Оценка выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта. Исследовательская работа "изучение и оценка выбросов от автомобильного транспорта"
В больших городах атмосферу загрязняют выбросы автотранспорта. В Москве и ее пригородах и в ряде районов Подмосковья выбросы от автотранспорта составляют около 70 % от общего числа выбросов вредных веществ.[ ...]
В настоящее время тенаксы пользуются чрезвычайно большой популярностью у аналитиков: их применяют для концентрирования из воздуха (и воды после выдувания примесей, см. раздел 6) микропримесей ЛОС в газовой хроматографии и ГХ/МС-анализе при исследовании воздуха городов и жилых помещений, определении качества воздуха рабочей зоны и административных зданий, выхлопных газов автотранспорта и выбросов промышленных предприятий, атмосферы отсеков орбитальных космических аппаратов и подводных лодок, атмосферы планет и др.[ ...]
В условиях загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами, выхлопными газами автотранспорта фотохимические реакции проходят под действием обычной солнечной радиации. При этом возможно превращение окиси азота в двуокись, накопление озона в атмосфере и др. При взаимодействии углеводородов с озоном или атомарным кислородом образуются свободные пероксильные, высокореактивные вещества, способные вступать в реакцию с окислами азота и другими соединениями и образовывать сложный комплекс веществ, обладающих окислительными свойствами, - оксиданты.[ ...]
В целом, если судить по официальным данным на 2001 г., уровень загрязнения атмосферного воздуха, особенно в городах России, остается высоким, несмотря на значительный спад производства, что связывают, прежде всего, с увеличением количества автомобилей, в том числе - неисправных. Так, из общего суммарного выброса загрязняющих веществ в атмосферу в 2001 г. - 41,8 млн т, на долю автотранспорта приходится 14 млн т (34%).[ ...]
Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, особенно в крупных городах. Так, в Москве на долю автотранспорта приходится 80% от общего количества выбросов в атмосферу.[ ...]
В нашей стране особенно велик вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна крупных городов, в частности, в Москве на него приходится 2/з общего загрязнения атмосферы, 90% -по окиси углерода, 70% - nd окисям азота. Продолжается в столице массовая эксплуатация автомобилей с неотрегулированными двигателями. Подсчитано, что правильная регулировка у автомобиля топливной системы позволяет уменьшить вредные выбросы в среднем в 1,5 раза, а применение нейтрализаторов выхлопных газов снижает их токсичность в 6 раз (Хорев, Глушкова, 1991).[ ...]
В то же время в силу геоморфологического положения и особенностей климата в Мехико примерно половина дней в году характеризуется инверсией температур в приземном слое воздуха. Это обстоятельство, а также большая загазованность атмосферы города выхлопами автотранспорта (в Мехико насчитывается свыше 3,0 млн. автомобилей, а их прирост составляет 240 тыс.в год) стали причинами частого возникновения фотохимического смога. Издали город кажется плавающим в клубах серо-желтого дыма. Выбросы газообразных загрязняющих веществ от промышленных предприятий и автотранспорта достигают 4,5 млн.т в год. В 1994 г. концентрация озона на юго-западе города превышала ПДК в течение 345 дней и это вызывало недомогание у многих жителей. В городе каждые четыре из пяти детей страдают от респираторных заболеваний. Некачественную воду пьют 70% жителей.[ ...]
Автотранспорт современного столичного города (Парижа, например) за один день выбрасывает в воздух более 50 млн. м3 окиси углерода и более 200 млн. м3 других продуктов неполного сгорания . Ежегодно от искусственных (не биологических) источников в атмосферу Земли поступает 100 млн. т выбросов.[ ...]
Выбросы промышленных предприятий и выхлопные газы автотранспорта, которые содержат токсичные компоненты, представляют собой угрозу для атмосферы и здоровья человека. Вблизи промышленных предприятий и на улицах с интенсивным движением автотранспорта концентрация токсичных компонентов превышает во много раз санитарнодопустимые нормы . Поэтому проблема защиты атмосферы от загрязняющих веществ сохраняет свою актуальность в настоящее время и на перспективу.[ ...]
В ФРГ, согласно Ливиту (Ьеау, 1971), с 1962 г. действует метеорологическая служба предупреждения об опасных условиях загрязнения атмосферы. Она установила две стадии опасности в зависимости от ожидаемой концентрации сернистого газа. К первой относятся случаи, когда концентрации достигают 2,5 мг/м3, к второй - 5 мг/м3. В этих случаях требуется снижение выброса от предприятий и автотранспорта. Предложения по оперативному регулированию выбросов в зависимости от метеорологических условий для предприятий Северо-Чешского буроугольиого бассейна рассматривались Мунзаром (Мипгаг, 1972).[ ...]
Выбросы автотранспорта оказывают большее влияние на лесные экосистемы в результате загрязнения атмосферы; загрязнения и нарушения дренажа поверхностных и грунтовых вод; загрязнения почвы; изъятия земель; воздействия на животный мир; преобразования рельефа и геологической среды; шумового воздействия и вибрации. Загрязнение почвы и, соответственно, растительности происходит в относительно узкой придорожной полосе (от 100-150 до 300 м).[ ...]
