کنترل آلودگی خودرو

 کنترل آلودگی خودرو

 مقاله ای که پیش رو دارید، در برگیرنده تکنولوژی نوین خودروها ، طراحی آیرودینامیکی خودرو، راهکارهای کاهش نیروی درگ و مبحث مهم کنترل  آلودگی می باشد. امید است، بتوانیم، قدم کوچکی در زمینه کنترل آلودگی ناشی از خودروها بر داشته باشیم چراکه با به طور مستقیم با سلامتی انسانها و محیط زیست در ارتباط است.

 رشد روز افزون تولید خودروها، فسیلی  بودن سوخت ها و مسائل ایمنی همگی مستلزم داشتن سیستم ها و سوخت های نوین است که انشاءالله مقاله حاضر در این زمینه نقش موثری را ایفا نماید،به امید روزی که نظام دگرگون شده برای خودروسازان داخلی حاکم شود و همه در جهت اهداف یک ایرانی صنعتی گامی به جلو برداریم و ثمرات آن برای بهبود اهداف کشور استفاده کنیم.

کنترل آلودگی خودرو

 یکی از مهمترین مسائل حال حاضر در مورد خودرو آلودگی های منتشر شده ناشی از فرآیند احتراق می باشد.

 به دلیل اینکه این موضوع مرتبط با سلامتی انسان می باشد. دارای اهمیت فراوان می باشد، و تمام تلاش در طراحی موتور یک خودرو باید در جهت کاهش آلودگی باشد .

در ابتدا به اساسی ترین  و مهمترین سوخت درخودروها یعنی بنزین می‌پردازیم:

 بنزین (Benzene)

بنزین مایع بدست آمده از نفت است که در پالایشگاه نفت تولید می گردد و به عنوان سوختدر موتورهای درون سوز مورد استفاده قرار می گیرد.

نفت :نفت خام  ترکیبی بسیار پیچیده با  چگالی  پایینتر نسبت به آب و متشکل از مخلوطهای دیگر است که تعداد آنها بی شمار می باشد که اغلب آنها شامل ترکیبهایی از هیدروکربن ها می باشند.

 یک سری دیگر از ترکیبات نفت شامل عناصری همچون نیتروژن، سولفورو اکسیژن  می باشد که به مقداری بسیار جزئی در نفت یافت می شود .

نفت خود تولید کننده آلاینده های بی شمار میباشد که می توان تولید بنزین  و مصرف آن در خود را منشاء تمام آلودگی‌های موجود دانست و از طرفی فرآیندهای تولید مواد پتروشیمی  نیز هم در تولید آلودگی هوا  سهیم  می باشد.
محصولات مشتق شده پتروشیمی به گروه متان، گروه اتیلن، گروه استیلن  و گروه آروماتیک تقسیم‌بندی می‌شوند.

 عدد اکتان بنزین چند است ؟

 مهمترین خاصیت بنزین عدد اکتان  آن است که نشان دهنده میزان مقاومت بنزین در برابر انفجار زودهنگام در کاربراتور موتور است که باعث ضربه زدن به موتور می شود.

این عدد نسبت به مخلوط ۲ و ۲ و ۴ تری متیل پنتان لیزومر اکتان  و -n هپتان  اندازه‌گیری می‌شود .

معیارهای قراردادی  مختلفی برای بیان عدد اکتان  وجود دارد؛ بنابراین بسته به سیستم مورد استفاده سوخت های مشابه ممکن است عدد اکتان  متفاوت  داشته باشند هر چقدرعدد اکتان  بنزینی بالاتر باشد بنزین بهتر می سوزد .

 

عدد اکتان بنزین معمولی ۷۰ می باشد به لحاظ ایمنی می توان بنزین  و گازوئیل  را سوخت های  ایمن (البته نه بدون خطر) در نظرگرفت .

از جمله معایب این دو سوخت می توان به مواردی چون سخت تجزیه شدن آنها در محیط( عدم زیست تجزیه پذیر بودن) و نفوذ در  آب و خاک  و به بالطبع  آلوده کردن آنها اشاره کرد.

