Acum, grație presei, planeta se află sub atenția publicului, și anume saturația și poluarea cu gazele de eșapament ale mașinilor. În special, oamenii monitorizează și discută îndeaproape un astfel de produs secundar al motorizării pe scară largă precum „efectul de seră” și daunele gazelor de eșapament diesel, care au fost vehiculate în presă.
Cu toate acestea, așa cum sunt cunoscute gazele de eșapament, gazele de eșapament sunt diferite, în ciuda faptului că toate sunt periculoase pentru corpul uman și pentru alte forme de viață de pe Pământ. Deci, ce le face periculoase? Și ce îi face diferiți unul de celălalt? Să ne uităm la microscop în ce constă smogul albastru care zboară din țeava de eșapament. Dioxid de carbon, funingine, oxid nitric și alte elemente la fel de periculoase.
Oamenii de știință notează că situația mediului în multe țări industrializate și în curs de dezvoltare s-a îmbunătățit semnificativ în ultimii 25 de ani. Acest lucru se datorează în principal înăspririi treptate, dar inevitabile, a standardelor de mediu, precum și transferului producției către alte continente și alte țări, inclusiv Asia de Est. În Rusia, Ucraina și alte țări CSI, un număr mare de întreprinderi au fost închise din cauza revoltelor politice și economice, care, pe de o parte, au creat un mediu socio-economic extrem de dificil, dar au îmbunătățit considerabil performanța de mediu a acestor țări.
Cu toate acestea, conform oamenilor de știință, mașinile sunt cele care reprezintă cel mai mare pericol pentru planeta noastră verde. Chiar și cu o înăsprire treptată a standardelor pentru emisiile de substanțe nocive în atmosferă, din cauza creșterii numărului de mașini, rezultatele acestei lucrări, din păcate, sunt nivelate.
Dacă segmentăm masa totală a diverselor vehicule prezente în prezent pe planetă, rămân cele mai murdare, mai ales periculoase sunt mașinile cu acest tip de combustibil în exces de oxid de azot. În ciuda deceniilor de dezvoltare și a asigurărilor de la producătorii de automobile că pot face motoarele diesel mai curate, protoxidul de azot și funinginea fină rămân cel mai mare inamic al motorinei.
În legătură cu aceste probleme asociate cu utilizarea motoarelor diesel, marile orașe germane, precum Stuttgart și München, discută în prezent despre interzicerea utilizării vehiculelor grele cu combustibil.
Iată o listă cuprinzătoare a substanțelor nocive din gazele de eșapament și a daunelor cauzate sănătății umane atunci când sunt inhalate.
Aburi de trafic
Gazele de eșapament sunt deșeuri gazoase care apar în procesul de transformare a combustibilului de hidrocarburi lichide în energie pe care funcționează motorul cu ardere internă prin ardere.
Benzen
Benzenul se găsește în cantități mici în benzină. Lichid incolor, transparent, ușor mobil.
De îndată ce umpleți rezervorul mașinii cu benzină, primul lucru cu care veți intra în contact este benzenul care se evaporă din rezervor. Dar cel mai periculos este benzenul în timpul arderii combustibilului.
Benzenul este una dintre acele substanțe care pot provoca cancer la oameni. Cu toate acestea, o reducere decisivă a benzenului periculos din aer a fost obținută cu mulți ani în urmă cu un catalizator cu trei căi.
Praf fin (particule solide)
Acest poluant al aerului este o substanță nedefinită. Este mai bine să spunem că este un amestec complex de substanțe, care poate diferi ca origine, formă și compoziție chimică.
La mașini, abrazivul ultrafin este prezent în toate formele de operare, de exemplu, atunci când anvelopele și discurile de frână se uzează. Dar cel mai mare pericol este funinginea. Anterior, doar motoarele diesel sufereau de acest moment neplacut de functionare. Datorită instalării filtrelor de particule, situația s-a îmbunătățit semnificativ.
Acum modelele pe benzină au o problemă similară, deoarece folosesc din ce în ce mai mult sisteme de injecție directă de combustibil, ceea ce duce la producerea secundară a particulelor și mai fine decât motoarele diesel.
Totuși, conform oamenilor de știință care investighează natura problemei, doar 15% din praful fin depus în plămâni este produs de mașini, orice activitate umană, de la agricultură, la imprimante laser, șeminee și, bineînțeles, țigări, poate fi un sursa unui fenomen periculos.
