NOx, CO və Zərrəci Maddə Nədir, Niyə Bizə Zərər Verir?

NOx, CO və hissəciklər, daxili yanma mühərrikli avtomobillərin egzozundan çıxan üç əsas çirkləndirici qaz və maddə qrupudur: azot oksidləri yüksək yanma temperaturlarında havadakı azotla oksigenin reaksiyasından yaranır, karbon monoksid oksigen çatışmazlığında baş verən natamam yanmanın məhsuludur, hissəciklər isə xüsusilə dizel mühərriklərdə görülən incə his zərrəciklərindən ibarətdir. Üçü də tənəffüs və dövran sisteminə zərər verir, buna görə də emissiya standartlarının hədəf nişanındadırlar.

NOx Nədir və Mühərrik Bunu Necə İstehsal Edir?

NOx, azot oksidlərinin ümumi adıdır. Ən yayğın iki komponenti azot oksidi (NO, bir azot bir oksigen atomu) və azot dioksididir (NO2, bir azot iki oksigen atomu). NO atmosferdə reaksiyalarla NO2-yə çevrilə bilər; hava keyfiyyəti hesabatlarında bütün NOx qrupunun göstəricisi kimi NO2 istifadə olunur. Tez edilən bir qarışıqlığı da burada düzəldim: istixana qazı olan və iqlimə təsir edən diazot monoksid (N2O), NOx-dən fərqli bir çirkləndiricidir.

Yaranma mexanizmi sadə bir kimya məsələsidir. Mühərrik silindrindəki temperatur, havadakı azot (N2) və oksigen (O2) molekullarının bir-biri ilə reaksiyaya girməsi üçün kifayətdir. Bu, yanmanın istənilən bir hədəfi deyil, yüksək temperaturun qaçınılmaz yan məhsuludur. Nə qədər yüksək temperatur və təzyiq, bir o qədər çox NOx.

Dizel mühərriklər buna görə öne çıxır. Dizellər əlavə hava ilə, yəni oksigenlə zəngin "lean" yanma ilə işləyir; vahid yanacağı düşən oksigen və silindr temperatur-təzyiq dəyərləri, NOx istehsalını benzin mühərrikinə nisbətən daha bol və güclü edir. Buna görə də NOx idarəetməsinin mərkəzi həmişə dizel tərəfində olmuşdur; avtomobillərdən qaynaqlanan NOx emissiyaları da 1960-cı illərdən bəri tənzimlənir.

Karbon Monoksid: İysisiz, Rəngsiz, Zəhərli

Karbon monoksid, karbonun tam yanmaması nəticəsində yaranan, qoxu və rəng bilməyən zəhərli bir qazdır. Təhlükəsinin arxasındakı fiziologiya aydındır: CO qana daxil olduqda oksigen daşınmasını pozur. Nəticə, beyinə kifayət qədər oksigen getməməsindən qaynaqlanan yorğunluq, baş ağrısı, başgicəllənmə və diqqət dağınıqlığıdır. İlk əlamətlər arasında baş ağrısı, yuxululuq və ürəkbulanması sayılır; qabaqcıl məruz qalma qusma və şüur itkisinə qədər gedir. İysisiz olduğu üçün ciddi məruz qalma fərq edilmədən ölümcül səviyyəyə çata bilər.

Uzun müddətli təsir cədvəli də yüngül qəbul ediləcək cinsdən deyil; xroniki CO təsiri ən çox yaddaş, diqqət və konsentrasiya çatışmazlığı ilə Parkinson tipi hərəkət pozğunluqları ilə əlaqələndirilir. İxrac qazlarına müntəzəm təsirin bronxit, astma və ağciər xərçəngi kimi tənəffüs problemlərinə zəmin hazırladığı da məlumdur.

Texniki baxımdan yaxşı xəbər budur: CO, katalitik konvertordakı zəhərsiz karbondioksidə çevrilə bilən bir çirkləndiricidir. Risk, konvertora çatmayan qazda qalır; egzoz xəttində sızma varsa CO, təmizlənmədən xaricə sızadera bilər. Bu səbəbdən egzoz xəttinin bütövlüyü yalnız səs problemi deyil, təhlükəsizlik məsələsidir.

Zərrəci Maddə Niyə PM2.5 Qədər Təhlükəlidir?

Zərrəci maddə, havadakı kiçik bərk və maye hissəciklərin qarışıığıdır; gündəlik dildə "his" və ya "qara" dediyimiz şey budur. Təhlükənin miqyası hissəciyin ölçüsü ilə birbaşa əlaqəlidir. Diametri 2,5 mikrondan aşağı olan PM2.5 hissəcikləri, kiçik ölçüləri sayəsində tənəffüs və dövran sisteminin dərinliklərinə qədər nüfuz edir. Dizel his çirkliliyinin %80-95-ni təşkil edən ultra incə hissəciklər isə ağciər hüceyrələrinə daxil ola biləcək qədər kiçikdir.

PM, dizel egzoz təsiri ilə əlaqəli mənfi sağlamlıq təsirlərinin əsas sürücüsü kimi qəbul edilir. Sağlamlıq orqanlarının sıraladığı təsirlər bunlardır:

• Ürək və ya ağciər xəstəliği olan şəxslərdə erkən ölüm
• Ölümcül olmayan ürək infarktları və nizamsız ürək döyüntüsü
• Astmanın kəskinləşməsi, tənəffüs iltihabı və nəfəs alma çətinliyi
• Qısamüddətli təsir artımında, ürək-damar və ya mövcud tənəffüs xəstəliği olanlarda kəskin ölüm riskinin artması

Təsir yalnız sağlamlıqla məhdudlaşmır. Zərrəci çirkliliyi görünmə qabiliyyətini azaldır, iqlimə və ekosistemlərə mənfi təsir göstərir, materiallarda korlanmaya səbəb olur. Yəni egzozdan çıxan his, tənəffüs problemi olduğu qədər ətraf mühüt mühəndisliyi problemidir.

Yanmamış Hidrokarbonlar (HC): Haradan Gəlir?

Egzoz cədvəlində adı NOx qədər tez-tez keçməyən, amma eyni cədvəldə duran başqa bir çirkləndirici də var: yanmamış hidrokarbonlar. Mənbələri tanış gəlir. Kran muhasirəsindən sızaq yanma kamerasına geri qayıdan blow-by qazları, seqman yarığı boşluqlarında sıxılan yanacaq-hava qarışığı, emə kollektorundakı maye yanacaq və silindr divarındakı yağ filmi bunların əsaslılarıdır. Yüksək yükdə işləmədə seqman yarığı boşluqları HC emissiyalarının əsas mənbəyidir.

Bir də yanma kamerasının xaricində qalan mənbə var: yanacağın buxarlanması. Egzozdan çıxan emissiyalara yanacağın bakdan və xətlərdən buxarlanması ilə yaranan itkilər də əlavə edilir. Məsələn, aşağı nisbətli etanol qarışıqları benzini daha asan buxarlanmasına səbəb olaraq buxarlanma emissiyalarını artıra bilər. Qeyri-kafi yanma, oksigen çatışmazlığı və ya pis yanma şəraitləri HC-ni birbaşa artıran yanma tərəfi amillərdir.

Hansı Emissiya Standartı Hansı Qazı Niyə Hədəfləyir?

Euro emissiya standartları, bir nəqliyyat vasitəsinin qanuni olaraq istehsal edə biləcəyi maksimum çirkləndirici miqdarını müəyyən edən qaydalar toplusudur; 1992-ci ildə katalitik konvertor tələbi ilə birlikdə tətbiq edildi. Məntiq sadədir: hər çirkləndiricinin zərər mexanizmi fərqli olduğu üçün hər birinə ayrı limit qoyulur. CO oksigen daşınmasına, NO2 tənəffüs yollarına, PM ürək və ağciyərlərə hücum etdiyi üçün standartlar üçünü də ayrı-ayrı ölçür.

Standartların tarixçəsi də fərqləndirmə məntiqini göstərir: Euro 2 mərhələsindən bəri Avropa, dizel və benzinli avtomobillər üçün fərqli limitlər müəyyən edir. Dizellər daha sərt CO hədlərinə tabedir, lakin daha yüksək NOx-ə icazə verilir; benzinli avtomobillər isə Euro 4-ə qədər hisciklər standartından azad idi. Euro 6, sentyabr 2014-də qüvvəyə minərək dizel avtomobillərin NOx və PM limitlərini əhəmiyyətli dərəcədə sərtləşdirdi və həm dizel, həm də birbaşa inyeksiyalı benzinli (GDI) mühərriklərdə kütləni deyil, incə hisciklərin sayını da məhdudlaşdıran bir tələb gətirdi. Dizel tərəfdə bu tələb, dizel hisciklər filtrinin (DPF) geniş qəbulunu tələb etdi.

Laboratoriya ilə real yol arasındakı fərq isə Dieselgate-dən sonra müzakirənin mərkəzinə oturdu. Sentyabr 2017-dən etibarən avtomobillər, real sürmə şəraitində ölçmə aparan RDE testlərinə məruz qaldı. Nəticə ölçüləbiləndir: Euro qaydalarının əhatə etdiyi dövrdə 2001-dən 2017-yə qədər NOx emissiyaları %84 azaldı. Sərt limitlər həm də SCR sistemlərinin dizellərdə yayılmasını məcburi etdi.

Bu Qazlar Egzozdan Çıpmadan Necə Təmizlənir?

Müasir egzoz sonrası təmizləmə zənciri, hər çirkləndiriciyə ayrı bir həll dizayn edir. SCR (Selektiv Katalitik Reduksiya), üre əsaslı dizel egzoz mayesini - gündəlik adı ilə AdBlue-nu - egzoz axınına yeridir; katalizatorda NOx, zərərsiz azota və suya reduksiya olunur. NOx azaldılması %90-a çata bilər; eyni prosesdə HC və CO %50–90, PM %30–50 azalır. DPF isə is qaraciyər tozunu fiziki olaraq həbs edir; DPF + SCR + DEF birləşməsi həm kurumunu tutur, həm NOx-u aşağı salır, SCR funksiyasını filtr ilə birləşdirən SDPF isə eyni işi tək vahiddə görür. Silindr daxilində də bir tədbir var: EGR (egzoz qazının geri dönüşü), egzoz qazının bir hissəsini silindrə geri göndərərək oksigen miqdarını və yanma temperaturunu azaldır; temperatur düşdüyü üçün əmələ gələn NOx azalır.

Yeni avtomobillərin emissiya profili bunun sayəsində aydın şəkildə dəyişib. Yeni modellər bir az daha çox CO2 etsə də, CO və NOx emissiyasını əvvəlki nəsillərə görə əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Mühəndislik baxımından bu, qəbul edilə bilən bir kompromisdir: iqlim təsiri ilə çirkləndirici təsiri fərqli miqyaslıdır və 2015-ci ildən əvvəl "aşağı emissiyalı avtomobil" anlayışı yalnız aşağı CO2-yə fokuslanırdı; Dieselgate-dən sonra NOx kimi çirkləndiricilər ön plana çıxdı.

Avropada NOx Müzakirəsinin Arxa Planı Nədir?

2015-ci ildə Volkswagen dizel avtomobillərinin emissiya nəzarət sistemlərini laboratoriya testlərindən keçəcək şəkildə manipulyasiya etdiyi ortaya çıxdı; avtomobillər real yolda bildiriləndən 40 dəfəyə qədər daha çox azot oksidi istehsal edirdi. Bu tək hadisə bir istehsalçının problemi kimi qalmadı: sonrakı illərdə Avropadakı demək olar ki, bütün dizel istehsalçılarının test limitlərinin altına enmək üçün qanuni və ya güman ki, qanunsuz strategiyalardan istifadə etməsinə dair sübutlar ortaya çıxdı. Laboratoriya testlərinin real sürücünü əks etdirməməsi, standartların etibarlılığı problemi kimi müzakirənin davamlılığını da izah edir.

Sağlıq tərəfindəki rəqəmlər müzakirənin ciddiyyətini göstərir. Almaniyada satılan Volkswagen avtomobillərinin həddindən artıq emissiyalarının güman ki, 1.200 erkən ölümə səbəb olacağı hesablanıb; 2015-ci ildəki həddindən artıq dizel NOx emissiyaları dünya üzrə təxminən 38.000 erkən ölümə bağlanıb və bu yükün əksəriyyəti Avropadadır. Avropada hər il təxminən 10.000 insan qanuni limitləri aşan dizel avtomobil emissiyaları səbəbindən erkən ölür; şəhərlərdəki NO2 məruz qalmasının 2012-ci ildə Avropa qitəsində təxminən 75.000 erkən ölümə töhfə verdiyi təxmin edilir. Yol nəqliyyatından qaynaqlanan hava çirkliliğinin AB-də sağlamlıq xərclərinin illik 67–80 milyard avro olduğu təxmin edilir.

NO2-yə uzunmüddətli məruz qalma ilə bağlı araşdırmalar; bütün səbəblərə görə ölüm, tənəffüs və kardiovaskulyar ölüm, habelə uşaqlarda tənəffüs simptomları və ağciyər funksiyası arasında əlaqələr bildirir.

Cədvəl tək istiqamətli irəliləmir. 2005–2023 arasında AB-də PM2.5-ə aid edilən ölümlər %57 azalıb və 2023-cü ildə %55-lik azaldılma hədəfi yerinə yetirilib. Yəni tənzimləmə, texnologiya və nəzarət birlikdə işlədiyi zaman ölçülə bilən yaxşılaşma mümkündür. Həllin harada axtarılacağına dair fikirlər də fərqlənir: bir yanaşım emissiya nəzarəti texnologiyaları və standartların tətbiqinə fokuslansa da, başqa bir görüş ən sürətli NOx azalmasının ən çox yanacaq sərf edən avtomobil istifadəçilərini elektrikli avtomobillərə keçirməkdən keçdiyini müdafiə edir.

NOx, CO və Hissəciklər Haqqında Tez-tez Verilən Suallar

PM2.5 niyə PM10-dan daha təhlükəlidir?

Cavab ölçüdə gizlidir. PM2.5 hissəcikləri 2,5 mikronun altındakı diametrlərinə görə tənəffüs və dolaşım sisteminin dərinliklərinə nüfuz edə bilər; PM10 kimi daha iri hissəciklər bu dərinliyə çata bilmir. Nüfuz dərinliyi artdıqca hüceyrə səviyyəsində təsir və ürək-damar sisteminə daşınma riski yüksəlir.

Dizel yoxsa benzinli daha çox NOx istehsal edir?

Dizel. Dizel mühərriklər daha yüksək temperatur və təzyiqdə, oksigenlə zəngin yanma ilə işlədiyi üçün daha yüksək həcmdə NOx istehsal edir. Bu, eyni zamanda dizel NOx nəzarətinin nə üçün SCR və EGR kimi əlavə sistemlər tələb etdiyinin də cavabıdır.

CO zəhərlənməsinin əlamətləri nələrdir?

İlk əlamətlər baş ağrısı, baş gicəllənməsi, yuxululuq və ürəkbulanmadır; irəliləmiş mərhələdə qusma və şüurun itməsi müşahidə olunur. CO qoxusuz və rəngsiz olduğu üçün təsir, əlamətlər özünü göstərənə qədər fərq edilmir.

Avtomobil içindəki hava həqiqətən daha çirkli ola bilərmi?

Bəli, sıxastrafikdə avtomobil içində nəfəs alınan hava, eyni yolda gedən bir insanın nəfəs aldığı havadan daha pis ola bilər; qaz diffuzorları birbaşa kabinin içinə daxil ola bilər. Bu, bağlı pəncərə və hava sirkulyasiyası tənzimləmələrinin nə üçün vacib olduğunun praktik göstəricisidir.

Xülasə etmək lazımsa: qaz diffuzorundan çıxan hər bir çirkləndiricinin yaranma mexanizmi, zərər yolu və ona qarşı hazırlanmış bir həlli vardır. NOx yüksək temperaturun, CO natamam yanmanın, PM isin, HC isə yanmamış yanacağın imzasıdır; standartlar bu dördünü ayrı-ayrı ölçdüyu üçün hansı texnologiyanın nə üçün mövcud olduğunu anlamaq da asanlaşır.

Mənbələr

• Vehicle NOx emissions: The basics
• Nitrogen Oxides (NOx)
• Basic Information about NO2 | US EPA
• What is nitrogen oxide and how do cars create it?
• Nitrogen Oxides | ToxFAQs™ | ATSDR
• Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM)
• Carbon Monoxide & Health | California Air Resources Board
• Border Agents Exposure to Carbon Monoxide (CO)
• Inhalable Particulate Matter and Health (PM2.5 and PM10)
• A systematic review of the health effects associated with diesel exhaust
• European emission standards
• Facts About SCR
• Impact of excess NOx emissions from diesel cars on air quality
• VW's excess emissions and premature deaths
• New study quantifies impact of NOx emissions from diesel vehicles
• Air pollution | European Environment Agency
• Unburned hydrocarbon emission mechanisms in small engines
• In-car air pollution