Токсичность выхлопных газов автомобилей.

С каждым годом в густонаселённых районах и больших городах “пальма первенства” в загрязнении атмосферы переходят от промышленности к автотранспорту. В РФ на автотранспорт приходится 13% общих загрязнений атмосферы. Ассортимент выхлопных газов очень разнообразен: просто ядовитые (угарный газ, соединения свинца), канцерогенные ( бензопирен), раздражающие(оксид азота, соединение серы, альдегиды), засоряющие воздух(сана)-около 300 химических соединений, из которых не ядовиты только 5.

Они представляют собой продукты не полного сгорания и термического разложения углеводородов топлива, оксида азота, соединений серы, свинца и т.д.

Они делятся на группы нормируемых и ненормируемых токсичных веществ.

В состав нормируемых токсичных веществ входят: угарный газ, углеводороды и сажа. В двигателях автомобилей с искровым зажиганием образование угарного газа связано с богатым составом смеси. В дизелях угарный газ окисляется до углекислого газа, поэтому количество угарного газа не велико и зависит от качества процесса смесеобразования.

Угарный газ воздействует на человека: вызывает головную боль, сердцебиение, затруднение дыхания и тошноту, замедляет реакцию водителей. Число углеводородов в двигателях с искровым зажиганием возрастает при переобогощении смеси из-за воспламенения бедной смеси, выбрасывается в атмосферу при не герметичности системы вентиляции картера, выпускного клапана или из-за испарения бензина в топливном баке. В дизелях углеводороды образуются в переобогащенных запах, где происходит распад молекул топлива при недостатке кислорода. Полициклические ароматические углеводороды наиболее токсичны. Они образуются при разложении лёгких и средних фракций топлива при температуре 600-700 кельвин, во время рабочего хода в цилиндре, вблизи его холодных поверхностей при недостатке кислорода. Полициклические ароматические углеводороды являются канцерогенными веществами, которые накапливаются в организме человека и способствуют образованию злокачественных опухолей. Наиболее токсичными является бензопирен.

Сажа преобразуется при температуре свыше 1500 кельвин, в результате термического разложения топлива и недостатка кислорода(О2) . В двигателях с искровым зажиганием сажа практически не образуется, а в дизелях сажи образуется довольно много и выделяется в виде чёрного дыма. Для человека сажа опасна своей опасностью загрязнять лёгкие и накапливать канцерогенные вещества. Оксид азота NO2 образуется во всех двигателях внутреннего сгорания в цилиндре при температуре 2000 кельвин и при наличии кислорода. В атмосфере оксид азота(II) окисляется до оксида азота(IV) токсичность которого значительно выше. Он отрицательно действует на слизистую оболочку глаза и носа, а так же на нервную систему.

Группа ненормируемых токсичных веществ:

Одним из ненормируемых веществ является свинец. Свинец вводят в состав в соединениях в состав бензина для повышения антидетонационной стойкости. Он на 50-70 % выбрасывается в атмосферу, вызывая нервные расстройства человека.

Следующим веществом является сера. Сера содержится в дизельном топливе. Она выбрасывается атмосферу в виде оксида серы (IV), который действует на дыхательные пути и глаза. Он так же вреден для растений.

Концентрацию токсичных компонентов отработанных газов оценивают в объёмных процентах %, миллионных долях по объёму (1 млн-1=0,0007 %) и реже в миллиграммах на 1 литр отработавших газов. По уровню их опасности токсичные компоненты можно ранжировать так: соединение свинца, оксид азота, полициклические ароматические углеводороды, угарный газ, углеводороды.

По данным ЮНЕСКО за каждые 100 км. пробега автомобиль потребляет годовую норму кислорода, необходимую для дыхания человека.

Основные пути снижения токсичности и дымности отработавших газов:

1. Совершенствование процессов смесеобразования и сгорания при современной оптимизации управления двигателем.

2. Нейтрализация отработанных газов в системе выпуска.

3. Ограничение содержания в топливе свинца, серы и ароматических углеводородов.

4. Снижение расхода углеводородного топлива, переход на альтернативные топлива, например водород.

Концентрация нормируемых токсичных веществ в отработавших газах

Наименование токсичного компонента. Дизель. Двигатель с искровым зажиганием.

Оксид углерода СО, % 0,1…0,3 0,1…6,0

Оксиды азота NO, млн-1. 50…2000 0…4000

Углеводороды CH, млн-1. 10…200 50…1000

Сажа, мг/л. до 0,40 до 0,05