Sănătatea locuitorilor din megaorașe
Sarcina reală a corpului uman din gazele de eșapament depinde de volumul traficului și de condițiile meteorologice. Cineva care locuiește pe o stradă aglomerată este mult mai expus la oxizi de azot sau la praf fin.
Gazele de evacuare nu sunt la fel de periculoase pentru toți locuitorii. Oamenii sănătoși cu greu vor simți un „atac de gaz” în niciun fel, deși intensitatea încărcăturii nu va scădea din aceasta, dar sănătatea unui astmatic sau a unei persoane cu boli cardiovasculare se poate deteriora semnificativ din cauza prezenței gazelor de eșapament.
Dioxid de carbon (CO2)
Dăunător pentru întreaga climă a planetei, gazul iese inevitabil din arderea combustibililor fosili precum motorina sau benzina. În ceea ce privește CO2, motoarele diesel sunt puțin mai „curate” decât motoarele pe benzină, deoarece în general consumă mai puțin combustibil.
CO2 este inofensiv pentru oameni, dar nu pentru natură. Gazul cu efect de seră CO2 este responsabil pentru o mare parte a încălzirii globale. Potrivit Ministerului Federal German pentru Mediu, în 2015 ponderea dioxidului de carbon în totalul emisiilor de gaze cu efect de seră a fost de 87,8%.
Din 1990, emisiile de dioxid de carbon au scăzut aproape continuu, cu o scădere totală de 24,3%. Cu toate acestea, în ciuda producției de motoare din ce în ce mai economice, creșterea motorizării și creșterea traficului de marfă nivelează încercările oamenilor de știință și inginerilor de a reduce daunele. Ca urmare, emisiile de dioxid de carbon rămân ridicate.
Apropo: toate vehiculele din, să zicem, Germania sunt responsabile pentru „doar” 18% din emisiile de CO2. Mai mult de două ori mai mult, 37 la sută, sunt destinate emisiilor de energie. În SUA, imaginea este inversă, unde mașinile sunt cele care provoacă cele mai grave daune naturii.
Monoxid de carbon (Co, monoxid de carbon)
Un produs secundar extrem de periculos al arderii. Monoxidul de carbon este un gaz incolor, insipid și inodor. Combinația de carbon și oxigen are loc în timpul arderii incomplete a substanțelor care conțin carbon și este o otravă extrem de periculoasă. Prin urmare, ventilația de înaltă calitate în garaje și parcări subterane este esențială pentru viața utilizatorilor acestora.
Chiar și o cantitate mică de monoxid de carbon provoacă daune corpului, câteva minute petrecute într-un garaj prost ventilat cu o mașină în funcțiune pot ucide o persoană. Fii extrem de atent! Nu se încălzește în cutii închise și încăperi fără ventilație!
Dar cât de periculos este monoxidul de carbon în aer liber? Un experiment desfășurat în Bavaria a arătat că în 2016 valorile medii afișate de stațiile de măsurare au fost între 0,9-2,4 mg/m 3 , cu mult sub valorile limită.
Ozon
Pentru profan, ozonul nu este un fel de gaz periculos sau toxic. Cu toate acestea, în realitate, acesta nu este cazul.
Când sunt expuse la lumina soarelui, hidrocarburile și oxidul nitric sunt transformate în ozon. Prin tractul respirator, ozonul intră în organism și duce la deteriorarea celulelor. Consecințe, efecte ale ozonului: inflamație locală a tractului respirator, tuse și dificultăți de respirație. Cu volume mici de ozon, nu vor fi probleme cu refacerea ulterioară a celulelor corpului, dar la concentrații mari, acest gaz aparent inofensiv poate ucide în siguranță o persoană sănătoasă. Nu degeaba, în Rusia, acest gaz este clasificat drept cea mai mare clasă de pericol.
Odată cu schimbările climatice, riscul de concentrații mari de ozon crește. Oamenii de știință cred că până în 2050 încărcătura de ozon ar trebui să crească brusc. Pentru a rezolva problema, oxizii de azot emisi prin transport trebuie redusi semnificativ. În plus, există mulți factori care influențează răspândirea ozonului, de exemplu, solvenții din vopsele și lacuri contribuie activ la această problemă.
Dioxid de sulf (SO2)
Acest poluant este produs atunci când sulful este ars în combustibil. Este unul dintre poluanții atmosferici clasici din ardere, centrale electrice și industrie. SO2 este unul dintre principalele „ingrediente” ale poluanților care formează smogul, numit și „smog de la Londra”.
