Potrivit cercetărilor ecologiștilor, în orașele mari, aproape 90% din poluarea aerului este cauzată de evacuarea vehiculelor. Vehiculele diesel sunt cei mai mari poluanți. Un rol important joacă și tipul de benzină arsă. De exemplu, benzina sulfuroasă eliberează oxizi de sulf în atmosferă, în timp ce clorul, bromul și plumbul. Dar cea mai comună compoziție a gazelor de eșapament este următoarea:

Azot - 75%;
- oxigen - 0,3-8,0%;
- apa - 3-5%;
- dioxid de carbon - 0-16%;
- monoxid de carbon - 0,1-5,0%;
- oxizi de azot - 0,8%;
- hidrocarburi - 0,1-2,5%;
- aldehide - până la 0,2%;
- funingine - până la 0,04%;
- benzpiren - 0,0005%.

Monoxid de carbon

Produs din arderea incompletă a benzinei sau a motorinei. Acest gaz nu are culoare, prin urmare, o persoană nu poate simți prezența lui în atmosferă. Acesta este pericolul său principal. Monoxidul de carbon leagă hemoglobina și provoacă țesuturi și organe din organism. Acest lucru duce la dureri de cap, amețeli, pierderea conștienței și chiar moartea.

Nu este neobișnuit ca o mașină să se încălzească într-un garaj închis sau chiar deschis și să ducă la moartea proprietarului mașinii. Inodor și incolor, monoxidul de carbon duce la inconștiență și moarte.

Dioxid de azot

Gaz maro-gălbui cu miros înțepător. Reduce vizibilitatea, confera aerului o nuanta maronie. Este foarte toxic, poate provoca bronșită, reduce semnificativ rezistența organismului la răceli. Dioxidul de azot are un efect deosebit de negativ asupra persoanelor care suferă de boli respiratorii cronice.

Hidrocarburi

În prezența oxizilor de azot și sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, hidrocarburile sunt oxidate, după care formează substanțe toxice care conțin oxigen cu miros înțepător, așa-numitul smog fotochimic. Hidrocarburile aromatice ciclice se găsesc și în rășini și funingine, sunt cei mai puternici cancerigeni. Unele dintre ele sunt capabile să provoace mutații.

Formaldehidă

Un gaz incolor cu miros neplăcut și înțepător. În cantități mari, iritant pentru căile respiratorii și pentru ochi. Este toxic, dăunează sistemului nervos, are efect mutagen, alergen și cancerigen.

Praf și funingine

Particule în suspensie, cu dimensiunea nu mai mare de 10 microni. Poate provoca boli ale sistemului respirator și ale mucoaselor. Funinginea este un cancerigen și poate provoca cancer.

Când motorul funcționează, particulele nearse se acumulează pe pereții sistemului de evacuare. Sub influența presiunii gazelor, acestea sunt eliberate în atmosferă, poluând-o.

Benzpiren 3.4

Una dintre cele mai periculoase substanțe care conține gaze de eșapament. Este un cancerigen puternic, crește probabilitatea de cancer.

Emisiile de la motoarele cu ardere internă (ICE) sunt împărțite în emisii de la motoarele cu carburator și diesel. Această împărțire se datorează faptului că motoarele cu carburator (CD) funcționează cu amestecuri aer-combustibil omogene, în timp ce motoarele diesel (DD) - cu amestecuri eterogene.

Emisiile de la motoarele cu ardere internă de tip carburator includ hidrocarburi, oxizi de carbon, oxizi de azot și emisii fugitive. Contaminarea are loc ca urmare a reacțiilor și în timpul arderii în vrac și pe suprafețe. Suflarea gazelor prin segmentele pistonului și evacuarea din cilindri sunt surse mai puțin intense de poluare.

În 1980, 4% dintre mașinile și camioanele din lume erau echipate cu motoare diesel, iar până la sfârșitul anilor 1980 această cifră creștea la 25%. Principalele emisii poluante ale motoarelor diesel sunt aceleasi cu cele ale motoarelor cu carburator (hidrocarburi, monoxid de carbon, oxizi de azot, emisii fugitive), dar acestora li se adauga particule de carbon (aerosol de funingine).

O mașină de pasageri emite monoxid de carbon CO până la 3 m3 / h, un camion - până la 6 m3 / h (3 ... 6 kg / h).

Compoziția gazelor de eșapament ale mașinilor cu diferite tipuri de motoare poate fi apreciată din datele prezentate în tabel. 8.1.

Emisiile de monoxid de carbon și hidrocarburi de la motoarele cu carburator sunt semnificativ mai mari decât cele de la motoarele diesel.

8.2. Reducerea emisiilor de la motoarele cu ardere internă

O creștere a performanței de mediu a unui vehicul este posibilă printr-un set de măsuri pentru a-și îmbunătăți proiectarea și modul de funcționare. Pentru a îmbunătăți performanța de mediu a mașinii plumb: crește eficiența acestuia; înlocuirea motoarelor pe benzină cu ardere internă cu cele diesel; transferul motoarelor cu ardere internă la utilizarea combustibililor alternativi (gaz comprimat sau lichefiat, etanol, metanol, hidrogen etc.); utilizarea neutralizatorilor pentru gazele de eșapament ale motorului cu ardere internă; îmbunătățirea modului de funcționare a motorului cu ardere internă și întreținerea vehiculelor.

Sunt cunoscute și aplicate o serie de metode de reducere a toxicității gazelor de eșapament. Dintre acestea, funcționarea unei mașini în condiții în care motorul emite cea mai mică cantitate de substanțe toxice (frânare redusă, mișcare uniformă la o anumită viteză etc.); utilizarea aditivilor speciali pentru combustibil, crescând gradul de combustie al acestuia și reducând emisiile de CO (alcooli, alți compuși); post-arderea în foc a unor componente dăunătoare.

V La motoarele cu carburator, raportul aer-combustibil afectează conținutul de hidrocarburi și monoxid de carbon al eșapamentului. De exemplu, emisiile cresc odată cu creșterea îmbogățirii amestecului. Conținutul de CO crește din cauza arderii incomplete cauzate de lipsa de oxigen din amestec. Creșterea conținutului de hidrocarburi se datorează în primul rând unei creșteri a adsorbției combustibilului și unei creșteri a mecanismului de ardere incompletă a combustibilului. Amestecurile sărace creează concentrații mai mici de emisie de Cn Hm și CO ca urmare a arderii lor mai complete.

V La motoarele diesel, puterea se modifică atunci când se modifică cantitatea de combustibil injectat. Ca urmare, distribuția jetului de combustibil, cantitatea de combustibil care lovește peretele, presiunea în cilindru, temperatura și durata injecției se modifică.

Experții consideră că, pentru a reduce în mod semnificativ emisiile nocive, este necesar să se reducă consumul de benzină de la 8 litri (la 100 km de rulare - la 2 ... 3 litri. Acest lucru necesită o îmbunătățire a designului motorului și a calității combustibilului; trecerea la benzină fără plumb; utilizarea post-ardere catalitică pentru a reduce emisiile de CO; introducerea de electroni

sistem de control zgomotos al proceselor de ardere a combustibilului; și alte măsuri, în special utilizarea amortizoarelor în sistemul de evacuare.

O creștere a eficienței combustibilului a unui vehicul se realizează în principal prin îmbunătățirea procesului de ardere într-un motor cu ardere internă: arderea strat cu strat a combustibilului; ardere pre-camera de ardere; utilizarea încălzirii și evaporării combustibilului în tractul de admisie; utilizarea aprinderii electronice. Rezerve suplimentare pentru îmbunătățirea eficienței mașinii sunt:

- reducerea greutății mașinii datorită îmbunătățirii designului său și utilizării materialelor nemetalice și de înaltă rezistență;

- îmbunătățirea performanței aerodinamice a caroseriei (cele mai recente modele de autoturisme au, de regulă, un coeficient de rezistență mai mic cu 30 ... 40%);

- reducerea rezistenței filtrelor de aer și a amortizoarelor, oprirea unităților auxiliare, cum ar fi un ventilator etc.;

- reducerea greutății combustibilului transportat (umplerea incompletă a rezervoarelor) și a greutății sculelor.

Modelele moderne de autoturisme diferă semnificativ în ceea ce privește eficiența consumului de combustibil față de modelele anterioare.

Mărcile promițătoare de autoturisme vor avea un consum de benzină de 3,5 l / 100 km sau mai puțin. Creșterea eficienței autobuzelor și camioanelor se realizează în primul rând prin utilizarea motoarelor diesel cu ardere internă. Au avantaje de mediu în comparație cu motoarele cu combustie internă pe benzină, deoarece au un consum specific de combustibil cu 25 ... 30% mai mic; în plus, compoziția gazelor de eșapament dintr-un motor diesel cu ardere internă este mai puțin toxică (a se vedea tabelul 8.1).

Motoarele care funcționează cu combustibili alternativi au avantaje ecologice față de motoarele cu combustie internă pe benzină. O idee generală a \ u200b \ u200b reducerii toxicității motoarelor cu ardere internă la trecerea la un combustibil alternativ poate fi obținută din datele prezentate în tabel. 8.2.

