Забруднення атмосферного повітря вихлопами газу автомобільного транспорту - НАУКОВА БІБЛІОТЕКА
1 Забруднення атмосферного повітря вихлопами газу автомобільного транспорту
1.1 Основні забруднюючі речовини від вихлопів газу автомобільного транспорту
1.2 Специфіка впливу автомобільного транспорту на довкілля
Метою даної є вивчення та аналіз забруднення атмосферного повітря вихлопами газу автомобільного транспорту.
Актуальність цієї теми обумовлена зростаючою кількістю автомобільного транспорту та вирішенням проблеми його впливу на якість міського середовища та здоров'я населення.
Вивчення негативних наслідків розвитку автотранспортного комплексу дозволяє визначити два шляхи впливу автомобільного транспорту на природне середовище з урахуванням недостатньо високого рівня еколого-технологічної досконалості. По-перше, автотранспорт споживає значну кількість природних матеріалів та сировини і, насамперед, невідновлюваних та дефіцитних енергоносіїв, таких, наприклад, як нафта, а по-друге – забруднює довкілля.
Дослідження цієї роботи зумовило ряд завдань:
1. Виявити основні забруднюючі речовини автомобільного транспорту.
2. Розглянути специфіку впливу автомобільного транспорту на довкілля.
3. Проаналізувати рівень забруднення атмосферного повітря містах.
1 Забруднення атмосферного повітря вихлопами газу автомобільного транспорту
1.1 Основні забруднюючі речовини від вихлопів газу автомобільного транспорту
Внаслідок забруднення довкілля шкідливими речовинами відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння зоною екологічного лиха для населення стають цілірегіони, особливо великі міста. Проблема подальшого зниження шкідливих викидів двигунів дедалі більше загострюється через безперервне збільшення парку автотранспортних засобів, що експлуатуються, ущільнення автотранспортних потоків, нестабільність показників самих заходів щодо зниження шкідливих речовин у процесі експлуатації. У грошовому обчисленні величина щорічної екологічної шкоди (забруднення атмосфери, шум, вплив на клімат) від функціонування автотранспортного комплексу Російської Федерації досягає 2-3% валового національного продукту за загальних екологічних втрат 10% і витратах на природоохоронні заходи трохи більше 1%. Основна частка збитків від автотранспорту (78%) пов'язана із забрудненням атмосферного повітря викидами шкідливих речовин (що багато в чому пояснюється низькою якістю вітчизняних палив у порівнянні з європейськими стандартами), 16% збитків припадає на наслідки шумового впливу транспорту на населення.
Загальна кількість забруднюючих речовин, що надійшли в атмосферне повітря на території Російської Федерації від вихлопів газу автомобільного транспорту, 2000 р. склала 11 824,2 тис. т.
Вміст основних токсичних речовин у відпрацьованих газах бензинових двигунів
Бенз(а)пірен мкг/м
Основним токсичним компонентом відпрацьованих газів, що виділяються під час роботи бензинових двигунів, є окис вуглецю. Вона утворюється при неповному окисненні вуглецю палива через нестачу кисню у всьому обсязі циліндра двигуна або окремих його частинах.
Основним джерелом токсичних речовин, що виділяються при роботі дизелів, є гази, що відпрацювали. Картерні гази дизеля містять значно меншу кількість вуглеводнів у порівнянні з бензиновим двигуном у зв'язку з тим,що в дизелі стискується чисте повітря, а гази, що прорвалися в процесі розширення, містять невелику кількість вуглеводневих сполук, що є джерелом забруднень атмосфери.
Вміст токсичних компонентів у відпрацьованих газах дизеля
Бенз(а)пірен мкг/м
Забруднення повітря автомобільним транспортом відбувається внаслідок спалювання палива. Хімічний склад викидів залежить від виду та якості палива, технології виробництва, способу спалювання у двигуні та його технічного стану.
Найбільш несприятливими режимами роботи є малі швидкості та «холостий хід» двигуна, коли в атмосферу викидаються забруднюючі речовини в кількостях, що значно перевищують викид на навантажувальних режимах. Технічний стан двигуна безпосередньо впливає екологічні показники викидів. Відпрацьовані гази бензинового двигуна з неправильно відрегульованим запалюванням і карбюратором містять оксид вуглецю в кількості, що перевищує норму в 2-3 рази.
Відпрацьовані гази двигуна внутрішнього згоряння містять близько 200 компонентів. Період існування триває від кількох хвилин до 4-5 років. За хімічним складом та властивостями, а також характером впливу на організм людини їх поєднують у групи.
Друга група.До цієї групи відносять тільки одну речовину - оксид вуглецю, або чадний газ (СО). Продукт неповного згоряння нафтових видів палива, він не має кольору та запаху, легше за повітря. У кисні і на повітрі оксид вуглецю горить блакитним полум'ям, виділяючи багато теплоти і перетворюючись на вуглекислий газ. Оксид вуглецю має виражену отруйну дію. Воно обумовлено його здатністю вступати в реакцію з гемоглобіном крові, призводячи до утворення карбоксигемоглобіну, який незв'язує кисень. Внаслідок цього порушується газообмін в організмі, з'являється кисневе голодування та порушується функціонування всіх систем організму. Отруєння чадним газом часто схильні до водіїв автотранспортних засобів при ночівлях у кабіні з працюючим двигуном або при прогріві двигуна в закритому гаражі.
Третя група.У її складі оксиди азоту, головним чином, NO – оксид азоту та NO2 – діоксид азоту. Це гази, що утворюються в камері згоряння двигуна при температурі 2800°З тиску близько 1 МПа. Оксид азоту – безбарвний газ, що не взаємодіє з водою і мало розчинний у ній, не вступає в реакції з розчинами кислот та лугів. Легко окислюється киснем повітря та утворює діоксид азоту. За звичайних атмосферних умов NO повністю перетворюється на NO2 – газ бурого кольору з характерним запахом. Він важчий за повітря, тому збирається в поглибленнях, канавах і становить велику небезпеку при технічному обслуговуванні транспортних засобів.
Четверта група.У цю найбільш численну за складом групу входять різні вуглеводні, тобто сполуки типу СХНУ - етан, метан, бензол, ацетилен та ін токсичні речовини. У газах, що відпрацювали, містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові (алкани), нафтенові (циклани) і ароматичні (бензольні), всього близько 160 компонентів. Вони утворюються внаслідок неповного згоряння палива у двигуні.
Вуглеводні, що не згоріли, є однією з причин появи білого або блакитного диму. Це відбувається при запізнюванні займання робочої суміші двигуна або при знижених температурах в камері згоряння.
Вуглеводні під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця вступають у реакцію з оксидами азоту, у результаті утворюються новітоксичні продукти - фотооксиданти, що є основою "смогу" (від англ, smoke - дим і fog - туман).
Головним токсичним компонентом смогу є озон. До фотооксидантів також відносяться чадний газ, сполуки азоту, перекису та ін. Фотооксиданти біологічно активні, шкідливо впливають на живі організми, ведуть до зростання легеневих та бронхіальних захворювань людей, руйнують гумові вироби, прискорюють корозію металів, погіршують умови видимості.
П'ята група.Її складають альдегіди - органічні сполуки,
містять альдегідну групу, пов'язану з вуглеводневим
радикалом (СН3, С6Н5 чи ін.).
У відпрацьованих газах присутні в основному формальдегід, акролеїн та оцтовий альдегід. Найбільше альдегідів утворюється на режимах холостого ходу і малих навантажень, коли температури згоряння в двигуні невисокі.
Формальдегід НСНО – безбарвний газ із неприємним запахом, важчий за повітря, легко розчинний у воді. Він дратує слизові оболонки людини, дихальні шляхи, вражає центральну нервову систему. Обумовлює запах газів, що відпрацювали, особливо у дизелів.
Акролеїн СН2=СН-СН=О, або альдегід акрилової кислоти, - безбарвний отруйний газ із запахом жирів, що підгоріли. Чинить на слизові оболонки.
