Двигатель внедорожника выбрасывает в воздух около 400 г углекислого газа на каждый километр пути

Обновлено: 07.01.2025

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.

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.

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/см 3 , автомобиль, работающий на дизельном топливе, оставляет 0,8 г/см 3 . 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 CO₂ (угарный газ) наступает смерть. Взаимодействие частиц образует смог, который с каждым вдохом отнимает здоровье.

Влияние на природу

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.

Ознакомьтесь с данными таблицы, отражающей рост использования химических элементов.

Сейчас в промышленности, сельском хозяйстве и медицине используются практически все 88 химических элементов, встречающихся в природе.

Задание 1. Как вы думаете, сколько химических элементов содержится в выбрасываемом нами мусоре и отходах?

Задание 2. Чем отличается мусор XXI века от мусора, например, XIX века?

Задание 3. Можно ли было в XIX веке обеспечивать потребности человечества в железе, используя только металлолом? А в XXI веке?
Чистые вещества и смеси

Задание 1. Воздух – смесь, имеющая постоянные, переменные и случайные компоненты. Постоянные и переменные мы знаем. Какие случайные компоненты могут присутствовать в воздухе в крупном городе?

Задание 2. Почему врачи считают, что прогулка или пробежка вдоль автомобильной дороги может принести больше вреда, чем пользы?

Задание 3. Если все – таки приходится идти вдоль автотрассы с маленьким ребенком, врачи советуют взять его на руки и не рекомендуют катить в коляске или вести за руку. Почему?
Знаки химических элементов

Задание 1. Найдите в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева элементы, входящие в состав парниковых газов (водяной пар, углекислый газ, метан, озон). Назовите их порядковые номера и атомную массу.

Задание 2. Элемент углерод называется на латыни Carboneum. Он входит в состав молекул двух из трех основных парниковых газов, участвующих в изменении климата на Земле: углекислого газа СО₂ и метана СН₄.

Углерод входит в состав молекул углекислого газа (невидимого бесцветного вещества) и сладкого вещества – глюкозы.
Углерод может быть черным, когда он сажа, и прозрачным, если он алмаз.
Молекула метана – горючего природного газа – состоит из углерода и водорода.
Из углерода изготавливают стержни для карандашей.
Каменный уголь, который до середины ХХ века был основным ископаемым топливом, - это почти чистый углерод.
Нефть, бензин и мазут относятся к углеводородам, потому что их молекулы состоят из углерода и водорода.

Превращение веществ. Роль химии в жизни человека.

Задание 1. По данным статистики, количество пищевых отходов в Великобритании достигает 4 млн. т ежегодно. Если это продукты питания, то они, на первый взгляд, не могут быть ядовитыми или опасными.

Задание 1. В 2000 году человечество выбросило в атмосферу такое количество углекислого газа, что содержание углерода в нем составило примерно 6 млрд. тонн.

Сколько тонн углекислого газа было выброшено в 2000 году?
Вывод формулы.

Задание 1. Дефолиантами называются вещества, вызывающие искусственный листопад. Их применение облегчает машинную уборку урожая. В составе одного из дефолиантов обнаружено 21,6% натрия, 33,3% хлора и 45,1% кислорода. Определите химическую формулу этого вещества.
Физические явления и химические (явления) реакции в химии

Задание 1. Каким способом – физическим или химическим – можно очищать водоем от разлитой нефти? Почему горящие бензин и нефть нельзя тушить водой?

Химические реакции

Задание 1. Бытовой газ представляет собой смесь двух газов – бутана С₄Н₁₀ и пропана С₃Н₈. При горении протекает химическая реакция, в результате которой образуется вода и углекислый газ. Почему мы не видим продукты горения газа?

Объясните, почему в кухне с газовой плитой обязательно должна быть возможность частого проветривания помещения.

Задание 2. Почему самоочистка воды от разлитых нефтепродуктов в южных морях длится несколько лет, а в северных – до 50 лет и более? Чем грозит Северному Ледовитому океану разработка нефтяных месторождений на его дне? Почему такая разработка более опасна, чем, например, в Персидском заливе?

Химические уравнения

Задание 1. Составьте схемы реакций горения бутана и пропана, подберите коэффициенты.

Сколько молекул углекислого газа образуется из одной молекулы бутана? Из одной молекулы пропана?

Задание 2. Один из вариантов развития энергетики на основе возобновимых источников энергии – замена бензина бутанолом С₄Н₉ОН, производимым из древесины. Это очень перспективная технология для России, поскольку для производства бутанола можно использовать зрелый или перестоявший лес, который практически не поглощает из атмосферы углекислый газ. Важно только грамотно организовывать вырубку и посадку деревьев.

Составьте схему реакции горения бутанола, подберите коэффициенты.
Количество вещества

Задание 1. Рассчитайте молярную массу озона. Сколько молекул озона содержится в 1 моле? В 1 киломоле? Сколько атомов кислорода содержится в 1 моле озона?

Задание 2. Чему равна молярная масса метана?

Двигатель внедорожника выбрасывает в воздух около 400 г углекислого газа на каждый километр пути. Сколько м 3 СО₂ выбрасывает двигатель внедорожника за один день, если среднегодовой пробег составляет 20 тыс. км?

