Според истражувањата на еколозите, во големите градови речиси 90% од загадувањето на воздухот се должи на издувните гасови од возилата. Дизел возилата се најголемите загадувачи. Исто така, важна улога игра типот на согорен бензин. На пример, сулфурниот бензин ослободува сулфурни оксиди во атмосферата, додека хлорот, бромот и оловото. Но, најчестиот состав на издувните гасови е како што следува:

Азот - 75%;
- кислород - 0,3-8,0%;
- вода - 3-5%;
- јаглерод диоксид - 0-16%;
- јаглерод моноксид - 0,1-5,0%;
- азотни оксиди - 0,8%;
- јаглеводороди - 0,1-2,5%;
- алдехиди - до 0,2%;
- саѓи - до 0,04%;
- бензпирен - 0,0005%.

Јаглерод моноксид

Производ од нецелосно согорување на бензин или дизел гориво. Овој гас нема боја, затоа, човекот не може да го почувствува неговото присуство во атмосферата. Ова е нејзината главна опасност. Јаглерод моноксид го врзува хемоглобинот и предизвикува ткива и органи во телото. Ова доведува до главоболки, вртоглавица, губење на свеста, па дури и смрт.

Не е невообичаено автомобилот да се загрее во затворена или дури отворена гаража и да доведе до смрт на сопственикот на автомобилот. Јаглерод моноксид без мирис и боја доведува до несвест и смрт.

Азот диоксид

Жолтеникаво кафеав гас со лут мирис. Ја намалува видливоста, му дава на воздухот кафеава нијанса. Тој е многу токсичен, може да предизвика бронхитис, значително ја намалува отпорноста на телото на настинки. Азот диоксидот има особено негативно влијание врз луѓето кои страдаат од хронични респираторни заболувања.

Јаглеводороди

Во присуство на азотни оксиди и под влијание на ултравиолетовото зрачење од сонцето, јаглеводородите се оксидираат, по што формираат отровни материи што содржат кислород со лут мирис, таканаречен фотохемиски смог. Цикличните ароматични јаглеводороди се наоѓаат и во смоли и саѓи, тие се најсилните канцерогени. Некои од нив се способни да предизвикаат мутации.

Формалдехид

Безбоен гас со непријатен и лут мирис. Во големи количини, иритирачки за респираторниот тракт и очите. Тој е токсичен, го оштетува нервниот систем, има мутагено, алергено и канцерогено дејство.

Прашина и саѓи

Суспендирани честички, не повеќе од 10 микрони во големина. Може да предизвика болести на респираторниот систем и мукозните мембрани. Саѓи е канцероген и може да предизвика рак.

Кога работи моторот, неизгорените честички се акумулираат на ѕидовите на издувниот систем. Под влијание на притисокот на гасот, тие се ослободуваат во атмосферата, загадувајќи ја.

Бензпирен 3.4

Една од најопасните материи што содржи издувни гасови. Тој е силен канцероген, ја зголемува веројатноста за појава на рак.

Дали некогаш сте се запрашале колку еден автомобил апсорбира кислород и испушта јаглерод диоксид CO2 годишно?
Колку дрвја се потребни за да се претвори оваа количина на CO2 назад во кислород? Ајде да сметаме како „математички“ камати...

Што знаеме за јаглерод диоксид CO2?

Растенијата ослободуваат кислороди апсорбира јаглерод диоксид.

Луѓето и животните вдишуваат кислороди издишување на јаглерод диоксид. Ова одржува константна количина на кислород и јаглерод диоксид во воздухот.

Сепак, би било погрешно да се каже дека животните испуштаат само јаглерод диоксид, додека растенијата само го апсорбираат. Растенијата апсорбираат јаглерод диоксид во процесот фотосинтеза, а без осветлување и го истакнуваат.

Воздухот секогаш содржи мала количина на јаглерод диоксид, околу 1 литар на 2560 литри воздух. Оние. концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата на Земјата во просек изнесува 0,038%.

Кога концентрацијата на CO2 во воздухот е повеќе од 1%, неговото вдишување предизвикува симптоми кои укажуваат на труење на телото - „Хиперкапнија“: главоболка, гадење, често плитко дишење, зголемено потење, па дури и губење на свеста.

Како што можете да видите на дијаграмот погоре, концентрацијата на јаглерод диоксид на Земјата расте (Ви привлекувам внимание на фактот дека ова се мерења не во градот, туку на планината Мауна Лоа на Хаваи) - уделот на јаглерод диоксид во атмосферата од 1960 до 2010 година се зголеми од 0,0315% на 0,0385%. Оние. растејќи постојано за + 0,007% во текот на 50 години. Во градот концентрацијата на јаглерод диоксид е уште поголема.

Концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата:

• во прединдустриската ера - 1750 година:
  280 ppm (делови на милион) вкупна тежина 2200 трилиони кг
• моментално - 2008 година:
  385 ppm, вкупно 3.000 трилиони кг

Активности кои емитуваат CO2(некои секојдневни примери) :

• Возење (20 km) - 5 kg CO2
• Гледање телевизија еден час - 0,1 kg CO2
• Готвење во микробранова печка (5 мин) - 0,043 kg CO2

Фотосинтезата е единствениот извор на атмосферски кислород.

Генерално, хемиската рамнотежа на фотосинтезата може да се претстави како едноставна равенка:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Првиот што открил дека растенијата испуштаат кислород бил англискиот хемичар и филозоф Џозеф Пристли околу 1770 година. Набрзо било утврдено дека за тоа е потребна светлина и дека кислородот се емитува само од зелените делови на растенијата. Истражувачите потоа откриле дека исхраната на растенијата бара јаглерод диоксид (јаглерод диоксид, CO2) и вода, од која е направен најголемиот дел од растителната маса. Во 1817 година, француските хемичари Пјер Жозеф Пелатие (1788-1842) и Џозеф Биенем Каван (1795-1877) го изолирале зелениот пигмент хлорофил.

До средината на 19 век. беше откриено дека фотосинтезата е процес, како да е, обратен од респираторниот процес. Фотосинтезата се заснова на конверзија на електромагнетната енергија на светлината во хемиска енергија.

Фотосинтезата, која е еден од најраспространетите процеси на Земјата, ги одредува природните циклуси на јаглерод, кислород и други елементи и обезбедува материјална и енергетска основа за живот на нашата планета.

