Kipufogó gáz - Exhaust gas
Része egy sorozat a |
Környezetszennyezés |
---|
Kipufogógáz vagy füstgázt bocsát eredményeként az égési tüzelőanyagok, mint például a földgáz , a benzin (benzin) , dízel üzemanyag , fűtőolaj , biodízel keverékek, vagy a szén . A motortípustól függően kipufogócsövön , füstgázkötegen vagy meghajtó fúvókán keresztül kerül a légkörbe . Gyakran szétszóródik a szélben egy kipufogógáznak nevezett mintában .
Ez a gépjárművek (és a helyhez kötött belső égésű motorok ) kibocsátásának fő összetevője , amely a következőket is tartalmazhatja:
- Forgattyúház ütés-by
- A fel nem használt benzin elpárologtatása
A gépjárművek kibocsátása hozzájárul a légszennyezéshez, és egyes nagyvárosokban a szmog keletkezésének fő összetevője . Az MIT 2013 -as tanulmánya szerint évente csak az Egyesült Államokban 53 000 korai haláleset fordul elő a járművek kibocsátása miatt. Ugyanazon egyetem másik tanulmánya szerint csak a forgalmi füstök okoznak évente 5000 ember halálát csak az Egyesült Királyságban.
Fogalmazás
A legtöbb égési gáz legnagyobb része nitrogén (N 2 ), vízgőz (H 2 O) (kivéve a tiszta szén tüzelőanyagokat) és a szén-dioxid (CO 2 ) (kivéve a szén nélküli tüzelőanyagokat); ezek nem mérgezőek vagy károsak (bár a vízgőz és a szén -dioxid üvegházhatású gázok, amelyek hozzájárulnak a globális felmelegedéshez ). Az égési gáz viszonylag kis része nemkívánatos, ártalmas vagy mérgező anyag, mint például a hiányos égésből származó szén-monoxid (CO), szénhidrogének (helyesen C x H y jelzéssel , de általában egyszerűen "HC" -ként feltüntetve a kibocsátási vizsgálati papírokon) ) az el nem égett üzemanyagból, a túlzott égési hőmérsékletből származó nitrogén -oxidokból (NO x ) és a részecskékből (főleg koromból ).
A kipufogógáz hőmérséklete
Kipufogógáz-hőmérséklet (EGT) fontos a működését a katalizátor egy belső égésű motor . Ezt kipufogógáz -hőmérővel lehet mérni . Az EGT a motorok egészségi állapotának mérőszáma is a gázturbinás motorokban (lásd alább).
Hideg motorok
A több órán keresztül nem használt autó motorjának beindítását követő első két percben a kibocsátás nagyon magas lehet. Ez két fő okból következik be:
- Gazdag levegő-üzemanyag arány követelmény hideg motorokban : Hideg motor beindításakor az üzemanyag nem párolog el teljesen, ami nagyobb szénhidrogén- és szén-monoxid- kibocsátást eredményez , ami csak akkor csökken, ha a motor eléri az üzemi hőmérsékletet. Ennek az indítási szakasznak az időtartamát csökkentette az anyagok és a technológia fejlődése, beleértve a számítógéppel vezérelt üzemanyag-befecskendezést , a rövidebb beszívási hosszt, valamint az üzemanyag és/vagy a beszívott levegő előmelegítését.
- Nem hatékony katalizátor hideg körülmények között : A katalizátorok nagyon hatástalanok, amíg fel nem melegítik az üzemi hőmérsékletüket . Ez az idő jelentősen csökkent, ha a konvertert közelebb helyezték a kipufogócsonkhoz, és még inkább egy kicsi, de gyorsan felmelegedő átalakítót helyeztek közvetlenül a kipufogócsonkra. A kis átalakító kezeli az indítási emissziót, ami elegendő időt biztosít a nagyobb főátalakító felmelegedéséhez. További fejlesztések sokféleképpen megvalósíthatók, beleértve az elektromos fűtést, a termoelemet, a kémiai reakció előmelegítését, a lángfűtést és a szuperszigetelést.
Személygépkocsi -kibocsátások összefoglalója
Összetevő | Kibocsátási arány | Éves kibocsátás |
---|---|---|
Szénhidrogének | 2,80 gramm/mérföld (1,75 g/km) | 35,0 kg (77,1 font) |
Szén-monoxid | 20,9 gramm/mérföld (13,06 g/km) | 571 font (261 kg) |
NO x | 1,39 gramm/mérföld (0,87 g/km) | 38,2 font (17,3 kg) |
Szén -dioxid - üvegházhatású gáz | 415 gramm/mérföld (258 g/km) | 5 190 kg (11 450 font) |
Összehasonlítható az EURO III európai kibocsátási szabványokkal, ahogyan azt 2000 októberében alkalmazták
2000 -ben az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége elkezdte szigorúbb kibocsátási előírások bevezetését a könnyű tehergépjárművekre. A követelményeket a 2004 -es járművekkel kezdve fokozatosan megszüntették, és 2007 végéig minden új személygépkocsinak és könnyű teherautónak meg kellett felelnie a frissített szabványoknak.
Összetevő | Kibocsátási arány | Éves kibocsátás |
---|---|---|
NMOG ( illékony szerves vegyületek ) | 0,075 gramm/mérföld (0,046 g/km) | 2,95 font (0,95 kg) |
Szén-monoxid | 3,4 gramm/mérföld (2,1 g/km) | 94 font (43 kg) |
NEM X | 0,05 gramm/mérföld (0,0305 g/km) | 0,64 kg (1,4 font) |
Formaldehid | 0,015 gramm/mérföld (0,0092 g/km) | 0,19 kg (0,41 font) |
Típusok
Belső égésű motorok
Szikragyújtású és dízelmotorok
A szikragyújtású motorokban az üzemanyag és a levegő keverékének égéséből származó gázokat kipufogógázoknak nevezik. Az összetétel benzinről dízelmotorra változik, de a következő szintek körül mozog:
Égésű motor kipufogógázai Minden adat hozzávetőleges |
% az összesből | |
---|---|---|
Összetett | Benzin | Dízel |
nitrogén | 71 | 67 |
szén-dioxid | 14 | 12 |
vízpára | 13 | 11 |
oxigén | 10 | |
Nyomelemek | <0,6 | ~ 0,3 |
nitrogén-oxidok | <0,25 | <0,15 |
szén-monoxid | 1–2 | <0,045 |
részecske | <0,045 | |
szénhidrogének | <0,25 | <0,03 |
kén-dioxid | lehetséges nyomokat | <0,03 |
A "dízel" 10% -os oxigéntartalma valószínű, ha a motor alapjáraton, pl. Sokkal kevesebb, ha a motor terhelés alatt működik, bár a dízelmotorok mindig túl sok levegővel üzemelnek az üzemanyag felett. A benzinmotorok szén -dioxid -tartalma ~ 15 oldal / perc tartományban változik jól beállított, üzemanyag -befecskendezéses motor és katalizátor esetén 100 000 ppm -ig (10%) gazdagon hangolt porlasztómotorok esetén, például a kis generátorokon és kerti berendezéseken.
Nitrometán adalék
A belső égésű motorból származó kipufogógáz, amelynek tüzelőanyaga [nitrometánt] tartalmaz, [salétromsav] gőzt tartalmaz, amely maró hatású, és belélegzése izomreakciót okoz, ami lehetetlenné teszi a légzést. Azoknak az embereknek, akik valószínűleg ki vannak téve ennek, [gázálarcot] kell viselniük.
Dízel motorok
Gázturbinás motorok
- Repülőgépes gázturbinás motorokban a "kipufogógáz -hőmérséklet" (EGT) a motor egészségének elsődleges mérőszáma. Az EGT -t általában a motor elsődleges teljesítményjelzésével hasonlítják össze, amelyet "motornyomás -aránynak" (EPR) neveznek. Például: teljes teljesítményű EPR esetén az EGT maximális megengedett értéke lesz. Amint egy motor eléri azt a szakaszát az életében, amikor eléri ezt az EGT határértéket, a motor speciális karbantartást igényel a probléma orvoslásához. Az EGT -határérték alatti EGT -összeget EGT -árrésnek nevezzük. A motor EGT -margója akkor lesz a legnagyobb, ha a motor új, vagy nagyjavításon esett át. A legtöbb légitársaság esetében ezeket az információkat a légitársaság karbantartási osztálya távolról is felügyeli az ACARS segítségével .
Sugárhajtóművek és rakétahajtóművek
A sugárhajtóművek és rakétahajtómű , kipufogó hajtófúvókák amely egyes alkalmazások mutatja sokk gyémánt .
Más típusok
A szénégetésből
Gőzgépek
A gőzgép terminológiája szerint a kipufogógáz olyan gőz, amelynek nyomása olyan alacsony, hogy már nem tud hasznos munkát végezni.
