В результаті роботи двигуна внутрішнього згорання, якими оснащений кожен сучасний автомобіль, відбувається згорання гідрокарбонатного палива, і в атмосферу викидається величезна кількість різноманітних хімічних сполук. Починаючи з середини 60-х років минулого століття викид вихлопних газів став хвилювати багатьох людей. З цього моменту починається боротьба людства за максимально можливе скорочення цих викидів.
Проблема, пов’язана з парниковим ефектом
Кліматичні зміни на глобальному рівні є однією з важливих особливостей XXI століття. Багато в чому ці зміни обумовлені діяльністю людства, зокрема, в останні десятиліття значно збільшилися викиди парникових газів в атмосферу. Основним джерелом викидів є вихлопні гази автомобілів, 30 % яких є парниковими.
Парникові гази існують у природних умовах і покликані регулювати температуру нашої блакитної планети, однак навіть незначне збільшення їх кількості в атмосфері може привести до серйозних глобальних наслідків.
Самим небезпечним парниковим газом є CO2, або вуглекислий газ. На його частку припадає близько 80 % всіх викидів, велика частина яких пов’язана із спалюванням палива в двигунах автомобілів. Вуглекислий газ залишається тривалий час в атмосфері в активному стані, що збільшує його небезпека.
Автомобіль – головний забруднювач атмосфери
Одним з основних джерел вуглекислого газу є вихлопи автомобілів. Крім CO2 вони викидають в атмосферу чадний газ CO, залишки вуглеводнів, оксиди азоту, сполуки сірки і свинцю, а також тверді частки. Всі ці сполуки в величезних кількостях попадають у повітря, призводять до глобального збільшення температури і появи серйозних хвороб у людей, які живуть у великих містах.
Крім того, різні автомобілі викидають вихлопні гази різного складу, все залежить від типу використовуваного пального, наприклад бензин або дизельне паливо. Так, при згорянні бензину виникає цілий букет хімічних сполук, які складаються в основному з чадного газу, оксидів азоту, вуглеводнів і з’єднань свинцю. Вихлопи дизельних двигунів містять сажу, яка призводить до утворення смогу, незгорілі вуглеводні, оксиди азоту та сірчаний ангідрид.
Таким чином, шкоди вихлопних газів для навколишнього середовища безсумнівний. В даний час ведеться робота по зменшенню кількості викидів кожним авто, а також заміна використання бензину альтернативними і більш екологічними джерелами енергії, наприклад сонячної чи вітрової енергії. Велика увага приділяється водневого палива, результатом згоряння якого є звичайний водяний пар.
Вплив викидів на здоров’я людини
Шкоду, яку наносять вихлопні гази здоров’ю людини, може бути дуже серйозним.
В першу чергу небезпечний чадний газ, який викликає втрату свідомості і навіть смерть, якщо його концентрація в атмосфері підвищена. Крім нього шкідливі оксиди сірки та сполуки свинцю, які вилітають у великій кількості з вихлопної труби авто. Сірка та свинець відомі своїм сильним отруйною дією і можуть залишатися в організмі тривалий час.
Вуглеводні і частинки сажі, які також потрапляють в атмосферу в результаті часткового згоряння палива в двигуні, здатні викликати важкі захворювання дихальної системи, включаючи розвиток злоякісних пухлин.
Постійне і тривале дію вихлопних газів на організм призводить до ослаблення імунітету людини, бронхіту. Шкода наноситься кровоносних судин і нервової системи.
Вихлопні гази автомобілів
В даний час у всіх країнах світу автомобілі проходять обов’язкову перевірку на відповідність встановленим екологічним стандартам. У більшості випадків називають такі вихлопні гази, шкоду екології від яких є максимальним:
- монооксид вуглецю і вуглекислий газ;
- різні залишки вуглеводнів.
Однак сучасні стандарти розвинених країн світу також пред’являють вимоги по рівню викидаються в атмосферу оксидів азоту і до системи контролю процесу випаровування пального з паливного бака.
Вуглекислий газ (CO)
З усіх забруднювачів навколишнього середовища найнебезпечнішим є вуглекислий газ, оскільки він не має ні кольору, ні запаху. Шкоду для здоров’я вихлопного газу автомобілів значний, так, його концентрація в повітрі всього 0,5 % здатна викликати у людини втрату свідомості і подальшу смерть протягом 10-15 хвилин, а така концентрація, як 0,04 %, призводить до виникнення головного болю.
Цей продукт роботи двигуна внутрішнього згоряння утворюється у великій кількості, коли бензинова суміш є багатою вуглеводнями і бідній киснем. В цьому випадку відбувається неповне згоряння палива і утворюється CO. Проблема може бути вирішена шляхом правильного налаштування карбюратора, заміною або очищенням брудного повітряного фільтра, регулювання клапанів, впрыскивающих горючу суміш, і деякими іншими міра.
