elétrico. Os veículos elétricos produzidos têm um alcance limitado devido à capacidade limitada e grande massa das baterias. Uma extensa pesquisa está em andamento nesta área. Alguns resultados positivos já foram alcançados. A redução da toxicidade das emissões pode ser alcançada reduzindo o teor de compostos de chumbo na gasolina sem deteriorar suas propriedades energéticas.

A conversão para gás combustível não prevê mudanças significativas no projeto do ICE, no entanto, é limitada pela falta de postos de abastecimento e o número necessário de veículos convertidos para funcionar com gás. Além disso, um carro convertido para funcionar com combustível a gás perde sua capacidade de carga devido à presença de cilindros e uma reserva de marcha de aproximadamente 2 vezes (200 km contra 400 ... 500 km para um carro a gasolina). Estas desvantagens podem ser parcialmente eliminadas convertendo o veículo em gás natural liquefeito.

O uso de metanol e etanol requer mudanças no projeto do motor de combustão interna, uma vez que os álcoois são mais quimicamente ativos em relação às borrachas, polímeros e ligas de cobre. Um aquecedor adicional deve ser introduzido no projeto ICE para dar partida no motor na estação fria (em 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.

Apesar do fato de que as emissões de substâncias tóxicas (Cn Hm e CO) do cárter e do sistema de combustível do motor são pelo menos uma ordem de magnitude inferior às emissões dos gases de escapamento, métodos de combustão dos gases do cárter de uma combustão interna motor estão sendo desenvolvidos. É conhecido um circuito fechado para neutralizar os gases do cárter com seu abastecimento ao coletor de admissão do motor, seguido de pós-combustão. Um sistema de ventilação fechado do cárter com o retorno dos gases do cárter ao carburador reduz a liberação de hidrocarbonetos na atmosfera em 10 ... 30%, óxidos de nitrogênio em 5 ... 25%, mas ao mesmo tempo a emissão de monóxido de carbono aumenta em 10 ... 35%. Quando os gases do cárter retornam após o carburador, a emissão de Cn Hm diminui em 10 ... 40%, CO em 10 ... 25%, mas a emissão de NOx aumenta em 10 ... 40%.

Para evitar a emissão de vapores de gasolina do sistema de combustível, cuja parte principal entra na atmosfera quando o motor não está funcionando, um sistema para neutralizar os vapores de combustível do carburador e o tanque de combustível é instalado nos carros, composto por três unidades principais ( Fig. 8.1): um tanque de combustível selado 1 com um tanque especial 2 para compensar a expansão térmica do combustível; tampas 3 do gargalo do bocal de enchimento de combustível com válvula de segurança bidirecional para evitar pressão excessiva ou vácuo no tanque; um adsorvedor 4 para absorver os vapores do combustível com o motor desligado, com sistema de recuperação de vapores no trato de admissão do motor durante o seu funcionamento. O carvão ativado é usado como adsorvente.

Arroz. 8,1 Esquema de captura de vapores de combustível de um motor de combustão interna a gasolina

O cumprimento dos regulamentos de manutenção e controle da composição dos gases de escapamento (gases de escapamento) do motor de combustão interna pode reduzir significativamente as emissões tóxicas para a atmosfera. Sabe-se que aos 160 mil km percorridos e na ausência de controle, as emissões de CO aumentam 3,3 vezes, e Cn NT - 2,5 vezes.

A melhoria do desempenho ambiental de um sistema de propulsão de turbina a gás (GTDU) em aviões é obtida melhorando o processo de combustão de combustível, usando combustíveis alternativos (gás liquefeito, hidrogênio, etc.) e organização racional do tráfego nos aeroportos.

Um aumento no tempo de residência dos produtos de combustão na câmara de combustão de um GTEU é acompanhado por um aumento na completude da combustão (uma diminuição no teor de CO e Cn Hm nos produtos de combustão) e no teor de óxidos de nitrogênio em eles. Portanto, alterando o tempo de residência do gás na câmara de combustão, é possível atingir apenas a toxicidade mínima dos produtos de combustão, e não eliminá-la completamente.

Um meio mais eficaz de reduzir a toxicidade dos motores de turbina a gás é o uso de métodos de fornecimento de combustível que fornecem uma mistura mais uniforme de combustível e ar. Estes incluem dispositivos com pré-evaporação de combustível, injetores com aeração de combustível, etc. Testes em câmaras modelo indicam que tais métodos podem reduzir o conteúdo de Cn Hm em produtos de combustão em mais de uma ordem de magnitude, CO - várias vezes, fornecem sem fumaça esgotar e reduzir o teor de NOx.

Uma redução significativa no conteúdo de NOx nos produtos de combustão dos motores de turbina a gás é alcançada com um processo em etapas de combustão de combustível em câmaras de combustão de duas zonas. Em tais câmaras, a parte principal do combustível nos modos de alto empuxo é queimada na forma de uma mistura pobre previamente preparada. Uma parte menor do combustível (~ 25%) é queimada na forma de uma mistura rica, onde principalmente óxidos de nitrogênio são formados. Experimentos mostram que com essa combustão é possível reduzir o teor de NOx em 2 vezes.

A solução para os problemas ambientais associados ao uso da tecnologia de foguetes é baseada no uso de combustível ecologicamente correto, principalmente oxigênio e hidrogênio.

