4.6.1. Загрязнение окружающей среды
при использовании дизельных топлив

Дизельные топлива, газообразные и твердые продукты их сгорания являются одними из главных источников загрязнения окружающей среды. Атмосфера загрязняется оксидами серы, азота, а также твердыми углеводородными системами, в том числе опасными ароматическими углеводородами (АУ). С продуктами сгорания ДТ в России ежегодно выбрасывается до 500 тыс. т сернистого ангидрида, около 1,5 млн. т углеводородов и 1-1,5 млн. т твердых частиц, основная масса которых приходится на сажу. Суммарный выброс вредных веществ с учетом действующих норм составляет около 14 млн. т/год; по некоторым данным этот показатель на 45-50% выше.

Установлена зависимость между содержанием в дизельном топливе серы (S, %), АУ (А, %), температурой 90%-ной точки перегонки (Т9о, °С) и количеством твердых частиц (ТЧ, г/кВт-ч) отработанных газов (ОГ) дизельного двигателя:

ТЧ = 10^-4 [18А + 5,6Т₉₀ + 5200S + 400].

Зависимость иллюстрируется рис. 4.4. Экологическая опасность дизельной сажи увеличивается за счет адсорбции на ее поверхности полициклических ароматических углеводородов, в том числе высококанцерогенных бенз(а)пирена и нитрозоаминов.

Обычно содержание АУ в дизельных топливах, вырабатываемых отечественной промышленностью, колеблется в пределах 20-35%. Установлена общая тенденция, характерная для всех типов двигателей: чем выше общее содержание АУ, тем больше в выхлопе пирена и бенз(а)пирена. Косвенными характеристиками содержания АУ являются такие показатели, как плотность, цетановое число, вязкость. Повышение плотности с 800 до 860-870 кг/м³ приводит к увеличению количества ТЧ в 2-3 раза, а увеличение содержания АУ с 15 до 27% - в 5 раз. Уменьшение цетанового числа с 52 до 40 ед. приводит к увеличению эмиссии ТЧ примерно в 2 раза.

Наибольшее влияние на выбросы ТЧ оказывают АУ. Так, при увеличении содержания АУ в топливе с 5 до 24% удельные выбросы

407

Рис. 4.4. Влияние содержания серы (А - 0,2%, Б - 0,55%) в дизельном топливе на выбросы ТЧ в составе ОГ: 1 - твердые углеродистые частицы, 2 - связанная вода, 3 - сульфаты, 4 - растворимая органическая фаза, ТЧ - твердые частицы дизельного топлива

ТЧ возрастают на 54%. При повышении конца кипения ДТ увеличивается содержание би- и полициклических АУ, причем наиболее значительно для образцов, выкипающих в пределах 180-380 и 180-400°С по ИТК (табл. 4.43), что, в свою очередь, приводит к повышению дымности.

Из гетероорганических соединений, входящих в состав ДТ, наиболее опасным воздействием на окружающую среду отличаются сернистые и азотистые соединения. Сернистые соединения сгорают в дизельных двигателях в основном до диоксида серы и частично до триоксида (1-2%). Эти вещества вызывают коррозию металлов, разрушение металлоконструкций и дорог, кислотные дожди. В России вырабатывается более 40 млн. т/год ДТ. Как уже отмечалось, выпуск малосернистых ДТ (содержание серы менее 0,2% масс.) составляет до 60%, остальные содержат серу до 0,2-0,5% масс. За рубежом проблема производства малосернистых топлив не менее актуальна, что учтено в последних европейских и американских национальных и международных стандартах.

408

Таблица 4.43

Влияние температуры кипения дизельного топлива на содержание
и состав ароматических углеводородов

* н. к. 180°С.

Вопросы:

• В чем заключаются факторы отрицательного воздействия на окружающую среду дизельного топлива?
• Перечислите твердые, газообразные и жидкие опасные для человека продукты горения дизельных топлив?
• Как связаны между собой эксплуатационные и экологические характеристики дизельных топлив?
• Какие углеводороды, содержащиеся в дизельных топливах, наиболее опасны для окружающей среды?

409