Источник: http://www.nbuv.gov.ua/portal/Chem_Biol/gnm/2009_53/Index%2053.htm
Вступ. Актуальність пошуку шляхів зменшення шкідливого впливу автомобільного транспорту на повітряне середовище міст
змушує фахівців всіх держав світу, занепокоєних катастрофічним погіршенням стану довкілля, шукати можливості для міжвідомчого об'єднання зусиль у вирішенні
цієї загальної проблеми [1]. Оскільки Україна намагається досягти статусу європейської держави, то і в нашій країні з цього питання необхідно приймати
рішучі заходи.
За даними експертних оцінок нині в світі експлуатується більше 630 млн. автомобілів [2], які спалюють велику кількість нафтопродуктів, істотно
забруднюючи повітряне середовище. Сьогодні внесок автотранспорту в забруднення атмосферного повітря непромислових міст становить майже 95%. Шкідливий вплив
викидів автомобілів виявляється в забрудненні повітряного басейну відпрацьованими газами, що в достатній мірі досліджено і результатом цього є ряд
рекомендацій та нормативних документів.
Забруднення атмосфери викидами автотранспорту обумовлюється перш за все фізико-хімічними процесами, які відбуваються у бензинових та дизельних
двигунах внутрішнього згоряння, у паливній та вихлопній системах автомобіля, системі запалювання та згоряння, а також у ходовій частині.
Мета роботи — проведення аналізу основних методів зниження токсичної дії викидів автотранспорту. Техніко-технологічні методи — удосконалення
процесів сумішоутворення, модернізація свічок запалювання, безпосереднє впорскування палива, рециркуляція відпрацьованих газів, каталітична нейтралізація,
перехід з рідкого на газоподібне паливо. їх сукупність характеризує з однієї сторони, вплив об'єктивних причин, що визначають існуючий на сьогодні рівень
екологічної технологічності двигунів, азіншої, суб'єктивний вплив людини на процес забруднення атмосфери.
Результати досліджень та їх науковий розгляд. Кількість викидів забруднюючих речовин залежить від категорії автомобілів, від їх
вантажопідйомності, типу двигуна, використаного палива, організації контролю вмісту токсичних речовин у відпрацьованих газах. В період уповільненого руху автомобіля в атмосферне повітря надходить більша кількість вуглеводнів в порівнянні з іншими режимами. Максимальне надходження оксиду вуглецю у відпрацьованих газах (близько 10% за об'ємом) відбувається при роботі двигуна на холостій ході, що спостерігається на перехрестях, а в прискореному русі формується максимальний викид оксидів азоту. При рівномірному русі автомобіля кількість забруднюючих викидів значно менша. Дизельні двигуни на відміну від карбюраторних при роботі на нестабільних режимах викидають значно менше токсичних компонентів. В період розгону автомобіля з дизельним двигуном значно збільшується кількість ди¬му у відпрацьованих газах, але при цьому концентрація оксиду вуглецю та діоксиду азоту зростає неістотно. При гальмуванні автомобіля вміст токсичних речовин і твердих часток у відпрацьованих газах дизельного двигуна практично знижується
до нуля. Зі збільшенням пробігу автомобіля ступінь токсичності відпрацьованих газів зростає. Це відбувається в результаті відкладення нагару і важких
вуглеводнів на стінках камери [3]. Щоб запобігти збільшенню концентрацій забруднюючих речовин необхідно регулярно проводити технічне обслуговування
автомобілів із застосуванням діагностичних пристроїв, стендів обкатки і дослідження двигунів.
Тривале використання транспортних засобів призводить до зміни технічного стану та регулювання параметрів двигунів внутрішнього згоряння.
Викиди токсичних речовин двигунів автомобілів зростають швидше за їх фізичне зношення. Допустимий рівень токсичних викидів в автомобілях гарантується
підприємством-виробником лише в перші три роки експлуатації. В процесі роботи автотранспортних засобів поточні несправності та порушення регулювання
призводять до погіршення показників токсичності. Погані дорожні та кліматичні умови, низька якість паливних матеріалів, недостатня якість технічного
обслуговування і ремонту автомобілів призводить до швидкого зносу вузлів і агрегатів рухомого складу, збільшенню викидів.
В карбюраторних автомобілях відхилення в системі живлення двигуна підвищує токсичність викидів на 30-40%, в системі запалювання — на 25-30%,
в механічній частині двигуна — на 20-25%. Найбільший вплив на перевищення викидів оксидів вуглецю спричиняє розлад регулювання в системі живлення
концентрації шкідливих речовин можуть бути перевищені на 70% і більше. При дотриманні належного технічного стану автомобілів та своєчасному регулюванню
двигунів забезпечується зниження викидів оксиду вуглецю на 10% та вуглеводнів — на 11%, а використання раціональних прийомів керування автомобілів
дозволяє заощадити до 20% палива і знизити викиди шкідливих речовин до 80%.
Для дизельних двигунів практично кожна несправність впливає на витрату палива і димність. Понаднормова подача палива в камеру згоряння
двигуна на 25% підвищує димність відпрацьованих газів на 40% [4].
Розглянемо метод удосконалення процесів сумішоутворення. В його основу закладено зменшення конденсації парів бензину при роботі двигуна на
режимах неповного навантаження шляхом інтенсивного підігріву суміші. Але при роботі двигуна з повним навантаженням підігрів суміші, навпаки, не ефективний,
тому що максимальна потужність двигуна в цьому випадку знижується завдяки зменшенню коефіцієнта наповнення циліндрів. Таким чином метод можна ефективно
застосовувати тільки при встановленому потоці суміші. При цьому карбюратор повинен бути оснащений регулятором суміші в залежності від температури.
Порівняння результатів досліджень складу відпрацьованих газів стандартних двигунів і двигунів з удосконаленими процесами сумішоутворення показало,
що викиди вуглецю зменшуються на 70%. також спостерігається незначне зниження концентрації вуглеводнів та оксидів сірки [5].
Організаційні методи обумовлені діяльністю людини, не вимагають технологічних втручань і матеріальних витрат та дозво¬лять знизити рівень
шкідливих викидів автомобілів.
Під час руху автомобіля в міських умовах водій сам визначає швидкість руху, враховуючи наявність обмежень. З практики відомо, що найбільш
екологічною у межах міста є швидкість 40-50 км/год. Мінімальні викиди оксиду вуглецю зафіксовані при швидкості рівній 55-60 км/год., викиди діоксиду
азоту і вуглеводнів зростають при збільшенні швидкості руху. Тому мінімальні сумарні викиди забруднюючих речовин — 25 г/км, зафіксовані при швидкості
40-60 км/год., тобто при оптимальній швидкості руху легкових автомобілів у міських умовах.
До інженерних методів відносяться методи, які передбачають встановлення додаткових пристроїв захисту атмосферного повітря в основні
технологічні системи автомобіля і, як наслідок, призводять до поліпшення їх екологічних параметрів.
Слід відзначити конструкторські розробки двигунів внутрішнього згоряння, які працюють на бідних сумішах (співвідношення повітря/паливо —
приблизно 20:1), що дозволяє зменшити їх детонацію та на 20% підвищити паливну економічність у порівнянні із звичайними двигунами [6]. При роботі дизельних
двигунів зменшуються витрати палива на 35-40% у порівнянні з бензиновими двигунами і спостерігається менша кількість шкідливих викидів. Тому вони є більш
економічними і менш токсичними пересувними джерелами забруднення, хоча потребують значного удосконалення паливоподаючої апаратури. Вирішенню проблеми
зниження токсичності викидів дизелів сприяє використання наддуву з проміжним охолодженням повітря, при цьому викиди шкідливих речовин такими двигунами
на 30% нижчі ніж у бензинових. Найбільш високі показники у газотурбінних двигунів, які характеризуються у 8 разів нижчими викидами оксидів вуглецю та
у 6 разів нижчими викидами вугле¬воднів [7]. В умовах експлуатації двигуни автомобілів працюють на режимах, які характеризуються непостійною потужністю.
Найбільш несприятливими режимами роботи в умовах міста є режим холостого і примусового холостого ходу при яких збільшується вміст оксиду вуглецю і суми
вуглеводнів в продуктах емісії в 3-4 рази в порівнянні з емісією на середніх навантаженнях. Для зменшення забруднення навколишнього середовища викидами
забруднюючих речовин існуючих типів двигунів внутрішнього згоряння потрібно використовувати методи нейтралізації та спеціальні пристрої — уловлювачі,
це обладнання забезпечує зниження викиду оксиду вуглецю в 2-3 рази, вуглеводнів в 2 рази [8].
Висновки. В сучасних умовах пошук обґрунтованого організаційного рішення проблеми негативної дії автотранспорту на повітряний басейн
міст не менш актуальний, ніж розробка технологічних методів зниження викидів автотранспорту. Необхідність комплексного врахування багаточисельних
факторів визначає необхідність розробки єдиного методичного підходу до прийняття рішень щодо захисту повітряного середовища від викидів автомобілів,
впровадження їх на державному рівні, а також на рівні Міністерств та відомчих органів, установ місцевого самоврядування за участю фахівців природоохоронної
служби державного санітарного нагляду. Таким чином, аналіз нових технологій і основних методів для зниження шкідливих викидів від автомобілів дозволяє
констатувати той факт, що застосування удосконалених методів конструювання, нейтралізації та спеціальних пристроїв — уловлювачів приводить до значного
покращення екологічного стану навколишнього середовища.