۱-۲- 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 می­ شود که می ­تواند منبع طبیعی و یا مصنوعی داشته باشد (نصرالهی و غفاری، ۱۳۸۹). 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، ۱۳۹۲).
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^[۱] و همکاران، ۲۰۰۲٫، نیبرگ^[۲] و همکاران، ۲۰۰۰٫، چن^[۳] و همکاران، ۲۰۰۷٫، سان^[۴] و همکاران، ۲۰۰۶٫، بورجو^[۵] و همکاران، ۲۰۰۶) حملات قلبی عروقی (پیترز^[۶] و همکاران، ۲۰۰۴٫، تونی^[۷] همکاران، ۲۰۰۷٫، میلر^[۸] و همکاران، ۲۰۰۷٫، آیونان و پان^[۹]، ۲۰۰۴،. بورنت و کریسکی^[۱۰] ۱۹۹۴٫، جرت^[۱۱] و همکاران، ۲۰۰۵) مشکلات تنفسی در کودکان (گایودرمن^[۱۲] و همکاران، ۲۰۰۷٫، مورگنسترن^[۱۳] و همکارن، ۲۰۰۷٫، هیوآنگ و لاندن^[۱۴]، ۲۰۱۲) 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 ۶۰ میلیون لیتر بنزین در روز مصرف می­ کنند. 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، ۱۳۸۵).
منواکسیدکربن گازی است بی­رنگ و بی­بو که عملاً حاصل احتراق ناقص سوخت­های فسیلی است که به جای دی­اکسیدکربن تشکیل می­ شود 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 می­ دهند. 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 ۲۶۰۰ میلیون تن در سال برآورد گردیده است که ۶۰ درصد از این مقدار توسط فعالیت­های انسانی تولید می­ شود (صالحی تینونی و همکاران، ۱۳۹۱).
دی اکسید­کربن گازی بی­رنگ و بی­بو می­باشد. دی­اکسیدکربن با اثر گلخانه­ای طبیعی مانع از سرد شدن زمین می­ شود. البته غلظت­های بالای دی­اکسیدکربن در جو، که از سوخت­های فسیلی حاصل می­ شود به عنوان آلاینده جوی به شمار می­رود.
اصلی­ترین ماده شیمیایی موجود در بنزین و سایر فراورده­های نفتی را هیدروکربن­ها تشکیل می­ دهند. 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 نتیجه­ کافی نبودن هوای احتراق است (علیزاده، ۱۳۸۰).
سه منبع اصلی آلودگی عبارتند از: مخزن سوخت و کاربراتور، محفظه لنگ‌ها و اگزوز (فیروزگان، ۱۳۸۷). به طورکلی ۸۵% آلودگی هوا از لوله اگزوز و محل اتصال میل لنگ می­باشد.۶۰% هیدروکربن از لوله اگزوز خارج می­ شود. تقریبا ۲۵% هیدروکربن­ها از محل اتصال میل لنگ به بیرون نشت می­ کند (دهقانی، ۱۳۸۴). هرخودرو به متوسط در سال kg5000 مواد آلوده کننده جوی تولید می­ کند یعنی بازاء مصرف حدود ۲۰۰۰ 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 می­ شود (عجب شیرچی و علیزاده، ۱۳۸۴).
کاتالیست کنورتور قطعه­ای متخلل و به شکل استوانه که بین موتور و انباری اگزوز خودرو نصب می­ شود. میزان هیدروکربن را ۹۷ درصد و انواع اکسدکربن را ۹۶ درصد کاهش می­دهد. خودرویی که کاتالیست دارد ۰۳/۰درصد آلودگی تولید می­ کند. مبدل کاتالیستی تاریخ مصرف دارد و بعد از سه الی چهار سال از کار می­افتد و باید تعویض شود (خان فکر و همکاران، ۱۳۸۸)
امروزه سعی سازندگان خودرو بر تولید خودروهایی با کمترین میزان آلایندگی است. اما فقط با طراحی خوب، کاهش آلاینده­ها تضمین نمی­ شود. بلکه باید خودروها در زمان استفاده به صورت دوره­ای تست و عملکرد سیستم­های سوخت، احتراق و کنترل کننده­ های 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، ۱۳۸۹).
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، ۱۳۹۲ این خودروها باید استاندارد یورو ۴ را کسب می­کردند. استانداردهای آلایندگی اروپا میزان بیشینه مجاز را برای انتشار گازهای آلاینده خودروهایی که در کشورهای اتحادیه اروپا فروخته می­شوند، تعریف می­ کند. 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 می­ شود. خودروهای بنزین سوز در هر دو استاندارد از اندازه گیری آلاینده ذرات معلق ^[۱۹]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 می­ شود (g/km) (سلیمانی و توکلی، ۱۳۹۱). استاندارد یورو ۲ بر اساس سال اجرای آن ۱۹۹۶ در اتحادیه اروپا به استاندارد EC96 نیز مشهور است. در استاندارد یورو ۲ 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 می کند. 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.
۱-۳-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، ۱۳۸۷). 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.
۱-۴-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

    1. 1. فرضیات پژوهشی

     

     

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

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

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

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

فصل دوم
پیشینه تحقیق
۲-۱- مقدمه
در مورد میزان آلاینده­های خروجی از اگزوز برخی خودروهای سبک پژوهش­های مختلفی صورت گرفته است که در دو بخش پژوهش­های داخلی و خارجی به چکیده­ای از آن­ها اشاره می­ شود.
۲-۲ -پژوهش­های داخلی
روشن ضمیر و همکاران (۱۳۸۰) با بررسی آلودگی هوای تهران برنامه جامعی برای مبارزه با آلودگی هوا ارائه دادند. نتایج نشان داد که با اجرای این برنامه، آلودگی هوای تهران به میزان ۱۶ درصد کاهش پیدا می­ کند. بررسی اقدامات حاکی از آن بود که کم هزینه­ترین راه مبارزه با آلودگی هوا، پیشگیری از انتشار آلاینده­ها با بهره­ گیری از فناوری­های مناسب است. برای مبارزه با آلودگی هوا ناشی از حمل و نقل در شهرهای بزرگ دو استراتژی متفاوت وجود دارد. یکی استفاده از خودروی برقی و دیگری استفاده از خودروهای احتراق داخلی و سپس تلاش در جهت کنترل کردن و کاستن از آلودگی تولید شده توسط آنهاست.
جنیدی جعفری (۱۳۸۱) به بررسی آلاینده­های خروجی از اگزوز خودروهای بنزینی و دیزلی در انگلیس پرداخت. و برای این منظور ۳۰۰ خودرو پس از معاینه اولیه انتخاب شده و آلاینده­های خروجی از آنها با دستگاه آنالیز گاز testoدر شرایط مختلف دمای محیط و موتور مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که آلاینده­های CO , NO, HC خروجی از خودرو ناشی از موتورهای دیزلی زمانی­که موتور گرم باشد کمتر از موتورهای بنزینی بدون کاتالیست بوده است، در حالی که میزان خروج این آلاینده­ها در موتورهای با سیستم کاتالیستی کنترل آلاینده سه­گانه نزدیک به موتورهای دیزل است. نصب سیستم­های کاتالیستی بر روی خودروهای تولیدی توسط سازندگان خودرو می ­تواند تاثیر مثبتی بر روی کاهش بسیاری از آلاینده­های هوای خروجی از اگزوز خودرو داشته باشد.
بیات (۱۳۸۳) به بررسی سهم بندی منابع تولید آلودگی هوای شهر تهران با روش­های تعیین میزان سهم نسبی منابع شامل استفاده از ضرایب انتشار و محاسبه میزان انتشار در منشاء تولید آلودگی پرداخت و به این نتیجه رسید که ۹۰ درصد وزن کل آلاینده­های هوای شهر تهران از وسایل نقلیه منتشر شده و ۱۰ درصد مابقی مربوط به منابع ثابت می­باشد . بیش ازسه چهارم وزن آلاینده­های هوا را منواکسیدکربن تشکیل می­دهد که ۷/۹۸ درصد آن مربوط به وسایل نقلیه بوده است. آلاینده بعدی هیدروکربن ۴/۱۱ درصد است که بیش از ۷۰ درصد آن مربوط به منابع متحرک می باشد.
کشاورزی شیرازی و همکاران (۱۳۸۵) به بررسی سنجش مقدار متیل ترشری بوتیل اتر (^[۲۰]MTBE) در جایگاه­های سوخت رسانی در سطح تهران پرداختند و به این نتیجه رسیدند که استفاده از MTBE موجب حذف سرب از بنزین می­ شود که ابزاری مناسب برای کنترل آلودگی خروجی از اگزوز خودروهاست.
شفیع پور مطلق وکمالان (۱۳۸۵) با بررسی میزان انتشار انواع آلاینده­های ناشی از ناوگان حمل و نقل شهر تهران به این نتیجه رسیدند که سهم منابع متحرک در آلودگی هوای تهران در سال ۸۱ ، (۸۸٫۹ درصد) بوده که موتورسیکلت­ها، خودروهای سبک و وسایل نقلیه دیزلی سنگین در انتشار آلاینده­ها در بین منابع متحرک به ترتیب ۲۲ ، ۷۴ و ۳ درصد بوده است.
