EKOLOGICKÉ ASPEKTY PALIV
- silniční doprava se v ČR podílí přibližně 10 % na emisích CO 2, necelým 1 % na emisích CH 4 a zhruba 38 % na emisích N 2 O ke konci spalování, když se plamenná zóna přibližuje chladnějším stěnám válce, je rychlost šíření plamene opět menší; - dle Mezivládního panelu pro klimatickou změnu, je stoletý skleníkový potenciál methanu ve srovnání s oxidem uhličitým 21 krát vyšší a oxidu dusného dokonce 310 krát vyšší; - produkce skleníkových plynů z dopravy dosahuje více než 11 milionů tun oxidu uhličitého, 2 tisíce tun methanu a téměř 2 tisíce tun oxidu dusíku.
Na rozdíl od emisí skleníkových plynů, jejíž dopad je globální, doprava produkuje rovněž emise působící na úrovni lokální až regionální. Nejvýznamnější typy těchto emisí, pocházející ze spalování ropných derivátů v mobilních zdrojích, patří: oxidy dusíku; těkavé uhlovodíky; oxid uhelnatý; pevné částice; benzen; aldehydy; 1,3-butadien; [1] polyaromatické uhlovodíky (PAH).
- množství vypouštěných emisí závisí v prvé řadě na typu technologie motoru a od ní odvozeném typu paliva, jeho kvalitě a způsobu úpravy výfukových plynů; - emise nepocházejí pouze ze spalování paliva, ale v menší míře i z odparu z palivové nádrže; - významnými faktory, které dále ovlivňují působení emisí, jsou klimatické a geografické podmínky. V horkém počasí je pravděpodobnější vznik přízemního ozónu, stejně tak jsou aktivnější toxické látky. Naopak oxid uhelnatý více působí v zimě a ve vyšších polohách.
- během spalování uhlovodíkových paliv vzniká kromě velkého množství CO 2 také vodní pára, dusík z nasátého vzduchu a v malém množství i řada látek, přičemž některé jsou označovány jako toxické (znečišťující látky nebo častěji škodlivé emise). - uhlovodíky v automobilových palivech se spalují na CO 2 a H 2 O. Bilanci spalování u paliva obsahujícího uhlík, vodík a kyslík, který bývá v uhlovodíkových palivech obsahujících kyslíkaté látky zastoupen v nezanedbatelném množství, lze vyjádřit následujícími rovnicemi: C x H y O z + (x + y/4 z/2).(o 2 + 3,78N 2 ) x.co 2 + y/2 H 2 O + 3,78 (x + y/4 z/2)n 2, nebo CH y O z + (1 + y/4 z/2) ).(O 2 + 3,78N 2 ) CO 2 + y/2 H 2 O + 3,78 (1 + y/4 z/2) N 2
- obsah kyslíku v kapalném palivu snižuje spotřebu vzduchu; - z hlediska vztahu mezi výhřevností a spotřebou vzduchu platí, že na 1 MJ výhřevnosti je možné počítat s teoretickým množstvím vzduchu 0,25 m 3 ; - spalované směsi mají však v praxi odlišné složení od stechiometrického poměru. Jestliže je λ < 1 (bohatá směs na palivo), dochází v důsledku nedostatku vzduchu k nedokonalému spalování a vzniku nežádoucích škodlivin, avšak shoří větší rychlostí. V případě, kdy je λ > 1 (chudá směs), jsou vytvořeny podmínky pro dokonalé spálení, avšak může současně docházet k reakcím se vzdušným dusíkem, při kterých vznikají jedovaté oxidy dusíku. Velmi bohaté nebo velmi chudé směsi hoří pomaleji, či může být problematické přímo jejich zažehnutí.
Hmotnostní a objemová bilance pro spálení 1 kg modelového uhlovodíkového paliva s obsahem 85 % uhlíku a 15 % vodíku
- dokonalým spálením uhlovodíků benzinů a nafty vzniká z 1 kg paliva přibližně 3 kg CO 2 a téměř 1,5 kg vodní páry; - z hlediska objemového vyjádření, spaliny z 1 kg paliva, pro jehož spálení je zapotřebí cca 15 kg vzduchu (asi 12,5 m 3 ), obsahují necelé 2 m 3 CO 2 a téměř 2 m 3 vodní páry a cca 10 m 3 dusíku; - uvedené hmotnosti spotřebovaného kyslíku (při 21 % obsahu ve vzduchu) odpovídá objem 2,7 m 3 ; - od roku 2009 obsahují paliva jen velmi malá množství síry, která se spaluje na oxid siřičitý (SO 2 ), přičemž z 1 g síry vznikají přibližně 2 g SO 2. [2]
Hmotnostní a objemová bilance pro spálení 1 kg modelového uhlovodíkového paliva s obsahem 85 % uhlíku a 15 % vodíku
DĚLENÍ ŠKODLIVÝCH EMISÍ Přímo limitované složky - oxid uhelnatý, uhlovodíky a oxidy dusíku, ze vznětových motorů též částice (saze); Nepřímo limitované složky - oxid uhličitý, oxidy síry, dříve také olovo (jsou limitované spotřebou a složením paliv); Těkavé organické složky - benzen, formaldehyd, 1,3 butadien, akrolein; Netěkavé organické složky - polyaromatické uhlovodíky a jejich nitroderiváty (některé z nich jsou karcinogeny a mutageny), vyšší aldehydy.
Oxid uhličitý (CO 2 ) - nemá žádný podstatný vliv na lidské zdraví; - podporuje vznik skleníkového efektu v atmosféře; - názor, že tyto negativní vlivy CO 2 zapříčiňují zvýšení teploty v celosvětovém měřítku; - na zvýšení teploty ukazují především statistické informace o teplotě ve světě. [3]
Oxid uhelnatý (CO) - jedovatý bezbarvý plyn bez zápachu; - vznik nedokonalým spalováním paliva v motoru; - v atmosféře reaguje za vzniku oxidu uhličitého a tím se i oxid uhelnatý nepřímo podílí na skleníkovém efektu; - hlavní negativní vlastnost CO spočívá v blokování přísunu kyslíku ke tkáním. Z tohoto důvodu jsou nejvyšší zdravotní rizika pro orgány závislé na vydatném zásobování kyslíkem, tzn. pro srdce a mozek. - klasickými příznaky otravy CO jsou bolesti hlavy a závrať, srdeční obtíže a malátnost; - při vysokých koncentracích může dojít až k usmrcení postižené osoby.
Oxidy dusíku (NO X ) - označované NO x, máme na mysli směs především dvou druhů oxidů dusíku, a to oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO 2 ; - na emisích NO x se podílejí zdroje stacionární (teplárny, elektrárny, domácí topeniště) a zdroje mobilní (dopravní prostředky) v zemích s vysokým rozvojem automobilismu je podíl mobilních zdrojů znečištění až 60 %; - oxid dusičitý (NO 2 ) působí jako dráždivý plyn a je asi z 80 až 90 % pohlcován hlenem dýchacích cest; - oxidy dusíku způsobují mírné až těžké záněty průdušek či plic a při vysokých koncentracích až plicní otok s rizikem smrti; - dále bylo popsáno poškození imunity (odolnosti proti onemocněním), přičemž astmatici jsou na oxidy dusíku citlivější; - v Evropě způsobují asi jednu třetinu okyselení dešťových srážek; - jsou hlavním indikátorem znečištění ovzduší dopravou (spolu s oxidem uhelnatým); - největším producentem v dopravě je se svými 92,8 % silniční doprava, kdežto emise ze železniční dopravy tvoří 5,8 %.
Těkavé organické látky (VOCs) - zkráceně se užívá i pojem uhlovodíky (C x H y ); - benzínové motory spalující bezolovnaté benzíny vylučují mnohem větší množství těchto látek než vznětové motory odpovídajícího výkonu z vdechovaného vzduchu je absorbováno asi 50 % benzenu; - jeho toxický (jedovatý) vliv zahrnuje u lidí poškození nervového systému, jater a imunity. Dále způsobuje zánět dýchacích cest a krvácení do plic. - trvalý vliv benzenu na člověka může vést k poškození kostní dřeně; - způsobuje zejména leukémii a rakovinu, a proto je zařazen mezi velmi nebezpečné rakovinotvorné (karcinogenní) sloučeniny; - bezpečná koncentrace benzenu ve vzduchu neexistuje.
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) - vznikají během nedokonalého spalování; - jsou vstřebávány v plicích a ve střevech existují stovky PAU, z nichž je nejlépe znám benzo-a-pyren (BaP), který byl klasifikován jako pravděpodobně rakovinotvorný. Aldehydy - jsou vstřebávány v dýchacím a trávicím ústrojí; - způsobují dráždění očí, nosních a ostatních sliznic, poruchy dýchání, kašel, nevolnost, dušnost, dále astma, kožní alergie a riziko rakoviny (zejména plic a močového měchýře) či leukémie; - nejznámější a nejdůležitější je formaldehyd.
Oxid siřičitý (SO 2 ) - automobilové emise obsahují jen malé množství oxidu siřičitého, který se nachází pouze v naftě; - vdechovaný SO 2 je vstřebáván v nose a v horních cestách dýchacích, kde se projevuje jeho dráždivý vliv; - malé množství z něj se dostává do plic; - vysoké koncentrace zapříčiňují otok hrtanu a plic. Pevné částice - hlavním zdrojem jsou automobily se vznětovými motory, u nichž je možné přidávat filtry pevných částic, které tyto částice zachytí; - z chemického hlediska jde o různorodou směs organických a anorganických látek velmi malých velikostí (tisíciny milimetru); - jsou pravděpodobně také původcem rakoviny; - silniční doprava tvoří 91,0 % celkových emisí těchto částic z dopravy a železniční doprava 8,2 %; - hlavní nebezpečí, které s sebou nese vdechování prachových částic, představují různorodé nebezpečné látky, jenž se s těmito částicemi spojují (např. těžké kovy, polyaromatické uhlovodíky apod.).
Přízemní ozón (O 3 ) - vzniká chemickou reakcí mezi výfukovými plyny (zejména oxidy dusíku a těkavými organickými látkami) za účinku slunečního záření; - v přízemní vrstvě ničí vegetaci a poškozuje některé druhy materiálů; - u lidí negativně působí hlavně na plíce, neboť snižuje jejich schopnosti vykonávat normální funkce (velmi citlivé jsou tzv. ciliární buňky, které čistí dýchací cesty od vdechnutých částeček); - U postižených osob dochází k dráždění v hrtanu, pocitu sucha v krku, k poruchám dýchání, bolestem pod hrudní kostí, vyšší produkci hlenu, ke kašli, sípání, tlaku na hrudi, dráždění očních spojivek, bolesti hlavy, k únavě, malátnosti, nespavosti, nevolnosti atd.
Zdroj obrázků: [1] http://www.zavolantem.cz/clanky/studie-auta-jsou-ekologictejsi-nez-autobusy [2] http://web.volny.cz/volny-cas/zivotnistyl/clanek/~volny/idc/180542/vyfukove-plyny-zpusobuji-infarkt.html [3] http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/sklenikovy-efekt/