Содержание в почве свинца и кадмия обнаруживается на расстоянии 120...180 м от автодороги.

     Уровень загрязнения атмосферного воздуха  примесями в значительной мере определяет состояние здоровья населения территории. Неблагоприятное влияние оказывают примеси, в концентрациях, превышающих ПДК. Особо опасны токсические вещества, обладающие ярко выраженным специфическим эффектом: аллергизирующим, тератогенным, канцерогенным и др. Поэтому качество атмосферного воздуха селитебных территорий постоянно контролируется государственными организациями.

     Установлено, что заболеваемость населения, проживающего на территории крупных индустриальных узлов и в зонах влияния  промышленных предприятий, в 1,5-2 раза выше, чем в наиболее отдаленных от промышленных объектов районах.

     Причем  считается, что на человека, проживающего в промышленном районе, потенциально может воздействовать несколько сотен химических веществ. Реально, в конкретном районе в относительно высоких концентрациях (Ci > ПДКi) присутствует ограниченное число химических веществ. Однако комбинированное действие атмосферных загрязнителей может приводить к усилению вызываемых ими токсических эффектов.

     На  территории с загрязненной атмосферой увеличивается, в первую очередь, распространенность болезней органов дыхания и инфекционных заболеваний. Ведущей нозологической группой являются заболевания органов  дыхания, которые занимают первое место  в структуре общей заболеваемости населения. В формировании заболеваемости органов дыхания ведущую роль играют острые респираторные заболевания верхних дыхательных путей. Несмотря на имеющийся спад производства (до 50 %), проблема загрязнения воздушной среды в России и его влияния на здоровье населения продолжает оставаться весьма острой.

     Учитывая  растущий уровень автомобилизации, нельзя недооценивать роли автотранспорта в росте заболеваемости человека, особенно в городах с большой транспортной нагрузкой. Это касается непосредственного влияния газообразных токсикантов и твердых частиц поступающих через дыхательные пути и кожу.

       Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3—4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м.

     Установлено, что концентрация газообразных органических соединений свинца в больших городах может достигать 140 мг/м3, что провоцирует свинцовые анемии, эритропоэз, полиневриты, нарушения усвоения витаминов, снижение иммунитета и другие патологии. Неорганические формы соединений свинца, поступающие в организм человека с пылью, вызывают явления астмы, бронхитов, сосудистой недостаточности, нарушение внимания. Основная доля свинца поступает в организм человека через дыхательные пути.

     От  выбросов свинца в воздух страдают прежде всего дети. Особое внимание врачей-гигиенистов и социологов стало привлекать усугубляющееся по мере автомобилизации стран снижение умственного развития (интеллектуальных способностей) детей в регионах с высокой автотранспортной нагрузкой. При этом на здоровье детей оказывают влияние не только высокие, но и постоянно действующие низкие концентрации свинца. Особенно это важно для детей первых пяти лет жизни. В этот период жизни организм наиболее уязвим и находится на стадии усиленного формирования основных сенсорных и психосоциальных механизмов.

     Клинические признаки отравления свинцом многочисленны  и следствием отравления являются поражения нервной, кроветворной, иммунной, сердечно-сосудистой и других систем жизнедеятельности человека. Существует специальный термин «бензиновая пневмония» — заболевание, возникающее при непосредственном засасывании бензина любой марки (в том числе и без свинцовых добавок) в шланг и попадании его в легкие. При вдыхании паров бензина возникают нарушения дыхания, тахикардия, судороги. Свинец нарушает работу ферментов, витаминный синтез и обмен, снижает иммунитет. Он нарушает синтез порфиринов крови, вызывая свинцовую анемию.

     Хоть  и этилированный бензин запрещен 12 марта 2003 года, все до сих пор его можно встретить на автозаправках нашей страны. Хотя уровень тетраэтилсвинца намного меньше, чем до запрета его использования.  Слишком уж велика жажда наживы наших предпринимателей. Этилирование бензина, позволяет увеличить октановое число и получить сверхприбыль.  В этом и в других компонентах содержащихся мы можем удостовериться по результатам независимого исследования бензина АИ95 проходившего в 2010 году, в городе Челябинске (таб. 1). На данный момент у нас введен регламент, соответствующий Евро 3.

     Таблица 1. Результаты исследования бензина  АИ95 в городе Челябинск.

     Отравление  кадмием опасно тем, что он выводится  из организма крайне медленно (период полувыведения 10 лет и более). Накопление кадмия идет преимущественно в почках и костной ткани до 40-летнего возраста. Пероральное и ингаляционное поступление кадмия провоцирует изменения в лимфе крови, развитие хронических бронхитов, сухость слизистых, угнетение репродуктивной функции, кишечные кровотечения. Кадмий, кроме того, способен накапливаться в печени и провоцировать возникновение рака репродуктивных органов.

     Установлено, что в районах с высоким  содержанием в воздухе бенз[а]пирена выше заболеваемость и смертность от рака легкого. Установлена связь рака пищевода с высоким содержанием в окружающей среде 6енз[а]пирена и других полициклических ароматических углеводородов. Высокая опасность токсического воздействия на население, проживающее в районе крупных автомагистралей, определяется также концентрациями акролеина и ацетальдегида.

     Таким образом, атмосфера промышленных городов  является сильно загрязненной многими  примесями антропогенного (в том  числе автотранспортного) происхождения, что отрицательно воздействует на здоровье городских жителей.

     Пути  совершенствования  бензиновых двигателей с целью минимизации их вредных выбросов.

     Первыми подняли проблему по поводу вредности выхлопов в США и в Японии, где проблема загазованности в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы (таб.2).

     Таблица 2. 

     Законодательно  были,  поставлены перед автокорпорациями жесткие требования по экологичности их изделий. И эти требования по мере развития промышленности и науки неоднократно ужесточались.

     При современном уровне развития техники  наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация  токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему  двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор) рис1.

     Рис. 1. Нейтрализатор.

     На  современных автомобилях для  снижения выбросов вредных веществ  устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными  их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.

     Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс.кв.м. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма. Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Впрочем, все шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050°С.

     На  первый взгляд может показаться, что  установка катализатора решает все  экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время  же, необходимое для разогрева, может  достигать нескольких минут и  зависит от типа автомобиля, способа  его эксплуатации и температуры  воздуха. Холодный катализатор практически  неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры  активации. Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору (такое сочетание часто  называют катколлектором). Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют, уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.

     Трехкомпонентный  нейтрализатор наиболее эффективен при определенном составе отработавших газов. Это значит, что нужно очень  точно выдерживать состав горючей  смеси возле так называемого  стехиометрического отношения воздух/ топливо, значение которого лежит в  узких пределах 14,5- 14,7. Если горючая  смесь будет богаче, то упадет эффективность  нейтрализации СО и СН, если беднее- NOx. Поддерживать стехиометрический состав горючей смеси можно было только одним способом- управлять смесеобразованием, немедленно получая информацию о процессе сгорания, то есть, организовав обратную связь.

     Для этого в выпускной коллектор  поместили специально разработанный  кислородный датчик- так называемый лямбда-зонд рис 2.

     Он  вступает с раскаленными выхлопными газами в электрохимическую реакцию  и выдает сигнал, уровень которого зависит от количества кислорода  в выхлопе. Если кислорода осталось много- значит, смесь слишком бедная, если мало- богатая. А по результатам мгновенного анализа, которым занимается электроника, можно быстро корректировать состав смеси в ту или иную сторону. Напряжение на выходе кислородного датчика принимает два уровня. Если смесь бедная, то низковольтный сигнал дает команду на обогащение топливной смеси, и наоборот. На современных нейтрализаторах устанавливается два кислородных датчика. Первый определяет качество смеси- богатая или бедная. Другой, установленный за нейтрализатором, отслеживает эффективность нейтрализации.

     Дальнейшим  развитием систем коррекции являются адаптивные системы с возможностью «самообучения» в процессе эксплуатации. Суть работы таких систем заключается  в том, что по мере изменения характеристик различных систем и компонентов двигателя в процессе эксплуатации (например, загрязнение форсунок, уменьшение компрессии, подсос воздуха) в специальной области памяти блока управления накапливаются «поправочные коэффициенты», используемые процессором при расчете длительности времени впрыска на различных установившихся режимах. Это позволяет поддерживать стехиометрический состав смеси даже при значительных отклонениях в состоянии системы.

     Из  большого перечня заменителей жидких топлив нефтяного происхождения  в первую очередь привлекает природный  газ – топливо, отличающееся относительной  экологической чистотой.

     Главное преимущество природного газа – экологическое. Отработавшие газы двигателей, работающие на природном газе, содержат низкие уровни вредных веществ. По составу  природный газ на 90-98% состоит  из метана – нетоксичного углеводорода, который при сгорании дает, главным  образом, диоксид углерода и воду. Двигатель на природном газе производит примерно на 65% меньше выбросов оксидов  азота и на 80% меньше выбросов твердых  частиц, чем дизельный двигатель, оборудованный окисляющим каталитическим нейтрализатором.

     Работа  на природном газе предполагает и  ряд других преимуществ. Он фактически не содержит серы, которая влияет на здоровье людей и закисляет почву и воду, а также разрушает фасады зданий. Если брать все в комплексе, то отработавшие газы двигателя, работающего на природном газе, по наиболее вредным компонентам в несколько раз менее опасны, чем бензиновых или дизельных двигателей. Кроме того, автомобили на природном газе являются бесшумными и меньше вибрируют, чем с дизельными и бензиновыми двигателями.