Malý vzdelávací program pre tých, ktorí radi dýchajú z výfukového potrubia.

Výfukové plyny spaľovacieho motora obsahujú asi 200 komponentov. Obdobie ich existencie trvá niekoľko minút až 4 -5 rokov. Podľa svojho chemického zloženia a vlastností, ako aj charakteru vplyvu na ľudské telo sú zlúčené do skupín.

Prvá skupina. Obsahuje netoxické látky (prírodné zložky atmosférického vzduchu).

Druhá skupina. Táto skupina zahŕňa iba jednu látku - oxid uhoľnatý alebo oxid uhoľnatý (CO). Produkt neúplného spaľovania ropných palív je bezfarebný a bez zápachu, ľahší ako vzduch. V kyslíku a vo vzduchu horí oxid uhoľnatý namodralým plameňom, pričom vydáva veľa tepla a mení sa na oxid uhličitý.

Oxid uhoľnatý má výrazný toxický účinok. Je to kvôli jeho schopnosti reagovať s krvným hemoglobínom, čo vedie k tvorbe karboxyhemoglobínu, ktorý neviaže kyslík. V dôsledku toho je v tele narušená výmena plynov, objavuje sa hladovanie kyslíkom a dochádza k narušeniu fungovania všetkých telesných systémov. Vodiči automobilov sú často náchylní na otravu oxidom uhoľnatým, keď strávia noc v kabíne so zapnutým motorom alebo keď sa motor zahrieva v uzavretej garáži. Povaha otravy oxidom uhoľnatým závisí od jeho koncentrácie vo vzduchu, trvania expozície a citlivosti jedinca. Mierna otrava spôsobuje pulzovanie v hlave, stmavnutie očí a zvýšený srdcový tep. Pri ťažkej otrave sa vedomie zakalí, ospalosť sa zvýši. Pri veľmi vysokých dávkach oxidu uhoľnatého (viac ako 1%) dochádza k strate vedomia a smrti.

Tretia skupina. Obsahuje oxidy dusíka, hlavne NO - oxid dusičitý a NO 2 - oxid dusičitý. Ide o plyny vznikajúce v spaľovacej komore spaľovacieho motora pri teplote 2 800 ° C a tlaku asi 10 kgf / cm 2. Oxid dusnatý je bezfarebný plyn, nereaguje s vodou a je v nej málo rozpustný, nereaguje s roztokmi kyselín a zásad. Je ľahko oxidovaný vzdušným kyslíkom a tvorí oxid dusičitý. Za normálnych atmosférických podmienok sa NO úplne transformuje na plyn NO 2 hnedej farby s charakteristickým zápachom. Je ťažší ako vzduch, preto sa zhromažďuje v priehlbinách, priekopách a predstavuje veľké nebezpečenstvo pri údržbe vozidla.

Pre ľudské telo sú oxidy dusíka ešte škodlivejšie ako oxid uhoľnatý. Celková povaha nárazu sa líši v závislosti od obsahu rôznych oxidov dusíka. Keď sa oxid dusičitý dostane do kontaktu s vlhkým povrchom (sliznice očí, nosa, priedušiek), vytvoria sa kyseliny dusičné a dusičnaté, ktoré dráždia sliznice a postihujú alveolárne tkanivo pľúc. Pri vysokých koncentráciách oxidov dusíka (0,004 - 0,008%) dochádza k astmatickým prejavom a pľúcnemu edému. Pri vdýchnutí vzduchu obsahujúceho oxidy dusíka vo vysokých koncentráciách nemá človek nepríjemné pocity a neočakáva negatívne dôsledky. Pri dlhodobom pôsobení oxidov dusíka v koncentráciách presahujúcich normu, ľudia ochorejú na chronickú bronchitídu, zápal sliznice gastrointestinálneho traktu, trpia srdcovou slabosťou, ako aj nervovými poruchami.

Sekundárna reakcia na účinky oxidov dusíka sa prejavuje tvorbou dusitanov v ľudskom tele a ich absorpciou do krvi. To spôsobuje premenu hemoglobínu na methemoglobín, ktorý vedie k porušeniu srdcovej činnosti.

Oxidy dusíka majú tiež negatívny vplyv na vegetáciu a na listových doskách vytvárajú roztoky kyselín dusičných a dusičných. Táto vlastnosť je tiež zodpovedná za účinok oxidov dusíka na stavebné materiály a kovové konštrukcie. Okrem toho sa zúčastňujú fotochemickej reakcie tvorby smogu.

Štvrtá skupina. Táto skupina, ktorá je v zložení najpočetnejšia, zahŕňa rôzne uhľovodíky, to znamená zlúčeniny typu C x H y. Výfukové plyny obsahujú uhľovodíky rôznych homológnych sérií: parafínové (alkány), nafténové (cyklány) a aromatické (benzén), celkom asi 160 zložiek. Vznikajú v dôsledku neúplného spaľovania paliva v motore.

Nespálené uhľovodíky sú jednou z príčin bieleho alebo modrého dymu. K tomu dochádza vtedy, keď je zapálenie pracovnej zmesi v motore oneskorené alebo pri nízkych teplotách v spaľovacej komore.

Uhľovodíky sú toxické a majú nepriaznivý vplyv na kardiovaskulárny systém človeka. Uhľovodíkové zlúčeniny výfukových plynov majú spolu s toxickými vlastnosťami karcinogénny účinok. Karcinogény sú látky prispievajúce k vzniku a rozvoju malígnych novotvarov.

Aromatický uhľovodík benz-a-pyrén C 20 H 12, obsiahnutý vo výfukových plynoch benzínových a naftových motorov, má špeciálnu karcinogénnu aktivitu. Dobre sa rozpúšťa v olejoch, tukoch, ľudskom krvnom sére. Akumuluje sa v ľudskom tele do nebezpečných koncentrácií, benz-a-pyrén stimuluje tvorbu zhubných nádorov.