8,3. Neutralização da exaustão dos motores de combustão interna

A melhoria do desempenho ambiental dos veículos é possível por meio de um conjunto de medidas para aprimorar seus projetos e modos de operação. Entre elas estão a melhoria da eficiência dos motores, substituindo suas versões a gasolina por diesel, utilizando combustíveis alternativos (gás comprimido ou liquefeito, etanol, metanol, hidrogênio, etc.), utilizando neutralizadores de gases de escapamento, otimizando o funcionamento do motor e a manutenção dos automóveis.

Uma redução significativa na toxicidade do motor de combustão interna é alcançada ao usar conversores de gases de escapamento (gases de escapamento). Neutralizadores líquidos, catalíticos, térmicos e combinados conhecidos. Os mais eficazes são os designs catalíticos. O equipamento dos carros com eles começou em 1975 nos EUA e em 1986 - na Europa. Desde então, a poluição atmosférica por exaustão caiu drasticamente - em 98,96 e 90%, respectivamente, para hidrocarbonetos, CO e NOx.

Um conversor catalítico é um dispositivo adicional que é introduzido no sistema de escapamento do motor para reduzir as emissões de gases de escapamento. Neutralizadores líquidos, catalíticos, térmicos e combinados conhecidos.

O princípio de funcionamento dos neutralizadores líquidos baseia-se na dissolução ou interação química dos componentes tóxicos dos gases de escape quando passam por um líquido de determinada composição: água, uma solução aquosa de sulfito de sódio, uma solução aquosa de bicarbonato de sódio.

Na fig. 8.2 é um diagrama de um conversor de líquido usado com um motor diesel de dois tempos. Os gases de exaustão entram no neutralizador através do tubo 1 e através do coletor 2 entram no tanque 3, onde reagem com o fluido de trabalho. Os gases limpos passam pelo filtro 4, separador 5 e são descarregados na atmosfera. À medida que evapora, o líquido é adicionado ao tanque de trabalho a partir do tanque adicional 6.

Arroz. 8,2. Circuito conversor de líquido

A passagem dos gases de exaustão do diesel pela água leva a uma diminuição do odor, os aldeídos são absorvidos com uma eficiência de 0,5 e a eficiência de remoção de fuligem chega a 0,60 ... 0,80. Ao mesmo tempo, o teor de benzo (a) pireno nos gases de escape dos motores a diesel diminui ligeiramente. A temperatura dos gases após a limpeza com líquido é de 40 ... 80 ° C e o fluido de trabalho é aquecido aproximadamente à mesma temperatura. Com a diminuição da temperatura, o processo de limpeza é mais intenso.

Os neutralizadores de líquidos não precisam de tempo para atingir o modo de operação após a partida com o motor frio. Desvantagens dos neutralizadores líquidos: grande peso e dimensões; a necessidade de mudança frequente da solução de trabalho; ineficiência em relação ao CO; baixa eficiência (0,3) em relação ao NOx; evaporação intensiva de líquido. No entanto, o uso de neutralizadores líquidos em sistemas de purificação combinados pode ser racional, especialmente para instalações cujos gases de exaustão devem estar em baixa temperatura ao entrar na atmosfera.

Agora, graças aos meios de comunicação, o Planeta está sob o escrutínio do público, nomeadamente a sua saturação e poluição com gases de escape dos automóveis. As pessoas monitoram e discutem especialmente de perto um subproduto reproduzido na imprensa de uma motorização generalizada como o "efeito estufa" e os danos dos gases de escapamento dos carros a diesel.

No entanto, como você sabe, gases de escape, gases de escape - conflito, apesar do fato de que todos eles são perigosos para o corpo humano e outras formas de vida na Terra. Então, o que os torna perigosos? E o que os torna diferentes uns dos outros? Vamos ver sob um microscópio do que é feita a poluição cinza, voando para fora do cano de escapamento. Dióxido de carbono, fuligem, óxido de nitrogênio e alguns outros elementos igualmente perigosos.

Os cientistas observam que a situação ambiental em muitos países industrializados e em desenvolvimento melhorou significativamente nos últimos 25 anos. Isso se deve principalmente ao endurecimento gradual, mas inevitável, dos padrões ambientais, bem como à transferência da produção para outros continentes e outros países, incluindo o Leste Asiático. Na Rússia, Ucrânia e outros países da CEI, um grande número de empresas foram fechadas devido a choques políticos e econômicos, que, por um lado, criaram uma situação socioeconômica extremamente difícil, mas melhoraram significativamente o desempenho ambiental desses países.

No entanto, de acordo com cientistas pesquisadores, são os carros que representam o maior perigo para o nosso planeta verde. Mesmo com um endurecimento gradativo dos padrões de emissão de substâncias nocivas para a atmosfera, devido ao aumento do número de automóveis, os resultados desse trabalho, infelizmente, estão nivelados.

Se segmentarmos a massa total dos vários veículos presentes no planeta agora, os mais sujos permanecem, principalmente os veículos perigosos com esse tipo de combustível em excesso de óxido de nitrogênio. Apesar de décadas de desenvolvimento e garantias das montadoras de que podem tornar o diesel mais limpo, o óxido nítrico e a fuligem em partículas continuam sendo os principais inimigos do diesel.