Еколошка аритметика

Во рок од една година, типично дрво ја испушта количината на кислород потребна за 3члено семејство. И автомобилот апсорбира исто количество кислород кога согорува 1 резервоар бензин од 50 литри.

• 1 дрво впива во просек во рок од 1 година 120 kg CO2, и испушта приближно исто количество кислород
• 1 автомобил апсорбира ист волумен на кислород (120 kg) приближно кога гори околу 50 литри бензин,и генерира различни издувни гасови (нивниот состав е наведен во табелата)

Состав на издувни гасови:	Бензински мотори	Дизел	евра 3	евра 4
N 2, вол.%	74-77	76-78
O 2, vol.%	0,3-8,0	2,0-18,0
H 2 O (пареа), вол.%	3,0-5,5	0,5-4,0
CO 2, вол.%	0,0-16,0	1,0-10,0
CO * (јаглерод моноксид), вол.%	0,1-5,0	0,01-0,5	до 2.3	до 1.0
NOx, азотни оксиди *, вол.%	0,0-0,8	0,0002-0,5	до 0,15	до 0,08
CH, Јаглеводороди *, вол.%	0,2-3,0	0,09-0,5	до 0,2	до 0,1
Алдехиди *, вол.%	0,0-0,2	0,001-0,009
Саѓи **, g / m3	0,0-0,04	0,01-1,10
Бензпирен-3,4 **, g / m3	10-20 × 10 -6	10 × 10 −6

* Токсични компоненти ** Канцерогени

• Годишно се полни 1 автомобил 1500 литри бензин(со помината километража од 15.000 km и проток од 10l / 100km). Ова значи дека е неопходно 1500 l / 50 l во резервоарот = 30 дрвјасо што ќе се развие апсорбираниот волумен на кислород.
• Се продава 1 авто центар во Москва 2000 автомобили годишно(големина на еден паркинг). Оние. 30 дрвја помножени со 2000 автомобили годишно = 60.000 дрвја за 1 авто центар.
• Да почнеме со мали: 2000 дрвја (1 дрво за 1 автомобил) - дали е тоа многу или малку? На едно фудбалско игралиште не може да се засадат повеќе од 400 дрвја (20 x 20 по 5 метри е препорачаното растојание). Излегува дека 2000 дрвја ќе ја окупираат територијата - 5 фудбалски игралишта!
• Што мислите, колку чини да се засади 1 дрво? - можете да се откажете во коментарите.

Најактивните добавувачи на кислород се тополите. 1 ха од таквите дрвја испушта 40 пати повеќе кислород во атмосферата од 1 ха насади од смрека.

Начини за намалување на емисиите и токсичноста

• Огромно влијание врз количината на емисии (не сметајќи го согорувањето на горивото и времето) има сообраќајна организацијаавтомобили во градот (значаен дел од емисиите се јавуваат во сообраќајниот метеж и на семафорите). Со успешна организација, можно е да се користат помалку моќни мотори, при ниски (економични) средни брзини.
• Значително намалување на содржината на јаглеводороди во отпадните гасови, повеќе од 2 пати, можеби со користење како горивоповрзана нафта (пропан, бутан) или природен гас основите, и покрај тоа што главниот недостаток на природниот гас е неговата мала резерва на моќност, тој не е толку значаен за градот.
• Покрај составот на горивото, на токсичноста влијае состојба на моторот и подесување(особено дизел - емисијата на саѓи може да се зголеми до 20 пати и карбураторот - емисиите на азотни оксиди се менуваат до 1,5-2 пати).
• Значително намалени емисии (намалена потрошувачка на гориво) во модерната структуримотори со напојување со вбризгување со стабилна стехиометриска мешавина на безоловен бензин со вградување на катализатор, мотори на гас, агрегати со воздушни дувалки и ладилници, со помош на хибриден погон. Сепак, ваквите дизајни во голема мера ја зголемуваат цената на автомобилите.
• SAE тестовите покажаа дека ефикасен начин за намалување на емисиите на азотни оксиди (до 90%) и генерално токсични гасови е вбризгување на вода во комората за согорување.
• Постојат стандарди за произведените автомобили. Во Русија и европските земји, усвоени се ЕУРО стандарди, поставувајќи ги и токсичноста и квантитативните индикатори (види табела погоре)
• Во некои региони, сообраќајни ограничувањатешки возила (на пример, во Москва).
• Потпишувањето на Протоколот од Кјото
• Разни еколошки акции, на пример: Засади дрво - дај ѝ на Земјата кислород!

Што треба да знаете за Протоколот од Кјото?

Протоколот од Кјото- меѓународен документ усвоен во Кјото (Јапонија) во декември 1997 година како додаток на Рамковната конвенција на Обединетите нации за климатски промени (FCCC). Тој ги обврзува развиените земји и земјите со економии во транзиција да ги намалат или стабилизираат емисиите на стакленички гасови во 2008-2012 година во споредба со 1990 година.

Почнувајќи од 26 март 2009 година, Протоколот беше ратификуван од 181 земја во светот(овие земји заедно сочинуваат повеќе од 61% од глобалните емисии). Забележителен исклучок од оваа листа се САД. Првиот период на спроведување на протоколот започна на 1 јануари 2008 година и ќе трае пет години до 31 декември 2012 годинапо што се очекува нов договор да го замени.

Протоколот од Кјото беше првиот глобален договор за заштита на животната средина заснован на пазарен регулаторен механизам - механизам за меѓународна трговија со емисиите на стакленички гасови.

Вештачки дрвја, вистински кислород

Научниците од Универзитетот Колумбија во Њујорк соработуваа со француското дизајнерско студио Influx Studio за да развијат вештачки дрвја. Во голема мера, ова е автомобил стилизиран како дракаена, со широки гранки и круна во облик на чадор. Гранките се користат за поддршка на соларни панели кои ги напојуваат дрвјата.

Вештачките дрвја ќе изгледаат како огромни лампиони кои треперат во темнината со различни бои. Механичката дракаена не само што ќе донесе практични придобивки, туку и ќе стане украс на модерната метропола.