Tabelul 8.2 Toxicitatea emisiilor de ICE pe diverși combustibili

Mulți oameni de știință văd o soluție parțială la problema de mediu în transformarea mașinilor în combustibili gazoși. Deci, conținutul de monoxid de carbon

lerodul în evacuarea vehiculului cu gaz este cu 25 ... 40% mai mic; oxid de azot cu 25 ... 30%; funingine cu 40 ... 50%. Atunci când GPL sau gaz comprimat este utilizat în motoarele de automobile, gazele de eșapament nu conțin aproape deloc monoxid de carbon. Soluția problemei ar fi utilizarea pe scară largă a vehiculului electric. Vehiculele electrice produse au o autonomie limitată din cauza capacității limitate și a masei mari a bateriilor. În prezent se desfășoară cercetări ample în acest domeniu. Unele rezultate pozitive au fost deja obținute. Reducerea toxicității emisiilor poate fi realizată prin reducerea conținutului de compuși ai plumbului din benzină fără a-i deteriora proprietățile energetice.

Conversia la combustibil pe gaz nu prevede modificări semnificative în designul ICE, cu toate acestea, este constrânsă de lipsa stațiilor de alimentare și de numărul necesar de mașini convertite pentru a funcționa pe gaz. În plus, o mașină transformată pentru a funcționa cu combustibil pe gaz își pierde capacitatea de transport din cauza prezenței cilindrilor, iar autonomia sa este de aproximativ 2 ori (200 km față de 400 ... 500 km pentru o mașină pe benzină). Aceste dezavantaje pot fi parțial eliminate prin conversia vehiculului în gaz natural lichefiat.

Utilizarea metanolului și a etanolului necesită modificări în designul motorului cu ardere internă, deoarece alcoolii sunt mai activi chimic față de cauciucuri, polimeri și aliaje de cupru. Un încălzitor suplimentar trebuie introdus în designul ICE pentru a porni motorul în sezonul rece (la oră< -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.

În ciuda faptului că emisiile de substanțe toxice (Cn Hm și CO) din carter și din sistemul de combustibil al motorului sunt cu cel puțin un ordin de mărime mai mici decât emisiile de gaze de eșapament, metodele de ardere a gazelor din carter dintr-o combustie internă motoare sunt în curs de dezvoltare. Cunoscut este un circuit închis pentru neutralizarea gazelor de carter cu alimentarea lor către galeria de admisie a motorului, urmată de post-ardere. Un sistem de ventilație închis a carterului cu întoarcerea gazelor de carter în carburator reduce eliberarea de hidrocarburi în atmosferă cu 10 ... 30%, oxizii de azot cu 5 ... 25%, dar, în același timp, emisia de carbon monoxidul crește cu 10 ... 35%. Când gazele de carter revin după carburator, emisia de Cn Hm scade cu 10 ... 40%, CO cu 10 ... 25%, dar emisia de NOx crește cu 10 ... 40%.

Pentru a preveni emisiile de vapori de benzină din sistemul de combustibil, a căror parte principală intră în atmosferă atunci când motorul nu funcționează, pe mașini este instalat un sistem de neutralizare a vaporilor de combustibil din carburator și din rezervorul de combustibil, constând din trei unități principale ( Fig. 8.1): un rezervor de combustibil etanș 1 cu un rezervor special 2 pentru a compensa dilatarea termică a combustibilului; capacele 3 ale gâtului de umplere cu combustibil cu o supapă de siguranță cu două căi pentru a preveni presiunea excesivă sau vidul în rezervor; un absorbant 4 pentru absorbția vaporilor de combustibil atunci când motorul este oprit, cu un sistem de recuperare a vaporilor în tractul de admisie al motorului în timpul funcționării acestuia. Cărbunele activ este folosit ca adsorbant.

Orez. 8.1. Schema de captare a vaporilor de combustibil ai unui motor cu combustie internă pe benzină

Respectarea reglementărilor de întreținere și controlul compoziției gazelor de eșapament (gaze de eșapament) ale motorului cu ardere internă poate reduce semnificativ emisiile toxice în atmosferă. Se știe că, cu 160 de mii de km de parcurs și în absența controlului, emisiile de CO cresc de 3,3 ori, iar Cp NT - de 2,5 ori.

Îmbunătățirea performanței de mediu a unui sistem de propulsie cu turbină cu gaz (GTDU) pe avioane se realizează prin îmbunătățirea procesului de ardere a combustibilului, utilizarea combustibililor alternativi (gaz lichefiat, hidrogen etc.) și organizarea rațională a traficului pe aeroporturi.

O creștere a timpului de rezidență al produselor de ardere în camera de ardere a unui GTEU este însoțită de o creștere a completității arderii (o scădere a conținutului de CO și Cn Hm în produsele de ardere) și a conținutului de oxizi de azot în lor. Prin urmare, prin modificarea timpului de rezidență al gazului în camera de ardere, este posibil să se obțină doar toxicitatea minimă a produselor de ardere și să nu o elimine complet.

Un mijloc mai eficient de reducere a toxicității GTDU este utilizarea metodelor de alimentare cu combustibil care asigură un amestec mai uniform de combustibil și aer. Acestea includ dispozitive cu evaporare preliminară a combustibilului, injectoare cu aerare a combustibilului etc. Testele pe camerele modelului indică faptul că astfel de metode pot reduce conținutul de Cn Hm din produsele de ardere cu mai mult de un ordin de mărime, CO - de mai multe ori, asigură evacuarea fără fum. și reduce conținutul de NOx.

O reducere semnificativă a conținutului de NOx din produsele de combustie ale motoarelor cu turbină cu gaz este realizată printr-un proces etapă de ardere a combustibilului în camere de ardere cu două zone. În astfel de camere, partea principală a combustibilului în regimurile de tracțiune mare este arsă sub forma unui amestec slab preparat anterior. O parte mai mică a combustibilului (~ 25%) este arsă sub formă de amestec bogat, unde se formează în principal oxizi de azot. Experimentele arată că cu o astfel de ardere este posibilă reducerea conținutului de NOx de 2 ori.

Soluția la problemele de mediu asociate cu utilizarea tehnologiei rachetelor se bazează pe utilizarea combustibilului ecologic, în principal oxigen și hidrogen.

8.3. Neutralizarea emisiilor de evacuare de la motoarele cu ardere internă

Îmbunătățirea performanței de mediu a vehiculelor este posibilă printr-un set de măsuri de îmbunătățire a designului și modurilor de funcționare ale acestora. Printre acestea se numără îmbunătățirea eficienței motoarelor, înlocuirea versiunilor lor pe benzină cu cele diesel, utilizarea combustibililor alternativi (gaz comprimat sau lichefiat, etanol, metanol, hidrogen etc.), utilizarea neutralizatoarelor de gaze de eșapament, optimizarea funcționării motorului și întreținerea mașinii.

O reducere semnificativă a toxicității motorului cu ardere internă se realizează prin utilizarea convertoarelor de gaze de eșapament (gaze de eșapament). Neutralizatori lichidi, catalitici, termici și combinați cunoscuți. Cele mai eficiente dintre acestea sunt structurile catalitice. Echiparea mașinilor cu acestea a început în 1975 în SUA și în 1986 în Europa. De atunci, poluarea atmosferică prin eșapament a scăzut brusc - cu 98,96 și, respectiv, 90% pentru hidrocarburi, CO și NOx.

Un convertor catalitic este un dispozitiv suplimentar care este introdus în sistemul de evacuare al motorului pentru a reduce emisiile de gaze de eșapament. Neutralizatori lichidi, catalitici, termici și combinați cunoscuți.

Principiul de funcționare al neutralizatorilor lichidi se bazează pe dizolvarea sau interacțiunea chimică a componentelor toxice ale gazelor de eșapament atunci când acestea sunt trecute printr-un lichid cu o anumită compoziție: apă, o soluție apoasă de sulfit de sodiu, o soluție apoasă de bicarbonat de sodiu.

În fig. 8.2 este o diagramă a unui convertor de lichid utilizat cu un motor diesel în doi timpi. Gazele de eșapament intră în neutralizator prin conducta 1 și prin colectorul 2 intră în rezervorul 3, unde reacţionează cu fluidul de lucru. Gazele curățate trec prin filtrul 4, separatorul 5 și sunt eliberate în atmosferă. Pe măsură ce se evaporă, lichidul este adăugat în rezervorul de lucru din rezervorul suplimentar 6.

Orez. 8.2. Circuit convertor lichid

Trecerea gazelor de eșapament diesel prin apă duce la o scădere a mirosului, aldehidele sunt absorbite cu o eficiență de 0,5, iar eficiența de îndepărtare a funinginei ajunge la 0,60 ... 0,80. În același timp, conținutul de benzo (a) piren din gazele de eșapament ale motoarelor diesel scade ușor. Temperatura gazelor după curățarea lichidă este de 40 ... 80 ° C, iar fluidul de lucru este încălzit la aproximativ aceeași temperatură. Odată cu scăderea temperaturii, procesul de curățare este mai intens.

