Токсичность бензинов и продуктов их сгорания

Оксиды серы

Оксиды серы образуются при сгорании серы, содержащейся в топливе по механизму схожему с образованием СО.

Концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах оценивают в объемных процентах, миллионных долях по объему – млн -1, (частей на мил­лион, 10000 ррm = 1% по объему) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов.

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения окружающей среды автомобилями с карбюраторными двигателями являются картерные газы (при отсутствии замкнутой вентиляции картера двигателя, а также испарение топлива из топливной системы.

Давление в картере бензинового двигателя, за исключением такта впуска, значительно меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть топливовоздушной смеси и отработавших газов прорывается через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с па­рами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старе­нию и загрязнению масла, повышают его кислотность.

В дизельном двигателе во время такта сжатия в картер прорывается чи­стый воздух, а при сгорании и расширении – отработавшие газы с концентрациями токсичных веществ, пропорциональными их концентрациям в цилинд­ре. В картерных газах дизеля основные токсичные компоненты – оксиды азота (45…80%) и альдегиды (до 30%). Максимальная токсичность картерных газов дизелей в 10 раз ниже, чем отработавших газов, поэтому доля картерных газов у дизеля не превышает 0,2…0,3% суммарного выброса токсичных веществ. Учитывая это, в автомобильных дизелях принудительную вентиляцию карте­ра обычно не применяют.

Основные источники топливных испарений – топливный бак и система питания. Более высокие температуры подкапотного пространства, обусловленные более нагруженными режимами работы двигателя и относительной стесненнос­тью моторного отсека автомобиля, вызывают значительные топливные испаре­ния из топливной системы при остановке горячего двигателя. Учитывая большой выброс углеводородный соединений в результате топливных испарений все производители автомобилей в настоящее время применяют специальные системы их улавливания.

Кроме углеводородов, поступающих из системы питания автомобилей, значительное загрязнение атмосферы летучими углеводородами автомобиль­ного топлива происходит при заправке автомобилей (в среднем 1,4 г СН на 1 л заливаемого топлива). Испарения вызывают также физические изменения в самих бензинах: вследствие изменения фракционного состава повышается их плотность, ухудшаются пусковые качества, снижается октановое число бен­зинов термического крекинга и прямой перегонки нефти. У дизельных автомо­билей топливные испарения практически отсутствуют вследствие малой ис­паряемости дизельного топлива и герметичности топливной системы дизеля.

Оценка уровня загрязнения атмосферы производится сопоставлением измеренной и предельно допустимой концентрации (ПДК). Значения ПДК устанавливаются для различных токсичных веществ при постоянном, среднесуточном и разовом действиях. В таблице приведены среднесуточные значения ПДК для некоторых токсичных веществ.

Таблица. Допустимые концентрации токсичных веществ

По данным исследований, легковой автомобиль при среднегодовом про­беге 15 тыс. км «вдыхает» 4,35 т кислорода и «выдыхает» 3,25 т углекислого газа, 0,8 т оксида углерода, 0,2 т углеводородов, 0,04 т оксидов азота. В отли­чие от промышленных предприятий, выброс которых концентрируется в опре­деленной зоне, автомобиль рассеивает продукты неполного сгорания топлива практически по всей территории городов, причем непосредственно в призем­ном слое атмосферы.

Удельный вес загрязнений автомобилями в крупных городах достигает больших значений.

Таблица. Доля автомобильного транспорта в общем загрязнении атмосферы в крупнейших городах мира, %

Токсичные компоненты отработавших газов и испарения из топливной системы отрицательно воздействуют на организм человека. Степень воздей­ствия зависит от их концентраций в атмосфере, состояния человека и его ин­дивидуальных особенностей.

Оксиды серы SOx

Оксиды серы образуются из содержащейся в топливе серы. В процессе сгорания сера реагирует с кислородом и водой, образуя оксиды серы, серную (H2SO4) и сернистую (H2SO3) кислоты. Оксид серы — основная составляющая кислотных дождей и причина гибели лесов. Это водорастворимый едкий газ, воздействие которого на организм человека проявляется в покраснении, опухании и усилении секреции влажных слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. Диоксид серы воздействует на слизистые носоглотки, бронхов и глаз. Наиболее часто местом «атаки» диоксида серы являются бронхи. Сильное раздражающее воздействие на дыхательные пути объясняется образованием сернистой кислоты во влажной среде. Вглубь дыхательных путей попадают взвешенный в мелкодисперсной пыли диоксид серы SO2 и аэрозоль серной кислоты. Наиболее чувствительно реагируют на растущую концентрацию диоксида серы в воздухе астматики и маленькие дети. Высокое содержание серы в топливе сокращает срок службы катализаторов бензиновых зельных двигателей.

