Môi trường và tác động của ôtô đến môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH Chuyên đề: MÔI TRƢỜNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA Ô TÔ ĐẾN MÔI TRƢỜNG GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN: PGS.TS. NGUYỄN LÊ NINH HỌC VIÊN: xxxxxx LỚP: CAO HỌC CKOxxx 4/2010 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ------------------------ LỜI CẢM ƠN ---------------------- Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. NGUYỄN LÊ NINH đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức trong môn học “Ôtô và môi trƣờng”. Cảm ơn Thầy đã gợi ý và hƣớng dẫn cho tôi trong thời gian hoàn thành chuyên đề nghiên cứu này. Trân trọng! MỤC LỤC NỘI DUNG Trang CHƢƠNG 1. DẪN NHẬP . Error! Bookmark not defined. 1.1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của chuyên đề Error! Bookmark not defined. 1.2 Mục đích của chuyên đề . Error! Bookmark not defined. 1.3 Giới hạn chuyên đề Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƢỜNG . Error! Bookmark not defined. 2.1. Môi trƣờng Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined. 2.1.2. Hệ sinh thái Error! Bookmark not defined. 2.1.3. Môi trƣờng “trong lành” Error! Bookmark not defined. 2.1.3.1. Môi trƣờng nƣớc . Error! Bookmark not defined. 2.1.3.2. Môi trƣờng không khí . Error! Bookmark not defined. 2.1.3.3. Môi trƣờng đất Error! Bookmark not defined. 2.2. Ô nhiễm môi trƣờng Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Ô nhiễm không khí . Error! Bookmark not defined. 2.2.1.1. Nguồn tự nhiên Error! Bookmark not defined. 2.2.1.2. Nguồn nhân tạo . Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Ô nhiễm nguồn nƣớc Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Ô nhiễm đất Error! Bookmark not defined. 2.2.3.1. Ô nhiễm tự nhiên . Error! Bookmark not defined. 2.2.3.2. Ô nhiễm nhân tạo Error! Bookmark not defined. 2.2.4. Các loại ô nhiễm khác Error! Bookmark not defined. 2.3. Tác hại của môi trƣờng ô nhiễm đến hệ sinh thái và con ngƣời . Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Carbon dioxide (CO 2 ) Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Dioxide Sulfur (SO 2 ) Error! Bookmark not defined. 2.3.3. Carbon monoxide (CO) Error! Bookmark not defined. 2.3.4. Nitrogen Oxide (NO x ) Error! Bookmark not defined. 2.3.5. Chlorofluorocarbon (CFC) . Error! Bookmark not defined. 2.3.6. Methane (CH 4 ) . Error! Bookmark not defined. 2.3.7. Hydrocarbure ( HC) . Error! Bookmark not defined. 2.3.8. Các hợp chất của chì (Pb) Error! Bookmark not defined. 2.3.9. Particulate Matter (PM) . Error! Bookmark not defined. 2.3.10. Mƣa acid Error! Bookmark not defined. 2.3.11. Tiếng ồn . Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 3. TÁC ĐỘNG CỦA Ô TÔ ĐỐI VỚI MÔI TRƢỜNG Error! Bookmark not defined. 3.1. Tổng quan về ô nhiễm do ôtô . Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Ô nhiễm do ôtô . Error! Bookmark not defined. 3.1.2. Một số tiêu chuẩn về khí xả ôtô . Error! Bookmark not defined. 3.1.2.1. Hoa Kỳ Error! Bookmark not defined. 3.1.2.2. Các nƣớc EU . Error! Bookmark not defined. 3.1.2.3. Nhật Bản . Error! Bookmark not defined. 3.1.2.4. Ở các nƣớc đang phát triển . Error! Bookmark not defined. 3.1.2.5. Các quy định về nồng độ bồ hóng trong khí xả động cơ Diesel .Error! Bookmark not defined. 3.1.2.6. Tiêu chuẩn Việt Nam Error! Bookmark not defined. 3.2. Ô nhiễm từ xe ôtô lắp động cơ xăng . Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Carbon monoxide (CO) Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Hydrocarbure (HC) Error! Bookmark not defined. 3.2.2.1. Ảnh hƣởng bởi nồng độ hỗn hợp Error! Bookmark not defined. 3.2.2.2. Ảnh hƣởng bởi cơ chế tôi màng lửa Error! Bookmark not defined. 3.2.2.3. Ảnh hƣởng bởi các không gian chết . Error! Bookmark not defined. 3.2.2.4. Ảnh hƣởng của sự hấp thụ, giải phóng HC ở màng dầu bôi trơn .Error! Bookmark not defined. 3.2.2.5. Ảnh hƣởng của chất lƣợng quá trình cháy Error! Bookmark not defined. 3.2.2.6. Ảnh hƣởng của lớp muội than . Error! Bookmark not defined. 3.2.2.7. Ảnh hƣởng của sự oxy hóa HC trong kỳ giãn nở và thải Error! Bookmark not defined. 3.2.2.8. Ảnh hƣởng của lọt khí . Error! Bookmark not defined. 3.2.2.9. Ảnh hƣởng của góc đánh lửa sớm Error! Bookmark not defined. 3.2.2.10. Ảnh hƣởng của tham số kết cấu động cơ Error! Bookmark not defined. 3.2.3. Nitrogen oxide (NO x ) . Error! Bookmark not defined. 3.2.3.1. Ảnh hƣởng của hệ số dƣ lƣợng không khí Error! Bookmark not defined. 3.2.3.2. Ảnh hƣởng của hệ số khí sót . Error! Bookmark not defined. 3.2.3.3. Ảnh hƣởng của góc đánh lửa sớm Error! Bookmark not defined. 3.2.4. Các hợp chất hữu cơ của chì Error! Bookmark not defined. 3.2.5. Dioxide Sulfur (SO 2 ) Error! Bookmark not defined. 3.2.6. Các chất khác không sinh ra từ phản ứng cháy của động cơ . Error! Bookmark not defined. 3.3. Ô nhiễm từ xe ôtô lắp động cơ Diesel . Error! Bookmark not defined. 3.3.1. Nitrogen oxide (NO x ) . Error! Bookmark not defined. 3.3.2. Carbon monoxide (CO) Error! Bookmark not defined. 3.3.3. Sulfur oxide (SO x ) Error! Bookmark not defined. 3.3.4. Hydrocarbure (HC) Error! Bookmark not defined. 3.3.5. Từ muội than, bồ hóng cho đến các Particulate Matter (PM) Error! Bookmark not defined. 3.4. Ô nhiễm từ trạng thái vận hành động cơ . Error! Bookmark not defined. 3.5. Ô nhiễm do chất lƣợng nhiên liệu: xăng, dầu . Error! Bookmark not defined. 3.5.1. Nhiên liệu động cơ xăng Error! Bookmark not defined. 3.5.2. Ảnh hƣởng của nhiên liệu Diesel . Error! Bookmark not defined. 3.6. Ô nhiễm do tiếng ồn ôtô Error! Bookmark not defined. 3.7. Các nguồn gây ô nhiễm khác trực tiếp hoặc gián tiếp từ ôtô . Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 4. BÀN VỀ CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG Error! Bookmark not defined. A- KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DO ÔTÔ . Error! Bookmark not defined. 4.1. Các giải pháp kỹ thuật giảm khói thải cho động cơ xăng trên ôtô Error! Bookmark not defined. 4.1.1. Cải tiến bộ chế hòa khí . Error! Bookmark not defined. 4.1.2. Giải pháp về kết cấu động cơ . Error! Bookmark not defined. 4.1.2.1. Cải tiến buồng cháy Error! Bookmark not defined. 4.1.2.2. Giảm tác hại các không gian chết trong buồng đốt động cơ .Error! Bookmark not defined. 4.1.2.3. Cải tiến hệ thống đƣờng ống nạp Error! Bookmark not defined. 4.1.2.3. Kỹ thuật cháy phân lớp với hỗn hợp nghèo Error! Bookmark not defined. 4.1.2.4. Cải tiến hệ thống đánh lửa Error! Bookmark not defined. 4.1.2.5. Phun xăng điều khiển theo chƣơng trình PGM (Programmed fuel injection) Error! Bookmark not defined. 4.1.2.6. Hoàn lƣu sản vật cháy (Exhaust Gas Recirculation) Error! Bookmark not defined. 4.1.2.7. Hệ thống sấy nóng đƣờng nạp và giữ nhiệt độ khí nạp tối ƣu Error! Bookmark not defined. 4.1.2.8. Phƣơng pháp phun nhiên liệu . Error! Bookmark not defined. 4.1.2.9. Góc phối khí Error! Bookmark not defined. 4.1.3. Công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) Error! Bookmark not defined. 4.2. Các giải pháp kỹ thuật giảm khói thải độc hại cho động cơ Diesel trên ôtô .Error! Bookmark not defined. 4.2.1. Các giải pháp cải tiến . Error! Bookmark not defined. 4.2.2. Ứng dụng hệ thống phun nhiên liệu Common Rail trên động cơ Diesel Error! Bookmark not defined. 4.3. Giải pháp sử dụng bộ xúc tác khí xả . Error! Bookmark not defined. 4.4. Giải pháp khắc phục ô nhiễm từ nhiên liệu cho động cơ . Error! Bookmark not defined. 4.4.1. Xăng . Error! Bookmark not defined. 4.4.2. Diesel . Error! Bookmark not defined. 4.4.3. Dùng nhiên liệu thay thế Error! Bookmark not defined. 4.4.3.1. Cồn Error! Bookmark not defined. 4.4.3.2. MDE (Diemethyl Ether, C 2 H 6 O) Error! Bookmark not defined. 4.4.3.3. Khí hóa lỏng, LPG (Liquefied Petroleum Gas) . Error! Bookmark not defined. 4.4.3.4. Khí thiên nhiên hóa lỏng (CNG, LNG) Error! Bookmark not defined. 4.4.3.5. Khí sinh học (biogas) Error! Bookmark not defined. 4.4.3.6. Các loại Diesel sinh học: . Error! Bookmark not defined. 4.5. Giải pháp khắc phục ô nhiễm từ trạng thái vận hành Error! Bookmark not defined. 4.6. Giải pháp khắc phục ô nhiễm tiếng ồn của ôtô . Error! Bookmark not defined. 4.6.1. Dùng bộ giảm thanh . Error! Bookmark not defined. 4.6.2. Sử dụng còi ôtô hợp lý . Error! Bookmark not defined. 4.6.3. Thiết kế hợp lý . Error! Bookmark not defined. 4.7. Sử dụng các nguồn động lực khác động cơ đốt trong trên ôtô Error! Bookmark not defined. 4.7.1. Ôtô dùng năng lƣợng mặt trời ( solar car) . Error! Bookmark not defined. 4.7.2. Ôtô điện dùng năng lƣợng từ accu . Error! Bookmark not defined. 4.7.3. Ôtô điện dùng năng lƣợng từ pin nhiên liệu (fuel cell) . Error! Bookmark not defined. 4.7.3. Ôtô hybrid (hybrid vehicle) . Error! Bookmark not defined. 4.8. Các giải pháp kỹ thuật khắc phục ô nhiễm khác . Error! Bookmark not defined. 4.9. Các giải pháp từ phía xã hội nhằm khắc phục ô nhiễm do xe ôtô Error! Bookmark not defined. B- KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DO CÁC NGUYÊN NHÂN KHÁC Error! Bookmark not defined. 1. Ở các thành phố lớn . Error! Bookmark not defined. 2. Trồng cây gây rừng Error! Bookmark not defined. 3. Hoạt động khai thác tài nguyên, khoáng sản . Error! Bookmark not defined. 4. Tìm các nguồn năng lƣợng mới . Error! Bookmark not defined. 4.1. Năng lƣợng mặt trời Error! Bookmark not defined. 4.2. Năng lƣợng gió . Error! Bookmark not defined. 4.3. Năng lƣợng thủy triều, năng lƣợng từ tia sét… Error! Bookmark not defined. 4.4. Năng lƣợng từ pin nhiên liệu (fuel cell) Error! Bookmark not defined. 4.5. Năng lƣợng từ nhiên liệu sinh học có thể tái tạo Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN . Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined. 1 CHƢƠNG 1 DẪN NHẬP Môi trƣờng và cuộc sống con ngƣời: Môi trƣờng là nơi trú ngụ của con ngƣời và hầu hết các sinh vật cạn. Con ngƣời thừa hƣởng từ môi trƣờng: tài nguyên không khí, tài nguyên nƣớc, tài nguyên đất,… đó là những nguồn tài nguyên vô giá. Môi trƣờng nói chung, chính là nền tảng cho sự tồn tại của loài ngƣời. Con ngƣời sử dụng chúng cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và văn hóa. Sử dụng tài nguyên đất vào hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung cấp lƣơng thực thực phẩm. Sử dụng tài nguyên không khí, nƣớc… để phục vụ thiết yếu cho sự tồn tại trên trái đất này. Môi trƣờng có trong lành thì con ngƣời mới khỏe mạnh. Đó là tất yếu. Môi trƣờng hiện nay có trong lành không? Từ lúc con ngƣời xuất hiện trên trái đất, thiên nhiên đã từng bƣớc bị chế ngự. Sự phát triển về trí tuệ của loài ngƣời đã làm cho trái đất đẹp hơn, kỳ vĩ hơn. Nhƣng đi cùng với nhịp độ gia tăng dân số, sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tốc độ phát triển công nghiệp và hoạt động đô thị hóa chóng mặt nhƣ hiện nay thì hoạt động của con ngƣời đã làm mất cân đối giữa các nhân tố sinh thái, vƣợt qua những giới hạn sinh thái của các quần xã sống trên trái đất. Vì thế, môi trƣờng sống của con ngƣời ngày càng tồi tệ. Trái đất ngày càng ô nhiễm. Thiên nhiên trong lành bây giờ trở thành niềm mơ ƣớc của các nhà khoa học và những ngƣời hiểu biết có lƣơng tri. Việt Nam thì sao? Cũng không ngoại lệ, môi sinh bị hủy hoại từng ngày, từng giờ. Chúng ta, các con ngƣời cùng sử dụng chung môi trƣờng này, trái đất này hãy cùng nhau hành động trƣớc khi quá muộn. Với mục đích đó, chuyên đề “Môi trường và tác động của ôtô đến môi trường” đã đƣợc thực hiện. Mong muốn của chuyên đề là “vạch mặt, chỉ tên” một tác nhân góp phần không nhỏ vào ô nhiễm, đồng thời cũng cung cấp một số giải pháp khắc phục khi mà ôtô vẫn còn là một phƣơng tiện chính phục vụ cho con ngƣời. Đó cũng là một hành động chung tay bảo vệ trái đất này. 2 Một đứa bé băng qua rừng chai nhựa của bãi rác (Ấn Độ). -------------------------------------------- 1.1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của chuyên đề * Cơ sở khoa học: Thực hiện chuyên đề trên cơ sở của: - Khảo sát, thu thập thông tin về tình hình ô nhiễm môi trƣờng hiện nay. - Các tiêu chuẩn hiện hành về môi trƣờng. - Phân tích một số tài liệu về y học. - Phân tích quá trình cháy của động cơ đốt trong. - Phân tích một số vấn đề thuộc xã hội học. * Tính thực tiễn: - Góp phần bảo vệ môi trƣờng sống của loài ngƣời. 1.2 Mục đích của chuyên đề - Khảo sát tình hình ô nhiễm môi trƣờng hiện nay, đối chiếu với các tiêu chuẩn hiện hành để để đánh giá đúng thực trạng ô nhiễm. - Phân tích tác hại của ô nhiễm đối với sức khỏe của con ngƣời và hệ sinh thái. - Phân tích ô nhiễm ô nhiễm không khí do động cơ ôtô: nguyên nhân, tác hại, đề xuất hƣớng giải quyết. 1.3 Giới hạn chuyên đề Do phụ thuộc vào thời gian và trình độ nên phạm vi nghiên cứu đƣợc giới hạn trong: Đánh giá thực trạng ô nhiễm hiện nay. Chỉ ra nguyên nhân, tác hại, đề xuất hƣớng giải quyết ô nhiễm không khí do ôtô đối với môi trƣờng sống. Không nghiên cứu sâu đến ô nhiễm môi trƣờng đất, môi trƣờng nƣớc… bởi các yếu tố khác nhƣ: công nghiệp hóa, khai thác tài nguyên thiên nhiên… Môi trƣờng có trong lành không? 2 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƢỜNG Nội dung: Cung cấp các kiến thức cơ bản về ô nhiễm môi trƣờng, thực trạng ô nhiễm hiện nay. Ảnh hƣởng của các chất từ môi trƣờng ô nhiễm đến sức khỏe con ngƣời. (Trong chương này có đề cập sâu hơn về ô nhiễm môi trường không khí, đó là nghiên cứu trọng tâm của chuyên đề). 2.1. Môi trƣờng 2.1.1 Khái niệm Môi trƣờng là một tổ hợp các yếu tố bên ngoài của một hệ thống nào đó. Chúng tác động lên hệ thống này và xác định xu hƣớng và tình trạng tồn tại của nó. Môi trƣờng có thể coi là một tập hợp, trong đó hệ thống đang xem xét là một tập hợp con. Môi trƣờng của một hệ thống đang xem xét cần phải có tính tƣơng tác với hệ thống đó. Hay nói cách khác, môi trƣờng là tập hợp tất cả các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh con ngƣời, ảnh hƣởng tới con ngƣời và tác động đến các hoạt động sống của con ngƣời nhƣ: không khí, nƣớc, độ ẩm, sinh vật, xã hội loài ngƣời và các thể chế. * Môi trƣờng tự nhiên: Bao gồm các nhân tố thiên nhiên nhƣ vật lý, hóa học, sinh học, tồn tại ngoài ý muốn của con ngƣời, nhƣng cũng ít nhiều chịu tác động của con ngƣời. Đó là ánh sáng mặt trời, núi sông, biển cả, không khí, động, thực vật, đất, nƣớc, . Môi trƣờng tự nhiên cho ta không khí để thở, đất để xây dựng nhà cửa, trồng cấy, chăn nuôi, cung cấp cho con ngƣời các loại tài nguyên khóang sản cần cho sản xuất, tiêu thụ,… Tất cả các tài nguyên này đều do môi trƣờng cung cấp và giá trị của tài nguyên phụ thuộc và mức độ khan hiếm và giá trị của nó trong xã hội. Hay nói cách khác, môi trƣờng tự nhiên là không gian sống của con ngƣời và sinh vật. Trong quá trình tồn tại và phát triển, con ngƣời cần có các nhu cầu tối thiểu về không khí, độ ẩm, nƣớc, nhà ở . cũng nhƣ các hoạt động vui chơi giải trí khác. Tất cả các nhu cầu này đều do môi trƣờng tự nhiên cung cấp. Tuy nhiên, khả