Neutralizatoarele lichide nu necesită timp pentru a ajunge în modul de funcționare după pornirea unui motor rece. Dezavantajele neutralizatorilor lichidi: greutate mare și dimensiuni; necesitatea schimbării frecvente a soluției de lucru; ineficiență în raport cu CO; randament scăzut (0,3) în raport cu NOx; evaporarea intensivă a lichidului. Utilizarea neutralizatorilor lichizi în sistemele de purificare combinată poate fi însă rațională, mai ales pentru instalațiile ale căror gaze de evacuare trebuie să aibă o temperatură scăzută la intrarea în atmosferă.

Gazele vehiculelor rămân în stratul de suprafață al atmosferei, ceea ce face dificilă disiparea lor. Străzile înguste și clădirile înalte ajută, de asemenea, la captarea gazelor de eșapament toxice în zona de respirație a pietonilor. Gazele de eșapament ale vehiculelor includ peste 200 de componente, în timp ce doar câteva dintre ele sunt standardizate (fum, oxizi de carbon și azot, hidrocarburi).

Compoziția gazelor de eșapament depinde de o serie de factori: tipul motorului (carburator, motorină), modul de funcționare și sarcina acestuia, starea tehnică și calitatea combustibilului (tabelele 10.4, 10.5). [...]

Gazele de eșapament, pe lângă hidrocarburile care compun combustibilul, conțin produse de ardere incompletă, cum ar fi acetilena, olefinele și compușii carbonilici. Cantitatea de COV din gazele de eșapament depinde de condițiile de funcționare ale motorului. În special, o cantitate mare de impurități nocive intră în aerul ambiant atunci când motorul este la ralanti - în timpul opririlor scurte și la intersecții. [...]

Gazele de eșapament includ substanțe toxice precum monoxid de carbon, oxizi de azot, dioxid de sulf, compuși de plumb și diferite hidrocarburi cancerigene.

Gazele de eșapament ale motoarelor cu carburator și diesel conțin aproximativ 200 de compuși chimici, dintre care cei mai toxici sunt oxizi de carbon, azot, hidrocarburi, inclusiv hidrocarburi aromatice policiclice (benz (a) piren etc.). Când se arde 1 litru de benzină, intră în aer 200-400 mg de plumb, care face parte din aditivul antidetonant. Transportul este, de asemenea, o sursă de praf rezultat din distrugerea suprafețelor drumurilor și abraziunea anvelopelor. [...]

Deoarece compoziția gazelor de eșapament depinde de amestecul combustibil/aer și de momentul aprinderii, aceasta va depinde și de comportamentul de conducere. Pentru a obține cea mai mare putere, sunt necesare amestecuri cu 10-15% îmbogățire, în timp ce cea mai economică viteză este cu o îmbogățire cu combustibil puțin mai mică. Majoritatea motoarelor necesită amestecuri bogate la ralanti, iar produsele de ardere nu sunt ejectate complet din cilindru. La accelerare, presiunea din sistemul de alimentare scade și combustibilul se condensează pe pereții galeriei. Un carburator este folosit pentru a preveni înclinarea amestecului de combustibil, care furnizează mai mult combustibil la accelerare. Cu o scădere a vitezei cu accelerația închisă, vidul din colector crește, scurgerea de aer scade și saturația amestecului crește excesiv. Cu astfel de fluctuații, emisiile depind în mare măsură de cerințele impuse motorului (tab. [...]

Problema gazelor de eșapament și a aerosolilor emise în aer de motoarele de automobile necesită un studiu mult mai intens. În această direcție, au fost deja obținute câteva date privind compoziția gazelor de eșapament, din care rezultă că compoziția acestora se modifică sub influența a numeroși factori, care includ proiectarea motorului, modul de funcționare și îngrijirea motorului, precum și combustibilul utilizat ( Faith, 1954; Fitton, 1954) ... În prezent, este planificat să se studieze intens efectul tuturor părților constitutive ale gazelor de eșapament într-un experiment cronic, asupra animalelor. [...]

Gaz incolor, inodor și fără gust. Densitatea în raport cu aerul 0,967. Punctul de fierbere este de 190 ° C. Coeficient de solubilitate în apă 0,2489 (20 °), 0,02218 (30 °), 0,02081 (38 °), 0,02035 (40 °). Greutate de 1 litru de gaz la 0 ° C și 760 mm Hg. Artă. 1,25 g. Face parte din diferite amestecuri de gaze, cuptor de cocs, șist, apă, lemn, gaze de furnal, gaze de evacuare a vehiculelor etc. [...]

Gazele de eșapament de la mașini și alte motoare cu ardere internă sunt principala sursă de poluare a aerului urban (până la 40% din toată poluarea din Statele Unite). Mulți experți sunt înclinați să vadă problema poluării atmosferice ca o problemă a poluării acesteia cu gazele de eșapament ale diferitelor motoare (mașini, bărci și nave cu motor, motoare cu reacție ale aeronavelor etc.). Compoziția acestor gaze este foarte complexă, deoarece, pe lângă hidrocarburile de diferite clase, ele conțin substanțe anorganice toxice (oxizi de azot, carbon, compuși ai sulfului, halogeni), precum și metale și compuși organometalici. Analiza unor astfel de compoziții care conțin compuși anorganici și organici cu un interval larg de fierbere (hidrocarburi C1-C12) întâmpină dificultăți semnificative și, de regulă, se folosesc mai multe metode analitice pentru implementarea acesteia. În special, monoxidul de carbon și dioxidul de carbon sunt determinate prin spectroscopie IR, oxizii de azot - prin chemiluminiscență, iar cromatografia în gaz este utilizată pentru detectarea hidrocarburilor. Poate fi folosit pentru a analiza componentele anorganice ale gazelor de eșapament, iar sensibilitatea de detecție este de aproximativ 10-4% pentru CO, 10-2% pentru NO, 3-10-4% pentru CO2 și 2-10 "5% pentru hidrocarburi, dar analiza complicată și consumatoare de timp. [...]

Concentrația gazelor de eșapament în tunel este influențată de: 1) intensitatea, compoziția și viteza fluxului de trafic; 2) lungimea, configurația și adâncimea tunelului; 3) direcția și viteza vântului dominant în raport cu axa tunelului. [...]

Masa 12.1 arată compoziția principalelor impurități din gazele de eșapament ale motoarelor cu combustie internă pe benzină și diesel (ICE). [...]

S-a menționat mai sus că compoziția gazelor de eșapament se modifică semnificativ odată cu modificarea modului de funcționare a motorului, prin urmare reactorul trebuie calculat ținând cont de modificarea concentrațiilor. În plus, reacția necesită temperaturi ridicate, astfel încât reactorul trebuie să asigure o creștere rapidă a temperaturii, deoarece apa se va condensa în reactorul rece. La dificultățile tehnice se adaugă și condiția prealabilă pentru ca sistemul reactor să funcționeze mult timp fără întreținere. Spre deosebire de alte dispozitive din mașină, în acest caz, șoferul nu va acorda atenție sistemului reactor, ceea ce nu-i dă un randament practic și, poate, nu va primi semnale reale că sistemul este defect. În plus, este mult mai dificil să monitorizați eficiența unui sistem de canalizare prin inspecții regulate și inspecții tehnice decât atingerea unui anumit nivel mediu de fiabilitate structurală. [...]

Compoziția cantitativă și calitativă a gazelor de eșapament depinde de tipul și calitatea combustibilului, tipul motorului, caracteristicile acestuia, starea tehnică, calificarea mecanicilor, dotarea parcului de vehicule cu echipamente de diagnosticare etc. [...]

Pentru a determina dioxidul de azot în gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă ale mașinilor și în gazele de eșapament ale băilor de regenerare de argint, a fost propusă o celulă electrochimică necurgătoare cu o durată de viață lungă de 120 de zile. Electrodul de lucru este din platină sau grafit, iar electrodul auxiliar este cărbune de grad B. Soluția de absorbție are o compoziție de 3% de KBr și 1% de H2304. Limita inferioară a concentrației analizate de dioxid de azot pentru această celulă staționară este de 0,001 mg/l. [...]

Masa 3 arată compoziția aproximativă a gazelor de eșapament ale motoarelor cu carburator și diesel (I. L. Varshavsky, 1969). [...]

Poluarea semnificativă a atmosferei are loc prin evacuare! gazele transportului rutier. Acestea includ o gamă largă de: substanțe toxice, dintre care principalele sunt: ​​CO, NOx - hidrocarburi, substanțe cancerigene. Poluanții bazinului aerian proveniți din transportul rutier ar trebui să includă și praful de cauciuc format ca urmare a abraziunii anvelopelor auto. [...]

Starea tehnică a motorului. Starea tehnică a motorului și, în primul rând, a carburatorului are o mare influență asupra compoziției gazelor de eșapament. Studiile efectuate de Zh-G. Manusadzhants (1971) au arătat că, după instalarea pe mașini care anterior aveau un conținut crescut de monoxid de carbon în gazele de eșapament (5-6%), carburatoare noi, reglate corect, concentrația acestui gaz a scăzut. la 1,5%... Carburatoarele defecte după reparații și reglaje au redus și conținutul de monoxid de carbon din gazele de eșapament cu până la 1,5-2%. [...]

