Загрязнение атмосферного воздуха при горении топлива в двигателях внутреннего сгорания

В 2001 г. в некоторых районах Москвы появились автоматы, отслеживающие уровень загрязнения воздуха. Особое внимание уделяется району третьего транспортного кольца. Здесь работают автоматические анализаторы – специальные системы, определяющие уровень примесей в воздухе, и в первую очередь выхлопных газов.

В целях реализации статьи 15 Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» правительство РФ приняло распоряжение № 641-р от 7 мая 2001 г., в котором предусмотрено:

                  определить, что сертификаты, подтверждающие соответствие содержания вредных (загрязненных) веществ в выбросах технических, технологических установок, двигателей, транспортных и иных передвижных средств и установок техническим нормативам выбросов, а также сертификаты, подтверждающие соответствие топлива нормам и требованиям охраны атмосферного воздуха, выдаются в порядке, предусмотренном законодательством Российской Федерации о сертификации;

Госстандарту России по предоставлению МПР России, согласованному с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти, вносить в номенклатуру продукции и услуг (работ), обязательная сертификация которых предусмотрена законодательными актами Российской Федерации, дополнения, устанавливающие требования по соответствию содержания вредных (загрязненных) веществ в выбросах технических, технологических установок, двигателей, транспортных или иных передвижных средств и установок техническим нормативам выбросов, а также требования по соответствию топлива нормам и требованиям охраны атмосферного воздуха.

Перевод автомашин на газовое топливо позволит почти в 100 раз снизить выбросы в атмосферу канцерогенных веществ. Сократится и расход нефтепродуктов: каждая тысяча газобаллонных автомобилей сэкономит на грузовых перевозках 12 тыс. т, на таксомоторных – 6 тыс. т, на пассажирских автобусах – 30 тыс. т в год. Значительно сократятся затраты и на охрану окружающей среды и воздушного бассейна.

Наиболее реальной альтернативой бензину и дизельному топливу является сжиженный или сжатый газ. Запасы его в несколько раз превосходят запасы нефти, да и технология переработки проще, чем технология извлечения бензина из нефти.

Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности – охрана окружающей среды от загрязнения – будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания – 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин–воздух»).

В последние годы все крупные автомобильные компании мира заняты разработкой экологически безопасных автомобильных двигателей. Для уменьшения выброса окислов азота используется рециркуляция – перепуск части отработанных газов из выпускного трубопровода во впускной. При этом понижается температура сгорания и газов образуется значительно меньше. Рециркуляция применяется не только на двигателях с искровым зажиганием, но и на дизелях.

Выводы

Автомобильные выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды – не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т. е. во время заторов и у красного сигнала светофора. Именно в этот момент, когда нажимают на акселератор, выделяется больше всего несгоревших частиц: примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме. К несгоревшим газам относят и обычную окись углерода, образующуюся в том или ином количестве повсюду, где что-то сжигают. В выхлопных газах двигателя, работающего на нормальном бензине и при нор-мальном режиме, содержится в среднем 2,7% оксида углерода. При снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9%, а на малом ходу—до 6,9%.

Монооксид углерода, углекислый газ и большинство других газовых выделений двигателей тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли. Оксид углерода соединяется с гемоглобином крови и мешает ему нести кислород в ткани организма. В выхлопных газах содержатся также альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролеины и формальдегид; последний обладает особенно сильным действием. В автомобильных выбросах содержатся также оксиды азота. Двуокись азота играет большую роль в образовании продуктов превращения углеводородов в атмосферном воздухе. В выхлопных газах присутствуют неразложившиеся углеводорода топлива. Среди них особое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, в частности гексен и пентен. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мо-тора и в моменты, когда водитель, форсируя работу двигателя, уменьшает соотношение воздуха и горючего, стремясь получить так называемую «богатую смесь». В этих случаях за машиной тянется видимый хвост дыма, который содержит полициклические углеводороды и, в частности, бенз(а)пирен.

В 1 л бензина может содержаться около 1 г тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в виде соединений свинца. Близкое к токсическому уровню содержание свинца в организме наблюдалось у дорожных полицейских и у тех, кто постоянно подвергается воздействию выхлопных газов автомобилей. Исследованиями было, показано, что в организме голубей, живущих в Филадельфии, содержится в 10 раз больше свинца, чем у голубей, живущих в сельской местности. Свинец - один из основных отравителей внешней среды; и поставляют его главным образом современные двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью.

Использованная литература

1.        Александров В. Ю., Кузубова Е. П., Яблокова Е. П. Экологические проблемы автомобильного транспорта. — Новосибирск, 1995. — 113 с.

2.        Бастман Т. Кризис окружающей среды. — СПб. : Прогресс-погода, 1995.

3.        Воронцов А. И., Щетинский Е. А., Никодимов И. Д. Охрана природы. — М. : Агропромиздат, 1989. — 303 с.

4.        ГорелинД. О., Конопелько Л. А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. — М. : Изд-во стандартов, 1992. — 432 с.

5.        Григорьев А. А. Экологические уроки исторического прошлого и современности. — Л. : Наука, 1991. — 251 с.

6.        Данилов-Данильян В. И. и др. Окружающая среда между прошлым и будущим: Мир и Россия: Опыт эколого-экономического анализа. — М., 1994.-133 с.

7.        Дьяков А. Б., Игнатьев Ю. В., Копшин Е. П. и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. — М. : Транспорт, 1989. — 178 с.

8.        Кондратьев К. Я. Ключевые проблемы глобальной экологии. — М., 1990. 454 с.

9.        Коптюг В, А., Матросов В. М., Левашов В. К. и др. Устойчивое развитие цивилизации и место в ней России. — М., Новосибирск, 1996. — 76 с.

10.   Лосев К. С, Горшков В. Г., Кондратьев К. С. и др. Проблемы экологии России. - М. : ВИНИТИ, 1993. - 350 с.

11.   Новиков Ю. В. Охрана окружающей среды. — М. : Высшая школа, 1987. 287 с.

12.   Новиков Ю. В., Голубев И. Р. Окружающая среда и транспорт. — М. : Транспорт, 1987.-207 с.

13.   О состоянии окружающей среды Российской Федерации в 2004 году: Государственный доклад. — М., 2005. — 339 с.

14.                  Сводный отчет об охране атмосферного воздуха за 2003 г. — М. : Госкомстат РФ, 2004. — 272 с.

5