Ежегодно на дорогах увеличивается число автомобилей. В потоке движутся новые и старые машины, оставляющие черный дым. Загрязнению окружающей среды автомобильными выхлопными газами отводится первое место. Опасный побочный продукт работы двигателя наносит вред экологической системе и человеку.
Факт. Городом “черного неба” называют российский Красноярск. Это дни, когда стоит безветренная погода и автомобильные выбросы висят над городом. С 2014 года количество таких дней резко увеличилось.
Что такое выхлопные газы
При работе двигателя сгорает топливо, образуя газы. Они удаляются выхлопной системой, которая снабжена фильтрами. У исправного автомобиля газы бесцветные, очищенные от вредных частиц.
Кратковременное изменение цвета не несет опасности и говорит об исправности машины. Черные и белые выхлопы, сохраняющиеся длительное время, содержат ядовитые компоненты.
Состав выхлопных газов
Отработанные газы состоят почти из 200 канцерогенных и токсичных веществ.
Таблица №1
| Компоненты | % в карбюраторном двигателе | % в двигателе на дизельном топливе | Токсичность |
| Азотистые соединения | 75-76 | 75-77 | — |
| Кислород | 0,2-7 | 1,5-17 | — |
| Водород | 0-4,8 | — | — |
| Пар | 3,5-5 | 0,4-3,9 | — |
| Углерод | 4-11 | 1-9 | — |
| Угарные газы | 0,4-11 | 0,01-4 | токсичные |
| Углеводороды | 0,1-2,9 | 0,008-0,4 | токсичные |
| Альдегиды | 0-1,9 | 0,001-0,008 | токсичные |
| Оксиды серы | 0,002 | 0,03 | токсичные |
| Сажа | 0,039 | 1,2 | канцероген |
| Бензапирен | 0,01 | 0,01 | канцероген |
Справка. Одна машина выбрасывает 1 кг канцерогенов, которые сохраняются в воздухе до 4-5 лет.
Состав выхлопных газов зависит от топлива, на котором работает автомобиль. Бензиновый двигатель содержит большую долю свинца, дизельный – сажу. В российских городах проблема усугубляется отсутствием контроля выхлопов на содержание вредных частиц.
Объем выхлопных газов
Количество отработанных газов определяют расходом топлива. Норма указывается производителем в технических характеристиках автомобильного транспорта. Объем выхлопных газов рассчитывают по схеме – 1 кг сожженного бензина образует 15,5 кг различных газовых смесей.
Бензиновый двигатель выбрасывает в воздух от 0,7 до 0,8 г/см3, автомобиль, работающий на дизельном топливе, оставляет 0,8 г/см3. До 75% свинца, окисей углеродов, азота загрязняют атмосферу, из них 40% выпадает на почву, остальное остается в воздухе.
Учитывая количество машин на улицах городов, можно представить концентрацию выхлопных газов, которыми дышит человек.
Дополнительная информация. Уровень загазованности в Москве превышает допустимые нормы в 30 раз. Более 120 дней в году над столицей висит смог.
Влияние выхлопных газов на окружающую среду
Автомобильные выбросы загрязняют окружающую среду. У неисправной машины выхлоп канцерогенных веществ увеличивается в 3-4 раза. Все это поднимается в атмосферу, вызывая катаклизмы.
Выбросы стоят на первом месте по загрязнению атмосферных слоев. Это вызывает глобальное потепление, становится причиной кислотных дождей.
Газовые выхлопы стали причиной подтопления стран Запада в 2002 году. Были затоплены Франция, Германия, Чехословакия, Италия. Вызвали засуху и смог на территории центральной России.
Горячий воздух выхлопов, встречаясь с воздушными потоками Гольфстрима, нагревает атмосферу, что вызывает обильные осадки и подтопления.
Справка. 1 автомобиль, проехавший 10-15 тыс. км, расходует около 2-х тонн топлива, сжигая при этом 28 тонн воздуха, из которых 5 тонн кислорода. При этом он выделяет в атмосферу 690-700 кг угарного газа ежегодно.
Влияние на человека
За прошедшие полвека количество автотранспорта резко увеличилось. Выхлопные газы навсегда заполнили города и стали основным источником химического загрязнения воздуха. Они наносят непоправимый вред здоровью человека.
Угарный газ выхлопов бесцветен и не имеет запаха. Заполняя дыхательные пути, вызывает отравления организма, головную боль, тошноту, обмороки, летальный исход. Все зависит от дозы попавшего в организм вещества.