O măsură simplă - reglarea motoarelor poate reduce de mai multe ori toxicitatea gazelor de eșapament. Prin urmare, în orașe sunt create puncte de control și măsurare pentru a diagnostica motoarele mașinilor. În service-ul auto, pe tamburi de rulare speciale care înlocuiesc suprafața drumului, mașina este testată, timp în care se măsoară compoziția chimică a gazelor motorului în diferite moduri de funcționare. O mașină cu o emisie mare de gaze de eșapament pe conductă nu trebuie eliberată. Conform datelor disponibile în literatură, numai această măsură poate reduce poluarea aerului în 1980 de 3,2 ori, iar până în 2000 - de 4 ori. [...]

Schema luată în considerare prevede ca o parte din energia termică a gazelor de eșapament în timpul perioadei de încălzire să fie utilizată în scopuri de încălzire a stației de comprimare, așezărilor adiacente, a serelor și a fermelor de animale. Unitatea complexă de inginerie energetică de la stația de compresor include multe unități, ansambluri și echipamente prezentate în diagrama din Fig. 1, care au demonstrat eficiență ridicată și au fost operate cu succes de mult timp în diverse industrii. [...]

În condițiile din Yuzhno-Sakhalinsk, unde principalii poluanți sunt gazele de eșapament ale vehiculelor și deșeurile de la centralele termice, nu s-au efectuat lucrări speciale pentru a le influența asupra anumitor obiecte ale florei. În cursul lucrărilor de determinare a compoziției oligoelementelor a unui număr de plante, inclusiv ierburi de luncă și buruieni, s-au făcut unele observații cu privire la conținutul de oligoelemente toxice în masa supraterană a plantelor din oraș și dincolo, precum și pe hărțile deșeurilor recuperate ale zonei de eliminare a cenușii a CHPP Yuzhno-Sakhalinskaya ... Compoziția chimică depinde atât de specie, cât și de condițiile externe de existență, prin urmare, pentru determinarea plumbului s-au prelevat probe din următoarele specii de plante: arici (Dactylis glomerata L.), trifoi târâtor (Trifolium repens L.), Iarba de stuf Langsdorf (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), Iarbă de luncă (Poa pratensis L.), păpădie (Taraxacum officinale Web.) - în limitele orașului, pe marginea drumurilor și pentru control - în locuri departe de impactul antropic. [. ..]

S-a menționat deja că razele soarelui pot modifica compoziția chimică a poluanților din aer. Acest lucru se remarcă mai ales în cazul poluanților de tip oxidant, când razele solare pot duce la formarea de gaz iritant din neiritant (Haagen-Smit a. Fox, 1954). Transformări fotochimice de acest tip au loc în timpul reacției dintre hidrocarburile și oxizii de azot conținuti în aer, principala sursă a ambelor fiind gazele de eșapament ale automobilelor. Aceste reacții fotochimice sunt atât de importante (de exemplu, în Los Angeles) încât se depun eforturi enorme pentru a rezolva această problemă specială pusă de gazele de eșapament ale automobilelor. Soluția acestei probleme este abordată din trei părți diferite: a) prin schimbarea combustibilului pentru motoare; b) prin modificarea designului motorului; c) modificarea compoziției chimice a gazelor de eșapament după formarea lor în motor. [...]

Vi se poate părea ciudat că nu există nicio mențiune despre monoxidul de carbon (monoxid de carbon), care, după cum toată lumea știe, face parte din gazele de eșapament ale unei mașini. Mulți mor în fiecare an, care au obiceiul de a încerca un motor într-un garaj închis sau de a ridica toată geamul dintr-o mașină care are o scurgere în sistemul de evacuare. În concentrații mari, monoxidul de carbon este cu siguranță fatal: atunci când este combinat cu hemoglobina din sânge, împiedică transferul de oxigen din plămâni către toate organele corpului. Dar în aer liber, în marea majoritate a cazurilor, concentrația de monoxid de carbon este atât de scăzută încât nu reprezintă un pericol pentru sănătatea umană. [...]

Rețineți că o cantitate semnificativă de monoxid de carbon intră în aerul atmosferic cu gazele de eșapament ale mașinilor și ale altor vehicule echipate cu motoare cu combustie internă cu carburator, a căror evacuare conține CO de la 2 la 10% (valorile mari corespund modurilor de viteză mică) . În acest sens, o atenție deosebită este acordată dezvoltării carburatoarelor produse sub numele de cod „Ozon” pentru autoturismele „Zhiguli”. Datorită unei serii de inovații tehnice, acest carburator poate reduce semnificativ emisia de substanțe dăunătoare corpului uman în atmosferă cu gazele de eșapament. La recomandarea Institutului Central de Cercetare Științifică Auto și Auto, pe carburator a fost utilizat un dispozitiv „Cascade”, care optimizează compoziția amestecului combustibil-aer, făcând astfel posibilă nu numai reducerea toxicității emisiilor, ci și pentru a reduce consumul specific de benzină. [...]

Monoxidul de carbon se formează prin arderea incompletă a substanțelor care conțin carbon. Face parte din gazele emise în procesele de topire și prelucrare a metalelor feroase și neferoase, gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă, gazele „generate în timpul operațiunilor de sablare etc. [...]

Metodele moderne de analiză fac posibilă, odată cu vârsta straturilor individuale de gheață, să se determine compoziția aerului în timpul perioadei de formare a acestora, să se monitorizeze creșterea poluării aerului. Deci, în 1968 s-a constatat că nivelul de oxid de plumb, care intră în aer în principal cu gazele de eșapament ale mașinilor, este deja de aproximativ 200 mg la 1 tonă de gheață. Autorii cărții „Asediate de gheața veșnică”, din care sunt preluate aceste cifre, le comentează astfel: „Gheața, acest martor tăcut al evoluției climei Pământului, semnalează un mare pericol. Îl va asculta omenirea?” . [...]

Astfel de studii creează, de asemenea, condițiile preliminare pentru dezvoltarea unor modele predictive speciale care leagă compoziția combustibilului și proprietățile acestuia cu emisiile de gaze de eșapament pentru familiile de mașini, de la cele mai vechi vehicule fără convertoare catalitice până la cele mai recente modele de mașini produse cu cea mai recentă tehnologie. Această relație dintre proprietăți, compoziție și emisii este extrem de complexă, iar astfel de modele permit proiectanților de combustibil să găsească limite specifice de compoziție pentru compozițiile combustibilului la care modificările caracteristicilor combustibilului pot avea un efect măsurabil și cuantificabil asupra emisiilor de eșapament. Aceste limite de formulare vor depinde, desigur, atât de tipul de vehicule disponibile pe o anumită piață, cât și de capacitatea de a produce combustibil. Astfel, în acest caz, pentru a înțelege întregul proces, este necesar să avem o imagine clară care caracterizează ambii acești factori. [...]

Fenolii sunt utilizați pentru dezinfecție, precum și pentru fabricarea adezivilor și a materialelor plastice fenol-formaldehidice. În plus, ele fac parte din gazele de eșapament ale motoarelor pe benzină și diesel, formate în timpul arderii și cocsării lemnului și cărbunelui. [...]

Sub influența emisiilor de la întreprinderile industriale, a deșeurilor active chimic și a reziduurilor din producția principală, compoziția aerului atmosferic din orașe se modifică semnificativ. În acesta, procentul de conținut de praf crește semnificativ, în plus, apar „urme” de substanțe care nu sunt caracteristice mediului în stare naturală. Creșterea crescândă a gazelor de eșapament de la autovehicule contribuie la dezvoltarea bolilor respiratorii severe. Emisiile de substanțe nocive de la vehicule și întreprinderi industriale provoacă o poluare sporită a aerului cu oxizi de sulf, sulfați, dioxid de carbon, monoxid de carbon, oxizi de azot, hidrogen sulfurat, amoniac, acetonă, formaldehidă etc. Efectul iritant al poluării atmosferice se manifestă printr-un nespecific. reacția organismului. În cazurile acute de poluare ridicată a aerului, se observă iritații, conjunctive, tuse, salivație crescută, spasm glotă și alte câteva simptome. Cu poluarea cronică a aerului, există o variabilitate cunoscută a simptomelor enumerate și natura lor mai puțin pronunțată. Poluarea aerului din orașe este motivul care crește rezistența la fluxul de aer în tractul respirator. [...]

Controlul asupra stării aerului în Republica Federală Germania este efectuat de o rețea de posturi și 9 stații permanente (München) care monitorizează conținutul de gaze nocive și praf din atmosferă 15. Substanțe care se află în gazele de evacuare de automobile sunt cele mai periculoase pentru mediu. Datele de măsurare sunt trimise la un centru de procesare echipat cu un computer pentru a compila caracteristicile necesare ale poluării aerului și clasificarea acestora. [...]