Покрај претворањето на јаглеродниот диоксид во кислород, вештачките дрвја можат да послужат како дополнителен извор на енергија. Покрај соларните панели, тој ќе се генерира и со конвертирање на механичка енергија од нишалка поставена во основата.

Однадвор, ваквите вештачки дрвја личат на дракаена, а се состојат од рециклирано дрво и пластика. Кората на таквото „дрво“ содржи соларни панели и филтри за апсорпција на јаглерод диоксид. Во „стеблата“ на вештачките дрвја има вода и смола од дрвја - со нивно учество ќе се одвива процесот на фотосинтеза. За поддршка на изведбата на таквите дрвја, ќе се користи посебен замав: веселите жители на градот ќе бидат генератори на електрична енергија.

Купи автомобил - засади 12 хектари шума

Во секојдневниот живот често се среќаваме со проблеми со недостаток на вода или храна. Ни предизвикуваат непријатности. Меѓутоа, има работи, чијшто дефицит незабележливо се акумулира, но во блиска иднина ризикува да стане сериозен проблем за обезбедување на животот на човештвото.

Емисиите од моторите со внатрешно согорување (ICE) се поделени на емисии од карбуратори и дизел мотори. Оваа поделба се должи на фактот што моторите со карбуратор (ЦД) работат со хомогени мешавини воздух-гориво, додека дизел моторите (ДД) - со хетерогени мешавини.

Емисиите од моторите со внатрешно согорување од типот на карбуратор вклучуваат јаглеводороди, јаглеродни оксиди, азотни оксиди и фугитивни емисии. Контаминацијата се јавува како резултат на реакции и при согорување на големо и на површини. Ударот на гасовите низ прстените на клипот и издувните гасови од цилиндрите се помалку интензивни извори на загадување.

Во 1980 година, 4% од светските патнички автомобили и камиони беа опремени со дизел мотори, а до крајот на 1980-тите оваа бројка се зголеми на 25%. Главните емисии на загадувачи на дизел моторите се исти како оние на моторите со карбуратор (јаглеводороди, јаглерод моноксид, азотни оксиди, фугитивни емисии), но на нив се додаваат јаглеродни честички (аеросол на саѓи).

Патнички автомобил испушта јаглерод моноксид CO до 3 m3 / h, камион - до 6 m3 / h (3 ... 6 kg / h).

Составот на издувните гасови на автомобилите со различни типови мотори може да се процени од податоците дадени во табелата. 8.1.

		Табела 8.1.
Приближен состав на автомобилски издувни гасови
Компоненти
	карбуратор	дизел мотор
	моторот
H2 O (парови)
CO2
Азотни оксиди		2. 10-3 -0,5
Јаглеводороди		1. 10-3 -0,5
Алдехиди		1 . 10 - 3 -9 .10 -3

	0-0,4 g / m3	0,01-1,1 g / m3
Бензапирен	(10-20). 10-6, g / m3	до 1. 10-5 g / m3

Емисиите на јаглерод моноксид и јаглеводороди од моторите со карбуратори се значително повисоки отколку од дизел моторите.

8.2. Намалување на емисиите од мотори со внатрешно согорување

Зголемувањето на еколошките перформанси на возилото е можно преку збир на мерки за подобрување на неговиот дизајн и режим на работа. За да се подобрат еколошките перформанси на автомобилот: зголемување на неговата ефикасност; замена на бензински мотори со внатрешно согорување со дизел; пренос на мотори со внатрешно согорување на употреба на алтернативни горива (компресиран или течен гас, етанол, метанол, водород итн.); употреба на неутрализатори за издувните гасови на моторот со внатрешно согорување; подобрување на режимот на работа на моторот со внатрешно согорување и одржување на возилото.

Познати се и применуваат голем број методи за намалување на токсичноста на издувните гасови. Меѓу нив, работата на автомобилот во услови кога моторот испушта најмалку токсични материи (намалено сопирање, униформно движење при одредена брзина итн.); употребата на специјални адитиви на горивото, зголемување на комплетноста на неговото согорување и намалување на емисиите на CO (алкохоли, други соединенија); огнено горење на некои штетни компоненти.

В Кај моторите со карбура, односот воздух-гориво влијае на содржината на јаглеводород и јаглерод моноксид во издувните гасови. На пример, емисиите се зголемуваат со зголемување на збогатувањето на смесата. Содржината на CO се зголемувапоради нецелосно согорување предизвикано од недостаток на кислород во смесата. Зголемувањето на содржината на јаглеводороди првенствено се должи на зголемување на адсорпцијата на горивото и зголемување на механизмот на нецелосно согорување на горивото. Лошите мешавини создаваат помали концентрации на емисија на Cn Hm и CO како резултат на нивното поцелосно согорување.

В Кај дизел моторите, моќноста се менува кога се менува количината на вбризгуваното гориво. Како резултат на тоа, се менува дистрибуцијата на млазот за гориво, количината на гориво што удира во ѕидот, притисокот во цилиндерот, температурата и времетраењето на вбризгувањето.

Експертите веруваат дека со цел значително да се намалат штетните емисии, неопходно е да се намали потрошувачката на бензин од 8 литри (на 100 km возење - на 2 ... 3 литри. Ова бара подобрување на моторот и квалитетот на горивото; префрлување на безоловен бензин; користење на каталитички плакар за намалување на емисиите на CO; воведување на електрони

бучен систем за контрола на процесите на согорување на гориво; и други мерки, особено употребата на пригушувачи во издувниот систем.

Зголемувањето на ефикасноста на горивото на возилото се постигнува главно со подобрување на процесот на согорување во мотор со внатрешно согорување: согорување на гориво слој-по-слој; пред-коморно согорување одблесоци; употреба на загревање и испарување на горивото во доводниот тракт; употреба на електронско палење. Дополнителни резерви за подобрување на ефикасноста на автомобилот се:

- намалување на тежината на автомобилот поради подобрување на неговиот дизајн и употреба на неметални и високо цврсти материјали;

- подобрување на аеродинамичните перформанси на каросеријата (најновите модели на патнички автомобили имаат, по правило, 30 ... 40% помал коефициент на отпор);

- намалување на отпорноста на филтрите за воздух и пригушувачите, исклучување на помошните единици, како што е вентилаторот итн.;

- намалување на тежината на транспортираното гориво (нецелосно полнење на резервоарите) и тежината на алатот.

