Ô nhiễm môi trường do phát thải của phương tiện giao thông cơ giới đường bộ và các biện pháp kiểm soát

Bộ giáo dục và đào tạo
tr-ờng đại học bách khoa hà nội

Luận văn thạc sĩ khoa học

ô nhiễm môi tr-ờng do phát thải của các
ph-ơng tiện giao thông cơ giới đ-ờng bộ
và các biện pháp kiểm soát

ngành: động cơ đốt trong
m· sè: 04-05

Cï thÞ tam

Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: pgs.ts. phạm minh tuấn

hà nội 2005


2

Mục lục
Trang 1

Trang

Mục lục

2

Lời nói đầu

3

Ch-ơng 1 Tổng quan

6

1.1 Giới thiệu chung

6

1.2 Khái niệm về phản ứng cháy

8

1.3 Tác động t-ơng hỗ giữa khí thải và môi tr-ờng

22

1.4 Hiện t-ợng ô nhiễm và chống ô nhiễm môi tr-ờng

29

Ch-ơng 2 Kiểm soát khí thải độc hại đối với xe mới

36

2.1 Các chu trình thử nghiệm

37

2.2 Ph-ơng pháp lấy mẫu và xác định các thành phần độc hại

44

2.3 Tiêu chuẩn giới hạn độc hại

47

2.4 Một số kết quả thử nghiệm ô tô Ford Laser 1.8 tại phòng thí
nghiệm động cơ AVL

50

Ch-ơng 3 Kiểm soát độc hại đối với xe đang l-u hành

64

3.1 Thực trạng ph-ơng tiện xe cơ giới tại Việt Nam

64

3.2 Kiểm tra định kỳ tại các Trung tâm đăng kiểm ph-ơng tiện
giao thông cơ giới đ-ờng bộ Hà Nội

65

3.3 Tiêu chuẩn khí thải đối với xe đang l-u hành

65

3.4 Khảo sát mức phát thải của ô tô tại TT đăng kiểm Hà Nội

67

Ch-ơng 4 Các biện pháp kỹ thuật làm giảm mức độ gâyô nhiễm
liên quan đến động cơ đốt trong

75

4.1 Động cơ xăng

75

4.2 Động cơ đi ê den

97

Kết luận và kiến nghị

109

Tài liệu tham khảo

111

Học viên: Cù Thị Tam - Cao häc 2003 - Bé m«n C75 - Häc viện Phòng không -Không quân


3

Lời nói đầu

Trong lịch sử phát triển của loài ng-ời trên trái đất, con ng-ời luôn phải
đối đầu với sự khủng hoảng sinh thái. Chúng ta càng ngày càng thấy rõ sự ô
nhiễm môi tr-ờng do công nghiệp phát triển, do sự bùng nổ dân số ở các n-ớc
chậm tiến và đang phát triển, do con ng-ời ch-a tuân thủ luật lệ về môi
tr-ờng, đà phá vỡ quy luật tự nhiên về phát triển sinh thái, đà và đang dẫn đến
những thiệt hại to lớn về vật chất đối với nền kinh tế quốc dân, giảm tuổi thọ,
tăng bệnh tật.
Vì vậy, khoa học môi tr-ờng đà và đang trở thành vấn đề có tầm quan
trọng đặc biệt và là vấn đề bức xúc mà con ng-ời cần phải nắm bắt đ-ợc, phải
tôn trọng nó để đảm bảo chất l-ợng cuộc sống. Bảo vệ môi tr-ờng là mục tiêu
phấn đấu của toàn nhân loại.
Ô nhiễm môi tr-ờng có nhiều nguồn khác nhau, ô nhiễm môi tr-ờng
không khí có hai nguồn cơ bản:
Ô nhiễm thiên nhiên - nguồn ô nhiễm thiên nhiên do các hiện t-ợng
thiên nhiên gây ra nh- đất sa mạc, đất trồng trọt bị m-a gió bào mòn đem vào
khí quyển: bụi đất, đá, thực vật, vv... Các núi lửa phun ra nhiều bụi nham
thạch và nhiều hơi khí vào khí quyển. Tổng l-ợng chất ô nhiễm do nguồn
thiên nhiên gây ra th-ờng rất lớn nh-ng có đặc điểm là đ-ợc phân bố t-ơng
đối đều trên toàn thế giới, nồng độ các chất ô nhiễm không tập trung ở một
địa điểm nhất định, con ng-ời, động thực vật đà từ lâu làm quen với nồng độ ô
nhiễm của các chất đó.
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không qu©n


4

Ô nhiễm do hoạt động của con ng-ời còn gọi là ô nhiễm nhân tạo: ô nhiễm do

sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt.
Trong giao thông vận tải có ô tô, xe máy, máy bay, tàu hoả và các loại
khác trong đó ô tô và xe máy là ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ chính. Các
ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ là một trong những nguồn « nhiƠm chđ u.
HiƯn nay, phÇn lín « t«, xe máy tập trung ở các đô thị lớn nh- Hà Nội (12%),
Tp Hồ Chí Minh (30%) gây ra ô nhiễm môi tr-ờng nặng nề. Tại đây, nồng độ
các chất độc hại tại một số nút giao thông gần khu dân c- vào giờ cao điểm đÃ
đạt giới hạn cho phép. Vì vậy, việc nghiên cứu để hạn chế ô nhiễm do khí phát
thải của các ph-ơng tiện cơ giới là một yêu cầu cấp bách.
Xuất

phát

từ

tình

hình

trên

và

theo

sự

gợi

ý

của

PGS.TS. Phạm Minh Tuấn - Bộ môn Động cơ đốt trong - Khoa Cơ khí Tr-ờng đại học Bách khoa Hà Nội - tôi quyết định chọn đề tài: Ô nhiễm môi
tr-ờng do phát thải của các ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ và các biện pháp
kiểm soát.
Đề tài dựa trên cơ sở khoa học là:
- Lí thuyết phát sinh ô nhiễm của động cơ.
- Tính thực tiễn của vấn đề kiểm soát khí thải động cơ ở Việt Nam.
Đề tài này nhằm mục đích:
- Nhận thức tổng hợp về vấn đề ô nhiễm môi tr-ờng.
- Đề xuất các biện pháp giảm ô nhiễm của ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ
- Thí nghiệm trên một số đối t-ợng cụ thể.
Để đạt đ-ợc các mục đích nêu trên, luận văn đà đ-ợc thực hiện qua 4
ch-ơng sau:
Ch-ơng 1: Tổng quan.
Ch-ơng 2: Kiểm soát độc hại đối với xe mới.
Ch-ơng 3: Kiểm soát độc hại đối với xe đang l-u hành.

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


5
Ch-ơng 4: Các biện pháp giảm ô nhiễm liên quan đến động cơ: kết cấu
mới, nhiên liệu, ph-ơng pháp hình thành hỗn hợp mới.
Nh- vậy nội dung chủ yếu của luận văn bao gồm:
- Tìm hiểu các vấn đề cơ bản của phát sinh và kiểm soát ô nhiễm của
các ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ.
- Kiểm định phát thải của một số xe máy.
Với thời gian thực hiện không dài (từ 3/ 2005 đến 8/2005), trong điều

kiện hạn chế (vừa công tác vừa làm luận văn), tra cứu tài liệu không đ-ợc
nhiều, bên cạnh đó do khả năng có hạn, đề tài không tránh khỏi thiếu sót và
hạn chế, tôi mong nhận đ-ợc nhiều ý kiến nhận xét và góp ý...
Tôi xin chân thành cảm ơn sự h-ớng dẫn giúp đỡ tận tình của thày giáo
PGS. TS. Phạm Minh Tuấn và tập thể các thày cô giáo trong Bộ môn Động cơ
đốt trong Khoa Cơ khí tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, cảm ơn các cán bộ
Trung tâm kiểm định xe cơ giới Hà Nội đà giúp tôi hoàn thành nhiệm vụ.
Ngày 26 tháng 9 năm 2005
Cù Thị Tam

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


6

Ch-ơng 1
Tổng quan
1.1 Giới thiệu chung:
Các ph-ơng tiện cơ giới đ-ờng bộ, ô tô và xe máy có trang bị động lực
là động cơ đốt trong. Năm 1860 Giăng Ê chiên Lơnoa phát minh ra động cơ
đốt trong đầu tiên. Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt mà trong đó chất tham
gia phản ứng cháy về sau cũng là môi chất công tác tham gia biến đổi nhiệt
năng thành cơ năng. Năng l-ợng do động cơ đốt trong cung cấp chiếm khoảng
80% tổng số năng l-ợng tiêu thụ trên trái đất. Tuy nhiên bên cạnh đó động cơ
đốt trong cũng là một trong những nguồn gốc gây ô nhiễm môi tr-ờng, mà
nguyên nhân chủ yếu là do quá trình cháy bên trong động cơ.
Chất chủ yếu tham gia phản ứng cháy đ-ợc gọi là nhiên liệu. Nhiên liệu
cho động cơ đốt trong thông th-ờng ở dạng chất lỏng đ-ợc ch-ng cất từ dầu
mỏ hoặc từ than đá, dầu thực vật, gỗ. Ngoài ra còn có nhiên liệu động cơ đốt
trong ở dạng khí nh- các khí ga tự nhiên, khí ga sinh học (khí biô), khí ga từ

than đá. Nh- vËy trong thiªn nhiªn cã nhiỊu ngn nhiªn liƯu, trong đó nguồn
nhiên liệu đang sử dụng cho ô tô, xe máy ở Việt Nam là sản phẩm của dầu
mỏ.
Dầu mỏ là chất lỏng sánh, th-ờng có mùi đặc tr-ng, nhẹ hơn n-ớc và
không tan trong n-ớc. Dầu mỏ khai thác ở thềm lục địa miền nam n-ớc ta là
chất sánh đặc (vì chứa nhiều parafin), có màu nâu đen. Dầu mỏ là sản phẩm
của sự phân huỷ chậm nhiều xác động vật và thực vật bị vùi sâu d-ới đất, ở đó
dầu thấm vào các lớp đất xốp trong một vùng rộng lớn tạo nên túi dầu. Túi
dầu có thể gồm ba lớp: lớp khí mỏ dầu ở trên, thường có áp suất cao, lớp dầu
lỏng ở giữa và lớp n-ớc mặn ở d-ới cùng. Muốn khai thác dầu mỏ ng-ời ta
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


7

khoan những giếng, nếu trúng lớp dầu lỏng, dầu có thể tự phun lên. Khi áp
suất lớp khí giảm, ng-ời ta dùng bơm hút dầu lên, hoặc bơm n-ớc xuống để
tăng áp suất dầu lên. Dầu mỏ là những hỗn hợp phức tạp của hàng trăm hyđrô
các bon khác nhau, thuộc 3 loại chính: ankan, xicloankan và a ren.
Ankan - CnH2n+2 (parafin - n 2)
Ankan (hay parafin) là những hyđrô cac bon no không có mạch vòng.
Ankan đơn giản nhất là mê tan CH4, nó hợp với cac ankan khác tạo thành dÃy
đồng đẳng: ê tan C2H6, prô pan C3H8, bu tan C4H10 (là những chất khí), pen tan
C5H12, hexan C6H14, heptan C7H16, Oc tan C8H18, vv....
Xicloankan: là những hyđrô cac bon no mạch vòng có công thức chung
CnH2n (n 3).
Anken (hay olefin) là những hyđrô cac bon mạch hở có một mối nối
đôi trong phân tử. Công thức chung CnH2n (n 2).
Cacbua hyđrô thơm - CnH2n-6 (còn gọi là a ren n 6). Đặc tr-ng cho
cacbua hyđrô thơm là ben zen C6 H6 và đồng đẳng nh- metynbenzen (hay

tô lu en) C6H5 CH3. Ngoài hyđrô cac bon, trong dầu mỏ còn có những l-ợng
rất nhỏ các hợp chất hữu cơ: ô xy, nitơ và l-u huỳnh. Dầu thô mới lấy ở mỏ
lên đ-ợc chế biến vật lí (ch-ng phân đoạn) trong các nhà máy lọc dầu, sau đó
một phần đ-ợc chế biến hoá học tại các nhà máy hoá dầu để nâng cao hiệu
quả sử dụng. Dầu mỏ và các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ có thể làm ô nhiễm
môi tr-ờng (n-ớc, không khí và đất). Vì vậy ở những nơi khai thác và chế
biến dầu, cũng nh- trong quá trình vận chuyển, tàng trữ và sử dụng dầu mỏ
ng-ời ta rất quan tâm đến các biện pháp bảo vệ môi tr-ờng. Xăng th-ờng đ-ợc
ch-ng cÊt cã chøa 85% C&15% H, chđ u cã c¸c phân tử ankan (parafin),
xicloankan và izô ôctan mạch vòng (các bua hyđrô thơm). L-ợng nguyên tử
C 12. Nhiên liệu đi ê den có tỷ trọng lớn hơn xăng, 86% C, 13% H và 1% O2

Học viên: Cù Thị Tam - Cao häc 2003 - Bé m«n C75 - Häc viện Phòng không -Không quân


8
là thành phần ch-ng cất thu đ-ợc sau xăng. Ngày nay ng-òi ta còn trộn thêm
sản phẩm cracking nữa (nh- anken không no Cn H2n). L-ợng nguyên tử C30.
1.2 Khái niệm về phản ứng cháy:
Các nhiên liệu dùng trong động cơ đốt trong đều đ-ợc đốt cháy (ô xy
hoá) để tạo năng l-ợng sinh công .
Nhiên liệu trong động cơ đốt trong cháy tại áp suất và nhiệt độ rất cao.
Quá trình cháy là quá trình chính xảy ra trong xi lanh động cơ đốt trong, trong
đó nhiên liệu hoặc hoà khí đ-ợc đ-a vào xy lanh sẽ bốc cháy bằng cách tự
cháy hoặc cháy c-ỡng bức phụ thuộc loại động cơ đốt trong.
Phản ứng cháy là phản ứng ô xy hoá các chất (nhiên liệu) tạo ngọn lửa ,
tạo nhiệt và tạo sản phẩm cháy.
Nhiên liệu với thành phần chính là cacbua hyđrô tham gia phản ứng
cháy hay còn gọi là phản ứng ô xy hoá xảy ra ví dô nh- sau:
3 C 2H2

+ 7,5 O
C

+

2H2 +

 6 CO 2 + 3H2O + Q (Q- Nhiệt năng toả ra)

O2
O2

CH2
C H2 +2 O2
C 6 H6 + 7,5 O2

2

 CO + Q
 2H2 O + Q
 C + 2H2  Q
 CO2 + 2H2O + Q

 6 CO2 + 3 H 2O + Q

Tốc độ cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào mật độ chất cháy, nhiệt độ và
áp suất. Hiện t-ợng cháy của nhiên liệu là quá trình lan truyền ngọn lửa
(màng lửa). Cơ cấu lan truyền màng lửa trong hoà khí có nhiên liệu ở dạng hạt
phun tơi nh- sau: các hạt đ-ờng kính 10m sẽ bốc hơi tr-ớc màng lửa, còn

các hạt lớn hơn tới 20m sẽ bốc hơi trong vùng lửa và tất cả đều cháy luôn tại
đây. Các hạt lớn hơn 40m sẽ cháy trong vùng ngọn lửa với điều kiện nếu mật
độ hạt không quá lớn (sẽ làm thiếu ô xy). Còn các hạt từ 2040m sẽ cháy tuỳ
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


9
theo khả năng thực tế. Thông th-ờng các hạt cháy đơn lẻ dễ hơn. Khi cháy tập
trung đông sẽ nhanh hơn hai lần [11]. Các nghiên cứu cho thấy tốc độ cháy
của các hạt trong tập hợp có thể tăng nếu các hạt cách xa nhau tạo thành ngọn
lửa dài chứ không phải ngọn lửa tròn xung quanh mỗi hạt, vì có hiện t-ợng đối
l-u gây tăng c-ờng bốc hơi. Khi cháy nhiên liệu (hoà khí) sẽ chuyển năng
l-ợng hoá học thành nhiệt năng sinh công.
Các phản ứng cháy chính xảy ra rất nhanh đến nỗi nhiều phản ứng vẫn
còn tiếp tục sau khi màng lửa đi qua. Một số phản ứng phụ xảy ra quá chậm,
không đạt đ-ợc trạng thái cân bằng sau khi màng lửa đà đi qua, chính các
phản ứng này sẽ tạo ra các chất độc hại trong khí xả.
1.2.1 Sản phẩm cháy
Sản phẩm cuối cùng của quá trình cháy gọi là sản phẩm cháy bao gåm
c¸c chÊt sau: CO2, H2O, H2, CO, O2(d-), C - H - O (anđêhit), CmHn (cacbua
hyđrô), NOx, các chất thải dạng hạt (Particulale Matter viết tắt là P-M) các
hợp chất chứa chì Pb (đối với động cơ dùng xăng pha chì) và các hợp chất
chứa l-u huỳnh. Trong số này chỉ có một số thành phần có tính độc hại đối với
môi tr-ờng và sức khoẻ của con ng-ời nên đ-ợc gọi là thành phần độc hại. Đó
là tác nhân gây ô nhiễm không khí. Năm 1967 Cộng đồng chung Châu Âu
định nghĩa: Không khí gọi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay
khi có sự hiện diện của những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học
chứng minh đ-ợc, hay gây ra sự khó chịu đối với con người .
Tại thời điểm đó sự nhận biết chỉ đơn thuần là gây ra sự khó chịu đối
với con ng-ời nh- mùi hôi, màu sắc...

Đến nay, ng-ời ta đà xác định đ-ợc các chất ô nhiễm trong không khí
mà phần lớn những chất đó có mặt trong khí xả của động cơ đốt trong.
Để đảm bảo cuộc sống con ng-ời cần phải có không khí hít thở. Cuộc
sống không thể tồn tại nếu thiếu không khí trong vài phút. Do đó nhu cầu về
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


10

không khí sạch là điều không thể thiếu đối với sự tồn tại của chúng ta. Để bảo
đảm sự tồn tại của loài ng-ời, điều tất yếu là chúng ta phải bảo vệ môi tr-ờng
sống.
Tr-ớc sức ép của d- luận về vấn đề ô nhiễm môi tr-ờng, tr-ớc những
biến đổi và phát triển không ngừng về khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học đÃ
áp dụng các tiến bộ khoa học vào vấn đề giảm thiểu mức độ độc hại cho các
ph-ơng tiện giao thông cơ giới đ-ờng bộ đến mức tối đa nhất. Tr-ớc hết, hÃy
xem xét các thành phần độc hại và ảnh h-ởng của chúng.
1.2.2 Các thành phần độc hại chính và ảnh h-ởng của chúng
CO:
Ôxit cacbon hay còn gọi là mô nô xit cacbon là sản phẩm cháy của
cacbon C trong nhiên liệu ở điều kiện thiếu ô xy. Mô nô xit cacbon ở dạng khí
không màu, không mùi, không vị. sinh ra do ô xy hoá không hoàn toàn các
bon trong nhiên liệu với điều kiện thiếu ô xy. Khi kết hợp với sắt có trong sắc
tố của máu sẽ tạo thành một hợp chất ngăn cản quá trình hấp thụ ô xy của
hê mô glô bin trong máu, làm giảm khả năng cung cấp ô xy cho các tế bào
trong cơ thể. Mô nô xit cac bon rất độc, chỉ với một hàm l-ợng nhỏ trong
không khí có thể làm cho con ng-ời tử vong. ở nồng độ thấp gây nhức đầu
chóng mặt. Hàm l-ợng cực đại cho phép [CO] = 35mg/m3.
CmHn: (còn đ-ợc kí hiệu là HC-hyđrô cacbon) là các loại cacbua hyđrô
có trong nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không cháy hết chứa trong khí thải.

Cacbua hyđrô có rất nhiều loại. Mỗi loại có độ độc hại khác nhau nên không
thể đánh giá chung một cách trực tiếp. Ví dụ, paraphin và naftalin có thể coi là
vô hại. Trái lại, các loại cacbua hyđrô thơm th-ờng rất độc, ví dụ nh- cacbua
hyđrô có nhân ben zen có thể gây ung th-. Để đơn giản khi đ-a ra các tiêu
chuẩn về môi tr-ờng, chỉ đ-a ra thành phần cacbua hyđrô tổng cộng trong khí

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


11
thải. Cacbua hyđrô tồn tại trong khí quyển gây ra s-ơng mù, gây tác hại cho
mắt và niêm mạc đ-ờng hô hấp.
NOx : NOx là họ các ô xít ni tơ. Ôxit nitơ là sản phẩm ô xy hoá nitơ có
trong không khí (một thành phần của khí nạp mới) trong điều kiện nhiệt độ
cao. Nguyên tố ni tơ tồn tại phần lớn ở dạng tự do, đó là đơn chất N 2 trong
không khí (70,9% về thể tích). Nitơ tự do không duy trì sự sống. Nh-ng ở
dạng hoá hợp nguyên tố nitơ là nguồn gốc sự sống (thông th-ờng gọi nitơ hoá
hợp là đạm). Do nitơ có nhiều hoá trị nên ôxit nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác
nhau, đ-ợc gọi chung là NOx. Trong khí thải của động cơ đốt trong NOx tồn
tại ở hai dạng chủ yếu là NO2 và NO.
NO2: peôxit nitơ là một khí có mùi gắt và màu nâu đỏ. Với một hàm
l-ợng nhỏ cũng gây tác hại cho phổi và niêm mạc. Khi tác dụng với hơi n-ớc
sẽ tạo thành axit gây ăn mòn các chi tiết máy và đồ vật. [NOx] = 9 mg /m3.
NO: Mô nô xit nitơ là thành phần chủ yếu của NOx trong khí thải. NO
là một khí không mùi, gây tác hại cho hoạt động của phổi, gây tổn th-ơng
niêm mạc. Trong khí quyển, NO không ổn định nên bị ô xy hoá tiếp thành
NO2

và

kết

hợp

với

hơi

n-ớc

tạo

thành

axit

nitơric

HNO3.

[NO] = 9 mg / m3.
N2O : protoxit ni t¬ chđ u hình thành từ các chất trung gian NH và
NCO khi chóng t¸c dơng víi NO:
NH + NO

 N2O + H

NCO + + NO N2O + CO
N2O chủ yếu đ-ợc hình thành ở vùng có nồng độ nguyên tử hyđro H
cao, mà H là chất tạo ra sự phân huỷ mạnh protoxit ni tơ theo phản ứng:

N2O + H

NH + NO

N2O + H  N2 + OH
ChÝnh v× vËy N2O chØ chiÕm tû lƯ rÊt thÊp trong khÝ x¶ của động cơ đốt
trong (khoảng 3 8 ppmV).
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


12

Andêhyt: có nhiều dạng khác nhau nh-ng có chung một công thức tổng
quát là C-H-O. An dê hyt có tác dụng gây tê và có mùi gắt. Một số loại có thể
gây ung th-. Đối với fooc mol đê hyt, hàm l-ợng cực đại cho phép là
0,6 mg/ m3.
Chì: Đối với tế bào sống, chì rất độc, làm giảm khả năng hấp thụ ô xy
trong máu, gây ung th-, làm giảm chỉ số thông minh. [Pb] = 0, 1 mg/ m 3.
SO 2: là một khí không màu, có mùi gắt và gây tác hại đối với niêm
mạc. Khi kết hợp với n-ớc tạo thành axit yếu H2SO3. [SO3] = 2mg/ m3.
P- M: là chất dạng hạt trong khí thải bao gồm các hạt rắn cùng với
nhiên liệu và dầu bôi trơn bám dính theo. Các hạt rắn chủ yếu là muội than
hay còn gọi là bồ hóng (soot) sinh ra do phân huỷ nhiên liệu và dầu bôi trơn.
Muội than gây độc hại với con ng-ời tr-ớc hết đối với đ-ờng hô hấp. Ngoài ra
một số loại cacbua hy đrô thơm bám vào muội than có thể gây ung th-. Đối
với môi tr-ờng, P- M còn là tác nhân gây s-ơng mù, ảnh h-ởng đến giao
thông và sinh hoạt của con ng-ời .
CO2 là sản phẩm cháy hoàn toàn của cac bon với ô xy. Tuy CO 2 không
độc ®èi víi søc kh con ng-êi nh-ng víi nång ®é quá lớn sẽ gây ngạt. Đi ô
xit cac bon CO2 chiếm 80%

l-ợng khí gây hiệu ứng nhà kính.

[CO2] =9000 mg/m3.
1.2.3 Tỷ lệ các chất độc hại trong khí thải
Do có những đặc điểm khác nhau về nhiên liệu, hình thành hỗn hợp và
cháy nên tỷ lệ các chất độc hại trong khí thải của động cơ xăng và động cơ
đi ê den cũng khác nhau.
1.2.3.1 Động cơ xăng:
Hình 1-1 trình bày tỷ lệ trung bình tính theo khối l-ợng các chất độc hại
trong khí thải động cơ xăng theo ch-ơng trình thử đặc tr-ng Châu Âu.

Học viên: Cù Thị Tam - Cao häc 2003 - Bé m«n C75 - Häc viện Phòng không -Không quân


13

O2 và khí hiếm 0,7 %

Chất rắn 0,0008%

NOX 0,13 %
CmHn 0,09%

H2O
9,2%

CO2 18,1%

Các chất

độc hại
1,1%

CO

0,9 %

N2 70,9%

Hình 1-1 Tỷ lệ (khối l-ợng) các chất độc hại trong khí thải động cơ xăng
2000 4000

4
rCO

rNO X

rC mH n

%

3

1500 3000

ppm

Vol %

NO x

ppm

C3H3

2

1000 2000

Cm Hn

1

VH = 1588 cm3
n = 3000 min
P S = 4 bar
 = 9,4
S = tối -u

CO

0

0.8

500 1000

1.0

1.2

1.4

Hình 1-2. Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ xăng theo

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


14

Nh- vậy, các chất độc hại chính trong khí thải động cơ xăng là CO,
CmHnvà NOx. Nồng độ các thành phần độc hại nói trên phụ thuộc rất nhiều vào
hệ số d- l-ợng không khí (mức độ đậm nhạt của hỗn hợp) đ-ợc thể hiện rõ
trên hình 1-2. Sau đây sẽ phân tích tỷ mỷ các quan hệ này.
a. CO
Mô nô xit cac bon đ-ợc hình thành từ phản ứng sau:
2C + O2 = 2CO
Đây là phản ứng cháy thiếu ô xy. Rõ ràng là càng nhỏ thì nồng độ CO
càng lớn và ng-ợc lại.
Khi 1, quá trình cháy thiếu ô xy nên thành phần CO lớn. Trong quá
trình giÃn nở, một phần CO sẽ kết hợp với hơi n-ớc (trong sản phẩm cháy) để
tạo thành CO2
CO + H2O = CO2 + H2
Khi  1, vÒ lý thuyết thừa ô xy nh-ng vẫn có một l-ợng nhỏ CO. Lý
do là trong buồng cháy vẫn có những vùng cục bộ có 1, tại đó quá trình
chấy thiếu ô xy. Mặt khác, tại những vùng sát vách, do hiệu ứng làm lạnh còn
gọi là hiệu ứng sát vách nên CO không ô xy hoá tiếp thành CO2. Trong khi đó,
phần lớn khí CO sinh ra trong quá trình cháy sẽ kết hợp tiếp với ô xy trong
quá trình gi·n në trong ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é tõ 1700 ®Õn 1900 0 K để tạo thành
CO2

2CO + O2= 2CO2
Khi nhiệt độ trong quá trình giÃn nở nhỏ hơn 1700 0 K, nồng độ CO
không đổi. Đây chính là nồng độ CO trong khí thải. Sự thay đổi tổng hợp các
thành phần của phản ứng cháy C đ-ợc thể hiện trên hình 1-3.

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không qu©n


15

15

%

rco
12
rco 2
ro2
rH 2

CO2

8

4
CO
H2

O

0

Hình 1.3 Nồng độ các chất sau phản ứng cháy cac bon phụ thuộc

Đối với tr-ờng hợp đốt hỗn hợp nghèo ( 1) CO còn hình thành trong
quá trình giÃn nở do cháy rớt, cụ thể cháy tiếp phần cac bua hy đrô ch-a cháy.
b. CmHn
Trên hình 1- 2 thể hiện rõ CmHn đạt giá trị nhỏ nhất ở =1.1 đến 1.25
Những vùng ngoài giá trị này có tỷ lệ nhiên liệu- không khí quá đậm hoặc quá
nhạt, có khi v-ợt ra ngoài giới hạn cháy nên nhiên liệu không cháy đ-ợc.
Mặt khác, đối với bất cứ nào, trong buồng cháy cũng có những vùng
đặc biệt mà hỗn hợp không thể cháy đ-ợc nh-:
Lớp sát vách các chi tiết có nhiệt độ thấp, nhiệt độ cháy bị giảm do bốc
hơi mạnh nên khi màng lửa lan tràn tới đây sẽ bị dập tắt, do đó nhiên liệu tại
đây không đ-ợc đốt cháy. Hiện t-ợng này gọi là hiệu ứng sát vách.

Học viên: Cù Thị Tam - Cao häc 2003 - Bé m«n C75 - Häc viện Phòng không -Không quân


16
Vùng giữa các khe kẽ hẹp, ví dụ khe giữa đầu pit ton và xy lanh quá
thấp (0.1 2mm) làm màng lửa bị yếu dần và sẽ bị tắt cách vách
0,05 0,1mm.
Ngoài ra, trong quá trình nén th-ờng hình thành màng dầu trên mặt
g-ơng xy lanh. Trong quá trình giÃn nở, áp suất giảm, màng dầu bay hơi làm
tăng CmHn.
Thành phần của CmHn rất đa dạng. Thành phần chủ yếu là cac bua hy
đrô thơm: ben zen C6H6 (hay còn gọi là a ren); tô lu en C6H5-CH3 (hay mê tin
ben zen) ; ê tin ben zen C5H5-CH2CH3; ô lê phin: prô pan C3H8, ê tan C2H6 ; pa
ra phin: mê tan CH4, v.v...

c. NOx
NOx hình thành từ phản ứng ô xy hoá ni tơ trong điều kiện nhiệt độ cao
của quá trình cháy. Thành phần NOx phụ thuộc rất nhiều vào hệ số d- l-ợng
không khí (tức nồng độ ô xy của hỗn hợp ) và nhiệt độ của quá trình cháy,
đạt giá trị cực đại tại = 1,05 1,1 (xem hình 1.2). Tại đây, nhiệt độ quá trình
cháy đủ lớn để ô xy và ni tơ phân huỷ thành nguyên tử có tính năng hoạt hoá
cao và cũng tại đây nồng độ ô xy đủ lớn bảo đảm đủ ô xy cho phản ứng, do đó
NOx đạt cực đại. Sau giá trị này, khi tăng, hỗn hợp nhạt nên nhiệt độ quá
trình cháy giảm dẫn tới NOx giảm.
Trong thành phần của NOx, NO chiếm tới 90 98% tuỳ thuộc vào ,
phần còn lại là NOx. Cơ chế hình thành NO đ-ợc mô tả d-ới đây. Tr-ớc hết,
ô xy bị phân huỷ thành ô xy nguyên tử do nhiệt độ cao:
O2 2O
Tiếp theo là các phản ứng với sự tham gia của các nguyên tử có tính
năng hoạt hoá cao:
N2 + O  NO + N vµ
O2+ N  NO + O
Häc viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


17
Hai phản ứng này đ-ợc gọi là chuỗi Zeldovích. Ngoài ra, NO còn đ-ợc
hình thành từ phản ứng sau:
OH + N  NO + H
Thùc nghiƯm chøng tá, NO h×nh thành chủ yếu ở phía sau ngọn lửa
trong vùng cháy và các phản ứng hình thành NO diễn ra rất chậm so với phản
ứng hình thành CO.
Ngoài ba thành phần độc hại chính nêu trên, trong khí thải động cơ
xăng còn một số thành phần khác cần đ-ợc quan tâm nh- an đê hyt và các
hợp chất chứa chì.

d. An đê hyt
An đê hyt là các loại các bua hyđrô chứa ôxy, điển hình là fooc mol đê
hyt, gây tê và ung th-. Bang Ca li phooc nia là nơi đầu tiên đ-a ra tiêu chuẩn
hạn chế thành phần an đê hýt trong khí thải. Giới hạn cho phép là 0,6mg/m3.
e. Các hợp chất chứa chì
Để tăng tính kích nổ của xăng, ng-ời ta th-ờng pha vào xăng các chất
phụ gia chứa chì nh- tê tra ê tin chì có công thức hoá học là Pb(C 2H5)4. Trong
sản phẩm cháy của xăng pha chì có các hợp chất chứa chì ở dạng hạt rắn rất
nhỏ tuy có tác dụng rà khít xu páp với đế xu páp nh-ng cũng gây mài mòn các
chi tiết của động cơ, đồng thời gây tác hại đối với môi tr-ờng và sức khoẻ con
ng-ời. Để giảm ảnh h-ởng mài mòn các chi tiết của động cơ, ng-ời ta pha vào
xăng các hợp chất vô cơ của nhóm ha lô gen (nh- clo và brôm). Các hợp chất
này có tác dụng làm giảm nhiệt độ sôi của ô xýt chì. Sau phản ứng cháy, các
hợp chất của nhóm ha lô gen với chì sẽ đ-ợc thải ra khỏi buồng cháy ở dạng
khí.
Do những tác hại nêu trên, phụ gia chứa chì ngày càng ít đ-ợc sử dụng.
Nhiều n-ớc đà thực hiện thành công cấm hoàn toàn xăng pha chì nh- Mỹ,
Nhật, Canada, Aó, Thuỵ Điển, Braxin, Columbia, Costarica, Hondurat, Thái
Lan. Về pháp lý từ năm 1995 Chính phủ Việt Nam đà quan tâm tới ảnh h-ởng
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


18

của xăng pha chì đến môi tr-ờng. Ngày 29-5- 1995 ChÝnh phđ n-íc Céng
hoµ x· héi chđ nghÜa ViƯt Nam đà ban hành Nghị định 36/CP về bảo đảm trật
tự an toàn giao thông đ-ờng bộ và trật tự an toàn giao thông đô thị. Tại
Khoản 1, Điều 71, Nghị định 36/CP đà quy định cấm l-u hành trên đ-ờng phố
các loại xe cơ giới sử dụng xăng pha chì.
Do ảnh h-ởng tích cực của quá trình loại bỏ xăng pha chì trên toàn thế

giới và trong khu vực, Việt Nam không thể đứng ngoài một xu thế chung của
các n-ớc. Từ những thực tiễn thực hiện ở các n-ớc, với sự giúp đỡ của Ngân
hàng thế giới WB, chúng ta đà chính thức sử dụng xăng không chì trên toàn
quốc từ 01/7/2001. Xăng pha chì bị loại bỏ hoàn toàn, trừ trong lĩnh vực khí
tài quân sự phục vụ sẵn sàng chiến đấu.
1.2.3.2 Động cơ đi ê den
Đặc điểm của động cơ đi ê den là hỗn hợp bên trong nên so với ở động
cơ xăng hệ số d- l-ợng không khí nằm trong một giới hạn rất rộng, cụ thể từ
1,2 đến 10 từ toàn tải đến không tải. Chính vì giới hạn rộng nên điều chỉnh
tải bằng ph-ơng pháp điều chỉnh còn gọi là điều chỉnh chất.
Trên hình 1-4 trình bày đặc tính của các thành phần độc hại chủ yếu
trong động cơ đi ª den phun trùc tiÕp theo hƯ sè d- l-ỵng không khí . Sau
đây ta sẽ khảo sát tỷ mỷ những đặc tính này.
NOx

1500

0,15

ppm

g
m3

P-M

CO
1000

0,10

NO x

CmHn

Cm Hn
500

0,05
CO
P-M

0

1

2

3

4

5



6

0

Hình 1-4. Đặc tính các thành phần độc hại của động cơ đi ê den theo

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không qu©n


19
a. CO
Trong khí thải của động cơ đi ê den, tuy >1 và khá lớn (thừa ô xy)
nh-ng vẫn có thành phần CO mặc dù khá nhỏ là do vẫn có những vùng cực bộ
thiếu ô xy với <1. Khi tăng, ban đầu CO giảm đạt cực tiểu 2. Tiếp tục
tăng , CO tăng do tỷ lệ tái hợp của CO với ô xy trong quá trình giÃn nở giảm
đi nên l-ợng CO còn lại trong khí thải tăng lên.
b. CmH
Do lớn nên CmHn trong động cơ đi ê den so với động cơ xăng cũng
nhỏ hơn. Khi tăng, nhiệt độ cháy giảm nên phần nhiên liệu không cháy đ-ợc
CmHn sẽ tăng lên.
Đối với ph-ơng pháp hỗn hợp màng, do hiệu ứng sát vách ảnh h-ởng
mạnh nên Cm Hn lớn hơn so với tr-ờng hợp hỗn hợp thể tích. Nếu tổ chức
xoáy lốc và hoà trộn tốt trong quá trình hình thành hỗn hợp, thành phần Cm Hn
sẽ giảm.
c. NOx
Khi tăng, nhiệt độ cháy giảm nên thành phần NOx giảm (xem hình 1-7).
So với động cơ xăng thì động cơ đi ê den có NOx thấp hơn. Tuy nhiên, thành
phần NO2 trong NOx lại cao hơn, chiếm tới 5 15 % trong khi tỷ lệ này của
động cơ xăng là 2 10%.
Ph-ơng pháp hình thành hỗn hợp có ảnh h-ởng lớn đến hình thành NO x.
Đối với buồng cháy ngăn cách, quá trình cháy diễn ra ở buồng cháy phụ (hạn
chế không khí) rất thiếu ô xy nên mặc dù nhiệt độ lín nh-ng NO xvÉn nhá.
Khi ch¸y ë bng ch¸y chÝnh, mặc dù rất lớn, ô xy nhiều nh-ng nhiệt độ
quá trình cháy không lớn nên NOx cũng nhỏ. Tổng hợp lại, NOx của động cơ
buồng cháy ngăn cách chỉ bằng khoảng 50% so với ở động cơ buồng cháy

thống nhất.
d. Chất thải dạng hạt (P-M)
Học viên: Cù Thị Tam - Cao häc 2003 - Bé m«n C75 - Häc viện Phòng không -Không quân


20

Theo định nghĩa của Tổ chức bảo vệ môi tr-ờng bang Ca li phooc nia
thì P-M là những thực thể (trừ n-ớc) của khí thải sau khi đ-ợc hoà trộn với
không khí (làm loÃng) đạt nhiệt độ nhỏ hơn 51,70C và đ-ợc tách ra bằng một
bộ lọc quy định. Với định nghĩa nh- vậy, P-M gồm các hạt rắn và các chất
lỏng bám theo. Các hạt rắn gồm có cac bon tự do, tro còn gọi là bồ hóng
(soot), các chất phụ gia dầu bôi trơn, các hạt và vảy tróc do mài mòn. Chất
lỏng bám theo gồm có các thành phần trong nhiên liệu và dầu bôi trơn.
Các hạt (P-M) có kích th-ớc từ 0,01 đến 1m. Phần lớn hạt có kích
th-ớc 0,3 m nên rất dễ bị hít vào gây tổn th-ơng cho đ-ờng hô hấp và phổi.
P-M của động cơ đi ê den cao hơn nhiều so với của động cơ xăng. P-M
phụ thuộc rất nhiều vào chế độ làm việc của động cơ và ph-ơng pháp hình
thành hỗn hợp. Thông th-ờng, trong P-M của đi ê den chứa: 40% dầu bôi trơn
31% bồ hóng, 14% các muối sun phát ngậm n-ớc, 7% nhiên liệu đi ê den và
8% các loại khác còn lại.
Trên hình 1- 4 nêu rõ, khi nhỏ, nhiệt độ cháy lớn nên nhiên liệu phân
huỷ nhiều thành bồ hóng. Với tăng, nhiệt độ cháy giảm nên tỷ lệ nhiên liệu
phân huỷ giảm. Từ =3 trở đi, P-M hầu nh- không đổi.
e. Hợp chất chứa l-u huỳnh
Trong khí thải có các hợp chất chứa l-u huỳnh là do trong nhiên liệu
còn một l-ợng tạp chất l-u huỳnh còn lại khi ch-ng cất dầu mỏ. L-u huỳnh
khi cháy tạo thành SO2 sẽ kết hợp với hơi n-ớc (cũng tạo thành khi cháy nhiên
liệu) tạo thành axít yếu H2 SO4, gây ăn mòn các chi tiết và m-a axít và tạo ra
P-M thông qua các muối có gốc sun phát. Tr-ớc năm 1996, ở Châu Âu qui

định giới hạn hàm l-ợng l-u huỳnh trong nhiên liệu tính theo khối l-ợng
[S] 0,2 %. Sau năm 1996, giới hạn này ngày càng ngặt nghèo hơn. Giới hạn
hiện tại đối với xăng là 0,1% và trong t-ơng lai gần là 0,01%, còn đối với

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


21

nhiên liệu đi ê den là 0,015%. Hiện nay, ở n-ớc ta vẫn dùng nhiên liệu
đi ê den có tới 0,5 1% l-u huỳnh.
1.2.4 ảnh h-ởng của chế độ không ổn định đến thành phần độc hại
Chế độ làm việc không ổn định th-ờng gặp nhất ở động cơ ô tô, xe máy.
Khi động cơ làm việc ở chế độ không ổn định, các thành phần độc hại sẽ thay
đổi. Sau đây sẽ xét một số tr-ờng hợp không ổn dịnh th-ờng gặp.
1.2.4.1 Khởi động nguội
Khi động cơ khởi động nguội, hỗn hợp phải đậm ( nhỏ) nên CO lớn.
Đồng thời, do nhiệt độ các chi tiết trong buồng cháy thấp nên nhiên liệu đọng
bám lên thành vách xy lanh và buồng cháy. Trong quá trình giÃn nở, màng
nhiên liệu bay hơi làm tăng thành phần Cm Hn. Do nhiệt độ quá trình cháy thấp
nên NOx nhỏ. Trong quá trình hâm nóng sau khi khởi động nhiệt độ của động
cơ tăng dần, CO và CmHn giảm dần và NOx tăng dần. Cần l-u ý rằng, trong
quá trình khởi động, khí thải của động cơ có thể có màu trắng của hơi n-ớc
ng-ng tụ, riêng ở động cơ đi ê den còn do trong khí thải có chứa hơi nhiên liệu
đi ê den.
1.2.4.2. Tăng tốc
Đối với động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí có hệ thống tăng tốc nên
đậm lên đột ngột làm tăng CO và CmHn, đồng thời làm giảm NOx.
Đối với động cơ phun xăng tr-ớc xu pap nạp (Multi-Point), do hệ thống
điều khiển bảo đảm luôn phù hợp với chế độ làm việc nên khi tăng tốc hầu

nh- không có sự khác biệt về các thành phần độc hại so với trạng thái làm việc
ổn định.
Đối với động cơ đi ê den không tăng áp thì hầu nh- không có sự khác
biệt trong quá trình tăng tốc.
Còn với động cơ đi ê den có tăng áp bằng tuốc bin khí thải, khi tăng tốc
th-ờng thiếu không khí nên có khói đen tức P-M tăng.

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


22
1.2.4.3. Giảm tốc
Hiện t-ợng giảm tốc xảy ra khi động cơ bị kéo, ví dụ nh- khi phanh
hoặc xe xuống dốc. Trong động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí, b-ớm ga đóng
gần kín khi giảm tốc. Khi đó, động cơ chạy không tải và có thể ở chế độ
không tải với tốc độ vòng quay cao nên hỗn hợp rất đậm. CO và đặc biệt là
CmHn rất lớn, tốn nhiên liệu và ô nhiễm môi tr-ờng nặng nề.
Đối với động cơ phun xăng và động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí điện
tử, khi động cơ bị kéo, nhiên liệu sẽ bị cắt hoàn toàn.
Đối với động cơ đi ê den, khi động cơ bị kéo, điều tốc giữ cho động cơ
làm việc ở chế độ không tải. Khi tốc độ vòng quay v-ợt quá một giá trị nào
đó, điều tốc sẽ cắt hoàn toàn nhiên liệu.
1.3 Tác động t-ơng hỗ giữa khí thải và môi tr-ờng
1.3.1 Xác định l-ợng độc hại thải vào môi tr-ờng
Tuỳ thuộc vào mục đích cụ thể, xác định l-ợng độc hại thải vào môi
tr-ờng bằng các đại l-ợng khác nhau. Gọi tổng đại l-ợng thứ i là Gi (kg)
nh-ng xác định Gi rất khó. Trong thực tế, l-ợng độc hại thải vào môi tr-ờng
đ-ợc xác định thông qua một số đại l-ợng trình bày d-ới đây.
a. mi: tính cho một đơn vị công suất, trong một đơn vị thời gian
Theo định nghĩa ta có thể viết:

mi

Gi
Ne



Gi
Gnl

g e

ge GGnli

(1-1)

Trong đó:
Ne: Công suất động cơ
: Thời gian động cơ làm việc
Gnl: Tổng l-ợng nhiên liệu động cơ tiêu thụ
ge: suất tiêu thụ nhiên liệu.
Nếu gọi tổng l-ợng khí thải ứng với Gnl là Gkt, ta có:
Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


23

Gkt= Gnl ( 1+Lo)

(1-2)

Trong đó:
: Hệ số d- l-ợng không khí
Lo: L-ợng không khí lý thuyết cần thiết tính theo kg dùng để đốt cháy
hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Từ đó rót ra:
Gnl 

Gkt
1  L0

(1-3)

Thay ( 1-3 ) vµo (1-1 ), ta cã:
mi  g e

Ge
1  L0

Gäi i =

Gi
Gkt

(1-4)

(1-5)

lµ thành phần khối l-ợng trong khí thải của chất độc hại thứ i, đ-ợc xác

định khi phân tích khí, ta có:
mi =. gei (1+Lo)

(1-6)

mi th-ờng đ-ợc biểu thị bằng g/kW hay g/m· lùc. h
b. m il : TÝnh cho 1 km đ-ờng xe chạy (đối với ô tô, xe máy)
Gọi 1(km) là quÃng đ-ờng mà ph-ơng tiện đi đ-ợc, ta cã:
mil 

Gi
l

(1-7)

Víi (1-5), ta cã
mil 

i Gkt
l

(1-8)

Thay (1-2) vµo (1-8), ta đ-ợc:

mil i

Gnl
(1 L0 )
l

(1- 9)

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


24

mil th-ờng đ-ợc biểu thị bằng g/km hay g/mile (g/dặm Anh).
c. i: Tính cho một đơn vị khối l-ợng nhiên liƯu:


Gi
Gnl

(1-10)

Thay (1-3) vµ (1-5 ) vµo (1-1) ta cã:
i= i (1+Lo)

(1-11)

i th-ờng đ-ợc biểu thị bằng g/kg nhiên liệu.
Nếu xác định đ-ợc i thì theo (1-11) có thể tìm đ-ợc Gi từ tổng l-ợng
nhiên liệu tiêu thụ:
Gi = i. . Gnl

(1-12)

Từ l-ợng nhiên liệu tiêu thụ hàng năm của 750 triệu ô tô các loại hiện

đang hoạt động, tính đ-ợc l-ợng độc hại thải vào môi tr-ờng là 120 triệu tÊn
CO, 24 triƯu tÊn CmHn, 26 triƯu tÊn NOx vµ 1,2 triệu tấn bụi.
1.3.2 Sự hấp thụ và phân giải độc hại của môi tr-ờng
Trong môi tr-ờng, d-ới tác động của nhiệt độ và ánh sáng sẽ xảy ra các
phản ứng hoá học phân giải các chất độc hại. Một số thành phần hoà tan vào
n-ớc, theo n-ớc m-a rơi xuống làm ô nhiễm đất, nguồn n-ớc và xâm hại thảm
thực vật. Một số chất phân huỷ nhanh nh- CO, NO x, SO2, nh-ng cịng cã mét
sè chÊt rÊt l©u bị phân giải nh- CH4, CO2, với nồng độ tích tụ ngày càng lớn,
gây ảnh h-ởng to lớn đến khí hậu của trái đất thông qua hiệu ứng nhà kính.
1.3.3 ảnh h-ởng của các chất độc hại đến môi tr-ờng
Nồng độ các chất độc hại trong khí quyển là một thông số rất quan
trọng đánh giá mức độ ô nhiễm. Nồng độ độc hại phụ thuộc tr-ớc hết vào mức
độ tập trung công nghiệp và giao thông, thời gian hoạt động cao điểm v.v...

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân


25

Nồng độ độc hại cho phép đ-ợc ban hành bởi các cơ quan chức năng
để bảo vệ sức khoẻ của nhân dân và báo động khi nồng độ độc hại v-ợt
quá giới hạn cho phép.
Các chất độc hại gây bệnh dịch, ung th- v.v.. ảnh h-ởng đến sức khoẻ
con ng-ời, một thành tố quan trọng của môi tr-ờng, đà đ-ợc trình bày ở các
phần trên.
Đối với môi tr-ờng thiên nhiên, độc hại làm giảm sản l-ợng mùa màng,
ô nhiễm môi tr-ờng khí quyển, đất và n-ớc. Cụ thể, gây xói mòn và làm bạc
màu đất canh tác, phá huỷ rừng và đẩy nhanh tốc độ ăn mòn phá huỷ các công
trình kiến trúc.
Đối với khí hậu, các chất độc hại phá huỷ dần dần tầng ô dôn, đ-ợc coi

nh- tấm áo che chắn giảm thiểu tác hại của tia cực tím và tia vũ trụ đối với trái
đất. Ngoài ra, một số chất độc hại gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi nhanh
chóng khí hậu trái đất. Sau đây ta sẽ xét vấn đề này một cách chi tiết.
Thay ®ỉi nhiƯt ®é khÝ qun
Sù hiƯn diƯn cđa c¸c chÊt ô nhiễm, đặc biệt là những chất khí gây hiệu
ứng nhà kính, trong không khí tr-ớc hết ảnh h-ởng đến qúa trình cân bằng
nhiệt của bầu khí quyển. Trong số những chất gây hiệu ứng nhà kính khí đi ô
xit cac bon (CO2) là khí thải công nghiệp mà giới khoa học tin rằng đó là
nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ toàn cầu. "Nhiệt độ
toàn cầu tăng liên tục trong 100 năm qua. Năm 2004 đà đ-ợc ghi nhận là năm
nóng nhất liên tiếp trong 4 năm gần đây, theo báo cáo của Cơ quan quản lý
hàng không, không gian Hoa Kỳ (NASA)".Tầng khí quyển trái đất dày
khoảng 16 km, trên đó cho đến khoảng 50 km là tầng bình l-u. Trong tầng
bình l-u, ngoài các chất khí thông th-ờng còn có các chất khí nh- CO 2, CH4,

Học viên: Cù Thị Tam - Cao học 2003 - Bộ môn C75 - Học viện Phòng không -Không quân