É em conexão com esses problemas associados ao uso de motores a diesel que grandes cidades alemãs, como Stuttgart e Munique, estão atualmente discutindo a proibição do uso de veículos de combustível pesado.

Aqui está uma lista exaustiva de substâncias nocivas nos gases de exaustão e os danos causados ​​à saúde humana por inalação.

Vapores de trânsito

Os gases residuais são produtos residuais gasosos que surgem no processo de conversão do combustível de hidrocarboneto líquido em energia na qual o motor de combustão interna opera por combustão.

Benzeno

O benzeno é encontrado em pequenas quantidades na gasolina. Líquido incolor, transparente, de fácil mobilidade.

Assim que você encher o tanque do seu carro com gasolina, a primeira substância com a qual você entrará em contato com o primeiro perigoso para a saúde é o benzeno, que se evapora do tanque. Mas o benzeno é o mais perigoso na queima de combustível.

O benzeno é uma daquelas substâncias que podem causar câncer em humanos. No entanto, uma redução decisiva no ar de benzeno perigoso foi alcançada há muitos anos com a ajuda de um catalisador de três vias.

Poeira fina (partículas sólidas)

Este poluente do ar é uma substância não especificada. É melhor dizer que é uma mistura complexa de substâncias que podem diferir na origem, forma e composição química.

Nos automóveis, os abrasivos ultrafinos estão presentes em todas as formas de operação, por exemplo, quando os pneus e discos de freio estão gastos. Mas o maior perigo é a fuligem. Anteriormente, apenas os motores a diesel sofriam com esse momento desagradável de operação. Com a instalação de filtros de particulados, a situação melhorou significativamente.

Agora, um problema semelhante surgiu para os modelos a gasolina, à medida que cada vez mais usam sistemas de injeção direta de combustível, o que resulta no subproduto de partículas ainda mais finas do que os motores a diesel.

No entanto, de acordo com cientistas que estudam a natureza do problema, apenas 15% da poeira fina depositada nos pulmões é produzida por carros; qualquer atividade humana, desde a agricultura, a impressoras a laser, lareiras e, claro, cigarros, pode ser uma fonte de um fenômeno perigoso.

A saúde dos moradores das megacidades

A carga real dos gases de escape no corpo humano depende do volume de tráfego e das condições meteorológicas. Quem mora em uma rua movimentada está muito mais exposto a óxidos de nitrogênio ou poeira fina.

Os gases de escape não são igualmente perigosos para todos os residentes. Pessoas saudáveis ​​praticamente não sentem o "ataque de gás", embora a intensidade da carga não diminua com isso, mas a saúde de uma pessoa asmática ou com doenças cardiovasculares pode piorar significativamente devido à presença de gases de escape.

Dióxido de carbono (CO2)

O gás, prejudicial a todo o clima do planeta, ocorre inevitavelmente na queima de combustíveis fósseis como o diesel ou a gasolina. Em termos de CO2, os motores a diesel são ligeiramente mais limpos do que os motores a gasolina porque geralmente usam menos combustível.

O CO2 é inofensivo para os humanos, mas não para a natureza. O gás de efeito estufa CO2 é responsável pela maior parte do aquecimento global. De acordo com o Ministério Federal do Meio Ambiente da Alemanha, em 2015 a participação do dióxido de carbono nas emissões totais de gases de efeito estufa foi de 87,8%.

Desde 1990, as emissões de dióxido de carbono têm diminuído quase continuamente, até 24,3% no total. No entanto, apesar da produção de motores mais eficientes, o crescimento da motorização e o aumento do tráfego de cargas neutralizam as tentativas de cientistas e engenheiros de reduzir os danos. Como resultado, as emissões de dióxido de carbono permanecem altas.

A propósito: todos os veículos, digamos, na Alemanha são responsáveis ​​por “apenas” 18% das emissões de CO2. Mais do que o dobro, 37%, é gasto em emissões de energia. Nos Estados Unidos, o quadro é o oposto, onde os maiores danos à natureza são causados ​​pelos automóveis.

Monóxido de carbono (Co, monóxido de carbono)

Subproduto da combustão extremamente perigoso. O monóxido de carbono é um gás incolor, inodoro e insípido. A combinação de carbono e oxigênio ocorre quando as substâncias que contêm carbono são queimadas de forma incompleta e é um veneno extremamente perigoso. Portanto, a ventilação de alta qualidade em garagens e estacionamentos subterrâneos é essencial para a vida de seus usuários.

Mesmo uma pequena quantidade de monóxido de carbono causa danos ao corpo, alguns minutos passados ​​em uma garagem mal ventilada com um carro funcionando podem matar uma pessoa. Seja extremamente cuidadoso! Não aqueça em caixas fechadas e salas sem ventilação!

Mas quão perigoso é o monóxido de carbono ao ar livre? Um experimento realizado na Baviera mostrou que em 2016 os valores médios apresentados pelas estações de medição estavam entre 0,9-2,4 mg / m 3, estavam significativamente abaixo dos valores limite.

Ozônio

Para o leigo, o ozônio não é nenhum tipo de gás perigoso ou tóxico. No entanto, na realidade, não é esse o caso.

