Токсичность двигателей внутреннего сгорания. Влияние продуктов сгорания на организм человека и окружающую среду

Оценка токсичности  двигателей

Оценку  токсичности автомобильных двигателей внутреннего сгорания производят обычно в следующих целях:

1. для определения соответствия количества выделяемых токсических веществ  стандартам, принятым в данной стране;
2. для исследования влияния параметров рабочего процесса, конструкции двигателя, систем нейтрализации и т.п. на токсичность двигателя;

Основным  источником токсических веществ  являются отработавшие газы автомобильных  двигателей. Стандарты на допустимый выброс токсических веществ автомобильными двигателями предусматривает испытание их в условиях, имитирующих эксплуатационные.

Наибольшую  актуальность в настоящее время  имеет предотвращение или уменьшение загрязнения атмосферы отработавшими  газами в крупных городах, где  наблюдается большая концентрация автомобилей. Ездовые испытательные циклы для оценки токсичности автомобильных двигателей разработаны на основе изучения их работы в условиях движения в больших городах.

Испытания автомобилей проводятся на специальных  стендах с тормозными барабанами. К настоящему времени разработано большое количество ездовых циклов. Происходит непрерывное совершенствование ездовых циклов, направленное на их приближение к эксплуатационным условиям, упрощение оборудования и уменьшение времени испытаний. Совершенствуется также и методика замера токсичности двигателя при испытании по ездовым циклам.

Кроме токсичности отработавших газов  автомобильных двигателей оценивается  также выделение токсических веществ (углеводородов) с картерными газами и за счет испарения топлива из топливного бака и карбюратора.

При сравнении выделения токсических  веществ различными двигателями, работающими  с разными коэффициентами избытка  воздуха α, необходимо фактически замеренные  концентрации умножить на поправочный  множитель Кс , находимый по формуле

             Кс = ,                            (2.1)                                     

где 15 – объемная концентрация СО в продуктах  сгорания топлив из нефти среднего состава при  α = 1;

СО, СО и СН – объемное содержание окиси углерода, двуокиси углерода и углеводородов (определенных как гексан) в отработавших газах в %.

При построении токсических характеристик  двигателя количество выделяемых токсических  веществ оценивают либо по их объемной концентрации (в % или каким – либо по их массовому содержанию в единице объема отработавших газов (в мг/л или г/ м ), либо по абсолютным выбросам на единицу мощности в час.

Для оценки токсичности отработавших газов  применяются:

Суммарный индекс концентрации

                                                           n

                                              К рΣ=    Σ    ,                       (2.2)

                                                             I = 1  

где и - фактическая и предельно допустимая концентрация токсического компонента;

суммарная токсичность, приведенная по концентрации к окиси углерода, в г/ч

                                     n

Gco =     Σ   

VОГ,                                 (2.3)

                                        I = 1

где  - предельно допустимая концентрация окиси углерода в отработавших газах;

     VОГ- количество отработавших газов, выбрасываемое двигателем при работе на данном режиме, в м /ч;

суммарный нормообмен в  м / мин

                      n

    Q        =  Σ    .                                                                    (2.4)

                                              I =1                             
 

Оценка токсичности по отдельным  компонентам производится по формулам (2.2) – (2.4) при I = 1. Относя критерии, получаемые по формуле (2.3), к эффективной мощности двигателя на данном режиме работы, определяют удельную токсичность двигателя. Оценка суммарной токсичности двигателя удобна также тем, что позволяет найти относительную долю отдельных токсических компонентов. Эта информация помогает выбрать рациональные пути снижения токсичности двигателя. 

3. Образование и выделение токсических веществ

Природа образования токсических веществ  – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания имеет принципиально различный характер. Первая группа токсических веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсических веществ образуется из азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива.

3. 1Образование токсических веществ – продуктов неполного сгорания

Основными токсическими веществами – продуктами неполного сгорания топлива являются: твердый углерод (сажа), окись углерода, альдегиды и углеводороды.

Твердый углерод (сажа)

Выделение в процессе горения твердого углерода происходит в результате пиролиза ( термического распада) углеводородных молекул в условиях сильного недостатка кислорода. Реакция пиролиза углеводородов может быть  выражена уравнением:

С

Н ↔nC + H                                   (3. 1)

которое не описывает действительного механизма, приводящего к образованию твердого углерода. Существуют различные точки  зрения на процесс образования сажи. Упрощенно этот механизм можно представить следующим образом. Под действием высокой температуры (при недостатке кислорода) некоторые атомы водорода отщепляются от углеводородных молекул топлива. Атомы водорода, в свою очередь, вызывают дальнейшую дегидрогенизацию молекул углеводорода. Установлено, чем легче происходит отщепление атомов водорода по сравнению по сравнению с разрушением углеродных связей, тем больше вероятность образования дыма.

Предполагается, что на конечных стадиях пиролиза углеводородные радикалы и небольшие  молекулы углеводородов одновременно претерпевают полимеризации, дегидрогенизацию, приводящую к образованию твердых частиц углерода (сажи).

Процесс образования сажи в значительной мере зависит от температуры, давления, характера горения, свойств топлива  и движения воздуха (газа) в цилиндре двигателя.

При температуре ниже 800 С термический распад углеводородов происходит очень медленно и углерод в твердой фазе выделяется лишь в присутствии катализаторов. Разложение основного количества углеводородов в реакционном объеме с образованием сажи происходит при температуре выше 1000 С. Опыты показывают, что, как правило, углерод начинает обильно выделяться при таких концентрациях кислорода, которые недостаточны для образования газообразных продуктов неполного сгорания СО и водорода. Для углеводородов состава С Н это происходит при коэффициентах избытка воздуха а <0, 33. При сгорании гомогенных смесей указанные значения а приближаются к верхнему концентрационному пределу распространения пламени, т.е. практически пламя затухает раньше, чем начинается выделение углерода.

Поэтому в карбюраторных двигателях, имеющих  в цилиндре перед началом сгорания гомогенную топливную воздушную смесь, содержание сажи в отработавших газах незначительно.

Образованию сажи способствует повышение давления до некоторых пределов.

При турбулентном перемешивании горящей  смеси образование сажи уменьшается, а выгорание ее увеличивается.

Окись углерода

В двигателях внутреннего сгорания образование  окиси углерода может происходить в ходе холоднопламенных реакций, при сгорании топливно – воздушных смесей с некоторым недостатком кислорода, также вследствие диссоциации двуокиси углерода (в дизелях), при сгорании топливно  воздушных смесей с некоторым недостатком кислорода, также вследствие диссоциации двуокиси углерода, возникающей при высоких температурах. В процессе последующего сгорания и расширения при наличии кислорода возможно горение окиси углерода.

Альдегиды

В дизелях  альдегиды образуются в период предпламенных реакций (их называют также холодным пламенем). Альдегиды и пероксиды (перекиси) являются типичными продуктами этих реакций. При образовании альдегидов выделяется тепло, в процессе самовоспламенения топлива они активной роли не играют.

В процессе сгорания при высоких температурах альдегиды могут сгорать. Наличие  их в отработавших газах двигателей свидетельствует о сгорании части  топлива при высоких температурах. 
 

Углеводороды

В отработавших газах двигателей содержится свыше двухсот различных углеводородов; в то же время теоретические расчеты (из условий равновесия) показывают, что углеводороды в отработавших газах не должны содержаться. В действительности даже в двигателях с искровым зажиганием топливно – воздушная смесь не является гомогенной. Кроме того, температура в процессе сгорания смеси весьма различна по объему камеры сгорания. В зонах гашения пламени у холодных стенок камеры температура газа сравнительно невысока. В этих зонах сгорания топлива практически не происходит, на стенках имеет место обрыв цепей реакций окисления углеводородов.

Образование окислов азота

В разные периоды времени существовали различные  взгляды на природу образования  окислов азота в реакциях сгорания. В настоящее время общепринятой является термическая теория образования окислов азота. Основы этой теории, разработанные Я. Б. Зельдовичем, можно сформулировать следующим образом.

1. Окисление  азота происходит за фронтом  пламени в зоне продуктов сгорания.

2. Выход  окиси азота определяется максимальной температурой горения, концентрацией азота и кислорода в продуктах сгорания и не зависит от химической природы топлива, участвующего в реакции.

3. Окисление  азота происходит по цепному  механизму.  

4. Состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

В идеальном  случае при полном сгорании углеводородного  топлива должны были бы образовываться только продукты полного сгорания: диоксид углерода и вода. В этом случае обобщенная формула горения (окисления) углеводородного топлива выглядит следующим образом:

А) для  жидких топлив состава С Н

С Н + (n + m\4)O = nCO + (m\2)H O;                                              (4. 1)

Б) для  газообразных топлив состава С Н Оr

С Н Оr + (n + m\4 – r\2) O = nCO + (m\2)H O.                              (4.2)

Здесь коэффициенты n, m\4 и r\2 определяются из условия уравнения правой и левой части формул. Перед коэффициентом r\2 ставится знак «минус» в связи с тем, что потребное количество кислорода в воздухе меньше на величину наличия кислорода в топливе.

Теоретически, условием полного сгорания считается  обеспечение коэффициента избытка  воздуха не менее единицы

= G \(L G ) 1, 0

Здесь G и G - массовые расходы топлива и воздуха; L - стехиометрический коэффициент (теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания топлива согласно формулам 4. 1 и 4. 2) с учетом того, что кислорода в воздухе 21% по объему, а азота 79%; в массовых долях – 23, 2 % и 76, 8%, соответственно).

В случае горения богатых смесей, то есть при  <1, происходит образование продуктов неполного горения: СО и Н

С

Н + (n\2) O = nCO + (m\2)H .

Так, если при избытке воздуха горение  метана идет по реакции (4. 3), то при недостатке – по реакции (1.9):

СН

+ 2О = CO + 2H O;                    (4. 3)

СН

+ О = C+ 2H O;

Но  подобный подход к рассмотрению процесса горения противоречит экспериментальным  данным о наличии в отработавших газах как бензиновых, так и  дизельных двигателей продуктов  неполного сгорания при работе с  >1. Причем, в числе продуктов неполного сгорания в отработавших газах присутствуют также сами углеводороды С Н (но только не исходного состава), представляющие собой продукты разложения исходных высокомолекулярных углеводородов под воздействием высокой температуры и при недостатке кислорода. В отработавших газах ДВС насчитывают несколько сот различных видов углеводородов. Свою долю в выбросы (эмиссию) углеводородов вносит смазочное масло, попадающее в камеру сгоранию со стенок цилиндра двигателя.

В числе  углеводородов присутствуют и альдегиды (кислородсодержащие углеводороды), и  бенз (а) пирен (Б( ) П – вещество, способствующее канцерогенным заболеваниям; химическая формула С Н ).

Сажа  – продукт крекинга (расщепления) углеводородов топлива под воздействием высокой температуры и при отсутствии кислорода. Иногда это явление называют пиролизом, но, строго говоря, пиролиз – это один из видов крекинга, причем проходящий при атмосферном давлении. Поэтому данное явление, проходящее в камере сгорания ДВС, то есть при давлении больше атмосферного, точнее называть именно крекингом.

Кроме того, в отработавших газах двигателей присутствуют остаточный ( не полностью  использованный при горении) кислород воздуха, азот воздуха ( не участвующий в горении), газообразные продукты окисления серы, а также оксиды азота, в основном оксид азота NO, представляющий собой продукт окисления азота воздуха кислородом воздуха. Оксид азота, попадая в атмосферу, начинает окисляться до диоксида азота NO . При этом степень окисления зависит от температуры – чем ниже температура отработавших газов, тем большая доля NO переходит в NO .

Некоторый вклад (но не более 5 % от всех оксидов азота) вносит азот, содержащийся в топливе, но это относится только к тяжелым видам топлива – мазутам, используемым в тихоходных поршневых и газотурбинных двигателях.

Кроме вышеупомянутых газообразных составляющих в отработавших газах присутствуют также дисперсные частицы (РМ). Все они делятся на растворимые и нерастворимые. Растворимые РМ – это высокомолекулярные углеводороды топлива и смазочных масел; они могут быть обнаружены лишь в случае их конденсации при соответствующих температурах. Нерастворимые РМ – это сажа (твердый углерод топлива), сульфаты (твердые соли оксидов серы, образующиеся из содержащейся в топливе серы), а также оксиды металлов, добавляемых в топливо в качестве присадок, и абразивные частицы (продуктов износа деталей двигателя). Вода к классу РМ не относится.

До 90 % дисперсных частиц, содержащихся в  отработавших газах дизелей –  нерастворимые вещества. Но  эти данные очень приблизительные. Состав частиц и их концентрация (так же как и концентрация прочих вредных веществ в отработавших газах) зависят от режима работы дизеля, а также от его конструктивных особенностей.

В отработавших газах бензиновых двигателей в случае использования этилированного бензина  присутствуют оксиды свинца.

Состав  отработавших газов ДВС зависит не только от типа используемого вида топлива, но и от типа организации и совершенства рабочего процесса двигателя. Поэтому, характеризуя состав отработавших газов различных типов двигателей, указывают обычно достаточно широкие пределы содержания компонентов (таблица  4.1).

Таблица 4.1 - Содержание веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, % по объему 
 

В отработавших газах двигателей содержатся также: свинец, кремний, медь, кальций, цинк, фосфор, марганец, хром, натрий, барий, железо, никель и ряд других веществ, входящих в состав присадок смазочного масла, либо являющиеся продуктами износа деталей двигателя, попадающие в камеры сгорания вместе с маслом.

Горение топлива происходит при различных  соотношениях топлива и воздуха, а также при  различных давлениях в камерах сгорания. Изменение давления в камерах сгорания приводит к изменению пределов воспламенения топливовоздушных смесей, что, в свою очередь, обуславливает изменение состава продуктов сгорания и тем самым – состава отработавших газов. В таблице 4. 2 представлены данные по изменению указанных пределов для случая горения смеси природного газа с воздухом. 

Таблица 4. 1- Пределы воспламенения смеси  природного газа с воздухом при изменении  давления в момент воспламенения 

Из таблицы 4.1 следует, что нижний предел воспламенения, то есть воспламенение бедных топливом смесей, изменяется очень незначительно. В то же время верхний предел воспламенения, то есть воспламенение богатых топливовоздушных смесей, увеличивается существенно.

Для условий  использования газообразных смесей в двигателях внутреннего сгорания повышение давления в цилиндре двигателя позволяет сжигать обогащенные топливовоздушные смеси. Если при атмосферном давлении верхний предел содержания газа в смеси 14, 2%, то для условий двигателя при повышении давления сжатия до 3, 0…4, 0 МПа верхний предел содержания газа может быть увеличен до 40…45%. 
 
 
 

Воздействие продуктов сгорания на окружающую среду

Состав  отработавших газов двигателей на 99, 0…99, 9% состоит из продуктов полного  сгорания (диоксида и паров воды), неиспользованного кислорода и азота воздуха. Но именно оставшаяся часть отработавших газов (не более 1% от общего расхода ОГ) определяют экологический уровень двигателей, то есть степень вредного воздействия на окружающую среду: растительный и животный мир, человека, строения.

Характеристика  некоторых компонентов отработавших газов указанного воздействия:

--- оксиды  азота NO : в отработавших газах ДВС присутствуют около 10 различных соединений азота с кислородом, но в основном – это оксид азота NO . В отработавших газах дизелей на долю NO приходится 95…98% из всех оксидов, а в двигателях с принудительным воспламенением – 98, 0…99,5%. Остальное (от 2 до 5%) – диоксид азота NO . При понижении температуры отработавших газов, попадающих в атмосферу, NO окисляется до NO ( рис 1.1). В диапазоне температур 21…135 С NO находится в смеси с N O , а при температуре ниже 21 С полностью переходит в N O . NO – бесцветный газ, плохо растворим в воде; NO - бурый газ с удушливым запахом, реагирует с водой с образованием азотистой HNO и азотной HNO кислот, которые разрушают легочную ткань, вызывая хронические заболевания, необратимые изменения в сердечно – сосудистой системе. В соединении с углеводородами оксиды азота образуют токсичные нитроолефины, вызывающие заболевания слизистых оболочек верхних дыхательных путей, хронические бронхиты, нервные расстройства.

----оксид  углерода СО: бесцветный газ без  запаха и вкуса, плохо растворим в воде, горюч (образует с воздухом взрывчатые смеси). Попадая в легкие человека, а.оттуда в кровь вытесняет из последней кислород, поскольку имеет в 200 раз большую растворимость в ней ( снижение содержания кислорода в крови приводит к удушью). При небольших концентрациях в воздухе приводит к головокружению и тошноте. Поскольку оксид углерода практически имеет ту же плотность, что и воздух (28 против 28,7), то самостоятельно улетучивается из помещений очень плохо.

----углеводороды  С Н самая многочисленная группа соединений. Имеют неприятный запах, вызывают многие хронические заболевания, оказывают общетоксическое и раздражающее воздействие. Один из представителей класса углеводородов – бенз (а) пирен С Н , обладает канцерогенным действием, то есть способствуют развитию онкологических заболеваний.

-----альдегиды  RCHO: обладают резким запахом (особенно – формальдегид). При определенных дозах вызывают раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек носа и глаз. Действие на организм человека характеризуется раздражающим и общетоксическим эффектом на центральную нервную систему, поражением внутренних органов.

----соединения  серы SO и SO хорошо растворимы в воде. Обладают резким запахом, вызывают раздражение верхних дыхательных путей, нарушение белкового обмена в организме.

----сажа  С представляют собой мельчайшие  частицы углерода – от долей  микрона до десятков микрон; самые  мелкие способны по несколько суток витать в воздухе, попадая в легкие человека, вызывают раздражения и заболевания. В отличие от сухой промышленной сажи сажа от ДВС несет на себе частицы несгоревших углеводородов топлива и масла, в том числе и бенз (а) пирен.

----оксиды  свинца PbO: вещество, которое обладает способностью накапливаться в организме, негативно воздействует на умственные способности, а также внутренние органы, вызывая в них мутагенные изменения

----степень  влияния дисперсных частиц на  здоровье людей определяется размером РМ размером не более 10 мкм (РМ10) в диаметре (т.н. аэродинамический диаметр). Они могут свободно проникать в легкие человека вместе с вдыхаемым воздухом. Из этой категории РМ наибольший вред человеку наносят частицы размером не более 0, 1 мкм, хотя по массе они составляют небольшую долю частиц класса РМ10.

Дисперсные  частицы, выбрасываемые с отработавших газов автомобильного транспорта, обуславливают содержание в воздухе окружающей среды до 10…17% от всех РМ10, источником которых является человеческая деятельность. В случае отсутствия крупной промышленности в городах эта цифра может достигать 75%. Для более мелких частиц эти цифры, в среднем, составляют 20% для РМ2, 5 и 40% для ультрамелких. Но, например, в Скандинавии, где широко распространено печное отопление, в результате сжигания дров в воздух поступает до 62% всех РМ, а от транспорта – только 6%; в городах Великобритании эта цифра составляет в среднем 30…40%.

Все указанные вещества (кроме сажи) при достижении определенной концентрации воздухе могут привести к смертельному исходу. Хотя, конечно, степень вредности этих веществ различна и соответственно различна допустимая концентрация их в воздухе (табл.1.1)

Постоянное  воздействие ВВ на человека, животных и растения может привести к мутациям на генетическом уровне и к резкому наследственно изменению организмов, меняющие их морфологические ( внешнее и внутреннее строение) и/ или физиолого – поведенческие признаки. Сравнение относительной агрессивности (R ) составляющих компонентов отработавших газов следующее ( за единицу принята агрессивность оксида углерода):

   СО:  С Н : SO : NO : C : RCHO : С Н = 1 : 3, 16 : 16, 5 : 41, 1 : 41, 1 : 41, 5 : 1.260.000, 0.

Воздействие отработавших газов ДВС на растительность обусловлено попаданием отработавших газов как на поверхность растений, так и в клетки ( с почвенными водами). Особенно растения чувствительны к оксидам серы.

Влияние отработавших газов двигателей на различные  сооружения определяется осаждением на их поверхности соединений оксидов  азота и серы с парами воды, а  также маслянистых частиц сажи.

Одним из проявлений негативного влияния  транспорта на окружающую среду является смог. Этот термин широко используется для обозначения видимого загрязнения воздуха любого характера (не только от транспорта). Происхождение термина обусловлено английскими словами smoke – дым и fog – туман, что исторически связано с наличием в Англии индивидуального отопления домов дровами и углем; то есть «смог» фактически означает «туман, вызванный дымом».

Различают 3 основных типа смога:

---простой  смог ( лондонского типа) – сочетание  газообразных загрязнителей ( в  основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана;

---смог  ледяной ( аляскинского типа) –  сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании капель тумана и пара отопительных систем;

---смог  фотохимический ( лос – анжелесского типа, сухой) – вторичное загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ под воздействием солнечных лучей, особенно ультрафиолетовых. Главный ядовитый компонент – озон. Дополнительными составляющими смога служат угарный газ ( оксид углерода), оксиды азота, перекись ацетилнитрата, азотная кислота и некоторые другие. Основным источником смога этого типа и является транспорт.

Хорошо  известно такое явление, как парниковый эффект – разность между средней  температурой поверхности планеты и ее радиационной температурой в космосе. Первая равна + 15 С, вторая – минус 18 С. Соответственно парниковый эффект равен плюс 33 С. При усилении парникового эффекта, температура поверхности растет при сохранении радиационной температуры. Обусловлен же парниковый эффект тем, что поверхность планеты нагревается под воздействием радиационного излучения солнца. Любое нагретое тело дает излучение в инфракрасном спектре, то есть  атмосфера нагревается за счет инфракрасного излучения от поверхности планеты. В отличие от ультрафиолетового инфракрасное излучение ( вследствие большей длины волны излучения) отражается от поверхности облаков и, возвращаясь к поверхности, дополнительно нагревает планету.

Данный  эффект вызывается наличием в атмосфере  водяных паров, диоксида углерода, метана, озона, двуокиси азота и фреонов. Время нахождения в атмосфере  указанных веществ различно –  от нескольких дней до десятков лет. Удельный вес различных газов в создании парникового эффекта представлен на рисунке 1.3.

1 –  оксиды азота;

2 –  метан;

3 –  диоксид углерода;

4 –  фреоны;

5 –  прочие

Рис.1.3. Удельный вес вещества, участвующих  в создании парникового эффекта 

В связи  с этим выброс с отработавших газов  диоксида углерода СО , способствует развитию парникового эффекта. Снижение концентрации СО в отработавших газах возможно за счет уменьшения расхода топлива ( то есть за счет повышения топливной экономичности), за счет применения топлив, в молекуле которых снижена относительная доля углерода, за счет использования топлив вообще не содержащих углерод, например, аммиака и водорода.

При полном сгорании различных топлив выброс СО существенно меняется. Так, на 1 ГДж выделяющегося при горении тепла образуется диоксида углерода ( в граммах) для: угля – 94,2, флотского мазута – 78,1, дизельного топлива – 73, 8, бензина – 71, 2, керосина – 70, 8, моторного топлива (для тепловозных двигателей) – 70, 0, природного газа – 56, 1.

Характеристика  веществ, способствующих развитию парникового  эффекта

Однако  существует гипотеза, что наличие  СО в атмосфере не усиливает парниковый эффект, а снижает его. Обусловлено это тем, что увеличение концентрации СО в атмосфере первоначально приводит к повышению температуры поверхности планеты ( в связи с меньшей теплоемкостью СО по сравнению с N и О - основными составляющими атмосферы). При росте приземной температуры усиливаются испарение влаги и образование облаков. В результате, отражение солнечного света от верхней поверхности облаков усиливается, доля тепла, достигающего планеты уменьшается. В результате происходит снижение температуры поверхности. Таким образом, повышение содержания СО в атмосфере играет роль стабилизирующего фактора. Кроме того, повышение содержания диоксида углерода в атмосфере способствует эффективному восстановлению растительности, особенно в районах, где идет массовая вырубка лесов.

В отношении  метана также нет однозначного решения. С одной стороны, этот газ считают безвредным, поэтому при нормировании выбросов углеводородов введено понятие неметановых углеводородов, куда включаются все углеводороды за исключением СН . Но с другой стороны считают, что метан все же способствует развитию парникового эффекта. И ему отводят второе место после диоксида углерода по значимости в этом плане.

К числу  побочных проявлений деятельности человека относятся и кислотные дожди  – растворенные в атмосферной влаге продукты сгорания – оксиды азота и серы. Вредное воздействие кислотных дождей проявляется в уничтожении растительности и ускорении коррозии металлических конструкций. Важным фактором здесь является и то, что кислотные дожди способны вместе с движением атмосферных воздушных масс преодолевать расстояния в сотни и тысячи километров, пересекая границы государств. Неблагоприятное воздействие на окружающую среду оказывают температурные инверсии – особое состояние атмосферы, при котором температура воздуха с высотой увеличивается, а не уменьшается. Приземные температурные инверсии являются результатом интенсивного излучения тепла поверхностью почвы, вследствие чего охлаждаются и поверхность и прилегающие слои воздуха. Подобное состояние  атмосферы препятствует развитию  вертикальных движений воздуха, поэтому в нижних слоях накапливаются водяной пар, пыль, газообразные вещества, способствуя образованию слоев дымки и тумана, в том числе – смога. 

Нормируемые и ненормируемые вещества.

Существует  два типа нормирования экологического уровня двигателей и автотранспортных средств по санитарно – гигиеническим показателям и техническим показателям.

Санитарно – гигиеническая норма – показатель, наблюдение которого гарантирует безопасность или нормальные условия  существования человека. Концентрация различных веществ в воздухе не должна превышать определенного предела, то есть каждое вещество имеет предельно допустимую концентрацию (ПДК) в воздухе.

Измерение содержания вредных веществ производится в воздухе рабочей зоны – пространстве, ограниченном по высоте 2 м над уровнем пола или площади, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих. При этом подразделяют зоны нормирования

(рабочие  места, населенные пункты), временной  интервал (среднесуточная концентрация, максимальная разовая). ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколений.

Технические показатели экологического уровня ДВС  транспортных средств регламентируются различными нормативно – техническими документами: ОСТ, ГОСТ, директивами, Правилами и т.д. Этот вид нормирования направлен на оценку экологического уровня конструкции ДВС и АТС. В указанных документах оговаривается предельное значение удельного (на единицу мощности двигателя любого типа) или пробегового (на единицу пробега транспорта) выброса с отработавших газов того или иного компонента. Для дизелей нормируют также уровень дымности отработавших газов. Возможна оценка уровня токсичности объектов на основании массового выброса ВВ G (в г/ч), равного произведению концентрации вещества W (в %) на часовой расход ОГ G (последний обычно приравнивается к расходу воздуха G ). Также возможно применение такой величины, как суммарный массовый выброс ВВG , равный сумме произведений  G на показатель относительной агрессивности R : 

G

G

= Σ R G

Применяются также показатели выброса ВВ на единицу  расхода топлива (отнесенные либо непосредственно 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Характер  воздействия вредных веществ  на человека