 خودروهای سواری بنزینی در صورتی می‌توانند از مخازن سوخته باک فلزی یا پلاستیکی استفاده کنند به مواد تشکیل دهنده آن با بنزین سازگاری  داشته باشند

بنزین  می تواند بعضی از مواد پلاستیکی و فلزی را در خود حل کرده یا موجب زنگ زدگی آن شود به خصوص وقتی که در آن الکل وجود داشته باشد.

 

 افزودن سرب :

سرب عنصر شیمیایی است که با نماد pb و عدد واقعی ۸۲ نشان داده می شودسرب  فلزی سنگین می باشد که استفاده غیر مناسب از سرب  موجب بروز خاصیت سعی بر انسان خواهد شدکلا فلزات را می توان به دو دسته تقسیم بندی کرد دسته اول برای سلامتی انسان ضروری می باشند و دسته دوم سلامتی انسان را به مخاطره می اندازند که این دسته از فلزات را در جدول زیر  مشاهده می کنیم👇👇👇

فلزات ضروری سدیم منیزیم آهن و فلزات خطرناک سرب /جیوه/ بربیلیوم/ قلع/ نیکل/ کادمیم/ بار یم /ا وانادیم

  انتشار سرب به اتمسفر  توسط  احتراق بنزین  که حاوی  تترااتیل  سرب و  تترا متیل  سرب می باشند صورت می گیرد. فرمول شیمیایی می باشد و باعث بالا رفتن کیفیت اشتعال می‌شود اما اثرات جبران ناپذیری بر سلامتی انسان دارد.بنزین  که یک  نوع مخلوط می باشد و وقتی در موتورهای دون سوز با فشردگی  فیزیکی بالا استفاده می شود خیلی زود شعله ور یا منفجر می‌شود که موجب آسیب دیدن ضربه زدن به موتور می شود، در نتیجه  افزودنی های سرب  از بین رفتن این نقیصه می شوند.

 بنابراین باعث ایجاد موتورهایی با قدرت بیشتر و فشردگی بالاتر می‌شود معمولترین افزاینده  تترا اتیل  سرب است.

اثرات سرب بر سلامتی انسان

همان طور که گفتیم سرب از طریق فرایند احتراق در خودرو وارد جو  می‌شود و حال  این سرب  به وسیله منافذ پوست و استنشاق از طریق شش ها جذب خون می شود،سرب موجود در خون. در استخوان ها ذخیره می گردد و مقداری از آن هم از طریق ادرار دفع می گردد ،در واقع دفع  از طریق ادرار باعث می شود سرب  در بافت های سیال بدن ذخیره نشود و به مکان های غیر سیال( جامد ) همچون  استخوان ها پناه ببرد،این امر به جذب کلسیم در استخوان را مختل  می کند نهایتاً سرب جایگزین آن می‌شود که مشکلات پوکی استخوان را در بر می گیرد.

از دیگر اثرات مخرب سرب بر  انسان کم خونی می باشد به این دلیل که سرب مقدار سلولهای قرمز خون را کاهش می‌دهد و هم در ساخت هموگلوبین خون فعالیت می‌کنند که از کارایی لازم می کاهد،

یکی از مهمترین مشکلات سرب چگالی  آن نسبت به هوا می باشد، در واقع چگالی سرب  بیشتر از چگالی هوا می باشد و این امر باعث می شود که همیشه سرب در سطح پایین نسبت به زمین قرارگیرد.

 هم اکنون اکثر کشورها تولید سوخت سربها را متوقف کردند و افزودنیهای مختلف جایگزین ترکیبات سرب شده است، معمول ترین این افزاینده هاعبارتند از هیدروکربن های آروماتیک،اتر ها و الکل (معمولاً اتانول و یا متانول) البته سوخت های سرب دار  ممکن است در هواپیما ماشین های مسابقه ای و... استفاده شود.

 از دیگر اثر های جانبی افزاینده های  سرب، حفاظت سوپاپ در برابر فرسایش میباشد ،به علت در دسترس نبودن  سوختهای سرب دار ، بسیاری از موتورهای  ماشین های قدیمی به منظور استفاده از سوختهای بدون سرب باید اصلاح شوند.

