Экологические требования к различным видам топлива

Рост автопарка, изменение форм собственности и видов деятельности существенно не повлияли на характер воздействия автотранспорта на окружающую природную среду. Он по-прежнему сохраняет лидерство в загрязнении атмосферы городов. На долю автотранспорта в России приходится 80% выбросов свинца, 59% окиси углерода, 32% оксидов азота. Выбросы от передвижных источников составляют около 11 млн тонн, от стационарных – 0,8 млн тонн ежегодно. Причем, доля стационарных источников загрязнения атмосферы имеет тенденцию к стабильному сокращению.

Специфика подвижных источников загрязнения (автомобилей) проявляется:

- в высоких темпах роста численность автомобилей по сравнению с ростом количества стационарных источников;

- их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);

- непосредственной близости к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды и дворы жилой застройки);

- более высокой токсичности выбросов автотранспорта по сравнению с выбросами стационарных источников;

- сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках;

- низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей и слабее рассеиваются ветром по сравнению с промышленными выбросами и выбросами от стационарных источников транспорта, которые, как правило, имеют дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.

Перечисленные особенности передвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создаёт в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха.

Высокий удельный вес автомобилей с карбюраторными двигателями наряду с широким применением этилированного бензина на большей части территории России обусловили загрязнение атмосферы соединениями свинца.

Применение этилированного бензина создает предпосылки для роста атмосферных загрязнений и с помощью государственных мер должно быть ограниченно, а в конечном итоге запрещено.

Загрязнение атмосферы передвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему автомобильного двигателя, а также, в меньшей степени, картерными газами через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопровода) при заправке и в процессе эксплуатации.

 Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей – оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработавшими газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Снижению токсичности и нейтрализации отработавших газов уделяется основное внимание, и в этом направлении ведутся постоянные технические разработки.

Картерные газы вносят свою долю в загрязнение атмосферного воздуха. Их количество в двигателе возрастает с увеличением износа. Кроме того, оно зависит от условий движения и режима работы двигателя. На холостом ходу система вентиляции картерных газов, которой снабжены практически все современные двигатели, работает менее эффективно, что ухудшает экологические показатели автомобилей.

Испарения бензина в автомобиле имеют место при работе двигателя и в нерабочем состоянии. Внутренняя полость бензобака автомобиля всегда сообщается с атмосферой для поддержания давления внутри бака на уровне атмосферного по мере выработки бензина. Это необходимо для нормальной работы всей системы питания двигателя, но в то же время создает условия для испарения легких фракций бензина и загрязнения ими воздуха.

Отработавшие газы (ОГ), выбрасываемые автомобильными двигателями, содержат более 200 различных веществ, большинство из которых в большей или меньшей мере токсичны. Основными токсичными веществами, содержащимися в отработавших газах автомобильных двигателей и загрязняющими атмосферу, являются: окись (оксид) углерода (СО), оксиды азота (NОх), двуокись серы (SO2), углеводороды (CnHm), соединения свинца (при работе двигателей на этилированном бензине), сажа. При сжигании в автомобильном двигателе 1 т бензина образуется 180-300 кг окиси углерода, 20-40 кг углеводородов и 25-45 кг оксидов азота.

Окись углерода - газ без цвета и запаха, образуется в результате неполного сгорания топлива в двигателях. В отработавших газах двигателей искровым зажиганием в зависимости от регулировки карбюратора и технического состояния двигателя содержание СО колеблется в пределах 0,1-10% (по объему).

Оксиды азота состоят в основном из окиси (NO) и двуокиси азота (NO2). Окись азота – бесцветный газ, двуокись азота – газ красновато-бурового цвета с характерным запахом. Оксиды азота образуются в двигателе при высокой температуре сгорания топлива.

Двуокись серы образуется в результате сгорания топлива в дизелях. Ее концентрация в ОГ зависит от содержания серы в дизельном топливе, регламентируемого ГОСТ 305-82. Дизельное топливо по содержанию серы разделяется на два вида. В дизельном топливе I вида содержание серы не должно превышать 0,2%, а топливе II вида не более 0,5%.

Углеводороды подразделяются на предельные, непредельные и ароматические, в том числе канцерогенные. Среди канцерогенов наиболее опасным является 3, 4- бензапирен. Появление углеводородов в отработавших газах связано с разложением и неполным окислением углеводородов топлива в двигателе.

Содержание углеводородов в ОГ во многом зависит от технического состояния и регулировки двигателя и на холостом ходу колеблется от 100 до 5000%0 и более.

Соединение свинца образуется в ОГ в результате сгорания этилированного бензина. Содержание соединений свинца в ОГ зависит от их содержания в бензине. По ГОСТ 2084-77 (с изменениями) в этилированном бензине АИ-93 может быть до 0,37 мг/дм3 свинца, а в А-76- до 0,17 мг/дм3. В неэтилированном бензине допускается до 0,012 мг/дм3. Около 70-90% содержащихся в бензине свинцовых соединений, выбрасываются с ОГ, попадая в атмосферу, почву, воду.

Оценка токсичности (дымности) ОГ автомобильных двигателей осуществляется путем проведения специальных испытаний. При этом токсичность и дымность ОГ не должна превышать норм, установленных Правилами №15 и 83 ЕЭК ООН для автомобилей с бензиновыми двигателями, регламентируется ГОСТ 17.2.2.0.3-87 (табл.1). Проверка проводится при работе двигателя на двух режимах холостого хода: минимальной частоте вращения и повышенной- в диапазоне от 2000 об/мин до 0,8 nном, где nном - частота вращения, соответствующая максимальной мощности.