В результате принимаемых мер на энергетических предприятиях города за последнее время выброс окислов азота от них несколько уменьшился. Рост уровня загрязнения атмосферы города окислами азота можно объяснить увеличением выбросов автотранспорта в результате предпринимаемых мер по ограничению выбросов окиси углерода путем регулировки карбюратора двигателя. Эта подтверждается экспериментальными данными (табл. 1.6).[ ...]
Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, особенно в крупных городах. В России в 1991 г. суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта составил 21 млн т. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина). Ежегодно мировой парк автотранспорта выбрасывает в атмосферу свыше 0,4 млн т свинца.[ ...]
Автотранспорт США в 1966 году выбросил в воздух 6 млн. т окислов азота. В отработанных газах автомобилей с бензиновым двигателем, по данным И. Л. Варшавского, Р. В. Малова (1968), содержится до 0,8% окислов азота, с дизельным двигателем- до 0,5%. По ориентировочным расчетным данным Katz (1962), на 1 т горючего двигатели выбрасывают окислов азота: бензиновые-12,3 кг, дизельные - 24,5 кг. В атмосферу Лос-Анджелеса в июле 1958 года автотранспорт ежесуточно выбрасывал 393 т окислов азота, или почти две трети общего поступления этих загрязнителей в воздух.[ ...]
В атмосферу городов 50-90% загрязнителей поступают от автотранспорта (60%, общего загрязнения земли). В их составе более 200 компонентов, из которых только пять нетоксичных . Концентрация СО в воздухе крупных городов достигает 30- 35 мг/м3 и создает опасность хронического отравления . В течение года автомобили такой маленькой страны, как Швейца- -рия, выбрасывают в воздух 165 т очень ядовитых соединений свинца. По исследованиям выброс сернистого ангидрида за год в атмосферу составляет (млн. т): США - 40; ФРГ - 4; Канада - 3,5.[ ...]
В крупных городах значительную долю выбросов в атмосферу дает автотранспорт. Среди отраслей промышленности особенно токсичные атмосферные выбросы обеспечивают предприятия цветной металлургии, химической, нефтехимической, черной металлургии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.[ ...]
В 2000 г. по сравнению с 1999 г. Москве удалось снизить выбросы в атмосферу от автотранспорта на 160 тыс. т. Этому способствовало открытие новых участков третьего транспортного кольца, там выше средняя скорость и, соответственно, меньше выбросов.[ ...]
В нашей стране на долю автотранспорта приходится более 45 % от валового выброса в атмосферу всех загрязнений. В 1995 г. в Москве эта доля была около 87 % (более 1,7 млн т). а в городах РФ максимальные разовые концентрации отдельных загрязнений превышают санитарные нормы в 55 раз.[ ...]
В США каждый легковой автомобиль ежегодно выделяет в воздух в среднем 800 кг окиси углерода, 220 кг углеводородов и 40 кг окислов азота (Phillips, 1971). На улицах американских городов концентрации окиси углерода в воздухе нередко превышают 60 мг/м3 (Linch, Pfatt, 1971).[ ...]
В связи с бурным развитием автотранспорта загрязнение атмосферного воздуха этим источником постепенно возрастает. По оценке специалистов, выбросы от автотранспорта в странах - членах СЭВ составляли 35%.[ ...]
Выбросы промышленных предприятий. Основными источниками загрязнений атмосферы являются тепловые электростанции (29% загрязнений) предприятия черной и цветной металлургии (соответственно 24 и 10,5%), нефтехимической промышленности (15,5%), строительных материалов (8,1%), химической промышленности (1,3%), автотранспорта (13,3%). В крупных городах доля выбросов загрязняющих веществ автотранспортом достигает 60-80%.[ ...]
В ряде зарубежных стран (Франция, Германия, США и др.) автотранспорт дает до 50-60% всего загрязнения атмосферы (в нашей стране - около 40%). Причем среди различных транспортных средств именно автомобили выбрасывают наибольшее количество вредных компонентов. Например, в США (середина 80-х годов) среди вредных выбросов доминировал оксид углерода (ежегодно 96 млн т), из которых на автотранспорт приходилось (включая шоссейные средства) более 66 млн т.; на морской транспорт - 1,5; авиационный - 1,0 и на железнодорожный - всего 0,3 млн т (Защита атмосферы..., 1988).[ ...]
В 2001 г. по республике автотранспортом в атмосферу было выброшено: оксида углерода - 551,3 тыс. т (86,5% объема валового выброса СО по республике); углеводородов - 102,2 тыс. т (70,9% объема валового выброса СИ); оксидов азота - 62,6 тыс. т (53,8% объема валового выброса М02).[ ...]
Автотранспорт является источником выброса в атмосферу большого количества вредных веществ. Например, в США в настоящее время выбросы от автотранспорта составляют более 60 % общего загрязнения в городах. Двигатели внутреннего сгорания выделяют ряд вредных, в том числе канцерогенных веществ (табл. 28).[ ...]
Городской автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды. В масштабах Российской Федерации доля автотранспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками достигает в среднем 43 %. Наибольшая доля этого ущерба (до 60 %) связана с перевозкой пассажиров легковыми автомобилями.[ ...]
