Разработка технологмческой карты возделывания гречихи

Каждый автомобиль за год выбрасывает в атмосферу более 800 кг угарного газа, 115 кг углеводородов и 38 кг оксидов азота .

Загрязнения атмосферы – это огромный ущерб для здоровья людей, животных и растений.

Загрязнения атмосферы за счет автомобильного транспорта распределяются следующим образом: 70-80% – от выхлопных газов, 15-25% – от картерных газов и 5% – от испаряющегося из баков топлива.

Продукты сгорания моторного топлива являются одним из основных загрязнителей окружающей среды. Они попадают на растения, почву, вдыхаются людьми и животными, вызывают болезни, снижают урожаи, накапливаются в организмах животных и сельскохозяйственных продуктах.

Отработавшие газы ДВС представляют собой, также как и топливо, сложную многокомпонентную смесь газов, паров, капель жидкостей и дисперсных твердых частиц, среди которых можно выделить азот N2 и кислород O2, продукты полного сгорания топлива (диоксид углерода СO2 и водяной пар H2O), вещества, образующиеся в результате термического синтеза из воздуха при высоких температурах (оксиды азота NОx), продукты неполного сгорания топлива (монооксид углерода CO, углеводороды CHx, дисперсные твердые частицы, основным компонентом которых является сажа), а также оксиды серы, альдегиды, продукты конденсации и полимеризации. Кроме продуктов сгорания топлива в ОГ дизелей присутствуют продукты сгорания смазочного масла и вещества, образующиеся из присадок к топливу и маслу.

Наиболее массовыми компонентами ОГ являются атмосферный азот, диоксид углерода (углекислый газ), пары воды и избыточный кислород. На большинстве эксплуатационных режимов их суммарный объем в ОГ составляет 90-95 %, углекислый газ относится к слаботоксичным веществам, а остальные не являются токсичными. Объемная концентрация токсичных веществ в ОГ сравнительно невелика и составляет 0,2-2 %. К ним относятся продукты неполного сгорания топлива – монооксид углерода СО и несгоревшие углеводороды СНх, оксиды азота NOх, кислородсодержащие углеводороды – альдегиды RCНО, продукты сгорания серы, содержащейся в топливе и моторном масле – оксиды серы SO, сероводород H2S, сульфаты (соли оксидов серы), продукты сгорания моторного масла, присадок к топливу и маслу, ряд других веществ. Эти вещества, многие из которых обладают выраженными токсичными свойствами, попадая в окружающую среду, наносят ущерб растительному и животному миру, негативно влияют на состояние здоровья людей, создают угрозу их жизни.

Около 80-95 % от общей массы токсичных компонентов ОГ приходится на долю пяти основных компонентов: NOх, CO, CHх, альдегидов RCHO, диоксида серы SO2. Нормируемыми токсичными компонентами ОГ дизелей в соответствии с современными нормативными документами являются NOx, CO, CHx и твердые частицы. Нормирование выбросов с ОГ оксидов серы осуществляется косвенно, через ограничение содержания серы в топливе. Наибольшее содержание альдегидов в ОГ отмечается при работе непрогретого двигателя на режимах пуска и холостого хода.

Основным токсичным компонентом ОГ дизелей вне зависимости от их типа, класса, размерности и конструктивных особенностей являются оксиды азота NOх . Доля NOх в суммарных токсичных выбросах составляет 30-80 % по массе и 60-95 % по эквивалентной токсичности.

Оксиды азота образуются в камере сгорания дизеля путем окисления азота воздухом, азот при повышенных давлениях и температурах выше 2000 ºК реагирует с кислородом с образованием преимущественно монооксида азота NO, представляющего собой бесцветный газ.

Оксиды азота образуют с воздухом пять кислородных соединений: NO (окись, монооксид), NO2 (двуокись, диоксид), N2O3 (азотистый ангидрид), N2O4 (двуокись),N2O5 (азотный ангидрид). В выхлопных газах содержатся преимущественно окислы азота NOx .

Монооксид азота не раздражает дыхательные пути, поэтому его присутствия человек не чувствует. Но при попадании в организм он приводит к образованию соединений, препятствующих переносу кислорода к тканям.

Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек. В дыхательных путях диоксид азота образует азотную и азотистую кислоты, разъедающие альвеолы легких. При критической его концентрации, например, в закрытых гаражах, возникает отек легких, приводящий к смерти.

В верхних слоях атмосферы диоксид азота в присутствии водяных паров образует азотную и азотистую кислоты, что приводит к образованию кислотосодержащих облаков и кислотных осадков.

Оксиды азота совместно с несгоревшими углеводородами ОГ образуют смог, который при длительном воздействии на организм человека вызывает хронические заболевания, заболевания дыхательных путей и нервные расстройства. Причем, токсикологический эффект воздействия NOx на человека примерно в десять раз выше, чем у монооксида углерода СО.

Оксиды азота оказывают негативное влияние на растения и сельскохозяйственные культуры. Причем, наиболее чувствительны к загрязнениям атмосферы оксидами азота злаки, бобовые, свекла.

Серьезную опасность для окружающей среды и организма человека представляетмонооксид углерода (угарный газ) CO – ядовитый газ без цвета и запаха, являющийся промежуточным продуктом химической реакции углеродсодержащего топлива с кислородом воздуха, образующийся в результате неполного сгорания углерода топлива.

Время существования монооксида углерода СО в атмосфере составляет 2-42 месяца, в течение которого он окисляется до углекислого газа СО2.

Монооксид углерода СО относится к кровяным ядам гемоглобинотропного класса. Он связывает гемоглобин крови и снижает, тем самым, ее способность насыщаться кислородом. Поглощаемость СО кровью в 240 раз выше поглощаемости кислорода. Поэтому СО вытесняет кислород из оксигемоглобина крови, образуя карбоксигемоглобин – крайне стойкое соединение, неспособное выполнять функцию переноса кислорода к тканям организма. В связи с этим из-за пониженного содержания кислорода в крови развивается острое кислородное голодание или наступает удушье. При вдыхании воздуха с содержанием СО более 10 ррm появляются признаки отравления, 200 ррm – легкое отравление, 1200 ррm – через 30 мин. повышенное сердцебиение, 2000-2500 ррm– обморочное состояние. Следует отметить, что при сравнительно небольших концентрациях монооксида углерода в атмосфере (до 0,002%) СО, связанный с гемоглобином, постепенно выделяется и кровь человека очищается от него на 50 % каждые 3-4 часа.

Уменьшение переноса кислорода к тканям при вдыхании СО особенно пагубно для ткани сердечной мышцы (миокарда). Повышение концентрации СО возникает чаще всего в туннелях (до 70 ПДК), в потоке транспортных средств при интенсивном движении (до 60 ПДК), в гаражах. В закрытом одноместном гараже смертельная концентрация СО возникает уже через 2-3 мин. работы двигателя.

Диоксид углерода СО2 (углекислый газ) обладает наркотическим действием, раздражает слизистые оболочки и кожу. Выбросам СО2 обязаны «парниковый эффект» и «кислотные осадки». Последние вызывают разрушение строительных материалов, закисление водоемов и другие нежелательные последствия для биосферы.

Обширную группу токсичных компонентов ОГ образуют углеводороды CхHу – химические соединения углерода С и водорода Н. В ОГ двигателей внутреннего сгорания содержится до 200 различных углеводородов, представляющих следующие гомологические ряды: алканы или парафины (общая формула CnH2n+2), алкены или олефины (CnH2n), цикланы или нафтены (CnH2n), алкины (CnH2n-2), ароматические углеводороды (CnH2n-6).

К группе газообразных углеводородов CHx, образующихся при сгорании топлива, относятся метан CH4, этан C2H6, пропан C3H8, этилен C2H4, пропилен C3H6, ацетиленC2H2.

