145046 (594150), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

- на токсичные (СО, C_nH_m, NO_x, H₂S, альдегиды и др.)

Токсичные газообразные вещества делятся на несколько подгрупп.

Самая многочисленная подгруппа токсичных веществ состоит из углеводородов.

По токсичности углеводороды значительно отличаются один от другого, но чаще всего их рассматривают в сумме.

Альдегиды представлены тремя ядовитыми и обладающими резким запахом соединениями.

Сажа и свинец находятся в отработавших газах в твердом агрегатном состоянии.

Токсичность этих веществ также очень велика.

Характеристики вредного воздействия компонентов отработавших газов автомобилей на организм человека.

По степени воздействия на организм человека токсичные вещества подразделяются на 4 класса:

1 - чрезвычайно опасные,

2-высоко опасные,

3 -умеренно опасные,

4 - мало опасные.

Для них установлены предельно допустимые концентрации:

- предельно допустимая концентрация в рабочей зоне (ПДКрз);

- предельно допустимая среднесуточная концентрация в атмосфере населенных мест (ПДКсс);

- максимальная разовая предельно допустимая концентрация в воздухе населенных мест (ПДКмр).

Оксид углерода (СО)

- прозрачный, не имеющий запаха газ, который не растворяется в воде (4-й класс опасности).

Длительность его существования в атмосфере - от 2 месяцев до 3 лет. Поступая в организм с вдыхаемым воздухом, СО быстро поглощается кровью и блокирует возможность гемоглобина снабжать организм кислородом.

Окись углерода (СО) нарушает окислительные процессы в организме человека, так как вступает в реакцию с гемоглобином крови, замещая в нем кислород.

Очень часто наступает отравление даже небольшими дозами СО.

В первую очередь это относится к водителям, работникам ГАИ и пешеходам в крупных городах.

Отравление выражается в появлении головных болей, общей депрессии и снижении работоспособности.

Отравление СО может быть и причиной дорожно-транспортных происшествий, так как даже при небольшом уровне загрязнения у водителей заметно снижается внимание и замедляется реакция.

СО в ряде стран считается основным токсичным веществом.

Диоксид азота (NO₂)

- газ красновато-бурового цвета, в малых концентрациях без запаха, хорошо растворяется в воде (2-й класс опасности).

Образующаяся, в результате взаимодействия NO₂ с влагой воздуха, азотная кислота разрушает легочную ткань и верхние дыхательные пути.

При этом отравление организма происходит постепенно и каких-либо нейтрализующих это действие средств нет. В больших концентрациях NО₂, пагубно действует на нервную систему человека, увеличивает число больных астмой.

Окислы азота (NO_x) при взаимодействии с водой образуют азотную и азотистую кислоты, которые разрушают легкие человека.

Также NО_x поражает слизистую оболочку глаз, сердечнососудистую систему.

Углеводороды (СН)

- в выбросах представлены низкомолекулярными соединениями, образующимися в результате неполного сгорания топлива, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) и альдегидами.

В целом, их действие отнесено к 4-му классу опасности. Однако некоторые виды ПАУ, в частности бенз(а)пирен, являются канцерогенными веществами (1-й класс опасности).

В составе отработавших газов содержится несколько десятков различных углеводородных соединений.

Особенно опасным является присутствие в C_nH_m канцерогенных веществ, вызывающих раковые заболевания.

Наиболее полно изученным канцерогенным веществом является ароматический углеводород бенз-а-пирен или 3, 4-бенз-а-пирен. Среднесуточная концентрация бенз-а-пирена в воздухе крупного города может достигнуть 3 мкг/100 м³ при норме 0, 1 мкг/100 м³.

Резкое увеличение заболеваний раком легких в последнее время связывают с повышением содержания канцерогенов в атмосферном воздухе.

Альдегиды (RCHO)

-имеют резкий и неприятный запах, раздражают глаза и верхние дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки, печень (2-й класс опасности).

Сажа (С)

- вызывает негативные изменения в системе дыхательных органов (3-й класс опасности).

Сажа также очень опасный компонент отработавших газов.

Помимо углерода, сажа является носителем канцерогенных

углеводородов, адсорбирующихся на ее поверхности.

Диоксид серы (SО₂)

- бесцветный, с острым запахом газ, который, взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту (3-й класс опасности).

Нарушает белковый обмен, поражает легкие и верхние дыхательные пути.

В отработавших газах карбюраторного двигателя содержатся также в малых количествах окислы серы, которые угнетающе действуют на кроветворные органы.

Кроме того, у автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами, реакция серных соединений с парами воды приводит к образованию серной кислоты.

Соединения свинца (РЬ)

- чрезвычайно вредны и отнесены, поэтому к 1 -му классу опасности.

Попадая в организм при дыхании, через кожу и с пищей, вызывают отравление, приводящее к нарушениям функций мозга, органов пищеварения, нервно-мышечных систем.

Около 70 - 80% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, вместе с отработавшими газами попадает в атмосферный воздух.

Соединения свинца, накапливаясь в организме, вызывают изменения кроветворных органов и нарушения в обмене веществ.

Кроме отработавших газов ДВС источниками загрязнения атмосферы являются картерные газы и испарения топлива из карбюратора и топливного бака.

С картерными газами выделяется до 20% C_nH_m, на испарения из карбюратора и топливного бака приходится в среднем 15% C_nH_m.

Еще одним источником загрязнения атмосферы твердыми частицами является загрязнение пылью от износа резины (до 1, 6 кг в год на один автомобиль), тормозных колодок и дисков сцепления автомобилей, а также продуктами истирания поверхности дорог.

Исследованиями доказано, что в промышленных центрах с высокими уровнями загрязнения атмосферы возрастает количество различных заболеваний.

Последствия воздействия отдельных компонентов на организм человека подробно изучены.

Действие токсичных веществ может усиливаться при неблагоприятных погодных условиях, приводящих к образованию смогов.

Автомобили в процессе движения, как правило работают

с переменными нагрузками на неустановившихся режимах,

с последовательными циклическими переходами

- с режима холостого хода на режим разгона,

- установившийся режим работы и далее торможения.

Установлено, что в период торможения двигателем выделяется большое количество углеводородов.

Максимальные концентрации СО наблюдаются при работе двигателей на холостом ходу и при полных нагрузках.

По данным НИИАТа концентрация СО при работе двигателя на холостом ходу превышает этот показатель на установившемся режиме в 2, 1 раза, а на режимах принудительного холостого хода - в 1, 6-1, 9 раза.

При разгоне автомобиля и при движении с установившейся скоростью в ОГ характерна большая концентрация окислов азота.

В области режимов работы двигателя на обогащенных смесях наблюдается практически линейная зависимость концентраций СО от коэффициента избытка воздуха (ά).

В диапазоне средних нагрузок (40-70%) при составе смеси, близком к стехиометрическому, концентрации СО и C_nH_m, незначительны, а концентрации NО_Х могут достигать максимальных значений.

Высокие концентрации газообразных примесей принято оценивать в процентах по объему (% об.),

- меньшие - количеством частей на 1 млн. (млн.) или массовой концентрацией (мг/м³).

Концентрации пересчитывают из объемных единиц в массовые с учетом молекулярного веса примеси при определенных значениях температуры и давления.

Концентрации компонентов в ОГ еще не характеризуют токсичность двигателя.

Например, концентрации СО при работе на холостом ходу являются, как правило, наибольшими, но общее количество выделяемых ОГ невелико.

Проведенные испытания показали, что автомобилем ГАЗ-24 "Волга" на режиме холостого хода выделяется (по массе) в 2, 5 раза меньше СО, чем при движении со скоростью 50 км/ч на подъемах с уклоном 3%.

Однако концентрация СО на холостом ходу в 6 раз больше, чем при движении со скоростью 60 км/ч.

Характеристики режима работы двигателя автомобиля и показатели токсичности в цикле городского движения (данные автополигона НАМИ), представлены в табл. 3.

Таблица 3

Наиболее неблагоприятными, с позиций токсической характеристики двигателя, являются режимы разгона, замедления и холостого хода.

Поэтому, наличие средств регулирования дорожного движения на городских магистралях, эффективно решая проблему обеспечения безопасности движения, приводит к увеличению выброса вредных веществ.

Для экологической оценки автомобильных двигателей как источника загрязнения используют показатели, учитывающие химический состав и количество ОГ, а также энергетические показатели транспортных средств в конкретных или осредненных условиях эксплуатации.

Количество i-го компонента, выделяемого двигателем в единицу времени:

C_Тi = C_i ∙ Q_ог

где C_i - концентрация рассматриваемого токсичного компонента, г/м³; Q_ог - объемный расход ОГ, м³/ч.

Используется также показатель удельного уровня выброса вредных веществ (аналогично удельному расходу топлива), определяемый из соотношения:

q_i = C_Тi / N_e

где N_e - эффективная мощность двигателя, кВт.

Для сравнительной оценки токсичности двигателя используется удельная эквивалентная токсичность двигателя, приведенная к СО:

n

q^CO = ∑ K_i^CO ∙ q_i

i=1

где K_i^CO - коэффициенты, представляющие собой отношение среднесуточной ПДК для СО и ПДК для i-го вещества в воздухе населенных мест.

В различных странах мира, в том числе в СНГ, для оценки токсичности двигателя и определения количества вредных выбросов на участках улично-дорожной сети городов применяется так называемый пробеговый выброс, т. е. абсолютное количество выбросов токсичного вещества за единицу пройденного пути автомобилем: q_i = C_i / U

Для оценки токсичности автомобилей по выбросу вредных веществ используются ездовые испытательные циклы, которые воспроизводят средние режимы движения автомобилей при имитации действительных условий их эксплуатации в городах. Ездовые циклы представляют собой определенную последовательность наборов режимов, включая холостой ход, разгон, движение с постоянной скоростью, замедление.

Критерий экологической безопасности автотранспорта.

Для интегральной оценки качества отработавших газов (ОГ) любого автомобиля используется комплексный показатель опасности автомобиля (КОА), который отражает совокупность количества выбросов всех примесей, содержащихся в отработавших газах, а также класс опасности и токсичность:

m m

КОА_j = ∑ КОВ_i = ∑ (M_i / ПДК_i)^{ά (i)} (1)

i=1 i=1

Характеристики

Список файлов ВКР