Самый опасный продукт сгорания автомобильного топлива – Токсичность бензинов и продуктов их сгорания

состав, влияние на здоровье человека

Во второй половине 20 века во многих странах мира произошел резкий скачок развития автомобилестроения. Увеличение количества машин привело к усилению беспокойства как ученых, так и простых обывателей по поводу влияния продуктов сгорания топлива на здоровье человека и на экологию в целом.

Чувствуете ли Вы запах выхлопных газов в городе?

ДаНет

Данная проблема загрязнения атмосферы выхлопными газами не потеряла своей актуальности. В их составе присутствует множество токсичных компонентов, поэтому выхлопные газы – одна из главных экологических проблем современности.

Что такое выхлопные газы?

Выхлопными газами автомобилей называют продукты переработки топлива, выбрасываемыми в атмосферу. Их состав и влияние на окружающую среду начали активно изучать еще в 60-е годы 20 века.

За последние десятилетия количество автомобилей на планете значительно увеличилось, а вредные выбросы, возникающие в процессе их работы стали серьезной проблемой. Особенно страдает от них экология крупных городов. Присутствие веществ, содержащихся в их составе, в мегаполисах превышает допустимые нормы и может привести к возникновению различных заболеваний.

Состав выхлопных газов

Состав выхлопных газов автомобилей зависит от качества используемого топлива и типа двигателя. Но отличия будут только в процентном составе тех или иных веществ. Выхлопы автомобилей состоят как из вполне безвредных веществ, так и из достаточно токсичных.

Состав выхлопных газов

В большей части они состоят из таких газов, как азот, кислород, диоксид углерода и водяные пары. Эти вещества входят в состав атмосферного воздуха и не представляют никакой опасности для людей и окружающей среды. Объем каждой из вредных примесей в составе не превышает 1-2%, реже 5-10%. К опасным для здоровья можно отнести следующие компоненты:

• Оксид углерода.
• Альдегиды.
• Углеводороды.
• Диоксид серы.
• Сажа
• Бензапирен.

Компонент	Объемная доля в бензиновом двигателе, %	Объемная доля в дизельном двигателе, %	Токсичность
Азот	74–77	76–78	нетоксичен
Кислород	0,3–8	2–18	нетоксичен
Водяной пар	3–5,5	0,5–4	нетоксичен
Диоксид углерода	5–12	1–10	нетоксичен
Оксид углерода	0,1–10	0,01–5	токсичен
Углеводороды	0,2–3	0,009–0,5	токсичны
Альдегиды	0–2	0,001–0,009	токсичны
Диоксид серы	0–0,002	0–0,03	токсичен
Сажа, г/м3	0–0,04	0,1–1,1	токсична
Бензапирен, г/м3	0,01–0,02	0–0,01	токсичен

Монооксид углерода и углекислый газ

Эти вещества считаются опасными и наносящими серьезный ущерб экологии. В большинстве стран мира автомобили проходят проверку и сертификацию на соответствие международным нормам по их содержанию в составе выхлопных газов автомобилей.

Вред, наносимый этими примесями, зависит от их концентрации в воздухе. Так малое содержание (до 0,05%) углекислого газа может привести к возникновению головной боли и тошноты, а более высокое (0,5%) – вызывает удушье и смерть в течение 15 минут.

Причиной высокого содержания углекислого газа в воздухе является неполное сгорание топлива. Это чаще всего происходит при прогреве двигателя. Поэтому прогревать автомобиль рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении или на свежем воздухе.

Также уменьшить количество указанных веществ в составе автомобильных выхлопов можно при помощи правильной настройки карбюратора, заменой старого воздушного фильтра или регулировкой впрыскивающих клапанов.

Углеводороды и органические масла

Остатки не прогоревших углеводородов и пары органических масел не представляют опасности для здоровья людей. Но под действием солнечных лучей они вступают в реакцию с другими компонентами воздуха и образуют токсичные соединения. Полученные вещества могут вызвать раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей. Кроме того, одним из основных элементов смога являются углеводороды и их соединения.

Если следить за состоянием уплотнительных колец, а также настроить карбюратор и свечи зажигания таким образом, чтобы углеводороды в процессе работы двигателя прогорали полностью, то в результате будут выделятся безвредные вещества: углекислый газ и пары воды.

Формальдегид

В результате взаимодействия формальдегида, выделяемого автомобилями, с атмосферным азотом и рядом других компонентов воздуха образуются токсичные соединения. При их достаточной концентрации образуется туман, который может представлять опасность для человека.

Пыль и сажа

Мельчайшие твердые частицы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, оседают на обочинах и различных объектах вдоль автомобильных трасс. При постоянном вдыхании подобной пыли и сажи возникает риск развития заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Из-за малых размеров частиц сажи, они легко попадают непосредственно в кровеносные сосуды и оказывают пагубное влияние на них изнутри.

Возможности полностью исключить данные вещества из состава выхлопных газов пока не существует. Единственной возможностью уменьшить их количество – это применение качественного топлива.

Бензпирен

Бензпирен (Бензапирен) относится к группе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Данные мутагенные и канцерогенные вещества способны накапливаться в природных объектах, воде и почве. Бензипрен самый распространенный из ряда опасных веществ этой группы. Со временем он накапливается в организме человека и, при достижении определенной критической концентрации, оказывает необратимые воздействия на его здоровье.

Объем выхлопных газов

В среднем при сжигании одного литра топлива выделяется 16 тысяч литров выхлопных газов. Примерный объем газов, выделяемых каждым автомобилем можно вычислить, исходя из среднего расхода топлива на 100 км пробега, заявленного производителем машины. Для этого придется суммировать пройденное расстояние и считать общий объем заправленного топлива.

