Устройство автомобилей




Выхлопные газы и человеческий организм




Бурная эволюция машиностроительных отраслей, обусловленная извечной тягой человечества к повышению комфорта собственного бытия и удовлетворения разнообразных нужд, сопровождается и негативными последствиями, в первую очередь – для здоровья людей и окружающей природной среды. Причем не только для ныне живущих, но и для будущих поколений человеческой расы, да и для планеты в целом.

Интенсивное развитие легкой и особенно тяжелой промышленности, а также автотранспорта, приводит к колоссальным выбросам в атмосферу, на почву и водные ресурсы планеты самых разнообразных химических веществ, нарушающих нежный баланс условий существования живой природы. При этом выхлопные газы, являющиеся непременным спутником работающих двигателей внутреннего сгорания, составляют почти 90% от общего объема загрязнений окружающей среды.

Мировой парк автомобилей, дорожно-строительной и сельскохозяйственной техники в настоящее время насчитывает миллионы машин разных типов, назначения и производительности. Львиная доля этой техники оснащена двигателями внутреннего сгорания, и при работе оказывают негативное влияние на окружающий живой мир. Так, один легковой автомобиль, в среднем, способен за день работы выбросить в атмосферу почти килограмм разнообразных токсичных и канцерогенных веществ, которые способны не только оказывать очевидный сиюминутный вред, но и накапливаться в окружающей среде длительный период времени, проявляя негативные последствия через годы и десятилетия. Тяжелые грузовики и автобусы наносят еще более существенный вред, чем легковушки.

Особенно заметно сказывается негативное влияние выхлопных газов автомобилей в крупных мегаполисах и городах, особенно в часы интенсивного движения на улицах и дорогах. И если на заре появления автотранспорта эти негативы казались достаточно безобидными, то в наше время жители мегаполисов начинают задыхаться в буквальном смысле этого слова. Но и это не весь «арсенал» вреда, наносимый выбросами из автомобильных глушителей – многие компоненты отработавших газов способны годами накапливаться в живых тканях и со временем проявлять себя, вызывая онкологию и даже мутацию организма.

***

Что представляют собой выхлопные газы автомобилей?

Выхлопные газы автомобилей – это сочетание десятков и сотен видов химических соединений, среди которых присутствуют и достаточно безобидные вещества, и относительно вредные, и даже смертельно опасные для живых существ. Все эти вещества образуются в результате химических реакций, протекающих в процессе сгорания автомобильного топлива, либо содержатся в топливе, не успевшем сгореть в цилиндрах двигателя и выброшенном в атмосферу в виде чистых или недоокислившихся нефтепродуктов.
Определенный вред наносят и твердые частички сажи, содержащиеся в продуктах сгорания некоторых видов автомобильного топлива, например, дизельного, а также банальная пыль и прочие твердые частицы, выбрасываемые выпускным трактом системы питания, поскольку они способны не только негативно влиять на дыхание, но и адсорбируют другие вредные компоненты отработавших газов.

Химический и механический состав выхлопных газов

Выхлопные газы могут образоваться в результате сгорания различных видов топлива, при этом в них могут содержаться вредные компоненты, перечисленные ниже.

Оксиды углерода

Чрезвычайно опасен монооксид углерода СО (угарный газ). Менее опасен углекислый газ СО2, но и он при определенной концентрации в воздухе способен оказывать негативное влияние на организм человека.

Оксиды азота

Наибольшую опасность для человеческого организма представляют диоксид азота NO2 и монооксид азота NO.

Оксиды серы

Наиболее опасен диоксид серы 2 (двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид).

Бензопирен

Бензопирен — ароматическое соединение из числа полициклических углеводородов. Способен аккумулироваться в организме и приводить к серьезным заболеваниям, оказывая канцерогенные и мутагенные действия.

Альдегиды

К альдегидам относят класс органических соединений, содержащих альдегидную группу CHO. Эти вещества обладают раздражающим и нейротоксическим действием на живые организмы. Некоторые альдегиды обладают канцерогенными свойствами, т. е. способны вызвать онкологические заболевания.

Ароматические углеводороды

К ароматическим углеводородам относят обширную группу углеродистых соединений (бензол и его гомологи - ксилол, толуол, стирол и др.), способных оказывать разнообразное воздействие на живой организм.

Соединения свинца

Из различных соединений свинца наибольшее токсикологическое значение имеют арсенат, ацетат, хромат, карбонат, хлорид, нитрат и ряд других солей этого металла.

Сажа и взвешенные частицы (пыль)

Эти компоненты выхлопных газов сами по себе не являются токсичными, но они способны вызывать дисфункции дыхательных органов. Кроме того, поверхность этих частиц насыщена другими, более токсичными газообразными компонентами продуктов сгорания топлива, которые адсорбируют в твердые частицы.

Воздействие компонентов выхлопных газов на организм человека

Вследствие содержания в выхлопных газах автомобилей вредных и даже ядовитых веществ, они способны вызывать развитие острых и хронических заболеваний, особенно при постоянном или систематическом действии на организм человека.

Для органов дыхания характерные следующие заболевания:

  • аллергические реакции;
  • астма;
  • бронхит;
  • гайморит;
  • образование злокачественных опухолей;
  • воспаление дыхательных путей;
  • эмфизема.

Для сердечнососудистой системы свойственны такие заболевания:

  • кислородное голодание;
  • нарушения дыхания в виде отдышки;
  • головокружения;
  • проявления признаков стенокардии;
  • инфаркт миокарда;
  • повышение вязкости крови, как итог – тромбозы, тромбоэмболии;
  • кислородное голодание, так называемая гипоксия тканей.

