Загрязнение атмосферы выхлопными газами: влияние на человека и окружающую среду

Во второй половине 20 века во многих странах мира произошел резкий скачок развития автомобилестроения. Увеличение количества машин привело к усилению беспокойства как ученых, так и простых обывателей по поводу влияния продуктов сгорания топлива на здоровье человека и на экологию в целом.

Данная проблема загрязнения атмосферы выхлопными газами не потеряла своей актуальности. В их составе присутствует множество токсичных компонентов, поэтому выхлопные газы – одна из главных экологических проблем современности.

Что такое выхлопные газы?

Выхлопными газами автомобилей называют продукты переработки топлива, выбрасываемыми в атмосферу. Их состав и влияние на окружающую среду начали активно изучать еще в 60-е годы 20 века.

За последние десятилетия количество автомобилей на планете значительно увеличилось, а вредные выбросы, возникающие в процессе их работы стали серьезной проблемой. Особенно страдает от них экология крупных городов. Присутствие веществ, содержащихся в их составе, в мегаполисах превышает допустимые нормы и может привести к возникновению различных заболеваний.

Состав выхлопных газов

Состав выхлопных газов автомобилей зависит от качества используемого топлива и типа двигателя. Но отличия будут только в процентном составе тех или иных веществ. Выхлопы автомобилей состоят как из вполне безвредных веществ, так и из достаточно токсичных.

В большей части они состоят из таких газов, как азот, кислород, диоксид углерода и водяные пары. Эти вещества входят в состав атмосферного воздуха и не представляют никакой опасности для людей и окружающей среды. Объем каждой из вредных примесей в составе не превышает 1-2%, реже 5-10%. К опасным для здоровья можно отнести следующие компоненты:

• Оксид углерода.
• Альдегиды.
• Углеводороды.
• Диоксид серы.
• Сажа
• Бензапирен.

Монооксид углерода и углекислый газ

Эти вещества считаются опасными и наносящими серьезный ущерб экологии. В большинстве стран мира автомобили проходят проверку и сертификацию на соответствие международным нормам по их содержанию в составе выхлопных газов автомобилей.

Вред, наносимый этими примесями, зависит от их концентрации в воздухе. Так малое содержание (до 0,05%) углекислого газа может привести к возникновению головной боли и тошноты, а более высокое (0,5%) – вызывает удушье и смерть в течение 15 минут.

Причиной высокого содержания углекислого газа в воздухе является неполное сгорание топлива. Это чаще всего происходит при прогреве двигателя. Поэтому прогревать автомобиль рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении или на свежем воздухе.

Также уменьшить количество указанных веществ в составе автомобильных выхлопов можно при помощи правильной настройки карбюратора, заменой старого воздушного фильтра или регулировкой впрыскивающих клапанов.

Углеводороды и органические масла

Остатки не прогоревших углеводородов и пары органических масел не представляют опасности для здоровья людей. Но под действием солнечных лучей они вступают в реакцию с другими компонентами воздуха и образуют токсичные соединения. Полученные вещества могут вызвать раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей. Кроме того, одним из основных элементов смога являются углеводороды и их соединения.

Если следить за состоянием уплотнительных колец, а также настроить карбюратор и свечи зажигания таким образом, чтобы углеводороды в процессе работы двигателя прогорали полностью, то в результате будут выделятся безвредные вещества: углекислый газ и пары воды.

Формальдегид

В результате взаимодействия формальдегида, выделяемого автомобилями, с атмосферным азотом и рядом других компонентов воздуха образуются токсичные соединения. При их достаточной концентрации образуется туман, который может представлять опасность для человека.

Пыль и сажа

Мельчайшие твердые частицы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, оседают на обочинах и различных объектах вдоль автомобильных трасс. При постоянном вдыхании подобной пыли и сажи возникает риск развития заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Из-за малых размеров частиц сажи, они легко попадают непосредственно в кровеносные сосуды и оказывают пагубное влияние на них изнутри.

Возможности полностью исключить данные вещества из состава выхлопных газов пока не существует. Единственной возможностью уменьшить их количество – это применение качественного топлива.

Бензпирен

Бензпирен (Бензапирен) относится к группе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Данные мутагенные и канцерогенные вещества способны накапливаться в природных объектах, воде и почве. Бензипрен самый распространенный из ряда опасных веществ этой группы. Со временем он накапливается в организме человека и, при достижении определенной критической концентрации, оказывает необратимые воздействия на его здоровье.

Объем выхлопных газов

В среднем при сжигании одного литра топлива выделяется 16 тысяч литров выхлопных газов. Примерный объем газов, выделяемых каждым автомобилем можно вычислить, исходя из среднего расхода топлива на 100 км пробега, заявленного производителем машины. Для этого придется суммировать пройденное расстояние и считать общий объем заправленного топлива.

Выхлопы каждого автомобиля за 1 день или пройденный километр сосчитать просто невозможно. Также нельзя определить общий объем выхлопа большого количества машин, так как неизвестно сколько проезжает ежедневно или ежечасно каждая машина. Поэтому любые данные подобных исследований можно считать сильно усредненными или приближенными.

Влияние выхлопных газов на здоровье человека

Высокая концентрация вредных веществ, содержащихся в выхлопах автомобилей, в атмосфере представляет серьезную опасность для здоровья. Одним из самых быстродействующих и наиболее опасных компонентов автомобильных выхлопов является угарный газ. Он не имеет вкуса и запаха, а при высокой концентрации в замкнутом объеме вызывает тошноту, головокружение, удушье, обмороки и смерть.

Долгое время в качестве автомобильного топлива использовался этилированный бензин, в продуктах его сгорания присутствовал свинец. Этот опасный для человека элемент способен накапливаться в организме. Сейчас этот металл исключен из состава бензина, но за время применения этилированного бензина, свинец мог серьезно повлиять на здоровье жителей крупных городов.

При нагревании углеводородов под воздействием прямых солнечных лучей они окисляются и при вдыхании вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и обострение хронических заболеваний дыхательной системы.

Сажа и бензипрен, накапливаясь в организме человека, способны вызвать появление опухолей, в том числе и недоброкачественных.

При классификации веществ, вырабатывающихся в процессе сгорания автомобильного топлива, по степени опасности для человека выделяют 6 основных групп:

1. Безопасные.
   К ним относятся азот и его соединения, водород и водяные пары, кислород, углекислый газ и другие элементы земной атмосферы.
2. Оксид углерода или угарный газ.
   Наиболее опасная составляющая отходящих газов, он способен вызвать отравление и привести к смерти от сильнейшего удушья.
3. Оксид и диоксид азота.
   Эти вещества считаются более опасными чем угарный газ, при длительном воздействии данных газов даже в небольшой концентрации можно заболеть астмой, получить отек легких или хронический бронхит, а также они способствуют развитию заболеваний пищеварительной, сердечно-сосудистой и нервной систем.
4. Углеводородные соединения.
   В эту группу входит множество органических соединений, большинство из которых ядовиты, вредны для сердечно-сосудистой системы или приводят к возникновению опухолей.
5. Альдегиды.
   Вызывают раздражение слизистых оболочек, приводят к заболеваниям дыхательных путей и убивают нервные клетки.
6. Сажа и мелкодисперсные элементы
   Кроме непосредственного влияния на дыхательные пути и кровеносные сосуды способны впитывать в себя вредные вещества и способствовать их накоплению в организме.

Лечение при отравлении

В случае отравления продуктами сгорания топлива следует срочно обратиться в больницу. Для снижения вреда выхлопных газов автомобилей для сердечно-сосудистой системы производят инъекции препаратов для нормализации ее работы.

При отравлении угарным газом проводят искусственную вентиляцию легких, детоксикацию.

Первая помощь при отравлении

При подобных отравлениях необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух, расположить его в сидячем или полусидячем положении и срочно вызвать скорую помощь. До приезда медицинской бригады можно укрыть пострадавшего теплым одеялом и дать теплое питье.

