Как бороться с выхлопными газами
Известные способы борьбы с загрязнением воздушного бассейна можно подразделить на три группы.
К первой группе относятся способы, обеспечивающие уменьшение экологической опасности транспорта (улучшение конструкции автомобильной техники, усовершенствование и создание новых двигателей внутреннего сгорания (форкамерный двигатель), замена двигателей внутреннего сгорания электродвигателями, содержание автомобилей в исправном состоянии и др., перевод автомобилей на новые виды топлива (газ), внедрение различных систем очистки отработавших газов (с каталитическими нейтрализаторами).
Основным источником загрязнения атмосферы от дорожно-транспортного комплекса являются выхлопные газы автомобилей. Система снижения токсичности двигателя включает конструктивные элементы, обеспечивающие сжигание количества загрязняющих веществ, выбрасываемых при его работе. К ним относятся системы вентиляции катера двигателя, система рециркуляции отработавших газов, электронные системы управления карбюратором, улавливание топливных испарений из системы питания. Основным компонентом картерных газов являются углеводороды топлива и масла, поэтому эффективный путь предотвращения загрязнения атмосферы – это создание замкнутой системы вентиляции картера. Для картерных газов в загрязнении атмосферы может достигать 20-30% в общем балансе выброса двигателя. Поэтому закрытая система вентиляции предусматривает транспортирование картерных газов во впускной тракт двигателя для сжигания их в рабочих цилиндрах.
Система рециркуляции отработавших газов применяется как эффективное средство уменьшения выделений оксидов азота. Принцип ее работы основан на всасывании части отработавших газов во впускной трубопровод двигателя. Количество газов, участвующих в рециркуляции, может достигать 20-25%, при этом содержание азота снижается до 70-80%.
Электронная система управления карбюратором учитывает температуру двигателя, температуру горючей смеси, чистоту вращения и др. параметры для обеспечения оптимального состава горючей смеси и ее наилучшего сгорания с наименьшей концентрацией токсичности компонентов в отработавших газах.
Улавливание топливных испарений из системы питания заключается в вентилировании топливных баков и карбюратора с осаждением паров в специальных адсорберах или в картере двигателя. Адсорбер представляет собой емкость, заполненную поверхностно-активным веществом – адсорбентом, в качестве которых обычно используют активированный уголь. При работе двигателя происходит регенерация адсорбента продувкой его воздухом, засасываемом во впускную систему двигателя. Применение такой системы экономит на легковом автомобиле в среднем 36 г. бензина в сутки, на грузовом – 100 г. с одновременным снижением выбросов.
Нейтрализация отработавших газов двигателя автомобиля заключается в окислении продуктов неполного сгорания топлива. Его интенсифицирует повышением температуры в системе выпуска газов, подачей в зону окисления дополнительного воздуха, введением катализаторов. Термический нейтрализатор представляет собой теплоизолированную емкость со специальной организацией течения отработавших газов. В термоизолированных камерах происходит дожигание промежуточных продуктов сгорания СО и СnHm до конечных продуктов СО2 и Н2О. Применение каталитических нейтрализаторов позволяет окислять продукты неполного сгорания и нейтрализировать оксиды азота. Процесс окисления происходит во время прохождения отработавших газов через слой катализатора. В качестве каталитических нейтрализаторов применяют благородные металлы (палладий, платину), а также оксиды переходных металлов (меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца и др.). Наилучшую очистку отработавших газов дают двухсекционные нейтрализаторы, позволяющие после прохождения первой секции уменьшить содержание оксидов азота, а после второй – содержание СО и СnНm.
Жидкостная нейтрализация отработавших газов получила широкое распространение на автомобилях и оборудовании, работающих в замкнутом пространстве. Система очистки в этом случае включает улавливание мелкодисперсных частиц путем пропуска отработавших газов через слой воды или водного раствора. Часть компонентов отработавших газов (альдегиды, оксиды серы, высшие оксиды азота) при прохождении через слой жидкости нейтрализуются. Для ограничения выбросов твердых частиц дизельных двигателей используют сажевые, керамические и металлические фильтры. Иногда на фильтрующие материалы наносят специальные катализаторы. В последнее время начинают использоваться электрофильтры [30].
