ВЛИЯНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследуются влияние и роль автомобильных катализаторов в воздействии на атмосферу. В ходе исследования проанализированы основные механизмы работы катализаторов, а также их эффективность в снижении выбросов вредных веществ, таких как углеводороды, оксиды азота и угарный газ. В работе дана оценка влияния применения катализаторов на уровень загрязнения воздуха и здоровье человека, а также показана важность сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу. Особое внимание уделено технологическим инновациям и усовершенствованиям, направленным на повышение эффективности катализаторов и снижение их негативного воздействия на окружающую среду.

Ключевые слова: автомобильные катализаторы, атмосферные выбросы, загрязнение воздуха, автомобильный транспорт, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды, каталитический нейтрализатор, газоанализатор «ГАНК-4», экология, качество атмосферного воздуха, снижение выбросов, выхлопные газы, охрана окружающей среды.

Целью данной работы является рассмотрение принципов работы автомобильных катализаторов, их видов, преимуществ и недостатков, а также оценка их воздействия на окружающую среду.

Задачи исследования: измерение уровня загрязнения в автомобилях с исправным катализатором и без него, а также сравнение уровня развития автомобильных катализаторов в снижении атмосферных выбросов.

Использованное оборудование: автосканер ELM 327 версии 1.5, газоанализатор «ГАНК-4».

Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферы вредными выбросами, оказывающими отрицательное воздействие на здоровье человека и экосистемы. Среди таких выбросов наиболее опасными считаются оксиды азота, углеводороды, оксид углерода и твердые частицы. Для снижения уровня загрязнения воздуха автомобильными выбросами применяются специальные устройства — катализаторы. Катализаторы преобразуют токсичные газы в менее вредные или безвредные вещества посредством химических реакций, происходящих на поверхности благородных металлов, таких как платина, палладий и родий. Катализаторы являются эффективным средством борьбы с загрязнением атмосферы, однако имеют и ряд недостатков: высокую стоимость, износ, влияние на работу двигателя, снижение активности и вторичное загрязнение [1].

Материалы и методы исследования

В ходе исследования для определения состава газов использовался газоанализатор «ГАНК-4». Данное устройство представляет собой переносной автоматический прибор, предназначенный для измерения концентрации химических веществ в атмосферном воздухе.

Основу катализатора составляют керамические или металлические ячеистые элементы. В зависимости от модели на стенки ячеек наносится тонкий слой палладия и родия либо иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. При контакте части выхлопных газов с данным покрытием происходят химические реакции, в результате которых связываются некоторые элементы, образующиеся при сгорании топлива.

В зависимости от условий эксплуатации каталитический нейтрализатор может требовать замены один раз в 3–7 лет. При возникновении неисправностей катализатор необходимо заменить. Наиболее эффективным решением является установка оригинального нейтрализатора. Использование альтернативных устройств может привести к быстрому выходу двигателя из строя, невозможности прохождения диагностического контроля и дополнительной нагрузке на окружающую среду [2].

Для проверки работы автомобильного катализатора нами было принято решение провести анализ выбросов трех автомобилей с помощью газоанализатора «ГАНК-4». Газоанализатор «ГАНК-4» — это переносной автоматический прибор, предназначенный для измерения концентрации химических веществ в атмосферном воздухе, рабочей зоне, закрытых и жилых помещениях, а также в промышленных выбросах с целью охраны окружающей среды, обеспечения безопасности труда и оптимизации технологических процессов [3, 4].

Для анализа были выбраны три автомобиля:

— Chery Tiggo 4 Pro, 2023 года выпуска, с объемом двигателя 1,5 л. Данный автомобиль оснащен катализатором и является самым новым из рассматриваемых автомобилей;

— Opel Astra G, 2002 года выпуска, с объемом двигателя 1,6 л. Это самый старый автомобиль среди исследуемых;

— Kia Rio, 2013 года выпуска, с объемом двигателя 1,6 л, без катализатора.

Проведенный анализ позволяет определить функциональные свойства катализатора после 20 лет эксплуатации, а также оценить различия между автомобилями с катализатором и без него. Результаты исследования представлены в таблице 1.

 Таблица 1

Определение концентрации химических веществ с помощью ГАНК

По результатам наших анализов видно, что новая марка автомобиля доминирует по показателям над остальными. Что касается машины без катализатора, она показала худшие результаты по выбросам. Исходя из результатов анализа, можно утверждать эффективность катализатора в автомобилях, даже 20-летней давности.

Помимо анализа выбросов, мы решили провести тесты на выбросы машин с катализаторами, через автосканер ELM 327. Данный прибор является универсальным автомобильным сканером, который используется для диагностики систем автомобиля. Он позволяет пользователю считывать и анализировать информацию, связанную с различными параметрами автомобиля, такими как состояние двигателя, считывание кодов ошибок, топливная эффективность и т.д. [4]. Данные тестов на выбросы представлены на рисунках 1, 2.

Рисунок 1. Результат Opel Astra G Pro (2002 г.в)

Рисунок 2. Результат Chery Tiggo 4 (2023 г.в)

По рисунку мы наблюдаем, что нагреватель датчик кислорода в машине с 20-летним пробегом имеет нарушение. Исходя из результатов теста мы можем подтвердить, что изношенность катализатора также влияет на выбросы автомобилей в атмосферу.

Результаты и обсуждение

В результате проведённого исследования было установлено, что автомобильные катализаторы играют важную роль в снижении выбросов вредных веществ в атмосферу.

Все собранные данные свидетельствуют о том, что данные устройства оказывают значительное положительное влияние на окружающую среду, способствуют улучшению качества воздуха и снижению негативного воздействия на здоровье человека. Кроме того, подчёркивается необходимость дальнейших исследований в данном направлении с целью повышения эффективности катализаторов и обеспечения устойчивого развития транспортной инфраструктуры [8, 9].

Заключение

Результаты проведённого исследования показали, что автомобильные катализаторы играют важную роль в снижении вредных выбросов в атмосферный воздух. В автомобилях, оснащённых катализатором, концентрации оксида углерода и оксидов азота были ниже.

Несмотря на то, что эффективность катализаторов со временем снижается, они даже при длительной эксплуатации продолжают способствовать уменьшению выбросов. Поэтому при эксплуатации транспортных средств необходимо контролировать техническое состояние катализатора и своевременно производить его замену. Эти меры позволяют улучшить качество атмосферного воздуха и способствуют охране окружающей среды.

Список литературы:

1. https://www.oxfordreference.com/display/10.1093/oi/authority.20110803095554654
2. https://autoread.ru/soveti/chto-takoe-katalizator-i-zachem-ego-vyrezayut.html
3. Руководство по эксплуатации ГАНК-4: КПГУ.413322.002 РЭ (Изм. 1, ИИ КПГУ.01-17)
4. https://web.archive.org/web/20200611105057/http://www.elmelectronics.com/