Uhľovodíky pod vplyvom ultrafialového žiarenia zo Slnka reagujú s oxidmi dusíka, čo má za následok tvorbu nových toxických produktov - fotooxidantov, ktoré sú základom „smogu“.

Fotooxidanty sú biologicky aktívne, majú škodlivý účinok na živé organizmy, viesť k zvýšeniu pľúcnych a bronchiálnych chorôb u ľudí, ničiť gumové výrobky, urýchľovať koróziu kovov, zhoršovať viditeľnosť.

Piata skupina. Skladá sa z aldehydov - organických zlúčenín obsahujúcich aldehydovú skupinu -CHO, spojených s uhľovodíkovým radikálom (CH3, C6H5 alebo inými).

Výfukové plyny obsahujú predovšetkým formaldehyd, akroleín a acetaldehyd. Najväčšie množstvo aldehydov sa tvorí pri voľnobehu a nízkom zaťažení keď sú teploty spaľovania v motore nízke.

Formaldehyd НСНО je bezfarebný plyn nepríjemného zápachu, ťažší ako vzduch, ľahko rozpustný vo vode. On dráždi ľudské sliznice, dýchacie cesty, ovplyvňuje centrálny nervový systém. Spôsobuje zápach výfukových plynov, najmä v dieselových motoroch.

Akroleín CH 2 = CH-CH = O alebo aldehyd kyseliny akrylovej je bezfarebný jedovatý plyn s vôňou spálených tukov. Má účinok na sliznice.

Acetický aldehyd CH 3 CHO je plyn štipľavého zápachu a toxického účinku na ľudské telo.

Šiesta skupina. Do neho sú emitované sadze a iné rozptýlené častice (produkty opotrebovania motora, aerosóly, oleje, usadeniny uhlíka atď.). Sadze - čierne tuhé častice uhlíka vznikajúce pri nedokonalom spaľovaní a tepelnom rozklade palivových uhľovodíkov. Nepredstavuje bezprostredné nebezpečenstvo pre zdravie, ale môže dráždiť dýchacie cesty. Sadze vytvorením dymovej stopy za vozidlom zhoršujú viditeľnosť na cestách. Najväčším poškodením sadzí je adsorpcia benz-a-pyrénu na jeho povrchu., ktorý má v tomto prípade silnejší negatívny vplyv na ľudské telo ako v čistej forme.

Siedma skupina. Je to zlúčenina síry - anorganické plyny ako oxid siričitý, sírovodík, ktoré sa objavujú vo výfukových plynoch motorov, ak sa používa palivo s vysokým obsahom síry. Motorová nafta obsahuje podstatne viac síry ako ostatné palivá používané v doprave.

Domáce ropné polia (najmä vo východných oblastiach) sa vyznačujú vysokým percentom prítomnosti síry a zlúčenín síry. Motorová nafta, ktorá sa z nej získava, sa podľa zastaraných technológií vyznačuje ťažším frakčným zložením a súčasne je menej čistená od zlúčenín síry a parafínu. Podľa európskych noriem zavedených v roku 1996 by obsah síry v motorovej nafte nemal prekročiť 0,005 g / l a podľa ruskej normy - 1,7 g / l. Prítomnosť síry zvyšuje toxicitu výfukových plynov z motorovej nafty a je dôvodom výskytu v nich škodlivých zlúčenín síry.

Zlúčeniny síry majú štipľavý zápach, sú ťažšie ako vzduch a rozpúšťajú sa vo vode. Majú dráždivý účinok na sliznicu hrdla, nosa a ľudských očí, môžu viesť k narušeniu metabolizmu uhľohydrátov a bielkovín a inhibícii oxidačných procesov vo vysokých koncentráciách (viac ako 0,01%) - k otrave tela. Anhydrid kyseliny sírovej má tiež škodlivý vplyv na flóru.

Ôsma skupina. Komponenty tejto skupiny - olovo a jeho zlúčeniny - sa nachádzajú vo výfukových plynoch automobilov s karburátorom iba vtedy, ak sa používa olovnatý benzín, ktorý má prísadu zvyšujúcu oktánové číslo. Určuje schopnosť motora pracovať bez detonácie. Čím vyššie je oktánové číslo, tým je benzín odolnejší voči detonácii. Detonačné spaľovanie pracovnej zmesi prebieha nadzvukovou rýchlosťou, ktorá je 100 -krát rýchlejšia ako normálne. Prevádzka motora s klepaním je nebezpečná, pretože sa motor prehrieva, znižuje sa jeho výkon a výrazne sa znižuje jeho životnosť. Zvýšenie oktánového čísla benzínu pomáha znižovať možnosť detonácie.

Ako aditívum, ktoré zvyšuje oktánové číslo, sa používa prostriedok proti klepaniu - etyl kvapalina R -9. Benzín s prídavkom etylovej kvapaliny sa stáva olovnatým. Zloženie etyl -kvapaliny obsahuje skutočné protišmykové činidlo - tetraetyl -olovo Pb (C 2 H 5) 4, lapač - etylbromid (BgC 2 H 5) a α -monochlórnaftalén (C 10 H 7 Cl), plnivo - B -70 benzín, antioxidant - paraoxydifenylamín a farbivo. Pri spaľovaní olovnatého benzínu zachytávač pomáha odstraňovať olovo a jeho oxidy zo spaľovacej komory a prevádzať ich do stavu pary. Spolu s výfukovými plynmi sú vypúšťané do okolia a usadzujú sa v blízkosti ciest.