Задание 3. В одном м 3 воздуха содержится 0,00035 м 3 углекислого газа. Рассчитайте, в каком объеме воздуха содержится 1моль углекислого газа.

Задание 4. Сколько частиц СО₂ содержится в 1 моле воздуха? Сколько молей СО₂ содержится в 1 моле воздуха? В каком количестве молей воздуха содержится 1 моль углекислого газа?

Задание 5. Хорошо известно, что легковой автомобиль загрязняет воздух вредными выбросами: на каждые 10 километров пути с его выхлопными газами в атмосферу попадает 7 моль монооксида углерода и 1 моль монооксида азота. Какая масса этих вредных веществ попадет в атмосферу при автомобильной поездке на дачу, которая расположена в 80 км от дома?

Задание 6. Считается, что вредные примеси в воздухе не оказывают вредного влияния, если их количество не превышает определенного предела. Так, допускается содержание в 1 м 3 воздуха диоксида азота - 0,085 мг, монооксида углерода - 3,0 мг, диоксида серы - 0,05 мг, сероводорода 0,008 мг. Какое количество (моль) этих вредных примесей (по отдельности) можно вдохнуть за сутки, не подвергая свое здоровье опасности? Норма потребления воздуха для дыхания у взрослых мужчин - 10 м 3 в сутки.

Задание 7. Определите, какое число молекул (формульных единиц) содержат порции веществ, часто применяемых в быту: 5 г пищевой соды (гидрокарбоната натрия) NaHCO₃, 0,01 моль иода I₂, 35 г поваренной соли (хлорида натрия) NaCl, 4 моль уксусной кислоты CH₃COOH.

Задание 8. Какова абсолютная масса одной молекулы аммиака NH₃, хлороводорода HCl, серной кислоты H₂SO₄, белого фосфора P₄? Все перечисленные вещества очень токсичны и при попадании с воздухом в дыхательные пути вызывают сильнейшие отравления. Сколько молекул будут находиться в 1 м 3 воздуха при содержании этих веществ, признанном неопасным, а именно: NH₃ - 0,2 мг; HCl - 0,05 мг; H₂SO₄ - 0,3 мг; P₄ - 0,1 мг.

Задание 9. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1 г воды H₂O и в 1 г кислорода O₂? Какова экологическая роль этих веществ на Земле?

Задание 10. Вычислите и сравните между собой массы 0,3 моль монооксида азота NO и такого же количества диоксида азота NO₂. Предельное безопасное содержание этих вредных газов в 1 м 3 воздуха составляет 0,6 мг NO и 0,085 мг NO₂. Каково безопасное количество (моль) этих газов в 1 м 3 воздуха?

Задание 11. Такие виды рыб, как форель и хариус, очень чувствительны к чистоте воды. Если в 1 л природной воде содержится всего 3 . 10 -6 моль серной кислоты (которая может попадать в реки с промышленными стоками или за счет "кислотных дождей"), то мальки этих рыб погибают. Вычислите ту массу серной кислоты в 1 л воды, которая представляет собой смертельную дозу для мальков форели и хариуса.

Задание 12. В доме разбился медицинский термометр, а всю ртуть собрать не удалось. Между тем ртуть обладает высокой летучестью, а ее пары ядовиты. Вычислите массу и объем жидкой ртути, содержащие 2,5 . 10 19 атомов Hg. Плотность жидкой ртути составляет 13,59 г/см 3 .

Задание 13. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против фитофторы - грибкового заболевания огородных растений), используют медный купорос - пентагидрат сульфата меди (II). Рассчитайте число атомов кислорода и водорода, которые содержатся в 350 г кристаллогидрата состава CuSO₄ . 5H₂O.

Задание 14. Взаимодействие озона, образующегося при грозе в горной местности, со льдом, приводит к выделению небольшого количества соединения водорода и кислорода. Какова формула этого соединения, если абсолютная масса его молекул равна 5,65 . 10 -23 г?

Задание 15. Человек начинает ощущать едкий запах диоксида серы, если в 1 м 3 воздуха содержится 3 мг этого вредного газа. При вдыхании воздуха с таким содержанием SO₂ в течение пяти минут у человека наступает ларингит - потеря голоса. Какое суммарное количество (моль) диоксида серы приводит к этому неприятному заболеванию? Примите объем легких человека равным 3,5 л, а периодичность дыхания - 4 с.

Задание 16. Растения суши и мирового океана ежегодно выделяют при фотосинтезе 320 млрд. т газообразного кислорода, с избытком восполняя расход этого газа в промышленности, энергетике и на транспорте. Сколько молекул O₂ ежегодно выделяет земная растительность?

Задание 17. Океан, как насос: в полярных широтах он поглощает своими холодными водами диоксид углерода, а в экваториальных и тропических зонах, где вода теплая, он отдает CO₂ в атмосферу. В этом обменном процессе между атмосферой и океаном участвуют ежегодно 100 млрд. т СО₂. Сколько молекул диоксида углерода вовлечено в этот процесс?

Задание 18. Грузовой автомобиль загрязняет воздух вредными выбросами: на каждые 10 км пути с его выхлопными газами в атмосферу попадает 700 г монооксида углерода и 70 г монооксида азота. Каким будет объем (при н.у.) этих вредных веществ при перевозке груза на расстояние 250 км четырьмя автомобилями?
Молярный объем газов

Задание 1. Какой объем углекислого газа СО₂, измеренного при нормальных условиях, выделится при сгорании 1,2 кг угля? Сколько в этом объеме молекул газа?

