Что такое NOx, CO и твёрдые частицы и почему они вредят нам?

Эмиссия и окружающая среда
Автор: Deniz Erkan
Создание: 18 Октябрь 2026

Каждый выхлопной дым в городе - это тихий пропуск трёх ядовитых врагов, которые одновременно атакуют и наши лёгкие, и наши сосуды.

Поделиться этой страницей

NOx, CO и твёрдые частицы - это три основные группы загрязняющих газов и веществ, выбрасываемых из выхлопной трубы автомобилей с двигателями внутреннего сгорания: оксиды азота образуются при высоких температурах сгорания в результате реакции содержащегося в воздухе азота с кислородом, угарный газ является продуктом неполного сгорания при недостатке кислорода, а твёрдые частицы состоят из мелких сажевых частиц, характерных прежде всего для дизельных двигателей. Все три наносят вред дыхательной и кровеносной системам, поэтому они находятся на прицеле норм выбросов.

Ключевые моменты

NOx - это общее обозначение, охватывающее газы оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2); его не следует путать с закисью азота (N2O), являющейся парниковым газом.
Транспортный сектор несёт ответственность примерно за 45% инвентаризации выбросов NOx в некоторых странах.
Система SCR с мочевинным раствором AdBlue может снизить уровень NOx на до 90%. может снизить выбросы.
Стандарт Euro 6 ввёл ограничение также на количество твёрдых частиц в дизельных и бензиновых двигателях с прямым впрыском.
Мелкие частицы, такие как PM2.5, несут наибольший риск для здоровья, поскольку способны проникать вглубь лёгких и кровеносной системы.

Что такое NOx и как двигатель его производит?

NOx - это общее название оксидов азота. Два наиболее распространённых компонента - оксид азота (NO, один атом азота и один атом кислорода) и диоксид азота (NO2, один атом азота и два атома кислорода). NO в атмосфере может в результате реакций превращаться в NO2; в отчётах о качестве воздуха NO2 используется как показатель всей группы NOx. Здесь же исправлю часто встречающееся заблуждение: закись азота (N2O), являющаяся парниковым газом и влияющая на климат, - это другой загрязнитель, отличный от NOx.

Механизм образования - вопрос простой химии. Температуры внутри цилиндра двигателя достаточно, чтобы молекулы содержащихся в воздухе азота (N2) и кислорода (O2) вступали в реакцию друг с другом. Это не желаемая цель сгорания, а неизбежный побочный продукт высокой температуры. Чем выше температура и давление, тем больше NOx.

Поэтому дизельные двигатели выделяются на первый план. Дизели работают с избытком воздуха, то есть на обеднённой ("lean") смеси с богатым содержанием кислорода; количество кислорода на единицу топлива и значения температуры-давления в цилиндре делают образование NOx более обильным и интенсивным, чем в бензиновом двигателе. Именно поэтому контроль NOx всегда был сосредоточен на дизельной стороне; выбросы NOx от транспортных средств регулируются с 1960-х годов.

Угарный газ: без запаха, без цвета, ядовитый

Угарный газ образуется в результате неполного сгорания углерода; это ядовитый газ, не имеющий запаха и цвета. Физиология его опасности ясна: попадая в кровь, CO нарушает транспортировку кислорода. Результат - усталость, головная боль, головокружение и рассеянность, вызванные недостаточным поступлением кислорода в мозг. К первым симптомам относятся головная боль, сонливость и тошнота; при длительном воздействии дело доходит до рвоты и потери сознания. Из-за отсутствия запаха серьёзное воздействие может достичь смертельного уровня незамеченным.

Таблица длительного воздействия тоже не из тех, к кому стоит относиться легкомысленно: хроническое воздействие CO чаще всего связывают с нарушениями памяти, внимания и концентрации, а также с паркинсоническими двигательными расстройствами. Известно также, что регулярное воздействие выхлопных газов создает почву для респираторных заболеваний, таких как бронхит, астма и рак легких.

Хорошая новость с технической точки зрения такова: CO - это загрязнитель, который в каталитическом нейтрализаторе может быть преобразован в безвредный диоксид углерода. Риск сохраняется в газах, не достигших нейтрализатора: если в выхлопной системе есть утечка, CO может просочиться наружу без очистки. Поэтому целостность выхлопной системы - это не только вопрос шума, но и вопрос безопасности.

Почему твердые частицы PM2.5 настолько опасны?

Твердые частицы - это смесь мелких твердых и жидких частиц в воздухе; в повседневной речи мы называем это «дымом» или «сажей». Масштаб опасности напрямую связан с размером частиц. Частицы PM2.5 диаметром менее 2,5 микрона благодаря своим малым размерам проникают глубоко в дыхательную и кровеносную системы. Ультратонкие частицы, составляющие 80–95% загрязнения дизельной сажей, настолько малы, что могут проникать в клетки легких.

Считается, что ТЧ являются основным фактором негативных последствий для здоровья, связанных с воздействием дизельных выхлопов. Специалисты по здравоохранению перечисляют следующие эффекты:

Преждевременная смерть у людей с заболеваниями сердца или легких
Нефатальные инфаркты и нарушения сердечного ритма
Обострение астмы, воспаление дыхательных путей и затрудненное дыхание
При кратковременном росте воздействия - повышение риска острой смерти у людей с сердечно-сосудистыми или существующими респираторными заболеваниями

Воздействие не ограничивается здоровьем. Загрязнение твердыми частицами снижает видимость, негативно влияет на климат и экосистемы, приводит к порче материалов. Иными словами, сажа из выхлопной трубы - это проблема не только дыхательной системы, но и экологической инженерии.

Несгоревшие углеводороды (HC): откуда они берутся?

В таблице выхлопных газов есть еще один загрязнитель, который упоминается не так часто, как NOx, но присутствует в той же таблице: несгоревшие углеводороды. Их источники знакомы. Это газы картерных газов (blow-by), просачивающиеся из картера обратно в камеру сгорания, топливовоздушная смесь, застревающая в зазорах поршневых колец, жидкое топливо во впускном коллекторе и масляная пленка на стенках цилиндра. При работе под высокой нагрузкой зазоры поршневых колец являются основным источником выбросов HC.

Есть и источники за пределами камеры сгорания: испарение топлива. К выбросам через выхлопную трубу добавляются и потери от испарения топлива из бака и магистралей. Например, смеси этанола с низким содержанием могут способствовать более легкому испарению бензина, увеличивая выбросы от испарения. Неполное сгорание, недостаток кислорода или плохие условия сгорания - это факторы со стороны процесса сгорания, напрямую увеличивающие выбросы HC.

Какой стандарт выбросов на какой газ нацелен и почему?

Евро-нормы выбросов - это свод правил, определяющих максимальное количество загрязняющих веществ, которое автомобиль может legally производить; они были введены в 1992 году вместе с обязательной установкой каталитического нейтрализатора. Логика проста: поскольку механизм вреда у каждого загрязнителя свой, для каждого устанавливается отдельный предел. CO нарушает транспортировку кислорода, NO2 поражает дыхательные пути, а PM нацелен на сердце и лёгкие, поэтому нормы измеряют все три по отдельности.

Загрязняющее вещество	Причина образования	Основное воздействие
NOx (NO/NO2)	Реакция азота с кислородом при высокой температуре	Раздражение дыхательных путей, астма, смог и кислотные дожди
CO	Неполное сгорание при недостатке кислорода	Отравление за счёт нарушения транспортировки кислорода
PM (сажа)	Неполное сгорание, особенно на дизеле	Заболевания лёгких и сердца
HC	Несгоревшее топливо и утечки масла	Участие в образовании смога, токсичные вещества в воздухе

История норм также отражает логику дифференциации: начиная с этапа Euro 2 Европа устанавливает разные лимиты для дизельных и бензиновых автомобилей. Дизели подчиняются более строгим нормам по CO, но им допускается более высокий уровень NOx; бензиновые же автомобили вплоть до Euro 4 были освобождены от стандарта по твёрдым частицам. Euro 6, в сентябре 2014 года вступив в силу, значительно ужесточила нормы NOx и PM для дизельных автомобилей, а также ввела обязательное ограничение не только массы, но и числа мелких частиц как в дизельных, так и в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском (GDI). На дизельной стороне это требование потребовало широкого внедрения сажевого фильтра (DPF).

Разрыв же между лабораторными и реальными дорожными показателями оказался в центре дискуссии после Dieselgate. С сентября 2017 года автомобили стали подвергаться тестам RDE, проводящим измерения в реальных условиях вождения. Результат измерим: за период действия норм Euro выбросы NOx с 2001 по 2017 год снизились на 84% . Жёсткие лимиты также сделали обязательным распространение систем SCR на дизелях.

Как эти газы очищаются, не выходя из выхлопной системы?

Egzozdan çıkan zehirli gazlar, motorun içinde verilen bilinçli mühendislik kararlarıyla daha silindirdeyken temizlenir.

Современная цепочка нейтрализации выхлопных газов предусматривает отдельное решение для каждого загрязнителя. SCR (селективное каталитическое восстановление) впрыскивает в поток выхлопных газов жидкость на основе мочевины - в быту известную как AdBlue; в катализаторе NOx восстанавливается до безвредных азота и воды. Снижение NOx может достигать 90%; при этом в том же процессе HC и CO сокращаются на 50–90%, а PM на 30–50%. DPF физически улавливает частицы сажи; комбинация DPF + SCR + DEF удерживает и сажу, и снижает NOx, а SDPF, объединяющий функции SCR с фильтром, выполняет ту же работу в одном блоке. Есть мера и внутри цилиндра: EGR (рециркуляция отработавших газов), возвращая часть выхлопных газов в цилиндр, снижает количество кислорода и температуру сгорания; поскольку температура падает, образуется меньше NOx.

Благодаря этому эмиссионный профиль новых автомобилей заметно изменился. Хотя новые модели производят немного больше CO2, они значительно сокращают выбросы CO и NOx по сравнению с предыдущими поколениями. С инженерной точки зрения это приемлемый компромисс: климатическое и загрязняющее воздействие - разные шкалы, а до 2015 года определение "автомобиля с низким уровнем выбросов" фокусировалось только на низком CO2; после Dieselgate на первый план вышли такие загрязнители, как NOx.

Каков контекст дискуссии о NOx в Европе?

В 2015 году выяснилось, что Volkswagen манипулировал системами контроля выбросов своих дизельных автомобилей, чтобы они проходили лабораторные испытания; в реальных дорожных условиях автомобили производили до 40 раз больше оксидов азота, чем было заявлено. Этот единственный случай не остался проблемой одного производителя: в последующие годы появились доказательства того, что почти все европейские производители дизельных автомобилей использовали законные или, вероятно, незаконные стратегии для того, чтобы опуститься ниже предельных значений тестов. То, что лабораторные испытания не отражают реальную езду, объясняет и устойчивость дискуссии как проблемы надёжности стандартов.

Цифры по здоровью показывают серьёзность дискуссии. Подсчитано, что сверхнормативные выбросы автомобилей Volkswagen, проданных в Германии, вероятно, привели к 1 200 преждевременным смертям; сверхнормативные выбросы NOx от дизельных автомобилей в 2015 году связывают примерно с 38 000 преждевременных смертей в мире, причём большая часть этой нагрузки приходится на Европу. В Европе ежегодно около 10 000 человек умирают преждевременно из-за выбросов дизельных автомобилей, превышающих законные лимиты; по оценкам, воздействие NO2 в городах в 2012 году способствовало примерно 75 000 преждевременных смертей на европейском континенте. Годовые затраты на здравоохранение от загрязнения воздуха дорожным транспортом в ЕС оцениваются в 67-80 миллиардов евро.

Исследования длительного воздействия NO2 сообщают о связях между этим воздействием и смертностью от всех причин, а также респираторной и сердечно-сосудистой смертностью, респираторными симптомами и функцией лёгких у детей.
Комитет Великобритании по медицинским эффектам загрязнения воздуха (COMEAP)

Таблица развивается не в одну сторону. В период с 2005 по 2023 год смертность в ЕС, связанная с PM2.5, сократилась на 57% и в 2023 году была достигнута цель по снижению на 55%. То есть когда регулирование, технологии и контроль работают вместе, возможно измеримое улучшение. Мнения о том, где искать решение, также расходятся: один подход фокусируется на технологиях контроля выбросов и соблюдении стандартов, тогда как другая точка зрения утверждает, что самый быстрый путь к снижению NOx - перевод пользователей самых «прожорливых» автомобилей на электромобили.

Часто задаваемые вопросы о NOx, CO и твёрдых частицах

Почему PM2.5 опаснее, чем PM10?

Ответ скрыт в размерах. Частицы PM2.5 благодаря диаметру менее 2,5 микрона могут проникать вглубь дыхательной и кровеносной систем; более крупные частицы, такие как PM10, такой глубины не достигают. Чем глубже проникновение, тем выше риск воздействия на клеточном уровне и переноса в сердечно-сосудистую систему.

Какой двигатель производит больше NOx - дизельный или бензиновый?

Дизельный. Поскольку дизельные двигатели работают при более высокой температуре и давлении на богатой кислородом смеси, они производят больший объём NOx. Это же является ответом на вопрос, почему для контроля NOx у дизелей требуются дополнительные системы, такие как SCR и EGR.

Каковы симптомы отравления CO?

Первыми симптомами являются головная боль, головокружение, сонливость и тошнота; при ухудшении состояния наблюдаются рвота и потеря сознания. Поскольку CO не имеет цвета и запаха, воздействие не замечается до появления симптомов.

Может ли воздух внутри автомобиля действительно быть более загрязнённым?

Да, в плотном потоке воздух внутри автомобиля может быть хуже, чем вдыхаемый пешеходом на той же дороге; выхлопные газы могут напрямую попадать в салон. Это практическое подтверждение того, почему важны настройки закрытых окон и циркуляции воздуха.

Подводя итог: каждый загрязняющий компонент выхлопных газов имеет свой механизм образования, путь вредного воздействия и решение, созданное против него. NOx - следствие высокой температуры, CO - неполного сгорания, PM - сажи, а HC - несгоревшего топлива; поскольку стандарты измеряют каждый из этих четырёх компонентов отдельно, становится легче понять, зачем существует та или иная технология.