Оцтовий альдегід СН3СНО – газ із різким запахом та токсичною дією на людський організм.
Шоста група.До неї входять зважені тверді речовини (сажа та інші дисперсні частинки (продукти зносу двигунів, аерозолі, масла, нагар та ін.)), які складаються з дрібнодисперсних частинок (діаметром менше 1 мкм), здатні перебувати у зваженому стані протягом доби. Вони складаються з різних матеріалів, включаючи неорганічну золу, кислісульфати або нітрати, дим, що містить поліциклічні ароматичні вуглеводні, тонкодисперсний пил, залишки свинцю та азбесту.
Проблема забруднення повітря міст світу завислими частинками діаметром менше 10 мкм, звані зазвичай РМ-10, визнана однією з найважливіших.
В Україні увагу на цю проблему починає приділятися тільки зараз. На мережі моніторингу забруднення атмосфери в Україні вимірюються концентрації лише суми завислих речовин. Для розвитку мережі станцій, що вимірюють концентрації зважених дрібнодисперсних частинок діаметром менше 10 мкм недостатньо фінансових ресурсів. [38 Денис.]
Поліциклічні ароматичні вуглеводні відносяться до великої кількості органічних сполук, хімічна структура яких складається з двох і більше бензольних кілець. Найбільш широко відома сполука – бенз(а)пірен.
Сажа – частки твердого вуглецю чорного кольору, що утворюються при неповному згорянні та термічному розкладанні вуглеводнів палива. Вона не є безпосередньою небезпекою для здоров'я людини, але може дратувати дихальні шляхи. Створюючи димний шлейф за транспортним засобом, сажа погіршує видимість на дорогах. Найбільша шкода сажі проявляється в адсорбуванні на її поверхні бенз(а)пірена, який у цьому випадку має сильніший негативний вплив на організм людини, ніж у чистому вигляді. Тому зменшення її викидів – дуже актуальне завдання, від вирішення якого залежать як екологічні показники повітряного басейну, і розвиток дизельного транспорту загалом. В даний час для очищення відпрацьованих газів дизелів від сажових (твердих) частинок у багатьох країнах знаходять застосування фільтри сажі.
За даними роботи [27 Горбунів], діаметр первинних сажевих частинок становить 0,02-0,17 мкм. Увідпрацьованих газах сажа знаходиться у вигляді утворень неправильної форми розміром 0,3-100 мкм. Найбільша кількість частинок сажі має розміри до 0,5 мкм.
Восьма група.Компоненти цієї групи - свинець та його сполуки - зустрічаються у відпрацьованих газах карбюраторних автомобілів тільки при використанні етилованого бензину, що має у своєму складі присадку, що підвищує октанове число. Воно визначає здатність двигуна працювати без детонації. Чим вище октанове число, тим більше стійкий бензин проти детонації. Детонаційне згоряння робочої суміші протікає із надзвуковою швидкістю, що у 100 разів швидше за нормальне. Робота двигуна з детонацією небезпечна тим, що двигун перегрівається, потужність падає, а термін служби різко скорочується. Збільшення октанового числа бензину сприяє зниженню можливості настання детонації. Як присадку, що підвищує октанове число, використовують антидетонатор - етилову рідину Р-9. Бензин із додаванням етилової рідини стає етилованим. До складу етилової рідини входять власне антидетонатор – тетраетилсвинець РЬ(С2Н5)4, виносник – бромистий етил (ВгС2Н5) та амонохлорнафталін, наповнювач – бензин Б-70, антиокислювач – параоксидифеніламін та барвник. При згорянні етилованого бензину виносник сприяє видаленню свинцю та його оксидів з камери згоряння, перетворюючи їх на пароподібний стан. Вони разом з газами, що відпрацювали, викидаються в навколишній простір і осідають поблизу доріг.
Деякі показники фізико-хімічних властивостей автомобільних бензинів за ГОСТ 2084 – 77 та ОСТ 38.01.9 – 75