Современите модели на патнички автомобили значително се разликуваат во однос на ефикасноста на горивото од претходните модели.

Перспективните марки на патнички автомобили ќе имаат потрошувачка на бензин од 3,5 l / 100 km или помалку. Зголемувањето на ефикасноста на автобусите и камионите се постигнува првенствено со употреба на дизел мотори со внатрешно согорување. Тие имаат еколошки предности во споредба со бензинските мотори со внатрешно согорување, бидејќи имаат 25 ... 30% помала специфична потрошувачка на гориво; дополнително, составот на издувните гасови во дизел моторот со внатрешно согорување е помалку токсичен (види табела 8.1).

Моторите кои работат на алтернативни горива имаат еколошки предности во однос на бензинските мотори со внатрешно согорување. Општа идеја за намалување на токсичноста на моторите со внатрешно согорување при префрлување на алтернативно гориво може да се добие од податоците дадени во табелата. 8.2.

Табела 8.2 Токсичност на емисиите на ICE на различни горива

Многу научници гледаат делумно решение на еколошкиот проблем во претворањето на автомобилите во гасовити горива. Значи, содржината на јаглерод моноксид

леродот во издувните гасови на возилата на гас е 25 ... 40% помалку; азот оксид за 25 ... 30%; саѓи за 40 ... 50%. Кога ТНГ или компримиран гас се користи во автомобилските мотори, издувните гасови речиси не содржат јаглерод моноксид. Решението на проблемот би било широко распространета употреба на електричното возило. Произведените електрични возила имаат ограничен опсег поради ограничениот капацитет и големата маса на батерии. Во моментов се водат опсежни истражувања во оваа област. Некои позитивни резултати веќе се постигнати. Намалувањето на токсичноста на емисиите може да се постигне со намалување на содржината на оловните соединенија во бензинот без да се влошат неговите енергетски својства.

Претворањето во гасно гориво не предвидува значителни промени во дизајнот на моторот со внатрешно согорување, сепак, тоа е ограничено од недостатокот на бензински пумпи и потребниот број на автомобили претворени да работат на гас. Дополнително, автомобил претворен да работи на гасно гориво ја губи носивоста поради присуството на цилиндри и неговиот домет е приближно 2 пати (200 km наспроти 400 ... 500 km за автомобил на бензин). Овие недостатоци може делумно да се отстранат со претворање на возилото во течен природен гас.

Употребата на метанол и етанол бара промени во дизајнот на моторот со внатрешно согорување, бидејќи алкохолите се хемиски поактивни кон гуми, полимери и бакарни легури. Мора да се воведе дополнителен грејач во дизајнот ICE за да се запали моторот во студената сезона (на т< -25 °С); необходима перерегулировка карбюратора, так как изменяется стехиометрическое отношение расхода воздуха к расходу топлива. У бензиновых ДВС оно равно 14,7; у двигателей на метаноле - 6,45, а на этаноле - 9. За рубежом (Бразилия) применяют смеси бензина и этанола в пропорции 12:10, что позволяет использовать бензиновые ДВС с незначительными изменениями их конструкции, несколько повышая при этом экологические показатели двигателя.

И покрај фактот дека емисиите на токсични материи (Cn Hm и CO) од картерот и системот за гориво на моторот се барем по ред по големина помали од емисиите на издувните гасови, методите на согорување на гасовите од картерот од внатрешно согорување Моторот во моментов се развива. Познато е затворено коло за неутрализирање на гасовите од картерот со нивно снабдување до влезниот колектор на моторот, проследено со последователно согорување. Затворениот систем за вентилација на картерот со враќање на гасовите од картерот во карбураторот го намалува ослободувањето на јаглеводороди во атмосферата за 10 ... 30%, азотни оксиди за 5 ... 25%, но во исто време, емисијата на јаглерод моноксидот се зголемува за 10 ... 35%. Кога гасовите од картерот се враќаат по карбураторот, емисијата на Cn Hm се намалува за 10 ... 40%, CO за 10 ... 25%, но емисијата на NOx се зголемува за 10 ... 40%.

За да се спречат емисиите на пареа на бензин од системот за гориво, чиј главен дел влегува во атмосферата кога моторот не работи, на автомобили е инсталиран систем за неутрализирање на пареата на горивото од карбураторот и резервоарот за гориво, кој се состои од три главни единици ( Сл. 8.1): запечатен резервоар за гориво 1 со посебен резервоар 2 за да се компензира термичкото проширување на горивото; капачиња 3 од вратот за полнење гориво со двонасочен сигурносен вентил за да се спречи прекумерен притисок или вакуум во резервоарот; адсорбер 4 за апсорпција на пареата на горивото кога моторот е исклучен, со систем за враќање на пареата во доводниот тракт на моторот за време на неговата работа. Активиран јаглерод се користи како адсорбент.

Ориз. 8.1. Шема за враќање на пареата на горивото со бензин ICE

Усогласеноста со прописите за одржување и контролата на составот на издувните гасови (издувните гасови) на моторот со внатрешно согорување може значително да ги намали токсичните емисии во атмосферата. Познато е дека со поминати 160 илјади километри и во отсуство на контрола, емисиите на CO се зголемуваат за 3,3 пати, а Cp NT - за 2,5 пати.

Подобрувањето на еколошките перформанси на погонскиот систем со гасна турбина (GTDU) на авионите се постигнува со подобрување на процесот на согорување на горивото, користење на алтернативни горива (течен гас, водород, итн.) и рационална организација на сообраќајот на аеродромите.

Зголемувањето на времето на престој на производите на согорување во комората за согорување на GTEU е придружено со зголемување на комплетноста на согорувањето (намалување на содржината на CO и Cn Hm во производите на согорување) и содржината на азотни оксиди во нив. Затоа, со промена на времето на престој на гасот во комората за согорување, можно е да се постигне само минималната токсичност на производите за согорување, а не целосно да се елиминира.

Поефикасно средство за намалување на токсичноста на GTDU е употребата на методи за снабдување со гориво кои обезбедуваат порамномерно мешање на горивото и воздухот. Тие вклучуваат уреди со прелиминарно испарување на горивото, инјектори со аерација на горивото итн. ја намалуваат содржината на NOx.

