96070

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Реферат

Экология и защита окружающей среды

Загрязнение атмосферного воздуха, связанное с работой агрегатов автомобиля, имеет три основных источника: отработавшие газы, газы вентиляции картера и системы питания топливом. Распределение основных типов токсичных веществ по источникам неравномерно.

Русский

2015-10-02

26.94 KB

0 чел.

ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение атмосферного воздуха, связанное с работой агрегатов автомобиля, имеет три основных источника: отработавшие газы, газы вентиляции картера и системы питания топливом. Распределение основных типов токсичных веществ по источникам неравномерно. В отработавших газах — от 95% таких соединений, а других — от 2 до 5%. Состав основных соединений в отработавших газах зависит от режима работы двигателя, его технического состояния и состава, а также свойств применяемых топлив и масел.

Сами топлива и смазочные масла до процесса сгорания в двигателе содержат относительно нетоксичные соединения, и прямого вредного воздействия газообразных углеводородов, попадающих в воздух с испарениями, на здоровье человека не обнаружено. Различные легкокипящие углеводороды и неуглеводородные примеси опасны тем, что образуют промежуточные токсичные продукты окисления в некоторых атмосферных химических реакциях.

Основная часть загрязнений, выделяемых двигателем автомобиля, приходится на долю отработавших газов, в составе которых содержится более 300 соединений, опасных для здоровья человека и вредных для окружающей среды.

В среднем состав отработавших газов двигателей автомобилей представлен в таблице 1.

Состав отработавших газов (ОГ) бензинового двигателя с принудительным воспламенением

Таблица 1.

Наименование  компонентов

Пределы концентраций компонентов в ОГ, % об

Наименование компонентов

Пределы концентраций компонентов в ОГ, мг/м3

Азот

74 - 77

Оксиды серы

0 - 0,003

Кислород

0,2 - 8,0

Сажа

0 - 100

Пары йода

3,0 - 13,5

Бензапирен

0 - 25

Диоксид углерода

5,0 - 12,0

Соединения свинца

0 - 60

Углеводороды (суммарно)

0,2 - 3,0

Монооксид углерода

0,1 - 10,0

Оксиды азота

0,0 - 0,6

Альдегиды

0,0 - 0,2


ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

1. Диоксид углерода (СО2). Образуется при полном сгорании топлива. Содержание диоксида углерода в воздухе не нормировано. Усваивается и преобразуется растениями в процессе фотосинтеза. Возрастание концентрации опасно в том отношении, что при поглощении длинноволнового теплового излучения (при недостатке озонового слоя) создается «парниковый эффект», обусловливающий перегрев поверхности земли.

2. Оксид углерода (СО). Ядовитый газ, не имеющий запаха и цвета. Образуется при горении богатой смеси (а<1) вследствие недостатка кислорода для полного окисления топлива. Его концентрация в выпускных газах двигателей с принудительным воспламенением может достигать 6% по объему. В дизелях всегда имеется избыток кислорода (а > 1), и концентрация оксида углерода составляет 0,2—0,3%. Сохраняется в атмосфере около 3—4 месяцев. Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочих помещений —20 мг/м3, в населенных пунктах — 3 мг/м3 (максимальная разовая) и 1 мг/м3 — среднесуточная.

Оксид углерода, соединяясь с гемоглобином крови, дает устойчивое
соединение — карбоксигемоглобин, затрудняющий процесс газообмена в клетках, что приводит к кислородному голоданию (сродство гемоглобина с оксидом углерода примерно в 210 раз выше его сродства с кислородом). Поэтому прямое воздействие состоит в уменьшении способности крови переносить кислород. Процесс образования карбоксигемоглобина обратимый. После прекращения вдыхания оксида углерода кровь пострадавшего начинает очищаться от него наполовину за каждые 3—4 часа.

