Влияние на биосферу

Все оксиды азота физиологически активны и поэтому опасны для человека. Оксид диазота (N₂O), известный также как веселящий газ, в малых концентрациях безвреден для человека, что позволяет использовать его для наркоза. Оксид азота (NO) – не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вдыхании NO образует с гемоглобином нестойкое соединение, которое препятствует переносу кислорода. Диоксид азота (NO₂) – желто-коричневый газ, который в виде характерной дымки можно визуально наблюдать над автомагистралями. Этот газ разрушает легкие и слизистые оболочки, в больших концентрациях вызывает отек легких. При контакте с влагой в организме образуются азотистая и азотная кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемы, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Если своевременно не перекрыть доступ жидкости в альвеолы, то отек легких может привести к смерти.

Диоксид азота принимает участие в образовании кислотных дождей и в реакциях образования и превращений тропосферного^ озона. В отличие от других оксидов азота, N₂O не вымывается дождями из тропосферы и поэтому может достигать границ стратосферы, где располагается озоновый слой [⁷]. Там он окисляется в оксид азота и включается в процессы разрушения стратосферного озона. Более подробно эти процессы будут рассмотрены в соответствующих главах.

Углеводороды Источники и механизм образования

К углеводородам относят большую группу органических соединений природного и антропогенного происхождения. Среди природных углеводородов особо выделяют метан (СН₄), ежегодное поступление в атмосферу которого оценивается в 1600 млн.т. Этот газ образуется в основном в процессах анаэробной (т.е. без доступа кислорода) переработки органического вещества микроорганизмами.

Основная масса углеводородов антропогенного происхождения (200 млн.т/год) образуются при испарении жидких и утечках газообразных топлив, сжигании углеводородных топлив как результат их неполного сгорания, при нанесении лакокрасочных покрытий (испарения), при добыче, переработке и распределении нефтепродуктов, а также в быту (аэрозоли, растворители и т.д.).

На долю углеводородов, выбрасываемых с отработавшими газами (ОГ), приходится всего около 20% всей их эмиссии. Однако если испарения топлив относительно безвредны, то в ОГ присутствуют углеводороды с повышенной токсичностью. В составе ОГ автомобильных двигателей присутствуют углеводороды, образующиеся двумя путями:

в результате реакций цепочно-теплового взрыва (пиролиза, синтеза), когда образуются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), альдегиды, кетоны, фенолы,

в результате неполного сгорания топлива.

Наибольшим уровнем токсичности, сравнимым с токсичностью всех остальных ПАУ, отличается бенз(а)пирен, адсорбируемый в виде твердых иглообразных образований на поверхности сажи. Этот продукт образуется при 800-900 ^оС. На переменных режимах – при разгонах и замедлениях – количество выбрасываемого бенз(а)пирена повышается примерно в 10 раз и еще в 10 раз – при запуске холодного двигателя. Установлено, что основной причиной образования бенз(а)пирена является наличие в топливе бензола и других ароматических соединений [Error: Reference source not found]. Поэтому в настоящее время содержание ароматических компонентов в топливах нормируется. Так, в европейском бензине содержание бензола не должно превышать 5% (об.), в Калифорнии – не более 1% (об.). В дизельном топливе по калифорнийским стандартам ароматических углеводородов должно быть не более 10%, а полиароматических – не более 1,4%.

Несгоревшие углеводороды остаются в зазорах, которые малы для распространения пламени (между поршнем и стенкой цилиндра, над первым поршневым кольцом, вокруг клапанов), а также в "замороженных" слоях у стенок цилиндра и переобогащенных зонах пространства камеры сгорания, где происходит пиролиз. Рост количества несгоревших углеводородов наблюдается и при работе двигателя на переобедненных смесях из-за гашения пламени или пропуска зажигания.

В последнее время в связи с введением соответствующих норм особое внимание уделяется испарению низкокипящих олефиновых углеводородов из системы питания АТС (топливного бака, поплавковой камеры карбюратора и впускного патрубка воздушного фильтра).

Испарение топлива представляет сочетание двух процессов: "вырывания" молекул углеводородов с поверхности жидкого топлива с образованием слоя насыщенных паров и диффузии паров из этого слоя в окружающую среду.