Quando expostos à luz solar, os hidrocarbonetos e o óxido nítrico são convertidos em ozônio. Através do trato respiratório, o ozônio entra no corpo e causa danos às células. Consequências, efeitos do ozônio: inflamação local do trato respiratório, tosse e falta de ar. Com pequenos volumes de ozônio, nenhum problema surgirá com a subsequente restauração das células do corpo, mas em altas concentrações, esse gás aparentemente inofensivo pode matar com segurança uma pessoa saudável. Não é à toa que na Rússia esse gás é classificado como a classe de perigo mais alta.

Com as mudanças climáticas, o risco de altas concentrações de ozônio aumenta. Os cientistas acreditam que a carga de ozônio deve aumentar drasticamente até 2050. Para resolver o problema, os óxidos de nitrogênio emitidos pelo transporte devem ser significativamente reduzidos. Além disso, há uma série de fatores que influenciam a propagação do ozônio, por exemplo, solventes em tintas e vernizes também contribuem ativamente para o problema.

Dióxido de enxofre (SO2)

Este poluente ocorre quando o enxofre é queimado em combustíveis. Pertence aos poluentes atmosféricos clássicos decorrentes do processo de combustão, nas usinas e na indústria. O SO2 é um dos "ingredientes" mais importantes dos poluentes do smog, também chamado de "smog de Londres".

Na atmosfera, o dióxido de enxofre passa por vários processos de transformação que podem produzir ácido sulfúrico, sulfitos e sulfatos. O SO2 atua principalmente nas membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório superior. Em termos ambientais, o dióxido de enxofre pode danificar as plantas e causar a acidificação do solo.

Óxidos de nitrogênio (NOx)

Os óxidos de nitrogênio são formados principalmente durante a combustão em motores de combustão interna. Os veículos a diesel são considerados a principal fonte. A introdução de catalisadores e filtros de partículas continua a aumentar, de modo que as emissões serão significativamente reduzidas, mas isso só acontecerá no futuro.

No decorrer do desenvolvimento da humanidade, acompanhado do aumento da população e de suas necessidades de consumo, do desenvolvimento da indústria leve e principalmente da indústria pesada, bem como dos veículos, ocorre uma grande liberação de uma grande variedade de produtos químicos na atmosfera ao redor de um pessoa. Os gases de escape dos carros em movimento respondem por cerca de 90% do volume total da poluição.

Características gerais dos gases de exaustão

Os gases de escape dos automóveis são uma combinação de duzentos a trezentos compostos químicos considerados bastante prejudiciais. Eles são obtidos a partir da combustão de vários combustíveis automotivos e vão para uma atmosfera aberta.

Segundo as estatísticas, em média, um automóvel de passageiros emite cerca de um quilograma de várias substâncias tóxicas e cancerígenas na atmosfera por dia. Além disso, essas substâncias podem se acumular e permanecer no meio ambiente por até 5 anos. Os gases de escape causam danos óbvios à saúde humana, à vegetação, aos animais, bem como ao solo e aos recursos hídricos.

Os gases de escape têm o maior efeito negativo sobre o corpo humano nas grandes cidades, especialmente quando ficam em congestionamentos por muitas horas, em áreas de rodovias e grandes entroncamentos.

Quando as características físicas e químicas de tais emissões para a atmosfera excedem as concentrações permitidas, esses gases de exaustão têm um impacto negativo significativo no bem-estar humano. Os motoristas, especialmente aqueles que trabalham em microônibus e táxis, bem como pessoas que muitas vezes ficam em muitos quilômetros de engarrafamentos nas estradas durante os horários de pico de tráfego, estão em maior risco.

Carros com motores a diesel são mais prejudiciais do que gasolina ou gás, e mais fuligem é produzida.

As emissões de escape atuam diretamente nos órgãos respiratórios internos e, em crianças pequenas, são muito mais significativas do que em adultos. Isso ocorre porque a maior concentração de emissões é encontrada ao nível do rosto das crianças.

Composição e volume dos gases de escape que poluem a atmosfera

Os gases de exaustão de diferentes tipos de combustível podem conter os seguintes elementos prejudiciais:

• óxidos de nitrogênio e carbono;
• dióxidos de nitrogênio e enxofre;
• anidrido sulfuroso;
• benzopireno;
• aldeídos;
• Hidrocarbonetos aromáticos;
• alguma fuligem;
• diferentes compostos de chumbo;
• particulas suspensas.

De acordo com as estatísticas, caminhões e ônibus emitem mais gases de escapamento do que carros. Este fato está diretamente relacionado ao modo de operação e volumes dos motores de combustão interna dos automóveis.

Por exemplo, um carro de passageiros fornece cerca de 220 mg / m 3 de monóxido de carbono por dia, um ônibus 230 mg / m 3 e um caminhão pequeno chega a 500 mg / m 3. Um carro fornece 45 mg / m 3 de óxido de nitrogênio, um ônibus 18 mg / m 3 e um pequeno caminhão - 70 mg / m 3. Além disso, um ônibus, ao contrário de um carro de passageiros, emite constantemente óxidos de enxofre e carbono, bem como compostos de chumbo no ar.

É importante lembrar que os gases de escape dos carros são quase 90% do volume total de ar da pessoa ao seu redor. Um carro é capaz de lançar no ar até um quilo desses compostos prejudiciais em apenas um dia.