3.  Оксиды азота (NOx). В результате воздействия азота и кислорода воздуха в камере сгорания двигателя при высокой температуре образуются оксиды азота. Из шести стабильных газообразных оксидов азота: N2O, NO, NO2, N2O3, N2O4 и N2O5 в отработавших газах содержатся 80—90% NO и 10—20% NO2, т.е. смесь оксида и диоксида азота. Эти два газа составляют около 40% общего выброса оксидов азота в атмосферу больших городов. Некоторое количество оксидов азота может образовываться и за счет азотистых соединений самого топлива.

Основное действие на организм человека оказывают не окиси азота, а азотная и азотистая кислоты, образующиеся непосредственно в дыхательных путях человека при соединении их с водой.

Раздражаются слизистые оболочки глаз, носа, рта (предельно допустимая разовая концентрация — 0,6 мг/м3). Монооксид азота оказывает вредное действие на гемоглобин крови, который превращается в нитрогемоглобин. Степень воздействия NO на организм человека приблизительно в 10 раз сильнее воздействия СО.
На уровне земли обычная концентрация NO
x (в основном оксида азота) составляет 2—3 ррт.

Оксиды азота сохраняются в окружающей атмосфере в течение 3—4 дней. Диоксид азота, реагируя с атмосферной влагой, образует азотную кислоту, что приводит к значительной коррозии металлов.

4. Оксиды серы (SOх). Влияют на здоровье человека, растительный и животный мир, разрушают различные материалы: металлы, краску, строительные материалы, бумагу, текстильные ткани. Предельно допустимая концентрация диоксида серы, мг/м3: в рабочей зоне — 10, максимальная разовая в атмосфере населенных пунктов — 0,5, среднесуточная — 0,05.
Сернистый газ неядовит, но в соединении с другими загрязнениями и влагой раздражает глаза, нос и горло, вредно влияет на легкие. Сернистый газ образует сернистую кислоту и далее серную, обладающую высокой коррозионной агрессивностью.

Диоксиды серы и азота являются причиной выпадения так называемых кислотных дождей. Кислотные дожди значительно повышают кислотность почвы, оказывают разрушающее действие на конструкционные материалы, влияют на урожайность сельскохозяйственных культур, здоровье человека. Вместе с воздушными массами оксиды азота и серы могут переноситься на большие расстояния.

В ходе газофазных окислительных процессов, в которых участвуют в основном летучие органические соединения, олефины, продукты неполного окисления углеводородов, образуются также и органические кислоты, главным образом муравьиная и уксусная, которые также являются предшественниками кислотных дождей. Формирование кислотного дождя зависит от скорости поглощения загрязнений аэрозольными частицами.
Выпадение кислотных дождей приводит к гибели лесов, повышению кислотности почвы и может отрицательно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур. Велики разрушения и повреждения конструкционных материалов, которые вызывают кислотные дожди. Основные повреждающие вещества: катион водорода, оксиды серы и азота, формальдегид, озон, пероксид водорода и др. Загрязнение атмосферного воздуха наносит непоправимый вред памятникам культуры, ускоряя их старение. Так, за 90 лет пребывания в Центральном парке Нью-Йорка древний египетский обелиск «Игла Клеопатры» пострадал значительно сильнее, чем за три тысячелетия пребывания в Египте.

5. Углеводороды (СН). Сами углеводороды (кроме бензола и некоторых олефинов), как уже говорилось ранее, не представляют существенной опасности для человека и окружающей среды. Но они опасны прежде всего как промежуточные продукты физических процессов, приводящие к образованию стойких аэрозолей, получивших название «смог». Это особый тип загрязнения атмосферы, впервые отмеченный около 50 лет назад в Лос-Анджелесе.

Главный источник этих загрязнителей — отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания. При неблагоприятном состоянии атмосферы (отсутствие ветра, повышенная влажность, фотохимическое воздействие света, запыленность и т. д.) возникают характерная голубоватая дымка и ухудшение видимости.