Снижение выбросов диоксида серы реализуется путем ограничения содержания серы в топливе. Цель — топливо, не содержащее серы.

Количество отходящих газов автомобилей код

В основном определяется массовым расходом топлива автомобилями.
Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один килограмм сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 килограммов смеси различных газов.

• k — карбюраторный двигатель
• i — инжекторный двигатель
• D — дизельный двигатель
• плотность бензина при +20С колеблется от 0,69 до 0,81 г/см³
• плотность дизельного топлива при +20С по ГОСТ 305-82 не более 0,86 г/см³

Пути снижения выбросов и токсичности

Стимулом к сокращению объёмов предполагается заинтересованность в сокращении расхода топлива (крупная статья расходов в автомобильном транспорте).

• Колоссальное влияние на количество выбросов (не считая сжигания топлива и времени) играет организация движения автомобилей в городе (значительная часть выбросов происходит в «пробках» и перед светофорами[источник не указан 2519 дней]). При удачной организации возможно применение менее мощных двигателей, при невысоких (экономичных) промежуточных скоростях.
• Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах, более чем в 2 раза, возможно применением в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан), или природного газов, при том, что главный недостаток природного газа — низкий запас хода, для города не столь значим.
• Кроме состава топлива, на токсичность влияет состояние и настройка двигателя (особенно дизельного — выбросы сажи могут увеличиваться до 20 раз и карбюраторного — до 1,5—2 раз изменяются выбросы оксидов азота).
• Значительно снижены выбросы (снижен расход топлива) в современных конструкциях двигателей с инжекторным питанием стабильной стехиометрической смесью неэтилированного бензина с установкой нейтрализатора, газовых двигателях, агрегатах с нагнетателями и охладителями воздуха, применением гибридного привода. Однако подобные конструкции сильно удорожают автомобили.
• Испытания SAE показали, что эффективный способ снижения выбросов окислов азота (до 90 %) и в целом токсичных газов — впрыск в камеру сгорания воды.

Раздел 4. Про качество бензина.

«ЗаРулем» провело в далеком 2012 году тест 95-го бензина в 12 регионах. В исследование попали как сетевые заправки (ТНК, Газпромнефть, Лукойл), так и частные заправки.

Результаты замеров — справа.

На частной заправке №5 95-й бензин оказался с высоким содержанием присадок, его получили из 92-го. Отсюда и ухудшение мощности. ОЧИ у данного бензина составило 94,7, а ОЧМ 82,9 (у остальных 86-86,9) Теоритически с таким бензином возможны детонации на высоких оборотах/нагрузках.

Если заправляться на сетевых «брендовых» заправках (2- Лукойл Волгоград, 6-Газпромнефть Москва, 7-ТНК Ярославль, 9 — Роснефть Архангельск), то вероятность залить плохой бензин стремится к нулю. Отдавать предпочтение различным брендам — дело вкуса, но весь бензин производится всего на нескольких НПЗ по одинаковой технологии и пакеты присадок у всех соответствуют ГОСТу. Некоторые колебания мощности возможны в зависимости поставщика и региона, но они не превысят 2-3%.  Заметить такое отклонение мощности врят ли получится. Лучше выключить кондиционер и ближний свет фар — эффект будет более ощутим. Тем не менее можно заменить, что по мере приближения к Москве на заправках (за исключением «паленых») растет качество бензина — при сохранении ОЧ падет содержание МТБЭ.

Аммиак NH3

Вдыхание аммиака приводит к раздражению дыхательных путей, кашлю, одышке и удушью. Также аммиак вызывает воспаляющиеся покраснения на коже. Прямое отравление аммиаком случается редко, так как даже большие его количества быстро превращаются в мочевину. При прямом вдыхании большого количества аммиака функции легких зачастую нарушаются на долгие годы. Особенно опасен этот газ для глаз. При сильном воздействии аммиака на глаза могут наступить помутнение роговицы и слепота.

При определенных условиях аммиак может образоваться даже в катализаторе. В то же время аммиак оказывается полезен в качестве восстановителя для катализаторов SCR.

Токсикологическое воздействие окислов азота

Токсикологическое воздействие азота на живой организм примерно в десять раз выше, чем СО. Концентрация азота в воздухе, равная 0,01 %, представляет серьезную опасность для здоровья человека.