Задание 2. Что тяжелее: 1 моль СО₂, 1 моль СО или 1 моль воздуха? Как будут вести себя первые два газа в воздухе?

Задание 3. Если весь озон, содержащийся в атмосфере Земли, привести к нормальным условиям, получится слой толщиной всего 4 мм. Этот тонкий слой озона защищает всех нас от губительного ультрафиолетового излучения.

Человеческая деятельность может существенно влиять на количество озона в атмосфере именно потому, что его там очень мало. Так, объем озона, приходящийся на каждого жителя Земли, составляет при н.у. всего около 400 м 3 . Найдите массу озона, приходящегося на одного человека.

Задание 4. Монооксид углерода ("угарный газ") - опасный загрязнитель атмосферы. Он снижает способность гемоглобина крови к переносу кислорода, вызывает болезни сердечно - сосудистой системы, снижает активность работы мозга. Из-за неполного сжигания природного топлива ежегодно на Земле образуется 500 млн. т CO. Определите, какой объем (при н.у.) займет угарный газ, образующийся на Земле по этой причине.

Задание 5. Рассчитайте объем, который занимает (при н.у.) порция газа, необходимого для дыхания, если в этой порции содержится 2,69 . 10 22 молекул этого газа. Какой это газ?

Задание 6. В процессах фотосинтеза зеленые растения усваивают из воздуха газообразный оксид углерода, относительная плотность которого по водороду составляет 22. Какова формула этого оксида углерода?

Казалось бы, все просто: автомобили и самолеты – абсолютное зло для экологии, поезда и корабли – уже лучше, а городской электротранспорт и электрокары – верх экологичности. С одной стороны, все так, но с другой – везде есть свои нюансы. Давайте разбираться.

Что такое «экологичный транспорт»?

«Зеленый», экологичный, устойчивый транспорт, sustainable transport – названий у него много. Это такой транспорт, который минимально влияет на окружающую среду и изменения климата. В идеальном мире он использует энергию из возобновляемых ресурсов (не нефти, газа, угля), такую энергию называют еще регенеративной или зеленой. В отношении транспорта чаще всего это гидроэнергия и солнечная энергия.

Проблема экологичности транспорта появилась, потому что транспортные системы – это около четверти мирового потребления энергии и выбросов углекислого газа (СО2), что неизбежно приводит к климатическим изменениям, причем очень негативным. А еще экологический след транспорта – это не только загрязнение воздуха, исчерпание невозобновляемых ресурсов, но и проблемы его утилизации, в том числе опасных отходов вроде аккумуляторов.

Как определить экологичность транспорта?

Есть несколько способов определить «зеленость» транспорта. Например, можно сравнить, сколько энергии в килоджоулях понадобится, чтобы перевезти одного человека на один километр. По этому параметру самый эко-френдли – велосипед: он даже энергоэффективнее, чем пешие прогулки. Следом идет городской транспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Затем – поезда и водный транспорт. А самые вредные – автомобили и самолеты.

К примеру, нам нужно добраться из Москвы в Казань, а это примерно 800 км. Посчитаем, какой углеродный след оставит один человек, добираясь разными видами транспорта:

· Самолет (перелет эконом-классом) – 0,21 тонн

· Автомобиль (со средним расходом топлива 8л /100 км) – 0,14 тонн

· Автобус – 0,08 тонн

· Поезд – 0,03 тонн

Кстати, подобные программы-калькуляторы высчитывают углеродный след, который оставляет не только транспорт, но и домохозяйства и различные покупки – можно отслеживать свой углеродный след по всем параметрам, а программа выдаст варианты компенсации, на которые можно перевести деньги: обычно это фонды посадки деревьев, установки солнечных панелей, восстановления лесов.

Экологический след разных видов транспорта

Что выделяет? Углекислый газ (почти 70% выбросов), водяной пар (30%, но он безопасен), 2-5% – другие загрязняющие вещества (2–5%): оксид серы, угарный газ (оксид углерода), оксиды азота, альдегиды, сажу.

Самолет считается самым неэкологичным видом транспорта – на аэроиндустрию приходится примерно 2–3% от всех выбросов углекислого газа, а это очень много в масштабах планеты.

Только представьте: каждый день в мире летает около 50 тысяч лайнеров разных размеров (из них половина – пассажирские, половина – грузовые и прочие). Боинг 747 расходует примерно 11 тонн топлива в час. А если это трансатлантический перелет, то ему потребуется больше 100 тонн топлива. Звучит пугающе.

Особенно много выбросов от воздушных судов происходит при взлете и посадке, а потому территории возле аэропортов особенно загрязнены, и это не считая высокого шумового вброса, который влияет в первую очередь на животных, которые живут неподалеку.

Чем опасны самолеты в воздухе, так это максимальной близостью к озоновому слою. Они неизбежно на него влияют – больше, чем любой другой вид транспорта – и приводят к его постепенному разрушению.