При этом наблюдается сильное раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, глаз. Длительное воздействие смога ведет к повышению заболеваемости среди населения, повреждению растительности, усилению коррозии металлов. Именно из-за смога во многих городах мира полицейские были вынуждены находиться на посту в противогазах.
Образование смога протекает при довольно низких температурах, важным фактором активации молекул является солнечный свет. При поглощении света изменяется электронная, вращательная и колебательная энергия молекул, что приводит к возбужденному состоянию. Электронно-возбужденные молекулы могут вступать в такие реакции, которые при данной температуре им не свойственны. Так, например, продукты фотолиза озона, кислорода, воды, оксидов азота могут в верхних слоях атмосферы (свыше 80 км) атаковать молекулярный кислород с образованием кислорода в виде одноатомных молекул. Несколько ниже (16—32 км) снова образуется озон. Именно здесь слой озона выполняет роль фильтра для ультрафиолетовой радиации. Человек не мог бы существовать в условиях солнечной ультрафиолетовой радиации, если бы она не была ослаблена слоем озона (так называемые «озоновые дыры», возникающие в отсутствие озонового слоя). Кроме углеводородов, в образовании смогов участвуют продукты окисления из состава отработавших газов (альдегиды .и кетоны, карбоновые кислоты и спирты), многие кислые продукты сгорания серы и азота, твердые частицы неполного сгорания топлива и другие аэрозоли. Непосредственные причины образования ядовитых туманов-смогов различны. В Нью-Йорке, например, смог часто возникает при реакциях фтористых или хлористых соединений с капельками воды. В некоторых городах Японии наблюдается смог в виде грязного тумана из частиц сажи и пыли. В Лондоне смог образуется в результате атмосферной инверсии, связанной с присутствием сажи, оксидов серы и сероводорода. Для Калифорнии характерно формирование смогов сравнительно невысокой степени загрязнения воздуха оксидами азота и продуктами окисления углеводородов, что вызывает раздражение глаз, бронхиальную астму и другие заболевания дыхательных путей.

Существует отдельная группа углеводородов, состоящая из многих кольцевых структур в одной молекуле, так называемых полиядерных ароматических углеводородов, обладающая канцерогенными свойствами. В этой группе найдено около 20 соединений типа 3,4—бенз—а—пирен. Этот углеводород, называемый часто просто «бензпиреном», является своего рода индикатором присутствия в смеси других полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).

Такие углеводороды присутствуют в отработавших газах в небольшом количестве. При этом в отработавших газах двигателя с принудительным зажиганием содержание соединений типа бензапирена на порядок больше, чем в отработавших газах дизеля.
Попадая в дыхательные пути человека, полициклические ароматические углеводороды постепенно накапливаются до критических концентраций и стимулируют образование злокачественных опухолей.

6. Твердые частицы отработавших газов. Твердые продукты неполного сгорания топлив и масел увеличивают дымность отработавших газов. Состав твердых частиц связан с режимом работы и различается для бензиновых двигателей и дизелей. Но наибольшую опасность вызывают не столько твердые частицы, сколько многие жидкие продукты, адсорбированные на их поверхности. Образование таких частиц измеряется при оценке экологических свойств топлива и масел при их испытаниях на двигателях. Особую опасность для организма человека представляют частицы токсичных выбросов аэрозолей с радиусом менее 20 мкм, задерживающиеся в атмосфере длительный срок и попадающие вдыхательные пути.

При соприкосновении с канцерогенными веществами аэрозольные частицы сорбируют их на своей поверхности. Такие аэрозоли, попадая в организм, стимулируют образование злокачественных опухолей.
Все перечисленные выше выбросы практически постоянно присутствуют в отработавших газах, но количество их изменяется в зависимости от режима работы двигателя.

На анализ отработавшие газы, как правило, отбираются с учетом их реальных режимов, и содержание компонентов оценивается за определенный цикл испытаний.

Концентрацию сажи измеряют двумя методами: дымомером определяют оптическую плотность газов с помощью просвечивания (в %) и сажемером — содержание сажи в газах методом фильтрования (в г/м3).
                                                        

                                        


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во многих странах мира установлены нормы на выбросы СО, СН и NOХ двигателями с принудительным воспламенением. Для дизелей нормируют твердые частицы и только для автомобилей, эксплуатируемых на рудниках, в открытых карьерах и шахтах, нормируют выбросы СО, СН и NО.