V cestnom prostredí je približne 50% emisií tuhých častíc okamžite distribuovaných na susedný povrch. Zvyšok je niekoľko hodín vo vzduchu vo forme aerosólov a potom sa tiež usadí na zemi v blízkosti ciest. Akumulácia olova na ceste vedie k znečisteniu ekosystémov a spôsobuje, že okolité pôdy nie sú vhodné na poľnohospodárske využitie. Prídavok aditíva R-9 do benzínu ho robí vysoko toxickým. Rôzne značky benzínu majú rôzne percento prísady. Na rozlíšenie medzi značkami olovnatého benzínu sú farbené pridaním viacfarebných farbív do aditíva. Bezolovnatý benzín sa dodáva bez farbiva (tabuľka 9).

V rozvinutých krajinách sveta je používanie olovnatého benzínu obmedzené alebo už bolo úplne vyradené. V Rusku je stále široko používaný. Úlohou je však upustiť od jeho používania. Veľké priemyselné centrá a rekreačné oblasti prechádzajú na používanie bezolovnatého benzínu.

Negatívny vplyv na ekosystémy majú nielen uvažované zložky výfukových plynov z motorov, rozdelené do ôsmich skupín, ale aj samotné uhľovodíkové palivá, oleje a mazivá. Vďaka veľkej kapacite odparovania, najmä keď teplota stúpa, sa pary palív a olejov šíria vzduchom a negatívne ovplyvňujú živé organizmy.

K náhodnému rozliatiu a úmyselnému vyliatiu použitého oleja priamo na zem alebo do vodných útvarov dochádza na miestach, kde sa do vozidiel tankuje palivo a olej. V mieste olejovej škvrny vegetácia dlho nerastie. Ropné produkty, ktoré sa dostávajú do vodných útvarov, majú škodlivý vplyv na ich flóru a faunu.

Pretlačené niektorými skratkami z knihy Pavlov E.I. Transport Ecology. Podčiarknutia a zvýraznenia sú moje.

Malý vzdelávací program pre tých, ktorí radi dýchajú z výfukového potrubia.

Prvá skupina. Obsahuje netoxické látky (prírodné zložky atmosférického vzduchu

Vodiči automobilov sú často náchylní na otravu oxidom uhoľnatým, keď strávia noc v kabíne so zapnutým motorom alebo keď sa motor zahrieva v uzavretej garáži. Povaha otravy oxidom uhoľnatým závisí od jeho koncentrácie vo vzduchu, trvania expozície a citlivosti jedinca. Mierna otrava spôsobuje pulzovanie v hlave, stmavnutie očí a zvýšený srdcový tep. Pri ťažkej otrave sa vedomie zakalí, ospalosť sa zvýši. Pri veľmi vysokých dávkach oxidu uhoľnatého (viac ako 1%) dochádza k strate vedomia a smrti.

Je ľahko oxidovaný vzdušným kyslíkom a tvorí oxid dusičitý. Za normálnych atmosférických podmienok sa NO úplne transformuje na plyn NO 2 hnedej farby s charakteristickým zápachom. Je ťažší ako vzduch, preto sa zhromažďuje v priehlbinách, priekopách a predstavuje veľké nebezpečenstvo pri údržbe vozidla.

Pri vdýchnutí vzduchu obsahujúceho oxidy dusíka vo vysokých koncentráciách nemá človek nepríjemné pocity a neočakáva negatívne dôsledky. Pri dlhodobom pôsobení oxidov dusíka v koncentráciách presahujúcich normu ľudia ochorejú na chronickú bronchitídu, zápal sliznice gastrointestinálneho traktu, trpia srdcovou slabosťou a nervovými poruchami.

Sekundárna reakcia na účinky oxidov dusíka sa prejavuje tvorbou dusitanov v ľudskom tele a ich absorpciou do krvi. To spôsobuje premenu hemoglobínu na methemoglobín, čo vedie k zhoršeniu srdcovej činnosti.

Uhľovodíky sú toxické a majú nepriaznivý vplyv na kardiovaskulárny systém človeka. Uhľovodíkové zlúčeniny výfukových plynov majú spolu s toxickými vlastnosťami karcinogénny účinok. Karcinogény sú látky, ktoré prispievajú k vzniku a rozvoju malígnych novotvarov.

Uhľovodíky pod vplyvom ultrafialového žiarenia zo Slnka reagujú s oxidmi dusíka, čo má za následok tvorbu nových toxických produktov - fotooxidantov, ktoré sú základom „smogu“.

Fotooxidanty sú biologicky aktívne, majú škodlivý účinok na živé organizmy, vedú k zvýšeniu pľúcnych a bronchiálnych chorôb u ľudí, ničia gumové výrobky, urýchľujú koróziu kovov a zhoršujú viditeľnosť.

Piata skupina. Skladá sa z aldehydov - organických zlúčenín obsahujúcich aldehydovú skupinu -CHO, spojených s uhľovodíkovým radikálom (CH3, C6H5 alebo inými).

Formaldehyd НСНО je bezfarebný plyn nepríjemného zápachu, ťažší ako vzduch, ľahko rozpustný vo vode. Dráždi ľudské sliznice, dýchacie cesty, ovplyvňuje centrálny nervový systém a spôsobuje zápach výfukových plynov, najmä v dieselových motoroch.

Acrolein CH 2 = CH-CH = O alebo aldehyd kyseliny akrylovej je bezfarebný jedovatý plyn s vôňou spáleného tuku. Má účinok na sliznice.

Acetický aldehyd CH 3 CHO je plyn štipľavého zápachu a toxického účinku na ľudské telo.

Šiesta skupina. Do neho sú emitované sadze a iné rozptýlené častice (produkty opotrebovania motora, aerosóly, oleje, usadeniny uhlíka atď.). Sadze - čierne tuhé častice uhlíka vznikajúce pri nedokonalom spaľovaní a tepelnom rozklade palivových uhľovodíkov. Nepredstavuje bezprostredné nebezpečenstvo pre zdravie, ale môže dráždiť dýchacie cesty. Sadze vytvorením dymovej stopy za vozidlom zhoršujú viditeľnosť na cestách. Najväčšie poškodenie sadzí spočíva v adsorpcii benz-a-pyrénu na jeho povrchu, ktorá má v tomto prípade na ľudské telo silnejší negatívny vplyv ako v čistej forme.