Значително намалување на содржината на NOx во производите на согорување на моторите со гасна турбина се постигнува со етапен процес на согорување на гориво во двозонски комори за согорување. Во такви комори, главниот дел од горивото во режими на висок потисок се согорува во форма на претходно подготвена посна смеса. Помал дел од горивото (~ 25%) се согорува во форма на богата смеса, каде главно се формираат азотни оксиди. Експериментите покажуваат дека со такво согорување е можно да се намали содржината на NOx за 2 пати.

Решението за еколошките проблеми поврзани со употребата на ракетна технологија се заснова на употреба на еколошки гориво, првенствено кислород и водород.

8.3. Неутрализација на емисиите на издувните гасови од моторите со внатрешно согорување

Подобрувањето на еколошките перформанси на возилата е можно преку збир на мерки за подобрување на нивниот дизајн и режими на работа. Тие вклучуваат подобрување на ефикасноста на моторите, замена на нивните бензински верзии со дизел, користење на алтернативни горива (компресиран или течен гас, етанол, метанол, водород итн.), користење неутрализатори на издувните гасови, оптимизирање на работата на моторот и одржување на автомобилот.

Значително намалување на токсичноста на моторот со внатрешно согорување се постигнува со употреба на конвертори на издувни гасови (издувни гасови). Познати течни, каталитички, термички и комбинирани неутрализатори. Најефективни од нив се каталитичките структури. Опремувањето на автомобили со нив започна во 1975 година во САД и во 1986 година во Европа. Оттогаш, атмосферското загадување со издувни гасови нагло се намали - за 98,96 и 90%, соодветно, за јаглеводороди, CO и NOx.

Каталитичкиот конвертор е дополнителен уред кој се воведува во издувниот систем на моторот за да се намали емисијата на издувни гасови. Познати течни, каталитички, термички и комбинирани неутрализатори.

Принципот на работа на течните неутрализатори се заснова на растворање или хемиска интеракција на токсичните компоненти на издувните гасови кога тие се минуваат низ течност со одреден состав: вода, воден раствор на натриум сулфит, воден раствор на сода бикарбона.

На сл. 8.2 е дијаграм на течен конвертор што се користи со двотактен дизел мотор. Издувните гасови влегуваат во неутрализаторот преку цевката 1 и преку колекторот 2 влегуваат во резервоарот 3, каде што реагираат со работната течност. Исчистените гасови минуваат низ филтерот 4, сепараторот 5 и се ослободуваат во атмосферата. Како што испарува, течноста се додава во работниот резервоар од дополнителниот резервоар 6.

Ориз. 8.2. Коло за течен конвертор

Преминувањето на издувните гасови на дизел низ вода доведува до намалување на мирисот, алдехидите се апсорбираат со ефикасност од 0,5, а ефикасноста на отстранување на саѓи достигнува 0,60 ... 0,80. Во исто време, содржината на бензо (а) пирен во издувните гасови на дизел моторите малку се намалува. Температурата на гасовите по течното чистење е 40 ... 80 ° C, а работната течност се загрева на приближно иста температура. Со намалување на температурата, процесот на чистење е поинтензивен.

На течните неутрализатори не им треба време за да стигнат до режим на работа по палењето на ладен мотор. Недостатоци на течни неутрализатори: голема тежина и димензии; потребата од честа промена на работното решение; неефикасност во однос на CO; ниска ефикасност (0,3) во однос на NOx; интензивно испарување на течноста. Сепак, употребата на течни неутрализатори во комбинираните системи за прочистување може да биде рационална, особено за инсталации, чии издувни гасови мора да имаат ниска температура кога влегуваат во атмосферата.

Издувни гасови (или издувни гасови) - главен извор на токсични материи на мотор со внатрешно согорување - е хетерогена мешавина на различни гасовити материи со различни хемиски и физички својства, која се состои од производи од целосно и нецелосно согорување на гориво, вишок воздух, аеросоли. и разни нечистотии во трагови (и гасовити и во форма на течни и цврсти честички) кои доаѓаат од цилиндрите на моторите во неговиот издувен систем. Во својот состав содржат околу 300 супстанции, од кои повеќето се токсични.

Главните стандардизирани токсични компоненти на издувните гасови на моторот се оксиди на јаглерод, азот и јаглеводороди. Покрај тоа, заситените и незаситените јаглеводороди, алдехиди, канцерогени материи, саѓи и други компоненти влегуваат во атмосферата со издувните гасови. Приближен состав.

Состав на издувни гасови

Компоненти за издувни гасови	Содржина по волумен,%		Токсичност
	Мотор
	бензин	дизел
Азот	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	бр
Кислород	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	бр
Водена пареа	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	бр
Јаглерод диоксид	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	бр
Јаглерод моноксид	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	Да
Неканцерогени јаглеводороди	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	Да
Алдехиди	0 - 0,2	0,001 - 0,009	Да
Сулфур оксид	0 - 0,002	0 - 0,03	Да
Саѓи, g / m3	0 - 0,04	0,01 - 1,1	Да
Бензопирен, mg / m3	0,01 - 0,02	до 0,01	Да

Кога моторот работи на оловен бензин, издувните гасови содржат олово, додека моторот што работи на дизел гориво содржи саѓи.

Јаглерод моноксид (CO - јаглерод моноксид)

Транспарентен отровен гас без мирис, малку полесен од воздухот, слабо растворлив во вода. Јаглерод моноксид е производ на нецелосно согорување на горивото; во воздухот гори со син пламен со формирање на јаглерод диоксид (јаглерод диоксид). Во комората за согорување на моторот, CO се формира поради слаба атомизација на горивото, како резултат на реакции на ладен пламен, при согорување на горивото со недостаток на кислород, а исто така и поради дисоцијација на јаглерод диоксид на високи температури. За време на последователното согорување по палењето (по горниот мртов центар, на ударот на експанзија), согорувањето на јаглерод моноксид во присуство на кислород е можно со формирање на диоксид. Во овој случај, процесот на согорување на CO продолжува во линијата за издувни гасови. Треба да се напомене дека за време на работата на дизел моторите, концентрацијата на CO во издувните гасови е мала (приближно 0,1 - 0,2%), затоа, по правило, концентрацијата на CO се одредува за бензински мотори.

