Кожемжарова Д

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Россия

Современные экологические требования к автомобильным бензинам

Бурный рост автомобильного транспорта в развитых страна, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв. км, привел к сильному загрязнению окружающей среды и в первую очередь воздушного бассейна вредными выбросами отработавших газов. Огромное количество загрязняющих веществ, образующихся при сжигании автомобильных бензинов, обусловливает тот факт, что среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические. Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бензинов, происходит на этапах транспортирования, заправки и др. (испарение, утечки). Вместе взятые, эти потери составляют 1,5-2%, что составляет примерно 700 тыс. т./год. Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Среди экологических показателей этилированных бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Максимальная норма содержания свинца в бензинах снижена с 0,37 до 0,15 г/дм3.

Среди продуктов сгорания неэтилированных бензинов наибольшую опасность представляют оксид и диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды. Несгоревшие углеводороды, содержащиеся в отработавших газах, под воздействием различных факторов (солнечный свет, повышенная влажность) способствуют образованию стойких аэрозолей, получивших название «смог». Высокое содержание серы в бензине увеличивает выбросы оксидов серы, которые губительно действуют на здоровье человека, животный и растительный мир, конструкционные материалы.

Как обычно, об экологии автотранспорта первыми начали заботиться именно те, кто больше всего вреда той самой экологии и приносит, причем в общепланетарном масштабе. А именно граждане США, где количество автомобилей практически сравнялось с количеством населения. Нормы экологичности принимаются в соответствии с Законом о чистом воздухе (1970). Итак, каковы же экостандраты в США?

Transitional Low Emission Vehicle ( TLEV ), принятый в 1994 году, в котором выбросы СН в атмосферу < 0,125 грамм на милю, пройденную автомобилем. Этот стандарт устарел, в связи с чем возникла необходимость в 1997 году принять более щадящий стандарт – Low Emission Vehicle ( LEV ), в котором выбросы СН уже < 0, 075 грамм на милю. В этот же период принят еще более «гуманный» стандарт – Ultra Low Emission Vehicle ( ULEV ), выбросы СН < 0,040 грамм на милю. Почти безвредный стандарт был утвержден спустя совсем короткий срок – Super Ultra Low Emission Vehicle ( SULEV ) в 1998 году. Выбросы СН составили < 0,010 грамм на милю. Этот стандарт применим для автомобилей, начиная с 2000 года выпуска. В этом же году появляется стандарт, где выбросы СН отсутствуют – Zero Emission Vehicle ( ZEV ). Затем были разработаны модификации City Electric Vehicle ( CEV ) для миниатюрных электромобилей и Neighborhood Electric Vehicle ( NEV ) для электромобилей гольф-класса. Есть и другие разновидности: Partial Zero - Emission Vehicle ( PZEV ). Автомобили, соответствующие этой норме, должны до 150 тысяч миль пробега на протяжении 15 лет иметь выбросы CH < 0,010 грамм на милю. Стандарт Advanced Technology Partial Zero - Emission Vehicle ( AT - PZEV ) разработан для автомобилей со спиртовыми и газовыми двигателями, соответствующим требованиям PZEV . Автомобили, отвечающие требованиям не ниже ZEV ( CEV , NEV , PZEV , AT - PZEV ) называются «зелеными» автомобилями.

Перечисленные выше стандарты дополнялись программой надзора за реальным состоянием автопарка, включающей:

1) ежегодный контроль экологических параметров автомобилей в ходе планового и выборочного технического осмотра ( Inspection & Maintenance );

2) дорожный контроль ( on the road )

В дополнение принимались меры ответственности для производителей автомобилей (отзыв автомобилей) и для владельцев автотранспорта (штрафы), что заставляло и тех и других стремиться к соблюдению установленных требований.

Европейские же стандарты появились позже американских и имеют различия в методах проведения испытаний, поэтому напрямую сравнивать европейские стандарты с американскими нельзя.

Выбросы автотранспортных средств (АТС) регулируются Директивами Европейского парламента и Совета Европы 70/220/ЕЕС для легких АТС, 88/77/ЕС – для тяжелых, а также рядом «дочерних» Директив. Д очерние директивы выпускались в рамках реализации двух программ - Программы «Автомобиль-Топливо 1» и Программы «Автомобиль-Топливо 2» (AUTO-OIL PROGRAM –AOP1 и АОР2) и Европейской Программы по выбросам, топливам и моторным технологиям – European Programme on Emissions, Fuels and Engine Technologies (EPEFE). Первая Программа AOP1 действовала в 1992 по 1996 годы и обеспечила выполнение требований Евро-2 на выбросы автотранспорта. По результатам выполнения АОР1 было принято Сообщение Комиссии (Commission Communication) - COM 96/248, в котором были сформулированы требования к новым экологическим стандартам Евро 3 и Евро 4.