Transportul rutier nu este una dintre principalele surse de dioxid de sulf în atmosferă. În cartea lui I. L. Varshavsky, R. V. Malov „Cum să neutralizezi gazele de eșapament ale unei mașini” (1968), problema dioxidului de sulf ca evacuare a motorului unei mașini nu este deloc luată în considerare. Această poziție este în concordanță cu rezultatele studiilor din 1974-1975 ale aerului pe autostrăzile cu trafic auto aglomerat din Leningrad, unde au fost observate cazuri izolate de exces nesemnificativ de concentrații admise de dioxid de sulf (G.V. Novikov și colab., 1975). Cu toate acestea, conform datelor SUA (V.N.Smelyakov, 1969), emisia anuală de oxizi de sulf de către mașini în această țară ajunge la 1 milion de tone, adică este proporțională cu emisia de particule solide. În Anglia pentru 1954, conform RSHOP (1956), emisiile de dioxid de sulf de la autovehicule s-au ridicat la 20 mii tone și 0,02% motorină. Aceste materiale convin în oportunitatea controlării concentrației de anhidridă pe rutele de trafic intens. [...]

În plus, aceste cunoștințe și această abordare pot fi aplicate tehnologiilor de motoare nou dezvoltate. După cum se arată în fig. 1, se așteaptă ca direcția viitoare de lucru pentru minimizarea emisiilor motoarelor tradiționale să se îndrepte către sisteme complet optimizate, care să acopere vehiculul, motorul și combustibilul. Un factor cheie în acest proces va fi cunoașterea modului de selectare adecvată a compoziției combustibililor speciali pentru a le face potrivite pentru astfel de sisteme. [...]

Ca exemple de aplicare practică a diodelor laser promițătoare pe bază de Pb, Bn, Te pot fi citate două proiecte dezvoltate de firma americană Texas Instrument (Dallas). În primul dintre ele, este dezvoltat un dispozitiv compact (cu o greutate de cel mult 4,5 kg) pe o diodă laser reglabilă pentru monitorizarea emisiilor industriale din conducte pentru conținutul de 302, NO2 și alte gaze. Al doilea proiect vizează crearea unui dispozitiv convenabil pentru monitorizarea gazelor de eșapament ale vehiculelor pentru conținutul de CO, CO2, reziduuri de hidrocarburi nearse și gaze care conțin sulf. Modelele construite sunt matrici ale unui număr de baze laser, fiecare reglată la un anumit gaz și conectată prin matrici optice similare ale fotodetectorilor. Aparatul trebuie plasat direct în fluxul de evacuare. Dificultățile sunt asociate cu dezvoltarea unui răcitor convenabil necesar pentru a furniza radiație laser continuă. Acest prnbor este creat ca instrument de control al masei în legătură cu dezvoltarea unui proiect de standard de stat al SUA pentru compoziția admisă a gazelor de eșapament. Ambele dispozitive se bazează pe metoda de absorbție. [...]

În timp ce reglementarea combustibililor sulf și carburanții alternativi au potențialul de a reduce indirect emisiile nocive ale vehiculelor, din perspectiva companiei petroliere, principalul factor de luat în considerare atunci când se dezvoltă combustibili cu emisii scăzute este potențialul de a afecta direct emisiile acestor proprietăți, cum ar fi hidrocarburile. compoziția, volatilitatea, densitatea, indicele cetanic etc., precum și compușii care conțin oxigen (oxidanți) sau biocarburanții incluși în combustibil. Această secțiune abordează prima întrebare. Ultimul subiect este discutat mai detaliat într-un articol însoțitor publicat în aceeași jurnal. [...]

Ciclurile azotului și sulfului sunt din ce în ce mai influențate de poluarea aerului industrial. Oxizii de azot (NO și NO2) și sulf (50g) apar în timpul acestor cicluri, dar doar ca stadii intermediare și sunt prezenți în majoritatea habitatelor în concentrații foarte scăzute. Arderea combustibililor fosili a crescut foarte mult nivelurile de oxid volatil din aer, în special în orașe; într-o astfel de concentrație, ele devin deja periculoase pentru componentele biotice ale ecosistemelor. În 1966, acești oxizi reprezentau aproximativ o treime din totalul (125 milioane de tone) de emisii industriale din Statele Unite.Sursa principală de BOG sunt centralele termice pe cărbune, iar principala sursă de NO2 sunt motoarele de automobile. L), iar oxizii de azot sunt nocivi, ajungând în tractul respirator al animalelor superioare și al oamenilor. Ca urmare a reacțiilor chimice ale acestor gaze cu alți poluanți, efectul nociv al ambilor este agravat (se remarcă un fel de sinergie). Dezvoltarea de noi tipuri de motoare cu ardere internă, eliminarea sulfului din combustibil și trecerea de la centralele termice la centralele nucleare vor elimina aceste perturbări grave ale ciclurilor de azot și sulf. Notați între paranteze că astfel de schimbări în modul în care oamenii produc energie vor ridica alte probleme la care trebuie gândite în prealabil (vezi cap. 16). [...]

Această împrejurare predetermina, de asemenea, următorul argument în favoarea ingineriei interne a energiei cu hidrogen. Constă în necesitatea unei abordări globale a soluționării unor astfel de probleme. Tendința spre integrarea generală a sistemului comercial și economic de astăzi este de așa natură încât necesită o analiză a pieței mondiale pentru gama copleșitoare de bunuri și servicii. În aceste condiții, Rusia nu mai poate fi smulsă din legăturile industriale, comerciale și economice globale. Este imposibil de a nu socoti, fără a suferi mari pierderi materiale și morale, cu cerințele de mediu din ce în ce mai stricte consacrate în legislația națională și internațională. Actul pentru aer curat adoptat de Congresul SUA, întăririle menționate mai sus privind compoziția chimică a gazelor de eșapament din transportul aerian și terestru din Europa de Vest și din alte regiuni ale planetei, precum și o serie de alte măsuri legislative stau, în esență, la baza Codul global de mediu. Este necesar să se creeze un concept național de utilizare a hidrogenului în baza de combustibil a țării ca combustibil prietenos cu mediul pentru transportul aerian și terestru. Un astfel de concept și programul național corespunzător pot fi dezvoltate în cadrul conversiei industriilor de apărare. [...]

Atunci când se studiază poluarea mediului prin emisiile unei întreprinderi industriale, se iau în considerare de obicei doar acele substanțe chimice care, pe baza procesului tehnologic, pot fi considerate prioritare în ceea ce privește emisiile brute în aer sau în apele uzate. Între timp, o parte semnificativă a produselor inițiale și finale de producție are o reactivitate destul de ridicată. Prin urmare, există motive să credem că acești compuși interacționează nu numai în stadiul procesului tehnologic. Este imposibil să se excludă posibilitatea unei astfel de interacțiuni în aerul spațiilor industriale, de unde produsele nou formate intră în aerul atmosferic ca emisii fugitive. Pot fi produse noi substanțe chimice ca rezultat al reacțiilor chimice și fotochimice în aerul poluat, precum și în apă și sol. Un exemplu este formarea de noi substanțe chimice din produsele arderii incomplete a combustibilului care face parte din gazele de eșapament ale mașinilor. În prezent, căile de oxidare fotochimică a acestor produse au fost suficient studiate. S-a dovedit posibilitatea poluării aerului atmosferic cu substanţe chimice noi calitativ neprecizate în reglementările tehnologice ale întreprinderilor studiate.

Un mic program educațional pentru cei cărora le place să respire din țeava de eșapament.

Gazele de eșapament ale motorului cu ardere internă conțin aproximativ 200 de componente. Perioada de existență a acestora durează de la câteva minute până la 4 -5 ani. În funcție de compoziția și proprietățile lor chimice, precum și de natura efectului asupra corpului uman, acestea sunt combinate în grupuri.

Primul grup. Include substanțe netoxice (componente naturale ale aerului atmosferic

A doua grupă. Acest grup include o singură substanță - monoxid de carbon sau monoxid de carbon (CO). Produsul arderii incomplete a combustibililor petrolieri este incolor și inodor, mai ușor decât aerul. În oxigen și în aer, monoxidul de carbon arde cu o flacără albăstruie, degajând multă căldură și transformându-se în dioxid de carbon.

Monoxidul de carbon are un efect toxic pronunțat. Se datorează capacității sale de a reacționa cu hemoglobina din sânge, ducând la formarea carboxihemoglobinei, care nu leagă oxigenul. Ca urmare, schimbul de gaze în organism este perturbat, apare lipsa de oxigen și apare o defecțiune a tuturor sistemelor corpului.

Șoferii de mașini sunt adesea sensibili la intoxicații cu monoxid de carbon atunci când petrec noaptea într-o cabină cu motorul pornit sau când motorul se încălzește într-un garaj închis. Natura intoxicației cu monoxid de carbon depinde de concentrația acestuia în aer, de durata expunerii și de susceptibilitatea individului. Otrăvirea ușoară provoacă pulsații în cap, întunecare a ochilor și creșterea ritmului cardiac. În otrăvirea severă, conștiința devine tulbure, somnolența crește. La doze foarte mari de monoxid de carbon (peste 1%), are loc pierderea conștienței și moartea.

A treia grupă. Conține oxizi de azot, în principal NO - oxid de azot și NO 2 - dioxid de azot. Acestea sunt gaze formate în camera de ardere a unui motor cu ardere internă la o temperatură de 2800 ° C și o presiune de aproximativ 10 kgf / cm 2. Oxidul nitric este un gaz incolor, nu interacționează cu apa și este ușor solubil în ea, nu reacționează cu soluțiile de acizi și alcaline.

