Wiadomości 28/2008 - Inter Cars SA

T E M A T Z D O D A T K U T E C H N I C Z N E G O
Spaliny a
człowiek i natura
mgr inż. Stefan Myszkowski
Samochód - gdy było ich
niewiele, mało kogo interesowało
jakim obciążeniem jest
dla środowiska naturalnego.
Dziś, gdy miliony poruszają
się po drogach, to istotne
pytanie.
CO NAM ZAGRAŻA?
Składniki szkodliwe spalin silnika ZI to ok.
1%, a spalin silnika ZS ok. 0,3% ich objętości.
To może niewiele, ale gdy uwzględnimy ilość
użytkowanych pojazdów ich ilość będzie
znaczna.
Jeśli wysłużona i „mało ekologiczna” ciężarówka
jedzie boczną drogą, przez teren otwarty,
to emitowane przez nią spaliny nie stanowią
specjalnego zagrożenia dla osoby będącej
w pobliżu, bowiem szybko rozrzedzają się
one w powietrzu.
Inaczej jest w mieście. Tysiące pojazdów
emitują spaliny, przeważnie o dużej zawartości
składników szkodliwych spalin, bowiem:
pojazdy wielokrotnie ruszają i hamują, silniki
długo pracują na biegu jałowym, a katalizatory
mają niską temperaturę. Szkodliwość wpływu
każdego składnika zależy od jego stężenia. Ponieważ
emisje z poszczególnych samochodów
sumują się stężenia związków szkodliwych
mogą przekroczyć bezpieczne dla człowieka
granice. Sytuację pogarsza utrudnienie ruchu
powietrza przez zabudowę, co hamuje mieszanie
się spalin i powietrza (rozrzedzanie), a więc
zmniejszanie stężeń ich składników.
Szkodliwe działanie składników spalin na
organizm człowieka przedstawia rys.1. Jest ono
słabsze u osób zdrowych, a silniejsze u osób
z chorobami układu oddechowego i krążenia.
Zagrożenie ołowiem jest obecnie mniejsze,
bowiem w wielu krajach nie ma już benzyn
z jego celowym dodatkiem - u nas również.
Jest on traktowany jako zanieczyszczenie.
Nie zawsze wrażenie zapachowe „idzie w parze”
ze szkodliwością danego składnika spalin.
Przykładowo tlenek węgla (CO) jest gazem
bezwonnym, ale bardzo niebezpiecznym.
Są związki chemiczne, które działają na nas
szkodliwie, ale stopień tej szkodliwości nie
zawsze jest tak duży, jak sugeruje to nasz „nos”,
przy danym stężeniu danego związku. Wynika
to z tego, że stężenie, przy którym czujemy
obecność określonego składnika szkodliwego
w powietrzu (tzw. próg zapachowy) jest znacznie
niższe od stężenia, przy którym jego
działanie na nasz organizm jest szkodliwe.
Przykładowo, to dotyczy:
•
siarkowodoru (H2S),
amoniaku (NH3),
cyjanowodoru (HCN).
Powstają one w konwerterze katalitycznym,
w tzw. reakcjach dodatkowych. Sprzyja im spalanie
przez silnik mieszanek bogatych (amoniak,
cyjanowodór) lub praca silnika w warunkach
nieustalonych (siarkowodór). Każdy z tych
związków cechuje się charakterystycznym
zapachem i jest trucizną, ale np. siarkowodór
można wyczuć w powietrzu już przy stężeniu
1ppb (stężenie objętościowe 1 część na bilion),
które nie jest dla nas niebezpieczne. Mniejsza
zawartość siarki w paliwie, spowodowała
zmniejszenie emisji siarkowodoru, a rozwój
konstrukcji konwerterów katalitycznych, ograniczył
emisje wszystkich trzech związków.
Wspomnieć należy o cząstkach stałych,
oznaczanych skrótem PM. Zgodnie z prostą
definicją (jest ich kilka), zaliczamy do nich te
składniki spalin, które w stanie innym niż gazowy
(stałym lub płynnym) opuszczają, układ
wydechowy. Sadza - uważana za zagrożenie
nr 1 w spalinach silników ZS, jest tylko jednym
z wielu składników zaliczanych do cząstek stałych.
Należy wspomnieć, że czysta chemicznie
sadza składa się tylko z węgla i nie jest dla nas
żadnym zagrożeniem. Jednak drobina sadzy
wylatująca z układu wydechowego silnika ZS
jest jak gąbka nasączona wieloma szkodliwymi
dla nas substancjami (rys.2). Jeśli taka drobina
sadzy (A, rys.3) trafi do organizmu przez układ
oddechowy, to związki uwalniają się w nim
i przenikają do niego. Jeśli natomiast cząstka
sadzy upadnie np. na pobocze (B, rys.3), to
w ciągu kilku godzin substancje, którymi była
nasączona, uwalniają się do atmosfery, zwiększając
jej zanieczyszczenie. Szczególnie niebezpieczne
są tzw. węglowodory aromatyczne
(PAH). Powstawanie sadzy i węglowodorów
aromatycznych, ma w komorze spalania silnika
wspólny początek. Dopiero w trakcie zachodzących
reakcji, pod wpływem wielu czynników,
następuje rozdzielenie reakcji na dwa
łańcuchy. Na końcu jednego powstają drobiny
sadzy, a na końcu drugiego węglowodory aromatyczne,
dlatego ich część „nasącza” cząstkę
sadzy. Czynniki, które ograniczają powstawanie
sadzy, przeważne ograniczają również postawianie
węglowodorów aromatycznych.
Jako ciekawostkę można dodać, że duże
cząstki sadzy, widoczne jako obłok czarnego
dymu z rury wydechowej, zawierają w sobie,
w stosunku do swojej masy, mniej węglowodorów
aromatycznych niż małe cząstki sadzy,
niewidoczne dla oka w postaci dymu, które
„widzi” tylko aparatura pomiarowa.
DWUTLENEK WĘGLA CO2
Wbrew temu, co powszechnie słyszymy,
nie jest to związek szkodliwy - nie zatrujemy
się nim!. Przypisuje się mu powodowanie tzw.
efektu cieplarnianego, czyli powodowanie
wzrostu temperatury ziemi, co w konsekwencji
powoduje zmiany klimatu na świecie, o zgubnym
wpływie na naszą cywilizację.
Jednak ten pogląd spotyka się z krytyką
badaczy, twierdzących, że występujące ocieplenie
wynika z cyklu normalnych wahań
temperatury, a właśnie wchodzimy w okres…
oziębienia klimatu. Zainteresowanych odsyłam
do tygodnika Polityka, nr.15/2008.
WPŁYW NA ŚRODOWISKO NATURALNE
Jest on bezpośredni np. niszczenie zieleni,
jak i pośredni. np. wraz z rosnącym zanieczyszczeniem
powietrza maleje ilość jakiegoś gatunku
owada, co powoduje wzrost liczebności
jakiegoś szkodnika, którym ten owad się żywił.
Mówimy ogólnie o niszczeniu ekosystemu.
Dwa szkodliwe zjawiska, o których każdy
zapewne słyszał, to „kwaśny deszcz” i smog.
Powstawanie „kwaśnego deszczu” ilustruje
rys.4. Deszcz ma odczyn lekko kwaśny, ale
obecność w nim kwasu siarkowego (70 do 90%)
i azotowego (10 do 30%) dodatkowo zwiększa
go. Sprawcami tego zjawiska są motoryzacja
i przemysł. Powoduje ono np. matowienie
lakieru samochodów, niszczenie pomników,
ścian budynków oraz roślin. Zmniejszanie zawartości
siarki w paliwie ogranicza to zjawisko.
Drugie zjawisko - smog, ma dwa rozdaje.
Smog, tzw. londyński, postaje wskutek hamowania
przez mgłę i brak ruchu powietrza,
rozrzedzania w powietrzu tlenków siarki,
węgla i cząstek stałych. Ich stężenia osiągają
przez to wartości niebezpieczne dla zdrowia,
a nawet śmiertelne. Jego powstawaniu
sprzyja okres zimy, temperatura poniżej 4OC,
duża wilgotność powietrza, zamglenie, brak
19