К примесям в атмосфере антропогенного происхождения относятся: выбросы промышленных предприятий, автотранспорта, сельскохозяйственных предприятий, продукты сгорания топлива и сжигания отходов. Эти примеси характеризуются большой сосредоточенностью в пространстве, неоднородностью по составу и неравномерностью распределения. Выбросы наблюдаются в густонаселенных районах; они содержат много веществ, отрицательно влияющих на здоровье человека, материалы, растительный и животный мир.[ ...]
Постоянный выброс оксидов азота за последние годы связан главным образом с развитием автотранспорта. Кроме того, тенденция к более полному использованию топлива также приводит к увеличению выбросов N0 , так как повышение эффективности работы мотора связано с ростом температуры. Растет число выбросов и при увеличении скорости движения транспорта, причем нелинейно: количество N0, нарастает быстрее. Таким образом, концентрация N0 на автотрассах растет также с увеличением скорости автомашин. Антропогенное загрязнение.атмосферы оксидами азота принимает критический характер в густонаселенных городах, где чаще выпадают осадки. Наивысшие концентрации выбросов в городах достигают значений 800 - 1200 мкг/м3.[ ...]
Оценивались выбросы семи наиболее массовых вредных веществ: оксида углерода, углеводородов, диоксида азота, сажи, диоксида серы, соединений свинца и твердых веществ. В среднем общая масса загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от передвижных источников, составляет около 12 млн. т в год, в том числе от автотранспорта - 95%, воздушного транспорта - 2,5%, морского и речного транспорта --2,8%.[ ...]
Как видно на рис. 77, в 1992 г. наД территорией Ростовской области в атмосферу было выброшено 1019 тыс. т вредных веществ, из них 508 тыс. т приходилось на автотранспорт (около 50%). В г. Ростове-на-Дону выбросы автотранспорта составили 74,3 тыс. т (или 65% от общего количества вредных веществ). Однако в крупных промышленных центрах России (Норильск - рекорд по выбросам в стране - 2486 тыс. т/год; Новокузнецк, Магнитогорск, Череповец, Челябинск и др.) преобладают выбросы в атмосферу от стационарных источников (промышленные предприятия, крупные ТЭЦ). Аналогичная картина и в городах Ростовской области. Первое место с большим отрывом по выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников занимает Новочеркасск - около 273 тыс. т в год, из них 256 тыс. т приходится на городскую ГРЭС (для сравнения на втором месте по выбросам идет электродный завод -11 тыс. т/год). Такая неблагоприятная экологическая обстановка в городах приводит к резкому увеличению различных заболеваний городских жителей, в частности в Москве более 20% всех заболеваний связано именно с загрязнениями воздушного бассейна.[ ...]
Загрязнение за счет выбросов автотранспорта оценивается с помощью расчетных методов в зависимости от типа двигателя и времени его эксплуатации. Аналогичным образом на основе существующих методик рассчитываются выбросы и для других источников. Регулирование выбросов газов от работающей техники производится на основе установленных нормативов (ПДВ) в целом для предприятия - геофизической экспедиции. Гораздо труднее оценить поступление газовой смеси и сажи в атмосферу при сжигании порубочных остатков, такие оценки практически не осуществляются. Поступление некоторого количества газов в атмосферу при взрывных работах также не поддается нормированию, хотя основная масса выбрасываемых газов достаточно точно рассчитывается на основе зависимости от массы взрывчатого вещества.[ ...]
Так как после сжигания в соответствующих условиях органических соединений одним из основных продуктов является С02, то ранее предложенные анализаторы могут быть использованы для их определения. Это тем более важно, что ряд углеводородов считают потенциально вредными веществами, участвующими в образовании фотохимических загрязнений в виде дыма и паров, обладающих неприятным запахом. Основной источник выброса в атмосферу непредельных, предельных и ароматических углеводородов - промышленные предприятия (нефтеперерабатывающие заводы, производства пластмасс, синтетического каучука и др.) и большинство транспортных средств. Выхлопные газы автотранспорта обычно содержат предельные, непредельные и ароматические углеводороды.[ ...]
Крупнейшим источником загрязнения атмосферы является транспортный комплекс. В крупных городах только на долю автотранспорта приходится более половины выбросов вредных веществ в атмосферу. Большое количество автотранспортных средств создает экологически опасную ситуацию в городах Москва, Волгоград, Тольятти, Казань, Уфа, Пермь.[ ...]
Программой предусматривается снижение вредных выбросов в атмосферу в результате проведения комплекса воздухоохранных мероприятий, включающих использование экологически чистых видов топлива, централизацию теплоснабжения, использование нетрадиционных, видов получения энергии, не загрязняющих атмосферу, модернизацию оборудования, ликвидацию неорганизованных источников загрязнения, герметизацию и уплотнение транспортно-размольного и погрузочно-разгрузочного оборудования, совершенствование технологии, внедрение безотходных и, малоотходных технологических процессов, перевод автотранспорта на менее токсичное дизельное топливо, на сжатый и сжиженный газ, внедрение специальных нейтрализаторов для отработанных газов двигателей автомобилей, создание диагностических постов и пунктов контроля технического состояния автомобилей и т. д.[ ...]