Вред самолетов настолько очевиден, что среди путешественников и экоактивистов даже появился термин «флайтшеминг» – стыд за перелет . Авиакомпании это тоже прекрасно понимают и стараются как-то компенсировать вред. Так, например, некоторые авиакомпании предлагают программы компенсации выбросов: покупая билет у них, вы можете сразу сделать небольшой взнос, и тогда эти деньги пойдут в разные экологические фонды. Какие-то компании и вовсе делают это по умолчанию, а какие-то – инвестируют собственные средства в специальные экопроекты.

И вот какой нюанс: чем новее модель самолета и его двигатель, тем меньше выбросов СО2 от него – они могут уменьшаться до 20%. Современные авиакомпании стараются обновлять свой парк и использовать модели самолетов, которые расходуют меньше топлива. Также некоторые из них начинают использовать биотопливо из возобновляемых ресурсов, используют зеленую энергию для наземного обслуживания и отказываются от пластика во время перелетов.

Еще несколько примеров такой гонки за экологичность среди авиакомпаний. Летом 2019 года нидерландский перевозчик KLM запустил рекламу, в которой призывал клиентов меньше летать. А ирландский лоукостер Ryanair начал каждый месяц публиковать данные о выбросах углекислого газа, чтобы доказать, что он меньше, чем конкуренты, загрязнет планету.

Существует также Международная ассоциация воздушного транспорта. Она сформулировала цели для авиаиндустрии: к 2050 году уменьшить выбросы углекислого газа на 50% по отношению к уровню 2005 года .

Так или иначе, пассажиры тоже становятся более осознанными и по возможности отказываются от перелетов или заменяют их путешествиями на поезде, исследуют свою страну и соседние регионы. Вот он, тот самый флайтшейминг.

Автотранспорт

Что выделяет? Оксиды азота, угарный газ (оксид углерода), тетраэтилсвинец, формальдегид, бензол, сернистый ангидрид, бензопирен, сажу и другие твердые частицы и еще до 300 вредных химических веществ и соединений.

Про вред автотранспорта много страшилок. И, увы, почти все из них – правда.

В мире сейчас больше 1 миллиарда машин при населении в 7,5 миллиардов. В России – около 60 миллионов (вместе с автобусами, грузовиками, мотоциклами) при населении в 147 миллионов. То есть одна машина приходится на два с половиной человека. А если учесть, что в России 20–25% автомобилей довольно старые и превышают современные нормативы по токсичности и дымности выбросов (такие машины в некоторых западных странах даже не разрешается эксплуатировать), то картина становится совсем не радужной.

Сначала такое количество машин нужно произвести, а это огромные затраты ресурсов, энергии и такие же масштабы загрязнения от производства. Потом нужно добыть природные ресурсы и переработать их в топливо для машин, и опять же это ужасающие масштабы загрязнений. Истории знакомо много случаев разлива нефти: аварии танкеров и разлив в море, аварии на нефтяных платформах, буровых установках, скважинах, а также выброс любых веществ, полученных от переработки сырой нефти.

Затем все эти машины сжигают топливо. Но двигатель внутреннего сгорания не может сжигать без остатка все топливо, которое он использует. Из-за этого двигатель выпускает побочные продукты сгорания в виде отработавших газов. И эти побочные продукты очень вредны: они загрязняют воздух, разрушают озоновый слой и попадают в легкие людей и животных . Особенно это ощущается в мегаполисах, где трафик очень большой, там к тому же машины вызывают шумовое загрязнение и вибрации .

В машинах случаются протечки масел и топлива, средства для мытья машин сливаются в сточные воды, стоки с проезжей части дорог содержат дополнительно тяжелые металлы (свинец, кадмий), попадают в водоемы, грунтовые воды, почву, а затем и в организм животных и человека, в некоторых случаях вызывая тяжелые заболевания, в том числе онкологию.

В конце возникает проблема утилизации автомобиля : шин, металлолома, пластмассы из салона, аккумулятора, и чаще всего их не утилизируют правильно. А потом люди идут за новыми машинами.

Немного лучше дела обстоят с автобусами. И хотя они потребляют больше топлива, они в то же время перевозят больше людей (нередко в 30–50 раз больше), а это значит, что их энергоэффективность намного выше.

Чтобы бороться с проблемой загрязнения от автомобилей, нужно стараться пересаживаться на городской транспорт и междугородние автобусы (а лучше поезда). А если нет, хотя бы покупать более современные модели, автомобили с меньшим расходом топлива и брать попутчиков – друзей, коллег или пассажиров c BlaBlaCar.

Интересным путем пошла компания Flixbus – крупнейший европейский автобусный перевозчик. Они позиционируют себя как экологичную компанию на деле: дают возможность клиентам быстро оплатить компенсационный сбор, как некоторые авиакомпании, используют только современные автобусы и призывают не распечатывать билеты, а использовать электронные.

Что выделяет? Оксиды азота, угарный газ (оксид углерода), сернистый ангидрид, сажу.

Несмотря на солидный (и еще неполный) список вредных веществ, которые выбрасывают поезда в атмосферу, это один из самых экологичных видов транспорта. К тому же, это очень популярный в нашей стране транспорт: на нем передвигается около 40% всех пассажиров внутри страны и на нем перевозят почти 80% грузов.

