Spaliny silników – co zawierają i jak to wpływa na człowieka?

Każdy silnik spalinowy produkuje spaliny. W obecnej pogoni za ekologią i jak najmniejszą ilością substancji toksycznych wydobywających się z pojazdów rzadko się zastanawiamy, z czym naprawdę walczymy. Jakie substancje szkodliwe wydobywają się z samochodu i jak wpływają one na nas i środowisko naturalne?

Ostatnie lata to czas szaleńczego wyścigu o dobro środowiska naturalnego. Dzięki rozbudowanym katalizatorom, wysokosprawnym silnikom, systemom start-stop oraz dodatkom do utylizacji spalin w formie środka AdBlue samochody emitują znacznie mniej spalin niż jeszcze 10 lat temu. Do tego stopnia, że wiele aut, jeżdżąc w wielkomiejskim, zanieczyszczonym środowisku, emituje czystsze powietrze niż pobiera.

Zredukowano właściwie wszystkie formy zanieczyszczeń. Nawet z pozoru trudne do eliminacji cząstki stałe zostały poskromione poprzez specjalne filtry. Zmniejszono udział nawet tych, których na razie nie da się wyeliminować – jak ograniczenie emisji dwutlenku węgla poprzez zmniejszenie spalania.

Ekologiczne wersje popularnych pojazdów

Zanieczyszczenie środowiska naturalnego przez emisję substancji szkodliwych z silników

Spaliny silników są mieszaniną substancji znajdujących się w różnych stanach skupienia. Przeważają substancje znajdujące się w gazowym stanie skupienia, ale są również substancje ciekłe i stałe. W miarę obniżania się temperatury spalin wyemitowanych z silnika rośnie w nich względny udział substancji ciekłych oraz stałych. Przyczyny powstawania poszczególnych składników spalin są następujące:

  • spalanie zupełne i całkowite paliwa i oleju;
  • spalanie niezupełne paliwa i oleju;
  • spalanie niecałkowite paliwa i oleju;
  • dysocjacja termiczna składników spalin;
  • dysocjacje termiczna par paliwa i oleju;
  • procesy towarzyszące spalaniu paliwa, m.in. utlenianie azotu zawartego w powietrzu;
  • procesy absorpcji i desorpcji par oleju i paliwa w cylindrach silnika w czasie suwów dolotu sprężania;
  • emitowanie produktów powstających z zanieczyszczeń i dodatków do paliwa i oleju;
  • procesy zachodzące z udziałem składników spalin w atmosferze.

Składniki spalin silników można klasyfikować według wielu kryteriów. Produkty spalania zupełnego wśród składników spalin to:

Zobacz również: Goodyear - konferencja

  • dwutlenek węgla CO2,
  • woda H2O,
  • trójtlenek siarki SO3.

Produktami spalania niecałkowitego są węglowodory, oznaczane HC lub THC i ich pochodne. Z kolei produktami spalania niezupełnego są:

  • węglowodory HC;
  • pochodne węglowodorów, m.in. aldehydy RCHO (R – węglowodorowa grupa funkcyjna);
  • tlenek węgla CO;
  • sadza C (w rzeczywistości sadza jest odwodornionym wielopierścieniowym węglowodorem);
  • tlenek siarki.
fot. zdrowie.dziennik.pl

Substancje szkodliwe dla zdrowia organizmów żywych, występujące w spalinach silników w stosunkowo dużych stężeniach, to przede wszystkim:

  • tlenek węgla CO;
  • węglowodory HC i ich pochodne, w wielu wypadkach zamiennie określane jako lotne związki organiczne VOC;
  • tlenek azotu (tlenek i dwutlenek);
  • tlenki siarki (tlenek, dwutlenek, trójtlenek);
  • ołów i jego związki;
  • sadza, dymy, popioły, metale, inne substancje stałe, ciężkie związki organiczne w fazie ciekłej, częściowo zamiennie określane jako cząstki stałe PM (TPM).

Wśród substancji nieszkodliwych bezpośrednio dla zdrowia organizmów żywych lub występujących w spalinach w niewielkich stężeniach są substancje szkodliwe dla środowiska. Sprzyjają one w szczególności powstawaniu zjawiska cieplarnianego w atmosferze. Należą do nich głównie:

  • dwutlenek węgla CO2,
  • metan CH4,
  • amoniak NH3,
  • podtlenek azotu N2O.

Substancjami nieszkodliwymi dla zdrowia organizmów żywych i dla środowiska są:

  • tlen,
  • azot,
  • wodór.
fot.srodowisko.ekologia.pl

Związki szczególnie niebezpieczne, których emisja jest poddawana obostrzeniom przez normy emisji spalin

Tlenki azotu

Tlenki azotu to jedne z najbardziej toksycznych gazów spalinowych. Powstają podczas procesu spalania przy udziale wysokiej temperatury. Azot tworzy z tlenem następujące rodzaje tlenków azotu: podtlenek azotu, tlenek azotu, dwutlenek azotu, trójtlenek dwuazotu, czterotlenek azotu, pięciotlenek azotu. Najgroźniejsze dla człowieka są głównie dwutlenek azotu oraz tlenek azotu.

Oba te związki występują przede wszystkim w aglomeracjach miejskich. Tlenek azotu wchłonięty do organizmu reaguje z hemoglobiną, tworząc NO-hemoglobinę. Wewnątrz tkanek tlenek azotu utlenia się do dwutlenku azotu. Zatrucie tlenkiem azotu objawia się m.in. osłabieniem organizmu, zawrotami głowy i drętwieniem kończyn. Z kolei dwutlenek węgla powoduje obrzęk płuc, osłabienie tętna i zwyrodnienie mięśnia sercowego.