Одной из основных причин образования CхHу является наличие холодных пристеночных слоев в КС.

Углеводороды СхНу – несгоревшие составляющие топлива содержатся в выхлопных газах в различном составе: предельные, непредельные, ароматические.

По характеру воздействия на организм человека углеводороды подразделяются на две группы: раздражающие и канцерогенные.

Раздражающие углеводороды (к ним относятся все предельные и непредельные углеводороды) оказывают воздействие на центральную нервную систему.

Канцерогенные углеводороды, накапливаясь до критических концентраций в организме человека, стимулируют образование злокачественных опухолей. К таким углеводородам относятся 1,2-бензантрацен C8H12, 3,4-бетапирен С12Н]4, 1,2-бензпирен С20Н12, 3,4-бензфлуорантен С20Н14 и др. Особенно опасен 3,4-бензпирен.

Парафиновые (алкановые) углеводороды действуют на нервную систему как наркотики. С увеличением числа атомов углерода в молекуле до 9 это действие усиливается, а затем ослабевает.

Циклановые углеводороды более опасны, чем алкановые. Наличие двойной связи в молекуле усиливает токсичность углеводорода и тем сильнее, чем больше ненасыщенных связей в молекуле углеводорода.

Ароматические углеводороды, особенно бензол, обладают сильными токсическими свойствами. Они оказывают влияние на центральную нервную и мышечную системы, на процессы кроветворения .

Среди низкомолекулярных CхHу наибольшей токсичностью отличаются углеводороды олефинового ряда (этилен С2Н4, пропилен С3Н6, бутилен С4Н8), имеющие неприятный запах и раздражающие слизистые оболочки. Они вызывают многочисленные хронические заболевания сосудистой и нервной систем, поражение внутренних органов. Менее токсичны парафины (метан СН4, этан С2Н4, пропан С3Н8, бутан С4Н10).

При длительном воздействии на организм человека углеводороды могут вызвать раковые заболевания. Токсикологическое действие газообразных низкомолекулярных углеводородов CхHу выражается также в наркотическом действии на организм человека, вызывая состояние эйфории.

Отмечается негативное действие олефиновых и парафиновых углеводородов на сельскохозяйственные растения и животных. В частности, при большой концентрации CхHу в атмосфере повреждается растительный покров пастбищ, наблюдается пожелтение листьев.

Из более тяжелых углеводородов следует отметить ароматические углеводороды содержание которых отмечается в ОГ бензиновых двигателей. Для снижения выбросов этих веществ с ОГ лимитируется содержание в бензинах ароматических углеводородов, в частности, бензола. Для ОГ дизельных двигателей более характерно присутствие в них высокомолекулярных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).

В выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания обнаружено более двадцати различных ПАУ. Основой этих углеводородов является структура, называемая бензольным ядром, в которую входят шесть атомов углерода, соединенных в кольцо, с тремя одинарными и тремя двойными связями. Некоторые ПАУ кроме бензольного ядра имеют одну или несколько боковых цепей. В ОГ дизелей содержатся, в основном, углеводороды, в молекулы которых входят две, три и четыре кольцевые структуры и 12-20 атомов углерода. Наиболее представительными из них являются неканцерогенные пирен, флуорантен и слаботоксичный хризен, а наиболее опасными – имеющий сравнительно высокую концентрацию в ОГ фенантрен C14H10, бенз(b)флуорантен, бенз(j)флуорантен, дибенз(а,h)антрацен, дибенз(а,i)пирен, дибенз(a,h)пирен и, особенно, бенз(а)пирен C20H12. Доля бенз(а)пирена в суммарном выбросе ПАУ составляет до 3,7 % у дизелей и 2,1-3,3 % – у бензиновых двигателей. Однако, бенз(а)пирен, несмотря на его невысокую концентрацию в ОГ, – наиболее токсичный и стабильный из перечисленных углеводородов.