Выхлопы каждого автомобиля за 1 день или пройденный километр сосчитать просто невозможно. Также нельзя определить общий объем выхлопа большого количества машин, так как неизвестно сколько проезжает ежедневно или ежечасно каждая машина. Поэтому любые данные подобных исследований можно считать сильно усредненными или приближенными.

Влияние выхлопных газов на здоровье человека

Высокая концентрация вредных веществ, содержащихся в выхлопах автомобилей, в атмосфере представляет серьезную опасность для здоровья. Одним из самых быстродействующих и наиболее опасных компонентов автомобильных выхлопов является угарный газ. Он не имеет вкуса и запаха, а при высокой концентрации в замкнутом объеме вызывает тошноту, головокружение, удушье, обмороки и смерть.

Долгое время в качестве автомобильного топлива использовался этилированный бензин, в продуктах его сгорания присутствовал свинец. Этот опасный для человека элемент способен накапливаться в организме. Сейчас этот металл исключен из состава бензина, но за время применения этилированного бензина, свинец мог серьезно повлиять на здоровье жителей крупных городов.

При нагревании углеводородов под воздействием прямых солнечных лучей они окисляются и при вдыхании вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и обострение хронических заболеваний дыхательной системы.

Сажа и бензипрен, накапливаясь в организме человека, способны вызвать появление опухолей, в том числе и недоброкачественных.

При классификации веществ, вырабатывающихся в процессе сгорания автомобильного топлива, по степени опасности для человека выделяют 6 основных групп:

1. Безопасные.
   К ним относятся азот и его соединения, водород и водяные пары, кислород, углекислый газ и другие элементы земной атмосферы.
2. Оксид углерода или угарный газ.
   Наиболее опасная составляющая отходящих газов, он способен вызвать отравление и привести к смерти от сильнейшего удушья.
3. Оксид и диоксид азота.
   Эти вещества считаются более опасными чем угарный газ, при длительном воздействии данных газов даже в небольшой концентрации можно заболеть астмой, получить отек легких или хронический бронхит, а также они способствуют развитию заболеваний пищеварительной, сердечно-сосудистой и нервной систем.
4. Углеводородные соединения.
   В эту группу входит множество органических соединений, большинство из которых ядовиты, вредны для сердечно-сосудистой системы или приводят к возникновению опухолей.
5. Альдегиды.
   Вызывают раздражение слизистых оболочек, приводят к заболеваниям дыхательных путей и убивают нервные клетки.
6. Сажа и мелкодисперсные элементы
   Кроме непосредственного влияния на дыхательные пути и кровеносные сосуды способны впитывать в себя вредные вещества и способствовать их накоплению в организме.

Лечение при отравлении

В случае отравления продуктами сгорания топлива следует срочно обратиться в больницу. Для снижения вреда выхлопных газов автомобилей для сердечно-сосудистой системы производят инъекции препаратов для нормализации ее работы.

При отравлении угарным газом проводят искусственную вентиляцию легких, детоксикацию.

Первая помощь при отравлении

При подобных отравлениях необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух, расположить его в сидячем или полусидячем положении и срочно вызвать скорую помощь. До приезда медицинской бригады можно укрыть пострадавшего теплым одеялом и дать теплое питье.

Влияние выхлопных газов на окружающую среду

Выхлопы автомобилей влияют на городскую экологию следующим образом:

• Загрязнение воздуха, воды и почвы вредными веществами.
• Отравление растений, растущих вдоль дорог.
• Возникновение ядовитых кислотных осадков.
• Отрицательное влияние на сельскохозяйственные и кормовые культуры на полях рядом с дорогами.

Все перечисленные факторы тем или иным образом влияют и на здоровье местных жителей.

Как защититься от выхлопных газов?

Для защиты от вредного воздействия газов в местах большого скопления техники или в автомобильных пробках можно применить противогаз или респиратор. Но они редко имеются под рукой. Уменьшить воздействие автомобильных выхлопов можно при помощи самодельной повязки из шарфа или платка.

Для защиты квартиры, расположенной вблизи дороги или парковки, рекомендуется приобрести плотные стеклопакеты, чаще применять специальные приборы – очистители воздуха и как можно больше времени проводить за городом или в парках.

bezotxodov.ru

Влияние выхлопных газов на здоровье человека

Как защититься от выхлопных газов

Наибольший вред выхлопных газов мы получаем, находясь в пробках, где от автомобильных выбросов просто некуда бежать. В такой ситуации, если под рукой нет респиратора или противогаза, вдыхать выхлопы все же придется, однако можно закрыть нос и рот платком или шарфом. Полностью это Вас от выхлопов не защитит, но хотя бы несколько сгладит ситуацию. При постоянном воздействии выхлопов стоит разнообразить свое меню антиоксидантами, которые содержатся в ягодах, фруктах, зеленых овощах и зеленом чае, а также в семечках, и пить больше воды, так как она способствует детоксикации. Такой “допинг” помогает организму справляться с последствиями вдыхания химического коктейля и поддерживает здоровье.
Смотреть

Выхлопные газы в квартире явно нежелательные гости, однако они зачастую проникают в наши дома, если под ними или вблизи есть дороги или парковки. Если нет возможности или желания переехать на лоно природы подальше от дорог, можно создать в доме безопасные зоны. Чтобы понять, как защититься от выхлопных газов в квартире, нужно определить источник их появления. В абсолютном большинстве случаев выхлопы проникают через окна. В таком случае лучшим решением будет установить герметичные стеклопакеты, а проветривание проводить с помощью качественного бризера – он наполнит комнату свежим воздухом, очищенным от пыли, грязи, выхлопов и других загрязнителей и подогретым до выбранной температуры.
Так как выхлопные газы способствуют снижению количества кислорода в крови и мешают нормальному газообмену, следует выводить организм на полезные прогулки в пригород или в удаленный от дороги парк, чтобы получить порцию свежего воздуха.