Европейские требования постоянно ужесточаются, подтверждение тому можем пронаблюдать в таблице 1.

Таблица – 1 Изменения требований к бензинам в Европе

Давление насыщенных паров

Выкипание min %об.

Концентрация свинца, г/дм3

Концентрация марганца, г/дм3

Индукционный период окисления, мин, не менее

Из приведенных в табл.1 данных можно выделить наиболее жесткие требования к содержанию серы в бензинах, что способствует снижению выбросов вредных сернистых соединений и снижению образования кислот, способствует нормальной работе каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Также можно выделить требования по ограничению токсичного бензола. Здесь же следует отметить жесткие требования к наличию металлосодержащих соединений в топливе, используемых ранее в массовом порядке в качестве антидетонаторов, как наиболее простого способа получения высокооктановых бензинов.

Из медицинских исследований известно, что соединения свинца высокотоксичны и практически не выводятся из организма людей, а соединения марганца очень медленно выводятся из клеток мозга человека. Поэтому введение в топлива металлосодержащих присадок не допускается.

Отказ от применения этиловой жидкости в бензинах вызывает необходимость увеличения содержания в них ароматических и олефиновых углеводородов, что приводит к существенному изменению их компонентного состава.

Олефиновые углеводороды в составе автомобильных бензинов могут приводить к образованию отложений во впускной системе двигателей. Кроме того, испарение олефинов, являющихся химически активными соединениями, в атмосферу способствует образованию озона, а в продуктах сгорания присутствуют токсичные диены, поэтому содержание олефинов в бензинах высших категорий лимитируется.

Ароматические углеводороды, особенно тяжелые, повышают склонность автомобильных бензинов к образованию углеродистых отложений в камере сгорания двигателя. Эти отложения увеличивают содержание в отработавших газах углеводородов и NOx. Ароматические углеводороды способствуют образованию в отработавших газах канцерогенного бензола. Снижение доли ароматических углеводородов в бензине приводит к уменьшению содержания токсичных продуктов в отработавших газах.

Таким образом, с точки зрения экологических последствий в бензине наиболее важными являются следующие характеристики:

1) детонационная стойкость (определяет работу и расход топлива);

2) содержание серы (кислотные дожди и работа всей топливной системы);

3) содержание ароматических и олефиновых углеводородов и бензола (продукты неполного сгорания этих веществ являются канцерогенами и способствуют смогообразованию);

4) давление насыщенных паров (определяет испаряемость, расход топлива, безопасность хранения и транспортировки).

1. Andy Burke, Ethan Abeles, Belinda Chen “The Response of the Auto Industry and Consumers to Changes n the Exhaust Emission and Fuel Economy Standards (1975-2003): a Historical Review of Changes in Technology, Prices and Sales of Various Classes of Vehicles.” Institute of Transportation Studies, University of California, Davis, 2004

2. Asif Faiz, Cristofer S.Weaver, Michael P.Walsh “Air Pollution from Motor Vehicles. Standards and Technologies for Controlling Emissions”, The Word Bank, Washington, D.C. 1996

3. Oil and Gas J. — 2009. — Health, Safety & Environment news

4. Ховавко И.Ю. Экологическое регулирование рынков моторных топлив // Вестник Московского университета. Серия 6. Экономика. – 2006. – № 6

Источники: http://www.rusnauka.com/12_KPSN_2012/Ecologia/2_109139.doc.htm

Никто не сомневается, что каждый автомобиль при работе выделяет в атмосферу различные загрязняющие вещества. В зависимости от количества токсичных и вредных веществ в выхлопе каждого автомобиля, разработана специальная классификация. При ее разработке были взяты за основу стандарты, разработанные европейским отделением ООН. С 2010 года в России введено ограничение на использование автомобилей, имеющих экологический класс «Евро 3» и ниже.

Сознательность государства в области экологии в значительной степени касается сферы транспорта. На сегодняшний день действует Технический регламент № 609

«О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ»

, требования которого распространяются на каждый импортируемый автомобиль.

Экологический автомобиля влияет на возможность его эксплуатации в РФ.

Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 N 877 (ред. от 13.12.2016)

«О принятии технического регламента Таможенного союза «

О безопасности колесных транспортных средств» (вместе с «ТР ТС 018/2011.