Соединения свинца, выделяемые при использовании антидетонаторов, особенно вредное воздействие оказывают на детский организм, замедляя его развитие, вызывая нервные заболевания и заболевания крови. При этом свинец накапливается в организме, и его концентрация может повыситься до значений, вызывающих тяжелые последствия.

Наряду с токсичными веществами, являющимися продуктами реакций, протекающих в цилиндрах двигателей, в окружающую среду выбрасываются токсичные вещества, входящие в состав применяемых топлив. Так, для увеличения антидетонационной стойкости в 1 кг  бензина вводится 0,5—1 см3 этиловой жидкости, состоящей из антидетонатора — тетраэтилсвинца и выносителя — дибромоэтана, дибромпропана и др. При работе двигателей в эксплуатационных условиях около 70 % соединений свинца выбрасывается в окружающую среду (30 % оседает на землю, 40 % находится в воздухе во взвешенном состоянии).

Кроме отработавших газов, источниками загрязнения атмосферы являются картерные газы, а также испарения топлива, образующиеся в результате неправильного хранения и выдачи топлива и масел, недостаточной эффективности очистных установок на местах мойки и технического обслуживания.

Количество отработавших газов и концентрация в них токсичных веществ в значительной мере определяются условиями эксплуатации, в частности, режимом работы двигателя. Степень нагрузки двигателя может меняться: от минимальной на холостом ходу (при отключенной трансмиссии) до максимальной. Наиболее высоких значений концентрация продуктов неполного сгорания — окиси углерода и углеводородов — достигает при работе двигателя на холостом ходу и малых нагрузках, а также при высоких нагрузках, что объясняется переобогащением рабочей смеси на этих режимах. Концентрация окислов азота наиболее высока при нагрузках 60—80 %, когда двигатель работает на относительно обедненных смесях. Выбросы углерода и углеводородов при увеличении нагрузки до момента включения экономайзера, как правило, увеличиваются незначительно. Суммарные выбросы токсичных веществ с учетом окислов азота при увеличении нагрузки возрастают более интенсивно. Поэтому повышение сил сопротивления движению агрегата или увеличение потерь в трансмиссии, вызывающее рост нагрузки на двигатель, неизменно приводит к повышению загрязнения окружающей среды.

Вот мы и узнали на сколько вреден автомобиль для людей и не только. Интересный сайт рад вам помочь с вашим вопросом, оставайтесь с нами!

UPDATE Про скорость горения высокооктановых бензинов.

Скорость горения моторного топлива в первую очередь зависит от коэффициента избытка воздуха (степень обогащения смеси). Богатая смесь имеющая большое количество топливных паров имеет скорость горения  выше в несколько раз больше вплоть до 10 раз!). При этом скорость горения одинаковой по составу смеси различных марок бензина различается не так сильно.

Что это означает на практике? Если взять обычный мотор, то длительность временного промежутка от зажигания и ВМТ (верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки) и открытия выпускных клапанов при холостых оборотах (500-1000 об/мин) и максимальных оборотах (5000-9000 об/мин.) отличается на порядок (в 10 раз). При этом топливо должно успевает сгорать как на холостых оборотах так и в «красной зоне». А если взять мотоциклетные моторы, то там обороты доходят до 15 000 об/мин. и времени для сгорания топлива еще меньше, при этом используется все тот же бензин из обычной колонки. Длительность горения характеризуется именно степенью обогащения смеси. Чем выше обороты, тем выше степень обогащения и тем выше скорость горения смеси. Если залить в старый мотор 98-й бензин то в большинстве случаев он прекрасно сгорит до открытия клапанов и не причинит вреда выпускной системе.

Но если создать в цилиндрах обедненную смесь с низкой скоростью горения на высоких оборотах, например: отпустить педаль газа в «красной зоне» и при этом не переключиться на повышенную передачу, либо докрутить мотор до «отсечки», когда блок управления сам сократит подачу топлива и тем самым обеднит смесь, то ваша смесь будет весело догорать в выпускном коллекторе или даже на улице. Спортивные автомобили имеют запас прочности и такие кратковременны повышения температуры не повреждают элементы выпуска — все мы видели на ютубе, как Lamborgini Aventador или McLaren P1 задорно плются огнем, когда мотор докручивается до отсечки.

Но на гражданских автомобилях постоянная неправильная экплуатация действительно может повредить выпускную систему, клапана, турбины, каталитические нейтрализаторы даже на топливе с «рекомендованным» ОЧ.