За счет проведения мероприятий по сокращению вредных выбросов в атмосферу от автотранспорта общее их количество снизится к 2005 г. до 1Q,9 млн. т (или на 46%).[ ...]
Показательно соотношение между главными загрязнителями атмосферы и их источниками на примере г. Москвы. Из 1,2 млн. т вредных выбросов в атмосферу столицы 77% - доля автотранспорта и 23% - стационарных источников. А вот каково соотношение между транспортными и промышленными выбросами по отдельным загрязняющим веществам: СО - 96% и 4%; Ж)х - 26% и 74%; углеводороды и летучие органические соединения 75% и 25%. Подчеркнем, что преобладает по массе угарный газ - всего 730 тыс.т. Стационарные источники загрязняют атмосферу сернистым ангидридом и пылью: 0,04% и 0,02% от массы общих выбросов соответственно.[ ...]
Немаловажна роль атмосферных осадков, характеризующихся достаточно низкими (в районе г. Уфы) показателями pH (5,05-7,0 дождевой и 6,2-8,2 снеговой воды), высокими концентрациями агрессивных химических соединений (SOx, NOx, СОх). Загрязнению атмосферных осадков способствуют большой объем веществ (табл. 19), выбрасываемых в атмосферу стационарными источниками и автотранспортом (доля последних составляет до 50-65%). В валовых выбросах преобладают: оксид углерода (622,4 тыс. т), сернистый ангидрид (150,5 тыс. т), диоксид азота (118,5 тыс. т), углеводы (144,2 тыс. т). Если по Башкирии выбросы в атмосферу составляют в среднем на 1 км2 8,7 т, то в Уфе - 464 т.[ ...]
Основными источниками искусственного загрязнения воздушно- -го бассейна.являются выхлопные газы автотранспорта (более 40% всех загрязнений в США), авиации и различных двигателей внутреннего сгорания, продукты сгорания топлива (нефть, уголь, газ) на тепловых электростанциях и продукты сжигания мусора, про- цессы испарения топлива и растворителей, а также выбросы различных лромышленных предприятий. В атмосфере может постоянно находиться более 260 потенциальных загрязнителей, причем число их неуклонно растет. Главными из них являются оксиды углерода, азота и серы, углеводороды, фотооксиданты, а также твердые взвешенные частицы .[ ...]
Если за 1990-1999 гг. валовой внутренний продукт снизился на 39,6%, продукция промышленности - на 50,9%, то выбросы в атмосферу от автотранспорта - на 42, водопотребление - на 26,6, сброс загрязненных сточных вод - на 25,6%. Показатели, характеризующие природоохранную деятельность, также заметно ухудшились, исключение составляет рост числа охраняемых природных территорий и их площадей. Число заповедников и национальных парков с 1990 г. возросло в 1,5 раза, а их площадь - почти вдвое. В то же время затраты на их содержание в сопоставимых ценах сократилось в 2,5-3 раза, т.е. расходы на 1 га охраняемой территории уменьшились в 5-6 раз.[ ...]
Техносфера является постоянным источником угроз, которые могут иметь серьезные последствия для человечества. Переработка и использование в хозяйственной деятельности углеводородных систем (нефти, нефтепродуктов, топлив и др.) являются одними из факторов глобального загрязнения окружающей среды на Земле. Техногенную опасность со стороны нефтеперерабатывающих и нефтехимических объектов следует учитывать при разработке технологий, которые должны отвечать стратегическим требованиям энергетической, экономической и экологической безопасности. Это неудивительно, так как наблюдаемая тенденция последовательного увеличения удельного веса углеводородных систем в мировом экономическом балансе - сложившаяся закономерность, и в обозримой перспективе эта закономерность сохранится. Для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности характерна высокая энергонасыщенность. Так, типовой нефтеперерабатывающий завод топливно-нефтехимического профиля в зависимости от производительности по сырью сосредотачивает на своей территории запас углеводородного топлива, эквивалентный 2-5 Мт тротила. Ежегодно на предприятиях происходят аварии, материальный ущерб от которых исчисляется сотнями миллионов долларов. Современные технологии ведут к экологическим кризисам и катастрофам, если не изменить подход к эксплуатации имеющихся и к проектированию новых производств. Пока негативные изменения экосистем не приняли глобальный необратимый характер необходимо проникновение в сознание людей новой идеологии - нормативного потребления окружающей среды, создание и внедрение систем безопасности и управления качеством окружающей среды. Это особенно актуально для России, так как на отечественных объектах по переработке углеводородных систем отсутствуют надежные системы предотвращения и локализации аварийных ситуаций. Продукты переработки углеводородных систем в процессе их использования оказывают серьезное влияние на качество жизни человека. Так, например, выбросы в атмосферу от автотранспорта составляют до 90% от общего загрязнения и в значительной степени зависят от качества применяемых топлив.[ ...]