В последние годы ведется активная разработка биологических видов топлива, электромобилей и возможных модификаций двигателя, что позволит отказаться от углеводородного “корма” автомобилей и сократит количество вредных выхлопных газов. Однако пока это все вопрос скорее будущего, а не настоящего, поэтому сейчас лучше защищаться от выбросов.

Автор: Екатерина Море

tion.ru

Автомобильные бензины с биоэтанолом | Наука и жизнь

В очередной публикации конкурсных работ, отмеченных Благотворительным фондом В. Потанина (предыдущие см. «наука и жизнь» №№ 2, 3, 2008 г.), речь идёт об актуальной задаче сегодняшнего дня — повышении экологической безопасности автомобильного транспорта.

Биоэтанол получают из самого разного сырья — от зерна и картофеля до стеблей кукурузы и древесины.

Кроме дизельного топлива на «био-АЗС» автомобиль можно заправить смесью бензина с этанолом Е10 или альтернативным топливом Е85.

Топливным биоэтанолом Е85 заправляют уже и дорогие автомобили.

‹

›

БЕНЗИН И ЭТАНОЛ

Передовые технологии позволили создать альтернативные виды автомобильного топлива, которые возобновляемы, полностью сгорают и более надёжны, чем традиционный бензин. Это прежде всего биоэтанол — этиловый спирт (С₂Н₅ОН). Его получают путём брожения практически любого вещества, содержащего крахмал или сахар, — зерна, картофеля, сахарного тростника, топинамбура, других сельскохозяйственных растений, отходов производства пищевых продуктов и напитков. Исследования выявили возможность производить биоэтанол также из целлюлозы, которая содержится в древесине, в стеблях кукурузы, рисовой шелухе и просе. Производство биоэтанола способно в значительной степени стимулировать сельскохозяйственное производство, экономику и улучшить состояние окружающей среды.

Сегодня многие фермеры в западных странах инвестируют средства в строительство предприятий по производству этилового спирта, повышают цены на зерно, участвуют в распределении прибыли. Применение этанола весьма выгодно ещё в одном отношении: сжигание спирта позволяет получить на 34 процента больше электроэнергии, чем было затрачено на его изготовление. Из кубометра переработанного зерна получается 270—290 л чистого (абсолютизированного) этанола наряду с некоторыми ценными побочными продуктами.

В большинстве случаев применяют не чистый биоэтанол, а в смеси с бензином для повышения его октанового числа и снижения токсичности отработанных газов. Существуют два основных способа использования биоэтанола в качестве компонента автомобильного топлива.

1. В виде смеси 10 объёмных процентов этанола с 90 процентами неэтилированного бензина. В США она получила название «газохол» или неэтилированное топливо ЕЮ и широко применяется при эксплуатации автомобиля в течение всего гарантийного срока. Топливо ЕЮ можно использовать и в двигателях малого объёма: в газонокосилках, лодочных моторах, бензопилах, машинках для стрижки газонов и тому подобных устройствах. В результате применения ЕЮ снижается на 6 процентов потребление нефтепродуктов; на 1 — выброс парниковых газов; на 3 — использование ископаемого топлива.

Однако, хотя топливо Е10 и позволяет уменьшить выброс загрязняющих веществ в окружающую среду, как альтернативное топливо его не рассматривают.

2. В качестве основного компонента топлива — смеси 85 процентов этанола с 15 процентами неэтилированного бензина, которую в США выпускают под маркой E85.

Автомобильные компании быстро увеличивают количество транспортных средств, работающих на Е85 — flexible-fuel vehicles (FFV), то есть «автомобили с универсальным потреблением топлива» (АУПТ). Автоматизированные системы подачи топлива позволяют регулировать объёмы смешиваемых продуктов, так что можно сначала заправиться топливом ЕЮ, а в следующий раз без проблем использовать E85 или традиционный бензин. Топливо E85, а также высококонцентрированные смеси E95 (95 процентов этанола и 5 бензина) считаются альтернативными топливами. Этанол, добавленный в бензин, способствует его полному сгоранию.

В результате использования E85 и Е95 уменьшается потребление нефтепродуктов на 73—75 и 85—88 процентов соответственно, на 14—19 и 19—25 — выброс парниковых газов; на 34—35 и 42—44 процента — использование ископаемого топлива.

Первый бензин с примесью биоэтанола ЕЮ появился на рынке в 1970-х годах, а смесь E-85 — в середине 1990-х годов.

ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ АВТОМОБИЛЕЙ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Использование автомобильного топлива с полным сгоранием типа биоэтанола и его смесей — один из путей улучшения экологической обстановки: воздух больших городов загрязняют в основном транспортные выхлопы. В продуктах сгорания бензина содержится множество опасных и вредных для здоровья веществ.

Углеводороды (СН). Нефть и бензин — это смесь более 250 различных углеводородов. Многие из них токсичны, некоторые канцерогенны (вызывают раковые заболевания). Углеводороды попадают в атмосферу при переливе топлива из цистерн и ёмкостей, заправке топливных баков, при неполном сгорании топлива, смешиваясь с выхлопными газами. Транспортные средства выделяют до 50 процентов от общих выбросов углеводородов в атмосферу. А при сгорании биоэтанола (спирта) выброса углеводородов не происходит: C₂H₅OH + 3O₂ = 2C0₂ ↑+ 3H₂O. Углекислый газ CO₂ поглощается растениями. В отличие от сжигания ископаемого топлива, где расходуется накапливаемый в течение миллионов лет углерод, использование этанола замыкает углеродный цикл.