Но и здесь есть подводные камни – железнодорожный транспорт потребляет много ресурсов: 7% от всего добываемого в России топлива, примерно 6% электроэнергии и 4,5 % лесных ресурсов. А каждое локомотивное депо использует приличное количество воды, например, для мытья составов. Вместе со сточной водой в почву и водоемы попадают нефтепродукты, фенолы, поверхностно-активные вещества, кислоты, щелочи, шестивалентный хром и неорганические взвешенные частицы.

В целом же поезда более безобидны по сравнению с другим транспортом . Во-первых, они используют электрическую тягу. Во-вторых, расход топлива за единицу работы у них гораздо меньше. В-третьих, пассажирский поезд вмещает много людей – около 400 человек. Кроме привычных поездов дальнего следования есть еще двухэтажные поезда и скоростные электропоезда вроде «Ласточки» или «Сапсана» – последние могут вмещать до 1000 человек. В-четвертых, под железные дороги используется немного земли, и они не требуют постоянного ремонта, как автомагистрали.

Но и это еще не все: в 2018-м в Германии запустили бесшумный пассажирский поезд Coradia iLint, работающий на водороде. Он отправляет в атмосферу только пар и водный конденсат, а при этом он может проехать без дозаправки 1000 км и развивать скорость до 140 км/ч. Кажется, будущее уже наступило.

Водный транспорт

Что выделяет? Оксиды азота, угарный газ (оксид углерода), оксид серы.

Еще более экологичный транспорт – водный. Это весь речной и морской транспорт для перевозки грузов и пассажиров: танкеры, баржи, круизные лайнеры, теплоходы, корабли, суда на подводных крыльях и на воздушной подушке. Все они тоже используют топливо с довольно большим расходом, а потому их выбросы нельзя назвать нулевыми. Но цифры относительно оптимистичные. Например, если автомобили за год выбрасывают в атмосферу 10 тысяч тонн угарного газа, поезда – 40 тонн, то водный транспорт – меньше 30 тонн.

Но загрязнение атмосферы – это не самое страшное, что делают водные суда. 60% негативных воздействий – шумовое загрязнение, вибрации, которые не свойственны морской и речной биосфере, коррозия судов в воде и самое главное – масштабные разливы нефти при авариях. Словом, от водного транспорта страдают в первую очередь морские обитатели. А от искусственных волн иногда даже погибает молодь рыб и другие гидробионты: моллюски, губки, ракообразные.

Самое безвредное – это передвигаться на парусных кораблях, как это сделала когда-то Грета, или на небольших весельных лодках, как это делают рыбаки и жители островов где-нибудь в теплых морях. Но это, согласитесь, не самый популярный вариант для среднестатистического жителя города.

Городской транспорт

Что выделяет? Почти ничего.

Особенно если это электротранспорт: трамвай, метро, троллейбус. В воздух не выбрасывается вредных веществ, нет сажи, нет масштабных задымлений атмосферы – красота!

Но вот какое дело: общественный транспорт используется обычно днем, а это значит, что энергетическая сеть работает на полную мощность , следовательно, тепловые электростанции сжигают больше топлива и увеличивают выбросы в атмосферу. Тогда электротранспорт уже не кажется совсем уж безвредным. Другое дело, если источник энергии – современная ГЭС. Тогда городской электротранспорт можно назвать экологичным.

Автобусы же пока далеки от того, чтобы быть с гордой приставкой «эко». Хотя мировая практика к этому стремится. Например, городские автобусы Лондона постепенно переходят на биотопливо из кофейной гущи – ее собирают по фабрикам, кофейням и ресторанам города. А производят биотопливо вот как: масло, полученное из кофейной гущи, смешивают с дизелем в пропорции 1:4 – и вредных выбросов примерно на 15% меньше.

В некоторых странах, например, в Китае и Норвегии, появляется все больше электроавтобусов. А в Мадриде есть автобусы, на крышах которых разбиты целые сады с живыми растениями. Хотя за подобным киберпанком не нужно далеко ходить: даже в России в нескольких городах (например, в Краснодаре, Питере, Казани, Чебоксарах) ездят троллейбусы с автономным ходом – им даже не нужны электрические провода на всем пути, ведь у них динамическая подзарядка.

Электромобиль

Что выделяет? Ничего.

Электромобиль для экологии – очень неоднозначный предмет.

Он не требует бензина, газа или дизеля. Но он требует электроэнергию. И, как в случае с городским электротранспортом, если это энергия ТЭЦ, которая выбрасывает в атмосферу вредные вещества, то едва ли электромобили можно назвать совсем экологичными. Хотя чаще всего они заряжаются ночью, и это разгружает электросети.

Если верить исследователям из Польши, то электромобили, даже если они получают электроэнергию от самых загрязняющих планету угольных электростанций, все равно наносят вреда экологии меньше, чем обычные автомобили с дизельными двигателями, как минимум на 25% меньше.

А тот самый калькулятор углеродного следа нам показывает: за 400 км (а именно столько может пройти электромобиль без подзарядки) средний автомобиль с расходом топлива 8 л/100 км выбросит в атмосферу 0,07 тонн углекислого газа, а условный электрокар Tesla Model 3 – 0,03 тонн.

Но самый спорный момент – не в выбросах от выработки электроэнергии или от топлива, а в аккумуляторе электромобиля, а если точнее – в ущербе экологии от его производства и утилизации. Обычно это литий-ионные аккумуляторы, которые нужно менять каждые 5–10 лет . Причем эти батареи просто огромные: от 270 кг в Nissan Leaf до 540 кг в Tesla Model S.

