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.

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Основные химические загрязнители атмосферы

Основные загрязнители атмосферы: классификация по агрегатному состоянию

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

Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Механизм образования кислотных дождей: кислоты из серы и азота

Отрицательные последствия кислотных дождей

Источники химического загрязнения воздуха и его последствия

Как утилизировать автомобиль в 2021 году?

Экологические последствия загрязнения атмосферы

Основные загрязняющие вещества: перечень и их ПДК

Как избежать отравления угарным газом в вашем автомобиле

Выхлопная система в вашей машине может быть опасной.

Отравление окисью углерода является серьезным риском для человека. Особенно когда источник монооксида углерода попадает в замкнутое пространство. Например, когда выхлопные газы попадают в жилое помещение, гараж или внутрь автомобиля. В случае попадания в организм человека предельно допустимых значений монооксида углерода человек может в течение нескольких минут получить серьезное отравление выхлопными газами. Это грозит тяжелыми последствиями или даже летальным исходом. Именно угарный газ становится ежегодно виновником гибели тысячи водителей.

Главная проблема заключается в том, что окись углерода не имеет запаха и она бесцветна. В итоге, когда вы начнете ощущать последствия отравления, уже может быть поздно.

Но как же тогда защитить себя от отравления угарным газом? Так как вы не можете видеть и ощущать запах угарного газа, лучший способ избежать случайного отравления — предотвратить его воздействие на организм.

Снижение риска отравления угарным газом в автомобиле

Помните, что угроза воздействия угарного газа на организм водителя и пассажиров очень высока и реальна. Поэтому каждый владелец машины обязан принимать простые меры предосторожности, которые позволяют снизить риск отравления угарным газом почти до нуля.

Дело в том, что риск отравиться угарным газом в машине зависит от исправной выхлопной системы.

Но если вы панически все-таки боитесь угарного газа в автомобиле, несмотря на исправную выхлопную систему, то советуем вам в таком случае приобрести переносной детектор окиси углерода, которые снизит риск отравления выхлопными газами до минимальных значений.

Также вот что еще вы еще должны сделать:

1. 1. Регулярно проверяйте и ремонтируйте выхлопную систему.

• Утечки в выхлопной системе могут привести к тому, что угарный газ попадет в салон вашего автомобиля.

• Особенно опасны утечки выхлопной системы между двигателем и каталитическим нейтрализатором.

1. 2. Регулярно проверяйте выхлопную систему машины, убедившись, что двигатель автомобиля работает исправно и в процессе сгорания топлива уровень вредных веществ в выхлопе соответствует экологическим нормам.

• Концентрация монооксида углерода в выхлопе современных автомобилей относительно низка.

• Если двигатель работает неправильно, то тогда выхлопная система также работает неправильно, в результате чего уровень окиси углерода может резко увеличиться.

1. 3. Избегайте вождения автомобиля с отверстиями в полу или багажнике, а также с открытым багажником или открытой дверью.

• Любые отверстия в нижней части вашего автомобиля могут привести к засасыванию выхлопных газов в ваш автомобиль.

• Это особенно опасно, если выхлопная система имеет какие-либо утечки, или вы стоите в пробке.

1. 4. Избегайте запуска двигателя внутри гаража или любого другого закрытого пространства.

• Даже если в закрытом помещении есть окна, которые будут открыты, окись углерода внутри транспортного средства работающего в замкнутом пространстве, вероятно, достигнет опасных уровней.

• Даже если дверь гаража открыта, концентрация монооксида углерода внутри гаража может достигать опасных уровней.

1. 5. Никогда не запускайте двигатель, если автомобиль частично покрыт снегом.

• Если выхлопная труба частично заблокирована, выхлоп может быть перенаправлен под автомобилем и войти в салон. Особенно если есть не герметичность выхлопной системы.

1. 6. Установите в машине детектор окиси углерода на 12 вольт или с питанием от батареек.

• Поскольку вы не можете видеть или ощущать запах угарного газа, единственным способом быть в абсолютной безопасности, может являться установка детектора.

Почему отравление окисью углерода настолько опасно?

Когда вам, например не хватает воздуха, и вы задыхаетесь, то, как правило, мы начинаем глубоко и учащенно дышать. В итоге в легкие попадает больше кислорода, который связывается с красными кровяными клетками и затем переносится по всему организму. После чего в кровь попадает углекислый газ, а затем выходит из организма при выдохе. В результате клетки крови, освободившись от углекислого газа, снова готовы при вдохе принимать кислород.

Главная опасность оксида углерода это то, что он может связываться с красными кровяными клетками точно также как кислород.

Самое плохое, что гемоглобин в нашей крови может привлечь в 200 раз больше монооксида углерода, чем кислорода. В итоге при большой концентрации угарного газа в воздухе, наши клетки крови из-за оксида углерода могут полностью потерять способность переносить кислород в ткани нашего тела.

То есть, монооксид углерода, попав в организм, не оставит свободных клеток крови для переноса кислорода. В результате человек начнет сначала испытывать нехватку кислорода.

Когда это случается, то первые симптомы могут быть в виде тошноты и головной боли. Но при серьезном отравлении (например, при большой концентрации угарного газа в воздухе или при длительном воздействии) начинаются разрушаться ткани организма в связи с резкой нехваткой кислорода.

Если концентрация оксида углерода слишком высока, то возникает бессознательное состояние.

То есть при сильных отравлениях первый симптом может быть потеря сознания.

Как угарный газ попадает в ваш автомобиль?

Двигатели внутреннего сгорания работают, превращая потенциальную энергию, содержащуюся в дизельном топливе или бензине, в кинетическую энергию. Когда двигатели внутреннего сгорания начали массово применяться в автопромышленности, мир перевернулся и сделал огромный шаг вперед в будущее, благодаря своим плюсам по сравнению с паровыми силовыми агрегатами.

К сожалению, все двигатели внутреннего сгорания, помимо многих плюсов, имеют огромный минус, связанный с большим количеством побочных продуктов, которые выбрасываются в виде выхлопных газов при сгорании топлива.

Некоторые компоненты, содержащиеся в выхлопе, являются инертными. Например, азот или безвредный пар. Но некоторые вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как монооксид углерода, углеводороды и оксид азота могут быть очень вредными для здоровья человека.

Так что, несмотря на то, что большинство соединений в выхлопных газах безвредны, в выхлопной трубе любой машины присутствуют ядовитые вещества, которые попадают в окружающую природу и представляют большую опасность для людей.

При нормальных условиях эксплуатации машины и при условии, что выхлопная система находится в рабочем состоянии, монооксид углерода, выходящий из выхлопной трубы, быстро рассеивается до безопасного для людей уровня. Но когда выхлопная система имеет поломки, или в днище машины есть дыры, а также при работе автомобиля в замкнутом помещении, уровень концентрации угарного газа внутри салона может быстро достигнуть критических значений, что очень опасно для человека.

Как контроль выбросов системы выхлопных газов влияет на отравление угарным газом?

В современных автомобилях и грузовиках уровень окиси углерода, производимый двигателями намного выше, чем на самом деле поступает в атмосферу. Это уменьшение вредных веществ в выхлопных газах достигается за счет системы контроля за выбросами, который был введен в автопромышленности в 1970-х годах и с тех пор постоянно усовершенствуется. Вот почему более старые машины выпускают в атмосферу больше монооксида углерода, чем любая современная новая машина, проданная в наши дни.

В чем же заключается этот контроль? Все очень просто. Начиная с 70-х годов прошлого века во всем мире ужесточаются экологические нормы, которые должны соблюдать автопроизводители. Соответственно с каждым годом все автомобильные компании стараются снизить уровень вредных веществ в выхлопной системе, чтобы соответствовать строгим нормам, которые постоянно ужесточаются. Иначе автопроизводители лишатся права продавать свою продукцию на многих авторынках мира.

Чтобы сделать автомобиль экологически чистым, автопроизводители используют различные системы контроля за уровнем выбросов с помощью электроники.

Например, если система управления за выбросами в современном автомобиле перестает работать правильно, то компьютер, как правило, обнаружит неисправность и даст знать об этом водителю, активировав на панели приборов значок «Чек двигателя».

Вот почему так важна компьютерная диагностика в случае появления «Чека двигателя», даже если мотор машины работает исправно.

Стоит отметить, что если система контроля выбросов работает некорректно, то ваш автомобиль может выбрасывать в атмосферу высокие концентрации окиси углерода. Чтобы этого не происходило, все современные автомобили оснащаются каталитическим нейтрализатором, который может уменьшать количество монооксида углерода, углеводородов и окиси азота в выхлопе на 90 процентов.

Вот почему так опасны утечки выхлопных газов из системы. Особенно если утечка происходит в элементе выхлопной системы, расположенном до катализатора выхлопных газов. В этом случае существует огромный риск, что угарный газ и другие вредные вещества в большом количестве могут проникать в салон автомобиля, в результате чего за короткий срок концентрация окиси углерода в салоне может достигать опасных значений.

Почему в закрытых пространствах окись углерода может быть настолько смертоносной?

Окись углерода, как мы сказали, очень ядовита.

Для человека, который находится не более 1 часа на воздухе содержащий угарный газ, концентрация оксида углерода до 50 мг/л считается безопасной.

При нахождении на воздухе в течение 30 минут безопасная концентрация угарного газа может составлять до 100 мг/л.

При нахождении на воздухе в течение 15 минут концентрация оксида углерода может составлять до 200 мг/л.

Соответственно концентрация угарного газа в воздухе более 50 мг/л опасна для человека при его длительном нахождении в таком месте, где оксид углерода превышает безопасную норму. В результате угарный газ может нанести серьезный вред и даже гибель человека, если человек будет долго дышать воздухом, в котором большое количество угарного газа.

Например, при концентрации в воздухе оксида углерода в 200 мг/л у здорового взрослого человека могут проявиться симптомы, такие как головокружение и тошнота уже через 2 часа.

При концентрации в 400 мл/л взрослый здоровый человек будет находиться в смертельно опасности примерно через 3 часа после начала воздействия угарного газа в этой концентрации.

А концентрация оксида углерода в 1600 мг/л вызовет у человека первые симптомы отравления уже через несколько минут. Эта концентрация также может убить в течение часа.

В зависимости от состояния двигателя и того, насколько хорошо настроена система выхлопных газов, концентрация монооксида углерода, присутствующего в газах сгорания топлива, обычно составляет от 30 000 до 100 000 мг/л.

В отсутствии работающего каталитического нейтрализатора, массивная концентрация монооксида углерода может накапливаться очень быстро.

Также стоит отметить, что катализатор не может нейтрализовать полностью на все 100% угарный газ в выхлопной системе. Поэтому, несмотря на то, что каталитический нейтрализатор резко сокращает количество монооксида углерода, все равно существует риск отравления угарным газом. Просто для отравления с работающим катализатором понадобится больше времени.

Вот почему нежелательно длительно включать в гараже двигатель, поскольку это приведет к накоплению в воздухе помещения опасной концентрации угарного газа даже при работающем исправном катализаторе. Помните, что даже прогрев двигателя в закрытом гараже может быть опасным для здоровья человека.

Так, согласно исследованию Университета штата Айова, США, запуск двигателя автомобиля в гараже с открытой дверью вызывает резкий рост концентрации угарного газа в воздухе. Например, во время эксперимента специалисты установили, что работающий автомобиль в гараже с открытой дверью привел к тому, что уровень концентрации оксида углерода в салоне машины в течение нескольких минут достиг значения в 500 мг/л.

Эта концентрация вредных веществ в воздухе, достигнутая всего за несколько минут, может нанести серьезный вред человеку за 10 часов. Вы представляете, какой уровень угарного газа будет в гараже и в салоне, если дать поработать автомобилю всего 10 минут.

Как обнаружить угарный газ в вашем автомобиле

Несмотря на то, что в современных автомобилях используются новейшие технологии позволяющие предотвратить выброс большой концентрации вредных веществ в атмосферу, а также позволяет предупреждать водителей об неисправностях, связанных с поломкой выхлопной системы, все равно существует риск отравления угарным газом.

Поэтому, если вы хотите снизить риск до минимума, то советуем приобрести специальный детектор оксида углерода, который своевременно может предупредить вас об опасной концентрации угарного газа в машине.

Большинство детекторов оксида углерода предназначены для домашнего или офисного использования. Но есть также и детекторы для автомобилей. В чем же разница? В способе питания. Например, как правило, домашние детекторы питаются от розетки 220 Вольт, когда как автомобильные приборы могут работать от 12-вольтовой автомобильной розетки или на автономных аккумуляторах.

Также домашние или офисные детекторы оксида углерода не могут обрабатывать колебания температуры и влажности, которые постоянно присутствуют в салоне автомобиля из-за уличных перепадов температуры.

Так что не советуем вам использовать домашние детекторы угарного газа. Лучше приобретите специальный детектор предназначенный для использования в машине.