Озон (O₃, фотохимический смог) образуется в воздухе при взаимодействии углеводородов с оксидами азота на солнечном свету. В безветренную погоду жарким летом смог создаёт коричневатую дымку в нижних слоях атмосферы. Это опасно: высокий уровень околоземного озона вызывает у людей респираторную недостаточность, вреден для растительности, но не задерживает вредный солнечный ультрафиолет, поскольку его плотность всё-таки ниже, чем в озоновом слое Земли. Отмечена также связь озонового загрязнения с увеличением количества респираторных заболеваний. Но исследования, проведённые в США, показали, что сгорание смесей бензина с биоэтанолом и чистого бензина даёт примерно одинаковое количество озона. Это связано с высокой летучестью смеси, испаряющейся при более низких температурах.

Альдегиды (R-COH, где R или H, тогда это формальдегид, HCOH, наиболее ядовитое и опасное вещество, или C_nH_2n+1, где n = 1, 2, 3; более тяжёлые альдегиды в двигателе практически не образуются) — продукты сгорания этаноловых смесей, концентрация которых немного выше, чем при использовании чистого бензина, но всё равно невелика и, кроме того, уменьшается благодаря применению трёхканальных каталитических конвертеров, стоящих на современных автомобилях. Королевское общество Канады назвало вероятность их негативного воздействия на здоровье человека «отдалённой».

Монооксид углерода (СО, угарный газ) — ядовитый газ. Он образуется при неполном сгорании нефтяных топлив, не содержащих в молекулярной структуре кислород. Его выделяется особенно много, когда в двигатель подают избыточное количество топлива, чтобы, например, завести его на холоде. Поэтому автомобили, работающие при низких температурах (а также при торможении в пробках и дальнейшем движении транспортного потока в зимнее время года), выделяют значительные количества монооксида углерода. По оценке Министерства энергетики США, 82 процента угарного газа, 43 процента химически активных органических газов (предвестники образования озона) и 57 процентов оксидов азота в городах выделяются именно из транспортного топлива на нефтяной основе. При добавлении биоэтанола, содержащего кислород, топливо сгорает более полно и содержание СО уменьшается примерно на треть.

Диоксид углерода (СО₂) — углекислый газ, продукт сгорания любого топлива; он нетоксичен, но способствует возникновению парникового эффекта и глобальному потеплению. Применение биоэтанола не приводит к существенному повышению содержания углекислого газа в атмосфере.

Оксиды азота (NO_x) образуются при высоких температурах. Они оказывают влияние на образование околоземного озона (фотохимический смог). Добавка биоэтанола в бензин понижает температуру сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя, в результате чего сокращаются выбросы оксидов азота, а также некоторых нежелательных компонентов бензина. Ряд исследований показывают, что применение топливных смесей с этанолом может незначительно увеличить выбросы оксидов азота при эксплуатации автомобилей в экстремальных условиях.

ДРУГИЕ БИОДОБАВКИ К БЕНЗИНУ

Метанол, метиловый, или древесный, спирт (CH₃OH), вырабатывают из природного газа или угля. Это очень ядовитое и высококоррозийное вещество, более летучее, чем этанол; оно сильнее разрушает пластмассовые и резиновые детали системы подачи топлива.

Этил-трет-бутиловый (ЭТБЭ, (CH₃)₃COCH₃) и метил-трет-бутиловый (МТБЭ, (CH₃)₃COC₂H₅) эфиры — высокооктановые низколетучие компоненты кислородсодержащего топлива; их можно получить при взаимодействии соответственно этанола или метанола с изобутиленом CH₂:C(CH₃)₂. Разрешено добавлять в неэтилированный бензин: МТБЭ — в количестве, не превышающем 15 процентов, ЭТБЭ — до 17 процентов.

Многие автомобильные компании не распространяют гарантийные обязательства на автомобили при использовании топлив на основе метанола из-за вредного воздействия на материалы, но одобряют применение этанола. Одновременно во всём мире (в США с 2006 года) вводят ограничения на потребление MTБЭ по причине загрязнения им водных ресурсов при разливе и утечке. Попутно исследовали поведение в природе других видов добавок к бензину, включая этанол в высоких концентрациях. Так как этанол полностью растворяется в воде, его в больших количествах можно обнаружить в грунтовых водах, где он становится основным растворимым загрязнителем. Сорбция, испарение и абиотическое разложение его концентрацию снижают слабо. Поэтому поведение и передвижение этанола и остальных бензиновых оксигенатов в подземных водоносных слоях обусловлено прежде всего их биологическим разложением.

Чем сильнее разветвлена молекулярная цепь вещества, тем медленнее оно разлагается. Разветвлённые кислородсодержащие органические соединения, включая MTБЭ, долго хранятся и накапливаются в среде. А молекула этанола проста, микроорганизмы расщепляют её быстро. Участвующие в метаболизме этанола микробы распространены повсюду и активно потребляют этанол как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Топливный биоэтанол относительно дорог, но у него большое будущее, поскольку он экологически чист, а при государственной поддержке сможет конкурировать по стоимости с бензином. Автомобильное топливо с биоэтанолом всё увереннее занимает лидирующие позиции во всём мире.

Литература

Капустин В. М., Глаголева О. Ф. и др. Технология переработки нефти. ч. I.—М.: Колосс, 2005.

Sedlacek D. Ethanol, a Renewable Fuel // Renewable Fuels Association, 2002.

Wang M., Saricks C. and Santini D. Effects of Fuel Ethanol Use on Fuel-Cycle Energy and Greenhouse Gas Emissions // ANL/ESD-38. Center for Transportation Research, Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, January 1999.

Ambient Ozone Exposure and Emergency Hospital Admissions for Respiratory Problems in 13 U.S. Cities // Harvard University, School of Public Health, for the American Lung Association, June 1996.

Low-Level Ethanol Fuel Blends// DOE/GO-102005-2028, April 2005.

Urbanchuk J. M. Relief: Impact of an Ethanol Mandate on Retail Level Gasoline Prices in Ontario. July 12, 2004.

A Comparison of California Reformulated Gasoline to Federal Reformulated Gasoline// Downstream Alternatives Inc., Informational Document № 970401, April 1997, 4 p.

www.nkj.ru

Из чего «состоят» выхлопные газы автомобиля?

Таблица Менделеева выхлопных газов

Сейчас, благодаря СМИ, под пристальным вниманием общественности находится тема экологии Планеты, а именно ее насыщение и загрязнение выхлопными газами автомобилей. Особенно внимательно люди отслеживают и обсуждают такой растиражированный в прессе побочный результат повсеместной автомобилизации как «парниковый эффект» и вред выхлопных газов дизельных автомобилей.

 

Однако, как известно выхлопные газы, выхлопным газам – рознь, несмотря на то, что все они опасны для организма человека и других форм жизни на Земле. Так что делает их опасными? И что отличает их друг от друга? Посмотрим под микроскопом из чего состоит сизый смог вылетающий из выхлопной трубы. Углекислый газ, копоть, оксид азота и некоторые другие не менее опасные элементы.

 

Смотрите также: Все что нужно знать при использовании AdBlue в машине

 

Ученные отмечают, что экологическая обстановка во многих промышленно развитых и развивающихся странах значительной улучшилась за последние 25 лет. В основном это связано с постепенным, но неминуемым ужесточением экологических норм, а также переносом производств на другие континенты и в другие страны, в том числе в Восточную Азию. В России, Украине, и других странах СНГ, большое количество предприятий было закрыто из-за политических и экономических потрясений, что с одной стороны создало чрезвычайно сложную социально-экономическую обстановку, но в значительной мере улучшило экологические показатели этих стран.

 

Тем не менее, по данным ученных-исследователей, наибольшую опасность для нашей зеленой планеты представляют именно автомобили. Даже при поэтапном ужесточении норм выбросов вредных веществ в атмосферу, в связи с ростом количества автомобилей, результаты этой работы, увы, нивелируются.

 

Если сегментировать общую массу разнообразных транспортных средств присутствующих сейчас на планете, наиболее грязными остаются дизельные моторы, особенно опасны автомобили с данным типом топлива превышением по оксиду азота. Несмотря на десятилетия разработок и заверения автопроизводителей о том, что они смогут сделать дизели чище, оксид азота и мелкие частицы сажи по-прежнему остаются главными врагами дизеля.

 

Именно в связи с данными проблемами, связанными с использованием дизельных двигателей, такие крупные немецкие города, как Штутгарт и Мюнхен в настоящее время обсуждают запрет на использование автомобилей, работающих на тяжелом топливе.

Вот исчерпывающий список вредных веществ, входящих в выхлопные газы и вред, наносимый здоровью человека при их вдыхании

 

Выхлопные газы

Отходящие газы – это газообразные отходы, возникающие в процессе преобразования жидкого углеводородного топлива в энергию на которой работает ДВС путем сгорания.

 

Бензол

Бензол содержится в небольших количествах в бензине. Бесцветная, прозрачная, легко подвижная жидкость.

Как только вы заполняете бак своего автомобиля бензином, первое с первым опасным для здоровья веществом, с которым вы будете контактировать, – это именно бензол, испаряющийся из бака. Но наиболее опасен бензол при сгорании топлива.

 

Бензол является одним из тех веществ, которые могут вызывать рак у человека. Тем не менее, решающее сокращение в воздухе опасного бензола было достигнуто много лет назад с помощью трехходового катализатора.

 

Мелкая пыль (твердые частицы)

Этот загрязнитель воздуха является неопределенным веществом. Лучше сказать, что это комплексная смесь веществ, которая может отличаться по происхождению, форме и своему химическому составу.

В автомобилях сверхмелкий абразив присутствует в любых формах эксплуатации, скажем, при износе шин и тормозных дисков. Но наибольшую опасность представляет сажа от выхлопных газов. Ранее этим неприятным моментом в эксплуатации страдали исключительно дизельные двигатели. Благодаря установке фильтров твердых частиц ситуация значительно улучшилась.

 

Теперь схожая проблема появилась и бензиновых моделей, поскольку они все чаще используют системы прямого впрыска топлива, что приводит к побочному производству еще более мелких твердых частиц, чем у дизельных двигателей.

 

Однако, по данным ученных исследующих природу проблемы, всего 15% мелкой пыли, осаждающейся в легких, производят автомобили, источником опасного явления может быть любая деятельность человека, от сельского хозяйства, до лазерных принтеров, каминов и конечно же сигарет.

 

Здоровье жителей мегаполисов

Фактическая нагрузка на организм человека от выхлопных газов зависит от объема трафика и погодных условий. Тот, кто живет на оживленной улице, подвергается воздействию оксидов азота или мелкой пыли значительно сильнее.

Выхлопные газы не одинаково опасны для всех жителей. Здоровые люди практически никак не почувствуют «газовую атаку», хотя интенсивность нагрузки от этого не снизиться, а вот состояние здоровья астматика или человека с сердечно-сосудистыми заболеваниями может значительно ухудшиться ввиду наличия выхлопных газов.

 

Углекислый газ (CO2)

Вредный для всего климата планеты газ неизбежно возникает при сжигании ископаемых видов топлива, таких как дизельное топливо или бензин. С точки зрения CO2 дизельные двигатели немного “чище”, чем бензиновые, потому что они в основном потребляют меньше топлива.

 

Смотрите также: Новая Audi Q5 в деталях

 

Для человека CO2 безвреден, но не является таковым для природы. Парниковый газ CO2 отвечает за большую часть глобального потепления. По данным Федерального Министерства окружающей среды Германии, в 2015 году доля углекислого газа в общем объеме выбросов парниковых газов составила 87,8 процента.

 

С 1990 года выбросы углекислого газа почти непрерывно сокращаются, в общей сложности уменьшившись на 24,3 процента. Однако, несмотря на производство все более экономичных двигателей, рост автомобилизации и увеличение грузового движения нивелирует попытки ученных и инженеров уменьшить вред. Ввиду чего выбросы углекислого газа остаются на высоком уровне.

 

Кстати: весь автотранспорт, скажем, Германии несет ответственность “только” за 18 процентов выбросов CO2. Более чем в два раза больше, 37 процентов, уходит на выбросы энергетики. В США картина противоположенная, там наиболее серьезный урон природе наносят именно автомобили.

 

Окись углерода (Co, угарный газ)

Чрезвычайно опасный побочный продукт горения. Монооксид углерода представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Соединение углерода и кислорода возникает при неполном сжигании углеродсодержащих веществ и является крайне опасным ядом. Поэтому качественная вентиляция в гаражах и подземных паркингах имеет важное значение для жизни их пользователей.

 

Даже небольшое количество окиси углерода приводит к повреждению организма, несколько минут проведенных в плохо проветриваемом гараже с работающим автомобилем может убить человека. Будьте предельно осторожны! Не прогревайте автомобиль в закрытых боксах и помещениях без вентиляции!

 

Но насколько опасен оксид углерода на открытом воздухе? Проведённый в Баварии эксперимент показал, что в 2016 году средние значения, показанные измерительными станциями, оказались между 0,9-2,4 мг/м³, оказались значительно ниже предельных показателей.

 

Озон

Для обывателя озон не является каким-то опасным или токсичным газом. Однако, в реальности это не так.

 

Под воздействием солнечного света углеводороды и окись азота превращается в озон. Через дыхательные пути озон попадает в организм и приводит к повреждению клеток. Последствия, влияния озона: местное воспаление дыхательных путей, кашель и одышка. При небольших объемах озона никаких проблем с последующим восстановлением клеток организма не возникнет, но при больших концентрациях этот безобидный с виду газ может спокойно убить здорового человека. Не зря в России этот газ отнесен к самому высокому классу опасности.

 

С изменением климата повышается риск появления высоких концентраций озона. Ученые считают, что к 2050 году озоновая нагрузка должна резко возрасти. Для решения проблемы, окислы азота, выбрасываемые транспортом должны быть значительно сокращены. Кроме того, факторов влияния на распространение озона достаточно много, например, растворители в красках и лаках также активно способствуют возникновению проблемы.

 

Двуокись серы (SO2)

Это загрязняющее вещество возникает при сжигании в топливе серы. Она относится к классическим атмосферным загрязнителям, возникающим при процессе горения, на электростанциях и в промышленности. SO2 является одним из самых главных «ингредиентов» загрязняющих веществ образующих смог, также называемый “Лондон смог”.

 

В атмосфере диоксид серы подвергается ряду процессов преобразования, в результате чего могут возникнуть серная кислота, сульфиты и сульфаты. SO2 действует в первую очередь на слизистые оболочки глаза и верхних дыхательных путей. Что касается окружающей среды, диоксид серы может повреждать растения и вызывать окисление почвы.

 

Оксиды Азота (NOx)

Оксиды азота образуются, главным образом, в процессе сгорания в двигателях внутреннего сгорания. Дизельные автомобили считаются основным источником. Введение катализаторов и сажевых фильтров продолжает увеличиваться, так что выбросы будут заметно снижаться, но произойдет это только в будущем.

 

Смотрите также: Что будет если электрокары будут развиваться как компьютеры

 

NO2 является раздражающим газом. Это приводит к раздражению глаз и повреждению слизистой оболочки дыхательного тракта. Благодаря своей бронхо-сужающей характеристике, это особенно проблематично для астматиков и людей с хроническим обструктивным заболеванием легких.

 

Данные замеров показывают, что в среднем в годовом отношении количество NOx было превышено на 57% от нормы. Главными виновниками остается разнообразный транспорт. С 2010 года наблюдается лишь незначительное снижение тренда загрязнения. С 1990 по 2015 год выбросы снизились на 59%.

www.1gai.ru

Выхлопные газы при сгорании топлива

    Другим источником загрязнения воздуха, особенно в городах, является автомобильный транспорт. На его долю приходится 92% выбросов СО, 63 7о углеводородов и 46% оксидов азота. Для обеспечения полного сгорания бензина в двигателях с искровым зажиганием необходимо стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, равное 1 15 (в массовых долях) максимальная же мощность двигателя достигается только при избытке топлива. В этом случае при недостатке воздуха происходит неполное сгорание топлива, что приводит к образованию большого количества оксида углерода. В нормальном режиме работы двигателя наблюдается максимальный выброс оксида азота. Соотношение концентраций различных компонентов в выхлопных газах бензинового двигателя приведено на рис. 1 [1, с. 197]. [c.10]
    В выхлопных газах содержатся соединения свинца. Свинец — токсичный элемент, обладает кумулятивными свойствами, действует на ферментные системы и обмен веществ, накапливается в морских отложениях и в пресной воде. В продуктах сгорания топлива содержится также ртуть — один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морского происхождения она накапливается в организме и вредно действует на нервную систему. [c.218]

    Главный источник этих загрязнителей — выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, химические продукты неполного сгорания нефтяного и газового топлива. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности одним из источников выбросов углеводородов в атмосферу являются открытые [c.24]

    Один из путей уменьшения отрицательного воздействия автотранспорта на городскую среду — усовершенствование обычных бензиновых и дизельных автомобилей, включающее применение непосредственного впрыска топлива, электронного управления, нейтрализатора отработавших газов и других систем, без которых эксплуатация машин во многих развитых странах запрещена. Но повсеместное применение нейтрализаторов отработанных газов в ближайшие годы не представляется возможным. Поэтому одним из основных путей снижения вредных выбросов остается улучшение качества топлив. Производство автобензинов с улучшенными экологическими свойствами, с повышающими октановое число, моющими и антидымными присадками позволяет существенно улучшить сгорание топлива в двигателях и снизить выбросы вредных газов с выхлопными газами. По современным нормам требуется снижение содержания серы и бензола в бензинах и дизельных топливах. Применение добавок и моющих присадок к топливам способствует снижению выбросов оксида углерода СО на 20-30% и сокращению расхода топлива па 2-4%. Перечисленные показатели, в значительной мере влияющие на выбросы загрязняющих веществ карбюраторными двигателями, должны соответствовать требованиям международного стандарта ЕМ 228, а также требованиям проекта нового российского стандарта на автомобильные бензины (глава 4). Таким образом, существуют пути решения вопроса улучшения экологической напряженности мегаполисов путем обеспечения [c.64]

    Важное для народного хозяйства значение имеет проблема обезвреживания выхлопных газов и уменьшения дымности двигателей внутреннего сгорания, применяемых-на транспорте, в рудниках, карьерах и шахтах. В настоящее время для обезвреживания выхлопных газов приходится их сжигать, используя для этого дорогостоящую аппаратуру, или улавливать в громоздких нейтрализаторах. Существенно снизить содержание токсичных компонентов в выхлопных газах можно путем применения специальных присадок к топливам. [c.252]

    С самого начала своего широкого распространения жидкие газы применяются в качестве топлива для тракторов, грузовых автомобилей и автобусов [401, 402]. Это топливо имеет известные преимущества хорошая карбюрация, бездымное сгорание и отсутствие дурного запаха выхлопных газов высокие антидетонационные характеристики. Недостатки возникновение проблемы емкостей и перевозки топлив, снижение выхода мощности на единицу объема топлива, затруднения в управлении системой смазки. Наибольшая часть жидких газов применяется в качестве домашнего топлива в тех районах, где существует потребность в источнике бытового газа. Жидкий пропан накапливается в местах производства и распределения для того, чтобы обеспечить наличие резерва его также рекомендовали как улучшающую добавку при производстве водяного газа [403]. Пропан пригоден и для использования в качестве топлива в различных промышленных процессах, в частности в металлургии. [c.450]

    Основной источник выбросов оксида и диоксида углерода — выхлопные газы, а также процесс сгорания промышленного топлива. [c.19]

    Если период задержки воспламенения велик, то топливо накапливается в камере сгорания и дает взрывное сгорание, сопровождающееся жесткой работой двигателя и стуками. Детонационные явления и нормальное сгорание подробно описаны в литературе [323, 324]. При жесткой работе дизеля пр

www.chem21.info

Каков состав продуктов сгорания бензина

    Каков состав продуктов сгорания бензина  [c.32]

    Способы подачи дизельного топлива в камеру сгорания, образование рабочей смеси и процессы горения не менее, а более сложны, чем в современном карбюраторном двигателе. Поэтому существующее еще у некоторых работников представление о дизельном топливе как о продукте, в состав которого могут входить соответствующие фракции почти любой нефти, не имеет ничего общего с истинным положением дела и должно быть решительно изменено. При производстве дизельных топлив, в частности при установлении основных их параметров, должна быть проявлена такая же тщательность и требовательность, как и при производстве высококачественных моторных бензинов. [c.7]

    Детонационные свойства углеводородов. Как мы увидим дальше (стр. 60), углеводороды входят в состав бензинов, являющихся горючим для двигателей внутреннего сгорания. В последних пары горючего подвергаются максимальному сжатию при воспламенении входящие в его состав углеводороды мгновенно разлагаются со взрывом, образуя продукты полного сгорания ( Oj, пары НаО). Однако этот процесс может сопровождаться так называемой детонацией, т. е. преждевременным взрывом горючего до достижения максимального сжатия. При этом происходит неполное сгорание (с образованием СО, Па и осколков углеводородов), энергия топлива используется не нацело, нарушается ритм работы двигателя. Выяснено, что детонационные свойства углеводородов зависят от их строения чем больше разветвлена цепь углеводорода (т. е. чем больше в его молекуле третичных и четвертичных углеродных атомов), тем меньше он склонен к детонации и тем выше его качество как горючего чем меньше разветвлена цепь, тем склонность к детонации больше. Так, высокими антидетонационными свойствами обладает входящий в состав бензинов углеводород [c.55]

    Изменение излучательной способности продуктов сгорания бензола, бензина и гептана по высоте ламинарного диффузионного пламени показано на рис. 1.6. С увеличением расстояния от поверхности образца уменьшается толщина ламинарного диффузионного пламени, изменяется температура и состав продуктов сгорания, что и определяет характер кривых рис. 1.6. Как видно, излучательная способность пламен ароматических соединений (бензола) значительно выше излучательной способности пламен алифатических соединений (гептана). [c.23]