Влияние выхлопных газов на окружающую среду

Выхлопы автомобилей влияют на городскую экологию следующим образом:

• Загрязнение воздуха, воды и почвы вредными веществами.
• Отравление растений, растущих вдоль дорог.
• Возникновение ядовитых кислотных осадков.
• Отрицательное влияние на сельскохозяйственные и кормовые культуры на полях рядом с дорогами.

Все перечисленные факторы тем или иным образом влияют и на здоровье местных жителей.

Как защититься от выхлопных газов?

Для защиты от вредного воздействия газов в местах большого скопления техники или в автомобильных пробках можно применить противогаз или респиратор. Но они редко имеются под рукой. Уменьшить воздействие автомобильных выхлопов можно при помощи самодельной повязки из шарфа или платка.

Для защиты квартиры , расположенной вблизи дороги или парковки, рекомендуется приобрести плотные стеклопакеты, чаще применять специальные приборы – очистители воздуха и как можно больше времени проводить за городом или в парках.

Основные загрязнители атмосферы: классификация по агрегатному состоянию

Основные химические загрязнители атмосферы

Источники химического загрязнения воздуха и его последствия

Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия

Ингредиентное загрязнение окружающей среды

Причины появления фотохимического тумана и смога

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Экологический класс транспортного средства: как узнать, таблица, по VIN

Контроль и критерии оценки качества атмосферного воздуха

Механизм образования кислотных дождей: кислоты из серы и азота

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Как выхлопная система влияет на расход топлива?

Как известно, выхлопная система автомобиля отвечает за обеспечение отвода отработанных газов из цилиндров двигателя. Кроме этого, благодаря своим конструктивным особенностям, выхлопной тракт в значительной мере снижает шумность работы мотора. Удивительно, но именно выхлопной системе автомобиля многие автовладельцы уделяют крайне недостаточно внимания, пуская ее работу и качественное состояние на самотек, что может приводить к плачевным последствиям и, как следствие, весьма дорогостоящему ремонту.

Поддержание выхлопной системы в надлежащем исправном состоянии – это залог продолжительной и комфортабельной эксплуатации автомобиля. Не решенные вовремя проблемы с выхлопом чреваты неприятными последствиями для Вашего авто. Чаще всего это проявляется в повышении расхода топлива сверх средних нормированных значений, а также в заметном снижении мощности двигателя. Таким образом, по мере засорения выхлопной системы возникает парадоксальная ситуация: расход топлива растет, а отдача по мощности двигателя снижается.

Взаимосвязь неисправного выхлопа с повышением расхода топлива

Выхлопная система автомобиля является полностью герметичным контуром. По этой причине большинство проблем, связанных с работоспособностью выхлопа, возникают либо из-за разгерметизации системы, или же наоборот, ее закупоривания. При этом ощутимо падает мощность двигателя, что, в первую очередь, сказывается на отклике педали газа при нажатии. Во-вторых, увеличивается расход топлива. В-третьих, появляется неприятный звуковой фон во время движения автомобиля. Все дело в том, что выхлопная система и двигатель автомобиля работают в неразрывном тандеме и нарушение этого оптимального симбиоза обязательно будет проявляться в ухудшении эксплуатационных характеристик автомобиля.

Любые отклонения в наполняемости цилиндров двигателя от оптимальных значений, заложенных производителем автомобиля, а также изменения параметров вентиляции цилиндров как раз и являются первопричинами увеличения расхода топлива и падения мощности двигателя.

Следует всегда помнить основные принципы взаимосвязанной работы выхлопного тракта и двигателя:

с одной стороны, чем меньшее давление в выхлопной системе, тем выше производительность мотора, следовательно, тем меньше расход топлива;

с другой стороны, забитая выхлопная система, будет создавать дополнительное давление в замкнутом контуре, что негативно отразится на возможности мотора «дышать» в нормальном режиме, понизит его мощность и увеличит расход топлива.

