7.2. Токсичність відпрацьованих газів

Автомобіль, бульдозер, трактор, комбайн тощо - це рухомі дже­рела забруднення атмосфери відпрацьованими газами та парами нафтопродуктів із системи живлення і оливної системи. Особливо негативно впливає на людей і навколишнє середовище вантажний, автобусний парк, важка техніка, причому із погіршенням технічного стану збитки за рахунок забруднення атмосфери зростають. У від­працьованих від­працьованих газах міститься велика кількість сполук (у газах дизелів їх понад 200), різних за токсичністю. Основними з них (за кількістю вмісту) є оксид вуглецю, оксиди азоту та сірки, сполуки металів (у ви­падках використання бензинів з антидетонаторами), незгорілі вуг­леводні, сажа, а також високотоксичні акролеїн та бенз-а-лірен. Згідно із стандартами з охорони праці та природи, гранично допус­тима концентрація деяких сполук у повітрі така:

оксидів вуглецю 20 мг/м³;

оксидів азоту 5 мг/м³;

сірчаного ангідриду 10 мг/м³;

акролеїну 0,2 мг/м³;

тетраетилсвинцю 0,005 мг/м³.

Бенз-а-пірен зумовлює онкологічні захворювання. Досліджено, що з підвищенням вмісту ароматичних вуглеводнів у бензині підви­щується кількість бенз-ос-пірена у відпрацьованих газах. У бензинах без антидетонаторів вміст ароматичних вуглеводнів збільшується з підвищенням октанового числа. Так, при роботі двигуна на бензині із вмістом ароматичних вуглеводнів 21,2% на долю бенз-а-пірена припадало 5,5 мкг/дм³; на бензині із вмістом ароматичних вугле­воднів 25,7% - 10-12; на бензині із вмістом ароматичних вуглевод­нів 37,7% - 47-53 мкг/дм³.

Оксид вуглецю (чадний газ) - СО - дуже отруйний. Його вміст у відпрацьованих газах підвищується при роботі двигуна на перезбагачених сумішах, тобто при нестачі кисню.

Оксиди азоту NO, N0₂, N₂0₄, N₂0₅ позначають сумарно NO_x.

Вміст оксидів азоту у відпрацьованих газах залежить від робо­чих температур, швидкості згоряння палива. Так, при роботі двигу­на на газовому пропан-бутановому паливі вміст оксидів азоту у відпрацьованих газах зменшується внаслідок зниження температу­ри згоряння газо-повітряної суміші, кращої гомогенності паливної суміші порівняно із вмістом оксидів азоту у відпрацьованих газах при роботі двигуна на бензині.

При роботі двигуна на паливі, що містить спирти, знижується початкова температура суміші та максимальна температура робочо­го циклу двигуна, бо спирти мають високу теплоту випаровування. Внаслідок цього вміст оксидів азоту у відпрацьованих газах менший порівняно з їх вмістом у відпрацьованих газах бензинового двигуна.

Токсичність диоксиду азоту, N0₂ у 10 разів вища за токсичність оксиду вуглецю. Вміст диоксиду азоту значно менший при роботі двигунів на газоподібному вуглеводневому паливі, а також на спир­тах і бензоспиртових сумішах.

Оксиди азоту можуть утворюватися внаслідок реакцій азоту повітря, що подається на згоряння палива (вміст азоту в повітрі скла­дає 78,1%), з киснем (в повітрі його міститься 24% за об'ємом). Привзаємодії з водою оксиди азоту утворюють кислоти, що діють на слизові оболонки, легені, нервову систему людини.

Оксиди сірки, крім отруйної дії, мають високу корозійність при їх розчиненні у краплинах води.

У відпрацьованих газах містяться незгорілі вуглеводні, альдегі­ди, кетони, сажа та інші сполуки неповного згоряння палива.

Кількість і склад вуглеводнів, що попадають у відпрацьовані гази, залежать від хімічного та фракційного складу палива, швидкості деструкції" та повноти згоряння важких складових палива.

Парафінові та нафтенові вуглеводні є менш токсичними порівня­но з ненасиченими та ароматичними. Високотоксичними є полі-циклічні ароматичні вуглеводні, яких може бути більше 20 сполук у відпрацьованих газах, серед яких найбільший вміст має бенз-а-пірен - С₂₀Н₁₂. Вміст поліциклічних ароматичних вуглеводнів у відпрацьо­ваних газах збільшується в процесі згоряння палив при недостатній кількості кисню (повітря). У зношених двигунах вміст ароматичних вуглеводнів у відпрацьованих газах підвищується, бо при збільшенні зазорів ЦПГ до камери згоряння попадає більша кількість моторної оливи, яка бере участь у процесах термічної деструкції і утворенні продуктів неповного згоряння у відпрацьованих газах.

Концентрація поліциклічних ароматичних вуглеводнів у відпра­цьованих газах відносно невелика, але вони мають дуже сильну отруйну властивість. Разом з димом (сажею) попадають у легені лю­дини і сприяють виникненню онкологічних захворювань

Кількість сажі у відпрацьованих газах дизелів більша порівняно з її вмістом у відпрацьованих газах бензинових двигунів. Чим більше сажі у завислому стані в повітрі, тим більше попадає її в органи дихання людини. На поверхні сажі проходить адсорбція шкідливих речовин, підсилюючи їх шкідливу дію на людину.

Утворення сажі, як і вуглеводнів, і її вміст у відпрацьованих га­зах залежить від якості палива, процесу згоряння, однорідності скла­ду паливно-повітряної суміші. Олефінові, ароматичні вуглеводні, важкі фракції палива, смолисті речовини сприяють неповноті зго­ряння палива, підвищенню димності відпрацьованих газів, збільшен­ню в них кількості сажі.

Підвищення димності відпрацьованих газів призводить не тільки до забруднення повітря отруйними речовинами і виникнення неприє­много запаху, але й погіршує прозорість повітря, видимість, що може сприяти збільшенню аварійності на дорогах.

У відпрацьованих газах можуть бути такі високотоксичні речо­вини, як альдегіди, з яких формальдегід - НСНО - має токсичність у 70 разів вищу за токсичність оксиду вуглеця.

Продукти неповного згоряння палив можуть брати участь в ут­воренні отруйного туману - смогу.

Для запобігання отруєння людей, забруднення навколишнього середовища встановлені гранично допустимі концентрації токсич­них сполук в атмосфері, в приміщеннях.