O efeito dos gases de escape no corpo humano

Devido ao conteúdo de substâncias nocivas e até tóxicas nos gases de escape dos automóveis, bem como pela ação constante desses elementos nos órgãos humanos, podem causar o desenvolvimento de doenças agudas e crônicas.

As seguintes doenças são características do sistema respiratório:

• Reações alérgicas;
• asma;
• bronquite;
• sinusite;
• a formação de tumores malignos;
• inflamação das vias aéreas;
• enfisema.

As seguintes doenças são características do sistema cardiovascular:

• distúrbios respiratórios na forma de falta de ar;
• tontura;
• aumento da manifestação de sinais de angina de peito;
• infarto do miocárdio;
• viscosidade do sangue, como resultado - trombose, tromboembolismo;
• fome de oxigênio, a chamada hipóxia tecidual.

O desenvolvimento de tais distúrbios é característico das células nervosas:

• mal-estar geral;
• excitabilidade aumentada;
• sonolência e perturbações do sono persistentes.

Os compostos químicos que estão na composição dos gases de exaustão, especialmente metais pesados, são caracterizados pela propriedade de se acumularem no corpo. Como resultado, a degradação do corpo começa com o desenvolvimento subsequente de doenças graves.

A maior quantidade de toxinas está presente nos gases de escape quando o motor está em marcha lenta e em velocidades reduzidas. Nesses modos, ocorre uma queima insuficiente de combustível e ocorre o desperdício de elementos combustíveis não queimados em uma quantidade mais de dez vezes maior do que as emissões no modo padrão do carro.

De acordo com o grau de efeito em uma pessoa, os componentes dos gases de exaustão podem ser divididos em cinco grupos:

1. O primeiro grupo inclui elementos químicos pouco tóxicos dos gases de escape de um motor em funcionamento. Isso inclui compostos de nitrogênio, hidrogênio, vapor d'água, oxigênio, dióxido de carbono e outros constituintes da atmosfera. Tais substâncias não prejudicam diretamente a saúde humana, mas contribuem para o surgimento de condições desfavoráveis ​​à existência das pessoas, uma vez que afetam a composição do ar circundante.
2. O segundo grupo inclui o monóxido de carbono, que é uma substância altamente venenosa. Você pode ser envenenado por monóxido de carbono quando o motor do carro está funcionando em uma garagem com as portas bem fechadas ou quando você dorme em um carro com o motor ligado. O monóxido de carbono causa falta de oxigênio e, como resultado, a interrupção das funções de todos os sistemas internos do corpo humano. O grau de intoxicação pelo monóxido de carbono é determinado pela sua concentração, pelo tempo de ação e pela imunidade da pessoa exposta a tal substância. Com envenenamento leve, os batimentos cardíacos aumentam, há uma pulsação nas têmporas e escurecimento nos olhos. O envenenamento médio é caracterizado por sonolência e consciência pouco clara. O envenenamento grave por gás com uma concentração de mais de 1% leva à confusão e, em casos excepcionais, até à morte.
3. O terceiro grupo inclui o óxido de nitrogênio e o dióxido de nitrogênio contidos nos gases de escapamento de um carro. Eles são considerados mais tóxicos do que o monóxido de carbono. Assim, o dióxido de nitrogênio é mais pesado que o ar e se espalha pelo chão, acumula-se em nichos e canais, e em altas concentrações é muito perigoso com a manutenção regular dos carros. Com a exposição prolongada a esses gases, uma pessoa pode desenvolver asma, edema pulmonar, bronquite crônica, inflamação da membrana mucosa do sistema digestivo, insuficiência cardíaca e distúrbios nervosos.
4. O quarto grupo é o mais numeroso em termos de número de substâncias. Isso inclui uma grande variedade de hidrocarbonetos, como alcanos parafínicos, ciclanos naftênicos e certos benzenos aromáticos. Existem cerca de 160 desses compostos. Essas substâncias são tóxicas e têm um efeito prejudicial nas funções do sistema cardiovascular. Além disso, os compostos de hidrocarbonetos são cancerígenos e contribuem para o surgimento e crescimento de tumores malignos;
5. O quinto grupo inclui aldeídos orgânicos, como formaldeído, acroleína e acetaldeído. Essas substâncias também são tóxicas e são o produto da queima de combustível quando o motor está funcionando em velocidade baixa ou com cargas leves, se a temperatura dos gases de escapamento é baixa. Os efeitos nocivos de tais compostos são expressos em irritação das membranas mucosas, danos aos órgãos respiratórios internos e células nervosas.
6. O sexto grupo inclui fuligem e pequenos elementos, resultantes do desgaste e dos depósitos internos de carbono no motor, além da adição de aerossóis e óleos. Essas partículas não têm um efeito negativo direto sobre a saúde humana, mas irritam facilmente o trato respiratório e acumulam componentes perigosos em sua superfície.

O desenvolvimento da ciência e da tecnologia, que possibilita aumentar o conforto de vida das pessoas, além de benefícios, também traz prejuízos, como, por exemplo, gases de escapamento de veículos. A morte por exaustão é incomum e é considerada o resultado de abuso de veículos.