Влияние забитого катализатора на повышения расхода топлива

Опытные автомобилисты знают, что увеличение расхода топлива является одним из основных признаков, указывающим на то, что катализатор уже практически полностью находится в закупоренном состоянии. Причина увеличения расхода топлива заключается в том, что каталитический нейтрализатор будучи забитым, уже не в состоянии обеспечивать поддержание оптимального температурного режима, необходимого для преобразования вредных газов в безопасное состояние (нормальная температура катализатора нормы ЕВРО-4 находится в пределах от 350 до 750 градусов по Цельсию). При этом система подачи кислорода (кислородный датчик), пытаясь восстановить оптимальную температуру и работу преобразователя, будет автоматически увеличивать подачу кислорода, однако он не сможет в полной мере достичь двигателя, который работая в таком нестабильном режиме неизбежно будет потреблять больше топлива.

Признаки неисправного катализатора и почему возникают проблемы

Итак, Вы уже знаете, что забитый катализатор не позволит выхлопу нормально выходить наружу. Результатом становится ухудшение вентиляции, рост давления в системе, а также целый ряд смежных негативных последствий. Чтобы вовремя выявить неполадки с катализатором, необходимо четко знать основные симптомы его забитого состояния:

в большинстве случаев забитого катализатора двигатель автомобиля будет заводиться затрудненно и часто глохнуть после запуска;

на приборной панели загорится «чек» неисправного двигателя;

как уже отмечалось выше, Вы ощутите заметную потерю мощности, при этом автомобиль заметно потеряет в динамике, а при нажатии на педаль газа отклик будет совсем слабым;

заметно увеличиться расход топлива и моторного масла;

во время холодного пуска двигателя появится характерный и неприятный запах, которого раньше не было.

В случае, когда источником неисправности является сам двигатель или его системы (например, изношена ЦПГ или залегли кольца), возникает увеличенный расход моторного масла. В свою очередь, это масло будет гореть в цилиндрах, а также активно насыщать собой выхлоп, что очень быстро будет способствовать сокращению ресурса катализатора.

Аналогичное состояние может возникнуть и в том случае, когда мотор в силу разных причин троит, что сопровождается пропусками зажигания. В такой ситуации горючее не будет должным образом сгорать в цилиндре, остатки топлива и моторное масло будут в избытке попадать в выхлопную систему, загрязняя и выводя из строя катализатор.

Также следует помнить, что сам по себе внутренний фильтр каталитического нейтрализатора является достаточно хрупким. Его могут элементарно вывести из строя механические повреждения, например, при небрежной эксплуатации авто или агрессивной езде в сложных условиях, а также из-за поломки самой выхлопной системы.

Главное, помнить, что забитый катализатор может сильно навредить мотору. Поскольку в случае физического разрушения катализатора его частицы могут попадать в цилиндры, что станет причиной серьезных неисправностей и потребует капитального ремонта двигателя.

Доверяйте ремонт выхлопной системы своего автомобиля профессионалам!

Ремонт выхлопной системы – это довольно специфическое направление ремонта автомобиля, из-за чего многие автосервисы отказываются от этих работ, поскольку ремонт выхлопных систем требует большого опыта и дополнительных знаний. Кроме этого, для успешной реализации ремонта выхлопа необходимы:

большое количество в наличии гофр, катализаторов, глушителей и труб различных диаметров;

электрический подъемник;

сварочное оборудование;

специальные препараты для химического ремонта и многое другое.

По этим причинам диагностику, замену, сварку, настройку, разводку, установку, тюнинг и ремонт выхлопной системы стоит доверять только профессионалам в специализированных автосервисах, так как качество ремонта выхлопной системы в обычном автосервисе оставляет желать лучшего. И уж тем более не стоит заниматься саморемонтом, так как сварочное оборудование в неопытных руках может привести к пожару или травме!

Также обращаем Ваше внимание на то, что самым дорогостоящим элементом выхлопной системы является каталитический нейтрализатор и в случае его выхода из строя более выгодным вариантом будет произвести его замену на универсальный катализатор или на пламегаситель.