Prídavok aditíva R-9 do benzínu ho robí vysoko toxickým. Rôzne značky benzínu majú rôzne percento prísady. Na rozlíšenie medzi značkami olovnatého benzínu sú farbené pridaním viacfarebných farbív do aditíva. Bezolovnatý benzín sa dodáva bez farbiva (tabuľka 9).

Dopravné výpary

V Európskej únii povolená hladina škodlivých látok vo výfukových plynoch závisí od veku auta. Ak je rok výroby automobilu starší ako 1978, potom neexistujú žiadne pevné obmedzenia, existuje iba jedna požiadavka, aby z výfukového potrubia nevychádzal žiadny viditeľný dym. Ak je auto vyrobené v rokoch 1979 - 1986, potom je maximálny limit ním emitovaných škodlivých látok meraný pri voľnobežných otáčkach nasledovný: CO - menej ako 4,5%, CH - 100 ppm. Kyslík musí byť menší ako 5%. Ten sa zvyčajne používa na potvrdenie, že so systémami vozidla nebolo urobené nič nezákonné na zníženie hladín CO. V rokoch 1986 až 1990 sa vo väčšine krajín požiadavky zvýšili: CO - 3,5%, CH - 600 ppm. Od roku 1991 sú pre vozidlá vybavené katalyzátorom zavedené nové predpisy. Teraz sa úroveň škodlivých emisií z automobilu meria dvoma spôsobmi: pri voľnobežných otáčkach a pri 2 500 otáčkach motora. Pomocou katalytického prídavného spaľovania sa výrazne znížila úroveň škodlivých emisií, z tohto dôvodu sa znížili aj emisné limity. Pri voľnobehu by hladina CO nemala byť väčšia ako 0,5%a CH by nemala byť väčšia ako 100 ppm. Takzvaný faktor alfa prebytočného vzduchu sa zároveň vypočítava matematicky a mal by byť medzi 0,91 - 1,03. Hladina kyslíka by tiež mala byť nižšia ako 0,5% a referenčná hladina CO 2 by mala byť nižšia ako 16.

Majitelia nových automobilov nemajú problém získať povolenie na používanie svojich vozidiel. Aj keď napríklad vo Fínsku je priemerný vek osobného auta 10,5 roka. Keď však auto má značný počet najazdených kilometrov a vek, môže byť odoslané na opravu, ak prejde testom nebezpečenstva výfukových plynov.

Veľmi často sa tieto problémy vyskytujú u starších automobilov, keď už má motor značný počet najazdených kilometrov a stratil svoj bývalý výkon. Majitelia si často nevšimnú, že ich auto už stratilo silu.

Množstvo výfukových plynov z automobilov

Je to určené hlavne masovou spotrebou paliva vozidiel. Spotreba na diaľku je štandardizovaná a zvyčajne ju uvádzajú výrobcovia (jedna z charakteristík spotrebiteľa). Pokiaľ ide o celkový objem výfukových plynov vychádzajúcich z tlmiča, približne jeden sa dá riadiť takýmto číslom - jeden liter spáleného benzínu vedie k tvorbe približne 16 metrov kubických alebo 16 000 litrov zmesi rôznych plynov. Na základe týchto údajov je možné usúdiť približné množstvo škodlivých nečistôt emitovaných do atmosféry, je tu však malý problém. Množstvo rôznych vypúšťaných plynov môžeme určiť iba vtedy, keď sa spáli určité množstvo litrov paliva, ale nie jediným výfukovým plynom, a ešte viac za určité časové obdobie (hodina, deň, mesiac atď.). Preto v zásade nemôžeme posúdiť množstvo plynov vypúšťaných do atmosféry každú hodinu. Nikde nie je stanovené, že všetky autá denne najazdia určitý počet kilometrov rovnakou rýchlosťou. A hľadať priemerné číslo znamená klamať samého seba, pretože údaje môžu byť nielen veľmi približné, ale aj úplne chybné.

Stôl 1. Spotreba paliva v automobiloch rôznych značiek

K - motor karburátora

i - vstrekovací motor

D - dieselový motor

hustota benzínu pri + 20 ° C sa pohybuje od 0,69 do 0,81 g / cm3

hustota motorovej nafty pri + 20 ° C podľa GOST 305-82 nie viac ako 0,86 g / cm3

Tabuľka 2 Zloženie výfukových plynov z automobilov

Výfukové plyny (alebo výfukové plyny) - hlavný zdroj toxických látok v spaľovacom motore - sú heterogénnou zmesou rôznych plynných látok s rôznymi chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami, ktoré pozostávajú z produktov úplného a neúplného spaľovania paliva pochádzajúceho z motora valcov do jeho výfukového systému. Vo svojom zložení obsahujú asi 300 látok, z ktorých väčšina je toxická. Hlavnými štandardizovanými toxickými zložkami výfukových plynov z motorov sú oxidy uhlíka, oxidy dusíka a uhľovodíky. Okrem toho nasýtené a nenasýtené uhľovodíky, aldehydy, karcinogénne látky, sadze a ďalšie zložky vstupujú do atmosféry s výfukovými plynmi. Približné zloženie výfukových plynov je uvedené v tabuľke 1. Keď motor beží na olovnatý benzín, výfukové plyny obsahujú olovo a v prípade motorov poháňaných naftou sú prítomné sadze. Teraz sa pokúsme zistiť, prečo je každý výfuk nebezpečný a aké množstvo plynov uniká z výfukového potrubia.

Oxid uhoľnatý (CO - oxid uhoľnatý)

V spaľovacej komore motora vzniká CO v dôsledku zlej atomizácie paliva v dôsledku reakcií studeného plameňa, počas spaľovania paliva s nedostatkom kyslíka a tiež v dôsledku disociácie oxidu uhličitého pri vysokých teplotách. V tomto prípade proces vyhorenia CO pokračuje vo výfukovom potrubí.

Je potrebné poznamenať, že počas prevádzky dieselových motorov je koncentrácia CO vo výfukových plynoch nízka (približne 0,1-0,2%), preto je koncentrácia CO spravidla určená pre benzínové motory. V priemere autá pri spaľovaní litra benzínu vypustia do vzduchu asi 800 litrov oxidu uhličitého.

Oxidy dusíka (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, ďalej - NOx)

Oxidy dusíka dráždia sliznicu očí, nosa a ničia pľúca človeka, pretože pri pohybe pozdĺž dýchacích ciest interagujú s vlhkosťou horných dýchacích ciest a vytvárajú kyseliny dusičnú a dusičnú. Otrava NOx v ľudskom tele sa spravidla neprejavuje okamžite, ale postupne a neexistujú žiadne neutralizačné činidlá. Pri spálení litra benzínu sa z výfuku vypustí približne 128 litrov oxidov dusíka.

Oxid dusný (N 2 O - hemioxid, vysmiaty plyn) je plyn príjemnej vône, dobre sa rozpustíme vo vode. Má narkotický účinok.

Oxidy dusíka sú nebezpečné pre listy rastlín. Zistilo sa, že ich priamy toxický účinok na rastliny sa prejavuje, keď je koncentrácia Nox vo vzduchu v rozmedzí 0,5-6,0 mg / m 3. Kyselina dusičná je veľmi korozívna pre uhlíkové ocele.

Emisie oxidov dusíka sú výrazne ovplyvnené teplotou v spaľovacej komore. Keď teda teplota stúpne z 2 500 na 2 700 K, reakčná rýchlosť sa zvýši 2,6 -krát a keď teplota klesne z 2 500 na 2 300 K, zníži sa 8 -krát, t.j. čím vyššia je teplota, tým vyššia je koncentrácia NOx. Včasné vstrekovanie paliva alebo vysoké kompresné tlaky v spaľovacej komore tiež prispievajú k tvorbe NOx. Čím vyššia je koncentrácia kyslíka, tým vyššia je koncentrácia oxidov dusíka.

Uhľovodíky (CnHm - etán, metán, etylén, benzén, propán, acetylén atď.)

Uhľovodíky - organické zlúčeniny, ktorých molekuly sú postavené iba z atómov uhlíka a vodíka, sú toxické látky. Výfukové plyny obsahujú viac ako 200 rôznych CH, ktoré sú klasifikované ako alifatické (s otvoreným alebo uzavretým reťazcom) a benzénový alebo aromatický kruh. Aromatické uhľovodíky obsahujú v molekule jeden alebo viac cyklov 6 atómov uhlíka spojených jednoduchými alebo dvojitými väzbami (benzén, naftalén, antracén atď.). Majú príjemnú vôňu. Jeho množstvo sa meria v konvenčných jednotkách ppm (počet častí na milión). Takže aj malé zvýšenie účinnosti spaľovania môže mať veľký vplyv na účinnosť spaľovania. Extrémne vysoké hladiny uhľovodíkov zvyčajne nie sú problémom len pre majiteľov strojov, ale aj pre mechanikov.

Prítomnosť CH vo výfukových plynoch motorov je vysvetlená skutočnosťou, že zmes v spaľovacej komore je nehomogénna, preto na stenách, v obohatených zónach, plameň zhasne a reťazové reakcie sú prerušené. Na množstvo uhľovodíkov vo výfukových plynoch vplýva niekoľko faktorov. Tesnosť ventilov, čistota a načasovanie zapaľovania sú rovnako dôležité. Nielen úprava načasovania zapaľovania, ale aj skutočná spaľovacia sila, všetko, čo ovplyvňuje spaľovanie, má veľký význam pri obmedzení množstva uhľovodíkov vo výfukových plynoch. Približné množstvo uhľovodíkov vzniknutých pri spaľovaní litra benzínu je 400-450 litrov.

Tieto čísla môžu niekoho vydesiť, ale poďme na to: litre sú mierou objemu a v žiadnom prípade by sa tieto čísla nemali zamieňať s kvapalinou, pretože 800 litrov je na kvapalinu dosť veľké číslo. A za plyn? Plyn je látka, ktorej molekuly sú niekoľko stotisíckrát menšie ako vzdialenosť medzi nimi. Ak si predstavíte niečo hutnejšie, objem sa zníži desaťkrát a stokrát. A teraz opatrne - liter benzínu, pri spaľovaní ktorého sa tento objem vyrába, sa spotrebuje na prekonanie vzdialenosti 10 km. Pokúsime sa rozptýliť väčšinu ilúzií - nejde o také silné znečistenie, ako v momente výfuku vychádza nepríjemný zápach a zdá sa nám, že zloženie vzduchu okolo sa dramaticky zmenilo. Ale na našich šatách nezostali ani žiadne zvyšky.

Hlavnými štandardizovanými toxickými zložkami výfukových plynov z motorov sú oxidy uhlíka, dusíka a uhľovodíkov. Okrem toho nasýtené a nenasýtené uhľovodíky, aldehydy, karcinogénne látky, sadze a ďalšie zložky vstupujú do atmosféry s výfukovými plynmi. Približné zloženie.

Zloženie výfukových plynov

Komponenty výfukových plynov	Obsah podľa objemu,%		Toxicita
	Motor
	benzín	nafta
Dusík	74,0 - 77,0	76,0 - 78,0	Nie
Kyslík	0,3 - 8,0	2,0 - 18,0	Nie
Vodná para	3,0 - 5,5	0,5 - 4,0	Nie
Oxid uhličitý	5,0 - 12,0	1,0 - 10,0	Nie
Oxid uhoľnatý	0,1 - 10,0	0,01 - 5,0	Áno
Nekarcinogénne uhľovodíky	0,2 - 3,0	0,009 - 0,5	Áno
Aldehydy	0 - 0,2	0,001 - 0,009	Áno
Oxid sírový	0 - 0,002	0 - 0,03	Áno
Sadze, g / m3	0 - 0,04	0,01 - 1,1	Áno
Benzopyren, mg / m3	0,01 - 0,02	až 0,01	Áno

Keď je motor poháňaný olovnatým benzínom, výfukové plyny obsahujú olovo, zatiaľ čo motor poháňaný naftou obsahuje sadze.

Oxid uhoľnatý (CO - oxid uhoľnatý)

Priehľadný jedovatý plyn bez zápachu, o niečo ľahší ako vzduch, zle rozpustný vo vode. Oxid uhoľnatý je produktom neúplného spaľovania paliva; vo vzduchu horí modrým plameňom za tvorby oxidu uhličitého (oxidu uhličitého). V spaľovacej komore motora vzniká CO v dôsledku zlej atomizácie paliva v dôsledku reakcií studeného plameňa, počas spaľovania paliva s nedostatkom kyslíka a tiež v dôsledku disociácie oxidu uhličitého pri vysokých teplotách. Pri následnom spaľovaní po zapálení (po hornej úvrati, pri expanznom zdvihu) je možné spaľovanie oxidu uhoľnatého za prítomnosti kyslíka za tvorby oxidu. V tomto prípade proces vyhorenia CO pokračuje vo výfukovom potrubí. Je potrebné poznamenať, že počas prevádzky dieselových motorov je koncentrácia CO vo výfukových plynoch nízka (približne 0,1 - 0,2%), preto je koncentrácia CO spravidla určená pre benzínové motory.

Oxidy dusíka (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, ďalej NOx)

Oxidy dusíka sú jednou z najtoxickejších zložiek výfukových plynov. Za normálnych atmosférických podmienok je dusík veľmi inertný plyn. Pri vysokých tlakoch a najmä teplotách dusík aktívne reaguje s kyslíkom. Vo výfukových plynoch motorov tvorí viac ako 90% celkového množstva NOx oxid dusičitý NO, ktorý sa dokonca vo výfukovom systéme a potom v atmosfére ľahko oxiduje na oxid (NO2). Oxidy dusíka dráždia sliznicu očí, nosa a ničia ľudské pľúca, pretože pri pohybe po dýchacích cestách interagujú s vlhkosťou horných dýchacích ciest a vytvárajú kyseliny dusičnú a dusičnú. Otrava NOx v ľudskom tele sa spravidla neprejavuje okamžite, ale postupne a neexistujú žiadne neutralizačné činidlá.

Oxid dusný (hemoroxid N2O, vysmiaty plyn) je plyn príjemnej vône, ľahko rozpustný vo vode. Má narkotický účinok.

NO2 (oxid) je svetlo žltá kvapalina, ktorá sa podieľa na tvorbe smogu. Oxid dusičitý sa používa ako oxidačné činidlo v raketovom palive. Verí sa, že oxidy dusíka sú pre ľudské telo asi 10 -krát nebezpečnejšie ako CO a 40 -krát nebezpečnejšie, keď sa vezmú do úvahy sekundárne transformácie. Oxidy dusíka sú nebezpečné pre listy rastlín. Zistilo sa, že ich priamy toxický účinok na rastliny sa prejavuje, keď je koncentrácia NOx vo vzduchu v rozmedzí 0,5 - 6,0 mg / m3. Kyselina dusičná je veľmi korozívna pre uhlíkové ocele. Emisie oxidov dusíka sú výrazne ovplyvnené teplotou v spaľovacej komore. Keď teda teplota stúpne z 2 500 na 2 700 K, reakčná rýchlosť sa zvýši 2,6 -krát a keď teplota klesne z 2 500 na 2 300 K, zníži sa 8 -krát, t.j. čím vyššia je teplota, tým vyššia je koncentrácia NOx. Včasné vstrekovanie paliva alebo vysoké kompresné tlaky v spaľovacej komore tiež prispievajú k tvorbe NOx. Čím vyššia je koncentrácia kyslíka, tým vyššia je koncentrácia oxidov dusíka.

Uhľovodíky (CnHm etán, metán, etylén, benzén, propán, acetylén atď.)

Organické uhľovodíky, ktorých molekuly sú vyrobené iba z atómov uhlíka a vodíka, sú toxické látky. Výfukové plyny obsahujú viac ako 200 rôznych CH, ktoré sú klasifikované ako alifatické (s otvoreným alebo uzavretým reťazcom) a benzénový alebo aromatický kruh. Aromatické uhľovodíky obsahujú v molekule jeden alebo viac cyklov 6 atómov uhlíka spojených jednoduchými alebo dvojitými väzbami (benzén, naftalén, antracén atď.). Majú príjemnú vôňu. Prítomnosť CH vo výfukových plynoch motorov je vysvetlená skutočnosťou, že zmes v spaľovacej komore je heterogénna, preto v blízkosti stien v zónach obohatených plameňom zhasne a dôjde k prerušeniu reťazových reakcií. nepríjemný zápach. CH sú príčinou mnohých chronických chorôb. Toxické sú aj benzínové pary, ktoré sú uhľovodíkmi. Prípustná priemerná denná koncentrácia benzínových pár je 1,5 mg / m3. Obsah CH vo výfukových plynoch sa zvyšuje so škrtením, keď motor pracuje v režimoch núteného voľnobehu (PXH, napríklad pri brzdení motorom). Keď motor pracuje v uvedených režimoch, proces tvorby zmesi (miešanie náplne paliva a vzduchu) sa zhoršuje, rýchlosť spaľovania sa znižuje, zapaľovanie sa zhoršuje a v dôsledku toho dochádza k častým medzerám. Emisia CH je spôsobená neúplným spaľovaním v blízkosti studených stien, ak do konca spaľovania existujú miesta so silným lokálnym nedostatkom vzduchu, nedostatočnou atomizáciou paliva, s neuspokojivým vírením vzduchovej náplne a nízkymi teplotami (napríklad pri voľnobehu) . Uhľovodíky sa tvoria v znovu obohatených zónach, kde je obmedzený prístup kyslíka, ako aj v blízkosti relatívne studených stien spaľovacej komory. Hrajú aktívnu úlohu pri tvorbe biologicky aktívnych látok, ktoré spôsobujú podráždenie očí, hrdla, nosa a ich choroby a poškodzujú flóru a faunu.

Uhľovodíkové zlúčeniny majú narkotický účinok na centrálny nervový systém, môžu spôsobiť chronické ochorenia a niektoré aromatické CH majú toxické vlastnosti. Uhľovodíky (olefíny) a oxidy dusíka aktívne prispievajú k tvorbe smogu za určitých meteorologických podmienok.

Smog z výfukových plynov.

Smog (Smog, z dymu dym a hmla - hmla) je jedovatá hmla vznikajúca v spodnej vrstve atmosféry, znečistená škodlivými látkami z priemyselných podnikov, výfukovými plynmi z vozidiel a zariadení na výrobu tepla za nepriaznivých poveternostných podmienok. Je to aerosól pozostávajúci z dymu, hmly, prachu, častíc sadzí, kvapôčok kvapaliny (vo vlhkej atmosfére). Vyskytuje sa v atmosfére priemyselných miest za určitých meteorologických podmienok. Škodlivé plyny vstupujúce do atmosféry navzájom reagujú a vytvárajú nové, vrátane toxických zlúčenín. V tomto prípade v atmosfére prebiehajú reakcie fotosyntézy, oxidácie, redukcie, polymerizácie, kondenzácie, katalýzy atď. V dôsledku komplexných fotochemických procesov stimulovaných ultrafialovým žiarením Slnka sa z oxidov dusíka, uhľovodíkov, aldehydov a ďalších látok tvoria fotooxidanty (oxidanty).

Nízke koncentrácie NO2 môžu vytvárať veľké množstvo atómového kyslíka, ktorý zase tvorí ozón a reaguje so znečisťujúcimi látkami v ovzduší. Prítomnosť formaldehydu, vyšších aldehydov a ďalších uhľovodíkových zlúčenín v atmosfére tiež prispieva k tvorbe nových peroxidových zlúčenín spolu s ozónom. Disociačné produkty interagujú s olefínmi a vytvárajú toxické zlúčeniny hydroperoxidu. Pri koncentrácii viac ako 0,2 mg / m3 dochádza ku kondenzácii vodnej pary vo forme drobných kvapôčok hmly s toxickými vlastnosťami. Ich počet závisí od ročného obdobia, dennej doby a ďalších faktorov. V horúcom suchom počasí je smog pozorovaný vo forme žltého závoja (farba je daná oxidom dusičitým NO2 prítomným vo vzduchu, kvapôčkami žltej kvapaliny). Smog dráždi sliznice, najmä oči, a môže spôsobiť bolesti hlavy, opuch, krvácanie a komplikácie respiračných chorôb. Znižuje viditeľnosť na cestách, čím sa zvyšuje počet dopravných nehôd. Nebezpečenstvo smogu pre ľudský život je veľké. Napríklad londýnsky smog z roku 1952 sa nazýva katastrofa, pretože na smog za 4 dni zomrelo asi 4 000 ľudí. Prítomnosť chloridov, dusíka, zlúčenín síry a kvapôčok vody v atmosfére prispieva k tvorbe silných toxických zlúčenín a kyslých pár, čo má škodlivý vplyv na rastliny a štruktúry, najmä na historické pamiatky z vápenca. Povaha smogov je odlišná. Napríklad v New Yorku je tvorba smogu uľahčená reakciou fluoridových a chloridových zlúčenín s kvapkami vody; v Londýne prítomnosť pár kyseliny sírovej a kyseliny sírovej; v Los Angeles (Kalifornia alebo fotochemický smog) prítomnosť oxidov dusíka, uhľovodíkov v atmosfére; v Japonsku prítomnosť sadzí a prachových častíc v atmosfére.

K tvorbe toxických látok - produktov neúplného spaľovania a oxidov dusíka vo valci motora počas spaľovania dochádza zásadne rôznymi spôsobmi. Prvá skupina toxických látok je spojená s chemickými reakciami oxidácie paliva, ktoré sa vyskytujú v období pred plameňom aj v procese spaľovania - expanzie. Druhá skupina toxických látok vzniká spojením dusíka a nadbytočného kyslíka v produktoch spaľovania. Reakcia tvorby oxidov dusíka je tepelnej povahy a nesúvisí priamo s oxidačnými reakciami paliva. Preto je vhodné zvážiť mechanizmus tvorby týchto toxických látok oddelene.

Hlavnými toxickými emisiami z vozidla sú: výfukové plyny (výfukové plyny), fúkané plyny a palivové pary. Výfukové plyny motora obsahujú oxid uhoľnatý (CO), uhľovodíky (C X H Y), oxidy dusíka (NO X), aldehydy a sadze. Plyny z kľukovej skrine sú zmesou častí výfukových plynov, ktoré prenikli cez netesnosti piestnych krúžkov do kľukovej skrine motora, s výparmi motorového oleja. Palivové pary vstupujú do prostredia z energetického systému motora: spoje, hadice atď. Rozdelenie hlavných emisných zložiek motora karburátora je nasledovné: výfukové plyny obsahujú 95% CO, 55% CX HY a 98% NO X, plyny z kľukovej skrine - 5% CX HY, 2% NO X a palivové pary - nahor až 40% C X HY. Vo výfukových plynoch motorov môžu byť vo všeobecnosti obsiahnuté nasledujúce netoxické a toxické zložky: O, O 2, O 3, C, CO, CO 2, CH 4, C n H m, C n H m O, NO, NO 2, N, N 2, NH 3, HNO 3, HCN, H, H 2, OH, H 2 O.

Škodlivé toxické emisie možno rozdeliť na regulované a neregulované. Na ľudské telo pôsobia rôznymi spôsobmi. Škodlivé toxické emisie: CO, NO X, C X H Y, R X CHO, SO 2, sadze, dym. CO (oxid uhoľnatý)- tento plyn je bezfarebný a bez zápachu, ľahší ako vzduch. Vytvorený na povrchu piestu a na stene valca, u ktorého nedochádza k aktivácii v dôsledku intenzívneho odvodu tepla zo steny, zlej atomizácie paliva a disociácie CO 2 na CO a O 2 pri vysokých teplotách.

NO X (oxidy dusíka) Je najtoxickejším výfukovým plynom.

N je za normálnych podmienok inertný plyn. Aktívne reaguje s kyslíkom pri vysokých teplotách.

Emisie výfukových plynov závisia od teploty okolia. Čím vyššie je zaťaženie motora, tým vyššia je teplota v spaľovacej komore a podľa toho sa zvyšujú emisie oxidov dusíka.

Vodík (C x H y)- etán, metán, benzén, acetylén a ďalšie toxické prvky. Výfukové plyny obsahujú asi 200 rôznych typov vodíka.

V naftových motoroch vzniká C x H y v spaľovacej komore v dôsledku heterogénnej zmesi, t.j. plameň zhasne vo veľmi bohatej zmesi, kde nie je dostatok vzduchu v dôsledku nesprávnej turbulencie, nízkej teploty, slabej atomizácie.

Spaľovací motor pri voľnobehu vydáva viac C x H y kvôli zlej turbulencii a zníženej rýchlosti spaľovania.

Dym- nepriehľadný plyn. Dym môže byť biely, modrý, čierny. Farba závisí od stavu výfukových plynov.

Biely a modrý dym- zmes kvapky paliva s mikroskopickým množstvom pár; vzniknuté v dôsledku neúplného spaľovania a následnej kondenzácie.

Biely dym vzniká, keď je motor studený, a potom v dôsledku tepla zmizne. Rozdiel medzi bielym dymom a modrou je určený veľkosťou kvapky: ak je priemer kvapky väčší ako vlnová dĺžka modrej, potom oko vníma dym ako biely.

Modrý dym pochádza z ropy. Prítomnosť dymu naznačuje, že teplota nie je dostatočná na úplné spálenie paliva. Čierny dym sa skladá zo sadzí. Dym negatívne ovplyvňuje ľudské telo, zvieratá a vegetáciu.

Sadze- je beztvaré telo bez kryštálovej mriežky; vo výfukových plynoch naftového motora sa sadze skladajú z nedefinovaných častíc s rozmermi 0,3 ... 100 mikrónov.

Dôvodom pre tvorbu sadzí je, že energetické podmienky vo valci naftového motora sú dostatočné na úplné zničenie molekuly paliva. Ľahšie atómy vodíka difundujú do vrstvy bohatej na kyslík, reagujú s ním a akoby izolovali atómy uhľovodíkov od kontaktu s kyslíkom. Tvorba sadzí závisí od teploty, tlaku v spaľovacej komore, typu paliva, pomeru paliva a vzduchu.

SO 2 (oxid síry)- sa tvorí počas prevádzky motora z paliva získaného zo sírového oleja (najmä v dieselových motoroch); tieto emisie dráždia oči a dýchací systém. SO 2, H 2 S - veľmi nebezpečný pre vegetáciu.

Hlavnou látkou znečisťujúcou ovzdušie v Ruskej federácii sú v súčasnosti motorové vozidlá na olovnatý benzín: podľa rôznych odhadov 70 až 87% celkových emisií olova. PLO (oxidy olova)- sa vyskytujú vo výfukových plynoch karburátorových motorov, keď sa používa olovnatý benzín. Pri spálení jednej tony olovnatého benzínu sa do ovzdušia vypustí približne 0,5 ... 0,85 kg oxidov olova. Podľa predbežných údajov sa problém znečistenia životného prostredia olovom z automobilových emisií stáva závažným v mestách s populáciou viac ako 100 000 ľudí a pre miestne oblasti pozdĺž diaľnic s hustou premávkou. Radikálnym spôsobom boja proti znečisteniu olovom z cestnej dopravy je vyhnúť sa používaniu olovnatého benzínu.

Aldehydy (R x CHO)- vznikajú pri spaľovaní paliva pri nízkych teplotách alebo pri veľmi zlej zmesi, ako aj v dôsledku oxidácie tenkej vrstvy oleja v stene valca. Keď sa palivo spaľuje pri vysokých teplotách, tieto aldehydy zmiznú.

Znečistenie ovzdušia prechádza tromi kanálmi: 1) výfukové plyny emitované výfukovým potrubím (65%); 2) prefukovacie plyny (20%); 3) uhľovodíky v dôsledku odparovania paliva z nádrže, karburátora a potrubí (15%).

Dopravné výpary

Množstvo výfukových plynov z automobilov

Oxid uhoľnatý (CO - oxid uhoľnatý)

Oxidy dusíka (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, ďalej NOx)

Uhľovodíky (CnHm etán, metán, etylén, benzén, propán, acetylén atď.)

Smog z výfukových plynov.

Prečítajte si tiež