Токсичность отработавших газов, их воздействие на окружающую среду и организм человека

Федеральное агентство по образованию

Волгоградский Государственный Технический Университет 

Кафедра «Теплотехника и гидравлика» 

СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Экологические  проблемы автомобильного транспорта»

Тема: «Токсичность ОГ и воздействие на окружающую среду и организм человека» 

Вариант: 2 

Выполнила:  

Проверил:

доц. Захаров  Е. А. 

Волгоград 2009 г.

Введение…………………………………………………………………………3

Основная часть……………………………………………………………..

Заключение…………………………………………………………………. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.Токсичность  отработавших газов двигателей  внутреннего сгорания.

     Рассматривая  проблемы загрязнения атмосферы автомобильным транспортом  и его воздействие на здоровье человека, необходимо определить, какие вредные химические вещества содержатся в отработавших газах ДВС.

     При работе ДВС насчитывается около 200 соединений, которые попадают в  окружающую среду. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц. Газовая смесь состоит из инертных газов, проходящих через камеру сгорания без изменения, продуктов сгорания и несгоревшего окислителя. Твердые частицы – это продукты дегидрирования топлива, металлы, а также другие вещества, которые содержатся в топливе и не могут сгореть.

     Отработавшие  газы делят на токсичные и нетоксичные, в зависимости от характера воздействия  на организм человека. К токсичным компонентам относят: CO, C_mH_n (алканы, алкены, циклические и ароматические углеводороды), NO_x, H₂S, альдегиды, сажа, свинец и др. К нетоксичным компонентам относят: N₂, CO₂, H₂O, H₂ и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.Воздействие  отработанных газов  ДВС на организм человека.

     Постоянное  воздействие загрязненного воздуха  влияет на здоровье населения, что отражается в росте заболеваемости и смертности. Каждый из токсичных компонентов ОГ ДВС оказывает определенное влияние на организм человека. Риск вреда, наносимого организму человека токсичным соединением, зависит от следующих факторов:

     - физических и химических свойств  соединения;

     - дозы, взаимодействующей с тканями  органа – мишени (органа, которому  токсикантом причинен вред);

     -времени  воздействия;

     - биологического отклика организма  на воздействие токсиканта.

     Рассмотрим  влияние каждого токсичного вещества ОГ ДВС на

 организм человека.

     Монооксид углерода СО (угарный газ).

     Около 95% окиси углерода попадает в воздух с отработавшими газами ДВС. Это бесцветный газ, без вкуса и запаха, и поэтому он считается очень опасным. Он воздействует на нервную и сердечно - сосудистую системы организма. Опасность содержания СО во вдыхаемом воздухе состоит в том, что этот газ обладает гораздо большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Попадая в кровь, окись углерода превращает гемоглобин в карбоксилгемоглобин. Если концентрация СО составляет 200мг/м³, то при длительности воздействия на организм человека 2-3 часа возникает болезненное состояние, а при увеличении концентрации СО может произойти отравление угарным газом. Ухудшение состояния человека при большой концентрации СО происходит по следующей схеме:

     

       
 

     Рис. 1. Схема ухудшения состояния человека при увеличении концентрации СО

     Наличие оксидов азота в воздухе увеличивает  токсичность СО, и отравление происходит быстрее.

     Вдыхание  человеком окиси углерода в течение 25 мин в концентрации 6 мг/м³ вызывает изменение световой цветовой чувствительности глаз, что повышает риск аварий. СО в концентрации больше 750 млн^-1 могут привести к физическим или патологическим изменениям или даже смерти.

     Особое  внимание стоит уделить хроническим  отравлениям небольшими дозами СО. Работники ДПС и водители наиболее подвержены отравлению монооксидом  углерода. Например, в крови водителей  такси концентрация карбоксилгемоглобина достигает 20%. Проявлениями хронического отравления СО являются: частые головные боли, шум в ушах, депрессивное состояние.

     Оксиды  азота – NО_x.

     В воздухе над автомагистралями и расположенными поблизости территориями из оксидов азота встречаются NO и NO₂. В воздухе NO (бесцветный газ, не имеет запаха, очень ядовит) окисляется до NO₂ (стабильный газ желтовато-бурого цвета, сильно ухудшает видимость и в большинстве случаев окрашивает воздух коричневый оттенок). Токсичность NO₂ в 7 раз выше токсичности NO. NO₂ обладает удушливым запахом. На организм человека NO₂ действует как острый раздражитель (концентрация до 15 мг/м³) и может вызвать отек легких при концентрации 200-300 мг/м³. Первый признак отравления оксидами азота – легкий кашель. При увеличении содержания оксидов азота в воздухе начинает наблюдаться сильный кашель, рвота, головная боль. При контакте NO_X с поверхностью легочной ткани образуется азотная кислота, которая разъедает стенки альвеол легких. При этом легочная ткань и кровеносные капилляры становятся проницаемы и начинают пропускают сыворотку крови в пространство легких. В этой жидкости растворяется воздух, который мы вдыхаем, образуется пена, которая не дает происходить дальнейшему газообмену. Если быстро не предотвратить доступ жидкости в альвеолы, то отек легких может привести к летальному исходу. Раздражаются также дыхательные пути и слизистые оболочки глаз, и появляется патологическое состояние беспокойства. Воздействие оксидов азота нельзя ослабить никакими нейтрализующими веществами. После удаления пострадавшего из отравленной зоны симптомы отравления могут усилиться вплоть до появления состояния, угрожающего жизни. Такое отравление может возникнуть при значительной концентрации окислов азота, составляющей 0.5-1.0*10^-3%, однако такая концентрация не наблюдалась в атмосферном воздухе.

     При тех концентрациях NO_X, которые имеются в атмосфере, часто развиваются хронические заболевания. Например, при концентрациях менее 0.01 млн^-1 у детей в возрасте 2-3 лет наблюдается некоторый рост заболеваний бронхитом.

     Углеводороды  C_nH_m.

     Не  полностью сгоревшие углеводороды, выбрасываемые с отработавшими  газами, представляют собой смесь  нескольких сотен химических соединений. Эта смесь, имеющая неприятный запах, является причиной многих хронических  заболеваний. В малых концентрациях  снижают активность, вызывают головную боль, головокружение. Наиболее опасным является бензапирен С₂₀Н₁₂, который обладает канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества при взаимодействии с живой тканью могут привести к образованию раковой опухоли. Из организма канцерогены не выводятся.

     Токсичность газообразных низкомолекулярных углеводородов  проявляется в наркотическом  действии на организм человека, вызывая состояние наркотического опьянения, что увеличивает вероятность аварий. Некоторые ароматические углеводороды обладают сильными отравляющими свойствами, они негативно действуют на процессы кроветворения, центральную нервную и мышечную системы. 

     Альдегиды.

     С отработавшими газа ДВС в атмосферу попадают альдегиды, главным образом, это формальдегид и акролеин. Формальдегид раздражает нервную систему, поражает внутренние органы, нарушает процессы обмена в клетках. Смесь формальдегида с озоном и диоксидом азота действует на клетки так же, как действует радиация на здоровые ткани. Происходит цепная реакция повреждения клеток. Формальдегид и акролеин раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Запах формальдегида определяет запах отработавших газов. Концентрация 20-70 мг/м³ приводит к появлению головной боли, слабости, потери аппетита, раздражению слизистых оболочек и бессоннице.

     Озон.

     Действие  озона на организм человека подобно  действию NO₂, он также вызывает отек легких. Систематическое вдыхание озона приводит к накоплению в легких чужеродных веществ, что может привести к увеличению опасности заболевания раком, так как канцерогенные вещества задерживаются в легких дольше обычного. При концентрации О₃ около 0.2 мг/м³ (0.1млн^-1) наблюдается усталость, головная боль, резь в глазах и раздражение слизистых оболочек. При повышении концентрации О3 может возникнуть тяжелый отек легких.  Превышение ПДК тропосферного озона в 3-4 раза при длительном воздействии на организм человека вызывает  необратимые изменения органов дыхания (эффект «старения»). По экспертным оценкам каждый потерянный процент стратосферного озона в масштабах планеты вызовет 150 тыс.дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2.6% увеличится количество раковых заболеваний кожи.

     Оксиды серы (SO₂).

     Сера, которая содержится в топливе  выбрасывается в атмосферу в  виде диоксида серы SO2. SO2 не имеет цвета и обладает острым запахом. SO2 раздражает слизистую оболочку, вызывает сильный запах. У взрослых здоровых людей эти симптомы появляются при концентрациях около 5 млн^-1 (13 мг/м³). В течение короткого времени воздействия здоровый человек может выдержать и десятикратную концентрацию, у людей с повышенной чувствительностью к SO₂  даже кратковременное воздействие SO₂ при концентрации 1.3мг/м³ вызывает спазмы дыхательных путей, а у астматиков случаются приступы. При длительном воздействии SO₂ пропадает чувствительность к запахам и вкусам. Смесь SO₂ и СО при длительном воздействии вызывает нарушение генетической функции. Хроническое отравление малыми дозами двуокиси серы проявляются в виде головных болей, бессонницы, раздражении слизистых оболочек, а в некоторых случаях– хронического бронхита и конъюктивита.

     Соединения  свинца.

     Сильнодействующими  токсичными веществами являются свинец и его соединения. Около 80% массы  свинца, содержащегося в тетраэтилсвинце, добавляемом в бензин, выбрасывается  с отработавшими газами в атмосферу. Свинец накапливается в организме  и может вызвать нарушения  в обмене веществ и кроветворных процессах. Контакт с соединения свинца приводит к головной боли, утомлению, нарушению сна, снижению ферментативной активности белков.

     Сажа.

     В отработавших газах содержится сажа. Она обладает большей токсичностью, чем обычная пыль. На поверхности  сажи адсорбируются канцерогенные вещества, в частности, бензапирен, что очень опасно для организма человека. Видимыми автомобильные выбросы становятся при концентрации сажи 130мг/м³. Размеры частиц составляют 0.19-0.54мкм и могут достигать альвеол легких и откладываться в носовых пазухах, трахеях и бронхах. 
 
 
 
 
 
 

     3. Воздействие отработавших  газов ДВС на  окружающую среду.