Но это всего лишь рассуждения, обратимся к главной настольной книге любого автолюбителя. Да, я про инструкцию по эксплуатации автомобиля. Там всегда указано только минимальное допустимое ОЧ (АИ 92-95). Никаких предостережений против АИ 116 с огромным содержанием оксигинаторов, эфиров и прочей таблицы Менделеева в ней нет.

Раздел 3. Какой бензин лить

Нужен ли 98-й бензин конкретно вашему мотору? Маленький тест:

• Степень сжатия мотора больше 10?
• Езда на повышенных оборотах или рваный темп езды (пробки чередующиеся с ускорениями со светофоров)?
• Есть турбина?
• Эксплуатация при температурах воздуха 30 градусов и выше?

Если вы ответили да хотя бы на два вопроса, то рекомендуется заливать 98-й. Если вы не уверены, то так же рекомендуется заливать 98-й бензин. 98-й бензин подходит в любые двигатели, на какое бы октановое число они не были расчитаны. А вот заливая 95 или 92 появляется риск детонации, которая со временем (в течении 1-2 лет если повезет) приведет к разрушению колец/поршней/клапанов.

Кроме того чем выше октановое число, тем меньше скорость горения, полнее сгорание и плавнее работает двигатель, а так же выше плотность бензина.

Увеличение мощности от перехода на 98-й бензин произойдет только в том случае, если бензин обладает минимальным количеством присадок (и следовательно будет иметь хорошую калорийность), либо если двигатель расчитан на 98-й бензин и обладает турбиной или высокой степенью сжатия. Навредить мотору 98-м (и даже 116-м) нельзя, но и увеличения мощности не следует ожидать.

Сажа и частицы

Сажа — это чистый углерод и нежелательный продукт неполного сгорания углеводородов. Причиной образования сажи является недостаток кислорода при сгорании или преждевременное охлаждение сжигаемых газов. Частицы сажи часто связываются с несгоревшими остатками топлива и моторного масла, а также воды, продуктов износа деталей двигателя, сульфатов и пепла. Частицы сильно отличаются друг от друга по форме и размеру.

В таблице показана классификация и размеры частиц. Наиболее часто при работе двигателя образуются частицы диаметром около 100 нанометров (0,0000001 м или 0,1 мкм); такие частицы способны естественным путем попадать в легкие человека. При агглютинации (склеивании) частичек сажи друг с другом и другими компонентами масса, количество и распределение частиц в воздухе могут значительно меняться. Основные компоненты частиц представлены на рисунке.

Благодаря своей губчатой структуре частички сажи могут захватывать как органические, так и неорганические вещества, образующиеся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. В результате масса частичек сажи может возрасти в три раза. Это будут уже не отдельные частички углерода, а правильной формы агломераты, образующиеся вследствие молекулярного притяжения. Размер таких агломератов может достигать 1 мкм. Выбросы сажи и других частиц особенно активно происходят при сгорании дизельного топлива. Эти выбросы считаются канцерогенными. Опасные наночастицы представляют количественно большую долю частиц, но по массе составляют лишь небольшой процент. По этой причине предлагается ограничивать содержание частиц в ОГ не по массе, а по количеству и распределению. В перспективе предусмотрено дифференцирование между размером частиц и их распределением.

Выбросы частиц при работе бензиновых двигателей на два-три порядка ниже, чем при работе дизельных двигателей. Тем не менее, данные частицы обнаруживаются даже в выхлопе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Поэтому есть предложения по ограничению предельного содержания частиц в отработавших газах автомобилей. Сублимация — непосредственный переход вещества из твердого состояния в газообразное, и наоборот. Сублиматом называют твердый осадок газа при его охлаждении.

Законодательное регулирование

• Контролируется качественный состав изготавливаемого и реализуемого топлива (в России это стандарты на топливо, региональные требования, в Европе — нормативы ЕВРО).
• В России вводятся повышенные ставки транспортного налога на мощность двигателя автомобиля.
• Топливо облагается специальными акцизами.
• Предусмотрены нормативы на выпускаемые автомобили. В России и европейских странах приняты стандарты ЕВРО, задающие как токсичность, так и количественные показатели, например:
  • По Евро-3 выбросы: СН до 0,2 г/км, CO до 2,3 г/км и NO_y до 0,15 г/км
  • По Евро-4 выбросы: СН до 0,1 г/км, CO до 1,0 г/км и NO_y до 0,08 г/км
• В некоторых регионах вводятся ограничения на движение большегрузного автотранспорта (например, в г. Москве).