بنزین همچنین شامل افزودنیهای به منظور کاهش تشکیل دوده در موتور میباشد که سبب بهینه شدن سوخت بنزین شده وباعث می‌شود خودرو در هوای سرد آسان تر روشن شود .

هوا

 هوا کامپوزیشینی  از گازهای دیگر میباشد که برای حیات تمام موجودات لازم و ضروری میباشد این هوا از گازهای مختلفی تشکیل شده است.

  از مهمترین گازها  می توان به اکسیژن و نیتروژن اشاره کرد

 مشخصات فیزیکی اتمسفرچیست؟

 از نظر فیزیکی زمین به چهار لایه تقسیم می شود:

• تروپسفر: نزدیک ترین لایه به سطح زمین است ، کلیه پدیده های هواشناسی، آلودگی های هوا وآلاینده ها در این لایه اتفاق می افتد و تقریبا می‌توان گفت به ازای هر یک کیلومتر ۶ درجه سانتیگراد کاهش دما داریم
• استراتوسفر : این لایه  به دلیل  اوزن موجود در آن یا ترکیبات اوزن در آن از اهمیت بالایی برخوردار می باشد،  در حقیقت محافظ زمین در مقابل تابش مستقیم اشعه ماورا بنفش است این لایه  تا ۳۵ کیلومتری از سطح زمین ادامه دارد و با افزایش ارتفاع دما هم افزایش می‌یابد (حرکت هواپیما در این لایه می باشد)
• مروسفر: تا ارتفاع ۸۰ کیلومتری ادامه دارد و با افزایش ارتفاع دما کاهش می یابد.
• یونوسفر : این لایه تا ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری ادامه پیدا می‌کند و با افزایش ارتفاع دما کاهش می‌یابد

 

از نظر شیمی محیط زیست ،جو زمین به دو ناحیه اتمسفر پایین و بالا تقسیم پذیر میباشد که تا  ۵۰ کیلومتر از سطح زمین را اتمسفر پایین می گویند آلاینده هایی که باعث آلودگی جو  می شوند در اتمسفر پایین یافت می شوند.

 

گازهای خروجی و آلاینده های عمده لایه تروپسفر ناشی از موتور خودروها

مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و گاز نیتروژن، دی اکسید کربن، بخار آب هیدروکربن ها اکسیدهای سولفور و حرارت که در زیر به توضیح هرکدام پرداخته می شود.

مونواکسید کربن ( co )

 کاهش آلودگی‌های مونوکسید کربن مستلزم هر نوع تلاش برای بهبود راندمان سوخت است. امروزه اکثر ماشین ها مجهز به موتورهای احتراق داخلی هستند و تمام موتورهای احتراق داخلی بنزینی یا گازوئیلی ،CO2منتشر می‌کنند.

بنابراین کاهش انتشارات CO2که با گرم شدن جهانی مرتبط است مستلزم هر نوع تلاش برای بهبود راندمان سوخت می باشند. برای کاهش CO2 باید به بهبود راندمان سوخت بپردازیم، این فناوری در طی توسعه موتور با سوخت تمیز پیشرفت خواهد کرد.

یکسری روش ها وجود دارد که در ارتباط با وسایل تقلیه با موتورهای احتراق داخلی یا دیگر موتور ها می باشد و بر اساس سوخت های مختلف بنزین گازوئیل یا نیروی باتری خورشیدی کار می کنند، از جمله این موتور ها می توان به :خودروهای هیبریدی خودروهای  خورشیدی موتور های HCClو نام برد.

مونو اکسید کربن مهم‌ترین  و خطرناک ترین منبع  آلاینده  بر روی کره زمین می باشد.مونواکسید  کربن گازی بی رنگ، بی بو، و بی مزه و قابل اشتعال است و بر خلاف تصور عمومی غیر قابل حل در آب می باشد.فرایده حمل و نقل سال ۱۱۱ میلیون تن تولید مونواکسید  کربن وارد جو می‌کند.