При производстве одного такого аккумулятора углекислого газа выделяется почти столько же, сколько при производстве обычного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Именно поэтому в Сингапуре на «Теслы» экологический налог выше, чем на обычные автомобили.

С другой стороны, при использовании электромобиля не нужно будет менять запчасти, свечи, ремень ГРМ, заливать столько масла, к тому же обычные свинцово-кислотные аккумуляторы на машинах с ДСВ тоже надо производить и как-то утилизировать.

Многие говорят, что в электромобилях просто нечему ломаться. Хотя и тут есть своя история (которая, правда, скорее исключение, чем правило). В октябре 2019 года австриец врезался в дерево и разбил свою Tesla, которой было 3,5 года. В Австрии есть лишь одна компания, которая специализируется на приеме разбитых электромобилей, но она еще не получила лицензию на работу. А из-за повреждения аккумулятора перевезти Tesla в другую страну или просто в другой регион нельзя, это и опасно, и незаконно, и никто не знает, как к ней подступиться, а в Австрии нигде не принимают такие отходы. В итоге автопроизводителю Tesla пришлось прислать своих специалистов из США. А что делать другим владельцам электрокаров, если они попадут в такую ситуацию – очень интересный вопрос.

Словом, холивары на тему того, что экологичнее – обычный автомобиль или электрокар – только разгораются. Но одно можно сказать точно: электромобиль не такой экологичный, каким кажется на первый взгляд.

В цивилизованных странах показатель выбросов двуокиси углерода в последние три-четыре года вошел в число основных характеристик автомобиля. Ирония в том, что сократить количество вылетающего из трубы углекислого газа можно лишь одним путем — урезать аппетит двигателя. Ведь масса выплюнутого автомобилем CO2 и литры съеденного топлива напрямую зависят друг от друга.

Поэтому на передовой в войне с опасным врагом стоят отряды мотористов и инженеров автомобильных компаний. Основные средства борьбы за чистоту выхлопа известны еще с середины 90-х годов прошлого века: изменяемые фазы газораспределения, впускные тракты с изменяемой длиной, облегченные детали и узлы, не говоря уже о различных материалах и технологиях, снижающих потери на трение. Кроме того, по оценкам инженеров компании «Бош», выпускающей топливную аппаратуру для большей части европейских моделей, одно только взаимодействие турбонаддува (или механического нагнетателя) с непосредственным впрыском снижает вредные выбросы на величину до 4%. А если взять эту парочку и снять ту же мощность с меньшего объема (популярный нынче принцип даунсайзинга), то выбросы можно сократить на треть.

«Если машина не может коптить, то и ехать не может», — радостно констатировал главный герой чешского мультфильма «Крот в городе», закупоривая сардельками выхлопные трубы. Действительно, самый дешевый и действенный способ снизить выбросы углекислого газа — заглушить двигатель. Сейчас за водителя это делает электроника. Например, система «старт-стоп», которой оснащают уже не только дорогие модели, выключает мотор на светофорах, снижая выбросы на 4–8%. Различные гибридные схемы вносят еще более ощутимый вклад — аж до 25% в определенных режимах движения. Наконец, двигатель можно заглушить частично. Отключение половины цилиндров до недавнего времени было прерогативой многоцилиндровых V-образных двигателей, но такую систему начинают устанавливать и на более компактные моторы. Например, концерн «Фольксваген» оснастил ею новые «четверки» с турбонаддувом.

Избавление от одного светофора или железнодорожного переезда стоит недешево, но это немалый вклад в здоровье планеты.

Впрочем, экономить топливо и снижать выбросы можно, улучшая и другие показатели. Подсчеты конструкторов показывают, что снижение коэффициента аэродинамического сопротивления всего на 0,02 экономит 0,4 л/100 км при скорости 130 км/ч. Применительно к CO2 получается 3–6%. Еще столько же спишут шины с пониженным сопротивлением качению. Недаром именно такими оснащают все модели из экономичных линеек вроде «Блюэффишнс» у «Мерседес-Бенца» и «Блюмоушн» у «Фольксвагена».

В итоге новое поколение машин по сравнению с предшественниками на 13–30% экологичнее и экономичнее. По крайней мере, так утверждают производители. Автомобили с литровыми двигателями уже перешагнули психологическую черту выбросов CO2 в 100 г/км или вплотную приблизились к ней. И это без гибридных технологий, сулящих большую выгоду.

Есть у этой медали и неприглядная сторона: расплачиваться за все достижения придется потребителю. Во-первых, при покупке — производителю охота вернуть сумму, потраченную на разработку, внедрение и производство всех ноу-хау. Во-вторых, частенько и в ходе эксплуатации. Увы, надежность не самая сильная сторона современных автомобилей. А ведь даже некрупный ремонт порой больно бьет по карману. Помнят ли об этом те, кто неутомимо ужесточает нормы выбросов?

