Аналіз вихлопних газів автомобілів на вміст оксидів нітрогену та сульфур (ІV) оксиду

Недоліки:

1. Це паливо наносить ненабагато менший збиток навколишньому середовищу, по зрівнянню з бензином.

2. Це паливо менш калорійне, ніж бензин - у результаті, автомобіль потрібно заправляти частіше.

Біодизельне паливо

Біодизельним паливом (біопаливом) прийнято називати висококалорійний продукт переробки біологічної сировини - фактично, особливим образом модифікована рослинна олія, що виробляється з сої, кукурудзи, коноплі та інших олійних культур, а також з харчових відходів. Це паливо може бути використане в дизельних двигунах.

Переваги:

1. Суміш B2 може бути використана всіма автомобілями з дизельними двигунами, особлива модифікація не потрібна,

2. Навіть невелика кількість рослинної олії у дизельному паливі суттєво зменшує об'єм шкідливих викидів та подовжує тривалість життя двигуна,

3. Сировиною для виробництва біопалива може бути (і де-факто є) використана рослинна олія (наприклад, що використовується для приготування картоплі-фрі). У деяких містах США вже існують програми утилізації харчових відходів такого роду, котрі зразу переробляють в біопаливо.

Недоліки:

1. B100 перетворюється в гель при низьких температурах, та подібні автомобілі важко завести,

2. Розрахунки показують, що навіть при самих слушних умовах США у недалекому майбутньому зможуть виробити стільки рослинної олії, щоб повністю відмовитися від використання традиційного дизельного палива,

3. Автовиробники випускають відносно невелику кількість моделей машин, здібних робити на біопаливі.

Водень

В автомобільному двигуні водень може бути використаний двома способами: або як горюче для традиційного двигуна внутрішнього згорання, або у так званих "паливних вічках"\\fuell cells (водень реагує з киснем, у результаті виробляється електрика, котра приводить в дію мотор). Теоретично, водень може в недалекому майбутньому змінити нафту у якості палива для автомобілів.

Переваги:

1. Водень повністю згорає в кисні, виділяючи велику кількість енергії та залишаючи після себе тільки водяну пару, що робить автомобіль ідеально екологічно "чистим",

2. Водень легко транспортувати по трубопроводам практично на будь-які відстані, тим більше, що він не отруйний (хоча й вибухонебезпечний) та не володіє кородуючими діями.

3. Запаси водню (як компонента води) практично необмежені та більш чи менш рівномірно розподілені по всім континентам.

Недоліки:

1. Існує лише декілька перспективних моделей водневих автомобілів обох типів. Проте їх  комерційна привабливість залишається низькою - на сьогоднішній день середня коштовність автомобіля, що оснащений паливними вічками, складають $100 тис.,

2. У світі практично повністю відсутня воднева інфраструктура.

3. Нинішні технології промислового виробництва водню далеко не бездоганні. Звичайно водень отримують за допомогою каталітичного розкладення природного газу. Проте цей процес потребує витрат більшої кількості енергії. Водень можна виробляти з вугілля, який попередньо повинен підлягти газифікації. Проте подібні операції також дуже енергоємні. Воднева економіка на вугільному забезпечені могла би привести до  виснаження усіх вугільних родовищ США усього лише за 75 років.

В обох випадках в процесі виробництва водню виробляється велика кількість вуглекислого газу, що вважається одним з головних факторів глобального потепління. Оптимальною сировиною для виробництва водню могла би служити вода. Розроблені експериментальні технології каталітичного розщеплення водневої пари в хімічних реакторах. Проте всі ці процеси потребують використання високих температур та можуть бути економічно та екологічно виправдані тільки при використанні атомної енергії. Існує також  давно відомий спосіб розщеплення води - електроліз.

У екологічному відношенні він ідеальний, але тільки при умові, щоб вдалося знайти дешеві способи отримання електроенергії. Також покладаються серйозні надії на мікробіологію та геноміку: відомі одноклітинні організми, поглинаючі вуглекислий газ, воду та сонячне світло та виділяючи кисень та водень.

Встановлені нормативи в галузі охорони атмосферного повітря:

1) екологічної безпеки атмосферного повітря;

2) гранично допустимих викидів та шкідливого впливу фізичних та біологічних чинників;

3) вмісту забруднюючих речовин у відпрацьованих газах пересувних джерел.

Даною дипломною роботою пропонується перехід автомобільного парку з палива – бензину на скріплений газ.

При використанні скрапленого газу (метану-пропану) автомобіль постачають спеціальними балонами та системою, що регулює постачання газу, іноді необхідно модифікувати систему запалювання. Найбільш активно переходять на скраплений газ Канада, Нова Зеландія, Італія та США. При цьому коштовність переоснащення діючого автомобіля складає 1500-2000 доларів США.

При використанні скрапленого газу різко зменшується викид карбон (ІІ) оксиду, летючих органічних сполук та сульфур (IV) оксиду (який нижче межі визначення за допомогою індикаторних трубок).