Азотни оксиди (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, во понатамошниот текст NOx)

Азотните оксиди се една од најотровните компоненти во издувните гасови. Во нормални атмосферски услови, азотот е многу инертен гас. При високи притисоци и особено температури, азотот активно реагира со кислородот. Во издувните гасови на моторите, повеќе од 90% од вкупната количина на NOx се состои од азотен оксид NO, кој лесно се оксидира во диоксид (NO2) дури и во издувниот систем, а потоа и во атмосферата. Азотните оксиди ги иритираат мукозните мембрани на очите и носот и ги уништуваат белите дробови на една личност, бидејќи кога се движат по респираторниот тракт, тие комуницираат со влагата на горниот респираторен тракт, формирајќи азотни и азотни киселини. Како по правило, труењето со NOx на човечкото тело не се манифестира веднаш, туку постепено, и нема неутрализирачки агенси.

Азотниот оксид (N2O хемиоксид, гас за смеење) е гас со пријатен мирис и е лесно растворлив во вода. Има наркотички ефект.

NO2 (диоксид) е бледо жолта течност вклучена во формирањето на смог. Азот диоксид се користи како оксидирачки агенс во ракетното гориво. Се верува дека азотните оксиди се околу 10 пати поопасни за човечкото тело од CO, а 40 пати поопасни кога се земаат во предвид секундарните трансформации. Азотните оксиди се опасни за лисјата на растенијата. Утврдено е дека нивниот директен токсичен ефект врз растенијата се манифестира кога концентрацијата на NOx во воздухот е во опсег од 0,5 - 6,0 mg / m3. Азотната киселина е многу корозивна на јаглеродните челици. Емисијата на азотни оксиди е значително под влијание на температурата во комората за согорување. Така, со зголемување на температурата од 2500 на 2700 K, брзината на реакција се зголемува за 2,6 пати, а со намалување од 2500 на 2300 K, се намалува за 8 пати, т.е. колку е повисока температурата, толку е поголема концентрацијата на NOx. Раното вбризгување гориво или високите притисоци на компресија во комората за согорување, исто така, придонесуваат за формирање на NOx. Колку е поголема концентрацијата на кислород, толку е поголема концентрацијата на азотни оксиди.

Јаглеводороди (CnHm етан, метан, етилен, бензен, пропан, ацетилен, итн.)

Органските јаглеводороди, чии молекули се изградени само од атоми на јаглерод и водород, се токсични материи. Издувните гасови содржат над 200 различни CH, кои се класифицирани како алифатични (отворен или затворен синџир) и бензен или ароматичен прстен. Ароматичните јаглеводороди содржат во молекулата еден или повеќе циклуси од 6 јаглеродни атоми поврзани со единечни или двојни врски (бензен, нафталин, антрацен итн.). Имаат пријатен мирис. Присуството на CH во издувните гасови на моторите се објаснува со тоа што смесата во комората за согорување е хетерогена, затоа, во близина на ѕидовите, во повторно збогатените зони, пламенот се гаси и верижните реакции се прекинуваат. непријатен мирис. CH се причина за многу хронични заболувања. Пареите на бензинот, кои се јаглеводороди, исто така се токсични. Дозволената просечна дневна концентрација на пареа на бензин е 1,5 mg / m3. Содржината на CH во издувните гасови се зголемува со пригушување, кога моторот работи во режими на принуден лер (PXH, на пример, при сопирање од страна на моторот). Кога моторот работи во наведените режими, процесот на формирање на смесата (мешање на полнењето гориво-воздух) се влошува, стапката на согорување се намалува, палењето се влошува и, како резултат на тоа, се појавуваат неговите чести празнини. Емисијата на CH е предизвикана од нецелосно согорување во близина на студени ѕидови, доколку до крајот на согорувањето има места со силен локален недостаток на воздух, недоволна атомизација на горивото, со незадоволително вртење на воздушниот полнеж и ниски температури (на пример, во мирување ). Јаглеводородите се формираат во повторно збогатени зони каде што пристапот до кислород е ограничен, како и во близина на релативно студените ѕидови на комората за согорување. Тие играат активна улога во формирањето на биолошки активни супстанции кои предизвикуваат иритација на очите, грлото, носот и нивните болести и ја оштетуваат флората и фауната.

Јаглеводородните соединенија имаат наркотички ефект врз централниот нервен систем, можат да предизвикаат хронични заболувања, а некои ароматични CH имаат токсични својства. Јаглеводородите (олефините) и азотните оксиди активно придонесуваат за формирање на смог при одредени метеоролошки услови.

Смог од издувни гасови.

Смогот (Смог, од чад од чад и магла - магла) е отровна магла формирана во долниот слој на атмосферата, загадена со штетни материи од индустриските претпријатија, издувни гасови од возила и инсталации што создаваат топлина при неповолни временски услови. Тоа е аеросол кој се состои од чад, магла, прашина, честички саѓи, капки течност (во влажна атмосфера). Се јавува во атмосферата на индустриските градови под одредени метеоролошки услови. Штетните гасови кои влегуваат во атмосферата реагираат едни со други и формираат нови, вклучително и токсични соединенија. Во овој случај, во атмосферата се случуваат реакции на фотосинтеза, оксидација, редукција, полимеризација, кондензација, катализа итн. Како резултат на сложени фотохемиски процеси поттикнати од ултравиолетовото зрачење на Сонцето, фотооксидантите (оксиданти) се формираат од азотни оксиди, јаглеводороди, алдехиди и други супстанции.

