Аналіз екологохімічних показників автомобілів (стр. 2 из 2)

До аналогічних результатів по зміненню рівнів викидів ШР з ВГ призвела комплектація автомобіля ГАЗ-24-17, що працює на пропан-бутані, окислювальною системою нейтралізації ВГ. Цей автомобіль викидає з ВГ, порівняно з базовим автомобілем, менше: CO - у 9,7 рази, CH - у 3,5 рази, БП - у 4,7 рази, але рівні викидів NOx декілька збільшується (на 5,7%). Цей автомобіль з ОСНВГ не задовольняє вимоги стандарту по ГДВ для NOx.

На основі отриманих результатів досліджень виконаний узагальнений аналіз екологохімічної ефективності проведених удосконалень автомобілів. Результати аналізу представлені в таблиці 5, де індекси автомобілів (див. табл. 1) розташовані в порядку зменшення їх факторів екологохімічної шкідливості.

Таблиця 5- Узагальнений аналіз екологохімічної ефективності

Різновиди автомобілів	1	2	3	4
Фактор відносної шкідливості	100	89,3	34,5	32

Проведені дослідження показали,що:

основними шкідливими речовинами, що визначають екологічну недосконалість автомобілів з карбюраторними двигунами, є NOx та БП, а також оксиди свинцю, якщо використовуються етильвані бензини;

найбільше значення факторів екологохімічної шкідливості мають базові автомобілі ГАЗ-31-029 та ГАЗ-24-10, які працююють на бензині, обладнані двигунами з ісковим запаленням та які не мають систем каталітичної нейтралізації ВГ;

ефективним способом покращення екологохімічних показників автомобілів, що обладнані двигунами з іскровим запаленням, є використання газового палива замість бензину (показник екологохімічної шкідливості автомобіля, що працює на пропан-бутані, знижається практично в 3 рази);

- використання ОСНВГ на автомобілях, що обладнані двигунами з іскровим запаленням, неефективне, тому що показник екологохімічної шкідливості автомобілів знижається незначно;

- із розглядених різновидів автомобілів задовольняють встановленим нормам за ГДВ: автомобіль ГАЗ-24-17, що працює на газовому паливі та не обладнаний ОСНВГ;

Таким чином, для суттєвого покращення екологохімічних показників автомобілів з карбюраторними двигунами необхідно, поперед всього, забезпечити їх роботу на неетильованих бензинах та знизити рівні викидів з ВГ оксидів азоту та канцерогенних речовин. Необхідно при цьому відмітити, що суттєвий вплив на екологохімічні показники автомобілів здійснює технічний стан двигунів (знос деталей, забруднення внутрішніх полостей камер згоряння та систем паливоживлення, невірність його регулювань та ін.). Так, при несправностях в системах живлення та запалення горючої суміші двигуна рівні викиду БП зВГ можуть зрости у 10-100 разів, тобто один автомобіль із несправним чи невірно відрегульованим двигуном за ступінню забруднення атмосфери канцерогенними речовинами може замінити цілу сотню технічно справних автомобілів.

В свою чергу, для оцінки екологохімічних показників легкових автомобілів (типу ГАЗ) проводились порівняльні випробування декількох модифікацій вказаних автомобілів на стенді з біговими барабанами за Європейським Їздовим циклом в узгодженні з ОСТом 37.001.054-86:

А - базовий автомобіль типу ГАЗ з бензиновим двигуном ЗМЗ-402.10 потужністю 100 л.с. (без системи нейтралізації ВГ);

Б - на дослідженому автомобілі бензиновий двигун замінений на дизель ГАЗ-560 (тієї ж потужності);

В - на базовому автомобілі з бензиновим двигуном встановлено біфункціональну (окислювально-відновну) систему каталітичної нейтралізації ВГ.

Крім вимірювань рівнів викидів токсичних речовин, що нормуються (CO, CH, NOx), виконувався аналіз рівнів викидів канцерогенних речовин та інших ШР з ВГ за Європейським їздовим циклом. Для цього було розроблено, виготовлено та випробувано повнопоточну систему фільтраційного вловлення твердих часток та канцерогенних речовин, а також відпрацьовано методику спектрального аналізу сумарних рівнів їх вловлювання.

Вказані випробування автомобіля на стенді відповідають його пробігові 4,06 км в умовах міської їзди. Результати випробувань - маса викиду ШР за час випробування автомобіля за Європейський їздовий цикл (Мі), усереднена питома маса викиду ШР на один кілометр їздового циклу (mi = Mi(4,6)) та відносний рівень забруднення атмосфери одним автомобілем за випробування (Мі/[ПДКі]сд)- приведені в таблиці 6. Прийнятий відносний рівень забруднення атмосфери умовно показує об`єм чистого повітря, необхідного для розведення і-тої ШР з ВГ, яка була викинута за час випробування, до нешкідливої для людини концентрації.

Таблиця 6 - Результати випробувань автомобілів за Європейським їздовим циклом

Модифікація автомобіля	Рівні викидів і забруднення атмосфери	ШР, які викидаються з ВГ автомобіля, та їх [ГДКі]сд, мг/м3						Разом
		CO [3]	CH [1,5]	NO2 [0.04]	Сж [0,05]	БП [10-6]	SO2 [0,05]
А	Мі, г/випр.mil, г/км м3/випр	19,84,96,6	9,72,46,4	9,02,25225	0,10,022,0	25,5*10-68,87*10-625,5	0,140,032,8	38,79,6268
Б	Мі, г/випр.mil, г/км м3/випр	6,791,670,9	1,140,280,74	5,01,23125	1,00,1520	130*10-632*10-6130	92,22180	22,95,65457
В	Мі, г/випр.mil, г/км м3/випр	1,120,280,37	0,90,220,6	0,30,077,5	Сліди--	2,9*10-60,71*10-62,9	Сліди--	2,30,611,4

Із результатів дослідження автомобіля маємо, що він з бензиновим двигуном дійсно викидає з ВГ нормовані шкідливі речовини (CO, CH, NOx та сажу) за масою у 2,8 разів більше, ніж той автомобіль з дизелем. З урахуванням тільки цих шкідливих речовин відносний рівень забруднення атмосфери для дослідженого бензинового двигуна у 1,6 разів вище, ніж у дизеля. Однак з урахуванням рівнів викидів з ВГ оксидів сірки та бенз(а)пірену відносний рівень забруднення атмосфери автомобілем з дизельним двигуном збільшується і стає вище, ніж з бензиновим двигуном, що серійно випускається (без використання системи каталітичної нейтралізації ВГ), у 17 разів. При цьому важливо також відмітити, що з ВГ автомобілів з дизелями викидається значно більше сполук тяжких металів, виключаючи сполуки свинцю, ніж при використанні навіть етильованих бензинів в карбюраторних двигунах.

При запровадженні експертних оцінок для найнебезпечніших ШР (БП, NOx, Сж, SO2), з урахуванням явищ синергізму та подальшого посилення їх сумарної шкідливої дії на людину, в тому числі їх похідних, умовний показник екологохімічної недосконалості автомобілів можна представити наступною

залежністю:

, (4)

де множник 10-6 введений для зниження розмірності показника;

- гранично допустимі середньодобові концентрації ШР у повітрі населених міст;

a,b,c,d - коефіціенти, що приймаються на підставі експертних оцінок.

У відповідності до викладеного для автомобіля з бензиновим двигуном (без системи нейтралізації ВГ) Фбенз=0,85 (див. табл. 6, a=3, b=3, c=2, d=6), привстановленні на вказаний автомобіль біфункціональної системи каталітичної нейтралізації ВГ Фбенз(кат)= 0,04, а для того ж автомобіля з дизелем Фдиз=1,58. Таким чином, екологохімічна шкідливість легкового автомобіля з дизелем (з погляду забруднення атмосфери шкідливими речовинами, що викидаються з ВГ) більше, ніж автомобіля збензиновим двигуном(без системи нейтралізації ВГ) у 1,85 рази і більше в 40 разів, ніж автомобіля з бензиновим двигуном, обладнаного біфункціональною системою каталітичної нейтралізації ВГ [20].

Особливо треба відмітити часткову участь шкідливих інгредієнтів, що викидаються з ВГ автомобілів, в умовному показникові їх екологічної недосконалості. Для автомобіля з бензиновим двигуном (бензин неетильований, система нейтралізації ВГ відсутня) частка NOx складає приблизно 84, бенз(а)пірену - 10, а останніх ШР - 6 %. При встановленні на автомобіль БСНВГ частка NOx складає приблизно 65, бенз(а)пірену з сажою - 27, а всіх останніх ШР - 8%. Для автомобіля з дизелем частка NOx складає приблизно 27, бенз(а)пірену з сажою - 33, оксидів сірки - 39 %. При цьому необхідно ще раз підкреслити, що основна маса канцерогенних речовин, що викидаються з ВГ автомобіля з дизелем, сорбується на твердих частках. Тому тверді частки, які несуть на собі канцерогенні інгредієнти продуктів спалення палив, представляються найбільше шкідливими для людини та всього живого в тому числі і тому, що канцерогенні вуглеводні є "довгоживучими" та з часом накопичуються у навколишньому середовищі.