Наиболее сильный канцероген из перечисленных ПАУ – бенз(а)пирен C20H12представляет собой в нормальных условиях кристаллическое вещество, а в ОГ дизеля он может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. Канцерогенные свойства ПАУ настолько выражены, что даже при периодическом контакте кожи человека с этими углеводородами, содержащимися в топливе, отмечены предраковые образования кожи – кератозы, папилломы и др. Ряд ПАУ облает сильными отравляющими свойствами, воздействует на процессы кровообращения, центральную нервную и мышечную системы. Бенз(а)пирен и другие ПАУ, содержащиеся в воздухе, вместе с осадками попадают в почву и откладываются в растительной массе сельскохозяйственных культур.

Одними из наиболее значимых токсичных компонентов ОГ дизелей являются твердые частицы (ТЧ). Они представляют собой частицы, улавливаемые специальным фильтром при прохождении через него ОГ. Эти частицы состоят из растворимых и нерастворимых в органических растворителях фракций. В быстроходных дизелях соотношение между содержанием в ОГ растворимых и нерастворимых фракций можно приближенно оценить как 1:9. Первые представляют собой, в основном, несгоревшие фракции топлива и моторного масла, а последние – сажу.

Таким образом, основными составляющими ТЧ являются сажа, металлы и их оксиды, сульфаты, а также несгоревшие частицы топлива, моторного масла и вода.

Первичные сажевые частицы имеют размеры около 0,02-0,17 мкм, а в ОГ дизелей сажа находится в виде пористых образований углерода неправильной формы. При этом сажевые частицы имеют очень развитую поверхность, равную около 90 м2 на 1 г сажи.

Видимое дымление дизелей соответствует содержанию сажи в ОГ, превышающему 0,1 г/м3.

Наличие сажи в ОГ приводит к появлению неприятного ощущения загрязненности воздуха и ухудшению видимости. При вдыхании сажи ее частицы оказывают вредное воздействие на дыхательные органы человека. Они достигают альвеол легких или откладываются в носовых пазухах, трахеях или бронхах. Причем, крупные частицы сажи (2-10 мкм и более) легко выводятся из организма, а мелкие (0,5-2 мкм) задерживаются в легких, вызывая хронические заболевания.

Сажа не единственное твердое вещество, содержащееся в ОГ. Другие твердые вещества – сульфаты (соли оксидов серы) образуются при сгорании серы и ее соединений, содержащихся в топливе и масле. Выброс сульфатов в атмосферу с ОГ дизельных двигателей составляет 5-11 мг на километр пробега транспортного средства, а с ОГ бензиновых двигателей – 1-13 мг. Кроме того в выхлопных газах присутствуют твердые вещества, образующиеся в результате сгорания моторного масла, попадающего в КС, а также металлы (сталь и чугун Fe, никель Ni, медь Cu, цинк Zn и др.) и их оксиды, являющиеся продуктами износа деталей двигателя и компонентами присадок к топливу и моторному маслу. Причем, при большом угаре масла выхлопные газы могут иметь голубоватый оттенок (голубой дым).

Значимыми токсичными компонентами ОГ являются оксиды серы SОх с образованием оксидов серы SO2 и до триоксида SO3. В атмосферных условиях диоксид серы SO2сохраняется в атмосфере от нескольких часов до нескольких дней, а затем окисляется до высшего оксида (триоксида) SO3.

Сернистый газ (SO2) относится к умеренно опасным веществам, но в соединении с другими веществами и водой раздражает глаза, нос, горло; оказывает вредное влияние на легкие, растения; вызывает коррозию металлов; уменьшает прозрачность атмосферы. При среднесуточной концентрации в воздушной среде более 0,05 мг/м3 сернистый газ оказывает вредное влияние на флору, фауну, человека, в атмосфере образует аэрозоли серной и сернистой кислот – компонентов кислотных осадков.