Замърсяване на атмосферния въздух от газови емисии на автомобили - НАУЧНА БИБЛИОТЕКА
1 Замърсяване на атмосферния въздух от газови емисии на автомобили
1.1 Основни замърсители от газовите емисии на моторни превозни средства
1.2 Специфика на въздействието на автомобилния транспорт върху околната среда
Целта на тази работа е да се проучи и анализира замърсяването на въздуха от газовите емисии на автомобилния транспорт.
Актуалността на тази тема се дължи на нарастващия брой на автомобилния транспорт и решаването на проблема с неговото въздействие върху качеството на градската среда и здравето на населението.
Проучването на негативните последици от развитието на автомобилния транспортен комплекс ни позволява да определим два начина на въздействие на автомобилния транспорт върху околната среда, като вземем предвид недостатъчно високото му ниво на екологично и технологично съвършенство. Първо, автомобилният транспорт консумира значително количество естествени материали и суровини и преди всичко невъзобновяеми и оскъдни енергийни източници, като нефта, и второ, замърсява околната среда.
Проучването на тази работа предопредели редица задачи:
1. Идентифицирайте основните замърсители от автомобилния транспорт.
2. Разгледайте спецификата на въздействието на автомобилния транспорт върху околната среда.
3. Анализирайте нивото на замърсяване на въздуха в градовете.
1 Замърсяване на атмосферния въздух от газови емисии на автомобили
1.1 Основни замърсители от газовите емисии на моторни превозни средства
В резултат на замърсяването на околната среда с вредни вещества от отработените газове на двигателите с вътрешно горене, цялатарегиони, особено големите градове. Проблемът с по-нататъшното намаляване на вредните емисии от двигателите става все по-остър поради непрекъснатото увеличаване на парка от превозни средства в експлоатация, уплътняването на транспортните потоци и нестабилността на показателите на самите мерки за намаляване на вредните вещества по време на експлоатация. В парично изражение годишните щети на околната среда (замърсяване на въздуха, шум, въздействие върху климата) от работата на автомобилния транспортен комплекс на Руската федерация достигат 2-3% от брутния национален продукт с обща екологична загуба от 10% и разходи за опазване на околната среда не повече от 1%. Основният дял от щетите от превозни средства (78%) са свързани със замърсяването на въздуха от емисии на вредни вещества (което до голяма степен се дължи на ниското качество на местните горива в сравнение с европейските стандарти), 16% от щетите се дължат на въздействието на транспортния шум върху населението.
Общото количество замърсители, изпуснати в атмосферата на територията на Руската федерация от газови емисии от автомобилния транспорт през 2000 г., възлиза на 11 824,2 хиляди тона.
Съдържанието на основните токсични вещества в отработените газове на бензиновите двигатели
Бенз(а)пирен µg/m
Въглеродният окис е основният токсичен компонент на отработените газове, отделяни по време на работа на бензинови двигатели. Образува се по време на непълното окисляване на горивния въглерод поради липса на кислород в целия обем на цилиндъра на двигателя или в отделните му части.
Основният източник на токсични вещества, отделяни по време на работа на дизеловите двигатели, са отработените газове. Картерните газове на дизеловия двигател съдържат значително по-малко количество въглеводороди в сравнение с бензиновия двигател поради факта, чече чистият въздух се компресира в дизелов двигател, а газовете, които проникват по време на процеса на разширение, съдържат малко количество въглеводородни съединения, които са източник на атмосферно замърсяване.
Съдържанието на токсични компоненти в дизеловите отработени газове
Бенз(а)пирен µg/m
Замърсяването на въздуха от автомобилния транспорт възниква в резултат на изгаряне на гориво. Химичният състав на емисиите зависи от вида и качеството на горивото, технологията на производство, начина на изгаряне в двигателя и техническото му състояние.