Состав отработавших газов автомобильных двигателей

Транспортные
средства загрязняют воздух веществами,
которые выбрасываются вместе с
отработавшими газами (ОГ). При этом в
составе ОГ имеются и не токсичные (н/т)
и не вредные (н/вр) вещества (табл. 3.1)
.

Таблица 3.1

Состав
отработавших газов двигателей

Механизм
образования и действия важнейших из
приведенных в табл. 3.1 веществ следующий:

Диоксид
углерода СО₂
– не токсичное (н/т),
но вредное (вр)
вещество в связи с фиксируемым повышением
его концентрации в атмосфере и влиянием
на «парниковый эффект». Измеряемая доля
СО₂
в выбросах автомобилей в 300 – 500 раз
выше, чем в атмосферном воздухе,
продолжается в выпускной трубе. а также
в нейтрализаторах (дожигателях),
устанавливаемых на современных
автомобилях;

Оксид
углерода СО
– токсичное вещество, образующееся при
сгорании углеводородного топлива с
некоторыми недостатком воздуха и при
диссоциации СО₂
(при температурах более 2000 К). Воздействует
на организм человека, угнетая психические
функции и вызывая удушье. В городах с
содержанием оксида углерода в пределах
от 3 до 6 мг/м3
проживает около 5 млн человек.
Действие таких концентраций приводит
к острому отравлению, а при хроническом
воздействии наблюдается увеличение
содержания в крови карбоксигемоглобина,
происходит изменение психомоторных
реакций и обострение ишемической болезни
сердца;

Оксиды
азота NO_х – представляют
набор шести соединений (от закиси азота
до пятиокиси). В двигателях преобладает
NO
(до 99 % – в карбюраторных и более 90 % в
дизелях). Значительное влияние на выход
NO
оказывает неравномерность температурного
поля в зоне горения и присутствие паров
воды, которая в цепной реакции окисления
N₂
является ингибитором. Оксиды азота
вызывают острые отравления, нарушение
обмена выществ, а также аллергию, нервные
расстройства и злокачественные
новообразования. В городах
России с повышенным уровнем загрязнения
атмосферы оксидами азота проживает
около 6 млн человек, т.е. около 6 % горожан,
в том числе около 4 млн человек при
концентрациях (по NO₂)
до 0,07 мг/м3,
а остальные – до 0,12 мг/м3;

Углеводороды
С_nH_m
– образуются в двигателях в результате
пиролиза и синтеза (реакции цепочно-теплового
взрыва). Их количество определяется
качеством организации горения: чем выше
неполнота сгорания, тем более углеводородов.
То есть неоднородность топливовоздушной
смеси по сечению цилиндра, пропуски
зажигания в отдельных циклах или
цилиндрах, прекращение горения в
отдельных зонах при низких температурах
способствуют росту углеводородов. Среди
С_nH_m
наиболее токсичны полиароматические
углеводороды (ПАУ), а из них наибольшая
токсичность у бенз(а)пирена
С₂₀H₁₂.
Бенз(а)пирен образуется одновременно
с сажей и практически всегда сопутствует
ей. Он является сильнейшим канцерогеном
и тератогеном;

Сажа
является твердым углеродом и основной
составляющей твердых частиц ОГ. Сажа
образуется при термическом разложении
углеводородов с недостатком кислорода
– при объемном пиролизе. Этот процесс
характерен для дизелей в переобогащенных
топливом зонах. Кроме того, чем больше
доля углерода (т.е. соотношение С/Н) в
топливе, тем выход сажи выше. На поверхности
сажи всегда присутствуют твердые
мельчайшие включения ПАУ, что заставляет
относить сажу к опаснейшим загрязнителям.
Кроме сажи в ОГ присутствуют оксиды
металлов, диоксид кремния, сульфаты и
др;

Окислы
серы SO_х
и, прежде всего, диоксид серы SO₂
образуется для серосодержащих горючих
по механизму, близкому к образованию
СО. Соединения серы поражают в первую
очередь органы дыхания, глаза, центральную
нервную систему, кожу, угнетают
окислительные процессы;

Свинец
Pb
в составе твердых частиц появляется
из-за использования этилированных
бензинов. Присутствует в виде галогенов
свинца, механизм образования которых
сходен с механизмом появления сажи.
Свинец и его соединения вызывают
нарушения процессов кровообращения,
повреждение печени и почек, вызывает
неврологические эффекты, угнетают
процессы развития и роста организма,
способствуют развитию слабоумия. С 2003
года использование этилированного
бензина в России запрещено Законом.