A gépjárművek főbb kibocsátásai
NO x
A NO és NO 2 ( NOx ) mononitrogén- oxidok (akár így, akár villámlás útján keletkeznek ) ammóniával , nedvességgel és más vegyületekkel reagálnak, salétromsav- gőzt és rokon részecskéket képezve . A kis részecskék mélyen behatolhatnak az érzékeny tüdőszövetbe és károsíthatják azt, szélsőséges esetekben korai halált okozva. Az NO -fajok belélegzése növeli a tüdőrák és a vastagbélrák kockázatát. és az ilyen részecskék belélegzése légúti megbetegedéseket, például tüdőtágulást , hörghurutot és szívbetegségeket okozhat vagy súlyosbíthat .
Egy 2005 -ös amerikai EPA tanulmány szerint a legnagyobb NO -kibocsátás
x a közúti gépjárművekről érkezett, a második legnagyobb hozzájárulás a nem közúti berendezésekhez, amelyek többnyire benzin- és dízelüzemek.
A kapott salétromsavat a talajba mossák, ahol nitráttá válik , ami hasznos a növekvő növények számára.
Illékony szerves vegyületek
Amikor a nitrogén -oxidok (NOx) és az illékony szerves vegyületek (VOC) napfény jelenlétében reagálnak, talajszintű ózon képződik, amely a szmog elsődleges összetevője . Egy 2005 -ös amerikai EPA -jelentés szerint a közúti járművek a második legnagyobb VOC -forrás az Egyesült Államokban, 26% -uk és 19% -uk nem közúti berendezésekből származik, amelyek főként benzin- és dízelüzemek. A VOC -kibocsátás 27% -a oldószerekből származik, amelyeket a festékek és festékhígítók gyártója és más felhasználási célokra használnak.
Ózon
Az ózon jótékony hatású a felső légkörben, de talajszinten az ózon irritálja a légzőrendszert , köhögést, fulladást és csökkent tüdőkapacitást okoz. Emellett számos negatív hatása van az egész ökoszisztémában.
Szén -monoxid (CO)
A szén -monoxid -mérgezés a halálos kimenetelű légmérgezés leggyakoribb típusa sok országban. A szén -monoxid színtelen, szagtalan és íztelen, de erősen mérgező. A hemoglobinnal kombinálva karboxihemoglobint termel , amely gátolja az oxigén szállítását. 1000 ppm feletti koncentrációknál azonnal veszélyesnek tekintik, és a legközvetlenebb egészségügyi veszélyt jelentik a rosszul szellőző helyiségben futó motorok miatt. 2011 -ben a szén -monoxid -kibocsátás 52% -át mobil járművek okozták az Egyesült Államokban
Veszélyes légszennyezők (toxikus anyagok)
A benzol ( C 6 H 6 ) krónikus (hosszú távú) expozíciója károsítja a csontvelőt . Ezenkívül túlzott vérzést is okozhat, és lenyomhatja az immunrendszert , növelve a fertőzés esélyét . A benzol leukémiát okoz, és más vérrákokkal és a vér rákos megbetegedéseivel jár.
Részecskék (PM 10 és PM 2,5 )
A levegőben szálló részecskék belélegzésének egészségügyi hatásait széles körben tanulmányozták embereken és állatokon, beleértve az asztmát , a tüdőrákot , a szív- és érrendszeri problémákat, valamint a korai halált . A részecskék mérete miatt behatolhatnak a tüdő legmélyebb részébe. Egy 2011 -es brit tanulmány évente 90 halálesetet becsül a személygépjárművek PM miatt. Az US Federal Highway Administration (FHWA) egy 2006-os kiadványában kijelenti, hogy 2002-ben az összes PM 10 -nek körülbelül 1 százaléka és a PM 2,5 -kibocsátásának 2 százaléka a közúti gépjárművek kipufogógázából származik (főleg dízelből) motorok ).
Szén -dioxid (CO 2 )
A szén-dioxid egy üvegházhatást okozó gázok . A gépjárművek CO 2 -kibocsátása része az antropogén hozzájárulásnak a légkörben lévő CO 2 -koncentráció növekedéséhez, amely a tudományos közösség túlnyomó többsége szerint az éghajlatváltozást okozza . A számítások szerint a gépjárművek az Európai Unió ember által előidézett CO 2 -kibocsátásának körülbelül 20% -át termelik , a személygépkocsik pedig körülbelül 12% -ot. Az európai kibocsátási szabványok korlátozzák az új személygépkocsik és könnyű járművek CO 2 -kibocsátását. Az Európai Unió új személygépkocsik átlagos CO 2 -kibocsátási értéke 5,4% -kal csökkent 2010 első negyedévére, 145,6 g/km -re .