Технический регламент Таможенного союза.

О безопасности колесных транспортных средств») 17. Транспортные средства категорий M и N и двигатели внутреннего сгорания для них подразделяются на экологические классы в соответствии с приложением N 1.

Едва ли не ежедневно мы слышим рассуждения о вреде, который окружающей среде наносит ежедневная деятельность человека, и о способах борьбы с загрязнениями.

Однако непосредственной частью этого процесса многие из нас себя не ощущают. До тех пор, пока не вмешивается государство с новыми механизмами регулирования отдельных сторон нашей повседневности. Факт: одним из мощнейших источников загрязнения является двигатель внутреннего сгорания.

В этой статье речь пойдет про изменения правил дорожного движения. вступающие в силу с 1 июля 2018 года и с 1 июля 2021 года.

Нововведения заключаются в том, что вводятся абсолютно новые дорожные знаки, которые могут накладывать ограничения на автомобили в зависимости от их экологического класса . Чтобы Вам было проще понимать, о чем идет речь, рекомендую для начала выяснить экологический класс Вашего автомобиля.

Эколгический класс авто (ЕВРО 2, ЕВРО 3, Евро 4, ЕВРО 5) определяется органами по сертификации.

База данных выданных экологических сертификатов автомобилей размещена на сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Для определения экологического класса автомобиля необходимо знать VIN номер, марку и год выпуска авто. Ели марка и год выпуска автомобиля, при поиске по базе данных выдает разные экологические классы, то вводите VIN номер авто.

Возьмем, например, использование транспортных средств. Очевидно, что поглощение автомобилями кислорода и выброс в атмосферу продуктов переработки топлива не делает ее чище и здоровее.

И этот процесс должен контролироваться, поскольку с течением десятилетий ни к чему хорошему не приведет. Так и была внедрена система классификации транспортных средств, определяющая их экологический класс.

Теперь о уполномоченных центрах определения экологического класса транспортных средств.

Определяется класс и выдается сертификат уполномоченными органами по сертификации.

Таможня же, при растаможке коммерческого транспорта, для которого при ввозе обязательным фактом является соответствие действующему классу экобезопасности (напомним, что с 1 января 2014 года это Евро 5 ) обращает внимание на: — данные в сертификате соответствия требованиям техрегламента

«О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ»

, который выдается на конкретное транспортное средство (обязательно полное совпадение VIN кузова ТС с VIN-ом, указанным в сертификате).

Машина не роскошь, а средство передвижения – вполне справедливо утверждал известный персонаж известного произведения. Но кроме этого, автомобиль является источником выбросов токсичных соединений в атмосферу, а следовательно, и в экосистему страны приписки.

Давайте поговорим про экологический класс автомобиля . Выхлопные газы транспортного средства – продукт сгорания (окисления) углеродного топлива.

Источники: http://juridicheskii.ru/ehkologicheskij-klass-transportnogo-sredstva-38415/

Важно отметить, что в техническом регламенте в главе 2 содержится следующее требование к конструкции автомобиля, которая с учетом его категории и назначения должна обеспечивать:

· минимизацию выбросов вредных (загрязняющих) веществ, а также энергетическую эффективность, которая выражается в минимизации потребления топлива транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания и потребления электроэнергии электромобилями;

· минимизацию внешнего и внутреннего шума;

· устойчивость к воздействию внешних источников электромагнитного излучения и электромагнитную совместимость.

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли:

· теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.),

· далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии,

· предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

На Западе ситуация немного иная. Так, например, основное количество вредных выбросов в США, Великобритании и Германии приходится на автотранспорт (50-60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше (16-20%).

Ярким примером неблагоприятного влияния развития производства на окружающую среду может служить автомобилизация. Автомобили оказывают вредное воздействие на природу и человека, так как в отработанных продуктах содержатся опасные для здоровья и окружающей среды компоненты, при движении автомобилей возникает шум.

При дорожно-транспортных происшествиях наносится материальный ущерб (уничтожение и повреждение грузов, транспортных средств и сооружений), а также возможна гибель и ранение людей. По данным Всемирной организации здравоохранения на автомобильных дорогах мира ежегодно гибнет (в том числе и от послеаварийных травм) свыше 900 тыс. человек, несколько миллионов становятся инвалидами, а свыше 10 млн. человек - получает травмы.

Автомобильные дороги и их инфраструктура отняли у человечества свыше 50 миллионов гектаров земли (такова суммарная территория таких стран, как ФРГ и Великобритания). Кроме того, дороги с интенсивным движением создают “разделяющий эффект”, затрудняя связи между объектами и участками живой природы, расположенными по разные стороны дороги.