În atmosferă, dioxidul de sulf suferă o serie de procese de conversie care pot produce acid sulfuric, sulfiți și sulfați. SO2 acționează în primul rând asupra membranelor mucoase ale ochiului și tractului respirator superior. În mediu, dioxidul de sulf poate deteriora plantele și poate provoca acidificarea solului.
Oxizi de azot (NOx)
Oxizii de azot se formează în principal în timpul procesului de ardere în motoarele cu ardere internă. Vehiculele diesel sunt considerate sursa principală. Introducerea convertoarelor catalitice și a filtrelor de particule diesel continuă să crească, astfel că emisiile vor fi reduse considerabil, dar acest lucru se va întâmpla doar în viitor.
Un mic program educațional pentru cei cărora le place să respire din țeava de eșapament.
Gazele de eșapament ale motoarelor 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 chimice, precum și de natura impactului 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, eliberând 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 înfometarea de oxigen și există o încălcare a funcționării tuturor sistemelor corpului.
Șoferii de autovehicule sunt adesea expuși la otrăvirea 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 sa în aer, de durata expunerii și de susceptibilitatea individuală a unei persoane. Un grad ușor de otrăvire provoacă o pulsație în cap, întunecarea ochilor, creșterea ritmului cardiac. În otrăvirea severă, conștiința devine tulbure, somnolența crește. La doze foarte mari de monoxid de carbon (peste 1%) apar 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.
Se oxidează ușor de oxigenul atmosferic și formează dioxid de azot. În condiții atmosferice normale, NO este complet transformat în NO 2 - un gaz de culoare maro cu un miros caracteristic. Este mai greu decât aerul, prin urmare se adună în depresiuni, șanțuri și reprezintă un mare pericol în timpul întreținerii vehiculului.
Pentru corpul uman, oxizii de azot sunt chiar mai nocivi decât monoxidul de carbon. Natura generală a expunerii variază în funcție de conținutul diferiților oxizi de azot. La contactul dioxidului de azot cu o suprafață umedă (membranele 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 implică consecințe negative. Cu expunerea prelungită la oxizi de azot în concentrații care depășesc norma, oamenii dezvoltă bronșită cronică, inflamație a mucoasei tractului gastrointestinal, suferă de insuficiență cardiacă și tulburări nervoase.
O reacție 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 metahemoglobină, ceea ce duce la o încălcare a activității cardiace.
Oxizii de azot au un efect negativ și asupra vegetației, formând soluții de acizi azotic și azot pe plăcile frunzelor. Aceeași proprietate determină efectul oxizilor de azot asupra materialelor de construcție și structurilor metalice. În plus, sunt implicați în reacția fotochimică de formare a smogului.
A patra grupă. Acest grup cel mai numeros 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-piren C 20 H 12, conținută în gazele de eșapament ale motoarelor pe benzină și diesel, se remarcă printr-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.
Hidrocarburile sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare reacționează cu oxizii de azot, rezultând formarea de noi produse toxice - fotooxidanți, care stau la baza „smogului”.
Fotooxidanții sunt activi din punct de vedere biologic, au un efect dăunător asupra organismelor vii, duc la creșterea bolilor pulmonare și bronșice la oameni, distrug produsele din cauciuc, accelerează coroziunea metalelor și înrăutățesc condițiile de vizibilitate.
A cincea grupă. Se compune din aldehide - compuși organici care conțin o grupare aldehidă -CHO asociată cu un radical hidrocarburic (CH 3, C 6 H 5 sau altele).
Gazele de eșapament 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 HCHO este un gaz incolor cu miros neplăcut, mai greu decât aerul și ușor solubil în apă. Irita mucoasele umane, tractul respirator, afecteaza sistemul nervos central.Provoaca miros de gaze de esapament, in special la motoarele diesel.
Acroleina CH 2 \u003d CH-CH \u003d O, sau aldehida acidului acrilic, este un gaz toxic incolor, cu miros de grăsimi arse. Are efect asupra membranelor mucoase.
Aldehida acetică CH 3 CHO este un gaz cu miros înțepător și cu efect toxic asupra organismului uman.