Вторая группа охватывает архитектурно-планировочные решения - увеличения площадей парков и скверов, строительство новых транспортных систем, создание безостановочных магистралей, строительство подземных переходов, тоннелей и др., регулирование движения автомобилей и др. Необычайно важен вопрос совершенствования организации движения (оптимизация скоростных режимов, "зеленая волна”, улучшение светофорного регулирования и др.), рациональной организации транспортных процессов (разгрузка улиц, дорог и центра города, введение бестранспортных зон и др.).
К третьей группе можно отнести способы, связанные с уменьшением токсичности ОГ и организационно - технические мероприятия - установка на автомобилях газоулавливающих аппаратов, оптимизация работы карбюраторов, применения к топливу присадок, контроль загазованности, мероприятия по выселению автотранспортных предприятий за пределы города, введение новых нормативно-технических документов в области защиты атмосферного воздуха и т.п.
Эффективность применения того или иного способа борьбы с загрязнением воздуха зависит от конкретных условий эксплуатации автомобильного транспорта. Но все они являются приемлемыми, так как направлены на решение важнейшей проблемы - защиту окружающего нас пространства.
Наиболее логичным способом защиты человека от вредного воздействия дорожно-транспортного комплекса является создание преграды между автомобильной дорогой и селитебной зоной для предотвращения широкого распространения загрязнителей.
Наиболее распространено создание вдоль дорог полосы зеленых насаждений [30].
Защитные свойства зеленых насаждений - основные показатели влияния зеленых насаждений на окружающую среду. Зеленые насаждения очищают воздух от вредных веществ, пыли газов, сажи, снижают шум в жилых квартирах т температуру, повышают влажность воздуха в жаркие дни. Зеленые насаждения на площади в 1 га за год очищают 10 млн.м 3 воздух, а за 1 ч. поглощают 8 кг углекислого газа, который выдыхают за это время 200 человек. Газо-защитный эффект зеленых насаждений зависит от характера посадок, видового состава деревьев и кустарников, времени года. Установлено, что на расстоянии 1 км от источника концентрация окиси азота при наличии зеленых насаждений в пять раз меньше, чем без них. Содержание угарного газа на расстоянии 30. 60 м от проезжей части после появления листвы на деревьях снижается в 2. 2,5 раза. Хвоя и листья деревьев способны активно поглощать сернистый газ. Наибольшей интенсивностью поглощения обладает клен серебристый - 568,3мг/ч на 1 кг сухого веса. Значительно ниже этот показатель у ели обыкновенной - 81,8 мг/ч.
Зеленые насаждения имеют рекреационное значение. Они выделяют в воздух лечебные вещества - фитонциды, которые убивают вредные для человека микроорганизмы, отпугивают кровососущих насекомых и тем самым предупреждают многие инфекционные заболевания. Некоторые растения за сутки способны выделить такое количество фитонцидов, что их достаточно, чтобы обезвредить от микроорганизмов целую улицу большого города. Например, в тщательно стерилизованной операционной всегда можно обнаружить 7. 10 микробов на 1 дм 3 воздуха, а в дубовом лесу летом также не удается найти и десятка их на 1 м 3 .
Зеленые насаждения имеют определенное эстетическое и психологическое значение. Благодаря богатству форм, красок и фактуры растения благоприятно действуют на настроение человека, снижают переутомление и нервные "кризисы”, создают оптимальные условия для отдыха.
Велико и многообразно значение зеленых насаждений в формировании ландшафтов, они обогащают архитектуру населенных пунктов, городских площадей и улиц, автомобильных магистралей и мест массового отдыха.
Практика подтверждает эффективность применения зеленых насаждений для защиты жилых районов от загрязнения автотранспортом. В этом случае посадки должны состоять из газоустойчивых пород деревьев и кустарников.
Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха приведена в таблице 3.8.
Таблица 3.8 – Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха
Они сопровождают нас практически повсюду – залетают к нам на кухню через форточку, преследуют в салоне автомобиля, на пешеходном переходе, в общественном транспорте… Выхлопные газы автомобилей – действительно ли они настолько опасны для человека, как это преподносят СМИ?
От общего к частному – загрязнение воздуха выхлопными газами
Периодически в крупных городах из-за нависшего смога не видно даже неба. Власти Парижа, например, в такие дни пытаются ограничить выезд автомобилей – сегодня едут владельцы машин с четными номерами, а завтра с нечетными… Но как только подует свежий ветер и разнесет скопившиеся газы, на дорогу снова выпускают всех, пока новая волна смога не накроет город так, что туристы не разглядят Эйфелеву башню. Во многих крупных городах именно автомобили являются главными загрязнителями воздуха, хотя в глобальном плане уступают лидерство промышленности. Только сфера производства энергии из нефтепродуктов и органики выбрасывает в атмосферу в два раза больше углекислого газа, чем все автомобили, вместе взятые.
Плюс ко всему, по подсчетам экологов, человечество вырубает ежегодно столько леса, сколько хватило бы на переработку всего СО 2 , попадающего в атмосферу из выхлопной трубы.
Вред выхлопных газов – все настолько плохо?
Всего в выхлопных газах содержится более 200 разных химических формул. Это и безвредные для организма азот, кислород, вода и тот же углекислый газ, и токсичные канцерогены, увеличивающие риск заболевания серьезными недугами вплоть до образования злокачественных опухолей. Однако это в перспективе, самым же опасным веществом, которое способно повлиять на наше здоровье здесь и сейчас, является угарный газ CO, продукт неполного сгорания топлива. Этот газ мы не можем ощутить своими рецепторами, и он неслышно и невидимо создает нашему организму маленький Освенцим – яд ограничивает доступ кислорода к клеткам организма, что в свою очередь может вызвать как обычную головную боль, так и более серьезные симптомы отравления, вплоть до потери сознания и летального исхода.
Выхлопные газы автомобилей – как с ними бороться?
И снова перейдем от общего к частному – можно сколько угодно обвинять мировые правительства в бездеятельности, ругать промышленных магнатов всякий раз, когда вы или члены вашей семьи болеют, но вы и только вы можете сделать что-либо пусть не для полного отказа от автомобиля, но хотя бы для уменьшения выбросов. Конечно, все мы ограничены возможностями своего кошелька, однако из перечисленных в этой статье действий, наверняка, найдется хотя бы одно, которое подойдет к исполнению вам. Только давайте договоримся – исполнять вы начнете прямо сейчас, не откладывая на призрачное завтра.
Вполне возможно, что вы можете позволить себе переход на газобаллонные двигатели – сделайте это! Если нет такой возможности, отрегулируйте двигатель, проведите ремонт выхлопной системы. Если с двигателем все в порядке, старайтесь выбирать наиболее рациональный режим его работы. Готово? Идем дальше – используйте нейтрализаторы отработанных газов! Не позволяет кошелек? Так сэкономьте на бензине деньги – почаще гуляйте пешком, ездите в магазин на велосипеде.
Стоимость топлива настолько высока, что всего за несколько недель такой экономии вы сможете позволить себе самый лучший нейтрализатор! Оптимизируйте поездки – старайтесь выполнять как можно больше дел за один заезд, совмещайте поездки с вашими соседями или коллегами. Действуя таким образом, выполняя хотя бы одно из перечисленных условий, вы лично можете быть собой довольны – загрязнение воздуха выхлопными газами благодаря вам уменьшилось! И не думайте, что это не результат – ваши действия подобны маленьким камешкам, которые влекут за собой лавину.
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.
Факт. Городом “черного неба” называют российский Красноярск. Это дни, когда стоит безветренная погода и автомобильные выбросы висят над городом. С 2014 года количество таких дней резко увеличилось.
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 CO (угарный газ) наступает смерть. Взаимодействие частиц образует смог, который с каждым вдохом отнимает здоровье.
Может заинтересовать: Кислотные дожди – вред, состав, пути решения
Влияние на природу
Загрязнение атмосферы уже сегодня сказывается на “легких” планеты – лесах. Состояние, в котором находится зеленый покров, показывает степень загрязненности воздуха.
