Химические процессы, протекающие в двигателе при сгорании топлива

С момента запуска двигателя в камере сгорания топлива происходят множество химических прессов. Причём получаемые продукты прямо зави­сят от состава бензина и от природы антидетонационной добавки. В случае использования кислородсодержащих присадок в процессе горения будет об­разовываться преимущественно вода, и вред экологии будет минимальный. Но, если в бензине содержится ароматика, то продуктами горения такого бен­зина будут полициклические ароматические соединения, которые являются канцерогенами.

Особенно большой вред экологии и двигателю автомобиля наносят этилированные топлива. При сгорании топлива ТЭС разлагается, при этом образуются активные радикалы:

Pb(C2H5)4 ® Pb(C2H5)3· + C2H5·

Эти радикалы имитируют окисление углеводородов, обычно стабиль­ных в отсутствии ТЭС. Образующиеся гидроперекиси способствуют более мягкому горению. Но побочными продуктами при использовании ТЭС зачас­тую являются продукты его окисления. Например, (C2H5)2Pb(OH)2; (C2H5)2Pb(OR)2; (C2H5)2PbOROH; PbO. Эти вещества накапливаются в двига­теле и приводят к его поломке. Кроме того, они наносят большой вред эколо­гии, так как свинец является канцерогеном.

Вредные химические вещества,

образующиеся при сгорании топлива в двигателе

Классификация вредных веществ выхлопного газа.

Оксид углерода СО (угарный газ). Образуется в результате неполного сгорания углерода в моторном топливе. Ядовитый газ без цвета и запаха. При вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, сказывающееся, прежде всего, на центральной нервной системе.

Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) обладает наркотическим дей­ствием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Выброс СО2 автомобилями вносит свой вклад в усиление парникового эффекта и кислот­ные осадки, вызывающие разрушение строительных материалов и другие нежелательные последствия.

Сернистый газ SО2 с парами воды в атмосфере образует аэрозоли сер­нистой кислоты или в результате фотохимического окисления превращается в серный ангидрид SO3. В обоих случаях в конечном итоге образуются аэро­золи серной кислоты – один из главных компонентов кислотных осадков.

Альдегиды относятся к отравляющим веществам, раздражающе дейст­вующим на глаза, дыхательные пути, поражающим центральную нервную систему, почки и печень.

Канцерогенные вещества (в частности, бензпирен) чрезвычайно опасны для человека даже при их малой концентрации, поскольку обладают свойством аккумулироваться в организме до критических концентраций.

Сажа. Окрашенность дыма отработанных газов двигателя автомобиля зависит от содержания частиц сажи, – чем больше сажи, тем чернее дым. Как любая мелкая пыль, сажа действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на поверхности частиц сажи адсорбируются канцеро­генные вещества.

Свинцовые соединения – яды, поражающие органы и ткани организма, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, а также нарушающие обмен­ные процессы. По данным Госкомэкологии, в десятках городов России кон­центрация свинца в воздухе превышает принятые в стране нормы (ПДК по свинцу 0,3 мкг/м3). Опасность отравления соединениями свинца усугубляется тем, что они, как и канцерогенные вещества, не удаляются из организма, а задерживаются в нем до опасных концентраций. Вблизи автомагистралей свинец накапливается в почве и растениях.

Оксиды азота NOx образуются при сгорании любых видов топлива – природного газа, угля, бензина или мазута. Приблизительно 90% годового выброса в атмосферу оксидов азота – результат сжигания ископаемого топлива, половина этого количества выбросов приходится на автотранспорт.

Углеводороды СхНy – несгоревшие химические составляющие топлива, они токсичны. Выбросы этих веществ на перекрестках и у светофоров в несколько раз больше, чем при движении по магистрали. Вместе с диоксидом азота под действием солнечного света углеводороды образуют вторичные загрязняющие вещества.

Экологический аспект. Мировое и Российское законодательство.

При производстве топлива важным требованием к нему является экологическая безопасность при его применении.

По данным Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды (Госкомэкологии), в России ежегодно образуется около 10 млрд. т отходов производства и потребления, при этом в атмосфер­ный воздух стационарными источниками и автотранспортом выбрасывается в год около 100 млн. т вредных веществ, а со сточными водами в водоемы поступает почти 40 млн. т загрязнителей. Доля автотранспорта по всем видам загрязнения составляет 30%. В загрязнение воздуха крупных городов вклад автотранспорта еще значительнее – от 50 до 90%.

Из комплекса экологических проблем, связанных с ростом всеобщей автомобилизации, можно выделить две главные:

ü проблему автомобильных энергоресурсов (топлива), включая добычу сырья и переработку его в топливо;

ü проблему загрязнения биосферы вредными веществами, содержащимися в выхлопных газах автомобилей.

Основные загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу НПЗ, – углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. Вклад прочих вредных веществ в валовой выброс невелик, но они более токсичны.

По экспертным оценкам Москомприроды, разработанные и действую­щие в Москве экономические и административные механизмы природополь­зования в рамках «Комплексной экологической программы Москвы» и «Основных направлений сохранения и развития природного комплекса Москвы», принятых правительством Москвы, позволили значительно снизить выбросы загрязняющих веществ промышленных предприятий и автотранс­порта в природную среду.

В Мировом законодательстве, в частности в нормативно-правовых актах США, делается акцент на разработку и применение нового вида эколо­гически чистых автомобильных топлив. Как отмечается в публикации, выдвинутые Агентством по охране окружающей среды США требования по разработке экологически чистых автомобильных топлив нового состава с уменьшенным содержанием ароматических углеводородов и серы, а также со сниженной эмиссией вредных веществ представляет собой серьезную про­блему для нефтепереработчиков США, решение которой потребуют допол­нительных капиталовложений. В настоящее время решение по улучшению экологической ситуации заключается в производстве неэтилированного бен­зина с кислородсодержащими присадками.

Ответственность за фальсификацию автомобильного топлива.

В судебной практике неоднократно встречаются случаи подделки авто­мобильного топлива и выдачи «желаемого за действительное». Если имело место однократная подмена, и ущерб нанесённый государству и частным ли­цам – незначителен, то виновные в совершении данного правонарушения наказываются в соответствии с административным законодательством РФ.