رضازاده (۱۳۸۷) به بررسی وضعیت انتشار گازهای آلاینده هوا درخودروهای بنزینی شهر قزوین پرداخت. بدین منظور نمونه برداری به صورت تصادفی از خروجی اگزوز ۶۳ خودرو پارامترهای CO،CO₂ ، HC، O₂ اندازه ­گیری شد و داده ­های بدست آمده با بهره گرفتن از آزمون آماری t استیودنت مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. و به این نتیجه رسید که از نظر انتشار HC خودروی شورلت بیشترین اختلاف و تاکسی‌های پیکان کمترین اختلاف با حد استاندارد PPM ۴۰۰ را دارند و خودرو پژو ۲۰۶ در بهترین وضعیت بدون اختلاف می‌باشد. از نظر انتشار CO پژو آردی بیشترین اختلاف و گروه سمند، پژو، پارس و… کمترین اختلاف با حد استاندارد ۴ درصد حجمی را دارند و خودروی پژو ۲۰۶ در بهترین وضعیت بدون اختلاف می‌باشد. بطور کلی ۷۷ درصد از خودروهای ارزیابی شده دارای خروجی بالاتر از حد استاندارد تعریف شده زیست محیطی می‌باشند که با تنظیم به موقع موتور، ضمن کاهش مصرف سوخت، نقش مهمی در کاهش آلودگی هوا خواهند داشت.
متصدی زرندی و همکاران (۱۳۸۸) به بررسی میزان آلاینده CO در شهر تهران در خلال اجرای طرح جامع کاهش آلودگی هوا پرداختند. بدین منظور داده ­های آماری ایستگاه­های سنجش آلودگی هوای شهر تهران با بهره گرفتن از نرم افزار EXCEL مورد تحلیل قرار گرفت به این نتیجه رسیدند که اجرای طرح جامع کاهش آلودگی هوای تهران در کاهش میزان این آلاینده آن­چنان که انتظار می­رفت موثر نبوده ولی تا حدودی توانسته است از افزایش این آلاینده، با توجه به روند افزایشی میزان وسایل نقلیه موتوری که منبع اصلی تولید CO در سطح شهر می­باشد جلوگیری نماید.
قلی زاده و همکاران (۱۳۸۸) با بررسی ارتباط آلودگی هوا با مرگ و میر جمعیت شهر تهران و با مطالعه داده ­های مربوط به مرگ و میر طی دوره ۴ ساله به این نتیجه رسیدند که بین آلودگی هوا و مرگ و میر در شهر تهران ارتباط معناداری وجود دارد. بیشترین همبستگی بین آلودگی هوا با مرگ و میر مربوط به فصل پاییز می­باشد که علت این امر افزایش وارونگی دما و آلودگی هوا در این فصل است.
مظفری و همکاران (۱۳۹۰) به بررسی انتشار آلاینده­های هوا ناشی از وسایل نقلیه موتوری در شهر یزد پرداختند. بدین منظوربا استفاده از روش نمونه گیری تصادفی ساده به وسیله دستگاه دلت مقادیر آلاینده­های خروجی از اگزوز وسایل نقلیه بنزینی را مورد بررسی قرار دادند. و به این نتیجه رسیدند که میزان آلاینده­های HC ,CO ,NO , CO₂ در فصل تابستان بیش از سایر فصول است و در مرتبه دوم فصل زمستان قرار دارد، و سنجش میزان آلاینده­های خروجی از اگزوز خودروهای بنزینی نشان داد که اتومبیل­های ماتیز، هیوندا و انواع دوو نسبت به سایر گروه­ ها در وضعیت بسیار خوب قرار داشته، و خودروهای پژو، سمند و رنو استاندارد توسط شورای عالی حفاظت محیط زیست را رعایت نموده و میزان گازهای خروجی سایر خودروها پاترول، پراید، پیکان، آردی، جیپ و گالانت از استاندارد تعریف شده بسیار فاصله دارد.
منصوری و همکاران (۱۳۹۰) به بررسی کیفیت و رتبه بندی آلایندگی خودروهای تولید داخل پرداختند که داده ­های مورد نیاز این تحقیق در مرکز معاینه فنی کرمان با نمونه گیری تصادفی از ۲۲۰۰ خودروی مراجعه کننده در مدت ۱۰ ماه با بهره گرفتن از دستگاه آنالیز کننده دود اگزوز MGT5 انجام گرفت. در نتایج بدست آمده مشاهده شد که چهار خودروی هیوندای ورنا، ال۹۰ ، پژو ۲۰۶ و ریو رتبه ­های اول تا چهارم را به لحاظ کیفیت آلایندگی خود اختصاص داده­اند همگی از نوع شانزده سوپاپ می باشند، که این امر نشان دهنده تاثیر راندمان حجمی برکاهش آلاینده های خروجی اگزوز بوده و خودروی پیکان در ردیف آخر از لحاظ کیفیت آلایندگی می­باشد