Информация была подготовлена на основе обобщений годовых отчетов предприятий по форме 2ТП-воздух и справки Государственной региональной инспекции по охране атмосферного воздуха за 1988 г. Был также произведен расчет выбросов вредных веществ в атмосферу от автотранспорта за 1988 г. по методике . Вклад автотранспорта в суммарный выброс составил в 1988 г. 72%, в том числе окиси углерода - 96%, окислов азота - 30%, углеводороде® - 68%.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ПО
ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ
Утверждена
приказом Госкомэкологии России
МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ВЫБРОСОВ АВТОТРАНСПОРТА
ДЛЯ
ПРОВЕДЕНИЯ
СВОДНЫХ
РАСЧЕТОВ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРЫ
ГОРОДОВ
Москва, 1999
Настоящий документ устанавливает порядок расчета выбросов автотранспорта для их использования при проведении сводных расчетов загрязнения атмосферы городов; может быть применен ко всем категориям автотранспортных средств при эксплуатации в городских условиях. Полученные по настоящему документу результаты используются в качестве исходных данных для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов выбросами промышленности и автотранспорта. При разработке данного документа учтены результаты практической оценки выбросов при проведении расчетов загрязнения атмосферы в Государственных комитетах по охране окружающей среды Пермской и Псковской областях, Санкт - Петербурга и Ленинградской области и комитете по охране окружающей среды г. Воронежа, а также их замечания и предложения по совершенствованию методологии оценки выбросов автотранспорта для применения при сводных расчетах загрязнения атмосферы городов.
I . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 . Настоящая методика предназначена для оценки величин выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на городских магистралях. 1.2 . Полученные величины выбросов автотранспортных потоков на городских автомагистралях применяются при проведении сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха города (региона) выбросами промышленности и транспорта. 1.3 . В качестве исходных данных для расчета выбросов автотранспорта в атмосферу используются результаты натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков с подразделением по основным категориям автотранспортных средств. 1.4 . Приведенные в данном документе усредненные удельные значения показателей выбросов отражают основные закономерности их изменения при реальном характере автотранспортного движения в городских условиях, определяемых целесообразным выбором передаточного отношения от двигателя к трансмиссии. При этом учитывается, что в городе автомобиль совершает непрерывно разгоны и торможения, перемещаясь с некоторой средней скоростью на конкретном участке автомагистрали, определяемой дорожными условиями. 1.5 . Расчеты выбросов выполняются для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами автомобилей: - оксид углерода (СО); - оксиды азота N О x (в пересчете на диоксид азота); - углеводороды (СН) * ; - сажа; - диоксид серы (SO 2); - соединения свинца ** ; - формальдегид; - бенз (а) пирен. * - расчет выбросов соединений свинца для автомобилей, движущихся по городским автомагистралям, производится в том случае, если в данном городе используется этилированный бензин. Рассчитанные значения выбросов соединений свинца целесообразно уточнить с учетом доли этилированного бензина в общем потреблении бензинов всех марок в данном городе. ** - для автомобилей с бензиновыми двигателями при проведении расчетов загрязнения атмосферы используется ПДКм. р. по бензину (код 2704); для автомобилей с дизельным двигателем - по керосину (код 2732) [ 8]. 1.6 . Используемые при расчете выбросов параметры определяются на основе натурных обследований, проведение которых осуществляется по достаточно простой схеме, не требующей инструментального оснащения и продолжительного обучения. Это позволяет выполнять такие работы практически в любом городе с необходимой периодичностью, что весьма важно для регулярной корректировки информации о выбросах автотранспорта в целях поддержания работы компьютерного банка данных о выбросах промышленности и автотранспорта города в оперативном режиме.II . РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ АВТОТРАНСПОРТОМ
Выброс i - го вредного вещества автотранспортным потоком (MLi) определяется для конкретной автомагистрали, на всей протяженности которой, структура и интенсивность автотранспортных потоков изменяется не более, чем на 20 - 25 %. При изменении автотранспортных характеристик на большую величину, автомагистраль разбивается на участки, которые в дальнейшем рассматриваются как отдельные источники. Такая магистраль (или ее участок) может иметь несколько нерегулируемых перекрестков или (и) регулируемых при интенсивности движения менее 400 - 500 а / час. Для автомагистрали (или ее участка) с повышенной интенсивностью движения (т. е. более 500 а / час) целесообразно дополнительно учитывать выброс автотранспорта (Мп) в районе перекрестка. В районе перекрестка выбрасывается наибольшее количество вредных веществ автомобилем за счет торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме «разгона» по разрешающему сигналу светофора. Это обуславливает необходимость выделить на выбранной автомагистрали участки перед светофором, на которых образуется очередь автомобилей, работающих на холостом ходу в течение времени действия запрещающего сигнала светофора. Таким образом, для автомагистрали (или ее участка) при наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс М будет равен:Где: , , , - выброс в атмосферу автомобилями, находящимися в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора; , , , - выброс в атмосферу автомобилями, движущимися по данной автомагистрали в рассматриваемый период времени; n и m - число остановок автотранспортного потока перед перекрестком соответственно на одной и другой улицах его образующих за 20- минутный период времени; индексы 1 и 2 соответствуют каждому из 2- х направлений движения на автомагистрали с большей интенсивностью движения, а 3 и 4 - соответственно для автомагистрали с меньшей интенсивностью движения.
II.1 . Расчет выбросов движущегося автотранспорта.
Выброс i - того загрязняющего вещества (г / с) движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее участке) с фиксированной протяженностью L (км) определяется по формуле: 
(II .2)
Таблица II .1 .
Значения пробеговых выбросов (г / км) для различных групп автомобилей
|
№ группы |
|||||||||
|
NO х (в пересчете на NO 2) |
Формальдегид |
Соединения свинца |
Бенз (а) пирен |
||||||
| Легковые | |||||||||
| Легковые дизельные | |||||||||
| Автобусы карбюраторные | |||||||||
| Грузовые дизельные | |||||||||
| Автобусы дизельные | |||||||||
Таблица II .2 .
Значения коэффициентов , учитывающих изменения количества выбрасываемых вредных веществ в зависимости от скорости движения
|
Скорость движения (V , км / час) |
||||||||||||||
II.2 Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка
При расчетной оценке уровней загрязнения воздуха в зонах перекрестков следует исходить из наибольших значений содержания вредных веществ в отработавших газах, характерных для режимов движения автомобилей в районе пересечения автомагистралей (торможение, холостой ход, разгон). Выброс i - го загрязняющего вещества (З В) в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора М 4 п 0 определяется по формуле:
г/мин (II.3)
Где Р (мин.) - продолжительность действия запрещающего сигнала светофора (включая желтый цвет); N Ц - количество циклов действия запрещающего сигнала светофора за 20- минутный период времени; N гр - количество групп автомобилей; (г / мин) - удельный выброс i -г o З В автомобилями, k - ой группы, находящихся в «очереди» у запрещающего сигнала светофора; G k , n - количество автомобилей k группы, находящихся в «очереди» в зоне перекрестка в конце n - го цикла запрещающего сигнала светофора. Значения определяются по табл. II .3 , в которой приведены усредненные значения удельных выбросов (г / мин), учитывающие режимы движения автомобилей в районе пересечения перекрестка (торможение, холостой ход, разгон), а значения Р, N Ц, G k - по результатам натурных обследований.
Таблица II .3 .
Удельные значения выбросов для автомобилей , находящихся в зоне перекрестка
|
Наименование группы автомобилей |
№ группы |
Выброс, г / мин |
|||||||
|
NO x (в пересчете на NO 2) |
Формальдегид |
Соединения свинца |
Бенз (а) пирен |
||||||
| Легковые | |||||||||
| Легковые дизельные | |||||||||
| Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью до 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) и микроавтобусы | |||||||||
| Грузовые карбюраторные с грузоподъемностью более 3 т (в том числе работающие на сжиженном нефтяном газе) | |||||||||
| Автобусы карбюраторные | |||||||||
| Грузовые дизельные | |||||||||
| Автобусы дизельные | |||||||||
| Грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе | |||||||||
III . ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРЫ И ИНТЕНСИВНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА ОСНОВНЫХ АВТОМАГИСТРАЛЯХ
Для определения выбросов автотранспорта на городских автомагистралях и последующего их использования в качестве исходных данных при проведении расчетов загрязнения атмосферы проводится изучение особенностей распределения автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) по городу и их изменений во времени (в течение суток, недели и года). Территориальные различия состава и интенсивности транспортных потоков зависят от площади и поперечных размеров города, количества населения, схемы планировки улично - дорожной сети, особенностей расположения промышленных предприятий, автохозяйств, бензозаправочных станций и станций техобслуживания. Временные различия в значительной степени связаны с режимом работы промышленных предприятий и учреждений города и с климатическими особенностями района, в котором расположен город. III .1 . На основе изучения схемы улично - дорожной сети города, а также информации о транспортной нагрузке составляется перечень основных автомагистралей (и их участков) с повышенной интенсивностью движения и перекрестков с высокой транспортной нагрузкой. В качестве таких магистралей (участков) рассматриваются: - для городов с населением до 500 тысяч человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 200 - 300 автомобилей в час; - для городов с населением более 500 тыс. человек - магистрали (или их участки) с интенсивностью движения в среднем более 400 - 500 автомобилей в час. Выбранные автомагистрали (или их участки) и перекрестки наносятся на карту - схему города (с учетом масштаба карты). На этой карте фиксируются и перекрестки, на которых предполагается проведение дополнительных обследований. III .2 . Для определения характеристик автотранспортных потоков на выбранных участках улично - дорожной сети проводится учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам: I . Л - легковые, из них отдельно легковые и легковые дизельные автомобили; II . ГК < 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы (ГАЗ -51-53, УАЗы, «Газель» , РАФ и др.); III . ГК > 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗИЛы, Урал и др.); IV . АК - автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ); V . ГД - грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ); VI . АД - автобусы дизельные (городские и интуристовские «Икарусы»); VII . ГГБ - грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе. III .3 . Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводится в течение 20 минут каждого часа. При высокой интенсивности движения (более 2 - 3 тыс. автомашин в час) подсчет проходящих автотранспортных средств проводится синхронно раздельно по каждому направлению движения (а при недостаточности числа наблюдателей - первые 20 минут - в одном направлении; следующие 20 минут - в противоположном направлении). III .4 . Для выявления максимальной транспортной нагрузки наблюдения выполняются в часы «пик» . Для большинства городских автомагистралей отмечается два максимума: утренний и вечерний (соответственно с 7 - 8 часов до 10 до 11 часов и с 16 - 17 часов до 19 - 20 часов), для многих транзитных автомагистралей наибольшая транспортная нагрузка характерна для дневного времени суток. С целью получения исходных данных о выбросах для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы города наблюдения организуются в часы «пик» летнего сезона года. Натурные обследования состава и интенсивности движущегося автотранспортного потока проводятся не менее 4 - 6 раз в часы «пик» на каждой автомагистрали. III .5 . Результаты натурных обследований структуры и интенсивности движущегося автотранспортного потока заносятся в полевой журнал по форме, приведенной в таблице III .1 .Таблица III .1 .
ПОЛЕВОЙ ЖУРНАЛ
обследования характеристик движущегося автотранспортного потока
|
Время подсчета, за период 20 минут |
Число автомобилей по группам |
Скорость движения потока, км / час |
||||||||||
|
Легковые |
Легковые дизельные |
ГК < 3, МА |
Легко вые |
Грузовые |
Автобусы |
|||||||
Таблица III .2
ПОЛЕВОЙ
ЖУРНАЛ
обследования
автотранспортных
потоков
на
перекрестках
|
Время работы запрещающего сигнала светофора, мин. |
Число автомобилей по группам |
Длина очереди автотранспорта (м) |
||||||||
|
Легковые |
Легковые дизельные |
ГК < 3 , МА |
||||||||
ЛИТЕРАТУРА
1 . Методические рекомендации по инвентаризации и нормированию выбросов автотранспорта в Санкт - Петербурге. С - Пб., 1995. 2 . Ложкин В. Н., Демочка О. И. и др. Экспериментально - расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы. Технический отчет по НИР. С - Пб., НПО ЦНИТА, 1990. 3 . Жегалин О. И., Лупачев П. Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М., Транспорт, 1985. 4 . Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортных предприятий (расчетным методом). М., 1998. 5 . Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. М., 1993. 6 . Методика расчета выбросов загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М., 1997. 7 . Сравнительная оценка методик расчета выбросов от автотранспорта и возможностей их использования при проведении комплексных оценок рассеивания загрязняющих веществ. Отчет по теме. Пермский Гос. университет. 1998. 8 . Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. С. Петербург, 1998.Выбросы в атмосферу.
1. Автомобильный транспорт является крупнейшим загрязнителем окружающей среды и, в первую очередь, атмосферного воздуха. Снижение выбросов загрязняющих атмосферу веществ осуществляется по следующим направлениям:
а) через поэтапную замену автопарка более современными моделями автомобилей, обеспечивающими экологически безопасные нормы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (применение впрыска топлива с электронным управлением; применение каталитических нейтрализаторов);
б) через производство качественных сортов топлива (с низким содержанием серы, бензола, углеводородов);
в) через модернизацию эксплуатируемых автомобилей (установка оборудования для работы двигателей на газовом топливе);
г) через поддержание установленных ГОСТами норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в процессе эксплуатации автомобилей.
2. Приведение экологических показателей выпускаемых автомобилей в соответствие с международными нормами на основе Правил ЕЭК ООН (Женевское соглашение 1958 года) и Соглашения с Европейским Союзом (1994 год), планируется произвести:
– с 2006 года – на экологический класс 2;
– с 2008 года – на экологический класс 3;
– с 2010 года – на экологический класс 4;
– с 2014 года – на экологический класс 5.
Данные сроки перехода автомобильной промышленности на экологические стандарты установлены постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года «Об утверждении технического регламента «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ».
В соответствии с постановлением Правительства РФ 20 января 2012 г. № 2 «О внесении изменений в пункт 13 технического регламента «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ»» действие одобрений типа транспортного средства и сертификатов соответствия в отношении автомобильной техники экологического класса 4 и сертификатов соответствия в отношении двигателей внутреннего сгорания экологического класса 4 ограничивается сроком до 31 декабря 2015 г. включительно.
3. Справка. Переход Европейского Союза на автотранспорт с нормативными экологическими показателями осуществлялся:
на Евро-3 – с 2000 года;
на Евро-4 – с 2005 года;
на Евро-5 – с 2009 года.
4. Повышенные экологические требования к моторным топливам регламентируются Техническим регламентом «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», утвержденному постановлением Правительства РФ № 118 от 27.02.2008 года.
В соответствии с данным техническим регламентом выпуск в оборот автомобильного бензина и дизельного топлива допускается в отношении:
— класса 2 — до 31 декабря 2012 г.;
— класса 3 — до 31 декабря 2014 г.;
— класса 4 — до 31 декабря 2015 г.;
— класса 5 — срок не ограничен.
5. Установка оборудования для работы двигателей на газовом топливе производится на основании руководящего документа РД 3112199-1094-03 «Руководство по организации эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе» и руководящего документа РД 03112194-1095-03 «Руководство по организации эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на компримированном природном газе».
Оба документа утверждены Департаментом автотранспорта Министерства транспорта РФ.
6. В процессе эксплуатации автомобилей выбросы загрязняющих веществ регламентированы следующими ГОСТами:
– ГОСТом Р 52033-2003 «Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами»;
– ГОСТом Р 17.2.2.06-99 «Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей»;
– ГОСТом Р 52160-2003 «Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов».
Автотранс-консультант.ру.
Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля - вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества. Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.
Вредные вещества, загрязняющие атмосферу
Образование токсичных веществ - продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания - расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива.
К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (СХHY), окислы азота (NOX), бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы - это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% СХHY и 98% NOX, картерные газы по - 5% СХHY, 2% NOX, а топливные испарения - до 40% СХHY.
В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О2, О3, С, СО, СО2, СН4, CnHm, CnHmО, NO, NO2, N, N2, NH3, HNO3, HCN, H, H2, OH, H2O.
Основными токсичными веществами - продуктами неполного сгорания являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды.
Вредные токсичные выбросы: СО, NOX, CXHY, RXCHO, SO2, сажа, дым.
СО (оксид углерода) - этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО2 на СО и О2 при высоких температурах.
Во время работы дизеля концентрация СО незначительна (0,1…0,2%). У карбюраторных двигателей при работе на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5…8% из-за работы на обогащенных смесях. Это достигается для того, чтобы при плохих условиях смесеобразование обеспечить требуемое для воспламенения и сгорания число испарившихся молекул.
NOX (оксиды азота) - самый токсичный газ из ОГ.
N - инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.
Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.
Кроме того, температура в зоне горения (камера сгорания) во многом зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при горении выделяет меньшее количество теплоты, процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в стенке, т.е. в таких условиях выделяется меньшее количество NOx, а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому (1 кг топлива к 15 кг воздуха). Для дизельных двигателей состав NOx зависит от угла опережения впрыска топлива и периода задержки воспламенения топлива. С увеличением угла опережения впрыска топлива удлиняется период задержки воспламенения, улучшается однородность топливовоздушной смеси, большее количество топлива испаряется, и при сгорании резко (в 3 раза) увеличивается температура, т.е. увеличивается количество NOx.
Кроме того, с уменьшением угла опережения впрыска топлива можно существенно снизить выделение оксидов азота, но при этом значительно ухудшаются мощностные и экономические показатели.
Гидроводороды (СxНy) - этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные элементы. ОГ содержат около 200 разных гидроводородов.
В дизельных двигателях СxНy образуются в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления.
ДВС выбрасывает большее количество СxНy, когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания.
Дым - непрозрачный газ. Дым может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния ОГ.
Белый и синий дым - это смесь капли топлива с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации.
Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоянии, а потом исчезает из-за нагрева. Отличие белого дыма от синего определяется размером капли: если диаметр капли больше длины волны синего цвета, то глаз воспринимает дым как белый.
К факторам, определяющим возникновение белого и синего дыма, а также его запах в ОГ, относятся температура двигателя, метод образования смеси, топливные характеристики (цвет капли зависит от температуры ее образования: при увеличении температуры топлива дым приобретает синий цвет, т.е. уменьшается размер капли).
Кроме того, бывает синий дым от масла.
Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива.
Черный дым состоит из сажи.
Дым отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность.
Сажа - представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки; в ОГ дизельного двигателя сажа состоит из неопределенных частице с размерами 0,3... 100 мкм.
Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом.
Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, отношения топливо-воздух.
SO2 (оксид серы) - образуется во время работы двигателя из топлива, получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях); эти выбросы раздражают глаза, органы дыхания.
SO2; H2S - очень опасны для растительности.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) - возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации (это очень быстрое, взрывное сгорание отдельных участков рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000 м/с, сопровождающееся значительным повышением давления газов). При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5... 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта - отказ от использования этилированных бензинов. По данным 1995г. 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов России перешли на выпуск неэтилированных бензинов. В 1997 году доля неэтилированного бензина в общем объеме производства составила 68%. Однако, из-за финансовых и организационных трудностей полный отказ от производства этилированных бензинов в стране задерживается.
Альдегиды (RxCHO) - образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонкого слоя масла в стенке цилиндра.
При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды исчезают.
Загрязнение воздуха идет по трем каналам: 1)ОГ, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%); 2)картерные газы (20%); 3)углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).
Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность - это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля. Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один - надо если не полностью исключить, то во всяком случае свести к минимуму вредные выбросы ДВС.
Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.
Как образуются доставляющие всем столько хлопот вредные вещества в отработавших газах? Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена. В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше - бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь. При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.
Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец. Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.
Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО - бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2- газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 способствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например,бенз(а)пирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.
В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей. Автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха. В России на его долю в середине 90-х годов приходилось 80% выбросов свинца, 59% - оксида углерода, 32% - оксидов азота. К числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую атмосферу с отработавшими газами автомобилей, относятся свинец, бенз(а)пирен, летучие углеводороды. На долю первого из них приходится более 50% экономического ущерба от загрязнения атмосферы автотранспортом. Содержание бенз(а)пирена, одного из сильнейших канцерогенов, в атмосфере 17-ти (из 23 перечисленных в таблице 1 городов превышает предельно-допустимые нормы. Города с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы более 50% при величине выбросов от автотранспорта не менее 50 тыс. тонн в год и загрязнение атмосферы. Таблица 1