A șasea grupă. Funingine și alte particule dispersate (produse de uzură a motorului, aerosoli, uleiuri, funingine etc.) sunt eliberate în el. Funinginea este particule de carbon solid de culoare neagră formate în timpul arderii incomplete și al descompunerii termice a hidrocarburilor combustibile. Nu prezintă un pericol imediat pentru sănătatea umană, dar poate irita căile respiratorii. Prin crearea unui pen de fum în spatele vehiculului, funinginea afectează vizibilitatea pe drumuri. Cel mai mare rău al funinginei constă în adsorbția benzo-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. În motorina este prezent mult mai mult sulf în comparație cu alte tipuri de 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 folosind tehnologii învechite are o compoziție fracționată mai grea și, în același timp, este mai puțin purificată din compușii de sulf și parafină. Conform standardelor europene intrate în vigoare 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 cauza apariției compușilor nocivi de sulf în acestea.
Compușii sulfului au un miros înțepător, sunt mai grei decât aerul și se dizolvă în apă. Acestea irită membranele mucoase ale gâtului, nasului, ochilor unei persoane, pot duce la o încălcare a metabolismului carbohidraților și proteinelor și inhibarea proceselor oxidative, la concentrații mari (peste 0,01%) - la otrăvirea organismului. Dioxidul de sulf are, de asemenea, un efect dăunător asupra lumii vegetale.
A opta grupă. Componentele acestui grup - plumbul și compușii săi - se găsesc în gazele de eșapament ale vehiculelor cu carburator numai atunci când se utilizează benzină cu plumb, care are un aditiv care crește cifra octanică. Determină capacitatea motorului de a funcționa fără detonare. Cu cât este mai mare cifra octanică, cu atât benzina este mai rezistentă la ciocănire. 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 detonare este periculoasă deoarece motorul se supraîncălzește, puterea lui scade, iar durata de viață este redusă drastic. Creșterea 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 propriu-zis - tetraetil plumb Pb (C 2 H 5) 4, captatorul - bromură de etil (BrC 2 H 5) și α-monocloronaftalenă (C 10 H 7 Cl), umplutura - benzină B-70, un antioxidant - paraoxidifenilamină și colorant. În timpul arderii benzinei cu plumb, scavengerul ajută la îndepărtarea plumbului și a oxizilor săi din camera de ardere, transformându-le într-o stare de vapori. Acestea, împreună cu gazele de eșapament, sunt eliberate în zona înconjurătoare și se stabilesc în apropierea drumurilor.
În zonele de pe marginea drumului, aproximativ 50% din emisiile de particule de plumb sunt imediat distribuite pe suprafața adiacentă. Restul se afla in aer sub forma de aerosoli timp de cateva ore, iar apoi se depune si pe sol in apropierea drumurilor. Acumularea de plumb în marginea drumului duce la poluarea ecosistemelor 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 grade de benzină au procente diferite de aditivi. Pentru a distinge mărcile de benzină cu plumb, acestea sunt colorate prin adăugarea de coloranți multicolori la aditiv. Benzina fără plumb este furnizată necolorată (Tabelul 9).
În lumea dezvoltată, utilizarea benzinei cu plumb este limitată sau a fost deja întreruptă complet. În Rusia, este încă utilizat pe scară largă. Cu toate acestea, scopul este să nu mai folosiți. Marile centre industriale și zonele de stațiuni trec la utilizarea benzinei fără plumb.
Ecosistemele sunt afectate negativ nu numai de componentele considerate ale gazelor de eșapament ale motoarelor, împărțite în opt grupuri, 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 deversările intenționate de ulei uzat direct pe sol sau în corpurile de apă au loc la locurile de alimentare cu combustibil și ulei. Vegetația nu crește în locul petelor de ulei pentru o lungă perioadă de timp. Produsele petroliere care au căzut în corpurile de apă au un efect negativ asupra florei și faunei acestora.
Potrivit studiilor de mediu, în orașele mari, aproape 90% din poluarea aerului provine din emisiile din transport. Cei mai mari poluanți sunt vehiculele cu motor diesel. Un rol important joacă și tipul de benzină arsă. De exemplu, benzina sulfuroasă emite oxizi de sulf în atmosferă și clor, brom și plumb. 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, așa că o persoană nu poate simți prezența lui în atmosferă. Acesta este pericolul său principal. Monoxidul de carbon se leagă de hemoglobină și provoacă țesuturi și organe din organism. Acest lucru duce la dureri de cap, amețeli, pierderea conștienței și chiar moartea.