Углекислый газ СO2

Углекислый газ — это бесцветный, негорючий, кисловатый на вкус газ. Иногда его ошибочно называют угольной кислотой. Плотность СO2 примерно в 1,5 раза выше плотности воздуха. Углекислый газ является составной частью выдыхаемого человеком воздуха (3-4%) При вдыхании воздуха, содержащего 4-6% СO2, у человека возникают головные боли, шум в ушах и учащение сердцебиения, а при более высоких концентрациях СO2 (8-10%) наступают приступы удушья, потеря сознания и остановка дыхания. При концентрации более 12 % наступает смерть от кислородного голодания. К примеру, горящая свеча тухнет при концентрации СO2 8-10% по объему. Хоть углекислый газ и относится к удушающим веществам, но как компонент выхлопа двигателя не считается ядовитым. Проблема в том, что углекислый газ, как показано на рисунке, значительно способствует глобальному парниковому эффекту.

Вместе с ним развитию парникового эффекта способствуют метан, закись азота (веселящий газ, оксид диазота), фторуглеводороды и гексафторид серы. Углекислый газ, водяной пар и микрогазы влияют на радиационный баланс Земли. Газы пропускают видимый свет, но поглощают тепло, отражаемое от земной поверхности. Без этой теплозадерживающей способности средняя температура на поверхности Земли была бы около -15°С.

Это называется природным парниковым эффектом. При увеличении концентрации микрогазов в атмосфере растет доля поглощаемого теплового излучения и возникает дополнительный парниковый эффект. По оценкам экспертов, к 2050 году средняя температура на Земле вырастет на +4°С. Это может привести к повышению уровня моря более чем на 30 см, вследствие чего начнут таять горные ледники и полярные ледяные «шапки», изменится направление морских течений (в том числе Гольфстрима), изменятся воздушные потоки, а моря затопят огромные пространства суши. Вот к чему может привести парниковые газы, образующиеся при деятельности людей.

Суммарные антропогенные выбросы СO2 составляют 27,5 млрд т в год. При этом Германия относится к крупнейшим источникам СO2 в мире. Энергетически обусловленные выбросы СO2 составляют в среднем около миллиарда тонн в год. Это около 5% всего производимого в мире СO2. Средняя семья из 3 человек в Германии производит в год 32,1 т СO2. Выбросы СO2 можно уменьшить только путем снижения расхода энергии и топлива. Пока энергия добывается путем сжигания ископаемых носителей проблема образования чрезмерного количества углекислого газа будет сохраняться. Поэтому срочно необходим поиск альтернативных источников энергии. Автопромышленность интенсивно работает над решением этой проблемы. Однако бороться с парниковым эффектом можно только в глобальном масштабе. Даже если в пределах ЕС будет достигнут большой прогресс в снижении выбросов углекислого газа, в других странах в ближайшие годы может, напротив, произойти значительный рост количества выбросов. США с большим отрывом лидируют в производстве парниковых газов, как в абсолютном выражении, так и в пересчете на душу населения. Имея долю в населении Земли всего 4,6%, они производят 24% мировых выбросов углекислого газа. Это примерно вдвое больше, чем в Китае, доля которого в населении Земли составляет 20,6%. 130 миллионов автомобилей в США (это меньше 20% от общего числа автомобилей на планете) производят столько же углекислого газа, сколько вся промышленность Японии — четвертой страны в мире по выбросам СО2.

Без дополнительных мер по защите климата глобальные выбросы СО2 вырастут к 2020 году на 39% (относительно 2004 г.) и составят 32,4 млрд т в год. Выбросы углекислого газа в США в ближайшие 15 лет увеличатся на 13% и превысят 6 млрд т. В Китае следует ожидать увеличения выбросов СO2 на 58%, до 5,99 млрд т, а в Индии — на 107%, до 2,29 млрд т. В странах ЕС, напротив, прирост составит лишь около одного процента.

Оксиды азота NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NO_x составляет оксид азота NO, который еще в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO₂).

Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NO_xпроявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.

Закись азота (N₂O – гемиоксид, веселящий газ) – газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO₂ (диоксид) – бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе.

Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений – в 40 раз.

Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NO_xв воздухе в пределах 0,5 – 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.

На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К – уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NO_x. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NO_x. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.