كتب air and noise pollution

تلوث الهواء

ينتج عن محركات الاحتراق الداخلي مثل المحركات المكبسية انبعاثات تلوث الهواء، بسبب الاحتراق الغير كامل للوقود الكربوني. تتكون الانبعاثات الأساسية من ثاني أكسيد الكربون والماء وبعض السُخام الذي يُطلق عليه أيضاً المادة الهبابية. تم دراسة تأثير استنشاق هذه المادة الهبابية على الإنسان والحيوان، وكانت النتيجة تسببها بأمراض الربو وسرطان الرئة وأمراض القلب والأوعية الدموية والموت المبكر. يوجد أيضاً بعض نواتج الاحتراق الاضافية مثل أكاسيد النيتروجين والكبريت، وبعض الهيدروكربونات غير المحترقة، ويعتمد تركيز هذه النواتج على ظروف تشغيل المحرك ونسبة الوقود إلى الهواء.

لا يُستهلك الوقود بالكامل خلال عملية الاحتراق، لكن تبقى كمية صغيرة منه بعد الاحتراق، تؤدي إلى تكون مركبات غنية بالأكسجين مثل الفورمالديهايد أو الأسيتالدهيد، أو هيدروكربونات لم تكن موجودة في تركيب خليط الوقود. يحدث الاحتراق الغير كامل بسبب كمية الأكسجين الغير كافية لتحقيق معدل التكافؤ (بالإنجليزية: stoichiometric ratio)‏ المثالي. يُخمد اللهب بواسطة جدران الأسطوانة الباردة، ويترك جزيئات وقود غير محترقة تُطرد مع العادم. تُلاحظ عملية إخماد اللهب عادة عند تشغيل محركات الديزل التي تعمل بالغاز الطبيعي عند سرعات منخفضة، حيث يؤدي إخماد اللهب إلى خفض الكفاءة وزيادة حدوث الطقطقة في الأسطوانات، والتي قد تتسبب بتوقف المحرك أحياناً. ينتج أيضاً عن الاحتراق الغير مكتمل انبعاث أول أكسيد الكربون ومركبات كيميائية أخرى مثل البنزين والبوتادين والتي تُعتبر ملوثات خطرة للهواء.

يؤدي زيادة كمية الهواء في المحرك إلى تقليل انبعاثات نواتج الاحتراق الغير مكتمل، لكنه أيضاً يسمح بتفاعل الأكسجين مع النيتروجين الموجود في الهواء فتتكون أكاسيد النيتروجين. تُعتبر أكاسيد النيتروجين مركبات خطرة على كل من كوكب الأرض وصحة الحيوانات، حيث أنها تؤدي إلى تكون الأوزون. لا ينبعث الأوزون مباشرة، لكنه يعتبر ملوث ثانوي للهواء، ويتكون في الهواء الجوي عند تفاعل أكاسيد النيتروجين مع المركبات العضوية المتطايرة في وجود أشعة الشمس. إن وجود الأوزون على الأرض يُضر بصحة البشر والبيئة، ولايتعارض هذا مع أوزون الغلاف الجوي أو طبقة الأوزون التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة.

يحتوي الوقود الكربوني على الكبريت وشوائب تؤدي في النهاية إلى تكون أول أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت في غازات العادم، مما يتسبب في حدوث المطر الحمضي.

تُحدد أكاسيد النيتروجين والمادة الهبابية وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والأوزون على أنها معايير ملوثات الهواء بناءاً على قانون الهواء النظيف في الولايات المتحدة الأمريكية، وتحدد النسب المسموح بها من هذه المواد لحماية صحة الإنسان. تُحدد ملوثات أخرى مثل البنزين والبوتادين كملوثات خطرة للهواء الجوي (انظر المعايير الوطنية لانبعاثات ملوثات الهواء الخطرة)، يجب خفض انبعاثاتها قدر ما يمكن بالاعتماد على التقنيات والاعتبارات العملية.

يُتحكم في انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والملوثات الأخرى بإعادة استخدام غاز العادم، حيث يُعاد جزء منه إلى مدخل المحرك، وتُستخدم المحولات الحفزية أيضاً لتحويل المواد الكيميائية الموجودة في العادم إلى مواد كيميائية غير ضارة.

المحركات الغير مستخدمة على الطرق

تُساهم محركات الاحتراق الداخلي بقدر كافي في التلوث الضوضائي. تصدر الضوضاء من سيارات وشاحنات الطرق السريعة. كما تصدر ضوضاء أيضاً عن الطائرات النفاثة خصوصاً الطائرات المتجاوزة لسرعة الصوت. تسبب محركات الصواريخ ضوضاء أيضاً.

تشغيل المحرك بدون فائدة

تستمر محركات الاحتراق الداخلي باستهلاك الوقود وانبعاث الملوثات عندما لا يُستفاد من الشغل الناتج منه، مثل حالات تشغيل المحرك أثناء توقف السيارة، للذلك يجب خفض فترات تشغيل المحرك بدون فائدة لأقل ما يمكن. تُوصي العديد من شركات الحافلات الآن، سائقيها بضرورة وقف تشغيل المحرك أثناء توقف الحافلة في محطات الانتظار.

أُصدرت لائحة عقوبة للتحكم في انبعاثات المركبات على الطرق في إنجلترا في عام 2002 (انظر: قائمة الوثائق القانونية في المملكة المتحدة لعام 2002). اعتبرت اللائحة أن استخدام محركات المركبات بدون فائدة يعد جريمة. ونصت اللائحة على أنه "في حالة تشغيل السائق لمحرك المركبة بدون فائدة، يقوم أحد أفراد السلطة مع إبراز أوراق إثبات سلطته، بالطلب من السائق غلق المحرك، وإن لم يستجيب السائق يتعرض لغرامة لا تزيد عن المستوى الثالث". قامت بعض السلطات المحلية فقط بتطبيق هذه اللائحة، من بينها المجلس المحلي لمدينة أكسفورد.