Полная версия

Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2015, том 2, вып. 2 (3) -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧНОСТИ

WAYS OF DECLINE OF HARMFUL EXTRAS OF WORKING GASES OF CARS FOR INCREASE OF ECOFRIENDLYNESS

Ключевые слова: экология, транспорт, дизельный двигатель, вредные вещества, нейтрализаторы.

Keywords: ecology, transport, diesel engine, hazardous substances, neutralizing agents.

В статье рассмотрены содержание вредных веществ в отработавших газах автомобилей, их влияние на окружающую среду и здоровье людей, а также способы предотвращения вредных выбросов в атмосферу.

The article describes the content of harmful substances in exhaust gases of vehicles and their impact on the environment and human health, as well as ways to prevent harmful emissions into the atmosphere.

При организации грузовых перевозок используется огромное число транспортных средств, начиная от автопогрузчиков заканчивая огромными танкерами, перевозящими тысячи тонн грузов. Все транспортные средства оказывают вредное воздействие на окружающую среду в различной мере.

Основным источником загрязнения окружающей среды по итогам анализа всех факторов являются отработавшие газы. Исходя из этого, совершенно очевидно, следует закономерность - чем экономичнее автомобиль, тем меньше он наносит вреда экологии. Это обусловлено тем, что чем меньше топлива и ГСМ израсходует транспортное средство для преодоления одного и того же расстояния тем меньше вреда оно нанесёт окружающей среде [1, с. 3].

Преобладающую часть отходов, появляющихся в процессе деятельности АТП необходимо утилизировать на специальных предприятиях. В это число входят отработанные аккумуляторы, электролиты, лампы, масла, содержимое сточных фильтров, грунты с попавшими в них нефтепродуктами и многое другое.

Рассмотрим как пример дизельный двигатель. Как правило, большинство грузовых автомобилей оснащены именно дизельным двигателем. Средние значения содержания вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя внутреннего сгорания приведены в таблице 1 [2, с. 4].

Таблица 1- Содержание вредных веществ в дизельном ДВС

Вредное вещество

Содержание в дизельном ДВС

Оксид углерода (С02)

0,005-0,5 об.%

Оксиды азота (NOx)

0,004-0,5 об.%

Сернистый ангидрид

0,003-0,05 об. %

Углеводороды СН

0,01-0,5 об.%

Бензапирен С20Н12

До 10 мкг/мЗ

Сажа

До 1,1 г/мЗ

Содержание оксида углерода в воздухе не нормируется. Период существования углекислого газа в воздушной среде составляет до 4-х лет. Постоянное повышение концентрации оксида углерода в атмосфере, по мнению ученых, вызывает «парниковый эффект», который приводит к повышению температуры воздуха у поверхности Земли. Также в отработавших газах дизельного двигателя содержатся соединения свинца, который при длительном воздействии и высокой концентрации в человеческом организме приводит к хроническому отравлению свинцом.

Необходимо учитывать, что дизельные двигатели заняли свою нишу на рынке Европы с середины 1990-х годов, и до этого доля дизельных двигателей составляет менее 10% автомобильного парка. Дизели производят на 15% меньше С02, чем бензин, но излучают в четыре раза больше загрязнения диоксидом азота (N02) и 22 раз больше таких частиц, как мельчайшие частицы, которые проникают в легкие, мозг и сердце [3, стр12].

Так в зарубежных странах, после подписания соглашения об изменении климата «Протокол Киото» в 1997 году, большинство богатых стран были юридически обязаны сократить выбросы С02 в среднем на 8% в течение 15 лет.

Японские и американские автопроизводители поддержали исследования в области производства гибридных и электрических автомобилей, но Европейскую комиссию постоянно лоббирует крупные производители таких марок автомобилей, как BMW немецкие, Volkswagen и Daimler, чтобы стимулировать дальнейшее производство дизельных двигателей. Результаты оказались впечатляющими, говорит общество автопроизводителей и трейдеров. В связи с введением данного процесса, доля на рынке в Великобритании выросла с менее 10% в 1995 году до более 50% в 2012 году.

