آلایندگی خودروهای گازسوز

آلایندگی خودروهای گازسوز:
(Pollutant)

• طبق تعريف انجمن مهندسين آلودگي هواي آمريکا، آلودگي هوا عبارتست از وجود مواد آلوده کننده در محيط اطراف نظير دوده، گرد و غبار، گازهاي سمي ((NOx,CO,HC,…، تشعشع راديواکتيويته، صدا، ذرات معلق شيميايي، بخار و مايعات اسيدي ..... که براي انسان، حيوانات و گياهان مضر مي باشد.

• انواع آلاینده های منتشره از خودرو:

• 1) مونو اکسيد کربن (CO):

• منواکسید کربن یک محصول واسطه در احتراق می‌باشد که درصورت اکسید نشدن کامل (CO به CO2) این گاز، در گازهای خروجی باقی می‌ماند. از لحاظ تئوری می‌توان CO را از گاز خروجی موتور بنزینی با کارکردن در نسبت هوا به سوخت 14.7:1حذف کرد، ولیکن همواره مقداری CO، در حدود 1% حتی در مخلوطهای رقیق در گاز خروجی موجود است.

• 2) اکسيدهاي نيتروژن(NOx ):

• اکسیدهای نیتروژن معمولاً به ‌صورت NO و NO2 می‌باشند. البته بسیاری دیگر از سایر اکسیدهای نیتروژن مانند N2O4، N2O، N2O3 و N2O5 در مقادیر کم تولید می‌شوند، ولی سریعاً در شرایط متعارفی به NO2 تجزیه می‌شوند.

• دمای بالای محفظه احتراق و در دسترس بودن O2 آزاد از مهمترین عوامل تولید NO و NO2 به شمار می روند.

• مهمترین فاکتورهایی که در تشکیل NOx اثر دارند عبارتند از:

– نسبت هوا به سوخت

– زاویه آوانس

– فشار منیفولد ورودی

– بار موتور

– نسبت تراکم

• میزان تولید NOx با افزایش فشار منیفولد ورودی، بار موتور و نسبت تراکم، زیاد می‌شود.

• اثر نسبت هوا به سوخت در دو سرعت مختلف موتور و همچنین زاویه آوانس، در تولید اکسیدهای نیتروژن در شکلهای بالا نشان داده شده‌اند.

• 3) دي اکسيد گوگرد(SO2 ):

• دی‌اکسید گوگرد گازی است بي‌رنگ كه بيشتر از سوختن سوخت‌هاي حاوي گوگرد مانند زغال‌سنگ و نفت و گازوئیل به ‌وجود مي‌آيد. دي‌اكسيد گوگرد مي‌تواند اكسيد شود و آلاينده ثانويه‌ای مانند تري‌اكسيد گوگرد (SO3) را به‌وجود آورد. همچنین از ترکیب این گاز با آب موجود در هواي مرطوب، اسيد بسيار خورنده H2SO4 تشکیل می‌شود. باران اسيدي و اثر خورندگي اين اسيد از ديگر تبعات اين آلاینده مي‌باشند.

• 4) ذرات معلق(PM):

• عنوان ذرات معلق به گروهي از ذرات جامد يا مايع اطلاق می‌شود كه به ‌اندازه كافي براي معلق ماندن در هوا سبک هستند و به‌ طورعمومي به‌ نام هوامیز شناخته می‌شوند. برخی از آلاينده‌ها مانند ذرات آهن، مس، نيكل، سرب، فيبرهاي آزبست و ارسنيک، ذرات جامد و كوچک كربن و دوده در این گروه جای دارند.

• بسياري از ذرات معلق نم‌گیر مي‌باشند و وقتي لايه نازك آب روي این ذرات می‌نشیند، اندازه اين ذرات بزرگتر مي‌شود و هنگامی ‌که قطر اين ذرات به 1/0 تا 10 ميكرون رسيد، اشعه ورودي خورشيد را پخش مي‌كنند که به آسمان، ظاهري شيري رنگ مي‌دهد. اين ذرات معمولاً ذرات سولفات يا نيترات حاصل از احتراق موتورهای ديزل و نيروگاه‌ها مي‌باشند و هنگامی‌که با آب باران واکنش شیمیایی می‌دهند، باران‌های اسیدی را به‌ وجود می‌آورند.

• 5) ازن(O3 ):

• ازن یک ماده سمی ‌با بوی بسیار بد است که چشم‌ها و لایه‌های مخاطی سیستم تنفسی را اذیت می‌کند. ازن همچنین از رشد درختان کاسته و به محصولات کشاورزی آسیب می‌رساند.

• نزدیک سطح زمین در هوای آلوده، ازن (که معمولاً ازن تروپوسفر نامیده می‌شود) یک آلاینده ثانویه است که مستقیماً وارد جو نمی‌شود، بلکه این گاز توسط یک سری واکنش‌های پیچیده شیمیایی که شامل آلاینده‌هایی مانند اکسید نیتروژن و ترکیبات آلی فرّار (هیدروکربن‌ها) می‌باشد، تشکیل می‌شود. از آنجا که نور خورشید برای تولید ازن لازم است، غلظت ازن در تروپوسفر معمولاً در بعد ازظهرها و در ماه‌های تابستانی بیشتر می‌شود.

• در هوای آلوده تولید ازن هنگامی ‌آغاز می‌شود که مطابق واکنش زیر نور خورشید (با طول موج کمتراز41/0 میکرومتر) دی اکسید نیتروژن را به اکسید نیتروژن و اتم اکسیژن تجزیه‌ کند:

• NO2+ Solar Radiation → NO +O

• سپس اتم اکسیژن با مولکول اکسیژن (در حضور مولکول سوم M) ترکیب می‌شود و ازن را به ‌وجود می‌آورد:

• O2+O+M → O3+M

• ازن سپس با ترکیب ‌شدن با اکسید نیتروژن تجزیه می‌گردد:

• O3+NO → NO2+O2

• پس در هواي آلوده توليد ازن با شدت نور خورشيد نسبت مستقيم دارد، به همين علت در زمستان مقدار ازن به حداقل مي رسد. اگر نور خورشید وجود داشته باشد، دی‌اکسید نیتروژن تازه تشکیل شده، به اکسیدنیتروژن و اتم اکسیژن تجزیه می‌شود. اتم اکسیژن سپس با مولکول اکسیژن ترکیب می‌شود و مجدداً ازن تشکیل می‌گردد

• 6) هیدروکربن‌های نسوخته ( (HC:

• آلودگی هیدروکربن‌های نسوخته به‌ علت ایجاد احتراق ناقص درمحفظه احتراق می‌باشد. مقدار آلودگی هیدروکربن‌ها بسیار وابسته به پارامترهای طراحی مانند سیستم مکش و محفظه احتراق و پارامترهای کاری مانند نسبت هوا به سوخت، سرعت، بار و مُدهای مختلف کاری مانند در جا کارکردن، حرکت یا شتاب گرفتن می‌باشد.

• در این میان تاثیرطراحی محفظه احتراق بسیار مهم می‌باشد چرا که مخلوط هوا و سوخت ممکن است با دیواره برخورد ‌کند و نسوزد. این مخلوط نسوخته در مرحله تخلیه بیرون برده می‌شود و غلظت هیدروکربن‌های نسوخته در گازهای خروجی افزایش می یابد.

• 7) گازهای گلخانه ای:

• گازهایی چون دی‌اکسید کربن (CO2)، متان (CH4) و دی‌اکسید نیتروژن (NO2) که از خودرو منتشر می شوند، جزء گازهای گلخانه ای به شمار می روند، که وجود آنها در جو زمين باعث افزایش گرمای زمین و در نتیجه از بین رفتن گیاهان، ذوب شدن یخچالهای طبیعی و.... می گردد.

• در این میان، CO2 بیشترین سهم را در صنعت حمل و نقل به خود اختصاص داده است، چرا كه اين گاز محصول احتراق سوخت‌هاي كربن‌دار مانند بنزين و گازوئیل(كه هر دو نسبت به گاز طبیعی، كربن بيشتري دارند) مي‌باشد.

• متان (CH4) نيز گاز گلخانه‌اي مهمي در ارتباط با صنعت حمل و نقل مي‌باشد، زیرا اين گاز در بسياري از سوخت‌ها موجود است (به‌عنوان مثال در حدود 95% گاز طبيعي با توجه به نوع مخلوط از متان تشكيل شده است). همچنین انتقال آن به جو از طریق نشت از زيربناها و سيستم‌هاي انتقال سوخت نیز صورت مي‌گيرد. این انتقال شامل نشت از خودرو نيز مي‌باشد. NO2 نيز گازی گلخانه‌اي است كه به آلودگي توليدي در سيستم حمل و نقل مربوط مي‌باشد، ولي مسئول درصد كمتري از آلودگي مي‌باشد، با اين كه GWP آن 210 برابر CO2 مي‌باشد.

تهيه كننده:

مرتضي سپاهي و محسن حصير باف