LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo Ch¬ng I Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu 1.1 Thùc tr¹ng vÒ « nhiÔm m«i trêng kh«ng khÝ do ph¬ng tiÖn giao th«ng g©y ra 1. Thµnh phÇn khÝ th¶i do ®éng c¬ ®èt trong sinh ra * KhÝ th¶i cña ®«ng c¬ x¨ng: KhÝ th¶i ®éng c¬ x¨ng chøa nhiÒu thµnh phÇn g©y « nhiÔm kh«ng khÝ nh CO, CO 2 , NO x , HC, SO 2 (tïy thuéc hµm lîng S trong x¨ng), c¸c h¹t muéi Cacbon, Benzen, mét sè läai Alhehyl vµ ®Æc biÖt c¸c hîp chÊt thuéc d·y PAH (Poly Aromatic Hydrocacbon) lµ nh÷ng hîp chÊt kh«ng nh÷ng cã tiÒm n¨ng g©y ung th cao mµ cßn khã ph©n hñy trong m«i trêng. C¸c kim lo¹i nÆng nh Cd, Mn còng ®îc ph¸t hiÖn trong khÝ th¶i. * KhÝ th¶i xe ch¹y Diesel Thµnh phÇn khÝ th¶i xe c¬ giíi ch¹y Diesel thêng bao gåm : CO, CO 2 c¸c Hydrocacbon (Benzen,Toluene, Alkybenze, Xylen, PAHatldehyd), NO x , c¸c muèi Sulfat vµ ®Æc biÖt lµ SO 2.
- KhÝ CO vµ CO 2 X¨ng, dÇu lµ hçn hîp hidrocacbon khi qu¸ tr×nh ch¸y hoµn toµn ®îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc sau : aC n H m + bO 2 ⇒ cCO 2 + d H 2 O + Q (1.1) NÕu mét lîng nhÊt ®Þnh hidrocacbon ch¸y hoµn toµn, nã sÏ kÕt hîp víi «xy trong kh«ng khÝ theo tû lÖ trªn, kÕt qu¶ cña ph¶n øng nµy lµ khÝ CO 2 vµ H 2 O (ë bªn c¹nh n¨ng lîng) theo tû lÖ ë bªn tr¸i mòi tªn. Tû lÖ nhiªn liÖu vµ kh«ng khÝ trªn lý thuyÕt lµ kh«ng khÝ trªn nhiªn liÖu sao cho võa ®ñ O 2 ®Ó nhiªn liÖu ch¸y hoµn toµn. Tuy nhiªn cßn nhiÒu lý do kh¸c nh qu¸ tr×nh ch¸y, ®é kÝn cña buång ®èt…. T¸c ®éng vµo qu¸ tr×nh ch¸y, qu¸ tr×nh ch¸y kh«ng thùc hiÖn hoµn toµn.
Qu¸ tr×nh ch¸y kh«ng hoµn toµn ®îc thÓ hiÖn theo c«ng thøc sau: Häc viªn: NguyÔn Hång Qu©n Trang 6 Líp CHK9 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo a 1 C n H m + b 1 O 2 ⇒ c 1 CO 2 + d 1 CO + c 1 H 2 O + Q 1 (1.2) Ngoµi ra, CO cßn sinh ra do c¸c nguyªn nh©n sau: - Sù ch¸y kh«ng ®Òu cña hçn hîp khÝ – nhiªn liÖu do sù ph©n phèi vèn ®· kh«ng ®Òu cña nhiªn liÖu trong buång ch¸y. - NhiÖt ®é xung quanh thµnh xi lanh thÊp, g©y ra “sù dËp t¾t” cã nghÜa lµ nhiÖt ®é qu¸ thÊp cho sù ch¸y x¶y ra nªn ngän löa kh«ng thÓ víi tíi nh÷ng vïng nµy cña xi lanh. Nång ®é CO (theo thÓ tÝch) trong khÝ x¶ nh×n chung ®îc quyÕt ®Þnh bëi tû lÖ khÝ – nhiªn liÖu. Nång ®é CO thay ®æi kh¸c víi sù thay ®æi tû lÖ khÝ – nhiªn liÖu.
Nång ®é CO trong khÝ x¶ cña mét ®éng c¬ x¨ng thùc tÕ gi¶m khi tû lÖ khÝ – nhiªn liÖu t¨ng (cã nghÜa lµ khi hçn hîp nh¹t ®i). Nång ®é khÝ CO trong kh«ng khÝ t¹i c¸c nót giao th«ng hiÖn nay (Theo b¸o c¸o cña Së Khoa Häc C«ng nghÖ vµ M«i trêng Hµ Néi n¨m 2001) ®· vît qu¸ tiªu chuÈn cho phÐp 1,5 – 1,7 lÇn. - T¸c h¹i cña CO: khÝ CO g©y ra bÖnh vÒ ®êng h« hÊp - T¸c h¹i cña CO 2 : CO 2 ®ãng gãp rÊt ®¸ng kÓ vµo viÖc g©y ra hiÖu øng nhµ kÝnh, nguyªn nh©n nµy lµm cho tr¸i ®Êt nãng dÇn lªn. - KhÝ NO x KhÝ NO x sinh ra ë nhiÖt ®é cao kho¶ng trªn 18000C, nång ®é O 2 cao th× N 2 kÕt hîp víi O 2 t¹o ra NO, NO x Khi trong kh«ng khÝ cã lîng NO x lín sÏ g©y ra ma axÝt, ma axÝt lµm gi¶m n¨ng suÊt cña c©y trång, g©y dÞ øng cho ngêi vµ vËt nu«i.
- KhÝ SO 2 KhÝ SO 2 do c¶ ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ diesel khi ho¹t ®éng sinh ra v× lu huúnh (S) cã ë c¶ trong thµnh phÇn cña x¨ng vµ cña dÇu diesel. T¸c h¹i cña SO 2 : Còng nh NOx, SO 2 còng g©y ra ma axit lµm ¶nh hëng tíi mïa mµng vµ søc kháe cña con ngêi vµ vËt nu«i. - Ch× (Pb): Pb cã trong thµnh phÇn cña x¨ng khi ®éng c¬ ho¹t ®éng, Pb kh«ng bÞ ph©n hñy mµ tån t¹i ë d¹ng bôi. Häc viªn: NguyÔn Hång Qu©n Trang 7 Líp CHK9 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo T¸c h¹i cña Pb : §©y lµ chÊt g©y ra c¸c bÖnh vÒ m¸u nh bÖnh m¸u tr¾ng, m¸u kh«ng ®«ng, ¶nh hëng ®Õn hÖ thÇn kinh ….
- Muéi than C: Do ®éng c¬ diesel ho¹t ®éng th¶i ra. T¸c h¹i cña muéi than : Muéi than g©y ra c¸c bÖnh vÒ ®êng h« hÊp, m¾t. – Hydrocacbon (HC) Hydrocacbon sinh ra do nhiªn liÖu ch¸y kh«ng hoµn toµn, do nhiªn liÖu bèc h¬i. T¸c h¹i cña khÝ Hydrocacbon : G©y c¸c bÖnh vÒ ®êng h« hÊp Ngoµi c¸c chÊt ®· nªu trªn cßn rÊt nhiÒu chÊt kh¸c cã ¶nh hëng tíi søc kháe cña con ngêi còng nh m«i trêng xung quanh nh : Benzen, PM (bôi), c¸c muèi sulfat, aldehyt, c¸c kim lo¹i nÆng nh Cd, Mn….
Thùc tr¹ng « nhiÔm kh«ng khÝ do ph¬ng tiÖn giao th«ng g©y ra HiÖn nay ë ViÖt Nam, « nhiÔm m«i trêng kh«ng khÝ ®ang lµ vÊn ®Ò bøc xóc ®Æc biÖt lµ ë c¸c ®« thÞ lín. ¤ nhiÔm bôi, khÝ th¶i vµ tiÕng ån do ho¹t ®éng giao th«ng vËn t¶i chiÕm tíi 70% cßn l¹i lµ do x©y dùng, c«ng nghiÖp vµ d©n dông. PTGT lµ yÕu tè chÝnh g©y « nhiÔm. B×nh qu©n sè lîng xe m¸y ë ViÖt Nam mçi n¨m t¨ng kho¶ng 15–20 %, sè lîng «t« t¨ng tõ 8 – 12%.
NÕu tÝnh ®Õn cuèi n¨m 2003 ë ViÖt Nam cã 675. Trong ®ã xe cã tuæi ®êi tõ 10 n¨m trë xuèng chiÕm 45%. Xe cã tuæi ®êi trªn 20 n¨m chiÕm 15%; víi 75% «t« ch¹y x¨ng; 25% ch¹y b»ng dÇu diezel, 100 % xe m¸y ch¹y x¨ng. Mçi n¨m ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn nãi trªn tiªu thô tíi 1,5 triÖu tÊn x¨ng dÇu vµ ph¸t t¸n vµo m«i trêng mét lîng lín chÊt « nhiÔm (b¶ng 1.1) Häc viªn: NguyÔn Hång Qu©n Trang 8 Líp CHK9 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo B¶ng 1.
Lîng th¶i cña c¸c chÊt « nhiÔm tõ PTGT ( Theo b¸o c¸o hiÖn tr¹ng m«i trêng n¨m 2003- së Khoa häc c«ng nghÖ vµ m«I trêng Hµ Néi) ChÊt « nhiÔm Lîng th¶i (TÊn) CO 2 6.000 Theo b¸o c¸o quan tr¾c vµ ph©n tÝch m«i trêng th× : - Nång ®é bôi t¹i c¸c ®êng giao th«ng trong ®« thÞ cao h¬n tiªu chuÈn cho phÐp tõ 1,5 – 3 lÇn, t¹i c¸c c«ng tr×nh x©y dùng vît ®Õn 20 lÇn; tiªu chuÈn cho phÐp lµ 0,2 mg/m3. - ¤ nhiÔm khÝ CO : Nång ®é trung b×nh cña CO t¹i c¸c nót giao th«ng trong ®« thÞ xÊp xØ vµ cã n¬i lín h¬n TCCP (5mg/cm3) kho¶ng 1,5 lÇn. - ¤ nhiÔm khÝ SO 2 : ë c¸c nót giao th«ng chÝnh nång ®é SO 2 ph¸t th¶i ra m«i trêng ®· lín h¬n TCCP (0,3 mg/m3). - ¤ nhiÔm khÝ NO 2 : HÇu hÕt nång ®é trung b×nh cña NO 2 trong kh«ng khÝ t¹i c¸c ®« thÞ ®Òu nhá h¬n hoÆc xÊp xØ TCCP (0,1 mg/m3).
- ¤ nhiÔm ch× : Chñ yÕu do ph¬ng tiÖn vËn t¶i dïng x¨ng pha ch× g©y ra; KÓ tõ 01/07/2007 ViÖt Nam kh«ng dïng x¨ng pha ch×, th× nång ®é ch× trong kh«ng khÝ ®· nhá h¬n TCCP (0,005mg/m3) kho¶ng 10 lÇn. Ngµy nay ViÖt Nam ®ang ph¶i ®èi mÆt víi nh÷ng vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng trÇm träng vµ ®é « nhiÔm ngµy cµng t¨ng theo tèc ®é ph¸t triÓn kinh tÕ. §iÒu ®ã t¬ng øng víi tû lÖ ®au èm ngµy cµng t¨ng vµ tuæi thä con ngêi ngµy cµng gi¶m, nÕu chóng ta kh«ng cã nh÷ng biÖn ph¸p vµ ®èi s¸ch phï hîp. ë ViÖt Nam hiÖn cha cã nh÷ng nghiªn cøu cô thÓ vÒ lÜnh vùc nµy.
Häc viªn: NguyÔn Hång Qu©n Trang 9 Líp CHK9 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo 1.1- HiÖn tr¹ng « nhiÔm kh«ng khÝ ë Hµ Néi Theo sè liÖu cña Côc §¨ng KiÓm ViÖt Nam, tÝnh ®Õn 31/05/2004 ë Hµ Néi cã 74. Ngoµi ra Hµ Néi cßn cã kho¶ng 3 triÖu xe m¸y c¸c lo¹i. Víi tèc ®é gia t¨ng nhanh sè lîng c¸c ph¬ng tiÖn vËn t¶i ë Hµ Néi vµ sè lîng ph¬ng tiÖn vËn t¶i ë c¸c tØnh lu th«ng qua Hµ Néi, kÕt hîp víi khu néi ®« cã lßng ®êng hÑp, kho¶ng c¸ch lu th«ng gi÷a c¸c ng· t ng¾n ®· lµm t¨ng ¸ch t¾c giao th«ng vµ g©y « nhiÔm côc bé t¹i c¸c nót giao th«ng träng ®iÓm. Theo kÕt qu¶ ®o chÊt lîng kh«ng khÝ t¹i mét sè nót giao th«ng ®iÓn h×nh ë Hµ Néi tõ th¸ng 8/2000 cña Së Khoa häc C«ng nghÖ M«i trêng (DOSTE) - Hµ Néi vµ cña phßng thÝ nghiªm VILAZ 127 – Trung t©m Khoa häc C«ng nghÖ M«i trêng Giao th«ng th¸ng 4/2005, cã thÓ kÕt luËn vÒ « nhiÔm kh«ng khÝ t¹i Hµ Néi th«ng qua c¸c chØ tiªu nh sau : - ¤ nhiÔm CO : lín h¬n TCCP tõ 1,24 – 5,83 lÇn ; - ¤ nhiÔm NO 2 : lín h¬n TCCP tõ 1,05 – 1,61 lÇn; - ¤ nhiÔm SO 2 : lín h¬n TCCP tõ 1,17 – 3,33 lÇn; - ¤ nhiÔm bôi : lín h¬n TCCP tõ 1,5 – 7,5 lÇn.
§øng tríc nguy c¬ cña « nhiÔm kh«ng khÝ, Hµ Néi hiÖn bíc ®Çu ®· thùc hiÖn kÕt nèi hÖ thèng 04 tr¹m quan tr¾c kh«ng khÝ tù ®éng, ®o bôi PM 10 , NO X , SO 2 , CO vµ O 3. §ang x©y dùng ®Ò ¸n quy ho¹ch tæng thÓ m«i trêng thµnh phè ®Ó b¶o vÖ m«i trêng kh«ng khÝ ®Õn n¨m 2020; §· cho t¹m ngõng ®¨ng ký xe m¸y t¹i mét sè quËn néi thµnh; §· tiÕn hµnh nhiÒu ®Ò tµi nghiªn cøu vÒ n©ng cao chÊt lîng kh«ng khÝ, gi¶m nång ®é bôi, sö dông s¶n xuÊt s¹ch h¬n, nhiªn liÖu s¹ch h¬n. Cïng víi tèc ®é ph¸t triÓn kinh tÕ, « nhiÔm m«i trêng kh«ng khÝ ngµy cµng t¨ng, th¸ch thøc ngµy cµng nhiÒu, Hµ Néi cÇn ®Çu t nhiÒu h¬n vµo h¹ tÇng giao th«ng, vµo c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¹ch vµ vµo sö dông nhiªn liÖu s¹ch.2 - HiÖn tr¹ng « nhiÔm kh«ng khÝ ë thµnh phè Hå ChÝ Minh Thµnh phè Hå ChÝ Minh cã mËt ®é d©n sè vµ sè lîng ph¬ng tiÖn vËn t¶i nhiÒu nhÊt níc. TÝnh ®Õn 5/2004 thµnh phè cã 130.
Ngoµi ra cßn cã kho¶ng 4 triÖu xe m«t« c¸c lo¹i. Häc viªn: NguyÔn Hång Qu©n Trang 10 Líp CHK9 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Ngµnh kü thuËt « t« vµ m¸y kÐo T×nh tr¹ng ®êng x¸ giao th«ng ë néi ®« thµnh phè còng kh«ng h¬n g× ë Hµ Néi. N¹n kÑt xe ë c¸c nót giao th«ng träng ®iÓm cßn nhiÒu h¬n ë Hµ Néi.