2.Токсичність відпраьованих газів двз.Вплив токсичних компонентів на організм людини та довкілля
Термін токсичність означає отруйність, здатність деяких хімічних речовин мати шкідливий вплив на рослини, тварин і людину, вражати їх.
Токсичними компонентами ВГ є оксид вуглецю CO, оксиди азоту NOx, вуглеводні CnHm, альдегіди. До розряду токсичних може бути умовно віднесена сажа, яка, строго кажучи, такою не є, але в складі ВГ ДВЗ несе на своїй поверхні токсичні речовини, зокрема канцерогени.
Оксид вуглецю СO . Впливає на нервову і серцево-судинну системи , викликає задуху ( сполучається з гемоглобіном крові і утрудняє перенесення кисню до тканин ) . Оксид вуглецю - газ без кольору і запаху , що робить його особливо небезпечним. Первинні симптоми отруєння оксидом вуглецю ( поява головного болю ) виникає при концентраціях СО 200 мг/м3 при тривалості впливу протягом 2 ... 3 годин. При кілька великих концентраціях СО з'являється відчуття пульсу в скронях , запаморочення . На наступній стадії отруєння виникає сонливість , яка веде до втрати свідомості. При наявності в повітрі оксидів азоту , токсичність СО зростає.
Особливу увагу слід звернути на явище хронічного отруєння невеликими дозами оксиду вуглецю , яке може відбуватися при його об'ємної концентрації близько 0,01 %. Отруєнню такого роду схильні водії і працівники ДАЇ . Хронічне отруєння виражається в появі частих головних болів , шуму у вухах , утруднене дихання і загальної депресії.
Вміст СО в ВГ ДВЗ з іскровим запалюванням максимально на холостому ходу. Тому слід проявити особливу увагу при запуску двигуна в закритих приміщеннях. При відсутності вентиляції смертельна концентрація СО може виникнути вже через кілька хвилин після початку роботи ДВЗ . Знаходитися тривалий час у салоні автомобіля , двигун якого працює на холостому ходу , також небезпечно.
Оксиди азоту NOx (NO , NO2 , N2O3 , N2O5 ) . Основний викидається оксид NO не має кольору і запаху , дуже отруйний , дратівливо діє на органи дихання людини. Особливо небезпечні оксиди азоту в містах , де вони , взаємодіючи з вуглеводнями відпрацьованих газів автомобілів під дією сонячного світла , утворюють фотооксиданти , токсичність яких у кілька разів перевершує токсичність вихідних компонентів . За певних погодних умов може виникнути фотохімічний туман - смог. Отруєння оксидами азоту починається легким кашлем. При підвищенні концентрації NOx виникає сильний кашель , блювота , іноді головний біль. При контакті оксидів азоту з вологою поверхнею легень утворюється азотна кислота , яка руйнує легеневу тканину , що призводить до хронічних захворювань . Дратуються також дихальні шляхи і слизові оболонки очей. При значних концентраціях NOx симптоми отруєння можуть посилитися навіть після видалення пошкодженого з отруєної зони аж до стану , що загрожує життю .
В атмосфері NO окислюється до NO2 , що представляє собою газ червонувато-бурого кольору , по токсичності перевершує NO і володіє задушливим запахом.
Вуглеводні CnHm мають специфічний неприємний запах , мають наркотичну дію . У малих концентраціях знижують активність , викликають головний біль , запаморочення . Наприклад , при вдиханні парів бензину протягом 8 годин в концентрації близько 600 мг/м3 виникають головні болі , кашель , неприємні відчуття в горлі.
Особливу небезпеку становить собою канцерогенні речовини - безпосередній контакт з ними живої тканини може призвести до виникнення злоякісної пухлини. Найбільш небезпечне потрапляння цих речовин в органи дихання. З організму канцерогени виводяться . Канцерогеном , що містяться в ВГ ДВЗ є бензапірен С20Н12 .
Альдегіди (головним чином формальдегід Н2С = О і акролеїн СН2 = СН- СН- О). Утворюються в той період , коли процес окислення палива протікає при низьких температурах ( при пуску двигуна , в пристінкових шарах , в дизелях - в ході так званих перед полум’яних реакцій, що протікають в період підготовки паливо-повітряної суміші до згорання ) .
Надають подразнюючу дію на слизові оболонки очей і дихальні шляхи. Запах формальдегіду відзначається при концентрації 0,2 мг/м3 , а при концентрації 20 ... 70 мг/м3 з'являється головний біль , слабкість , втрата апетиту , безсоння , сильне роздратування слизових оболонок.
Свинець , сірка та їх сполуки . Якщо в бензині міститься свинець , то приблизно 50 ... 70 % його виходить в атмосферу у формі свинцевих солей , т. е. часток діаметром менше 1 мкм. Ці частинки проникають в організм людини разом з повітрям і через шкіру. Сполуки свинцю дуже ядовиті і не виводяться з організму. Негативно впливають на центральну нервову систему , викликають порушення в обміні речовин і кровотворних процесах .
Сірка, що міститься в паливі викидається в атмосферу у формі діоксиду сірки SO2 . Це безбарвний газ з гострим запахом. Дратівливо діє на органи дихання , при його контакті з вологою утворюються кислоти Н2SO3 і Н2SO4 .
Забруднення повітря призводить до уповільнення росту , захворювання і загибелі рослин , зниження врожайності сільськогосподарських культур та зменшення продуктивності тваринництва . Наприклад , дуже чутливі до SO2 хвойні та листяні ліси , так як діоксид сірки накопичується в листках і хвої . При вмісті SO2 в повітрі 0,23 ... 0,32 мг/м3 відбувається всихання сосни за 2-3 роки в результаті порушення фотосинтезу і дихання хвої. Аналогічні зміни в листяних дерев виникають при концентрації SO2 порядку 0,5 ... 1,0 мг/м3.
В атмосфері діоксид сірки та оксид азоту , взаємодіючи з водяною парою , утворюють кислоти , які випадають на землю разом з дощем ( « кислотний дощ» ) і завдають великої шкоди рослинам і будівлям , прискорюючи процеси корозії металів і руйнування будівельних матеріалів . Встановлено , що в індустріальних містах сталь іржавіє в 20 , а алюміній руйнується в 100 разів швидше , ніж у сільській місцевості. Основну роль в утворенні кислотних дощів грають викиди промислових підприємств , так як вони відводяться в атмосферу через високі труби.
Забруднення атмосфери сприяє руйнуванню найцінніших пам'яток історії та культури . Так , за останні 50 років архітектурні пам'ятники в містах Європи « постаріли » більшою мірою , ніж за весь час до автомобільної ери.
Змінюються і кліматичні умови. Великі міста отримують на 15 ... 20 % менше сонячної радіації в порівнянні з сільською місцевістю . У містах зазвичай на 5 ... 10 % підвищено хмарність , кількість туманів взимку зростає вдвічі , опадів на 30 % , погіршується видимість , на кілька градусів підвищується температура в центрі міста.
Через забруднення атмосфери відбувається забруднення інших елементів біосфери . Прикладом може служити забруднення грунту свинцем і його сполуками , що містяться в ВГ. Накопичуючись в рослинах , ці речовини створюють небезпеку для людей і тварин. Використання рослинної продукції (сіно , фрукти , ягоди , гриби) придорожньої зони не рекомендується.
Забруднення води відбувається при розчиненні в ній відпрацьованих газів. Особливо інтенсивно цей процес йде при низьких температурах. За останні 50 років за рахунок перенесення повітряними масами ВГ з суші в північній частині Світового океану в 5 ... 10 разів збільшився вміст свинцю і різко зросла концентрація СО у верхньому стометровому шарі води.
У верхніх шарах атмосфери розташовується суміш газів , що складається на 60 ... 90 % з водяної пари . Ця суміш перешкоджає відведенню теплоти з інфрачервоним випромінюванням від поверхні нашої планети , підвищуючи її температуру . У цьому і полягає « парниковий » ефект , завдяки котрому створилися сприятливі умови для виникнення і розвитку життя на Землі. Однак , в результаті діяльності людини в стратосфері і тропосфері стали накопичуватися такі речовини як вуглекислий газ ( СО2) , метан ( СН4) , галогенні вуглеводні , озон ( О3 ) , геміоксид азоту ( N2О5 ) , фреони . На думку ряду вчених , саме вони викликали посилення « парникового » ефекту і підвищення за останні 100 років середньої температури на планеті приблизно на 0,45 ° С. При подальшому неконтрольованому посиленні « парникового » ефекту можуть початися незворотні зміни клімату , інтенсивне танення льодовиків , глобальна екологічна катастрофа.
З усіх антропогенних « парникових » газів головне значення для посилення « парникового » ефекту має СО2 , тому проблема зменшення його викидів стоїть дуже гостро .
В даний час негативний вплив автотранспортного середовища на довкілля прийнято оцінювати в процесі реалізації всього його життєвого циклу , починаючи від виробництва конструкційних матеріалів , з яких складається об'єкт автотранспорту , що витрачаються експлуатаційних матеріалів і закінчуючи його утилізацією. На рис. 2.1 показані основні види негативного впливу автотранспортних засобів на навколишнє середовище в процесі повного життєвого циклу.
Для попередження забруднення повітряного басейну в Україні та інших країнах у законодавчому порядку встановлені гранично допустимі концентрації (ГДК ) шкідливих речовин в атмосфері.
ГДК - це концентрація хімічної сполуки в атмосферному повітрі , яка при щоденному впливі протягом тривалого часу на організм людини не викликає патологічних змін або захворювань , а також не порушує біологічного оптимуму людини.
Для кожної речовини , що забруднює повітря , в Росії встановлені два нормативу : разова і середньодобова ГДК ( таблиця 2.1). Разова ГДК встановлюється при короткочасному впливі забруднення (до 20 хвилин) , а середньодобова - при постійному .
При одночасній присутності в атмосфері декількох речовин, що володіють односпрямованою дією , їх безрозмірна сумарна концентрація повинна задовольняти умову :
С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 +…+Сn / ПДКn < 1,
де С1, С2, ..., Сn - фактичні концентрації шкідливих речовин в повітрі, мг/м3;
ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn - відповідні величини ГДК цих речовин, мг/м3.
Таблиця 2.1
ГДК деяких речовин в атмосферному повітрі
При одночасній присутності в атмосфері декількох речовин, що володіють односпрямованою дією, їх безрозмірна сумарна концентрація повинна задовольняти умову:
С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 +…+Сn / ПДКn < 1,
де С1, С2, ..., Сn - фактичні концентрації шкідливих речовин в повітрі, мг/м3;
ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn - відповідні величини ГДК цих речовин, мг/м3.