Дорожное строительство нарушает экологическое равновесие в природе вследствие:

· изменения существующего ландшафта;

· усиления водной и ветровой эрозии;

· развития геодинамических процессов, например оползней и обвалов;

· загрязнения окружающей местности, поверхностных и грунтовых вод материалами и веществами, применяемыми при эксплуатации автомобилей и дороги;

· неблагоприятного воздействия на существующий растительный и животный мир.

Источником загрязнения и истощения окружающей среды стала как сама трасса, так и её инженерные сооружения, объекты обслуживания, особенно места хранения нефтепродуктов, автозаправочные станции, станции технического обслуживания, мойки и т.п.

При широком использовании автомобилей все возрастающее количество людей посещает ранее недоступные для них природные комплексы, что приводит к загрязнению отходами территорий, прилегающих к автомобильным дорогам, и других мест. В отдельных городах и их агломерациях под воздействием автомобильного транспорта и других источников загрязнения образовались предельные экологические состояния, что препятствует устойчивому их развитию и требует кардинальных решений по улучшению их коммуникационной инфраструктуры.

Исходя из всего сказанного экологическая безопасность – это свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации. Таким образом, экологическая безопасность, проявляющаяся во время повседневной работы автомобиля, коренным образом отличается от от изученных ранее видов безопасности (активная, пассивная и послеаварийная), которые выявляются лишь при дорожно-транспортном происшествии

Мероприятиями по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.

Основными загрязняющими веществами при эксплуатации автотранспорта являются:

– нефтепродукты при их испарении;

– продукты истирания шин, тормозных колодок и дисков сцепления, асфальтовых и бетонных покрытий;

– противогололедные реагенты, соли и песок.

Важно отметить. что наибольшему загрязнению подвержены территории, непосредственно прилегающие к трассам. Полоса загрязнения достигает 300 м и более.

Основными мероприятиями по предотвращению и уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать:

1) разработку таких конструкций автомобилей, которые меньше загрязняли бы атмосферный воздух токсичными компонентами отработавших газов и создавали бы шум более низкого уровня;

2) совершенствование методов ремонта, обслуживания и эксплуатации автомобилей с целью снижения концентрации токсичных компонентов в отработавших газах, уровня шума, производимого автомобилями, и загрязнения окружающей среды эксплуатационными материалами;

3) соблюдение при проектировании и строительстве автомобильных дорог, инженерных сооружений, объектов обслуживания таких требований, как:

· вписывание объекта в ландшафт;

· рациональное сочетание элементов плана и продольного профиля, обеспечивающее постоянство скорости движения автомобиля;

· защита поверхностных и грунтовых вод от загрязнения;

· борьба с водной и ветровой эрозией;

· предотвращение оползней и обвалов;

· сохранение животного и растительного мира;

· сокращение площадей, отводимых под строительство;

· защита зданий и сооружений вблизи дороги от вибраций;

· борьба с транспортным шумом и загрязнением воздуха;

· применение методов и технологии строительства, приносящих наименьший ущерб окружающей среде;

4) использование средств и методов организации и регулирования движения, обеспечивающих оптимальные режимы движения и характеристики транспортных потоков, сокращение остановок у светофоров, числа переключения передач и времени работы двигателей на неустановившихся режимах.

К основным вредным компонентам отработавших газов автомобилей относятся:

· окись углерода СО (сильное токсичное вещество),

· окислы азота NOх (токсичны, вместе с углеводородами СН образует фотохимический смог),

· альдегиды (вредно действуют на нервную систему и органы дыхания),

· твердые частицы (сажа),

· окислы серы SOх,

· соли свинца (сильно действующие токсичные вещества).

Отрицательное воздействие автомобиля на окружающую среду заключается не только в выделении токсичных веществ, но и в сжигании кислорода, так как для сгорания нефтепродуктов необходим кислород (ориентировочно 3,3 т кислорода на 1 т нефтепродуктов).

Кроме воздействия на человека, загрязнение воздуха наносит вред сельскому хозяйству, многим материалам и изделиям. В настоящий момент в России действуют допустимые нормы по токсичности выхлопных газов Евро II (согласно Правилам №49, 83 ЕЭК ООН), введенные с 1 января 2001 г. В Европе этот стандарт действует с 1996 г., а нормы Евро III вступили в силу с 1 октября 2001 года. Требования Евро IV введены с 2005 года, Евро V – с 2008-го.

