Как формируются токсичные для человека вещества в процессе сгорания топлива? Насколько велика и опасна токсичность отработавших газов автомобилей? Обо всем этом пойдет речь в данной статье.
Процесс образования токсичных отработавших автомобильных газов довольно прост - взаимодействуя с кислородом, топливо сгорает в камере. При этом происходит интенсивное выделение тепла, преобразующееся в дальнейшем в работу. Теория говорит, для сгорания 1кг бензина ему достаточно 14,7 кг воздуха, но, как известно, практика часто расходится с теорией. Проблема в том, что сгорание бензиново-воздушной смеси (горючей смеси) длится довольно малый промежуток времени, занимающий в тысячи раз меньше секунды, и к такому мгновенному процессу она недостаточно подготовлена. Смесь содержит газы, оставшиеся от предыдущего цикла, которые затрудняют взаимодействие частиц топлива с кислородом; также смесь не удаётся, особенно, у холодного двигателя и на режимах по изменению мощности, идеально перемешать по всему цилиндру. Это приводит к неполному окислению топлива до конечного продукта, и восполнению недостатка кислорода. В случаях, когда топлива в горючей смеси превышает расчётное значение, смесь принято называть богатой, если меньше – бедной. Использую средние нагрузки необходимо учесть экономичность данного процесса, вследствие этого, подаётся в двигатель обеднённая смесь. Небольшая обогащённость топливом смеси увеличивает скорость её сгорания, при этом в камере увеличивается температура и давление. Если требуется резкий переход с малой на большую, или выход на максимальную нагрузку, в этом случае используется богатая смесь. При пуске холодного двигателя подаётся большое количество топлива в цилиндры, когда горючая смесь состоит только из самых лёгких фракций топлива. Вследствие недостатка кислорода сгорание происходит не полностью. Двигатель развивает максимальную мощность, однако работает не экономично, выбрасываю в атмосферу продукты неполного сгорания.
Не секрет, что отработавшие газы автомобилей имеют вредные для атмосферы элементы. Перечислим наиболее токсичные:
- оксид углерода (CO);
- оксиды азота (NOx);
- углеводороды (CnHm);
- свинец (при применении этилированного бензина);
Состав отработавших выхлопных газов автомобилей отличен в бензиновых и дизельных двигателях. Это связано с более полным сгоранием топлива в дизельных двигателях. Вследствие этого, меньшее образование окиси углерода (CO) и несгоревших углеводородов (CnHm).
Также есть и обратная сторона медали - за счёт большего количества воздуха в дизельном двигателе образуется большее количество оксида азота, а также присутствует выброс твёрдых частиц (сажа). Сажа сама по себе не токсична, но она увеличивает концентрацию на своей поверхности канцерогенных углеводородов. При использовании низкокачественного, содержащего серу, дизельного топлива, образуется сернистый ангидрид.
Чем именно опасны токсичные компоненты отработавших газов автомобилей для человека и окружающей среды?
Оксид углерода (CO) – газ без цвета и без запаха. Он летуч, что позволяет ему беспрепятственно распространяться в атмосфере. При воздействии на человека вызывает быструю утомляемость, сонливость, головную боль, раздражительность, боли в области сердца, головокружение.
Оксид азота (NO) - бесцветный газ, при попадании в организм человека вступает в химическую реакцию с водой, образуя азотную и азотистую кислоту. Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаза, носа, рта.
Диоксид азота (NO2) – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Воздействие на человека этим токсичным газом может способствовать заболеванию лёгких.
Сильнейшими токсичными веществами отработавших автомобильных газов являются некоторые углеводороды CH (например, бензапирен), которые переносятся частичками сажи, содержащимися в выхлопных газах.
При воздействии света на скопившиеся над асфальтом токсичные облака (CH) и (NOx), с ними происходят химические реакции. Это приводит к разложению оксидов азота и образования озона. Озон является нестойким соединением, однако углеводороды (CH), находящиеся в продуктах горения, замедляют его распад. После озон вступает в реакцию с мелкими капельками влаги, находящимися в свободном состоянии, и другими соединениями. Впоследствии получаем мутный смог. Озон обладает такими токсичными для человека свойствами, как разъедание глаз и лёгких. Выбросы оксида азота присутствуют в формировании кислотных дождей.
Применяя этилированный бензин, вместе с отработавшими газами автомобилей происходит постоянных выброс в атмосферу мельчайших частичек свинца 1-5 мкм, которые довольно долго сохраняются в атмосфере. Вблизи дорог концентрация свинца в 2-20 раз выше, чем в местности, удалённой от них. Увеличенная концентрация свинца в воздухе благоприятствует серьёзным осложнениям в здоровье человека: поражая органы пищеварения, центральной и нервной системы, снижает количество гемоглобина и приводит к разрушению эритроцитов в крови.