Există cazuri frecvente când încălzirea mașinii într-un garaj închis sau chiar deschis a dus la decesul proprietarului mașinii. Inodor și incolor, monoxidul de carbon provoacă pierderea conștienței și moartea.
dioxid de azot
Gaz maro-gălbui cu miros înțepător. Deteriorează vizibilitatea, dă aerului o nuanță maronie. 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 ultravioletelor soarelui, hidrocarburile sunt oxidate, după care formează substanțe toxice cu conținut de oxigen cu miros înțepător, așa-numitul smog fotochimic. Hidrocarburile aromatice ciclice se găsesc și în gudron 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, irită tractul respirator și ochii. Este toxic, dăunează sistemului nervos, are efect mutagen, alergen și cancerigen.
Praf și funingine
Particule în suspensie, nu mai mari de 10 microni. Poate provoca boli ale sistemului respirator și ale mucoaselor. Funinginea este un cancerigen și poate provoca cancer.
În timpul funcționării motorului, 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.
Ca rezultat al funcționării motorului cu ardere internă, care este echipat cu fiecare mașină modernă, combustibilii cu hidrocarburi sunt arse și o cantitate imensă de diferiți compuși chimici sunt eliberate în atmosferă. De la mijlocul anilor 1960, emisiile de eșapament au devenit o preocupare pentru mulți oameni. Din acest moment începe lupta omenirii pentru reducerea maximă posibilă a acestor emisii.
Problema cu efectul de sera
Schimbările climatice la nivel global reprezintă una dintre trăsăturile importante ale secolului XXI. În multe privințe, aceste schimbări se datorează activităților omenirii, în special, emisiile de gaze cu efect de seră în atmosferă au crescut semnificativ în ultimele decenii. Principala sursă de emisii sunt gazele de eșapament ale vehiculelor, dintre care 30% sunt gaze cu efect de seră.
Gazele cu efect de seră există în mod natural și sunt concepute pentru a regla temperatura planetei noastre albastre, dar chiar și o ușoară creștere a cantității lor în atmosferă poate duce la consecințe globale grave.
Cel mai periculos gaz cu efect de seră este CO2 sau dioxidul de carbon. Reprezintă aproximativ 80% din toate emisiile, majoritatea fiind asociate cu arderea combustibilului în motoarele auto. Dioxidul de carbon rămâne activ în atmosferă mult timp, ceea ce îi crește pericolul.
Mașina este principalul poluant al aerului
Una dintre principalele surse de dioxid de carbon este evacuarea mașinii. Pe lângă CO2, ele emit monoxid de carbon CO, reziduuri de hidrocarburi, oxizi de azot, compuși de sulf și plumb și particule în suspensie. Toți acești compuși intră în aer în cantități uriașe, ducând la o creștere globală a temperaturii și la apariția unor boli grave la oamenii care locuiesc în orașele mari.
În plus, diferite vehicule emit compoziții diferite de gaze de eșapament, în funcție de tipul de combustibil utilizat, precum benzină sau motorină. Deci, atunci când se arde benzina, apar o grămadă de compuși chimici, care constau în principal din monoxid de carbon, oxizi de azot, hidrocarburi și compuși de plumb. Evacuarea motorului diesel conține funingine, care provoacă smog, hidrocarburi nearse, oxizi de azot și anhidridă sulfurică.
Astfel, daunele gazelor de eșapament asupra mediului sunt incontestabile. În prezent se lucrează la reducerea cantității de emisii de la fiecare mașină, precum și la înlocuirea utilizării benzinei cu surse de energie alternative și mai ecologice, precum energia solară sau eoliană. Se acordă multă atenție combustibilului cu hidrogen, a cărui combustie este vapori de apă obișnuiți.
Impactul emisiilor asupra sănătății umane
Daunele pe care gazele de eșapament le provoacă sănătății umane pot fi foarte grave.
În primul rând, monoxidul de carbon este periculos, care provoacă pierderea conștienței și chiar moartea dacă concentrația sa în atmosferă crește. În plus, sunt dăunători oxizii de sulf și compușii de plumb, care zboară în cantități mari din țeava de eșapament a unei mașini. Sulful și plumbul sunt cunoscute a fi foarte toxice și pot rămâne în organism pentru o perioadă lungă de timp.
Hidrocarburile și particulele de funingine, care intră și în atmosferă ca urmare a arderii parțiale a combustibilului în motor, pot provoca boli grave ale sistemului respirator, inclusiv dezvoltarea de tumori maligne.
Efectul constant și prelungit al gazelor de eșapament asupra organismului duce la o slăbire a imunității umane, bronșită. Se afectează vasele de sânge și sistemul nervos.
Evacuarea vehiculului
În prezent, în toate țările lumii, mașinile sunt supuse testării obligatorii pentru conformitatea cu standardele de mediu stabilite. În cele mai multe cazuri, sunt numite următoarele gaze de eșapament, a căror deteriorare a mediului este maximă:
- monoxid de carbon și dioxid de carbon;
- diverse reziduuri de hidrocarburi.
Cu toate acestea, standardele moderne ale țărilor dezvoltate ale lumii impun și cerințe privind nivelul de oxizi de azot emiși în atmosferă și asupra sistemului de monitorizare a procesului de evaporare a combustibilului din rezervorul de combustibil.
Dioxid de carbon (CO)
Dintre toți poluanții mediului, dioxidul de carbon este cel mai periculos, deoarece nu are nici culoare, nici miros. Dăunarea sănătății gazelor de eșapament ale mașinii este semnificativă, de exemplu, concentrația sa în aer de numai 0,5% poate determina o persoană să-și piardă cunoștința și moartea ulterioară în 10-15 minute, iar o astfel de concentrație de 0,04% duce la o durere de cap. .
Acest produs al motorului cu ardere internă se formează în cantități mari atunci când amestecul de benzină este bogat în hidrocarburi și sărac în oxigen. În acest caz, are loc arderea incompletă a combustibilului și se formează CO. Problema poate fi rezolvată prin reglarea corectă a carburatorului, înlocuirea sau curățarea unui filtru de aer murdar, reglarea supapelor de injecție de combustibil și alte măsuri.
O cantitate mare de CO este eliberată în gazele de eșapament în timpul procesului de încălzire a mașinii, deoarece motorul său este rece și arde parțial amestecul de benzină. Prin urmare, încălzirea mașinii trebuie efectuată într-o zonă bine ventilată sau în aer liber.
Hidrocarburi și uleiuri organice
Hidrocarburile care nu se ard în motor, precum și uleiurile organice evaporate, sunt substanțe care determină principalele daune mediului cauzate de gazele de eșapament ale mașinii. Prin ei înșiși, acești compuși chimici nu reprezintă un pericol, totuși, atunci când intră în atmosferă, reacţionează cu alte substanțe sub influența luminii solare, iar compușii rezultați provoacă dureri la nivelul ochilor și îngreunează respirația. În plus, hidrocarburile sunt principala cauză a smog-ului în orașele mari.
Reducerea cantității de hidrocarburi din gazele de eșapament se realizează prin reglarea carburatorului astfel încât să pregătească atât un amestec slab, cât și unul bogat, precum și monitorizarea constantă a fiabilității inelelor de compresie din cilindrii motorului și reglarea bujiilor. Arderea completă a hidrocarburilor duce la formarea de dioxid de carbon și vapori de apă, care sunt substanțe inofensive atât pentru mediu, cât și pentru oameni.
oxizi de azot
Aproximativ 78% din aerul atmosferic este format din azot. Este un gaz destul de inert, dar la temperaturi de ardere a combustibilului peste 1300 °C, azotul se împarte în atomi individuali și reacționează cu oxigenul, formând diferite tipuri de oxizi.
Efectele nocive ale gazelor de eșapament asupra sănătății umane sunt, de asemenea, asociate cu acești oxizi. În special, sistemul respirator suferă cel mai mult. La concentrații mari și acțiune prelungită, oxizii nitrici pot provoca dureri de cap și bronșită acută. Oxizii sunt, de asemenea, nocivi pentru mediu. Odată ajunse în atmosferă, ele formează smog și distrug stratul de ozon.
Pentru a reduce emisiile de oxizi de azot, la mașini se utilizează un sistem special de recirculare a emisiilor de gaze, al cărui principiu este menținerea temperaturii motorului sub pragul de formare a acestor oxizi.
Evaporarea combustibilului
Simpla evaporare a combustibilului dintr-un rezervor poate fi una dintre sursele majore de poluare a mediului. În acest sens, în ultimele decenii, au fost fabricate rezervoare speciale, al căror design este conceput pentru a rezolva această problemă.
Rezervorul de combustibil trebuie să „respire”. Pentru aceasta, a fost inventat un sistem special, care constă în faptul că cavitatea rezervorului în sine este conectată prin intermediul unor furtunuri la un rezervor umplut cu cărbune activ. Acest cărbune este capabil să absoarbă vaporii de combustibil rezultați atunci când motorul mașinii nu funcționează. Imediat ce motorul este pornit, orificiul corespunzător se deschide și vaporii absorbiți de cărbune intră în motor pentru ardere.
Performanța întregului sistem de la rezervor și furtunuri trebuie monitorizată constant, deoarece acestea pot scurge vapori de combustibil care vor polua mediul.
Rezolvarea problemei emisiilor în orașele mari
Zeci de mii de fabrici sunt concentrate în marile orașe moderne, milioane de oameni trăiesc și sute de mii de mașini circulă pe străzi. Toate acestea poluează foarte mult atmosfera, care a devenit principala problemă a secolului XXI. Pentru a o rezolva, autoritățile orașului introduc o serie de măsuri administrative și.
Astfel, în 2003, la Londra a fost adoptat un protocol împotriva poluării prin transportul rutier a mediului. Conform acestui protocol, șoferii care circulă prin zonele din interiorul orașului li se percepe o taxă suplimentară de 10 GBP. În 2008, autoritățile londoneze au aprobat o nouă lege care a început să reglementeze mai eficient circulația camioanelor, autobuzelor și mașinilor personale în zona centrală a orașului, stabilindu-le un prag de viteză superioară. Aceste măsuri au condus la o reducere a conținutului de gaze nocive din atmosferă peste Londra cu 12%.
Începând cu anii 2000, măsuri similare au fost luate în mai multe milioane de orașe. Printre acestea se numără următoarele:
- Tokyo;
- Berlin;
- Atena;
- Madrid;
- Paris;
- Stockholm;
- Bruxelles și altele.
Efectul opus al legii antipoluare
Lupta împotriva eșapamentului mașinilor nu este o sarcină ușoară, ceea ce este demonstrat clar de exemplul a două dintre cele mai poluate orașe de pe planetă: Mexico City și Beijing.
Din 1989, capitala Mexicului are o lege care interzice utilizarea unei mașini private în anumite zile ale săptămânii. La început, această lege a început să aducă rezultate pozitive, iar emisiile de gaze au scăzut, dar după un timp, locuitorii au început să cumpere mașini second hand, datorită cărora au început să conducă în fiecare zi cu transportul personal, înlocuind o mașină cu alta în decurs de o săptămână. Această situație a înrăutățit și mai mult starea atmosferei urbane.
O situație similară se observă și în capitala Chinei. Conform datelor din 2015, aproximativ 80% dintre locuitorii Beijingului au mai multe mașini, permițându-le să călătorească în fiecare zi cu ele. În plus, în această metropolă sunt înregistrate un număr mare de încălcări ale legii antipoluare.
Formarea de substanțe toxice - produse ale arderii incomplete și oxizi de azot în cilindrul motorului în timpul procesului de ardere are loc în moduri fundamental diferite. Primul grup de substanțe toxice este asociat cu reacții chimice de oxidare a combustibilului care au loc atât în perioada pre-flamare, cât și în procesul de ardere - expansiune. Al doilea grup de substanțe toxice este format din combinația de azot și excesul de oxigen din produsele de ardere. Reacția de formare a oxizilor de azot este de natură termică și nu este direct legată de reacțiile de oxidare a combustibilului. Prin urmare, este recomandabil să luați în considerare separat mecanismul de formare a acestor substanțe toxice.
Principalele emisii toxice ale vehiculelor includ: gaze de eșapament (EG), gaze din carter și vapori de combustibil. Gazele de eșapament ale motorului conțin monoxid de carbon (CO), hidrocarburi (C X H Y), oxizi de azot (NO X), aldehide și funingine. Gazele de carter sunt un amestec de o parte din gazele de eșapament care au pătruns prin scurgerea segmentelor pistonului în carterul motorului, cu vapori de ulei de motor. Vaporii de combustibil intră în mediul înconjurător din sistemul de alimentare al motorului: îmbinări, furtunuri etc. Distribuția principalelor componente ale emisiilor de la un motor cu carburator este următoarea: gazele de eșapament conțin 95% CO, 55% CX HY și 98% NO X, gaze de carter - 5% CX HY, 2% NO X și vapori de combustibil - până la 40% C X HY . În general, compoziția gazelor de eșapament ale motoarelor poate conține următoarele componente netoxice și toxice: O, O 2, O 3, C, CO, CO 2, CH 4, C n H m, C n H m O , NO, N02, N, N2, NH3, HNO3, HCN, H, H2, OH, H20.
