CC BY
47
УДК 621.43.06
| ПРОБЛЕМА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВС
Д.С. Аймуханов
магистрант, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Автомобильдерден шыгатын заздардан тазарту мэселес1Н царастырады жене атаман мэселеш жою ушш к;ажеттi ic-гиаралар усынылады.
Рассматриваются проблемы очистки автомобильных выхлопных га:юв предлагаются необходимые мероприятия по устронению данной проблемы.
Issues of purifying car exhaust are considered, and relevant measures of treating this problem are suggested.
Основным источником загрязнения воздуха больших городов является автомобильный транспорт. Автомобильные выхлопные газы - смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - несгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает при разгоне-торможении, т. е. во время заторов и у красного сигнала светофора. Именно в этот момент, когда нажимают на акселератор, выделяется больше всего несгоревших частиц: примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме.
К несгоревшим газам относят и обычную окись углерода, образующаяся при сжигании в том или ином количестве. В выхлопных газах двигателя, работающего на нормальном бензине и при нормальном режиме, содержится в среднем 2,7% оксида углерода. При снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9%, а на матом ходу - до 6,9%.
Оксид углерода, углекислый газ и большинство других газовых выделений двигателей внутреннего сгорания (ДВС) тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли, соединяются с гемоглобином крови и мешают ему нести кислород в ткани организма. Тем самым оказывают токсическое воздействие на человека.
В выхлопных газах содержатся также альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролеины и формальде-
N04, 2006 г.
19
: ад. последний обладает особенно сильным действием. Пары формальдегида вызывают такие заболевания как, конъюнктивит, насморк, бронхит и т.д. В автомобильных выбросах содержатся также оксиды азота. Двуокись азота играет большую роль в образовании продуктов .превращения углеводородов в атмосферном воздухе. В выхлопных газах присутствуют неразложившиеся углеводороды топлива. Среди них особое место занимают непредельные углеводороды этиленового рада, в частности гексен и пентен.
Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора и в моменты, когда водитель, форсируя работу двигателя, уменьшает соотношение воздуха и горючего, стремясь получить так называемую "богатую смесь". В этих случаях за машиной тянется видимый хвост дыма, который содержит полициклические углеводороды и, в частности, бензпирен, являющиеся канцерогенным веществом.
В последнее время на нефтеперерабатывающих предприятиях широко внедряется процесс каталитического риформинга низкооктановых бензинов. Отличие данной установки, от действующих на других заводах, заключается в том, что она позволяет эффективнее облагораживать горючее. В результате можно выпускать неэтилированные, малотоксичные бензины. По цене такие бензины превышают цену этилированных. Поэтому местные предприниматели, для получения большего дохода, практикуют компаундирование -повышение октанового числа "дешёвых" бензинов добавлением присадок, в частности, тетраэтилсвинца.
В 1 л бензина может содержаться около 1 г тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в виде соединений свинца. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует. Свинец - один из основных отравителей внешней среды, и поставляют его главным образом двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью. Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме.
Высокий уровень загрязнения атмосферы, выхлопные газы автомобилей наносят также огромный ущерб зданиям и сооружениям.
Один легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.
По данным департамента окружающей среды Павлодарской области количество автотранспортных средств на сентябрь 2006 года составляет 130 тысяч, в том числе в Павлодаре насчитывается около 70 тысяч, и продолжает
расти. Если подсчитать, сколько выбросов в год производят все автомобили в нашем городе, получим огромные цифры, в среднем, это 56 тысяч тонн оксида углерода. 2,8 тысяч окислов азота, 14 тысяч тонн углеводородов.
Для снижения токсичности выхлопных газов разрабатываются следующие мероприятия:
1. Использование более совершенных конструкций двигателей.
Создание автомобилей с учетом требований экологии - одна из серьезных
задач, которые стоят сегодня перед конструкторами.
2. Поиск новых видов топлива, применение различных присадок к нему.
В Российской Федерации ведутся работы, связанные с созданием антидетонаторов на основе элементоорганических соединений марганца (ЦТМ). Каталитические нейтрализаторы отработавших газов при этом работают безотказно. А токсичность выхода остается на уровне обычных бензинов.
Значительно улучшить состав выхлопных газов можно с помощью различных добавок к топливу. Ученые разработали присадку, которая снижает содержание сажи в выхлопных газах на 60 - 90% и канцерогенных веществ - на 40%.