منابع  تولید مونوکسید کربن شامل منابع طبیعی و مصنوعی می باشد:

منابع مصنوعی تولید :COانتشار مونوکسید کربن در خودروها نتیجه به سوخت ناقص می باشد به همین دلیل  بیشترین و مهمترین منبع  در تولید مونوکسید مصنوعی خودروها میباشد. درواقع اگر در محل زندگی ما خودروی وجود نداشت طبعا آلودگی نیز وجود نداشت.

 منابع طبیعی :منابع طبیعی هم در تولید  Coنقش دارند  از جمله اقیانوس‌ها و اکسایش متان CH4می باشد اما این منابع مصنوعی هستند که باعث آلودگی هوا می شود چرا که غلظت آنها در بالای شهرها ۱۰ برابر معنابع  طبیعی  می باشد.

اثرات مونوکسید کربن بر انسان

مونوکسید کربن از آن جهت خطرناک است که قادر است با هموگلوبین خون ترکیب شود وظیفه هموگلوبین در خون انتقال اکسیژن از ششها به سلول‌های بدن میباشد که این عمل به شکلO2HB می باشد در طرفی   هموگلوبین قادر است با مونوکسید کربن ترکیب گرددCOHB و مادامی که این عمل روی میدهد وظیفه انتقال اکسیژن مختل می‌شود و بیماری های متعددی را همراه دارد که نهایتا اگر سطح  کربوکسی هموگلوبین خون افزایش چشم گیری داشته باشد مرگ را در پی دارد.

منابع تولید اکسیدهای نیتروژن

انتشار اکسیدهای نیتروژن توسط دو منبع طبیعی و مصنوعی می‌باشد اما در تولید هر منبع در این اکسید ها متفاوت است.

اثرات اکسیدهای نیتروژن بر سلامتی انسان

اکسیدهای No و NO2 برسلامتی  انسان تاثیرات قابل توجهی دارد و باعث مسمومیت ناشی از این دو می شوند در واقع وجود اNO از آن جهت مضر می باشد  که  خود باعث اکسایش  و تبدیل شدن بهNo2 را دارد.

 افزایش یافتن غلظتno2  سبب بیماری هایی چون مشکلات تنفسی آدم ریهها یا همان تجمع. مایعات درریه  و ناراحتی‌های أعصاب می‌شود.

 آستانه بروز عوارض ناشی از اکسیدهای نیتروژن از غلظت 1ppmشروع می‌شود و اگر این غلظت به  به ۱۰۰ ppm برسد  مرگ را   با خود همراه دارد.

اکسید های  نیتروژن علاوه بر اثراتی که بر انسان می گذارند بر گیاهان هم لطمه وارد میکنند چنانچه اگر گیاهان تحت غلظت به  ۱ppm  یک  قراربگیرند به تدریج  خالهای سیاه بر روی آنها ظاهر می شود.

 گاز نیتروژن N2هوا ۷۸ درصد گاز نیتروژن را دارد و اغلب آنها به طور مستقیم از موتور خودرو گذر می‌کند که تنفس بیش از حد این گازها بیماری‌های ریوی را دنبال دارد

 دی اکسید کربن :این گاز یک محصول از احتراق در موتور می باشد ،در کل این گاز سمی نیست  ولی باعث گرم شدن کره زمین می شود.

 بخار آب H2o:این بخار نیز محصول دیگر احتراق است که از ترکیب هیدروژن و هیدروکربورهای سوخت با اکسیژن هوا ایجاد می شود. این گاز هم سمی نیست ولی مرطوبیت زیادی در محیط پیرامون جایز نیست.

 هیدروکربن ها یا ترکیبات ارگانیک بی‌ثبات: عمدتاً تولید شدهاند از سوختهای  نسوختهای که  از خودرو خارج میشوند که سمی میباشند در واقع نور خورشید آنها را تجزیه می کند و با اکسیدهای نیتروژن و واکنش انجام می‌دهد و به لایه اوزون صدمه می زند و یک  منبع مهم آلودگی به شمار می آیند.

برای کسب اطلاعات بیشتربا مشاورین ما تماس بگیرید.