Emisiile toxice nocive pot fi împărțite în reglementate și nereglementate. Acţionează asupra corpului uman în moduri diferite. Emisii toxice nocive: CO, NO X, C X H Y, R X CHO, SO 2, funingine, fum. CO (monoxid de carbon) Acest gaz este incolor și inodor, mai ușor decât aerul. Se formează pe suprafața pistonului și pe peretele cilindrului, în care activarea nu are loc datorită îndepărtării intensive a căldurii peretelui, a atomizării slabe a combustibilului și a disocierii CO 2 în CO și O 2 la temperaturi ridicate. .
NO X (oxizi de azot) este cel mai toxic gaz din gazele de evacuare.
N este un gaz inert în condiții normale. Reacționează activ cu oxigenul la temperaturi ridicate.
Emisia de gaze de evacuare depinde de temperatura mediului ambiant. Cu cât sarcina motorului este mai mare, cu atât temperatura în camera de ardere este mai mare și, în consecință, crește emisia de oxizi de azot.
Hidrogeni (C x H y)- etan, metan, benzen, acetilenă și alte elemente toxice. EG conține aproximativ 200 de hidrogeni diferiți.
La motoarele diesel, C x H y se formează în camera de ardere datorită unui amestec eterogen, adică. flacăra se stinge într-un amestec foarte bogat, unde nu este suficient aer din cauza turbulențelor incorecte, temperaturii scăzute, atomizării slabe.
Motorul cu ardere internă emite mai mult C x H y atunci când este la ralanti din cauza turbulenței slabe și a vitezei de ardere reduse.
Fum este un gaz opac. Fumul poate fi alb, albastru, negru. Culoarea depinde de starea gazelor de evacuare.
Fum alb și albastru este un amestec dintr-o picătură de combustibil cu o cantitate microscopică de abur; formată din cauza arderii incomplete și a condensării ulterioare.
fum alb se formează când motorul este rece și apoi dispare din cauza încălzirii. Diferența dintre fumul alb și fumul albastru este determinată de dimensiunea picăturilor: dacă diametrul picăturilor este mai mare decât lungimea de undă albastră, atunci ochiul percepe fumul ca fiind alb.
Fumul albastru vine din ulei. Prezența fumului indică faptul că temperatura este insuficientă pentru arderea completă a combustibilului. Fumul negru este format din funingine. Fumul afectează negativ corpul uman, animalele și vegetația.
Funingine- este un corp informe fără rețea cristalină; în gazele de eșapament ale unui motor diesel, funinginea este formată din particule nedefinite cu dimensiuni de 0,3 ... 100 microni.
Motivul formării funinginei este că condițiile de energie din cilindrul unui motor diesel sunt suficiente pentru a distruge complet molecula de combustibil. Atomii de hidrogen mai ușori difuzează în stratul bogat în oxigen, reacționează cu acesta și, parcă, izolează atomii de hidrocarbură de contactul cu oxigenul. Formarea funinginei depinde de temperatura, presiunea din camera de ardere, tipul de combustibil, raportul combustibil-aer.
SO2 (oxid de sulf)- se formează în timpul funcționării motorului din combustibilul obținut din uleiul acru (în special la motoarele diesel); aceste emisii irită ochii și organele respiratorii. SO 2, H 2 S - foarte periculos pentru vegetaţie.
Principalul poluant al aerului cu plumb în Federația Rusă este în prezent vehiculele care utilizează benzină cu plumb: de la 70 la 87% din emisiile totale de plumb, conform diferitelor estimări. PbO (oxizi de plumb)- apar în gazele de evacuare ale motoarelor cu carburator atunci când se utilizează benzină cu plumb. Când ardeți o tonă de benzină cu plumb, în atmosferă sunt emise aproximativ 0,5 ... 0,85 kg de oxizi de plumb. Potrivit datelor preliminare, problema poluării mediului cu plumb din emisiile vehiculelor devine semnificativă în orașele cu o populație de peste 100.000 de locuitori și pentru zonele locale de-a lungul autostrăzilor cu trafic intens. O metodă radicală de combatere a poluării mediului cu emisii de plumb din transportul rutier este respingerea utilizării benzinei cu plumb.
Aldehide (R x CHO)- se formează atunci când combustibilul este ars la temperaturi scăzute sau amestecul este foarte sărac, dar și datorită oxidării unui strat subțire de ulei din peretele cilindrului. Când combustibilul este ars la temperaturi ridicate, aceste aldehide dispar.
Poluarea aerului trece prin trei canale: 1) gazele de evacuare emise prin conducta de evacuare (65%); 2) gaze de carter (20%); 3) hidrocarburi ca urmare a evaporării combustibilului din rezervor, carburator și conducte (15%).