Eles nos acompanham em quase todos os lugares - eles voam para dentro de nossa cozinha através de uma janela, nos perseguem em um carro, em uma faixa de pedestres, em transporte público ... Gases de escape de carros - eles são realmente tão perigosos para os humanos quanto a mídia os apresenta?

Geral para específico - poluição do ar de exaustão

De vez em quando, nas grandes cidades, por causa da poluição iminente, nem mesmo o céu é visível. As autoridades de Paris, por exemplo, tentam restringir a saída de carros nesses dias - hoje os donos de carros com números pares, e amanhã com números ímpares estão dirigindo ... Mas assim que um vento fresco sopra e espalha o acumulado gases, todos são soltos na estrada novamente até que uma nova onda de poluição cubra a cidade para que os turistas não vejam a Torre Eiffel. Em muitas grandes cidades, os carros são os principais poluentes do ar, embora globalmente sejam inferiores à liderança do setor. Apenas a esfera de produção de energia a partir de produtos petrolíferos e orgânicos emite na atmosfera duas vezes mais dióxido de carbono do que todos os carros juntos.

Além disso, de acordo com ecologistas, a humanidade anualmente corta a quantidade de florestas que seria suficiente para processar todo o CO 2 que entra na atmosfera pelo cano de escapamento.

Ou seja, diga-se o que se diz, mas a poluição da atmosfera pelos gases de escape dos automóveis é, à escala global, apenas um dos elos do sistema de consumo destruidor do nosso planeta. No entanto, vamos tentar passar do geral ao particular - o que está mais perto de nós, algum tipo de planta no limite da geografia, ou um carro? O "Cavalo de Ferro" é, em geral, nosso gerador pessoal de "encantos" de exaustão, que continua a fazer isso aqui e agora. E ele dói, antes de tudo, a nós mesmos. Muitos motoristas reclamam de sonolência e procuram um caminho, nem mesmo desconfiando que a falta de força e vigor se deve à inalação dos gases do escapamento!

Danos de exaustão - isso é ruim?

No total, os gases de escape contêm mais de 200 fórmulas químicas diferentes. São eles o nitrogênio, o oxigênio, a água e o mesmo dióxido de carbono, inofensivos ao organismo, e os carcinógenos tóxicos, que aumentam o risco de contrair doenças graves até a formação de tumores malignos. Porém, em perspectiva, a substância mais perigosa que pode afetar nossa saúde aqui e agora é o monóxido de carbono CO, um produto da combustão incompleta do combustível. Não podemos sentir esse gás com nossos receptores, e ele silenciosamente e invisivelmente cria um pequeno Auschwitz para nosso corpo - o veneno restringe o acesso de oxigênio às células do corpo, o que por sua vez pode causar uma dor de cabeça comum e sintomas mais graves de envenenamento, até perda de consciência e morte.

O pior é que as crianças são as mais envenenadas - apenas no nível da inalação, a maior quantidade de veneno está concentrada. Os experimentos, que levaram em consideração todos os tipos de fatores, revelaram um padrão - crianças que são regularmente expostas ao monóxido de carbono e outros produtos de exaustão simplesmente tornam-se monótonas, sem falar do enfraquecimento da imunidade e de doenças "menores", como resfriados frequentes. E esta é apenas a ponta do iceberg - vale a pena descrever os efeitos em nosso corpo do formaldeído, benzopireno e 190 outros compostos?? Os pragmáticos britânicos calcularam que os gases do escapamento matam mais pessoas a cada ano do que em acidentes de carro!

Gases de escape de automóveis - como lidar com eles?

E, novamente, vamos passar do geral ao específico - você pode culpar os governos mundiais pela inatividade o quanto quiser, repreender os magnatas industriais sempre que você ou seus familiares estiverem doentes, mas você e somente você pode fazer algo, mesmo que não o abandone completamente o carro, mas apenas para reduzir as emissões. Claro, estamos todos limitados pelas capacidades de nossa carteira, mas das ações listadas neste artigo, com certeza, haverá pelo menos uma que será adequada para você. Só vamos concordar - você vai começar a se apresentar agora, sem adiar até um amanhã fantasmagórico.

É possível que você possa mudar para motores a gás natural - faça isso! Se isso não for possível, ajuste o motor, conduza. Se tudo estiver em ordem com o motor, tente escolher o modo mais racional de seu funcionamento. Preparar? Indo mais longe - use conversores de gases de escape! A carteira não permite? Portanto, economize dinheiro em gasolina - caminhe com mais frequência, ande de bicicleta até a loja.

O custo do combustível é tão alto que, com apenas algumas semanas de economia, você pode comprar o melhor conversor catalítico! Otimize suas viagens - tente fazer o máximo possível em uma viagem, combine viagens com seus vizinhos ou colegas. Agindo desta forma, cumprindo pelo menos uma das condições listadas, você pode ficar pessoalmente satisfeito consigo mesmo - graças a você, a poluição do ar pelos gases de escapamento foi reduzida! E não pense que este não é o resultado - suas ações são como pequenas pedras que provocam uma avalanche.