Примером служит “Комсомольская роща”, высаженная у трассы Москва – Санкт-Петербург. Постоянный поток выхлопов автомобилей, снижает естественный газообмен. Листва, покрытая сажей и пылью, не поглощает кислород, теряет цвет. Деревья плохо растут, появляется корявость, они ослаблены.
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.
Опасная концентрация
Одна из ведущих причин загрязнения воздуха в мире — сжигание автомобильного топлива. При этом ответственны за ухудшение экологии лишь 25% от общего числа транспортных средств: именно на них и приходится 100% выбросов монооксида и черного углерода, а также 77% других взвешенных частиц, установили ученые канадского Университета Торонто еще в 2015 году.
При этом не стоит недооценивать опасность, которую представляют собой частицы (в том числе и крайне вредная сажа), образующиеся в результате сгорания автомобильного топлива. Мелкие частицы сажи попадают в легкие и даже в кровоток, вызывая различные заболевания. В частности, та же ВОЗ оценивает смертность от загрязнения воздуха в 7 млн человек в год, что сопоставимо со смертностью от курения.
Однако не все выхлопные газы одинаково опасны: современные виды топлива тоже загрязняют воздух, но концентрация вредных веществ при этом может и не превышать принятые нормы. Соответственно, наибольшую опасность создают автомобили, заправленные бензином или дизелем низкого качества и оборудованные неэкологичными, старыми двигателями.
Экологический chek-up: Европа, США, Канада
С 2014 года в США, Канаде и ряде стран Европы — в частности, во Франции, Германии, Италии, Великобритании и Бельгии — активно внедряют технологию инфракрасной спектроскопии выхлопных газов EDAR. Как это работает?
Программно-аппаратный комплекс с лазерными датчиками оценивает объем выделяемых газов в потоке машин с точностью 84% на широкой дороге и 95% — на однополосной. Система собирает данные в виде мультиспектрального трехмерного изображения шлейфа выхлопных газов в реальном времени. А при помощи встроенной видеокамеры фиксируются номерной знак, скорость и ускорение, дата и время — таким образом формируется отчет для каждого автомобиля в отдельности. Мониторинг ведется круглосуточно в любую погоду, кроме дождя. В случае превышения соответствующих показателей водители получают штрафы за загрязнение воздуха.
Бесконтрольный выхлоп
Что до России, то применяемые в нашей стране газоанализаторы не способны измерять выбросы в транспортном потоке, а точечные проверки малоэффективны. В результате меры по борьбе с загрязнением воздуха ограничиваются штрафами, размер которых сложно считать существенным для того крупного бизнеса, в отношении которого и составляются подобные протоколы. Практику применения системы штрафов к автолюбителям также сложно назвать действенной: за превышение нормативов загрязняющих веществ предусмотрены предупреждение или штраф в размере 500 рублей.
Между тем в крупных городах России 80–90% от всего объема загрязняющих веществ выделяет в воздух именно автомобильный транспорт. И, что еще хуже, данные о качестве воздуха поступают лишь из четверти российских городов — в остальных мониторинг по разным причинам не ведется. В результате, по данным Greenpeace, ежегодно из-за загрязнения воздуха преждевременно умирает от 80 тысяч до 140 тысяч россиян.
Новые нормы экоповестки
За выявленное нарушение предлагается автоматически выписывать штраф в соответствии с действующим законодательством.
Также пункты газоанализаторов предлагается установить за счет частных средств: например, возле находящихся в непосредственной близости от магистралей жилых комплексов и крупных организаций, в которых заботятся о здоровье жителей и сотрудников.
Экоэффект: для населения и зеленой экономики
Эффект от внедрения системы мониторинга выхлопов в транспортном потоке очевиден. Прежде всего снизится выброс отравляющих веществ и парниковых газов в атмосферу. Благодаря этому воздух станет чище и проблема глобального потепления не будет стоять так остро.
Необходимо принять во внимание и потенциальное снижение смертности от легочных, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, а вместе с этим — рост средней продолжительности жизни.
Предлагаемые меры окажут благотворное влияние и на экоповестку страны в целом: если стимулировать водителей пересаживаться на более экологичный транспорт, это будет положительно влиять не только на качество воздуха, но и на развитие зеленой экономики.
Читайте также: