К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (СХНУ), окислы азота (КОХ), бензопирен, альдегиды и сажу. Картерные газы — это смесь части отработавших газов, проникших через неплотности поршневых колец в картер двигателя с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя, следующее: отработавшие газы содержат 95 % СО, 55 % СХНУ и 98 % ЫОХ, картерные газы — по 5 % СХНУ, 2 % ЫОХ, а топливные испарения — до 40 % СХНУ. Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, ЫОХ, СХНУ, КХСНО, 8О2, сажа, дым. СО (оксид углерода) — этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие диссоциации СО2 на СО и О2 при высоких температурах.
Во время работы дизеля концентрация СО незначительна (0,1…0,2%). У карбюраторных двигателей при работе на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5. ..8 % из-за работы на обогащенных смесях. Это достигается для того, чтобы при плохих условиях смесеобразование обеспечить требуемое для воспламенения и сгорания число испарившихся молекул. NОХ (оксиды азота) — самый токсичный газ из ОГ. N — Инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.
Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) — возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации при сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5… 0,85 кг оксидов свинца.
Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений — углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы.
В основе самоочищения лежат различные физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает атмосферу только от грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль в этом играет зеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивный газообмен. Скорость газообмена между растительным миром в 25…30 раз превышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массы активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказывает сильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли, адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.
При сгорании 1л этилированного бензина выделяется от 200 до 500 мг свинца. Этот высокоактивный, находящийся в состоянии рассеяния, свинец обогащает почву вдоль дорог. Из почвы и частично из воздуха он попадает в растения. Есть сведения о том, что при содержании 0,1 г свинца в 1 кг сена он может явиться причиной гибели крупного рогатого скота. Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического действия тяжелых металлов. До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связанны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а так же в организм человека и животных, потребляющих эти растения. Кроме того, тяжелые металлы могут быть загрязнителями растений и водоемов в результате использования сточных ила вод. Опасность загрязнения г:очв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.
К настоящему времени накопилось много данных, что загрязнение атмосферы в городах отрицательно влияет на здоровье людей. Взвешенные в воздухе частицы сильно задерживают ультрафиолетовую часть солнечных лучей. Потери ультрафиолетовых лучей могут значительно превышать 50 %, что становится причиной заболеваний рахитом и авитаминозов. Наиболее чувствительны к загрязнению воздуха дети. В районах с неблагоприятной воздушной средой у школьников возрастает число хронических заболеваний дыхательной системы, острых респираторных болезней, хронических пневмоний и др.
В настоящее время в большинстве автомобилей применяют различные способы уменьшения концентрации токсичных компонентов перед выбросом отработавших газов из камеры сгорания. С этой целью изменяют конструкцию и регулировку двигателей, что позволяет создать условия, необходимые для полного сгорания смеси в широком диапазоне режимов работы двигателя. Это достигается совершенствованием процессов смесеобразования в системе питания и камере сгорания.
При решении проблемы, связанной с определением объемов выбросов автотранспорта на примере г. Усть-Илимска, нами использованы методика расчетов определения количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду [4].
Результаты расчетов объемов выбросов приведены в табл. 1-4.
Данные учетной таблицы составлены на основе опосредованных показателей, полученных по наблюдениям с ноября 2011 года по март 2012 года.
Таблица 1
Учетная таблица
|
Тип автотранспорта |
Кол- во, шт. |
Всего за 20 мин |
За 1 ч. N |
Общий путь за 1 ч, L, км |
|
Легковые автомобили |
440 |
75 |
365 |
440 |
|
Грузовые автомобили |
20+10 |
5 |
15 |
30 |
|
Автобусы |
40 |
10 |
30 |
40 |
|
Дизельные грузовые автомобили |
40+10 |
… |
… |
50 |
Таблица 2
Расход топлива
|
Тип автотранспорта |
Кол- во, шт. |
Всего за 20 мин |
За 1 ч. N |
Общий путь за 1 ч, L, км |
|
Легковые автомобили |
440 |
75 |
365 |
440 |
|
Грузовые автомобили |
20+10 |
5 |
15 |
30 |
|
Автобусы |
40 |
10 |
30 |
40 |
|
Дизельные грузовые автомобили |
40+10 |
… |
… |
50 |
Таблица 3
Объем выбросов Количество вредных веществ, л.
|
Вид топлива |
Сумма Q , л |
Угарный газ |
Углеводороды |
Диоксид азота |
|
Бензин |
63,8 |
38,28 л/км |
6,38 л/км |
2,58 л/км |
|
Дизельное |
21,0 |
2,10 л/км |
0,63 л/км |
0,84 л/км |
|
Всего |
84,8 |
40,38 л/км |
7,04 л/км |
3,39 л/км |
Таблица 4
Обобщающие показатели выбросов
|
Вид вредоносного вещества |
Кол-во, л (объем) |
Масса, г |
Объем воздуха для разбавления. М3 |
Значение ПДК, мг/м3 |
|
Угарный газ |
40,38 |
50,47 |
2 000 |
2,52 |
|
Углеводороды |
7,01 |
5,02 |
2 000 |
0,25 |
|
Диоксид азота |
3,39 |
6,97 |
2 000 |
0,35 |
Исходя из всех вышепоказанных вычислений, появляется идея, способная дать то, чего мы и добиваемся, а именно — уменьшения загрязнения окружающей среды. В настоящее время в условиях, сложившейся в г. Усть-Илимске эколого-социально-экономической ситуации, переход автотранспорта на дизельное топливо, по нашему мнению, является наиболее оптимальным вариантом. При этом дизельное топливо оказывается менее токсичным, нежели бензин. Пока большинство жителей в нашем городе не может позволить себе дорогие машины, оснащенные фильтрами и другим оборудованием. В Усть-Илимске, да и не только в нем, доминируют советские машины, именно поэтому дизельное топливо в данный момент самое хорошее решение нашей проблемы.
Литература:
Автор текста: М. М. Магомедов, Р. Гурбанов // Усть-Илимск: вчера, сегодня, завтра: материалы I региональной научно-практической конференции / ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет. – Братск: Изд-во Братского гос. ун-та, 2012. — С. 184-188.