В Україні з метою поліпшення екологічної ситуації у великих містах автотранспорт вже років десять переводять на скраплений газ, а тепер і в середніх містах, наприклад, Слов’янську і Краматорську.

Загальний екологічний стан у містах визначається також правильною організацією руху автотранспорту. Найбільший викид шкідливих речовин відбувається при гальмуванні, розгоні, додатковому маневруванні. Тому утворення дорожніх розв’язок, швидкісних магістралей з сіттю підземних переходів, правильна установка світлофорів, регулювання руху за принципом «зеленої хвилі» скорочують надходження в атмосферу шкідливих речовин та сприяють збереженню транспорту.

2 Експериментальна частина

2.1 Методика визначення SO2 та оксидів нітрогену у вихлопних газах автомобілів

Визначення проводять за допомогою газоаналізатора УГ-2

Порядок проведення роботи

1. Отримати індикаторні трубки, заздалегідь підготовлені, відповідно аналізованому газу.

2. На місці виробництва аналізу при відкритої кришки приладу відвести стопор і у втулку вставити шток так, щоб стопор ковзав по канавці штоку, над якою вказаний досліджуваний газ і об'єм просмоктуваного повітря. Тиском руки на шток сильфону стискувати до тих пір, поки стопор не зайде у верхній отвір канавки штока.

3. За допомогою скребка звільнити індикаторну трубку від запобіжних ковпачків, при цьому треба стежити, щоб шматочки сургучу не потрапили всередину трубки.

При утворенні просвіту між стовпчиком порошку і пижами усунути його легким натисненням штиря.

4. Один кінець індикаторної трубки з'єднати з вільним кінцем гумової трубки приладу, а другий кінець з гумовим шлангом судини із загазованим повітрям.

5. Відкрити кран судини із загазованим повітрям і рукою відвести стопор. Як тільки почне рухатися шток, брати руку від стопора. В цей час відбуватиметься просмоктування загазованого повітря через індикаторну трубку.

Після припинення руху штока, небагато прочинити край впускання повітря в судину, відразу ж закриваючи його. Повторювати до тих пір, поки стопор не увійде до нижнього поглиблення канавки (чутне клацання) – рух штока припиняється.

6. Після цього необхідно дати витримку (через залишковий вакуум, в сильфоні продовжується просмоктування), а потім накрити край судини із загазованим повітрям, індикаторну трубку зняти і вкласти на відкидній кришці приладу біля відповідної шкали (з позначенням даного газу і об'єму просмоктуваного повітря) так, щоб початок стовпчика, що потемнів, співпав з нульовим діленням шкали.

Цифра на шкалі, співпадаюча з верхнім кінцем забарвленого стовпчика, відповідатиме концентрації даного газу або пари в мг/м3, аналізованого повітря.

7. Порівняти колір індикаторного порошку в індикаторній трубці з технічною характеристикою порошків і фактичну загазованість з граничнодопустимими концентраціями по нормах СН-245-71.

2.2 Обробка результатів аналізів

Проби повітря вихлопних газів автомобілів відбиралися на території СКМЗ, який знаходиться у місті Краматорськ, в період від 28 травня по 29 травня 2009 року. В якості палива використовувалися бензин та газ-метан. Під час відбору проб повітря визначались метеопараметри: температура, атмосферний тиск та вологість. Умови відбору проб повітря зведені в табл. 2.1

Таблиця 2.1- Умови відбору проб повітря на вміст нітрогену оксидів та сульфур (IV) оксиду при спалюванні бензину

Формула приведення концентрації карбон (II) оксиду до стандартних умов:

С=С (273+ t) 101.3 K                                                              (2.1)

              (273+20) p

де   С- концентрація шкідливої речовини у повітрі при температурі t й тиску P, мг/м3;

273 – температура абсолютного нуля, К;

20 - температура при нормальних умовах, ºС;

101,3 - тиск при нормальних умовах, кПа;

К – коефіцієнт, що ураховує вологість повітря.

Наведемо приклад розрахунку для проби № 1.для нітроген оксидів:

Вихідні дані: С=1,3мг/м3; Р=98,42кПа; t=25ºС; К=1.1

С= 1,3×(273+25)×101.3×1.1 =1,497 мг/м3

                (273+20)×98,42

Аналогічно приводимо концентрацію нітроген оксидів до стандартних умов для проб 2-8 та зводимо розрахункові дані в табл. 2.2

Приклад розрахунку для проби №1 для сульфур (IV) оксиду:

Вихідні дані: С=0,050мг/м3; Р=98,42кПа; t=250С; К=1.1

С= 0,050(273+25)×101,3×1,1 = 0,057мг/м3

                 (273+20)×98,42  

Аналогічно приводимо концентрацію сульфур (IV) оксиду до стандартних умов для проб 2-8 та зводимо розрахункові дані в таблицю 2.2