Оксиды серы и свинца – это канцерогены, вызывающие злокачественные новообразования, бронхит, сужают сосуды мозга, разрушают нервную систему. При длительном вдыхании CO (угарный газ) наступает смерть. Взаимодействие частиц образует смог, который с каждым вдохом отнимает здоровье.
Может заинтересовать: Кислотные дожди – вред, состав, пути решения
Влияние на природу
Загрязнение атмосферы уже сегодня сказывается на “легких” планеты – лесах. Состояние, в котором находится зеленый покров, показывает степень загрязненности воздуха.
Примером служит “Комсомольская роща”, высаженная у трассы Москва – Санкт-Петербург. Постоянный поток выхлопов автомобилей, снижает естественный газообмен. Листва, покрытая сажей и пылью, не поглощает кислород, теряет цвет. Деревья плохо растут, появляется корявость, они ослаблены.
Автомобильные выхлопы превышают объемы выбросов железнодорожного транспорта. Ежегодно только российские машины пополняют воздух 21,5 млн. тонн ядовитых веществ.
Внимание! В конце 2019 года в Тольятти ухудшились метеоусловия из-за накопления выбросов в нижнем слое атмосферы. Ситуация продолжалась 2 недели, ей был присвоен оранжевый уровень опасности.
Как защититься от выхлопных газов
Человек знает, что загрязнение воздуха выхлопами автомобилей приносит вред, но не каждый задумывается о защите от них. Чтобы сохранить здоровье, нужно принимать меры предосторожности:
- Меньше вредных веществ выделяет автомобиль, едущий со скоростью от 40 до 80 км/ч. На скоростных трассах никто не соблюдает такой режим. Поэтому полезнее ехать с закрытыми окнами, с включенным кондиционером.
- На время стоянки двигатель лучше выключить. Работающий двигатель неподвижного авто затянет дым к пассажирам.
- При перевозке негабаритного груза не всегда удается закрыть крышку багажника. В таком случае нужно закрыть окна и включить вентиляцию на полную мощность. Давление воздуха не даст отработанным газам заполнить салон.
- Новый и исправный автомобиль вырабатывает меньше ядовитых газов. Поэтому нужно вовремя исправлять неисправности.
- Салон машины нужно проветривать утром и вечером с отключенным двигателем.
- Установка угольного фильтра защитит салон от попадания опасных выхлопов.
Проблема загрязнения атмосферы автомобильными выхлопными газами касается и пешеходов:
- при ходьбе нужно избегать дорог с оживленным движением;
- для прогулок выбирать парки;
- не открывать окна, выходящие на улицу с автомобильным движением;
- для занятий спортом на свежем воздухе нужно обратить внимание на зеленую зону;
- если частный дом стоит вблизи улиц с интенсивным движением, хорошей идеей станет посадить живую изгородь, которая воспрепятствует попаданию выхлопов на участок;
- при сильной загазованности прикрывать органы дыхания.
Для защиты используют специальные средства для органов дыхания, медицинская маска не поможет.
Заключение
Ядовитые выхлопные газы вредны для окружающей среды и человека. Они содержат большое число отравляющих веществ. Их объем ежегодно увеличивается, усугубляя проблему загрязненности. Для сохранения здоровья нужно принимать меры предосторожности и знать, как защититься от вредных веществ.
Загрязнение атмосферы выхлопными газами: влияние на человека и окружающую среду
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?
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.
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:
- Безопасные.
К ним относятся азот и его соединения, водород и водяные пары, кислород, углекислый газ и другие элементы земной атмосферы. - Оксид углерода или угарный газ.
Наиболее опасная составляющая отходящих газов, он способен вызвать отравление и привести к смерти от сильнейшего удушья. - 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. - Углеводородные соединения.
В эту группу входит множество органических соединений, большинство из которых ядовиты, вредны для сердечно-сосудистой системы или приводят к возникновению опухолей. - Альдегиды.
Вызывают раздражение слизистых оболочек, приводят к заболеваниям дыхательных путей и убивают нервные клетки. - 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.
Выхлопные газы ДВС — состав и действие на организм человека
Выхлопные газы ДВС — основной источник токсичных веществ двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в городах, которые загрязняют воздух, которым дышит всё живое на Земле. Отработавшие газы, неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 различных веществ, большинство из которых — токсичны для организма человека.
Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты и также тяжелые металлы.
