ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОБАВОК НА КАЧЕСТВО БЕНЗИНА И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Сагиева Н., Оразбаева Р.С.

Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева, г.Астана

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильными транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством.

Целью данной работы является изучение влияния различных добавок на качество бензина и окружающую среду.

Актуальность данной работы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы влияния добавок на качество бензина и окружающую среду. Изучение негативных последствий развития автотранспортного комплекса позволяет определить два пути воздействия автомобильного транспорта на природную среду с учетом его недостаточно высокого уровня эколого-технологического совершенства. Во-первых, автотранспорт потребляет значительное количество природных материалов и сырья и, прежде всего, невозобновляемых и дефицитных энергоносителей, таких, например, как нефть, а во-вторых - загрязняет окружающую среду.

Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Вклад в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет – 60 - 90% .

Факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду: курсирующие на Земле более 500 млн. автомобилей являются не только причиной ежегодной гибели около 500 тысяч, 10 млн. раненых, но и причиной расшатывания здоровья миллиардов людей [1]. Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие:

· Загрязнение воздуха;

· Загрязнение окружающей среды;

· Шум, вибрация;

· Выделение тепла (рассеяние энергии).

Исследование данной работы предопределило ряд задач:

1. Выявить основные загрязняющие вещества от автомобильного транспорта.

2. Изучить влияние различных добавок на качество бензина.

3. Изучить влияние различных добавок на окружающую среду.

Свой вклад в загрязнение окружающей среды вносит низкое качество топлива: около 70% - этилированного бензина.

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Доля загрязнения атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в двигателях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО₂ и водяной пар Н₂О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С₂₀Н₁₂, несгоревшие частицы топлива и т.п. [2,3].

Повышение экологических требований к выбросам автомобильных двигателей и ужесточение условий эксплуатации современных ДВС требуют использования разнообразных присадок к моторному топливу во все более широких масштабах. В последние годы за рубежом на рынок выпущен огромный ассортимент антидетонационных, цетанповышающих, противоизносных6 моющих6 антинагарных присадок, а также депрессоров, диспергаторов и.т.д.

В настоящее время присадки являются непременным элементом высокой технической культуры производства и применения топлив. Их мировой ассортимент включает более 40 типов, различающихся по назначению, и десятки тысяч товарных марок [4,5].

Присадки используют в двух основных случаях:

· при изготовлении топлив — для получения продукта, удовлетворяющего требованиям стандартов;

· при использовании стандартных топлив — для улучшения их эксплуатационных, экологических и эргономических характеристик.

К запрещённым присадкам относятся все металлосодержащие присадки [2].

Металлосодержащая присадка на основе свинца.

Тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(CH₃CH₂)₄— ядовитое металлоорганическое соединение. Применялось в основном как антидетонирующая присадка к моторному топливу, повышающая его октановое число. Это ядовитое металлоорганическое вещество относится к первому (наиболее высокому) классу опасности, запрещенное во многих странах мира, по экологическим соображениям. Тетраэтилсвинец широко применялся как антидетонационная присадка.

Тетраэтилсвинец — летучая жидкость, которая при температуре 0° переходит в парообразное состояние и через верхние дыхательные пути проникает в организм. Тетраэтилсвинец может проникать в организм и через неповрежденную кожу. Это вещество является сильным ядом, который избирательно поражает нервную систему, вызывая острые, подострые и хронические отравления. Последние обусловливаются функциональной кумуляцией, свойственной этому токсическому веществу. Чаще отравления бывают острые и подострые. Поражается прежде всего кора большого мозга. В области вегетативных центров промежуточного мозга возникает очаг застойного возбуждения, что приводит к грубым нарушениям корково-подкорковых взаимосвязей.

Металлосодержащая присадка на основе марганца.

Марганецсодержащие присадки разлагаются на свету с потерей антидетонационных свойств. Оксиды марганца оседают на свечах зажигания и быстро приводят к их отказу. А также они имеют склонность к образованию отложений в двигателях, поскольку их производные окисляют компоненты топлива и загрязняют оксидами агрегаты топливной системы.

Наряду с высокой эффективностью марганцевых антидетонаторов, применение их запрещено из-за вредного влияния на окружающую среду и ресурс двигателя, так как сам марганец ядовит.

Металлосодержащая присадка на основе железа.

Большее применение получил ферроцен. Ферроцен – железоорганическое соединение. Применение этих железосодержащих антидетонационных добавок к бензинам приводит к износу деталей двигателя, снижению работоспособности свечей зажигания. В этом случае на электродах свечей образуются соединения оксидов железа, которые также отлагаются в камере сгорания в виде нагара, накапливаются в масле и на трущихся поверхностях, вызывая повышенный износ деталей двигателя. Красный налет – не что иное, как соединения железа (токопроводящего материала). Результаты контроля качества бензина часто свидетельствуют о превышении допустимой концентрации (с целью увеличения октанового числа бензина в ущерб его другим эксплуатационным качествам).

Очень часто металлосодержащие присадки смешивают с монометиланилином (ММА), так как это улучшает растворимость данных присадок.

Наиболее перспективная присадка, которую получают с применением кислородосодержащих компонентов: метилтретбутилового эфира (МТБА). МТБА не представляет непосредственную угрозу для здоровья людей. Но и у такой присадки есть свои недостатки: в жаркую погоду эфир начинает улетучиваться, что приводит к снижению октанового числа. Также установлено ограничение на содержание в бензине МТБА (не более 15%). Ограничение установлено из-за его относительной низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинотехническим изделиям.

Ниже представлена таблица с данными, которые показывают наиболее экономически выгодные присадки.

Таблица. Влияние некоторых добавок на октановое число бензина.

Наименование присадки или добавки	Количество добавки для повышения ОЧ на 1 ед., кг/т бензина	Стоимость добавки, $/кг	Затраты по повышению ОЧ 1 т бензина на 1 ед.,$	Максимальное увеличение октанового числа, ед.
АДА	2,5	1,48	3,70	5
АДА-М	3,8	1,17	4,45	5
N-метиланилин (ММА)	2,0	1,20	2,40	5
ФеррАДА (ферроцен)	1,42	1,56	2,22	7
БВД (АДА и МТБЭ)	3,17	1,24	3,93	6
Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ)	30	0,40	12,00	4,5
Метиловый спирт (Метанол)	30	0,23	6,9	1
Этиловый спирт (Этанол)	28	0,5	14	1,5

Из данных таблицы видно, что наиболее выгодно применять ферроцен. Среди других опасных топливных присадок следует назвать следующие:

- спирт. Используя этот элемент в качестве топливной присадки, при внесении 5-20% можно увеличить октановое число бензина на 3-8 единиц. Побочным эффектом является металлический стук в двигателе – стучат клапана. Кроме того, спирт в короткие сроки разъедает прокладки ДВС;

- метилбутиловый эфир или ацетон. В небольших количествах он всегда используется как один из составляющих элементов топливных присадок. Однако, если его доза велика, то он не только навредит окружающей среде, но и понизит качество бензина, так как под его воздействии снижается октановое число;

- толуол, бензол. Эти вещества, по сути, является растворителем. Чаще всего их используют в моющих топливных присадках. Побочным действием толуола является снижение эластичности прокладок деталей.

Помимо сильно вредящих двигателю и топливной системе химических элементов присадок, повышающих качество бензина, существуют и относительно безвредные. Эти вещества действительно способны выручить водителя автомобиля после заправки некачественным бензином.

В конце хотелось бы добавить, что неправильное использование топливных присадок и низкокачественного бензина может привести к самовозгоранию автомобиля [2].

Список литературы

1. Амбарцумян В. В., Носов В.Б., Тагасов В. И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. – М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 1999. 235 c.

2. Цыганков Дмитрий Владимирович. Переработка отходов и полупродуктов химических производств в оксигенатные добавки к автомобильным бензинам : Дис. канд. хим. наук : Кемерово, 2006. 125 c.

3. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 1998 – 408 с.

4. Куров Б.М. Как уменьшить загрязнение окружающей среды автотранспортом? // Россия в окружающем мире. - Аналитический ежегодник. 2000. 321 c

5. Руденко Б. Цена цивилизации // Наука и жизнь. - 2004. - № 7. - С.32 - 36.