Най-неблагоприятните режими на работа са ниските обороти и "празен ход" на двигателя, когато в атмосферата се отделят замърсители в количества, значително по-високи от отделянето при режими на натоварване. Техническото състояние на двигателя пряко влияе върху екологичните характеристики на емисиите. Отработените газове на бензинов двигател с неправилно регулирано запалване и карбуратор съдържат въглероден оксид в количество, надвишаващо нормата 2-3 пъти.
Отработените газове на двигателя с вътрешно горене съдържат около 200 компонента. Периодът на тяхното съществуване е от няколко минути до 4-5 години. Според химичния състав и свойства, както и естеството на въздействие върху човешкото тяло, те се обединяват в групи.
Втората група.Тази група включва само едно вещество - въглероден оксид или въглероден оксид (CO). Продукт от непълно изгаряне на петролни горива, без цвят и мирис, по-лек от въздуха. В кислорода и във въздуха въглеродният окис гори със синкав пламък, отделяйки много топлина и се превръща във въглероден диоксид. Въглеродният окис има изразен токсичен ефект. Това се дължи на способността му да реагира с кръвния хемоглобин, което води до образуването на карбоксихемоглобин, който не есвързва кислорода. В резултат на това се нарушава газообменът в тялото, възниква кислороден глад и функционирането на всички системи на тялото се нарушава. Шофьорите на моторни превозни средства често са изложени на отравяне с въглероден окис, когато прекарват нощта в кабина с работещ двигател или когато двигателят загрява в затворен гараж.
Третата група.Съдържа азотни оксиди, главно NO - азотен оксид и NO2 - азотен диоксид. Това са газове, образувани в горивната камера на двигателя при температура от 2800 ° C и налягане от около 1 MPa. Азотният оксид е безцветен газ, не взаимодейства с вода и е слабо разтворим в нея, не реагира с разтвори на киселини и основи. Лесно се окислява от атмосферния кислород и образува азотен диоксид. При нормални атмосферни условия NO се превръща напълно в NO2, кафяв газ с характерна миризма. Той е по-тежък от въздуха, поради което се събира във вдлъбнатини, канавки и представлява голяма опасност при поддръжка на превозни средства.
Четвърта група.Тази най-многобройна група включва различни въглеводороди, тоест съединения от типа SHNU - етан, метан, бензен, ацетилен и други токсични вещества. Отработените газове съдържат въглеводороди от различни хомоложни серии: парафинови (алкани), нафтенови (циклони) и ароматни (бензен), общо около 160 компонента. Те се образуват в резултат на непълното изгаряне на горивото в двигателя.
Неизгорелите въглеводороди са една от причините за бял или син дим. Това се получава при забавено запалване на работната смес в двигателя или при ниски температури в горивната камера.
Въглеводородите под въздействието на ултравиолетовото лъчение от Слънцето реагират с азотни оксиди, което води до образуването на новитоксични продукти - фотооксиданти, които са в основата на "смог" (от английски, smoke - дим и fog - мъгла).
Основният токсичен компонент на смога е озонът. Фотооксидантите също включват въглероден окис, азотни съединения, пероксиди и др. Фотооксидантите са биологично активни, имат вредно въздействие върху живите организми, водят до увеличаване на белодробните и бронхиалните заболявания при хората, разрушават каучуковите изделия, ускоряват корозията на металите и влошават условията на видимост.
Пета група.Състои се от алдехиди - органични съединения,
съдържащ алдехидна група С, свързана с въглеводород
радикал (CH3, C6H5 или други).
Отработените газове съдържат главно формалдехид, акролеин и ацеталдехид. Най-голямо количество алдехиди се образува при празен ход и ниски натоварвания, когато температурите на горене в двигателя са ниски.
Формалдехидът HCHO е безцветен газ с неприятна миризма, по-тежък от въздуха и лесно разтворим във вода. Дразни човешките лигавици, дихателните пътища, засяга централната нервна система. Причинява миризмата на отработените газове, особено при дизеловите двигатели.
