ГАЗОВЫЕ ШЛЕЙФЫ АВТОТРАНСПОРТА Топливо и выхлопные газы Автомобиль не роскошь, а средство передвижения, говорил небезызвестный читателю Остап Бендер. Количество этих средств увеличивается повсюду, не составляет исключения и Москва. К январю 2001 г. московский автопарк насчитывал около 3 млн единиц, что составляло ~10% от всех автомашин Российской Федерации. По сравнению с 1996 г. общее число автомобилей в Москве увеличилось примерно в четыре раза, причем количество легковых машин выросло больше, чем грузовых и автобусов (табл.1). Виды топлива остались теми же, но больше всего потреблялось бензина (70%), на долю дизельного топлива приходилось примерно 29%, а газа - всего около 1%. Что, помимо выигрыша в скорости и времени, приносят людям железные кони? Это знает каждый - загрязнение атмосферы выхлопными газами, которые образуются при сгорании моторного топлива. От его вида и качественных характеристик зависит степень полноты сгорания, состав отработавших газов, количество и состав углеводородов, попадающих в атмосферу за счет испарения, утечек и т.д. Рассмотрим с этих позиций традиционные виды топлива. Бензин представляет собой смесь жидких углеводородов (пентана, гексана, гептана, октана, нонана, декана) с температурами кипения 20-180°С, а дизельное топливо - углеводородов с длиной цепи от С13 до С25, температуры кипения которых лежат в интервале 220-370°С. Теоретически при сгорании и того и другого топлива в присутствии кислорода должны образовываться лишь диоксид углерода и вода: CnH2n+2 + O2 = CO2 + H2O, где n составляет 5-10 для бензинов и 13-25 для дизельного топлива. В действительности же продуктов сгорания в выхлопных газах гораздо больше (табл.2). Причина этого - неравновесные условия горения топлива, присутствие в нем разных примесей (в том числе органических производных азота и серы), остающихся при перегонке нефти, а также добавление в качестве антидетонатора тетраметил- и тетраэтилсвинца. Состав и свойства токсичных веществ, поступающих в атмосферу города с выхлопными газами, существенно зависят не только от вида топлива, но и от типа, модели, технических параметров автомашин, в том числе от степени их изношенности (табл.3). В смеси полиядерных ароматических углеводородов обнаружены перилен, хризен, пирен, бензпирен и фенантрен, а в числе альдегидов - формальдегид, ацетальдегид и акролеин, сюда же отнесен и ацетон, хотя он, конечно же, не альдегид, а кетон. Среди углеводородов (СНх) помимо бензола, толуола и ксилолов присутствуют еще семь соединений (табл.4). Кроме непосредственно попадающих в атмосферу загрязнителей в них могут превращаться (в ходе фотохимических реакций) и вполне безобидные вещества, содержащиеся в выхлопных газах. Например, оксид азота под действием света дает атомарный кислород NO2 + ђu = NO· + [O], который вступает в реакцию с атмосферным кислородом, в результате чего образуется озон [O] + O2 = O3. При окислении углеводородов и дальнейшем взаимодействии с диоксидом азота образуется пероксиацетилнитрат, вызывающий, как и озон, слезотечение и раздражение дыхательных путей: RH + OH + O2 = RO2 + H2O RO2 + NO2 = RO2NO2, где R = CH3CO. Это известный в литературе фотохимический (или лос-анджелесский) смог. Кислый (лондонский) смог обусловлен взаимодействием оксидов азота и серы с влагой воздуха: NO2 + OH = HNO3 SO2 + H2O + 1/2 O2 = H2SO4. В настоящее время вклад автомобильного транспорта в загрязнение атмосферного воздуха мегаполисов очень велик: в Санкт-Петербурге в 1997 г. ............