Vízpára
A jármű kipufogógáza sok vízgőzt tartalmaz .
Vízvisszanyerés
Kutatásokat végeztek arra vonatkozóan, hogy a sivatagokban lévő csapatok hogyan tudják visszanyerni az ivóvizet járműveik kipufogógázaiból.
A szennyezés csökkentése
A kibocsátási szabványok a járművekből, valamint az ipari füstgázkötegekből és más légszennyező kipufogógáz-forrásokból származó szennyező anyagok csökkentésére összpontosítanak különböző nagyüzemi létesítményekben, például kőolajfinomítókban , földgázfeldolgozó üzemekben, petrolkémiai üzemekben és vegyipari üzemekben. . Ezeket azonban gyakran füstgázoknak nevezik . Az autók katalizátorai katalizátorral kívánják lebontani a kipufogógázok szennyezését. A hajók súrolói a tengeri kipufogógázok kén -dioxidját (SO 2 ) kívánják eltávolítani . A tengeri kén -dioxid -kibocsátásra vonatkozó előírások szigorodnak, azonban világszerte csak néhány speciális területet jelöltek ki alacsony kéntartalmú dízelüzemanyag -felhasználásra.
A fejlett gőztechnológiás motorok egyik előnye , hogy kisebb mennyiségű mérgező szennyező anyagot (pl. Nitrogén -oxidot) termelnek, mint az azonos teljesítményű benzin- és dízelmotorok. Nagyobb mennyiségű szén -dioxidot, de kevesebb szén -monoxidot termelnek a hatékonyabb égés miatt.
Egészségügyi tanulmányok
A Kaliforniai Egyetem Los Angeles -i Közegészségügyi Iskola kutatói szerint az 1998 és 2007 között született gyermekek kaliforniai rákregiszterében felsorolt gyermekek statisztikai vizsgálatának előzetes eredményei azt találták, hogy a forgalomszennyezés összefüggésben állhat a 10-15% -os növekedéssel. egyes rákos megbetegedések valószínűsége. Az Egészségügyi Világszervezet tanulmánya megállapította, hogy a dízelgőzök a tüdőrák növekedését okozzák.
Lokalizált hatások
A Kaliforniai Légierőforrások Tanácsa tanulmányaiban megállapította, hogy Dél -Kaliforniában a légszennyezés ( szmog ) 50% -a vagy annál nagyobb része az autók kibocsátásából származik. A belsőégésű motorok által kibocsátott szennyező anyagok koncentrációja különösen magas lehet a jelzett kereszteződések környékén az alapjárat és a gyorsulások miatt. A számítógépes modellek gyakran hiányolják ezt a részletet.
Lásd még
- Légszennyezés#A legtöbb szennyezett város
- Alternatív meghajtás
- Légköri diszperzió modellezése
- Gépjármű#Környezeti hatás
- Tiszta levegő törvény
- Szűk keresztmetszetek árazása
- Kibocsátási szabvány
- Európai kibocsátási szabványok
- Füstgáz
- Kiotói jegyzőkönyv
- Hulladéklerakó gáz
- Alacsony kibocsátású zóna
- Mobil légszennyezés
- Gépjárművek károsanyag -kibocsátása és terhessége
- Űrmedúza
- Egyesült Államok kibocsátási normái
- Járművek károsanyag -kibocsátásának ellenőrzése
Hivatkozások
Külső linkek
- A California Air Resources Board egészségügyi és légszennyezési kiadványa
- Cone, Tracie (2008. november 13.). "A kaliforniai légszennyezés több embert öl meg, mint az autóbalesetek, tanulmányok" . Huffington Post .
- "Gépjármű -kipufogó vegyszerek: betegséget okozó hatások" . Alfa Online . Environmed Research Inc. Archiválva az eredetiből 2014-07-05.
- "Autók, teherautók és légszennyezés" . Tiszta járművek . Az aggódó tudósok szövetsége. 2013. szeptember 3.
- A dízel kipufogóról:
- USA Munkaügyi Minisztérium Munkavédelmi és Egészségügyi Igazgatás: Biztonság és egészség Témák: Dízel kipufogó
- A dízel kipufogógázhoz kapcsolódó vegyi anyagok részleges listája
- A dízel kipufogógáz részecskéi: ésszerűen várhatóan emberi rákkeltő
- Tudományos tanulmány a dízel kipufogógáz káros hatásairól: Akut gyulladásos reakciók a légutakban és a perifériás vérben a dízel kipufogógáz rövid távú expozíciója után egészséges emberi önkéntesekben
- Dízel kipufogó: amit tudnia kell