    Успехи органической химии связаны с эффективностью методов, применяемых для разделения и идентификации органических соединений. Для некоторых целей можно прекрасно использовать неочищенные смеси органических соединений например, смесь соединений, содержащихся в нефти, используется в двигателях внутреннего сгорания (бензин). Однако в других случаях важно, чтобы органическое соединение было абсолютно чистым, например если оно используется как добавка к пище или как фармацевтический препарат. Даже в тех случаях, когда в качестве конечного продукта используется смесь, обычно проводят ее частичное разделение, удаляя нежелательный компонент. (Например, бензин — гораздо менее сложная смесь, чем сырая нефть, из которой его получают.) В любом случае всегда желательно знать состав смеси. Кроме того, для идентификации неизвестных соединений существенно иметь чистое соединение, чтобы избежать ошибок, связанных с информацией, обусловленной примесями. Получив чистое соединение, по спектрам и другими методами можно установить его строение. [c.56]

    В настоящее время в продаже имеется большое количество различных специальных продуктов, которые рекомендуются изготовителями этих веществ в качестве растворителей для очистки двигателей внутреннего сгорания от осадков. Другие продукты предназначаются для смазки верхней части цилиндров двигателей и клапанов, а также в качестве промывочных масел, добавок, улучшающих смазывающую способность масел, и др. В результате анализа около 150 подобных продуктов установлено, что состав их различен. Многие из них содержат в качестве основных компонентов легкий бензин, керосин, дизельное топливо или маловязкое смазочное масло. Другими составляющими этих продуктов могут быть метиловый, этиловый и высшие спирты такие ароматические растворители, как бензол, ксилол, нитробензол, ароматические нефтяные дистилляты или дистилляты каменноугольной смолы хлорированные продукты — хлорнафталин, хлор-дифенилоксид, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, хлорбензол, дихлорэтан или хлорированные нефтяные дистилляты. В некоторых случаях в состав указанных продуктов добавляют скипидар, этилацетат, ацетон, графит, миканит, нафталин и др. часто добавляют красители и душистые вещества иногда в указанных выше продуктах находят нежелательные составные элементы — олеиновую кислоту, нафтенат свинца, стеарат алюминия и другие мыла, а также животные и растительные масла. [c.489]

    Целевым продуктом крекинга является прежде всего крекинг-бензин, представляющий собой после соответствующей очистки (ч. III) прекрасное топливо для двигателей

www.chem21.info

Глава 2. Топливо и продукты сгорания

2.1. Общие сведения

Топливом называется горючее вещество органического происхождения, которое экономически целесообразно сжигать с целью получения больших количеств теплоты. В зависимости от агрегатного состояния различают твердое, жидкое и газооб­разное топливо. Топливо бывает природным и искусственным. Природным называется топливо, которое используется без пред­варительной термической обработки (каменный уголь, горючие сланцы, нефть, газ и др.). Искусственным называется топливо, которое получается в результате термической обработки есте­ственных топлив (кокс, бензин, керосин и др.).

В настоящее время в судовых котлах используется искус­ственное жидкое топливо – мазут. Его получают из нефти в результате ее термической обработки – отгонки из нее бен­зина, бензола и масел. Мазут – это топливо углеводородного состава, содержащее малое количество золы, почти безводное. Качество мазута определяется его элементарным составом, вязкостью, температурой вспышки, воспламенения и застывания, плотностью и содержанием механических примесей.

2.2. Состав и рабочая масса топлива

В состав топлива органического происхождения входят: угле­род С, водород Н, сера S, азот N, кислород О, зола А и влага W. Элементарный состав топлива принято задавать в процентах по массе. Углерод, водород и сера являются горючими элемен­тами.

Углерод – наиболее ценная горючая составляющая топ­лива. В топливе его содержится 82–83% по массе; он обладает высокой теплотой сгорания.

Водород также очень ценная составляющая, но его в топ­ливе мало, всего 11–12%. При сгорании единицы массы водо­рода выделяется теплоты примерно в 4 раза больше, чем при сгорании единицы массы углерода.

Сера содержится в топливе в горючем и негорючем виде. Горючими являются органическая сера и колчеданная. Таким образом, для горючей серы можно записать. Негорючая сера находится в топливе в виде сульфатов и обо­значается_. Сульфаты – это соли серной кислоты (MgSО, CaSO₄), в которых сера находится в виде своего предельного окисла и поэтому гореть неспособна. Негорючую серу относят к золе.

Азот и кислород – негорючие элементы и содержатся в топливе в небольшом количестве. В сумме их содержание не превышает 1% по массе.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, которая получается в виде остатка после выгорания горючих элементов топлива. Содержание золы в мазутах невелико и не превышает 0,5%. Зола является ненужной частью топлива, его балластом. Кроме того, в процессе эксплуатации котлов она загрязняет поверхности нагрева и вызывает их коррозию.

Влага также балласт топлива и затрудняет его сжигание. Содержание влаги в мазутах достигает 2,5%. Влага в топливе может быть внешняя или внутренняя (гигроскопическая), вхо­дящая в структуру топлива. От внешней влаги можно освобо­диться, например, просушивая твердое топливо при комнатной температуре. Жидкое топливо освобождают от внешней влаги отстаиванием в цистернах, при этом топливо подогревают при­мерно до 50°С. От внутренней влаги топливо можно освободить методом сушки лабораторной пробы при температуре около 105°С до достижения постоянной массы пробы.

Топливо в том виде, в котором оно вводится в топку, назы­вают рабочим или рабочей массой. Его элементы обозначаются индексом «р» (рабочие) и выражаются в процентах по массе. Следовательно, для рабочей массы будет справедливым ра­венство

= 100%.

(2.1)

(здесь и далее символом обозначается горючая сера).

Рабочая масса топлива без влаги называется сухой массой. Если из сухой массы удалить золу, то оставшаяся беззольно-безводная масса образует горючую массу.

studfile.net