Виділяється велика кількість CO у вихлопних газах у процесі прогріву автомобіля, оскільки його двигун є холодним і спалює частково бензинову суміш. Тому прогрів автомобіля слід здійснювати в добре провітрюваному приміщенні або на відкритому повітрі.
Вуглеводні та органічні масла
Вуглеводні, які не догорають в двигуні, а також випарувалися органічні масла є речовинами, які визначають основний шкоду вихлопних газів автомобілів для навколишнього середовища. Самі по собі ці хімічні сполуки не представляють небезпеки, однак, потрапляючи в атмосферу, вони вступають у реакцію з іншими речовинами під дією сонячних променів, і отримані сполуки спричинюють різь в очах, утруднюють дихання. Крім того, вуглеводні є основною причиною смогу у великих містах.
Зниження кількості вуглеводнів у вихлопних газах досягається шляхом налаштування карбюратора так, щоб він готував і не бідну, і не багату суміш, а також постійним контролем надійності компресійних кілець в циліндрах двигуна і регулюванням свічок запалювання. Повне спалювання вуглеводнів призводить до утворення вуглекислого газу і парів води, які є нешкідливими речовинами як для екології, так і для людини.
Оксиди азоту
Близько 78 % атмосферного повітря складається з азоту. Він є досить інертним газом, але при температурах спалювання палива вище 1300 °C азот розщеплюється на окремі атоми і вступає в реакцію з киснем, утворюючи різного типу оксиди.
Шкода вихлопних газів для здоров’я людини також пов’язаний з цими оксидами. Зокрема, найбільше страждає дихальна система. При великих концентраціях і тривалому дії оксиди азоту можуть викликати головні болі і гострий бронхіт. Шкідливі оксиди і для навколишнього середовища. Потрапивши в атмосферу, вони утворюють зміг і руйнують озоновий шар.
Для зниження викидів оксидів азоту застосовують в автомобілях спеціальну систему рециркуляції викидів газів, принцип роботи якої полягає у підтримці температури двигуна нижче порога утворення цих оксидів.
Випаровування палива
Просте випаровування палива з бака може стати одним з потужних джерел забруднення навколишнього середовища. У зв’язку з цим останні кілька десятиліть виготовляють спеціальні баки, конструкція яких покликана вирішувати дану проблему.
Бак з пальним повинен “дихати”. Для цього придумана спеціальна система, яка полягає в тому, що сама порожнина бака з’єднана з допомогою шлангів з резервуаром, який заповнений активованим вугіллям. Цей вугілля здатний поглинати виникають пари палива, коли двигун автомобіля не працює. Як тільки двигун заводиться, відкривається відповідний отвір і в двигун надходять поглинені вугіллям пари для їх спалювання.
За працездатністю всієї цієї системи з бака і шлангів потрібно постійно стежити, оскільки у них може виникати витік парів пального, які будуть забруднювати навколишнє середовище.
Вирішення проблеми викидів у великих містах
У великих сучасних містах зосереджені десятки тисяч заводів, проживають мільйони людей і по вулицях їздять сотні тисяч автомобілів. Все це сильно забруднює атмосферу, що стало основною проблемою XXI століття. Для її рішення міська влада запроваджує ряд адміністративних заходів.
Так, в 2003 році в Лондоні був прийнятий протокол проти забруднення автомобільним транспортом навколишнього середовища. Згідно цього протоколу з водіїв, які їздять через центральні райони міста, стягується додаткова плата в розмірі 10 фунтів стерлінгів. У 2008 році лондонська влада затвердили новий закон, який став більш ефективно регулювати переміщення вантажного транспорту, автобусів і особистих авто по центральній частині міста, встановивши для них верхній швидкісний поріг. Ці заходи призвели до скорочення вмісту шкідливих газів в атмосфері над Лондоном на 12 %.
Починаючи з 2000-х років подібні заходи були прийняті в багатьох містах-мільйонниках. Серед них наступні:
- Токіо;
- Берлін;
- Афіни;
- Мадрид;
- Париж;
- Стокгольм;
- Брюссель та інші.
Протилежний ефект закону проти забруднення
Боротьба з вихлопними газами автомобілів не є простим завданням, що яскраво демонструє приклад двох найбрудніших міст на планеті: Мехіко і Пекіна.
З 1989 року в столиці Мексики діє закон, згідно з яким забороняється використовувати особистий автомобіль по певних днях тижня. У перший час цей закон став приносити позитивні результати і викиди газів скоротилися, проте через деякий час жителі почали набувати другі старі автомобілі, завдяки чому вони стали їздити кожен день на особистому транспорті, замінюючи одне авто іншим протягом тижня. Така ситуація погіршила ще сильніше стан міської атмосфери.
Подібна ситуація спостерігається і в столиці Китаю. За даними 2015 року, близько 80 % жителів Пекіна розташовують декількома автомобілями, що дозволяють їм переміщатися кожен день на них. Крім того, в цьому мегаполісі фіксується величезна кількість порушень закону проти забруднення.