При использовании газового топлива суммарный выброс токсичных веществ значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями. Высокооктановое, стабильное по составу оно хорошо смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя более полному сгоранию рабочей смеси. Так, грузовик "ЗИЛ - 130", переведенный на газ, имеет показатель по токсичности почти в 4 раза меньше, чем его бензиновый вариант.
3. Разработка систем регулирования уличного движения.
Разработаны новые системы регулирования уличного движения, которые
сводят к минимуму возможность образования пробок, т.к. содержание токсических составляющих существенно зависит от режимов работы двигателя. Расширяются улицы между проезжей частью дорог и жилыми домами.
4. Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Применение электронной системы зажигания приводит к уменьшению в выхлопе вредных веществ, многие страны сейчас работают над её совершенствованием.
5. Разработка устройств, снижающих содержание вредных компонентов в отработавших газах.
Практика показала, что достичь уровня токсичности отработавших газов, требуемого законодательством развитых стран, первыми четырьмя способами нельзя. Поэтому получает широкое распространение нейтрализация отработавших газов в системе выпуска. В этом случае токсичные пары, вышедшие из цилиндров двигателя, нейтрализуются до выброса их в атмосферу.
Большое внимание придается разработке устройства снижения токсичности - нейтрализаторов, которыми можно оснастить современные автомобили.
Способ каталитического преобразования продуктов сгорания заключается в том, что отработавшие газы очищаются, вступая в контакт с катализатором. Одновременно происходит дожигание продуктов неполного сгорания, содержащихся в выхлопе автомобилей. .
Многими учёными разрабатываются оригинальные технологии изготовления нейтрализаторов, позволяющих существенно повысить эффективность очистки выхлопных газов.
Эффект от использования нейтрализаторов достигается внушительный: выброс в атмосферу оксида углерода, при оптимальном режиме, уменьшается на 70 - 90%, а углеводородов - на 50 - 70%.
Наиболее распространёнными каталитическими элементами в нейтрализаторах являются "благородные металлы" (платина, палладий, родий), обладающие высокой каталитической активностью. Недостатками их является дефицит, дороговизна и малый срок службы. Срок службы во многом зависит от соблюдения элементарных правил эксплуатации - использование только неэтилированного топлива, технически исправное состояние ДВС.
Применение катализаторов в наших условиях ограничено из-за невозможности соблюдения этих правил, и по экономическим причинам. Минимальная стоимость нейтрализатора российского производства превышает 250 у.е, причём стоимость повышается с расходом драгоценного металла и с улучшением качества очистки газов.
Известны и менее активные каталитические элементы, такие как соединения Со, Мп, Mg, Си, Zn и т.д., являющиеся более дешёвыми.
Казахстан собирается вступить в ВТО. Есть предположение, что в республике будут установлены более жесткие экологические нормы ЕЭС (Еуго-З, Е\то-4).
Таким образом, с ростом количества автотранспорта и внедрением ожидаемых реформ по экологическим нормам возникает необходимость выполнения выше перечисленных мероприятий. Остаётся нерешённым вопрос по производству нейтрализаторов, с использованием местного сырья, в том числе, катализаторов по технологиям, позволяющим существенно снизить цену продукции без ущерба для технических и эксплуатационных характеристик. Кроме того, использование в целом недорогих нейтрализаторов облегчает их утилизацию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сокольский Д.В., Попова Н.М. Каталитическая очистка выхлопных газов: Монография/ Под ред. Н.Д.'Жуковой. - Алматы, 1991.
2. Буторина М.В., Воробьёв П.В., Дмитриева А.П. и др. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник/ Под ред. Иванова Н.И., Фадина И.М.- М.: Логос, 2003. - 528 с.
3. Платонов А.П., Платонов В.А. Основы общей и инженерной экологии. Серия "Учебники и учебные пособия". - Ростов н/ Д: "Феникс", 2002 - 352 с.
4. Воробьев А.-Обухов. "Задержать и уничтожить "//"За рулем" 2003 .№ 12.
5. Макаров Ю. "Нейтрализатор или наше будущее?"//"3а рулем" 1997. №7.
6. Мишин С. "Дышите глубже - мы в Европе"//"За рулем" 2000. №11.
7. Воробьев А.-Обухов. "Освежить дыхание"//"3а рулем" 2000.№12.
8. Данные Департамента окружающей среды на 1.09.2006г.