Ниските концентрации на NO2 можат да создадат големи количини на атомски кислород, кој пак формира озон и реагира со загадувачите на воздухот. Присуството на формалдехид, повисоки алдехиди и други јаглеводородни соединенија во атмосферата, исто така, придонесува за формирање на нови соединенија на пероксид заедно со озон. Производите на дисоцијација комуницираат со олефините, формирајќи токсични хидропероксидни соединенија. При концентрација од повеќе од 0,2 mg / m3, кондензацијата на водена пареа се јавува во форма на ситни капки магла со токсични својства. Нивниот број зависи од сезоната на годината, времето од денот и други фактори. Во топло суво време, смогот се забележува во форма на жолт превез (бојата ја дава азот диоксид NO2 присутен во воздухот, капки жолта течност). Смогот ги иритира слузокожата, особено очите и може да предизвика главоболки, отоци, хеморагии и компликации на респираторни заболувања. Ја намалува видливоста на патиштата, а со тоа се зголемува и бројот на сообраќајни несреќи. Опасноста од смог по човечкиот живот е голема. На пример, лондонскиот смог од 1952 година се нарекува катастрофа, бидејќи околу 4 илјади луѓе загинаа од смог за 4 дена. Присуството на хлорид, азот, сулфурни соединенија и капки вода во атмосферата придонесува за формирање на силни токсични соединенија и киселински пареи, што има штетно влијание врз растенијата и структурите, особено врз историските споменици направени од варовник. Природата на смогот е различна. На пример, во Њујорк, формирањето на смог е олеснето со реакцијата на соединенијата на флуор и хлорид со капки вода; во Лондон, присуство на пареа на сулфурна и сулфурна киселина; во Лос Анџелес (Калифорнија или фотохемиски смог), присуството на азотни оксиди и јаглеводороди во атмосферата; во Јапонија, присуството на саѓи и честички прашина во атмосферата.

Мала едукативна програма за оние кои сакаат да дишат од издувната цевка.

Издувните гасови на моторот со внатрешно согорување содржат околу 200 компоненти. Периодот на нивното постоење трае од неколку минути до 4 -5 години. Според нивниот хемиски состав и својства, како и природата на ефектот врз човечкото тело, тие се комбинираат во групи.

Првата група. Вклучува нетоксични материи (природни компоненти на атмосферскиот воздух

Втора група. Оваа група вклучува само една супстанција - јаглерод моноксид или јаглерод моноксид (CO). Производот од нецелосно согорување на нафтените горива е безбоен и без мирис, полесен од воздухот. Во кислородот и во воздухот, јаглерод моноксид гори со синкав пламен, испуштајќи многу топлина и претворајќи се во јаглерод диоксид.

Јаглерод моноксид има изразен токсичен ефект. Тоа се должи на неговата способност да реагира со хемоглобинот во крвта, што доведува до формирање на карбоксихемоглобин, кој не го врзува кислородот. Како резултат на тоа, размената на гасови во телото е нарушена, се појавува глад на кислород и се јавува дефект на сите телесни системи.

Возачите на автомобили често се подложни на труење со јаглерод моноксид кога ја поминуваат ноќта во кабина со вклучен мотор или кога моторот се загрева во затворена гаража. Природата на труењето со јаглерод моноксид зависи од неговата концентрација во воздухот, времетраењето на изложеноста и чувствителноста на поединецот. Лесно труење предизвикува пулсирање во главата, потемнување во очите и зголемен пулс. При тешко труење, свеста се заматува, поспаноста се зголемува. При многу високи дози на јаглерод моноксид (над 1%) доаѓа до губење на свеста и смрт.

Трета група. Содржи азотни оксиди, главно NO - азот оксид и NO 2 - азот диоксид. Тоа се гасови формирани во комората за согорување на мотор со внатрешно согорување на температура од 2800 ° C и притисок од околу 10 kgf / cm 2. Азотниот оксид е безбоен гас, не комуницира со вода и е малку растворлив во него, не реагира со раствори на киселини и алкалии.

Лесно се оксидира од атмосферскиот кислород и формира азот диоксид. Во нормални атмосферски услови, NO целосно се претвора во NO 2 -гас со кафена боја со карактеристичен мирис. Тој е потежок од воздухот, затоа се собира во вдлабнатини, ровови и претставува голема опасност при одржување на возилото.

За човечкото тело, азотните оксиди се уште поштетни од јаглерод моноксидот. Општата природа на ударот варира во зависност од содржината на различни азотни оксиди. Кога азот диоксид доаѓа во контакт со влажна површина (мукозни мембрани на очите, носот, бронхиите), се формираат азотни и азотни киселини, кои ги иритираат мукозните мембрани и влијаат на алвеоларното ткиво на белите дробови. При високи концентрации на азотни оксиди (0,004 - 0,008%) се јавуваат астматични манифестации и пулмонален едем.

Вдишувајќи воздух што содржи азотни оксиди во високи концентрации, човекот нема непријатни чувства и не очекува негативни последици. Со продолжена изложеност на азотни оксиди во концентрации што ја надминуваат нормата, луѓето се разболуваат со хроничен бронхитис, воспаление на мукозата на гастроинтестиналниот тракт, страдаат од срцева слабост, како и нервни нарушувања.

Секундарната реакција на ефектите на азотни оксиди се манифестира во формирање на нитрити во човечкото тело и нивна апсорпција во крвта. Ова предизвикува конверзија на хемоглобинот во метхемоглобин, што доведува до нарушена срцева активност.

Азотните оксиди, исто така, имаат негативен ефект врз вегетацијата, формирајќи раствори на азотни и азотни киселини на лисните плочи. Ова својство е одговорно и за ефектот на азотните оксиди врз градежните материјали и металните конструкции. Покрај тоа, тие учествуваат во фотохемиската реакција на формирање на смог.

Четврта група. Во оваа група, која е најбројна по состав, спаѓаат различни јаглеводороди, односно соединенија од типот C x H y. Издувните гасови содржат јаглеводороди од различни хомологни серии: парафински (алкани), нафтански (циклани) и ароматични (бензен), вкупно околу 160 компоненти. Тие се формираат како резултат на нецелосно согорување на горивото во моторот.

Несогорените јаглеводороди се една од причините за бел или син чад. Ова се случува кога палењето на работната смеса во моторот е одложено или при ниски температури во комората за согорување.

Јаглеводородите се токсични и имаат негативен ефект врз човечкиот кардиоваскуларен систем. Јаглеводородните соединенија на издувните гасови, заедно со токсичните својства, имаат канцерогено дејство. Канцерогени се супстанции кои придонесуваат за појава и развој на малигни неоплазми.

Ароматичниот јаглеводород бенз-а-пирен C 20 H 12, кој се содржи во издувните гасови на бензинските и дизел моторите, има посебна канцерогена активност. Добро се раствора во масла, масти, серум од човечка крв. Акумулирајќи се во човечкото тело до опасни концентрации, бенз-а-пиренот го стимулира формирањето на малигни тумори.

Под влијание на ултравиолетовото зрачење од Сонцето, јаглеводородите реагираат со азотни оксиди, што резултира со формирање на нови токсични производи - фотооксиданти, кои се основата на „смогот“.