Для нервных клеток характерно развитие таких нарушений:

  • общее недомогание;
  • повышенная возбудимость;
  • сонливость и стойкое нарушение сна.

Многие химические соединения, входящие в состав выхлопных газов, в особенности тяжелые металлы, характеризуются свойством накапливаться в живых тканях и органах. Это приводит к зашлаковыванию организма с последующим развитием серьезных заболеваний.

Наибольший объем токсинов присутствует в выхлопных газах при пуске холодного двигателя, при работе на холостом ходу или в режиме повышенных нагрузок. В этих случаях система питания подает двигателю обогащенную или даже богатую горючую смесь, в результате происходит неполное сгорание топлива и выброс несгоревших или недоокислившихся компонентов в атмосферу.

***




По степени действия на человека, составляющие выхлопных газов можно разбить на шесть групп:

К первой группе относятся малотоксичные компоненты отработавших газов. К ним относят азотные соединения, водород, водяной пар, кислород, углекислый газ и прочие составляющие атмосферы. Такие вещества не несут непосредственно вред здоровью человека, однако способствуют возникновению неблагоприятных условий существования людей, так как оказывают действие на состав окружающего воздуха. Негативное воздействие этих веществ на живой организм существенно возрастает с повышением их концентрации в атмосферном воздухе.

Ко второй группе относится оксид углерода (угарный газ), который является чрезвычайно токсичным веществом. Отравиться угарным газом можно, например, при работающем двигателе автомобиля в помещении с плотно прикрытыми воротами или во время ночлега в машине с не заглушенным мотором.
Угарный газ вызывает кислородное голодание и, как результат, нарушение функций всех внутренних систем человеческого организма. Степень интоксикации угарным газом определяется его концентрацией, временем действия и иммунитетом человека, на которого воздействует это вещество.
При легком отравлении учащается сердцебиение, наблюдается пульсация в висках и темнеет в глазах.
Для среднего отравления характерны сонливость и неясное сознание.
Тяжелая степень отравления газом с концентрацией более 1% приводит к потере сознания, а в отдельных случаях, даже к летальному исходу.

К третьей группе относятся окислы азота и серы. Некоторые из этих соединений считаются даже более токсичными элементами, чем угарный газ.
Диоксид азота тяжелее воздуха и скапливается внизу помещений, в приямках, нишах и каналах, а при повышенных концентрациях является очень опасным работников, занимающихся регулярным обслуживанием автомобилей. При продолжительном действии таких газов человек может заболеть астмой, отеком легких, хроническим бронхитом, воспалением слизистой пищеварительной системы, сердечной недостаточностью и нервными расстройствами.
Интоксикация оксидами азота, в зависимости от условий (концентрация и соотношение веществ во вдыхаемом воздухе), может развиваться либо по удушающему (токсический отек легких), либо по шокоподобному (метгемоглобинообразование, ожог легких), либо по обратимому (падение АД) типу.
Наиболее типичным для оксидов азота является удушающее действие, приводящее к развитию отека легких.
Вдыхание диоксида азота в очень высоких концентрациях приводит к быстрому развитию нитритного шока, часто заканчивающегося гибелью пострадавших.
В случае преобладания в газовой смеси монооксида азота развивается так называемая обратимая форма интоксикации. Поражение сопровождается одышкой, рвотой, падением артериального давления за счет сосудорасширяющего действия NO. Эти явления быстро проходят после удаления пораженного из зараженной атмосферы.
Очень токсичным компонентом этой группы является диоксид серы SO2. Симптомы при отравлении сернистым газом - насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации - удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.
При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле.
Установлено, что чувствительность к сернистому газу может сильно отличаться у отдельных людей, животных и растений. Так, среди растений наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее - роза, сосна и ель.

Четвертая группа является самой многочисленной по количеству веществ, включает более полутора сотен различных соединений. Сюда входят самые разнообразные углеводороды, например, парафиновые алканы, нафтеновые цикланы и определенные ароматические бензолы. Эти вещества ядовиты и пагубно действуют на функции сердечнососудистой системы.
Помимо этого, углеводородные соединения являются канцерогенами и способствуют возникновению и росту злокачественных опухолей;

В пятую группу входят органические альдегиды, такие как формальдегид, акролеин и уксусный альдегид. Подобные вещества также ядовитые и являются продуктом неполного сгорания топлива на режимах обогащенной или богатой смеси, особенно если температура отработавших газов невысокая.
Вредное воздействие таких соединений выражается в раздражение слизистых оболочек, поражении внутренних дыхательных органов и нервных клеток.

К шестой группе относится сажа и мелкие элементы, являющиеся результатом износа и внутреннего нагара на двигателе, а также добавления аэрозолей и масел. Такие частицы не оказывают непосредственного негативного влияния на здоровье человека, но способны оказывать раздражающее действие на дыхательные пути и собирают на своей поверхности опасные химические компоненты, содержащиеся в выхлопных газах.

Современные тенденции развития автотранспортной техники характеризуются динамичным повышением требований к экологичности автомобиля и элементов его конструкции, в первую очередь – двигателей внутреннего сгорания. Возрастают требования к составу отработавших газов, которые контролируются газоанализаторами различных типов. Уделяется колоссальное внимание оптимизации системы питания ДВС.
В наши дни ведутся интенсивные разработки, направленные на скорейшую замену силовых агрегатов автомобилей менее опасными с экологической точки зрения – электрическими двигателями, а также двигателями, способными работать на альтернативном и более экологически безопасном топливе.

вредное воздействие выхлопных газов на природу

***

Нормативные документы по токсичным веществам в отработавших газах

Способы снижения токсичности выхлопных газов



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты