Отработавшие газы (СО, СхНy, NOx, сажа и др.) - смесь газообразных продуктов полного или неполного сгорания топлива, избыточного воздуха и различных микропримесей (газообразных, жидких и твердых частиц, поступающих из цилиндров двигателя в его выпускную системы).
Рассмотрим краткие характеристики основных токсичных компонентов:
Оксид углерода (СО) - прозрачный, не имеющий запаха газ, несколько легче воздуха, практически нерастворим в воде. Поступая в организм с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью, так как поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода.
СО образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активизация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода в стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО2 на СО и О2 при высоких температурах.
У карбюраторных двигателей при работе на малых нагрузках содержание СО достигает 5-8% при работе на обогащенных смесях. Нормой токсичности двигателя допускается 2% содержания СО при работе.
Оксиды азота (NOx) - самый токсичный газ из отработавших газов. В отработавших газах двигателей 90-99% всего количества оксидов азота составляет NO. Однако уже в системе выпуска и далее в атмосфере происходит окисление N0 - NO2. NO2 - газ красновато-бурого цвета, в малых концентрациях не имеет запаха, хорошо растворяется в воде с образованием кислот.
NOx раздражающе действует на слизистые оболочки глаз, носа, остается в легких в виде азотной и азотистых кислот, получаемых в результате их взаимодействия с влагой верхних дыхательных путей.
Оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя. Считается, что токсичность NOx больше в 10 раз, чем СО. Норма NOx в воздухе -0,1мг/мЗ.
Выброс NOx с отработавшими газами зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и, соответственно увеличивается выброс NOx.
Кроме того, температура в камере сгорания зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при сгорании выделяет меньшее количество теплоты, процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в системе, т.е. в таких условиях выделяется меньшее количество NOx, а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому (1кг. топлива к 15кг. воздуха).
Углеводороды (СхНу) - этан, метан, бензол, ацетилен и др. (около 200 различных типов).
В дизельных двигателях СхНу образуется 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.
Двигатель выбрасывает большое количество углеводородов, когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания. СхНу действует раздражающе на органы зрения, обоняния и очень вредны для окружающей среды. Углеводороды от паров бензина также токсичны.
Углеводородные соединения. Наиболее активную роль в образовании смога играют олефины. Вступая в реакции с оксидами азота под воздействием солнечного облучения, они образуют озон и другие
Фотооксиданты - биологически активные вещества, вызывающие раздражение глаз, горла, носа у людей, нанося также ущерб флоре и фауне.
Дым - непрозрачный газ. Может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния отработавших газов. 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, затем исчезает из-за нагрева. Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива. Дым также отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность. Черный дым состоит из сажи.
Сажа - бесформенное тело без кристаллической решетки. В отработавших газах дизельных двигателей сажа состоит из неопределенных частиц размерами 0,3-100мкм.
Глобальная сырьевая проблема и пути её решения
Сущность глобальной сырьевой проблемы заключается в возрастающих
трудностях снабжения сырьем, которые раньше возникали на национальном или
региональном уровнях, а теперь стали обнаруживаться и на уровне глобальном. Об
этом свидетельствует мировой сырьевой кризис 1970-х ...