Este ușor oxidat de oxigenul atmosferic și formează dioxid de azot. În condiții atmosferice normale, NO este complet transformat în gaz NO 2 de culoare maro cu miros caracteristic. Este mai greu decât aerul, prin urmare se adună în depresiuni, șanțuri și prezintă un mare pericol în timpul întreținerii vehiculului.

Pentru corpul uman, oxizii de azot sunt chiar mai nocivi decât monoxidul de carbon. Natura generală a impactului variază în funcție de conținutul diferiților oxizi de azot. Când dioxidul de azot intră în contact cu o suprafață umedă (membrane mucoase ale ochilor, nasului, bronhiilor), se formează acizii nitric și azotos, care irită membranele mucoase și afectează țesutul alveolar al plămânilor. La concentrații mari de oxizi de azot (0,004 - 0,008%) apar manifestări astmatice și edem pulmonar.

Inhalând aer care conține oxizi de azot în concentrații mari, o persoană nu are senzații neplăcute și nu se așteaptă la consecințe negative. Cu expunerea prelungită la oxizi de azot în concentrații care depășesc norma, oamenii se îmbolnăvesc de bronșită cronică, inflamație a mucoasei tractului gastrointestinal, suferă de slăbiciune cardiacă, precum și tulburări nervoase.

Reacția secundară la efectele oxizilor de azot se manifestă prin formarea nitriților în corpul uman și absorbția lor în sânge. Acest lucru determină conversia hemoglobinei în metaemoglobină, ceea ce duce la afectarea activității cardiace.

Oxizii de azot au un efect negativ și asupra vegetației, formând soluții de acizi azotic și azot pe plăcile frunzelor. Această proprietate este, de asemenea, responsabilă pentru efectul oxizilor de azot asupra materialelor de construcție și structurilor metalice. În plus, ei participă la reacția fotochimică de formare a smogului.

A patra grupă. Această grupă, care este cea mai numeroasă ca compoziție, include diferite hidrocarburi, adică compuși de tip C x H y. Gazele de evacuare conțin hidrocarburi din diverse serii omoloage: parafinice (alcani), naftenice (ciclani) și aromatice (benzen), aproximativ 160 de componente în total. Ele se formează ca urmare a arderii incomplete a combustibilului în motor.

Hidrocarburile nearse sunt una dintre cauzele fumului alb sau albastru. Acest lucru se întâmplă atunci când aprinderea amestecului de lucru din motor este întârziată sau la temperaturi scăzute în camera de ardere.

Hidrocarburile sunt toxice și au un efect negativ asupra sistemului cardiovascular uman. Compușii de hidrocarburi ai gazelor de eșapament, împreună cu proprietățile toxice, au un efect cancerigen. Carcinogenii sunt substanțe care contribuie la apariția și dezvoltarea neoplasmelor maligne.

Hidrocarbura aromatică benz-a-pirenul C 20 H 12, care este conținută în gazele de eșapament ale motoarelor pe benzină și diesel, are o activitate cancerigenă deosebită. Se dizolvă bine în uleiuri, grăsimi, ser din sânge uman. Acumulând în corpul uman până la concentrații periculoase, benz-a-pirenul stimulează formarea de tumori maligne.

Sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare, hidrocarburile reacționează cu oxizii de azot, rezultând formarea de noi produse toxice - fotooxidanții, care stau la baza „smogului”.

Fotooxidanții sunt activi din punct de vedere biologic, au un efect dăunător asupra organismelor vii, duc la o creștere a bolilor pulmonare și bronșice la oameni, distrug produsele din cauciuc, accelerează coroziunea metalelor și înrăutățesc vizibilitatea.

A cincea grupă. Este compus din aldehide - compuși organici care conțin gruparea aldehidă -CHO, asociată cu un radical de hidrocarbură (CH 3, C 6 H 5 sau altele).

Gazele de evacuare conțin în principal formaldehidă, acroleină și acetaldehidă. Cea mai mare cantitate de aldehide se formează la sarcini în gol și la sarcini mici când temperaturile de ardere în motor sunt scăzute.

Formaldehida НСНО este un gaz incolor cu miros neplăcut, mai greu decât aerul, ușor solubil în apă. Irită mucoasele umane, căile respiratorii, afectează sistemul nervos central și provoacă miros de gaze de eșapament, în special la motoarele diesel.

Acroleina CH 2 = CH-CH = O, sau aldehida acidului acrilic, este un gaz otrăvitor incolor, cu miros de grăsime arsă. Are efect asupra membranelor mucoase.

Aldehida acetică CH 3 CHO este un gaz cu miros înțepător și efect toxic asupra organismului uman.

A șasea grupă. Funingine și alte particule dispersate (produse de uzură a motorului, aerosoli, uleiuri, depozite de carbon etc.) sunt eliberate în acesta. Funingine - particule de carbon solid de culoare neagră formate în timpul arderii incomplete și descompunerii termice a hidrocarburilor combustibile. Nu prezintă un pericol imediat pentru sănătate, dar poate irita tractul respirator. Prin crearea unui traseu de fum în spatele vehiculului, funinginea afectează vizibilitatea pe drumuri. Cel mai mare rău al funinginei constă în adsorbția benz-a-pirenului pe suprafața sa, care în acest caz are un efect negativ mai puternic asupra corpului uman decât în ​​forma sa pură.

A șaptea grupă. Este un compus cu sulf - gaze anorganice precum dioxidul de sulf, hidrogenul sulfurat, care apar în gazele de eșapament ale motoarelor dacă se folosește combustibil cu conținut ridicat de sulf. Combustibilii diesel conțin mult mai mult sulf decât alți combustibili utilizați în transport.

Câmpurile interne de petrol (în special în regiunile estice) se caracterizează printr-un procent ridicat de prezență a sulfului și a compușilor sulfului. Prin urmare, motorina obținută din acesta, conform tehnologiilor învechite, se distinge printr-o compoziție fracționată mai grea și, în același timp, este mai puțin purificată din compușii de sulf și parafină. Conform standardelor europene, introduse în 1996, conținutul de sulf în motorină nu trebuie să depășească 0,005 g/l, iar conform standardului rus - 1,7 g/l. Prezența sulfului crește toxicitatea gazelor de eșapament diesel și este motivul apariției compușilor nocivi de sulf în acestea.

Compușii sulfului au un miros înțepător, sunt mai grei decât aerul și se dizolvă în apă. Au un efect iritant asupra membranelor mucoase ale gâtului, nasului și ochilor umani, pot duce la perturbarea metabolismului carbohidraților și proteinelor și inhibarea proceselor oxidative, la concentrații mari (peste 0,01%) - la otrăvirea organismului. Anhidrida sulfuroasă are și un efect dăunător asupra florei.

A opta grupă. Componentele acestui grup - plumbul și compușii săi - se găsesc în gazele de eșapament ale mașinilor cu carburator numai atunci când se utilizează benzină cu plumb, care are un aditiv care crește octanul. Determină capacitatea motorului de a funcționa fără detonare. Cu cât este mai mare cifra octanică, cu atât benzina este mai rezistentă la detonare. Arderea prin detonare a amestecului de lucru are loc cu o viteză supersonică, care este de 100 de ori mai rapidă decât în ​​mod normal. Funcționarea motorului cu ciocănire este periculoasă deoarece motorul se supraîncălzește, puterea acestuia scade și durata de viață a acestuia este redusă drastic. O creștere a numărului octanic al benzinei ajută la reducerea posibilității de detonare.

Ca aditiv care crește cifra octanică, se folosește un agent antidetonant - lichid etil R-9. Benzina cu adaos de lichid etil devine plumb. Compoziția lichidului etilic include agentul antidetonant real - tetraetil plumb Pb (C 2 H 5) 4, captator - bromură de etil (BgC 2 H 5) și α-monocloronaftalenă (C 10 H 7 Cl), umplutură - B-70 benzină, antioxidant - paraoxidifenilamină și colorant. Când benzina cu plumb este arsă, captatorul ajută la îndepărtarea plumbului și a oxizilor săi din camera de ardere, transformându-i într-o stare de vapori. Acestea, împreună cu gazele de eșapament, sunt evacuate în zona înconjurătoare și se stabilesc în apropierea drumurilor.

Într-un mediu de pe marginea drumului, aproximativ 50% din emisiile de particule de plumb sunt imediat distribuite pe suprafața adiacentă. Restul este în aer timp de câteva ore sub formă de aerosoli, apoi se așează și pe sol în apropierea drumurilor. Acumularea de plumb pe marginea drumului contaminează ecosistemele și face ca solurile din apropiere să nu fie adecvate utilizării agricole.

Adăugarea de aditiv R-9 la benzină o face extrem de toxică. Diferitele mărci de benzină au un procent diferit de aditiv. Pentru a distinge între mărcile de benzină cu plumb, acestea sunt vopsite prin adăugarea de coloranți multicolori la aditiv. Benzina fără plumb este furnizată nevopsită (Tabelul 9).

În țările dezvoltate ale lumii, utilizarea benzinei cu plumb este limitată sau a fost deja complet eliminată. Este încă folosit pe scară largă în Rusia. Cu toate acestea, sarcina este de a abandona utilizarea acestuia. Marile centre industriale și zonele de stațiuni trec la utilizarea benzinei fără plumb.

