При полном сгорании углеводородов конечными продуктами являются
углекислый газ и вода. Однако полного сгорания в поршневых ДВС достичь
технически невозможно. Сегодня порядка 60% из общего количества вредных
веществ, выбрасываемых в атмосферу крупных городов, приходится на
автомобильный транспорт.
В состав отработавших газов ДВС входит более 200 различных химических веществ. Среди них:
продукты неполного сгорания в виде оксида углерода, альдегидов, кетонов, углеводородов, водорода, перекисных соединений, сажи; продукты термических реакций азота с кислородом - оксиды азота; соединения неорганических веществ, которые входят в состав топлива, - свинца и других тяжелых металлов, диоксид серы и др.
Количество и состав отработавших газов определяются конструктивными
особенностями двигателей, их режимом работы, техническим состоянием,
качеством дорожных покрытий, метеоусловиями.
1). Оксид и диоксид азота, - одни из основных компонентов выхлопных газов, участвуют в формировании т.н. кислотных дождей.
2). Оксиды азота и углеводороды тяжелее воздуха и могут накапливаться
вблизи дорог и улиц. В них под воздействием солнечного света проходят
различные химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к
образованию озона (О₃). В нормальных условиях озон не стоек и быстро распадается, но в
присутствии углеводородов процесс его распада замедляется. Он активно
вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями, образуя
смог. Кроме того, озон разъедает глаза и легкие.
Отдельные углеводороды СН (бензапирен) являются сильнейшими
канцерогенными веществами, переносчиками которых могут быть частички
сажи.
3). Выбросы
от автомобилей в городах особенно опасны тем, что загрязняют воздух в
основном на уровне 60-90 см от поверхности Земли и особенно на участках
автотрасс, где стоят светофоры. Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.
При работе двигателя на этилированных бензинах образуются частицы
твердого оксида свинца вследствие распада тетраэтилсвинца. В
отработавших газах они содержатся в виде мельчайших частиц размером 1–5
мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Присутствие свинца в воздухе
вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и
периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в
снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.
Работа дизельных двигателей на определенных режимах
характеризуется дымностью. Черный дым представляет собой продукт
неполного сгорания и состоит из частиц углерода (сажи) размером 0.1–0.3
мкм. Белый дым, образующийся в основном при работе двигателя на холостом
ходу, состоит, главным образом, из альдегидов, обладающих раздражающим
действием, частичек испарившегося топлива и капелек воды. Голубой дым
образуется при охлаждении на воздухе отработавших газов. Он состоит из
капелек жидких углеводородов.
Особенностью отработавших газов дизельных двигателей является
содержание канцерогенных полициклических ароматических углеводородов,
среди которых наиболее вреден диоксин (циклический эфир) и бензапирен.
Последний, так же как и свинец, относится к первому классу опасности
загрязняющих веществ. Диоксины и близкие им соединения во много раз
токсичнее таких ядов, как кураре и цианистый калий.
В отработавших газах обнаружен также акреолин (особенно при работе
дизельных двигателей). Он имеет запах пригорелых жиров и при содержании
более 0.004 мг/л вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а также
воспаление слизистой оболочки глаз.
Вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, могут вызвать
прогрессирующие поражения центральной нервной системы, печени, почек,
мозга, половых органов, летаргию, синдром Паркинсона, пневмонию,
эндемическую атаксию, подагру, бронхиальный рак, дерматиты,
интоксикацию, аллергию, респираторные и другие заболевания. Вероятность
возникновения заболеваний возрастает по мере увеличения времени
воздействия вредных веществ и их концентрации.
Все вышеперечисленные вещества, попадая в атмосферу, рано или поздно оказывается в почве и в воде. Вдоль оживленных автомобильных дорог растительность отличается болезненностью по сравнению с теми же видами, но на расстоянии 0,5 - 1 км от трассы, что является прямым показателем закисленности вдоль автомобильных дорог почвы и воды продуктами сгорания топлива автомобилей.