1598005355-8175385b9c8404424807f40ff9c50b0a (811200), страница 58
Текст из файла (страница 58)
чроновое содержлнне СО в чистом воздухе нижних слоев атмосферы составляет 0,1~0,09 млн †' и колеблется в зависимости от места взятия пробы воздуха, времени суток и года и других факторов. Например, нв автострадах Лос-Анджелеса в часы пик были зарегистрированы концентрации СО, достигавшие 150 млн-'. Несмотря нв громадные природные выбросы сернистых и азотистых соединений, в результате рассредоточенности по поверхности Земли фоновые концентрации этих соединений в окружающей среде составляют несколько частей нв миллиард. В то же время в местах концентрации человеческой деятельности, прежде всего в городских вгломервциях, содержание 50, и НО, многократно превышает естественное фоновое содержание.
Запыленность атмосферы в городах в !О рвз выше, чем в сельской местности. Содержание вредных газообразных веществ в городском воздухе в 5 — 35 рвз, л для некоторых веществ — в сотни рвз выше, чем в сельской местности, Концентрация свинца и ноздухе крупных городов достигает 30— 35 мг/м', з бенз(а) пиренв в местах интенсивного движения автотранспорта может превышать 10 мг/100 и'. Основные вредные промышленные выбросы в атмосферу Земли составляют (млн. т в год) [2!3[; оксид углерода — до 400, оксиды серы — до 190 †2, оксиды азота — до 90, продукты неполного сгорании органических топлив — до !20, твердые частицы — до 120 †!30 (Х = 920 — 940) . Загрязнение атмосферы, воды и почвы оказывает негативное воздействие на условия обитания всего живого на Земле, ведет к нарушению экологического равновесия в природе и является важнейшей социально-экономической проблемой человечества.
Основнымн потребителями ископаемого топлива, а следовательно, и главными источниками загрязнения воздушного бассейна являются энергетика, промышленные предприятия н транспорт. Развитие автомобильного транспорта, особенно интенсивное с 1950-х годов (в период появления дешевой нефти), резко изменило общую картину загрязнения окружающей среды. Если в середине 50-х годов преобладающая доля загрязнения воздушного бассейна приходилась на промышленные предприятия и бытовое использование топлива, то в настоящее время основные источники выбросов вредных веществ и их концентрации следующие (%) [2121: со (сн! зф, ыа„ Тззрлые частицы 3 58 52 -т 51 Двигатели транспортных средств Электростанции Промышленное производство Лесные пожары, выжигание растительности Испарение Складирование твердых отходой Прочие источники 78 26 5! 2 2 1! 14 44 ! !9 27' 4 ! 4 1 Таким образом, роль автомобильного транспорта как главного источника загрязнения атмосферы возрастает.
В среднем 210 один грузовой автомобиль выбрасывает в год =3 т вредных веществ, доля автомобильного транспорта в загрязнении окружающей среды в ряде городов составляет 30 — 40%, а в крупных — до 60% [214). Еще более высока доля автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха в крупнейших городах мира, составляя по отдельным компонентам [%) [341: со !сн) ыо„ 99 95 33 98 66 72 97 63 31 96,3 64,4 32,6 88,! 79 31,7 Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, технического состояния автомобиля и двигателя, типа двигателя и вида применяемого топлива, а также условий его эксплуатации.
Относительные удельные показатели выбросов основных токсичных компонентов отработавших газов для различных двигателей составляют [2151: Са !Сн) ыо Сажа вевз!л)вирен 15 6 2 1 2 1 2 ! 20 1 ! ! 6 1 20 Карбюрвторный Дизельный Газотурбинный В работе [2161 приведены иные технико-эксплуатационные н экологические показатели для различных типов двигателей, в том числе и для двигателя внутреннего сгорания: Дзиги тель Стирлиигз 50 Кзрбюрзтлриый 30 Дизельный 40 Эти данные по выбросу вредных веществ различными двигателями подтверждаются и данными рабаты [281 Таким образом, каждый двигатель и соответствующее ему топливо имеют достоинства и недостатки.
Особую опасность среди токсичных веществ в отработавших газах представляют канцерогегрные полициклические углево- 16-459 241 Токио Лос-Анджелес Нью-Р(орк Москва Ленинград Максимальный к. п, д. Выбросы вредных веществ, г/км: СО [СН[ ХО* Удельная масса, кг/кВт Стоимость двигателя: стоимость автомобиля 0,50 — 1,00 0,05 — 0,01 0,10 — 0,40 7 0,6 —:0,7 20,0 — 25,0 1,6 — 2,0 1,5 — 2,0 2 0,18 †: 0,25 2,0 0,8 — 1,0 1,0 — 2,5 3 0,25 —:0,35 дороды и наиболее активный бенз(и)пирен, а также сажа. Сажевые частицы канцерогенны по своей природе, кроме того, сажа — хороший адсорбент для бенз(гх)пирена. Концентрация последнего в частицах сажи в 3 — 4 раза выше, чем в отработавших газах.
Переход от одного двигателя к другому кардинально не решает проблему: дизель, имея удовлетворительные характеристики по выбросам почти всех токсичных компонентов, выбрасывает больше оксидов азота и сажи, чем карбюраторный двигатель. Необходимо учитывать и стоимость двигателя. Так, по к. п. д. и выбросам вредных веществ перспективным является двигатель Стирлинга. Кроме того, он может работать на топливах худшего качества по сравнению с бензином и дизельным топливом, но значительно дороже бензинового и дизельного двигателя, Применение малотоксичного двигателя Стирлинга на автомобиле осложнено увеличением массы двигателя на единицу мощности по сравнению с бензиновым и дизельным в 3,5 и 2,5 раза соответственно, рядом нерешенных конструктивных трудностей в его создании и обеспечении надежной работы, а также высокой стоимостью.
В определенной степени этими же недостатками обладает дизельный двигатель по отношению к карбюраторному. Удельная металлоемкость современных отечественных дизелей составляет 4,9 — 6,3 кг/кВт мощности, а у карбюраторных — 3,7 — 4,5 кг/кВт. С учетом более высокой сложности и трудоемкости изготовления дизельного двигателя стоимость его на 50 — 60% выше стоимости карбюраторного равной мощности. Литровая мощность дизельных двигателей на 35 — 40% меньше карбюраторных. Удельные затраты на техническое обслу)кивание и текущий ремонт дизеля выше, чем у карбюраторного двйгателя на 15 — 207о. По уровню шума рассмотренные выше двигатели можно расположить в следующий ряд: двигатель Стирлицга < карбюраторный < дизельный < газотурбинный 1281 Экологическая чистота:,автомобиля может быть обеспечена при усовершенствовании коиструкции традиционных двигателей внутреннего сгорания, улучщения процесса сгорания и других мероприятий, осуществляемы)г в процессе изготовления и эксплуатации автомобиля.
Снихсрние отрицательного воздействия автомобильного транспорта н~ окружающую среду возможно при использовании альтернати))ных топлив, которые в процессе сгорания двигателя дают меньше вредных выбросов и нейтрализаторов отработавших газов. В табл, 6.1 представленные данные по эффективности мероприятий, направленных на снижение токсичности двигателей и их влияние на топливную экономичность автомобиля 12161.
В мировой практике наиболее распространено использование нейтрализаторов, устанавливаемых в выпускной системе двига- Таблица 6.1. Эффективность мероприятий по снижению токсичности двигателей н нх влнмнне на топливную вкономичность Уровень выбросов, » Удельный расход топ- ливе, Ч» Мероприятии со !сщ мо„ 100 100 100 100 Исходный уровень— бензиновый двигатель двигателя и режимов его рабаты 86 — 93 95 — 102 86 — 92 Конструктивные изменения Двигатель с турбонад- 89 — 90 дувом н меньшим объемом цилиндров Отключение части ци- 75 — 80 лнндров на режимах малых и средних нагрузок Расслоение заряда в ка- 8 — 15 мере сгорании бензинового двигателя (расчет) Форкамерный двигатель 10 †105 †1 75 — 80 55 — 70 55 80 — 95 50 85 50 — 70 видов топлив и добавок 70 70 — 80" Применение новых Использование нефтяно- 25 — 30 го и природного газов Использование бензинометанольной смеси (до 1531 СНзОН) Добавка водорода к До 10 бензину и обеднение смеси Использование дизель- До 1О ного топлива 65 — 70 !03 †!05*** 25 — 39*** 50 45 — 60*» 65 — 80 30 ' По некоторым данным, увеличемие выбросов ХО„па сравнению е бензином еоетвплпет от 20 до ЗО»Ь (ем.
табл. б.а). Па приведенным выше аденквм, увеличение выбросов па ерзвненню е бензиновым дьигзтелем да ),з — 2,0 рзз. *"» Экономии па бензину — )4)». теля„что позволяет на 85% снизить выбросы СО, на 70% несгоревших углеводородов и на 20% — оксидов азота.
Однако каталитические нейтрализаторы дороги, так как в них используются платина, палладий, а катализаторы, применяемые для реакции восстановления )х(0, содержат родин и рутений. Применение платины для изготовления катализаторов нейтрализации отработавших газов автомобилей в США составляет 40 т/год, или 40% потребления этого металла в капиталистических странах [2151. Необходимо также учитывать, что при каталитической нейтрализации отработавших газов расход топлива увеличивается иа 3 — 5%, а сам метод применим на неэтилированных бензинах.
Тем ие менее по имеющимся оценкам в 16' 243 242 Тлблнив 6.2. Динамика норм по токсичности ввтомобнлей в США н Звпвдиоб Европе (т)км пробега) Начало ЗО-к годов Начала 70-к гадов Компонент сшх США ЕЭК ООН 1СН) 2,6 — 1,9 3,0 — 6,0 30,0 — 25,0 2,2 — 1,5 6 — !О 78 — 38 Не нормируетсв 0,26 4,40 — 2,!О 1,25 — 1,60 СО 21,2 — 17,5 )40 1,9 Европейская экономическая комиссия ООН. Грузовые с бензиновыми двигвтелнми Грузовые дизельные Автобусы с бензиновыми дннгвтелими Автобусы дизельные Государственные легковые вв,томобили Легковые автомобили индивидуального иользовпнин 15,2 !5,1 !2,0 13,7 !0,4 !3,! 0,6 3,0 2,6 5,5 3,6 6,7 5,9 Систему нейтрализации отработавших газов с каталитнческими нейтралнзаторамн Н-13 можно использовать на автомобилях типа ГА3-24, ВАЗ, УАЗ, РАФ, «Москвич» и других с 244 настоящее время в мире ежегодно нейтрализаторамн оснаща- ется до 10 млн.
автомобилей. Эффективны системы нейтрализации, обезврежнвающне од- новременно трн токсичных компонента — СО, [СН) и ЯО . Трехкомпонептная система нейтрализации позволяет выполнить нормы по токсичности автомобилей, принятые в СССР и стра- нах Европы, с большим запасом, удовлетворяет и очень жестким нормам США !табл. 6.2). Анализ автомобильного парка СССР по структуре и назна- чению показал, что наиболее рациональное использование сис- темы нейтрализации отработавших газов бензиновых двигате- лей на городских автобусах ЛИАЗ-677 и ЛА3-695, грузовых автомобилях, осуществляющих внутригородские перевозки, легковых автомобилях — такси семейства ГАЗ и маршрутных микроавтобусах — такси РАФ [216). Эти автомобили отличают- ся напряженным режимом эксплуатации, и на их долю прихо- дится наибольшее количество выбросов вредных веществ в воз- душный бассейн крупных !к!родов, Это подтверждается данными распределения выбросов вредных веществ в городах с разной численностью по группам автомобилей [2171 (70): >200 тыс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
