پایان نامه مقایسه میزان آلاینده‎ های خروجی از اگزوز دو نوع خودروی سبک تولید داخل

پایان نامه

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

محیط زیست

چکیده

هوا مهمترین عنصر حیاتی محیط زیست به شمار می­رود و آلودگی آن تندرستی و سلامتی انسان­ها را به خطر می­اندازد. آلودگی هوا یکی از مهم‌ترین مسائل زیست محیطی به شمار می‌رود که به خودی خود می‌تواند زمینه ساز بسیاری از خطرهای زیست محیطی دیگر باشد. عوامل ایجاد آلودگی هوا زیاد هستند و یکی از مهمترین آنها وسایل نقلیه هستند که در زندگی ماشینی امروز به شدت مورد نیازند. لذا در طراحی، تولید و استفاده از آنها باید طوری عمل شود که حداقل آلایندگی برای محیط زیست ایجاد گردد. در این پژوهش با استفاده از نمونه­گیری تصادفی سیستماتیک داده­های 1622 خودرو مراجعه کننده به مرکز معاینه فنی در مدت 5 ماه، آلاینده­های خروجی از اگزوز (CO, CO2, HC,O2) خودروهای سبک مورد بررسی قرار گرفت. اندازه­گیری پارامترهای خروجی از اگزوز بوسیله دستگاه SAGEM GAS TESTER (دستگاه سنجش آلودگی وسایل نقلیه بنزینی) اندازه­گیری شد. خودروهایی را انتخاب کردیم که دارای فراوانی بیشتری بودند که عبارتند از: پراید، پژو GLX ، پژو206 ، سمند، پارس، پیکان، وانت پیکان، زامیاد، L90 ، ROA. تجزیه و تحلیل داده‌ها از نرم افزار کامپیوتری SPSS و برای ترسیم نمودارها از نرم‌افزار Microsoft Excel 2007 استفاده شد. در سطح توصیفی از جداول توزیع فراوانی و نمودارهای آماری و در سطح استنباطی نیز برای آزمون فرضیات از آزمون‌های ضریب همبستگی پیرسون، تی تک نمونه­ای، استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین میزان آلاینده­های ( CO, CO2, HC,O2) در خودروهای شرکت ایران خودرو به ترتیب 91/1 درصد حجمی،  ppm302، 65/12 درصد حجمی، 8/1 درصد حجمی و در خودروهای شرکت سایپا 51/1درصد حجمی،  ppm232، 24/13درصد حجمی، 31/1درصد حجمی بوده است. نتیجه بررسی­ها نشان داد که رابطه معنی­داری بین میزان آلاینده­های تولیدی با سال ساخت خودرو، نوع موتور، نوع سوخت و شرکت وجود داشت. خودروهای ساخت شرکت سایپا بر اساس نتایج بدست آمده از نظر تولید آلاینده­های HC ،CO و O2 در وضعیت مطلوب­تری نسبت به خودروهای شرکت ایران خودرو قرار دارد. ولی خودروهای شرکت ایران خودرو از نظر تولید آلاینده CO2 در وضعیت مناسب­تری قرار دارد.

کلمات کلیدی: آلودگی هوا، آلاینده خروجی از اگزوز، شیراز، وسایل نقلیه موتوری

1- مقدمه

هوا مهمترین عنصر حیاتی محیط زیست به شمار می­رود و آلودگی آن تندرستی و سلامتی انسان­ها را به خطر می­اندازد. آلودگی هوا یکی از مشکلات قرن حاضر است که اکثر شهرهای بزرگ جهان با این پدیده رو به رو هستند. در واقع یکی از مهم‌ترین مسائل زیست محیطی به شمار می‌رود که به خودی خود می‌تواند زمینه­ساز بسیاری از خطرهای زیست محیطی دیگر باشد (خزاعی و همکاران، 1391). گسترش بی­رویه شهرها و شهرنشینی و نیز رشد بخش صنعت به خصوص در مجاورت شهرهای بزرگ و پرجمعیت و ترکیب آن­ها با مجموعه عوامل طبیعی و اقلیمی نه تنها باعث افزایش آلودگی هوای شهرها شده، بلکه تغییراتی را در اقلیم جهانی به وجود آورده که در سال­های اخیر به شدت مورد توجه محققان و برنامه­ریزان قرار گرفته است. عوامل ایجاد آلودگی هوا زیاد هستند و یکی از مهمترین آنها وسایل نقلیه هستند که در زندگی ماشینی امروز به شدت مورد نیازند. لذا در طراحی، تولید و استفاده از آنها باید طوری عمل شود که حداقل آلایندگی برای محیط زیست ایجاد گردد. امروزه سعی سازندگان خودرو بر تولید خودرو هایی با کمترین میزان آلایندگی است (صالحی تینونی و همکاران، 1391). پژوهش حاضر در 5 فصل (کلیات، سوابق پژوهش، نتایج یافته­ها و بحث و نتیجه­گیری) به بررسی می­پردازد.

1-2- بیان مسئله

به دلیل رشد فزاینده شهرنشینی یکی از معظلات زیست محیطی دنیای امروز وسایل نقلیه هستند. بنابراین کیفیت این وسایل در دنیای امروز از جهت کاهش آلایندگی بسیار مهم و ضروری است. هوا نیز مانند سایر منابع محیط زیست دارای ظرفیت محدود است و تحمل تخلیه مواد زائد و سمی مختلف را در حدی که امروزه بشر به آن تحمیل کرده است ندارد.

تغییر در ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی عناصر تشکیل دهنده هوا، آلودگی هوا اطلاق می­شود که می­تواند منبع طبیعی و یا مصنوعی داشته باشد (نصرالهی و غفاری، 1389). شماری از آلاینده­های جو آلاینده­های اولیه به شمار می­روند زیرا مستقیماً از دودکش­ها، اگزوزها و غیره وارد جو می­شوند. دسته دیگر که آلاینده­های ثانویه نام دارند از ترکیب و بر هم کنش شیمیایی یک آلاینده اولیه با بعضی از اجزا هوا از قبیل بخار آب و یا... آلاینده­های دیگر ایجاد می شوند (ویکتوریا عزتیان و سادات هاشمی نسب، 1392).

بر اساس آمار سازمان بهداشت جهانی متأسفانه ایران از رتبه هشتمین کشور جهان از نظر آلودگی هوا به رتبه سوم رسیده است. مکانیسم­های اثرات آلودگی هوا بر سلامتی انسان پیچیده است، پژوهش­های اپیدمیولوژیک نشان داده که ارتباط منسجمی بین آلودگی هوا، سرطان ریه (پوپ[1] و همکاران، 2002.، نیبرگ[2] و همکاران، 2000.، چن[3] و همکاران، 2007.،  سان[4] و همکاران، 2006.، بورجو[5] و همکاران، 2006) حملات قلبی عروقی (پیترز[6] و همکاران، 2004.، تونی[7] همکاران، 2007.، میلر[8] و همکاران، 2007.، آیونان و پان[9]، 2004،. بورنت و کریسکی[10] 1994.، جرت[11] و همکاران، 2005) مشکلات تنفسی در کودکان (گایودرمن[12] و همکاران، 2007.، مورگنسترن[13] و همکارن، 2007.، هیوآنگ و لاندن[14]، 2012) وجود دارد.

بررسی‌ها نشان می‌دهد حدود سه چهارم از آلودگی هوای شهرهای بزرگ ناشی از تردد خودروهایی است که در حال حاضر با اعمال سهمیه بندی حدود 60 میلیون لیتر بنزین در روز مصرف می­کنند. براساس آمارهای موجود بیش از ۴۰ درصد خودروهای کشور ما عمر بالای بیست سال دارند. میانگین سنی بالا به همراه تکنولوژی پایین بکار گرفته شده در خودروهای ساخت داخل سبب شده است تا میانگین مصرف سوخت خودروها در ایران برابر ۱۵ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر باشد در حالی که متوسط مصرف سوخت خودروها در دنیا کمتر از ۷ لیتر برای ۱۰۰ کیلومتر می‌باشد. نتیجه این مصرف بالا به دلیل احتراق ناقص و تنظیم نبودن موتور بیشتر خودروهای در حال تردد بنزینی، هیدروکربن‌های نسوخته و منواکسیدکربن می‌باشد که پارامترهای مهم آلاینده هوا محسوب می‌شوند (سیاوش رضازاده، ۱۳۸۷).

گازهای خروجی از خودروها شامل طیف وسیعی از مواد سمی، شامل: کربن منواکسید، نیتروژن دی­ اکسید، دی اکسید سولفور، بوتادین، بنزن، فرمالدهید، هیدروکربن‌های چند حلقه­ای، سرب و ذرات ریز معلق است. این گازها فقط به صرف حضور مشکل ایجاد نمی‌کنند بلکه غلظت‌های بسیار زیاد آن‌ها که به علت فعالیت‌های انسان اتفاق می­افتند، مشکل جدی برای سلامت انسان هستند (خوش اخلاق و حسن شاهی، ۱۳۸۱.، صادقیان و فضیلی، 1385).

منواکسیدکربن گازی است بی­رنگ و بی­بو که عملاً حاصل احتراق ناقص سوخت­های فسیلی است که به جای دی­اکسیدکربن تشکیل می­شود و در اثر یکی از این کاستی­ها است :اکسیژن ناکافی و دمای پایین شعله، زمان ماند گاز مخلوط هوا و سوخت در دمای بالا و اغتشاش درون اتاقک احتراق. توجه به این نکته ضروری است که وسایل نقلیه موتوری بزرگترین سهم را در تولید این آلاینده به خود اختصاص می­دهند. میزان منواکسیدکربن با افزایش تعداد وسایل نقلیه در مناطق مختلف شهر افزایش می­یابد. مقدار تولید منواکسیدکربن در جهان توسط سازمان بهداشت جهانی به طور تقریبی معادل 2600 میلیون تن در سال برآورد گردیده است که 60 درصد از این مقدار توسط فعالیت­های انسانی تولید می­شود (صالحی تینونی و همکاران، 1391).

دی اکسید­کربن گازی بی­رنگ و بی­بو می­باشد. دی­اکسیدکربن با اثر گلخانه­ای طبیعی مانع از سرد شدن زمین می­شود. البته غلظت­های بالای دی­اکسیدکربن در جو، که از سوخت­های فسیلی حاصل می­شود به عنوان آلاینده جوی به شمار می­رود.

اصلی­ترین ماده شیمیایی موجود در بنزین و سایر فراورده­های نفتی را هیدروکربن­ها تشکیل می­دهند. افزایش میزان ابتلا به سرطان ریه در نواحی شهری به هیدروکربن­های چند هسته­ای خارج شده از اگزوز اتومبیل­ها نسبت داده شده است. تولید هیدروکربن­های نسوخته یا ناقص سوخته، در نتیجه­ی کافی نبودن هوای احتراق است (علیزاده، 1380).

سه منبع اصلی آلودگی عبارتند از: مخزن سوخت و کاربراتور، محفظه لنگ‌ها و اگزوز (فیروزگان، 1387). به طورکلی 85% آلودگی هوا از لوله اگزوز و محل اتصال میل لنگ می­باشد.60% هیدروکربن از لوله اگزوز خارج می­شود. تقریبا 25% هیدروکربن­ها از محل اتصال میل لنگ به بیرون نشت می­کند (دهقانی، 1384). هرخودرو به متوسط در سال kg5000 مواد آلوده کننده جوی تولید می­کند یعنی بازاء مصرف حدود 2000 لیتر بنزین در سالkg 4820گاز CO2[15] ،kg 186.6 گازCO[16] ، kg 28 گازHC[17] ،kg 26.5 گاز NOx[18] وارد جو زمین می­شود (عجب شیرچی و علیزاده، 1384).

کاتالیست کنورتور قطعه­ای متخلل و به شکل استوانه که بین موتور و انباری اگزوز خودرو نصب می­شود. میزان هیدروکربن را 97 درصد و انواع اکسدکربن را 96 درصد کاهش می­دهد. خودرویی که کاتالیست دارد 03/0درصد آلودگی تولید می­کند. مبدل کاتالیستی تاریخ مصرف دارد و بعد از سه الی چهار سال از کار می­افتد و باید تعویض شود (خان فکر و همکاران، 1388)

امروزه سعی سازندگان خودرو بر تولید خودروهایی با کمترین میزان آلایندگی است. اما فقط با طراحی خوب، کاهش آلاینده­ها تضمین نمی­شود. بلکه باید خودروها در زمان استفاده به صورت دوره­ای تست و عملکرد سیستم­های سوخت، احتراق و کنترل کننده­های آلایندگی بررسی شوند تا در صورت بروز عیب هر چه زودتر نسبت به رفع عیوب اقدام گردد. این کار بر عهده مراکز معاینه فنی خودروها گذاشته شده تا آلایندگی خودروها در حین استفاده به حداقل برسد (صالحی تینونی و همکاران، 1389).

ایران در سال ۱۳۸۴ در راستای حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی هوا، جدول زمانی استاندارد حد مجاز آلایندگی انواع خودروهای بنزینی، گازوییلی و دوگانه­سوز ساخت داخل و وارداتی و موتورسیکلت­ها را تعیین کرده است. بر این اساس، استاندارد حد مجاز آلایندگی خودروهای سبک، سنگین و نیمه سنگین در سال­های ۱۳۸۹ و ۱۳۹۰ یورو ۲ بوده است. اما طی سال­های ۱۳۹۱، 1392 این خودروها باید استاندارد یورو 4 را کسب می­کردند. استانداردهای آلایندگی اروپا میزان بیشینه مجاز را برای انتشار گازهای آلاینده خودروهایی که در کشورهای اتحادیه اروپا فروخته می­شوند، تعریف می­کند. این استاندارد، انتشار اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن­ها، منواکسیدکربن و ذرات معلق را در بردارد. میزان آلاینده­های NO و HC خودروهای بنزینی در استاندارد یورو ۲ به صورت جمع این دو آلاینده ذکر شده که در استاندارد یورو ۴ این مقادیر جداگانه اعلام می­شود. خودروهای بنزین سوز در هر دو استاندارد از اندازه گیری آلاینده ذرات معلق [19]PM معاف هستند.

در این استاندارد حدود مجاز بر اساس میزان آلودگی خروجی به تفکیک آلاینده (بر حسب گرم) بر مسافت (بر حسب کیلومتر) و بر اساس گروه خودرو و نوع سوخت مصرفی بیان می­شود (g/km) (سلیمانی و توکلی، ۱۳۹۱). استاندارد یورو 2 بر اساس سال اجرای آن 1996 در اتحادیه اروپا به استاندارد EC96 نیز مشهور است. در استاندارد یورو 2 میزانCO = 2.2 , NO + HC =0.5  گرم بر کیلومتر است.

گروه صنعتی ایران خودرو بزرگ‌ترین شرکت خودرو سازی ایران و خاورمیانه‌است که به طور متوسط ۵۰ درصد تولید خودرو ایران را به طور دائم به خود اختصاص داده‌است. این شرکت مهم‌ترین شرکت خودروسازی ایرانی است، که انواع خودروهای سبک و سنگین را با همکاری شرکای خارجی یا به تنهایی مونتاژ می‌کند. ایران خودرو سالانه حدود ۵۵۰ هزار دستگاه خودرو تولید می‌نماید. و شرکت سایپا پس از ایران خودرو با ۴۵ درصد به‌عنوان دومین خودروساز ایران، شناخته شد. در سال ۱۳۹۱ با تولید شمار ۴۷۷٫۸۹۰ دستگاه اتومبیل، معادل ۴۲ درصد از سهم بازار خودروی ایران را به خود اختصاص داد.

1-3-ضرورت مسئله

شهر شیراز از جمله شهرهای پرجمعیت است که دچار آلودگی هواست. به لحاظ شرایط جغرافیایی ویژه (محصور بودن در میان کوه­ها) و رشد به نسبت بالای جمعیت و همچنین تعداد و گوناگونی رو به افزایش آلاینده‌ها، به نظر می‌رسد که مشکل آلودگی در طول زمان روند صعودی و قابلیت پیشگیری کمتری را به خود بگیرد (واثقی و همکاران، 1387). با توجه به مشکلات روزافزون آلودگی هوا و عواقب زیست محیطی آن به دلیل عدم رعایت استانداردها در ساخت خودروها و سوخت مصرفی آن­ها، به‌ کارگیری و استفاده از استانداردهای نوین دنیا، جهت جایگزینی با استانداردهای قدیمی الزامی می­باشد. از این رو پژوهش حاضر قصد دارد به بررسی آلاینده­های خروجی از اگزوز (,O2 CO, CO2, HC) خودروهای سبک بپردازد.

1-4-اهداف

در این پروژه اهداف زیر دنبال می­گردد:

بررسی میزان آلایندگی خودروهای داخلی

مقایسه میزان آلایندگی خودروها بر اساس سال تولید آن­ها

مقایسه میزان آلایندگی خودروها بر اساس نوع کمپانی آن­ها

مقایسه و بررسی میزان آلایندگی خودروها از نظر نوع سیستم سوخت رسانی

فرضیات پژوهشی

میانگین تولید آلاینده­های خروجی از اگزوز خودرو بر حسب سال ساخت متفاوت است.

میانگین تولید آلاینده­های خروجی از اگزوز خودرو بر حسب نوع سوخت (دوگانه و یک­گانه) متفاوت است.

 میانگین تولید آلاینده­های خروجی از اگزوز خودرو بر حسب نوع موتور (کاربراتور و انژکتور) متفاوت است.

میانگین تولید آلاینده­های خروجی از اگزوز خودرو بر حسب نوع کمپانی (ایران خودرو و سایپا) متفاوت است.

Abstract

Air is a vital element of environment and air pollution endangers human and other living things health. Air pollution is a major environmental problem that leads to many other environmental hazards. Air pollution can be produced by different sources. The most important sources are vehicles which are one of the most important causes of air pollution. In this study, a systematic randomized sampling was applied and 1622 vehicles exhaust emissions data (including CO, CO2, HC, O2) were collected from an inspection center during 5 months. The exhaust parameters were measured by SAGEM GAS TESTER. Car models with more frequent visits have been entered to the study, which can be listed as: Pride, Peugeot GLX, 206, Samand, Pars, Peykan, Vanet-Peykan, Zamyad, L90, and ROA. SPSS and Microsoft Excel were used for data analysis and graphs drawing. Distribution tables and statistical charts were used for descriptive analysis and Pearson correlation test and t-test were used in hypothesis inferential analysis. The average concentration of O2, HC, CO2 and CO in IRAN KHODRO cars were 1/91% volume concentration, 302 ppm, 12/65% volume concentration and 1/8% volume concentration respectively. The average concentration of O2, HC, CO2 and CO in SAIPA cars were %1/51 volume concentration, 232 ppm, 13/24% volume concentration and 1/31% volume concentration, respectively. Results showed that there are remarkable correlations between the amount of air pollutants emissions and vehicle’s construction year, engine type, fuel type, and manufacturing company. Results also showed that cars manufactured by SAIPA, have a better condition regarding HC, CO and O2 emissions, than IRAN KHODRO cars. However, the IRAN KHODRO vehicles were in a better condition of CO2 emission.

Keywords: Air pollution, Exhaust emissions, Shiraz, Motor vehicles.