Данная проблема, совершенно очевидно является глобальной. По всему миру количество автомобилей с каждым днем увеличивается. Все больше и больше людей имеют свою собственную машину. Но многие совсем не задумываются о том, к чему все это в конце концов приведет. Отработавшие газы автомобилей влияют не только на экологию городов, но и на здоровье человека. Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля - вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Так, например окись углерода в обычных условиях - это газ, не имеющий запаха и цвета [4, стр 76].

В выхлопных газах автомобилей встречаются два вида окислов азота: окись азота (N0) - бесцветный газ и двуокись азота (N02) - газ красноватобурого цвета с резким отчётливым запахом [6, стр 81]. Попав в человеческий организм, окиси азота контактируют с водой и образуют в дыхательной системе соединения азотистой и азотной кислот. В случаях отравления окислами азота наблюдается наличие периода, при котором отравление не распознаётся: человек, удовлетворительно чувствующий себя при работе с опасными концентрациями окислов азота, впоследствии тяжело заболевает. Вдыхание с воздухом 0,01% окислов азота в течение 0,5-1,0 ч может вызвать серьезные заболевания. По воздействию на человеческий организм окислы азота опаснее окиси углерода более чем в десять раз.

Окислы азота оказывают раздражающее воздействие на слизистые оболочки носа, глаз и ротовой полости. В отработавших газах присутствуют альдегиды в большинстве случаев в виде акролеина и формальдегида. Формальдегид - это газ с резким неприятным запахом, который конденсируется в жидкость при охлаждении. Формальдегид оказывает раздражающее воздействие на все слизистые оболочки и поражает центральную нервную систему. Отравление формальдегидом вызывает воспалительные процессы в органах дыхания человека [4,стр 25].

Динамика выбросов NOx в экологических стандартах

Рисунок 1 - Динамика выбросов NOx в экологических стандартах

Таким образом, необходимо постоянно совершенствовать и пытаться уменьшить загрязнение окружающей среды от дорожного движения, принимая следующие меры.

Так как в качестве примера в начале работы мы анализировали дизельный двигатель, то рассмотрим пути снижения его выбросов в атмосферу. Основные эксплуатационные мероприятия, направленные на снижение токсичности отработавших газов, представлены на рисунке 2.

Эксплуатационные мероприятия по снижению токсичности отработавших газов для дизельных двигателей

Рисунок 2 - Эксплуатационные мероприятия по снижению токсичности отработавших газов для дизельных двигателей

Для решения проблемы экономичности двигателя необходимо правильно отрегулировать системы топливоподачи и зажигания двигателей. При раннем или позднем зажигании заметно увеличивается расход топлива, значит, следует устанавливать на транспортные средства микропроцессорные компоненты, позволяющие управлять алгоритмами процессов топ ливопо дачи и зажигания. Микропроцессорные системы управления зажиганием и топливоподачей устанавливаются на современные автомобили и заметно увеличивают их стоимость. Существует необходимость в снижении стоимости данных компонентов и оснащении ими всех без исключения транспортных средств.[9,стр 45]

Для того, чтобы снизить выбросы возможна установка нейтрализатора. Нейтрализаторы могут быть трех типов: каталитические (могут совмещать функции окисления и восстановления), термические (основаны на ускорении окисления продуктов горения, нейтрализует оксид углерода, альдегиды, частицы сажи) и жидкостные (пропускают через слой жидкости, как правило, воды, поглощаются сажа, бензапирен, окислы серы, формальдегид). Как правило, применяют каталитические нейтрализаторы [7,с. 5].

Также возможна установка сажевых фильтров. Сажевые фильтры предназначены для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 80-100%. Фильтры, как и катализаторы, устанавливаются на пути выхода отработавших газов из камеры внутреннего сгорания [8, с. 151].

Снизить вредные выбросы от автотранспортных средств можно путем воздействия на транспортный поток. Наличие в потоке транспортных средств с различными эксплуатационными свойствами приводит к возрастанию неравномерности движения и расхода топлива. Создание однородных потоков возможно дифференцированием полос движения для легковых и грузовых автотранспортных средств, выделением магистралей для пассажирского и грузового движения, выделением отдельных полос для маршрутного пассажирского транспорта, специализацией полос при подходе к пересечению по дальнейшему направлению движения. Воздействие на скоростной режим транспортного потока также дает положительный эффект по снижению токсичных выбросов двигателей внутреннего сгорания [9, с. 77].