Фотооксидансите се биолошки активни, имаат штетно влијание врз живите организми, доведуваат до зголемување на белодробните и бронхијалните заболувања кај луѓето, ги уништуваат производите од гума, ја забрзуваат корозијата на металите и ја влошуваат видливоста.

Петта група. Составен е од алдехиди - органски соединенија кои ја содржат алдехидната група -CHO, поврзана со јаглеводороден радикал (CH 3, C 6 H 5, или други).

Издувните гасови содржат главно формалдехид, акролеин и ацеталдехид. Најголемото количество алдехиди се формира при празен и ниско оптоварувањекога температурите на согорување во моторот се ниски.

Формалдехид НСНО е безбоен гас со непријатен мирис, потежок од воздухот, лесно растворлив во вода. Ги иритира човечките мукозни мембрани, респираторниот тракт, влијае на централниот нервен систем и предизвикува мирис на издувни гасови, особено кај дизел моторите.

Акролеин CH 2 = CH-CH = O, или алдехид на акрилна киселина, е безбоен отровен гас со мирис на изгорена маснотија. Има ефект врз мукозните мембрани.

Оцетниот алдехид CH 3 CHO е гас со лут мирис и токсичен ефект врз човечкото тело.

Шеста група. Саѓи и други дисперзирани честички (производи за абење на моторот, аеросоли, масла, јаглеродни наслаги итн.) се ослободуваат во него. Саѓи - црни цврсти јаглеродни честички формирани при нецелосно согорување и термичко распаѓање на јаглеводородите на горивото. Не претставува непосредна опасност по здравјето, но може да го иритира респираторниот тракт. Со создавање на зачадена патека зад возилото, саѓите ја нарушуваат видливоста на патиштата. Најголемата штета на саѓите лежи во адсорпцијата на бенз-а-пирен на неговата површина, што во овој случај има посилен негативен ефект врз човечкото тело отколку во неговата чиста форма.

Седма група. Станува збор за сулфурно соединение - неоргански гасови како што се сулфур диоксид, водород сулфид, кои се појавуваат во издувните гасови на моторите доколку се користи гориво со висока содржина на сулфур. Дизел горивата содржат значително повеќе сулфур од другите горива што се користат во транспортот.

Домашните нафтени полиња (особено во источните региони) се карактеризираат со висок процент на присуство на сулфур и сулфурни соединенија. Затоа, дизел горивото добиено од него, според застарените технологии, се одликува со потежок фракционо состав и, во исто време, помалку се прочистува од сулфурни и парафински соединенија. Според европските стандарди, воведени во 1996 година, содржината на сулфур во дизел горивото не треба да надминува 0,005 g / l, а според рускиот стандард - 1,7 g / l. Присуството на сулфур ја зголемува токсичноста на издувните гасови на дизелот и е причина за појава на штетни сулфурни соединенија во нив.

Сулфурните соединенија имаат лут мирис, потешки од воздухот и се раствораат во вода. Имаат иритирачки ефект врз мукозните мембрани на грлото, носот и човечките очи, може да доведат до нарушување на метаболизмот на јаглени хидрати и протеини и инхибиција на оксидативните процеси, при високи концентрации (над 0,01%) - до труење на организмот. Сулфурниот анхидрид, исто така, има штетно влијание врз флората.

Осма група. Компонентите на оваа група - олово и неговите соединенија - се наоѓаат во издувните гасови на автомобилите со карбуратори само кога се користи оловен бензин, кој има додаток за зголемување на октаните. Ја одредува способноста на моторот да работи без детонација. Колку е поголем октанскиот број, толку бензинот е поотпорен на детонација. Детонационото согорување на работната смеса се одвива со суперсонична брзина, која е 100 пати поголема од нормалната. Работата на моторот со тропање е опасна затоа што моторот се прегрее, неговата моќност се намалува, а работниот век нагло се намалува. Зголемувањето на октанскиот број на бензинот помага да се намали можноста за детонација.

Како додаток кој го зголемува октанскиот број, се користи средство против тропање - етил течност R-9. Бензинот со додавање на етил течност станува олово. Составот на етил течноста го вклучува вистинското средство против удар - тетраетил олово Pb (C 2 H 5) 4, чистач - етил бромид (BgC 2 H 5) и α-монохлоронафтален (C 10 H 7 Cl), полнење - B-70 бензин, антиоксиданс - параоксидифениламин и боја. Кога се согорува оловниот бензин, чистачот помага да се отстрани оловото и неговите оксиди од комората за согорување, претворајќи ги во состојба на пареа. Тие заедно со издувните гасови се испуштаат во околината и се таложат во близина на патишта.

Во опкружување покрај патот, приближно 50% од емисиите на олово од честички веднаш се дистрибуираат на соседната површина. Остатокот е во воздух неколку часа во форма на аеросоли, а потоа исто така се таложи на земја во близина на патишта. Акумулацијата на олово на патот ги контаминира екосистемите и ги прави блиските почви несоодветни за земјоделска употреба.

Додавањето на додатокот R-9 на бензинот го прави високо токсичен. Различни марки на бензин имаат различен процент на адитив. За да се направи разлика помеѓу марки на оловен бензин, тие се бојат со додавање на повеќебојни бои на адитивот. Безоловен бензин се испорачува необоен (Табела 9).

Во развиените земји во светот употребата на оловниот бензин е ограничена или веќе е целосно укината. Сè уште е широко користен во Русија. Сепак, задачата е да се откаже од неговата употреба. Големите индустриски центри и одморалиштата се префрлаат на употреба на безоловен бензин.

Негативно влијание врз екосистемите имаат не само разгледуваните компоненти на издувните гасови од моторот, поделени во осум групи, туку и самите јаглеводородни горива, масла и мазива. Поседувајќи голем капацитет за испарување, особено кога температурата се зголемува, пареите од горивата и маслата се шират во воздухот и негативно влијаат на живите организми.

Случајно излевање и намерно излевање на искористеното масло директно на земја или во водни тела се случуваат на места каде возилата се полнат со гориво и масло. Вегетацијата не расте на местото на масленото место долго време. Нафтените продукти кои влегуваат во водните тела имаат штетен ефект врз нивната флора и фауна.