Акролеинът CH2=CH-CH=O или алдехидът на акриловата киселина е безцветен отровен газ с мирис на изгоряла мазнина. Има ефект върху лигавиците.
Оцетният алдехид CH3CHO е газ с остра миризма и токсичен ефект върху човешкото тяло.
Шеста група.Тя включва суспендирани твърди частици (сажди и други диспергирани частици (продукти от износване на двигателя, аерозоли, масла, сажди и др.)), които се състоят от фини частици (по-малки от 1 микрон в диаметър), които могат да бъдат в суспензия през деня. Те са съставени от различни материали, включително неорганична пепел, киселинисулфати или нитрати, дим, съдържащ полициклични ароматни въглеводороди, фин прах, остатъци от олово и азбест.
Проблемът със замърсяването на въздуха в градовете по света със суспендирани частици с диаметър по-малък от 10 микрона, обикновено наричани PM-10, е признат за един от най-важните.
В България едва сега започва да се обръща внимание на този проблем. Мрежата за мониторинг на замърсяването на атмосферата в България измерва само концентрациите на сумата от неразтворени вещества. Няма достатъчно финансов ресурс за изграждане на мрежа от станции за измерване на концентрации на фини суспендирани частици с диаметър под 10 микрона. [38 Денис.]
Полицикличните ароматни въглеводороди са сред голям брой органични съединения, чиято химична структура се състои от два или повече бензенови пръстена. Най-известното съединение е бензо(а)пирен.
Сажди - черни твърди въглеродни частици, образувани по време на непълно изгаряне и термично разлагане на горивни въглеводороди. Не представлява непосредствена опасност за човешкото здраве, но може да раздразни дихателните пътища. Като създават димна струя зад автомобила, саждите влошават видимостта по пътищата. Най-голямата вреда от саждите се проявява в адсорбцията на бензо (а) пирен върху повърхността му, което в този случай има по-силен отрицателен ефект върху човешкото тяло, отколкото в чистата му форма. Следователно намаляването на емисиите му е много спешна задача, от решението на която зависят както екологичните показатели на въздушния басейн, така и развитието на дизеловия транспорт като цяло. Понастоящем филтрите за твърди частици се използват в много страни за почистване на дизеловите отработени газове от сажди (твърди) частици.
Според [27 Gorbunov] диаметърът на първичните частици сажди е 0,02–0,17 µm.В отработените газове саждите са под формата на образувания с неправилна форма с размер 0,3-100 микрона. Най-голям брой частици сажди са с размери до 0,5 микрона.
Осма група.Компонентите от тази група - олово и неговите съединения - се намират в отработените газове на карбураторни автомобили само при използване на оловен бензин, който има добавка, повишаваща октановото число. Той определя способността на двигателя да работи без детонация. Колкото по-високо е октановото число, толкова по-устойчив на детонация е бензинът. Детонационното изгаряне на работната смес протича със свръхзвукова скорост, която е 100 пъти по-висока от нормалната. Работата на двигателя с детонация е опасна, тъй като двигателят прегрява, мощността му пада и експлоатационният живот рязко намалява. Увеличаването на октановото число на бензина помага да се намали възможността от детонация. Като добавка, която повишава октановото число, се използва антидетонатор - етилова течност R-9. Бензинът с добавяне на етилова течност става олово. Съставът на етиловата течност включва действителния антидетонатор - тетраетил олово Pb (C2H5) 4, поглъщащото вещество - етил бромид (BrC2H5) и аминохлорнафталин, пълнителят - бензин B-70, антиоксидантът - параоксидифениламин и багрило. По време на изгарянето на оловен бензин, акцепторът помага за отстраняването на оловото и неговите оксиди от горивната камера, превръщайки ги в състояние на пара. Те заедно с отработените газове се изхвърлят в околността и се утаяват в близост до пътищата.
Някои показатели на физичните и химичните свойства на автомобилния бензин съгласно GOST 2084 - 77 и OST 38.01.9 - 75