Tlenek węgla

Jest to bezwonny i bezbarwny gaz, którego rocznie emituje się do atmosfery około 230 milionów ton. Jest niebezpieczny dla organizmu ze względu na jego łatwość do łączenia się z hemoglobiną i powstające niedotlenienie organizmu. Powtarzające się niedotlenienia mogą powodować uszkodzenie tkanki mózgowej, osłabienia pamięci i zmiany psychiczne. Osoby poddane częstym małym stężeniom mają takie objawy, jak: bóle i zawroty głowy, uczucie senności, kołatanie serca zaburzenia ciśnienia krwi. Poddanie się stężeniu większemu od 600 ppm powoduje tzw. zaczadzenie i śmierć.

Węglowodory

Powstają w wyniku niecałkowitego spalania paliwa, ale też w wyniku parowania lekkich frakcji benzyny oraz podczas transportu i przeładunku paliw. Węglowodory szybko reagują z tlenem i związkami azotu, tworząc m.in. nadtlenki i aldehydy. Najbardziej niebezpieczne są węglowodory nienasycone, ponieważ łączą się z hemoglobiną we krwi, działając jak narkotyk.

Szczególnie groźnym węglowodorem jest aromatyczny, jednopierścieniowy benzen, który może spowodować śmierć (wysokie stężenie). Z kolei węglowodory aromatyczne wielopierścieniowe tzw. PAH rozpuszczają się w tłuszczach i kumulują się w organizmie człowieka i zwierząt. Metabolizowane w wątrobie, działają rakotwórczo ze względu na zdolność reagowania z białkami DNA i RNA.

Cząstki stałe

Są to produkty wydostające się z układu wylotowego silnika o konsystencji ciekłej lub stałej, zawierające między innymi pewną ilość cząstek węgla, związków siarki i azotu, metali oraz ciężkich węglowodorów. Kiedyś źródłem były też produkowane z azbestu klocki hamulcowe i okładzin sprzęgieł. Te małe cząsteczki długo utrzymują się w atmosferze i są łatwo wchłanialne. Ponieważ nasycają się innymi niebezpiecznymi związkami, umożliwiają wniknięcie do organizmu metali ciężkich, w tym ołowiu, siarki, azotu i różnych węglowodorów.

Tlenki siarki

Dwutlenek siarki i trójtlenek siarki powstają głównie w przemyśle energetycznym. Udział motoryzacji jest niewielki i wynosi 3%. Reagują one z tlenkiem węgla i pyłami, tworząc tzw. smog londyński. Dwutlenek siarki jest również składnikiem kwaśnego deszczu. Gaz ten jest silnie drażniący, rozpuszcza się w błonach śluzowych, tworząc kwas siarkowy, co powoduje podrażnienie dróg oddechowych i zapalenie spojówek. Powoduje też zmiany morfologiczne krwi.

Smog typu londyńskiego fot. englopol.republika.pl

Aldehydy

Aldehydy to związki organiczne aktywne chemicznie. Pochodzą z niespalonych węglowodorów, które w łańcuchowych reakcjach fotochemicznych utleniają się w powietrzu na aldehydy i ketony. Stężenie aldehydów w gazach spalinowych jest niewielkie i wynosi od 10 do 300ppm. Przy zatruciu związki te powodują podrażnienie błon śluzowych i układu oddechowego. Przy przewlekłym zatruciu następstwem jest bezsenność, bóle głowy i nerwice. Formalina powoduje schorzenia skóry.

Zobacz także:

Charakterystyki silnika — co mówią wykresy?

Rozwój silników TDI — historia sukcesu

Czy Euro 5 jest koniecznością?

Zobacz więcej artykułów z serii: Silnik

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Regeneracja wtryskiwaczy Common Rail Smarowanie mechanizmów różnicowych - czy wymiana oleju jest konieczna? Eksploatacja świec zapłonowych – ocena wyglądu świecy Łańcuchy tekstylne - lepsza alternatywa dla stalowych? Świece zapłonowe - budowa i zasada działania Jak eksploatować samochód z instalacją gazową? Tramwaj czy auto - kto ma pierwszeństwo? Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia - ciecze magnetoreologiczne Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia - sterowanie zaworami elektromagnetycznymi Porównanie napędu Mazda SKYACTIV kontra Škoda TSI&DSG Opony zimowe - na co zwrócić uwagę Škoda Octavia 1,2 TSI - którą wersję silnika i jaką skrzynię lepiej wybrać? Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia Jak dbać o oświetlenie pojazdu? Jaka prędkość na autostradzie jest najlepsza? Strefa ruchu i strefa zamieszkania - czym się różnią? Dlaczego opona zimowa lepiej sprawdza się podczas zimy? Jak kupować używane auto z instalacją LPG? – strona techniczna Czujniki ciśnienia w oponach TPMS – jak to działa? Czy zakup oszczędnego silnika się zwróci? Wtryskiwacze Common Rail – zasada działania Jak zabezpieczyć auto przed solą? Światła w samochodzie - kiedy włączyć jakie? Światła – oczy Twojego samochodu

Popularne w tym tygodniu:

Czym grozi utrata samochodu z dokumentami? Problem dotyczy jednej czwartej kierowców Amerykańskie samochody, których nie kupisz w Polsce Zabezpieczenia fabryczne nie wystarczą. Pokazujemy sposób, jak ochronić auto przed korozją Co to jest ubezpieczenie GAP i czy warto je mieć? Pękanie sprężyn zawieszenia to plaga w starszych autach. Kierowcy nawet nie wiedzą o usterce Części samochodowe, za które nie warto przepłacać. Oszczędności będą natychmiastowe Na to zwróć uwagę, gdy wypożyczasz auto. Nie daj się oszukać