НЕ БЕНЗИНОМ ЕДИНЫМ

С точки зрения выбросов СО2 все виды автомобильного топлива предпочтительнее бензина. Даже более «грязная» (как полагают многие) солярка: легковые турбодизели, особенно большого объема, сдержаннее бензиновых моторов сопоставимой мощности на 5–15%. Но это не повод призывать к скорейшей дизелизации. Иначе возникнут проблемы со сбытом горючего, ведь при переработке нефти получается примерно равное количество бензина и дизтоплива. Кроме того, по выбросам сажи ДТ впереди планеты всей.

Альтернативные виды топлива менее щедры на выброс СО2 (г/км), чем давно знакомый бензин. Но у каждого есть как плюсы, так и минусы. За основу при расчетах немецкие исследователи взяли атмосферный двигатель со средним расходом 7 л/100 км:

Альтернативные виды топлива менее щедры на выброс СО2 (г/км), чем давно знакомый бензин. Но у каждого есть как плюсы, так и минусы. За основу при расчетах немецкие исследователи взяли атмосферный двигатель со средним расходом 7 л/100 км.

Другая альтернатива — биотопливо. Вдумайтесь: двигатель, работающий на биометане, выделяет СО2 примерно в 30 раз меньше, чем бензиновый ( ЗР, 2012, № 4 ). Весомое преимущество! Однако массовое применение сдерживает неразвитая инфраструктура, а вкладываться в ее развитие никто не спешит. Вдобавок производство биодизельного топлива ограничено посевными площадями, на которых выращивают сырье.

Наконец, самое модное направление — использование электричества. Сюда направляют больше всего средств, а стоит ли? Выработка электрической энергии одаривает природу углекислым газом в два-три раза щедрее, чем весь транспорт, вместе взятый! Даже маленький «Смарт» с электрическим двигателем, если высчитать вред от потребляемой им электроэнергии, выделяет 71 г/км СО2. Немало, учитывая размеры машины! Так что агитировать за массовый и быстрый переход на электротягу, пожалуй, рановато. По крайней мере, пока большую часть энергии не будут вырабатывать возобновляемые источники вроде ветряков или солнечных батарей.

Примерные доли эмиссии СО2, приходящиеся на различные источники. Они зависят от уровня развития конкретной страны:

Примерные доли эмиссии СО2, приходящиеся на различные источники. Они зависят от уровня развития конкретной страны.

ПОД ПРИСМОТРОМ СТАРШИХ

В Европе автомобилям разрешено выбрасывать 130 г/км CO2 (в среднем по модельному ряду для каждого производителя). Норма действует до 2015 года, а к 2020-му порог снизят до 95 г/км. Однако роль государства не ограничивается лишь введением более строгих экологических норм. Оно должно стимулировать граждан покупать новые автомобили, которые извергают значительно меньше вредных газов. Например, за 15 лет БМВ 7-й серии при прежней мощности двигателя стал чадить на треть скромнее. Наряду с кнутом, каким служат высокие налоги на старые машины, есть и пряник: программа утилизации при поддержке правительства.

Другое направление деятельности государства помимо гораздо больших финансовых затрат требует и привлечения грамотных специалистов — это планирование дорожной сети. Автомобиль на крейсерской скорости выбрасывает гораздо меньше СО2, чем толкающийся в многокилометровых заторах. В идеале надо закладывать новые трассы на ранних стадиях застройки, но иногда приходится вписывать дорогу в уже существующую инфраструктуру. И как ни дико это звучит, лучшим выходом для экологии может иногда стать вырубка леса под новую магистраль.

Полсотни квадратных метров леса нейтрализуют углекислый газ от дыхания одного человека. В пробке на этой же площади помещаются три легковые машины, источающие двуокись углерода в самом неэкономичном режиме. Получается, вырубка деревьев — порой логичный и разумный способ снизить выбросы парниковых газов:

Полсотни квадратных метров леса нейтрализуют углекислый газ от дыхания одного человека. В пробке на этой же площади помещаются три легковые машины, источающие двуокись углерода в самом неэкономичном режиме. Получается, вырубка деревьев — порой логичный и разумный способ снизить выбросы парниковых газов.

Как видите, существует множество вариантов для снижения выбросов этого парникового газа. Важно выбрать решения, которые будут не только красивыми, но и по-настоящему действенными. Только тогда удастся сберечь и деньги, и здоровье.

Произведен анализ загрязнения атмосферы выбросами выхлопных газов автомобилей, описаны их вредные воздействия на окружающую среду и человека, предложено использование природного газа как альтернативного вида топлива в решении экологических проблем.

ABSTRACT

The analysis of atmospheric pollution emissions of exhaust gases of automobiles, described their harmful effects on the environment and humans, there is provided the use of natural gas as the alternative fuel in solving environmental problems.

Ключевые слова: экологические проблемы; отработавшие газы; вредные компоненты; автомобильный транспорт; загрязнение; природный газ; пассажирские перевозки.

Keywords: ecological problems; exhaust gases; harmful components; automobile transport; pollution; natural gas; passenger transportation.

