Автотранспорт є джерелом забруднення атмосфери, кількість автомашин безперервно зростає, особливо в великих містах; а разом з цим зростає валовий викид шкідливих продуктів в атмосферу.
Токсичними викидами ДВС є відпрацьовані і картерів гази, пари палива з карбюратора і паливного бака. Основна частка токсичних домішок надходить в атмосферу з відпрацьованими газами ДВС. З картерів газами і парами палива в атмосферу надходить
45% Сn Hn від їх загального викиду.
Дослідження складу відпрацьованих газів ДВС показують, що в них міститься кілька десятків компонентів.
Розглянемо компоненти містяться у відпрацьованих газах. а так же вкажемо вплив О.Г. на організм людини.
СКЛАД відпрацьованих газів
Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння мають велику кількість компонентів. Проведені в Радянському Союзі дослідження показали, що гази містять більше 60 різних речовин. До складу газів входять:
· Азот (N2) як основна частина відпрацьованих газів;
· Вуглекислий газ (СО2) - кінцевий продукт окислення;
· Пари води (Н2О) -Звичайно продукт окислення;
· Окис вуглецю (СО) - продукт неповного згоряння палива;
· Оксиди азоту, присутні в основному у вигляді двох оксидів: окису (NO) і двоокису (NO2);
· Сірчистий газ (SO2), сірководень (H2S) - неорганічні гази, що з'являються в відпрацьованих газах в разі використання сірчистих палив;
· Кислородосодержащие органічні речовини, головним чином, альдегіди: формальдегід (НСНО), акролеїн (CH3-CH-СHО), оцтовий альдегід (СН3СНО), ацетальдегід (CH3CHO) і ін.
· Вуглеводні: етап (С2Н6), метан (CH4), етилен (СH2-СH2), бензол (С6H6), пропан (С3Н8), ацетилен (СН-СН), толуол (С6H5СН3), m - ксилол [С6Н4 (СН3) 2], n -бутан (C4H10), n - нонан (С9Н20) і ін .;
· Свинець (Pb) або марганець (Мn) та їх сполуки - в разі застосування антидетонаційних присадок;
· Складні ароматичні вуглеводні поліциклічного будови (пірен, антрацен, бенз (а) пірен та ін.);
Ці речовини присутні в них як в газоподібних, так в рідких і твердих станах.
Сажа, взята з відпрацьованих газів двигуна ЯЛЗ-204
Окремо слід зупинитися на сажі. При утриманні 130 мг сажі в 1м3 відпрацьованих газів вони стають видимими, при утриманні 600 мг в 1м3прінімают колір середньої чорноти. Дослідження показали, що більшість частинок сажі, відфільтрованих з чорного диму (87-98%), мають розміри в 0,04-0,50 мкм. У свою чергу вони складаються з більш дрібних частинок розміром 0,015-0,170 мкм. Форма частинок - кругла і овальна. Окремі частки збираються в групи і .; двох, десяти і більше частинок, іноді формуючись в ланцюжки, що включають до 30 часток, або збираючись в маси з 100-1000 частинок.
За результатами проведених в Центральній науково-дослідної та дослідно-конструкторської лабораторії нейтралізації і проблем енергетики автомобілів і тракторів (ЛАНЕ) досліджень на рис.1 показана сажа, затримана в випускному трубопроводі. Фотографія зроблена за допомогою електронного мікроскопа з загальним збільшенням в 35000 разів. Розподіл часток сажі за розмірами представлено на рис.2. Питома поверхня всіх часток сажі знаходиться в межах до 75 м2 / г. Так як видимі відпрацьовані гази відповідають змісту 130 мг сажі в 1 м3газа, то це означає, що в цьому ж обсязі є поверхня для можливого осадження на ній канцерогенних речовин до 10 м2, а для відпрацьованих газів середньої чорноти - до 45м2. Тому автомобільна сажа небезпечна не тільки як механічний забруднювач легких людини, але і як активний переносник канцерогенних речовин.
Графік розподілу часток сажі, що містяться у відпрацьованих газах двигуна ЯЛЗ-2см в залежності від своїх розмірів
Кількісний орієнтовний склад відпрацьованих газів представлений в таблиці 1.
Примітка у (гамма) - его одна мільйонна частина грама.
ДІЯ ОСНОВНИХ КОМПОНЕНТІВ відпрацьованих газів НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ
Окис вуглецю. У звичайних умовах окис вуглецю це газ, який не має ні запаху, ні кольору. Окис вуглецю легше повітря і легко поширюється в атмосфері. Під дією окису вуглецю червоні кров'яні кульки-еритроцити втрачають здатність брати участь в дуже важливому для організму людини газовому обміні. Настає кисневе голодування, що позначається насамперед на центральній нервовій системі.
При гострому отруєнні окисом вуглецю у людини настає різка слабкість, відзначається шум у вухах, запаморочення і головний біль, з'являється біль в області серця, нудота, іноді блювота. Людина перестає орієнтуватися в навколишньому середовищі, у одних настає сонливість, у інших збудження. Іноді спостерігаються судоми, а нерідко потерпілий непритомніє.
Окис вуглецю в кількості понад 0,01% за обсягом може викликати ознаки отруєння, а при утриманні її в атмосфері 0,02% при вдиханні протягом кількох годин можливо легке отруєння. Вдихання повітря з 0,12% СО через 30 хв викликає легке серцебиття, через 1,5 год запаморочення, а через 2 (головний біль, нудоту і часткову втрату свідомості. Концентрація в повітрі окису вуглецю 0,20-0,25% через 30 хв призводить до непритомного стану.
Оксиди азоту. У відпрацьованих газах двигунів присутні два види окислів азоту: окис азоту (NO) -бесцветний газ і двоокис азоту (NO2) -Газо червонувато-бурого кольору з характерним запахом. Потрапляючи в організм людини, вони з'єднуються з водою, утворюючи в дихальних шляхах сполучення азотної і азотистої кислот. При отруєнні оксидами азоту характерна наявність прихованого періоду: людина, задовільно відчуває себе при роботі з небезпечними концентраціями оксидів азоту, згодом важко захворює.
Вдихання з повітрям 0,01% оксидів азоту протягом 0,5-1,0ч може викликати серйозні захворювання.
По дії на організм людини оксиди азоту приблизно в десять разів небезпечніше окису вуглецю.
Оксиди азоту дратівливо діють на слизові оболонки очей, носа і рота.
Крім того, оксиди азоту беруть участь в процесах, що ведуть до утворення смогу.
Зазвичай для зручності порівняння змістів оксидів азоту обидва газу прийнято розглядати в сумі з перерахунком на N2O5 за кількістю атомів азоту.
Альдегіди присутні в відпрацьованих газах в основному у вигляді формальдегіду і акролеина. Формальдегід в звичайних умовах являє собою газ з різким неприємним запахом. При охолодженні конденсується в рідину, що кипить при мінус 210С, дратівливо діє па все слизові оболонки і вражає центральну нервову систему. Як гостре, так і хронічне отруєння газоподібним формальдегідом викликає запалення органів дихання.
При концентрації формальдегіду в атмосфері 0,007% спостерігається легке подразнення дихальних шляхів і слизових оболонок очей і носа, а при концентрації 0,18% вже сильне роздратування. Формальдегід виявляється по різкому запаху при його вмісті в повітрі 0,0002 мг / л.
Вуглекислий газ, це газ без кольору і запаху. Він важчий за повітря і накопичується в понижених місцях. Підвищений присутність в атмосфері вуглекислого газу викликає у людини прискорене дихання. Тільки при утриманні вуглекислого газу 20-25% за обсягом небезпечно для життя.
Сірчистий газ і сірководень роблять сильний подразнюючу дію на слизові оболонки очей та органів нюху, гублять рослини і беруть участь в утворенні смогов.
Вуглеводні. Крім того, що самі вуглеводні токсичні, вони під впливом сонячного світла додатково вступають в реакції з оксидами азоту, утворюючи озон і перекису. Останні викликають подразнення очей, горла, носа, гублять рослини.
Канцерогенні речовини. До числа канцерогенних речовин у відпрацьованих газах слід віднести бенз (а) пірен та ряд інших.
Дослідження показують, що для виникнення злоякісної пухлини необхідний безпосередній контакт канцерогенної речовини з живою тканиною, причому пухлина з'являється, як правило, на місці цього контакту.
Сажа, як і будь-яка дрібна пил, засмічує дихальні шляхи, дратує їх і може стати причиною хронічних захворюванні носоглотки. Потрапляючи в Легкі, вона викликає і легеневі захворювання. Але головна небезпека сажі полягає в тому, що вона може бути переносником канцерогенних речовин.
Сполуки свинцю, присутні в відпрацьованих газах, в разі застосування рідини з ТЕС є отрутами, що вражають всі органи і тканини організму. Особливо шкідливо впливають па дитячий організм. Навіть при малому отруєнні відбувається відставання у фізичному розвитку, зростанні і збільшенні ваги, з'являються нервові захворювання, знижується кількість гемоглобіну та еритроцитів у крові.
Небезпека отруєння сполуками свинцю ускладнюється тим, що з плином часу свинець трохи випаровується з організму, а так само, як і канцерогенні речовини накопичується в ньому до небезпечних концентрації. Потрапляти в організм сполуки свинцю можуть як через органи дихання, так і через шкіру. В силу цього в ряді міст СРСР заборонено застосування етилованого бензину.
Токсичними є і самі вуглеводневі палива, особливо бензини, точніше їх пари. Про ступінь токсичності парів бензину можна судити за наступними даними: гранично допустима середньодобова концентрація окису вуглецю в повітрі-1 мг / м3, парів.
Склад відпрацьованих газів ...................................................
Дія основних компонентів відпрацьованих газів на організм людини ...........................................................................
Дія основних компонентів відпрацьованих газів на
4. Радзевич М.М. Пашканг К.В. Охорона і перетворення природи. - М. Просвітництво, 1986
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Волгоградського державного технічного університету
Семестрова робота з дисципліни:
Екологічні проблеми автомобільного транспорту
«Токсичність відпрацьованих газів ДВС. Вплив відпрацьованих газів на організм людини і навколишнє середовище »
Виконав: Капустін Е.Д. АТ-313
Перевірив: доц. Іванов Ю.В.
Дія основних компонентів відпрацьованих газів на
Основний внесок у забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку припадає близько 75%), потім літаки (приблизно 5%), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4%), трактори та інші сільськогосподарські машини (близько 4% ), залізничний та водний транспорт (приблизно 2%). До основних забруднюючих атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі становить близько 70%), вуглеводні (приблизно 19%) і оксиди азоту (близько 9%) . Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту (N0x) надходять в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді як в повному обсязі згорілі вуглеводні (HnСm) надходять як разом з вихлопними газами (що становить приблизно 60% від загальної маси викидаються вуглеводнів), так і з картера (близько 20%), паливного бака (близько 10%) і карбюратора (приблизно 10%); тверді домішки надходять в основному з вихлопними газами (90%) і з картера (10%).
Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особливо при швидкому, а також при русі з малою швидкістю (з діапазону найбільш економічних). Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту - при розгоні. З цих даних випливає, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю.
Створювані в містах системи руху в режимі "зеленої хвилі", істотно скорочують число зупинок транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість і кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема співвідношення між масами палива і повітря, момент запалювання, якість палива, відношення поверхні камери згоряння до її обсягу і ін. При збільшенні відношення маси повітря і палива, що надходять в камеру згоряння , скорочуються викиди оксиду вуглецю і вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту [1].
Незважаючи на те що дизельні двигуни більш економічні, таких речовин, як СО, HnCm, NОx, викидають не більше, ніж бензинові, вони істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж має неприємним запахом створюваним деякими незгорілі вуглеводні). У поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але і впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові.
Основні компоненти, що викидаються в атмосферу при спалюванні різних видів палива в двигунах всіх видів, - нетоксичні діоксид вуглецю СО2 і водяна пара Н2 О. Однак крім них в атмосферу викидаються і шкідливі речовини, такі як оксид вуглецю, оксиди сірки, азоту, сполуки свинцю, сажа, вуглеводні, в тому числі канцерогенний бензапірен С20 Н12. незгорілі частки палива і т.п.
Однак вплив людини на навколишнє середовище прийняло загрозливі масштаби. Щоб у корені поліпшити положення, знадобляться цілеспрямовані і продумані дії. Відповідальна і діюча політика по відношенню до навколишнього середовища буде можлива лише в тому випадку, якщо ми назбираємо надійні дані про сучасний стан середовища, обгрунтовані знання про взаємодію важливих екологічних факторів, якщо розробить нові методи зменшення і запобігання шкоди, що завдається Природі Людиною.