Проведенные исследования показывают, что существует непосредственная связь между степенью загрязнения воздуха вредными выбросами автомобилей и заболеваемостью людей, живущих в городах и в районах дорог с интенсивным движением.
Окись углерода вызывает торможение функций активных центров образования гемоглобина, вследствие чего нарушаются окислительные процессы в организме. Отравление окисью углерода сопровождается на первой стадии головными болями, сердцебиением, болями в животе и рвотой. На второй стадии появляется сонливость, приводящая к потере сознания.
В соединении с водяными парами окислы азота образуют азотную кислоту, разрушающую легочную ткань, что приводит к хроническим заболеваниям. Незначительная концентрация двуокиси азота NО2 раздражает глаза, слизистую оболочку, вызывает необратимые изменения в сердечно-сосудистой системе.
Выбрасываемые с отработавшими газами углеводороды представляют собой смесь большого числа химических соединений. Наиболее опасным из них является бенз-а-пирен, обладающий канцерогенными свойствами. Некоторые ароматические углеводороды отрицательно воздействуют на центральную нервную систему, процессы кроветворения.
Большую опасность для здоровья людей представляет использование этилированного бензина, при сгорании которого в двигателях с выхлопными газами в окружающую среду попадает свинец. Установлено, что увеличение содержания свинца в крови до уровня 0,25 мкг на дециметр может привести к почечным расстройствам, повышению кровяного давления, способствовать развитию умственной отсталости у детей в возрасте от девяти месяцев до шести лет.
Содержание свинца в растениях, находящихся в непосредственной близости от дорог, в значительной мере обусловлено их расстоянием от источника выброса. Исследования показывают, что на расстоянии 50 м от дороги содержание свинца в воздухе в лесу было в 25 раз, а на открытой местности в 5 раз меньше, чем непосредственно возле нее. Придорожные посадки значительно ограничивают радиус действия токсичных веществ. Плоды фруктовых деревьев и овощных культур, посаженных вдоль дорог, содержат значительные количества свинца. Так, цветная капуста на расстоянии 15 м от автомобильной дороги содержит свинца около 35 мкг/г, а томаты — около 0,62 мкг/г. Сказанное выше относится и к кормам, произрастающим вблизи дорог.
Поэтому в ряде стран приняты решения о снижении содержания свинца в бензине. Так, в США по требованию Агентства по охране окружающей среды с января 1986 г. содержание свинца уменьшается до 0,1 г на галлон (1 галлон = 3,785 л), а с января 1988 г.— до 0,05 г на галлон.
Рис. 3. Зависимость удельных выбросов NOX от нагрузки: 1 — бензин; 2 — бензин + водород.
Имеющиеся данные о загрязнении атмосферного воздуха позволяют сделать вывод: экологическая ситуация, прежде всего в крупных промышленных центрах, неблагоприятная и оказывает негативное воздействие на здоровье населения. Выдающийся русский физиолог И. М. Сеченов отмечал, что организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен. В отношениях человека с природой наметились тревожные симптомы, прежде всего — это нарушение экологического равновесия в природе. Слишком долго человечество в процессе своего развития главным критерием совершенствования производства считало экономическую выгоду. Проблема «отходов» фактически выпадала из сферы его интересов. Иногда даже прогрессивные технологические процессы, повышающие производительность труда и качество продукта, осуществляются с ущербом для окружающей среды. Так, в черной металлургии широкое применение кислородного дутья в сталелитейном производстве привело, наряду с ростом выпуска стали, к резкому увеличению объема отходящих газов.
В современной мартеновской печи емкостью 500—600 т объем дымовых газов составляет 80—100 тыс. м3 в час. Запыленность газов при переходе на новый режим возросла от 0,5—1 до 20—50 т на кубический метр. Более того, уменьшение дисперсности пыли усложняет и удорожает очистку отходящих газов.
Кроме отрицательного влияния на здоровье людей, вредные выбросы сокращают срок службы металлоконструкций и строений. Аэрозоли во влажной атмосфере способствуют образованию «смогов», ядовитых туманов, уменьшению прозрачности атмосферы, что оказывает воздействие на климат. Таким образом, повышение концентрации вредных выбросов наносит большой экономический урон.
Снижения уровня вредных выбросов автомобильным транспортом можно добиться, используя в качестве топлива водород. В продуктах сгорания водородного двигателя единственным токсичным компонентом могут быть окислы азота, что обусловлено высокими температурами цикла.
Добавки водорода к бензину позволяют за счет некоторого понижения температур снизить уровень окислов азота по сравнению с чисто водородным двигателем. Зависимость выбросов от нагрузки показана на рис. 3, из которого следует, что в области малых и средних нагрузок вплоть до 50 % Ре мах окислы азота практически отсутствуют. Этот факт очень важен, так как именно эта область нагрузок является преобладающей при эксплуатации автомобиля в городских условиях. Добавки водорода к обычным топливам приводят и к значительному снижению выбросов СО и СН, позволяют сократить расход бензина (табл. 5).
Таблица 5
Повышение эффективного КПД топлива в зависимости от добавки водорода*
*Данные до отечественным автомобилям ГАЗ-24 и РАФ-2203 получены в Институте проблем машиностроения АН УССР.
По мнению специалистов, широкое применение водорода на автомобильном транспорте следует ожидать не ранее 2000 г. Однако использование его добавок к углеводородным топливам представляется важным методологическим и практическим шагом на пути внедрения водорода в транспортную энергетику, особенно в зонах, где стоимость нефтяных топлив высока, например из-за транспортных расходов, или остро стоит проблема снижения загрязнения локальной зоны токсичными и канцерогенными веществами. Это могут быть рудники, карьеры, животноводческие помещения, теплицы, трюмы кораблей, склады и др.