Vapores de trânsito

Na União Europeia, o nível permitido de substâncias nocivas no escapamento depende da idade do carro. Se o ano de fabricação do carro for anterior a 1978, não haverá restrições fixas; há apenas um requisito de que não haja fumaça visível saindo do tubo de escapamento. Se o carro for fabricado em 1979-1986, o limite máximo de substâncias nocivas por ele emitidas, medido em marcha lenta, é o seguinte: CO - menos de 4,5%, CH - 100 ppm. O oxigênio deve ser inferior a 5%. O último é geralmente usado para confirmar que nada de ilegal foi feito com os sistemas do veículo para reduzir os níveis de CO. De 1986 a 1990, na maioria dos países, os requisitos tornaram-se maiores: CO - 3,5%, CH - 600 ppm. Desde 1991, novos regulamentos foram estabelecidos para veículos equipados com um conversor catalítico. Agora, o nível de emissões nocivas de um carro é medido de duas maneiras: em marcha lenta e a 2.500 rpm do motor. Com a ajuda de um pós-combustor catalítico, o nível de emissões nocivas foi reduzido significativamente, por isso os limites de emissão também foram reduzidos. Quando em marcha lenta, o nível de CO não deve ser superior a 0,5% e o CH não deve ser superior a 100 ppm. Ao mesmo tempo, o chamado fator de excesso de ar alfa é calculado matematicamente e deve estar entre 0,91 - 1,03. Além disso, o nível de oxigênio deve ser inferior a 0,5% e o nível de referência de CO 2 deve ser inferior a 16.

Os proprietários de carros novos não têm problemas em obter permissão para usar seus veículos. Embora, por exemplo, na Finlândia a idade média de um automóvel de passageiros seja de 10,5 anos. Mas quando um carro tem uma quilometragem e idade significativas, ele pode ser enviado para conserto se passar em um teste de risco de escapamento.

Muitas vezes, esses problemas ocorrem em carros mais antigos, quando o motor já tem uma quilometragem significativa e perdeu sua potência anterior. Muitas vezes, os proprietários não percebem que o carro já perdeu a potência.

A quantidade de gases de escape dos carros

Determinado principalmente pelo consumo de combustível em massa dos veículos. O consumo à distância é padronizado e geralmente indicado pelos fabricantes (uma das características do consumidor). Com relação ao volume total dos gases de exaustão que saem do silenciador, cerca de um pode ser guiado por tal número - um litro de gasolina queimada leva à formação de aproximadamente 16 metros cúbicos ou 16.000 litros de uma mistura de vários gases. Com base nesses dados, pode-se julgar a quantidade aproximada de impurezas nocivas emitidas na atmosfera, mas há um pequeno problema aqui. Só podemos determinar a quantidade dos diferentes gases emitidos quando se queima uma certa quantidade de litros de combustível, mas de forma alguma com uma única exaustão, e mais ainda ao longo de um período de tempo (hora, dia, mês, etc.). Portanto, em princípio, não podemos julgar a quantidade de gases emitidos na atmosfera a cada hora. Em nenhum lugar é estabelecido que todos os carros dirigem um certo número de quilômetros à mesma velocidade por dia. E procurar um número médio significa enganar-se, pois os dados podem ser não só muito aproximados, mas completamente errados.

Tabela 1. Consumo de combustível para carros de diferentes marcas

K - motor carburador

i - motor de injeção

D - motor diesel

a densidade da gasolina a + 20C varia de 0,69 a 0,81 g / cm3

densidade do combustível diesel a + 20C de acordo com GOST 305-82 não mais do que 0,86 g / cm3

Mesa 2. Composição dos gases de exaustão de automóveis

Os gases de escape (ou gases de escape) - a principal fonte de substâncias tóxicas em um motor de combustão interna - é uma mistura heterogênea de diversas substâncias gasosas com diversas propriedades químicas e físicas, constituída pelos produtos da combustão completa e incompleta do combustível proveniente do motor cilindros em seu sistema de exaustão. Em sua composição, eles contêm cerca de 300 substâncias, a maioria das quais são tóxicas. Os principais componentes tóxicos padronizados dos gases de escape do motor são óxidos de carbono, óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos. Além disso, hidrocarbonetos saturados e insaturados, aldeídos, substâncias cancerígenas, fuligem e outros componentes entram na atmosfera com os gases de exaustão. A composição aproximada dos gases de escapamento é mostrada na Tabela 1. Quando o motor está funcionando com gasolina com chumbo, o gás de escapamento contém chumbo e, para motores movidos a óleo diesel, há fuligem. Agora, vamos tentar descobrir por que cada escapamento é perigoso e qual é a quantidade de gases que escapam dele.

Monóxido de carbono (CO - monóxido de carbono)

Gás venenoso transparente, inodoro, ligeiramente mais leve que o ar, pouco solúvel em água. O monóxido de carbono é um produto da combustão incompleta do combustível, no ar ele queima com uma chama azul com a formação de dióxido de carbono (dióxido de carbono). Se seu conteúdo for alto, o motor consome muito combustível e óleo do cárter.

Na câmara de combustão de um motor, o CO é formado devido à má atomização do combustível, como resultado das reações de chama fria, durante a combustão do combustível com falta de oxigênio, e também devido à dissociação do dióxido de carbono em altas temperaturas. Neste caso, o processo de queima do CO continua no tubo de escapamento.