То есть если российский автомобиль выпущен после октября 2008 года, то он должен удовлетворять нормам Евро V.

В Евро II регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составляет (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) – 4,0; СН (углеводороды) – 1,1; NОх (оксиды азота) – 7,0; РМ (твердые частицы) – 0,15.

В Евро III требования к токсичности выхлопа ужесточаются – регламентируемый уровень выбросов дизельных двигателей грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5 т составит (в г/кВт*ч): СО (окись углерода) - 2,0; СН (углеводороды) - 0,6; NОх (оксиды азота) - 5,0; РМ (твердые частицы) - 0,1. Для бензиновых двигателей легковых автомобилей уровень выбросов в г/км: CO – 2,3; CH – 0,2; NOх – 0,15. Требования Евро III уже сейчас могут выполнять практически все европейские двигатели. Приведем для сравнения нормы Евро IV для бензиновых двигателей легковых автомобилей (в г/км): CO – 1,0, CH – 0,10, NOх – 0,08.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода.

Методы уменьшения загрязнения атмосферы отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания можно разделить на две группы:

· методы снижения токсичности выбросов;

· методы уменьшения объемов выбросов.

Методы снижения токсичности выбросов.

Методы, применяемые для снижения токсичности, можно разделить на четыре основные группы:

· изменение конструкции, рабочего процесса, технологии производства и специального регулирования двигателей внутреннего сгорания и их систем;

· применение другого вида топлива или изменение физико-химических свойств топлива;

· очистка выбросов от токсичных компонентов с помощью дополнительных устройств;

· замена традиционных двигателей новыми малотоксичными силовыми установками.

Методы первой группы включают многочисленные мероприятия по улучшению смесеобразования и обеднения смеси, дозирования и распределения ее по цилиндрам (электронные и электромеханические системы впрыска топлива, модифицированные быстропрогреваемые впускные клапаны, термостатирование воздуха, гомогенизация смеси).

Токсичность отработавших газов значительно уменьшается при применении бесконтактных транзисторных систем зажигания; карбюраторов с быстродействующими заслонками, пневматическим впрыском и электронным управлением; использовании форкамерно-факельных, процессов и послойного смесеобразования; установке устройств для рециркуляции отработавших газов, изменении формы камеры сгорания и впрыске в нее воды.

С помощью специальных регулировок (состава смеси, частоты вращения холостого хода, угла опережения зажигания и опережения впрыска топлива, времени перекрытия клапанов) можно уменьшить содержание токсичных компонентов в отработавших газах. Снижение выброса вредных компонентов можно достичь путем поддержания двигателя в чистоте и снижения загрязнения системы питания, отложений в газораспределительном механизме, всасывающей трубе.

Вторая группа методов имеет два основных направления: применение присадок к топливам, снижающих выброс свинца, серы, канцерогенных веществ, сажи и твердых частиц; перевод двигателей на другие виды топлива (пропан-бутан, природный газ, водород, воздух).

Третья группа методов – очистка выбросов от токсичных компонентов, производимая с помощью нейтрализаторов различных типов и очистителей, устанавливаемых на автомобили. Эти методы получили широкое распространение в ряде стран. Нейтрализаторы производят физико-химическую очистку выбросов (термические, каталитические, жидкостные, механические, улавливающие испарения топлива и картерных газов, комбинированные), а очистители осуществляют очистку воздуха на входе в двигатель и отработавших газов при выходе их из двигателя.

Распространенные в настоящее время бензиновые карбюраторные двигатели могут быть заменены двигателями других типов, отработавшие газы которых содержат меньше токсичных веществ:

· дизелями и особенно их малотоксичными модификациями;

· двигателями, работающими на газовом топливе;

· гибридной силовой установкой, в которой объединены двигатель внутреннего сгорания, генератор переменного тока, тяговый электромотор и аккумулятор (Toyota Prius);

Могут применяться двигатели, которые вообще не дают вредных выхлопов:

· двигатели, работающие на водородном топливе или на сжатом воздухе (двигатель французского изобретателя Ги Негра).

Теоретически могут быть применены комбинации ДВС с емкостным накопителем энергии на базе конденсаторов, а также паровые двигатели. Но необходимо учитывать, что применение комплекса устройств, снижающих токсичность, в большинстве случаев значительно удорожает автомобиль (до 25%).

Источники: http://studopedia.ru/4_173956_ekologicheskaya-bezopasnost-avtomobilya-i-vliyanie-avtomobilizatsii-na-okruzhayushchuyu-sredu.html