Un impact negativ asupra ecosistemelor este exercitat nu numai de componentele considerate ale gazelor de eșapament ale motoarelor, separate în opt grupe, ci și de combustibilii, uleiurile și lubrifianții înșiși cu hidrocarburi. Deținând o mare capacitate de evaporare, mai ales când temperatura crește, vaporii de combustibili și uleiuri se răspândesc în aer și afectează negativ organismele vii.

Scurgerile accidentale și scurgerile intenționate de ulei uzat direct pe sol sau în corpurile de apă au loc în locurile în care vehiculele sunt alimentate cu combustibil și ulei. Vegetația nu crește pe locul petei de ulei pentru o lungă perioadă de timp. Produsele petroliere care intră în corpurile de apă au un efect negativ asupra florei și faunei acestora.

Principalele surse de emisii ale vehiculului sunt motorul cu ardere internă, evaporarea combustibilului prin sistemul de ventilație al rezervorului de combustibil și șasiul: ca urmare a frecării anvelopelor pe suprafața drumului, uzurii plăcuțelor de frână și coroziunii pieselor metalice, se formează particule fine de praf. indiferent de emisiile motorului. Eroziunea catalizatorului eliberează platină, paladiu și rodiu, iar uzura garniturilor ambreiajului eliberează și substanțe toxice precum plumbul, cuprul și antimoniul. Valorile limită trebuie stabilite și pentru aceste emisii secundare ale vehiculelor.

Substanțe dăunătoare

Orez. Compoziția gazelor de eșapament

Compoziția gazelor de eșapament (de evacuare) ale unei mașini include multe substanțe sau grupuri de substanțe. Partea predominantă a componentelor gazelor de eșapament sunt gaze netoxice conținute în aerul normal. După cum se arată în figură, doar o mică parte din gazele de eșapament sunt dăunătoare pentru mediu și sănătatea umană. În ciuda acestui fapt, este necesară o reducere suplimentară a concentrației componentelor toxice ale gazului de eșapament. Deși mașinile moderne emit astăzi evacuare foarte curată (în unele aspecte ale mașinilor Euro-5 este chiar mai curat decât aerul de admisie), un număr imens de vehicule în funcțiune, dintre care există aproximativ 56 de milioane de unități numai în Germania, emit o cantitate semnificativă. de substanţe toxice şi nocive. Noile tehnologii și introducerea unor cerințe mai stricte pentru respectarea mediului înconjurător a gazelor de eșapament sunt solicitate pentru a remedia situația.

monoxid de carbon (CO)

Monoxid de carbon(monoxid de carbon) CO este un gaz incolor și inodor. Este o otravă pentru sistemul respirator, perturbând funcția sistemului nervos central și cardiovascular. În corpul uman, leagă celulele roșii din sânge și provoacă înfometarea de oxigen, care în scurt timp duce la moarte prin sufocare. Deja la o concentrație de 0,3% în volum în aer, monoxidul de carbon ucide o persoană într-un timp foarte scurt. Efectul depinde de concentrația de CO din aer, de durata și profunzimea inhalării. Numai într-un mediu cu concentrație zero de CO poate fi excretat din organism prin plămâni.

Monoxidul de carbon apare întotdeauna cu o lipsă de oxigen și ardere incompletă.

Hidrocarburi (CH)

Hidrocarburile sunt emise în atmosferă ca combustibil nears. Acestea irită mucoasele și organele respiratorii. Optimizarea în continuare a fluxului de lucru al motorului este posibilă numai prin îmbunătățirea tehnologiilor de producție și aprofundarea cunoștințelor despre procesele de ardere.

Compușii de hidrocarburi apar sub formă de parafine, olefine, arome, aldehide (în special formaldehide) și compuși policiclici. Au fost dovedite experimental proprietățile cancerigene și mutagene ale a peste 20 de hidrocarburi aromatice policiclice, care, datorită dimensiunilor lor mici, sunt capabile să pătrundă în veziculele pulmonare. Cei mai periculoși compuși de hidrocarburi sunt benzenul (C6H6), toluenul (metilbenzenul) și xilenul (dimetilbenzenul, formula generală C6H4 (CH3) 2). De exemplu, benzenul poate provoca modificări ale imaginii sanguine la o persoană și poate duce la cancer de sânge (leucemie).

Motivul pentru emisia de hidrocarburi în atmosferă este întotdeauna arderea incompletă a combustibilului, lipsa oxigenului și cu un amestec foarte slab - arderea prea lentă a combustibilului.

Oxizi de azot (NOx)

La temperaturi ridicate de ardere (peste 1100 ° C), azotul inert de reacție conținut în aer este activat și reacţionează cu oxigenul liber din camera de ardere pentru a forma oxizi. Sunt foarte dăunătoare mediului: provoacă formarea smogului, distrugerea pădurilor, precipitarea ploii acide; de asemenea, oxizii de azot sunt substanţe de tranziţie pentru formarea ozonului. Sunt otrăvitori pentru sânge, provoacă cancer. În procesul de ardere, apar diverși oxizi de azot - NO, NO2, N2O, N2O5 - care au denumirea generală NOx. Atunci când este combinat cu apă, apar acizii nitric (HNO3) și azotos (HNO2). Dioxidul de azot (NO2) este un gaz otrăvitor roșu-brun cu un miros înțepător care irită sistemul respirator și formează compuși cu hemoglobina din sânge.

Acesta este cel mai problematic dintre toți oxizii de azot și, în viitor, se vor aplica norme separate pentru concentrația permisă. Ponderea NO2 în emisiile totale de oxizi de azot în viitor ar trebui să fie mai mică de 20%. Din 2010, Directiva 1999/30 / CE a stabilit concentrația maximă admisă pentru NO2 la 40 μg/m3.Respectarea acestei limite de concentrație impune cerințe speciale privind protecția împotriva emisiilor nocive.

Condițiile cele mai favorabile pentru formarea oxizilor de azot sunt temperatura ridicată de ardere a amestecului sărac aer-combustibil. Sistemele de recirculare a gazelor de eșapament reduc proporția de oxizi de azot din evacuarea vehiculelor.

Oxizi de sulf (SOx)

Oxizii de sulf se formează din sulful din combustibil. În timpul arderii, sulful reacționează cu oxigenul și apa pentru a forma oxizi de sulf, acizi sulfuric (H2SO4) și sulfuros (H2SO3). Oxidul de sulf este principalul constituent al ploii acide și cauza morții pădurilor. Este un gaz solubil în apă, corosiv, ale cărui efecte asupra corpului uman se manifestă prin roșeață, umflare și secreție crescută a mucoaselor umede ale ochilor și ale tractului respirator superior. Dioxidul de sulf afectează membranele mucoase ale nazofaringelui, bronhiilor și ochilor. Cel mai frecvent loc al „atacului” dioxidului de sulf este bronhiile. Efectul iritant sever asupra tractului respirator se datorează formării acidului sulfuros într-un mediu umed. Dioxidul de sulf SO2 și aerosolul de acid sulfuric, suspendate în praf fin, pătrund în tractul respirator. Astmaticii și copiii mici reacționează cel mai sensibil la concentrația tot mai mare de dioxid de sulf din aer. Conținutul ridicat de sulf al combustibilului va scurta durata de viață a catalizatorului motoarelor verzi pe benzină.

Reducerea emisiilor de dioxid de sulf se realizează prin limitarea conținutului de sulf din combustibil. Scopul este combustibil fără sulf.

Hidrogen sulfurat (H2S)

Consecințele efectului acestui gaz asupra vieții organice nu sunt încă pe deplin clare pentru știință, dar se știe că este capabil să provoace otrăviri severe la oameni. În cazurile severe, există amenințarea de sufocare, pierderea conștienței și paralizia sistemului nervos central. În intoxicațiile cronice, se observă iritarea membranelor mucoase ale ochilor și ale tractului respirator. Mirosul de hidrogen sulfurat se simte chiar si atunci cand este concentrat in aer in cantitate de 0,025 ml/m3.

Hidrogenul sulfurat din gazele de evacuare apare în anumite condiții și, chiar și în prezența unui catalizator, și depinde de conținutul de sulf din combustibil.

amoniac (NH3)

Inhalarea de amoniac duce la iritarea căilor respiratorii, tuse, dificultăți de respirație și sufocare. De asemenea, amoniacul provoacă inflamarea înroșirii pielii. Otrăvirea directă cu amoniac este rară, deoarece chiar și cantități mari de amoniac sunt transformate rapid în uree. Când cantități mari de amoniac sunt inhalate direct, funcția pulmonară este adesea afectată de ani de zile. Acest gaz este deosebit de periculos pentru ochi. Expunerea puternică la amoniac poate cauza opacitatea corneei și orbirea.

În anumite condiții, în catalizator se poate forma chiar și amoniac. În același timp, amoniacul pare a fi util ca agent reducător pentru catalizatorii SCR.

Funingine și particule

Funingine este carbon pur și un produs nedorit al arderii incomplete a hidrocarburilor. Motivul formării funinginei este lipsa de oxigen în timpul arderii sau răcirea prematură a gazelor de ardere. Particulele de funingine sunt adesea asociate cu combustibilul nears și reziduurile de ulei de motor, precum și cu apă, uzura motorului, sulfați și cenușă. Particulele variază foarte mult ca formă și dimensiune.

Masa. Clasificarea particulelor

Tabelul prezintă clasificarea și dimensiunile particulelor. Cel mai adesea, când motorul funcționează, se formează particule cu un diametru de aproximativ 100 nanometri (0,0000001 m sau 0,1 μm); astfel de particule pot pătrunde în mod natural în plămânii umani. Atunci când particulele de funingine se aglutinează (se lipesc împreună) între ele și cu alte componente, masa, cantitatea și distribuția particulelor în aer se pot schimba semnificativ. Principalele componente ale particulelor sunt prezentate în figură.

Orez. Componentele principale ale particulelor

Datorită structurii lor spongioase, particulele de funingine pot capta atât substanțe organice, cât și anorganice formate în timpul arderii combustibilului în cilindrii motorului. Ca rezultat, masa particulelor de funingine poate crește de trei ori. Acestea nu vor mai fi particule de carbon individuale, ci aglomerate de formă regulată formate ca rezultat al atracției moleculare. Dimensiunea unor astfel de aglomerate poate ajunge la 1 μm. Emisiile de funingine și alte particule sunt deosebit de active în timpul arderii motorinei. Aceste emisii sunt considerate cancerigene. Nanoparticulele periculoase reprezintă o proporție mare cantitativ de particule, dar doar un procent mic din greutate. Din acest motiv, se propune limitarea conținutului de particule din gazele de eșapament nu prin masă, ci prin cantitate și distribuție. În viitor, se are în vedere o diferențiere între dimensiunea și distribuția particulelor.

Orez. Compoziția particulelor

Emisiile de particule de la motoarele pe benzină sunt cu două până la trei ordine de mărime mai mici decât cele de la motoarele diesel. Cu toate acestea, aceste particule se găsesc chiar și în evacuarea motoarelor pe benzină cu injecție directă. Prin urmare, există propuneri de limitare a conținutului de particule din gazele de eșapament ale vehiculelor. Sublimarea este trecerea directă a unei substanțe de la starea solidă la starea gazoasă și invers. Sublimat este un precipitat solid al unui gaz atunci când este răcit.

Praf fin

În timpul funcționării motoarelor cu ardere internă, se formează în special particule fine - praf. Constă în principal din particule de hidrocarburi policiclice, metale grele și compuși ai sulfului. O parte din fracțiile de praf sunt capabile să pătrundă în plămâni, în timp ce alte fracții nu pătrund în plămâni. Fracțiile mai mari de 7 microni sunt mai puțin periculoase, deoarece sunt filtrate de propriul sistem de filtrare al corpului uman.

Un procent diferit de fracții mai mici (mai puțin de 7 microni) pătrund în bronhii și vezicule pulmonare (alveole), provocând iritații locale. În zona veziculelor pulmonare, componentele solubile intră în fluxul sanguin. Sistemul propriu de filtrare al corpului nu face față tuturor fracțiunilor de praf fin. Poluarea atmosferică cu praf se mai numește și aerosoli. Ele pot fi în stare solidă sau lichidă și, în funcție de mărimea lor, pot avea o perioadă diferită de existență. Când se mișcă, cele mai mici particule se pot combina în altele mai mari, cu o perioadă relativ stabilă de existență în atmosferă. Particulele cu un diametru de 0,1 µm până la 1 µm au în general astfel de proprietăți.

La evaluarea generării de praf fin ca urmare a funcționării unui motor de mașină, este necesar să distingem acest praf de praful generat în mod natural: polen din plante, praf de drum, nisip și multe alte substanțe. Nici sursele de praf fin din orașe, cum ar fi plăcuțele de frână și uzura anvelopelor, nu pot fi subestimate. Deci, evacuarea dieselului nu este singura „sursă” de praf din atmosferă.

Fum albastru și alb

Fum albastru apare în timpul funcționării unui motor diesel la temperaturi sub 180 ° C din cauza celor mai mici picături de ulei de condensare. La temperaturi peste 180 ° C, aceste picături se evaporă. Componentele de hidrocarburi nearse ale combustibilului sunt implicate în formarea fumului albastru chiar și la temperaturi de la 70 ° C la 100 ° C. O cantitate mare de fum albastru indică o uzură mare a grupului cilindru-piston, tijelor și ghidajelor supapelor. Începerea livrării de combustibil prea târziu poate provoca, de asemenea, fum albastru.

Fumul alb este format din vapori de apă care apar în timpul arderii combustibilului și devine vizibil la temperaturi sub 70 ° C. Apariția fumului alb în motoarele diesel cu pre-camera și cu cameră vortex după o pornire la rece este deosebit de caracteristică. Componentele hidrocarburilor nearse și condensurile sunt, de asemenea, responsabile pentru fumul alb.

dioxid de carbon (CO2)

Dioxid de carbon este un gaz incolor, neinflamabil, cu gust acru. Uneori este numit în mod greșit acid carbonic. Densitatea CO2 este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât a aerului. Dioxidul de carbon este parte integrantă a aerului expirat de o persoană (3-4%) La inhalarea aerului care conține 4-6% CO2, o persoană dezvoltă dureri de cap, tinitus și palpitații, iar la concentrații mai mari de CO2 (8-10%) apar atacuri de sufocare, pierderea cunoștinței și stop respirator. La o concentrație de peste 12%, are loc moartea din cauza înfometării de oxigen. De exemplu, o lumânare aprinsă se stinge la o concentrație de CO2 de 8-10% în volum. Deși dioxidul de carbon este un asfixiant, nu este considerat otrăvitor ca componentă a eșapamentului motorului. Problema este că dioxidul de carbon, așa cum se arată în figură, contribuie în mod semnificativ la efectul de seră global.

Orez. Ponderea gazelor în efectul de seră

Împreună cu acesta, metanul, protoxidul de azot (gaz râd, oxid de dinazot), hidrofluorocarburile și hexafluorura de sulf contribuie la dezvoltarea efectului de seră. Dioxidul de carbon, vaporii de apă și microgazele afectează echilibrul radiațiilor Pământului. Gazele permit luminii vizibile să treacă, dar absorb căldura reflectată de suprafața pământului. Fără această capacitate de reținere a căldurii, temperatura medie de pe suprafața Pământului ar fi de aproximativ -15 ° C.

Acesta se numește efect de seră natural. Odată cu creșterea concentrației de microgaze în atmosferă, proporția radiațiilor termice absorbite crește și apare un efect de seră suplimentar. Potrivit experților, până în 2050 temperatura medie pe Pământ va crește cu + 4 ° C. Acest lucru ar putea duce la o creștere a nivelului mării cu mai mult de 30 cm, în urma căreia ghețarii montani și calotele polare vor începe să se topească, direcția curenților marini (inclusiv Curentul Golfului) se va schimba, curenții de aer se vor schimba, iar mările vor inunda vaste suprafețe de uscat. La asta pot duce gazele cu efect de seră din activitățile umane.

Emisiile totale de CO2 antropice sunt de 27,5 miliarde de tone pe an. În același timp, Germania este una dintre cele mai mari surse de CO2 din lume. Emisiile de CO2 legate de energie sunt în medie de aproximativ un miliard de tone pe an. Acesta este aproximativ 5% din tot CO2 produs în lume. Familia medie de trei persoane din Germania produce 32,1 tone de CO2 pe an. Emisiile de CO2 pot fi reduse doar prin reducerea consumului de energie și combustibil. Atâta timp cât energia este produsă prin arderea purtătorilor de fosile, problema formării unei cantități excesive de dioxid de carbon va persista. Prin urmare, este nevoie urgentă de căutarea unor surse alternative de energie. Industria auto lucrează din greu pentru a rezolva această problemă. Cu toate acestea, combaterea efectului de seră este posibilă doar la scară globală. Chiar dacă în cadrul UE se înregistrează mari progrese în reducerea emisiilor de dioxid de carbon, în alte țări, dimpotrivă, poate exista o creștere semnificativă a emisiilor în următorii ani. Statele Unite conduc cu o marjă largă în producția de gaze cu efect de seră, atât în ​​termeni absoluți, cât și pe cap de locuitor. Cu o pondere de doar 4,6% din populația lumii, produc 24% din emisiile de dioxid de carbon ale lumii. Aceasta este de aproximativ două ori mai mult decât în ​​China, care reprezintă 20,6% din populația lumii. 130 de milioane de mașini din Statele Unite (mai puțin de 20% din numărul total de mașini de pe planetă) produc la fel de mult dioxid de carbon ca întreaga industrie din Japonia - a patra țară din lume ca emisii de CO2.

Fără măsuri suplimentare de protecție a climei, emisiile globale de CO2 vor crește cu 39% până în 2020 (comparativ cu 2004) și se vor ridica la 32,4 miliarde de tone pe an. Emisiile de dioxid de carbon din Statele Unite în următorii 15 ani vor crește cu 13% și vor depăși 6 miliarde de tone. În China, emisiile de CO2 ar trebui să crească cu 58%, la 5,99 miliarde de tone, iar în India - cu 107% , la 2,29 miliarde m. În țările UE, dimpotrivă, creșterea va fi de doar aproximativ un procent.