Ressalta-se que durante o funcionamento de motores diesel, a concentração de CO nos gases de escapamento é baixa (cerca de 0,1-0,2%), portanto, via de regra, a concentração de CO é determinada para motores a gasolina. Em média, os carros, ao queimar um litro de gasolina, emitem cerca de 800 litros de dióxido de carbono no ar.

Óxidos de nitrogênio (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, avançar - NOx)

Os óxidos de nitrogênio são um dos componentes mais tóxicos dos gases de exaustão. Em condições atmosféricas normais, o nitrogênio é um gás muito inerte. Em altas pressões e especialmente temperaturas, o nitrogênio reage ativamente com o oxigênio. Nos gases de escapamento de motores, mais de 90% da quantidade total de NOx é composta por óxido de nitrogênio NO, que é facilmente oxidado em dióxido (NO 2) mesmo no sistema de escapamento e depois na atmosfera.

Os óxidos de nitrogênio irritam as mucosas dos olhos, nariz e destroem os pulmões das pessoas, pois, ao se movimentarem ao longo do trato respiratório, interagem com a umidade do trato respiratório superior, formando os ácidos nítrico e nitroso. Via de regra, o envenenamento por NOx do corpo humano não se manifesta imediatamente, mas gradualmente, e não há agentes neutralizantes. Quando um litro de gasolina é queimado, aproximadamente 128 litros de óxidos de nitrogênio são emitidos pelo tubo de escape.

O óxido nitroso (N 2 O - hemóxido, gás hilariante) é um gás com um cheiro agradável, dissolveremos bem na água. Tem um efeito narcótico.

O NO 2 (dióxido) é um líquido amarelo claro que está envolvido na formação de fumaça. O dióxido de nitrogênio é usado como agente oxidante no combustível de foguetes. Acredita-se que os óxidos de nitrogênio sejam cerca de 10 vezes mais perigosos para o corpo humano e 40 vezes mais perigosos quando as transformações secundárias são levadas em consideração.

Os óxidos de nitrogênio são perigosos para as folhas das plantas. Verificou-se que seu efeito tóxico direto nas plantas se manifesta em uma concentração de Nox no ar na faixa de 0,5-6,0 mg / m 3. O ácido nítrico é altamente corrosivo para os aços carbono.

A emissão de óxidos de nitrogênio é significativamente influenciada pela temperatura na câmara de combustão. Assim, quando a temperatura sobe de 2500 para 2700 K, a taxa de reação aumenta 2,6 vezes, e quando a temperatura diminui de 2500 para 2300 K, ela diminui em 8 vezes, ou seja, quanto mais alta a temperatura, mais alta é a concentração de NOx. A injeção precoce de combustível ou altas pressões de compressão na câmara de combustão também contribuem para a formação de NOx. Quanto maior a concentração de oxigênio, maior a concentração de óxidos de nitrogênio.

Hidrocarbonetos (CnHm - etano, metano, etileno, benzeno, propano, acetileno, etc.)

Hidrocarbonetos - compostos orgânicos, cujas moléculas são constituídas apenas de átomos de carbono e hidrogênio, são substâncias tóxicas. Os gases de exaustão contêm mais de 200 CHs diferentes, que são classificados como alifáticos (cadeia aberta ou fechada) e benzeno ou anel aromático. Os hidrocarbonetos aromáticos contêm em uma molécula um ou mais ciclos de 6 átomos de carbono conectados por ligações simples ou duplas (benzeno, naftaleno, antraceno, etc.). Eles têm um cheiro agradável. Sua quantidade é medida em unidades convencionais ppm (número de partes por milhão). Portanto, mesmo um pequeno aumento na eficiência da combustão pode ter um grande impacto na eficiência da combustão. Normalmente, níveis extremamente altos de hidrocarbonetos não são um problema apenas para os proprietários de máquinas, mas também para os mecânicos.

A presença de CH nos gases de exaustão dos motores é explicada pelo fato da mistura na câmara de combustão não ser homogênea, portanto, nas paredes, nas zonas re-enriquecidas, a chama se extingue e as reações em cadeia são interrompidas. Existem vários fatores que afetam a quantidade de hidrocarboneto no escapamento. O aperto da válvula, a limpeza e o tempo de ignição são igualmente importantes. Não apenas o ajuste do tempo de ignição, mas também a força de combustão real, qualquer coisa que afete a combustão é de grande importância para limitar a quantidade de hidrocarboneto nos gases de escapamento. A quantidade aproximada de hidrocarboneto formado durante a combustão de um litro de gasolina é de 400-450 litros.

Esses números podem assustar alguém, mas vamos descobrir: litros é uma medida de volume e em nenhum caso esses números devem ser confundidos com líquido, porque 800 litros é um número bastante grande para um líquido. E para o gás? Um gás é uma substância cujas moléculas são várias centenas e milhares de vezes menos do que a distância entre elas. Se você imaginar algo mais denso, o volume será reduzido dezenas e centenas de vezes. E agora com cuidado - um litro de gasolina, durante a combustão da qual esse volume é produzido, é consumido para superar uma distância de 10 km. Vamos tentar dissipar a maioria das ilusões - esta não é uma poluição tão forte, apenas um cheiro desagradável é emitido no momento da exaustão, e parece-nos que a composição do ar ao redor mudou dramaticamente. Mas não havia nenhum resíduo deixado em nossas roupas.