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?

Związki chemiczne zawarte w spalinach mogą być niebezpieczne dla zdrowiaZwiązki chemiczne zawarte w spalinach mogą być niebezpieczne dla zdrowia
Źródło zdjęć: © fot. Autokult
Kamil Kobeszko
9

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.

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:

  • 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.

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.

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

  • Tlenki azotu - 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 proc. 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.
  • Aldehydy - 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.

Wybrane dla Ciebie

Pierwszy taki sprzęt policji. Posypią się mandaty
Pierwszy taki sprzęt policji. Posypią się mandaty
Nowa funkcja w Uberze. Wystarczy ją włączyć podczas jazdy
Nowa funkcja w Uberze. Wystarczy ją włączyć podczas jazdy
Nowe Audi Q3 nie ma wajch przy kierownicy. Kilka przełomów w ważnym modelu
Nowe Audi Q3 nie ma wajch przy kierownicy. Kilka przełomów w ważnym modelu
Skręć kierownicę i sprawdź. Jaką cyfrę widzisz na swojej oponie?
Skręć kierownicę i sprawdź. Jaką cyfrę widzisz na swojej oponie?
Polacy kupują, a później problem. Koszty idą w tysiące
Polacy kupują, a później problem. Koszty idą w tysiące
Widziałem Shell Eco-marathon z bliska. Kropla paliwa na wagę złota
Widziałem Shell Eco-marathon z bliska. Kropla paliwa na wagę złota
Zużycie paliwa 0,044 l/100 km. Pierwszy raz taka impreza w Polsce
Zużycie paliwa 0,044 l/100 km. Pierwszy raz taka impreza w Polsce
"Wyciągnął" dwie firmy. Słynny prezes nagle zrezygnował
"Wyciągnął" dwie firmy. Słynny prezes nagle zrezygnował
Rekordowe spotkanie miłośników terenówek Toyoty. Można było zobaczyć niemal wszystkie wersje
Rekordowe spotkanie miłośników terenówek Toyoty. Można było zobaczyć niemal wszystkie wersje
Mandaty za hulajnogę. Policja nie jest w stanie wyegzekwować przepisów
Mandaty za hulajnogę. Policja nie jest w stanie wyegzekwować przepisów
Pierwsza jazda: Škoda Elroq RS – najszybsza, ale i pragmatyczna
Pierwsza jazda: Škoda Elroq RS – najszybsza, ale i pragmatyczna
Pierwsza jazda: Bentley Bentayga Speed. V8 ma się coraz lepiej
Pierwsza jazda: Bentley Bentayga Speed. V8 ma się coraz lepiej