С ускорением развития производства автомобилей увеличивается количество машин, что является причиной образования пробок на улицах. Это, в свою очередь приводит к резкому росту массового количества токсичного дыма, выходящего из автомобилей, что оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. В выхлопных газах содержится около 220 вредных веществ, в том числе окись углерода (CO), углеводород (CH), оксид азота (NOx) и другие газы. Наиболее опасны для здоровья человека: оксид углерода, диоксид азота, которые оказывают отрицательное влияние на сердечно сосудистую и дыхательную системы. В течение суток автомобиль выбрасывает до 1 кг выхлопных газов. Химический состав выхлопных газов опасен не только для здоровья человека, но и животных, растений, почвы, воды. Кроме того в республиках СНГ в связи с засушливостью погоды в атмосферном воздухе в течении 8-9 месяцев содержится пыль, частицы которой так же вредны для организма человека и являются причиной болезни дыхательных путей, дерматитов, конъюнктивитов и др. заболеваний.

В отработавших газах может содержаться свинец, который опасен для умственного развития людей и особенно губителен для детей, поскольку дети более чувствительны к воздействию токсичного металла. Он опасен еще тем, что накапливается в организме.

Содержащаяся в выбросах сера окисляется и образуются два соединения - диоксид серы (SO2) и триоксид (SO3) серы. При растворении в воде диоксид серы образует кислотные дожди, которые губят растения, увеличивают кислотность озер. Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе (100 мкг/м3), что нередко имеет место в больших городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Повышение уровня оксидов серы в воздухе приводит к учащению заболевания дыхательных путей. При совместных концентрациях диоксида серы и взвешенных частиц (в виде сажи и пыли) в у взрослых и детей могут наблюдаться изменения в работе легких.

Химические элементы попадают в организм с выхлопными газами и с выбросами промышленных объектов. Доля загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу от автомобилей составляют 75-90 %. Опасности от выхлопных газов превалируют в крупных городах. Выхлопные газы влияют на демографию, рост инвалидности, на здоровье населения. Стремительное развитие автомобильной промышленности, потоки машин в мегаполисах, многочасовые пробки, все это в конечном итоге наносит огромный вред здоровью населения. Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет на организм, если физические и химические параметры превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) [1].

В настоящее время мировой автомобильный парк насчитывает более 750 млн единиц и продолжает расти. По статистике каждые две секунды с конвейеров автомобильных заводов сходит новый автомобиль, что приводит к резкому повышению автомобилизации населения мира. В 2005 г. на 1000 человек в мире приходилось около 120 автомобилей, а в 2025 г. эта цифра увеличится до 160 единиц [2].

По оценкам зарубежных специалистов, если сегодняшний темп прироста автомобилей сохранится в ближайшие 20 лет, то уже к 2025 г. в мире будет свыше 1,5 млрд автомобилей. Естественно, что столь интенсивное развитие автотранспорта стало оказывать серьёзное негативное воздействие на все компоненты биосферы, причем наибольшая доля загрязнения атмосферы выхлопными газами приходится легковому автомобилю (рис.1).

Рисунок 1. Структурные доли загрязнения окружающей среды различными видами автомобилей, %

Так, только один легковой автомобиль поглощает из атмосферы за год в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Только в России общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобильным транспортом в атмосферу, превышает цифру в 30 млн т.[ 2 ].

Состав и объёмы выбросов во многом зависят от типа двигателя автотранспортного средства. В табл. 1 показан состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей.

Таблица 1.

Состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей. [ 2 ].

Каждый из имеющихся в мире автомобилей за пробег длиной 15 тыс. км потребляет в среднем 4350 кг О2 и выбрасывает выхлопные газы, содержащие примерно 200 ввеществ, в т. ч. 3250 кг СО2, 530 кг СО, 27 кг (NO + NO2), 93 кг углеводородов (включая канцерогенные соединения.) . Кроме того, в результате широкого использования тетраэтилсвинца в качестве антидетонационной добавки к бензину с выхлопными газами выбрасываются оксиды, хлориды, фториды, нитраты и сульфаты свинца. НО. Ввиду запрета на производство и потребление этилированного бензина в РФ с 2002 г. соединений свинца в выхлопных газах на территории России содержаться не должно!! !
Выхлопные газы автомобилей содержат:

* продукты неполного сгорания жидкого топлива (СО, сажа, углеводороды, др) ;

* продукты окисления азота воздуха - различные оксиды азота;

* полициклические ароматические углеводороды (в том числе бенз (а) пирен).

Что до борьбы.. .
Самое большое влияние на количество выбросов (не считая сжигания топлива и времени) играет организация движения автомобилей в городе (значительная часть выбросов происходит в пробках и на светофорах) . При удачной организации возможно применение менее мощных двигателей, при невысоких (экономичных) промежуточных скоростях.

Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах, более чем в 2 раза, возможно применением в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан) , или природного газов, при том, что главный недостаток природного газа — низкий запас хода, для города не столь значим.

Кроме состава топлива, на токсичность влияет состояние и настройка двигателя (особенно дизельного — выбросы сажи могут увеличиваться до 20 раз и карбюраторного — до 1,5—2 раз изменяются выбросы окислов азота) .

Значительно снижены выбросы (снижен расход топлива) в современных конструкциях двигателей с инжекторным питанием стабильной обеднённой смесью неэтелированного бензина с установкой катализатора, газовых двигателях, агрегатах с нагнетателями и охладителями воздуха, применением гибридного привода. Однако подобные конструкции сильно удорожают автомобили.

Испытания SAE показали, что эффективный способ снижения выбросов окислов азота (до 90%) и в целом токсичных газов — впрыск в камеру сгорания воды.

Читайте также: