Выхлопы автотранспорта

Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В крупных городах автомобиль является основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Он выделяет в воздух более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. В атмосферный воздух от автотранстпорта поступают канцерогенные (бензол, формальдегид, бенз(а)пирен, ацетальдегид и др.) и опасные вещества (толуол, кислоты, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), вызывающие различные заболевания, в том числе и раковые. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т формальдегида и 1,5 т бенз(а)пирена.

Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Воспламене­ние и сгорание бензиновоздушной (горючей) смеси длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо приспособлена: в смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива, не удается добиться ее идеального перемешивания. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания топливо приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива превышает расчетное, смесь называется богатой, если его меньше — бедной. При средних нагрузках в камеру сгорания попадает несколько обедненная смесь. Если же смесь обогатить, скорость ее сгорания увеличится, давление и температура в камере повышаются. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Интенсивно подается топливо в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает неэкономично и выбрасывает в атмосферу токсичные вещества — оксид углерода, оксиды азота, альдегиды и несгоревшие углеводороды, среди которых особую опасность представляют ароматические, в частности, бензопирен, вызывающий онкологические заболевания. Кроме того, входящий в состав воздуха азот при высокой температуре и давлении в цилиндрах двигателя реагирует с остаточным кислородом, в результате образуются оксиды азота — еще одна вредная составля­ющая выхлопных газов. Токсичные вещества образуются и при применении топлива с некоторыми присадками и примесями (например, свинец, присутствующий в этилированном бензине).

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и грязная вода после мойки, сажа. В атмосферный воздух постоянно поступают пары топлива из баков, наиболее заметные в летний период в местах массовых стоянок автомобилей. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых домов.

Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобилей и в первую очередь их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс оксида углерода может возрасти в 4…5 раз.

На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.

В защите атмосферы от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна существенно отстала от развитых стран Запада, причем по многим показателям. Двигатели даже новых отечественных автомобилей, сходящих с конвейеров автозаводов, выбрасывают в расчете на 1 км пройденного пути в 3…5 раз больше вредных веществ, чем их зарубежные аналоги. Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов. В крупных городах доля загрязнения воздуха автотранспортом достигает 70…80% от общего уровня загрязнения. В ряде городов содержание окиси углерода в воздухе над автомагистралями в 10…12 раз превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК). По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.

По данным Министерства здравоохранения Великобритании, загрязнение атмосферного воздуха выхлопами автотранспорта является причиной поражения сердечно-сосудистой системы человека. Именно выхлопы автотранспорта во время перепадов давления, жары и повышенной влажности воздействуют на сердечно-сосудистую систему, а также являются причиной возникновения респираторных заболеваний.

Третья часть всех россиян проживает в условиях десятикратного превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, половина которых исходит от автотранспорта.

В условиях акустического дискомфорта, вызванного шумовой нагрузкой от транспортных потоков, проживает каждый пятый житель страны. Примерно 10…15 млн. человек, проживающих на примагистральных территориях, подвержены повышенному риску необратимой потери здоровья.

Необходимо также отметить, что ~ 77% автотранспорта в России имеет срок службы 9 лет и более, что усиливает загрязнение атмосферного воздуха.

США потребовалось 30 лет, чтобы перейти на экологически приемлемый автомобильный транспорт.