Выброс токсических веществ двигателями легковых автомобилей определяют во время испытаний на стендах с беговыми барабанами по ездовому циклу, имитирующему режимы работы двигателя при эксплуатации в крупных юродах.

При испытаниях по ездовому циклу США подсчитывают количество выбросов токсических веществ в граммах на километр.

При испытаниях по Европейскому испытательному циклу, принятому в России, определяют суммарные выбросы СН, СО и NOх за одно испытание в граммах.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гуреев, А. А. Автомобильные бензины. – М.: Нефть и газ, 2005. – 444 с.

2. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. – М.: Техинформ, 2006. – 596 с.

3. Сафонов, Л.С. Автомобильные топлива: Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. - СПб.: НПИКЦ, 2002. – 264 с.

4. Стуканов, В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебное пособие. Лабораторный практикум. - М.: Инфра-М, 2002. - 208 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5334. Анализ финансового состояния предприятия ОАО Чайковское ППЖТ 204 KB
  Введение Анализ (от греч. - analisis) буквально означает расчленение, разложение изучаемого объекта на части, элементы, на внутренне присущие этому объекту составляющие (мысленные или реальные). Анализ выступает в диалектическом, противоречивом...
5335. Моральный вред и выплаты по его возмещению 277.5 KB
  Одним из способов защиты гражданских прав выступает возмещение морального вреда. Именно этот способ защиты гражданских прав является предметом изучения дипломной работы. Данный способ защиты состоит в возложении на нарушителя обязанности по...
5336. Вынесение приговора. И введение его в действие 290.5 KB
  Вынесение приговора Введение Каждому судье без сомнения известны слова, которыми начинается постановление Пленума Верховного Суда Российской Федерации О судебном приговоре от 29 апреля 1996 г. Судебный приговор — важнейший акт правосудия. С п...
5337. Основные права и свободы граждан 161.5 KB
  Основные права и свободы граждан Введение В Конституции сказано: Человек, его права и свободы являются высшей ценностью (Г. 2 КРФ). К сожалению, не все, что написано, имеет место быть в реальности, но, тем не менее, целью этой работы является кратко...
5338. Квалификация и наказание за убийство 460 KB
  Квалификация и наказание за убийство Введение В настоящее время наше общество переживает глубокие организационные преобразования, охватившие все сферы общественной и государственной жизни. Проблема человека постепенно возвращает объективно принадлеж...
5339. Повышение эффективности работы подвижного состава и качества транспортного обслуживание в логистической системе 434 KB
  Цель курсового проекта – повышение эффективности работы подвижного состава и качества транспортного обслуживания в логистической системе. Поставленная цель предполагает решение следующих задач: проектирование доставки грузов в лог...
5340. Исследование перемещений консоли при косом изгибе 553 KB
  Исследование перемещений консоли при косом изгибе Цель работы:Проверка достоверности формул, определяющих прогиб при косом изгибе опытное установление величины перемещений балки и сравнение с теоретическими значениями. Методика испытаний, при...
5341. Прогнозирование производства продукции скотоводства в племзаводе по разведению черно-пестрого скота с поголовьем коров 1000 голов, удоем 7000 кг молока в год на одну корову 216.5 KB
  Скотоводство является превалирующей отраслью животноводства. Традиционно в России разведением племенного скота занимались наиболее зажиточные крестьяне, помещики, также высокая культура скотоводства всегда поддерживалась в монастырских хозя...
5342. Разработка комплексного проекта свиноводческой фермы с годовой производительностью 25 000 ц свинины в живой массе 278.5 KB
  Введение. Свиноводство имеет большое народно-хозяйственное значение. На долю его приходится свыше 20% валовой продукции животноводства и 10% всей продукции сельского хозяйства. Высокая плодовитость свиней, короткий эмбриональный период, скороспелост...