Снизить вредные выбросы автотранспортных средств можно путем внедрения интеллектуальных систем управления дорожным движением (ИТС). Внедрение ИТС, в частности, способствует снижению числа задерживаемых транспортных средств и времени их задержки у перекрестка, уменьшением неравномерности движения на перегонах магистралей, что положительно влияет на экологическую обстановку.

Таким образом, для снижения вредных выбросов автотранспорта необходимо использовать комплекс мероприятий, основанный на технических, эксплуатационных и информационных решениях, позволяющих в совокупности уменьшить негативное влияние автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье людей.

Библиографический список

  • 1. Wang J. , Huang Z. , Miao H. , Wang X. , Jiang D. Study of cyclic variations of direct- injection combustion fueled with natural gas-hydrogen blends using a constant volume vessel //International journal of hydrogen energy. 2008. Vol. 33. Iss. 24. P. 7580-7591. doi: 10.1016/j.ijhydene.2008.09.041.
  • 2. Munack A, Schroder O, Krahl J, Bunger J, Comparison of relevant gas emissions from biodiesel and fossil diesel fuel, Agricultural Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development 3 (2001) manuscript EE 01 001.
  • 3. Стрелков A.K. Охрана окружающей среды и экология гидросферы [Электронный ресурс]: учебник/ Стрелков А.К., Теплых С.Ю.— Электрон, текстовые данные.— Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013.— 488 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20495
  • 4. Мельников А.А. Проблемы окружающей среды и стратегия ее сохранения

[Электронный ресурс]/ Мельников А.А.— Электрон, текстовые данные.— М.:

Академический Проект, 2009.— 744 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/36504

  • 5. Челноков А.А. Охрана окружающей среды [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Челноков А.А., Ющенко Л.Ф.— Электрон, текстовые данные.— Минск: Высшая школа, 2008.— 255 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/20114
  • 6. Другов Ю.С. Мониторинг органических загрязнений природной среды. 500 методик [Электронный ресурс]: практическое руководство/ Другов Ю.С., Родин А.А.— Электрон, текстовые данные.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.— 893 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/4583
  • 7. Уютов, С.Ю. Савельев Г.С., Прядкин В.И. Обзор зарубежных разработок по конвертации дизелей в газоискровый двигатель // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2014. № 1. с. 70-74. DOI: 10.12737/13130.
  • 8. Алексеенко В.А. Металлы в окружающей среде. Оценка эколого-геохимических изменений [Электронный ресурс]: сборник задач / Алексеенко В.А., Суворинов А.В., Власова Е.В.— Электрон, текстовые данные.— М.: Логос, 2012.— 216 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/9054
  • 9. Вартанов А.З. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг [Электронный ресурс]: учебное пособие / Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л.- М.: Горная книга, 2009.— 647 с.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/6622.
  • 10. Амбарцумян, В. В. Экологическая безопасность автомобильного транспорта / В. В. Амбарцумян, В. Б. Носов, В. И. Тагасов. - М.: Научтехлитиздат, 1999. - 276 с.

© Болотов Н.М, Красникова Д.А., Евсеева А.А., 2015

УДК 656.11 DOI 10.12737/19414 Болотов Р.А. Bolotov R.A.

магистрант 2 курса кафедры 2nd year Master of the department of

эксплуатация и организация maintenance and traffic vehicles, Belgorod

движения автотранспорта State Technological University,

Белгородского государственного Russian Federation

технологического университета, РФ

Новиков И.А. Novikov I.A.

кандидат технических наук, доцент Ph.D., associate professor of maintenance кафедры эксплуатация и организация and traffic vehicles department, Belgorod движения автотранспорта State Technological University,

Белгородского государственного Russian Federation

технологического университета, РФ

Дорохин С.В. Dorokhin S.V.

доктор технических наук, доцент, Doctor Tech. Sci., associate professor,

декан автомобильного факультета dean of motor-car faculty Voronezh State

Воронежского государственного University of Forestry and Technologies

лесотехнического университета named after G. F. Morozov,

имени Г.Ф. Морозова, РФ Russian Federation

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>