Примерный состав выхлопных газов ДВС
| Азот | 74,0 — 77,0 | 76,0 — 78,0 | нет |
| Кислород | 0,3 — 8,0 | 2,0 — 18,0 | нет |
| Пары воды | 3,0 — 5,5 | 0,5 — 4,0 | нет |
| Диоксид углерода | 5,0 — 12,0 | 1,0 — 10,0 | нет |
| Оксид углерода | 0,1 — 10,0 | 0,01 — 5,0 | да |
| Углеводороды неканцерогенные | 0,2 — 3,0 | 0,009 — 0,5 | да |
| Альдегиды | 0 — 0,2 | 0,001 — 0,009 | да |
| Оксид серы | 0 — 0,002 | 0 — 0,03 | да |
| Сажа, г/м3 | 0 — 0,04 | 0,01 — 1,1 | да |
| Бензопирен, мг/м3 | 0,01 — 0,02 | до 0,01 | да |
Свинец
Свинец мягкий металл, который имеет 1 группу опасности. Отравление его соединениями занимает первое место по частоте среди всех соединений металлов [1]. В бензине этот металл известен под названием тетраэтилсвинец. По сути это тот же металл, только растворенный в жидкости (металлоорганическое соединение).
Тетраэтилсвинец до недавнего времени (в России до 2003 года [2]) использовался в качестве присадки в моторное топлива, повышающее его октановое число и препятствующее образованию детонации в цилиндрах двигателя.
Этилированный бензин пожалуй самое большое зло человечества, его соединение находили буквально повсюду, в том числе и в костях, мозгу, нервных волокнах и т.д. организмов.
А все началось с Джона Рокфеллера, который в 1870 году основал фирму «Standard Oil» [3].
В то время топливом для автомобилей являлся спирт, а бензин (в классическом его понимании) продавался в аптеках в качестве отбеливателия, Джон решил (после покорения рынка керосина — да, раньше вместо керосина использовали китовый жир), что вместо спирта для двигателей внутреннего сгорания нужно использовать его бензин.
Но проблема заключалась в том, что тот бензин имел очень низкое октановое число и двигателя запускались с большим трудом (а тогда был только кривой стартер), а срок службы значительно снижался — двигатель работал неустойчиво и издавал стуки. Перед Джоном Рокфеллером встала непростая задача — повысить октановое число бензина.
Именно тогда ему пришло на помощь изобретение Томоса Миджли [4] — тетраэтисвинец. В 1916 году изобретатель Чарлз Кеттеринг [4] объединился с молодым ученым Томосом. Вместе они собрали команду для поиска и исследования такой добавки в бензин, которая могла бы устранить шум и запах ДВС.
Они перепробовали сотни различных веществ — присадка была изобретена 1921 году и чтобы не вызывать лишних вопросов у населения, имела короткое название «Ethyl». Двигатель на этилированном бензине работал ровно и шептал словно кошечка. Однако в последствии изобретатель тетраэтилсвинца отравился своим же изобретением, но выздоровел, чего не скажешь о его коллегах.
Отравление чистым тетраэтилсвинцом происходит очень быстро. Всего лишь чайная ложка, попавшая непосредственно на кожу, может убить.
После впитывания в дерму, вещество проникает в мозг и через несколько недель вызывает симптомы, подобные бешенству: галлюцинации, тремор, дезориентацию и, наконец — смерть.
Дети в 5 раз более чувствительны к свинцу[5] чем взрослые, но они также более склонны испытывать неврологические проблемы, связанные с накоплением свинца в организме.
В 1983 году отделение Центра по контролю и профилактике заболеваний выявило «снижение уровня свинца в крови 1 к 1 со снижением свинца в бензине». При снижении продаж свинцового бензина на 50% уровень свинца в крови упал на 37%.
Сегодня общеизвестно, что уровень свинца в крови выше 5 мкг/дл может привести к повреждениям в мозгу ребенка, увеличивая шанс расстройств внимания, низкого IQ, влияя на успеваемость и задерживая половое созревание.
В середине 1980-х, Агентство по токсичным веществам подсчитало, что практически у 17% дошкольников уровень свинца в крови был выше 15 мкг/дл. Проблема была особенно острой в более бедных кварталах, странах и городах с высоким уровнем автомобилизации
В настоящее время от тетраэтилсвинца отказались практически все страны, в результате чего уровень свинца в крови американца упал до 0,858 мкг/дл, когда в 1975 году он равнялся 15 мкг/дл. Исследование 2002 года под номером PMC1240871 обнаружило, что из-за снижения свинца в окружающей среде к концу девяностых годов, уровень IQ среднего дошкольника вырос на пять баллов.
Теперь очередь за алюминием!
Недоксид или моноксид — он же угарный газ (CO)
Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа).
В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распылении топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах.
При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе.
Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 — 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.
Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)
Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом.
В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2).
Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты.
Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.
Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.
NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений.
Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 — 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания.
Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К — уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx.
Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.
Углеводороды (CnHm этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)
Углеводороды органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо.
Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах.
Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний. Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м3. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, — возникают его частые пропуски. Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрение воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода). Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.
Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.
Смог от выхлопных газов
Смог (Smog, от smoke дым и fog — туман) ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненной вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях.
Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях.
Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д.
В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).
Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений.
Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные гидроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов.
В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 капельки желтой жидкости). Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей.
Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий. Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек.
Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка. Природа смогов различна.
Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии — присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.
Снижение концентрации токсичных веществ в выхлопных газах
В настоящее время Правительства всех стран вводит определенные нормы на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах автомобилей. Поэтому производители автомобилей, чтобы попасть на рынок, вынуждены проводить модернизацию систем автомобилей с целью снижения уровня выделения токсичных веществ.
Такими системами могут служить каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, мочевина и многое другое. Так, например, для дизельных двигателей устанавливаются нейтрализаторы выхлопных газов, которые позволяют снизить токсичность на 80%. В системах бензиновых двигателей устанавливают антитоксикатор в систему питания, что также позволяет добиться снижения концентрации вредных веществ.
Снижение вредных веществ своими руками
Значительно снизить вредность выхлопных газов можно и самостоятельно:
- Приобретайте только качественное топливо.
- Не удаляйте каталитический нейтрализатор (конвертер) или сажевый фильтр. Сейчас в России происходит массовая скупка этого устройства под любыми причинами. Запомните, исправный катализатор не препятствует работе двигателя, не снижает его мощность или экономичность. Инженерами просчитано практически всё, в том числе катализатор включен в динамический и тепловой расчет ДВС, удаляя его, вы приобретаете массу неудобств: выхлоп с резким запахом, большее выделение пара в холоднее время года из выхлопной трубы, низкая эффективность работы двигателя за счет обязательной перепрошивки ЭБУ на евро-2, чуть больший расход топлива и, конечно, ТОКСИЧНОСТЬ.
- Следите за состоянием свечей зажигания и количеством отложений в камере сгорания.
- Воздушный фильтр также повышает токсичность выхлопа — меняйте и проверяйте его чаще.
- Следует содержать в исправном состоянии топливную систему и систему контроля состава выхлопа.
Источники:
1. Токсичные металлы 1 группы опасности 2. Федеральный закон от 2003 года «О запрете производства и оборота этилированного автомобильного бензина в Российской Федерации» 3. The Dismantling of The Standard Oil Trust 4. Thomas Midgley и Charles F. Kettering 5. Lead poisoning and health 6. The Most Important Scientist You’ve Never Heard Of (на русском тут)
Евгений Вдовин 28.02.2021 07:44
«Вдох-выхлоп». Как влияют выхлопные газы на окружающую среду и людей?
АиФ-НовосибирскАиФ-Новосибирск
Зачастую выхлопными газами называют все выбросы в городскую атмосферу, в том числе котельных, заводов и других промышленных предприятий. На самом деле этим термином правильно называть только транспортные выбросы, которые появляются в результате переработки топлива.
Такие газы также называют отходящими.
Выхлопные газы – продукт работы двигателей внутреннего сгорания, и, учитывая стремительный рост количества транспорта за последние 50 лет и, в частности, прирост личного автотранспорта в городах, выхлопные газы в воздухе городов обосновались всерьёз и надолго, и количество их только растёт. Сейчас именно отходящие газы – основная причина загрязнения воздуха в городе. Они постоянно оказывают влияние на здоровье человека.
«По мере увеличения общего объёма автопарка интенсивно растёт и уровень вредного воздействия автомобилей на окружающую среду, – поясняет эколог Дмитрий Марков.
– В начале 70-х годов учёные-гигиенисты определили, что доля загрязнений, которую вносят в атмосферу автомобили, в среднем равна 13%.
Сейчас она достигла уже 50% и продолжает расти, а для городов и промышленных центров доля выбросов от выхлопных газов в общем объёме загрязнений значительно выше – до 70% и более. Это создаёт серьёзную экологическую проблему».
Все автомобили выбрасывают в воздух канцерогены и токсичные вещества. Состав выхлопных газов автомобиля меняется в зависимости от типа двигателя, бензиновый или дизельный, однако основной набор остаётся одинаковым.
В состав автомобильных выхлопных газов входят как нетоксичные (азот, кислород, водяной пар, диоксид углерода), так и токсичные (оксид углерода, углеводороды, альдегиды, диоксид серы, сажа, бензапирен) химические вещества.
Мельчайшие частицы вредных соединений попадают в тело растения и отравляют его. Именно поэтому растущие у больших дорог или парковок газоны и деревья часто выглядят вяло, быстро желтеют и погибают.
Загрязнение воздуха выхлопными газами значительно повлияло на состав осадков. Из-за автотранспорта идут кислотные дожди, появляются цветные туманы, выпадает тёмный снег.
Конечно, осадки немного очищают воздух, но вся собранная грязь попадает в почву, что вызывает общее загрязнение окружающей среды выхлопными газами.
Те же соединения и тяжёлые металлы через почву распространяются дальше: попадают в корм животных, в сельскохозяйственные культуры.
Выхлопные газы могут нанести достаточно серьёзный вред здоровью человека, а канцерогены – сажа и бензапирен, которые содержатся в них, – способствуют развитию опухолей.
«Опасность оксида углерода или угарного газа заключается в том, что он не имеет вкуса и запаха, однако при высокой концентрации вызывает головокружение, головную боль, тошноту, может приводить к обморокам, – поясняет врач-терапевт Нина Копылова.
– Этилированные бензины обогащают воздух свинцом, который считается одним из самых известных отравляющих компонентов в атмосфере. Углеводороды в выбросах автомобилей окисляются при попадании под действие солнечных лучей и образуют токсичные соединения с резким запахом.
Они особенно сильно сказываются на работе верхних дыхательных путей и приводят к обострениям хронических заболеваний дыхательной системы».
Длительный контакт с выхлопными газами приводит к смерти, в частности – от отравления угарным газом. Наибольшая опасность этих выбросов состоит в их количестве, распространённости и мелком размере частиц, что позволяет выхлопам проходить через естественные барьеры организма и попадать в лёгкие.
При постоянном воздействии выхлопных газов на организм могут развиваться иммунодефицит, бронхиты, страдают сосуды головного мозга, нервная система и другие органы. Кроме того, большая часть токсичных веществ, входящих в состав выхлопных газов, может взаимодействовать друг с другом и с другими компонентами атмосферы, что способствует образованию смога.
Наибольший вред от выхлопных газов люди получают, находясь в пробках, где от автомобильных выбросов просто некуда бежать. В такой ситуации, если под рукой нет респиратора или противогаза, вдыхать выхлопы всё же придётся, однако можно закрыть нос и рот платком или шарфом. Полностью это от выхлопов не защитит, но хотя бы несколько сгладит ситуацию.
При постоянном воздействии выхлопов стоит разнообразить свое меню антиоксидантами, которые содержатся в ягодах, фруктах, зелёных овощах и зелёном чае, а также в семечках, также врачи советуют пить больше воды, так как она способствует детоксикации. Такой «допинг» помогает организму справляться с последствиями вдыхания химического коктейля и поддерживает здоровье.
Выхлопные газы снижают количество кислорода в крови и мешают нормальному газообмену. По этой причине стоит выезжать на полезные прогулки в пригород или в удалённый от дороги парк, чтобы подышать свежим воздухом.
Зачастую выхлопные газы проникают в дома, если под ними или вблизи есть дороги или парковки. Если нет возможности или желания переехать за город подальше от автодорог, можно создать в доме безопасные зоны.
«Чтобы понять, как защититься от выхлопных газов в квартире, нужно определить источник их появления, – говорит врач Алена Морозова. – В большинстве случаев выхлопы проникают через окна.
Лучшим решением будет установить герметичные окна, а проветривать помещение при помощи качественного бризера (компактная вентиляционная система).
Он наполнит комнату свежим воздухом, очищенным от пыли, грязи, выхлопов и других загрязнителей».
В последние годы учёные разрабатывают биологические виды топлива, электромобили и всевозможные модификации двигателя, что в будущем позволит отказаться от углеводородного «корма» для автомобилей и сократит количество вредных выхлопных газов.
Загрузка...
