Черные клубы дыма, вырывающиеся из выхлопных труб дизельных автомобилей, раньше были достаточной причиной, чтобы затаить дыхание. Десятилетиями нарратив был простым: дизели грязные. Они расходуют топливо экономичнее, но выбрасывают коктейль токсинов, оставляющий неприятный привкус в воздухе — и буквально в наших легких. Но история меняется. Новое международное исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, предполагает, что современные дизельные автомобили могут быть чище своих бензиновых аналогов с точки зрения конкретных загрязнителей воздуха.
Команда исследователей сосредоточилась на выхлопных газах легковых автомобилей, уделив особое внимание углеродсодержащим твердым частицам (ТЧ). Речь идет не просто о видимой пыли. Мы говорим о вдыхаемых твердых веществах и жидких каплях, некоторые из которых в 30 раз меньше человеческого волоса. Эти частицы образуются, когда органические соединения реагируют с газами, такими как оксиды азота (NOx) и оксиды серы (SOx), в атмосфере.
Понимание углеродсодержащих твердых частиц
Не все ТЧ одинаковы. В исследовании подчеркивается углеродсодержащая ТЧ — токсичная смесь сажи, первичных органических аэрозолей (ПОА) и вторичных органических аэрозолей (ВООА). Большинство выбросов от легковых автомобилей попадает в категорию ВООА. Высокий уровень ВООА крайне вреден для здоровья человека, представляя значительный риск для дыхательной системы.
Нормативные требования ужесточались с годами. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) уже давно требует тестирования выбросов транспортных средств и топлива, чтобы держать эти уровни под контролем. Однако правоприменение имеет сложную историю.
Пробуждение от Volkswagen
Помните 2015 год? Это был тяжелый год для репутации дизельных двигателей. Миллионы владельцев Volkswagen обнаружили, что их дизельные двигатели выбрасывают NOx в 40 раз больше установленного законом предела. NOx способствует образованию смога, кислотных дождей и приземного озона. Это стало огромным ударом по репутации дизельных двигателей.
Исторически дизельные двигатели выполняли свою часть обязательств по выбросам углекислого газа (CO2), обычно опережая бензиновые двигатели в этом показателе. Однако они были известны выбросами более высоких уровней NOx и мелких твердых частиц. Старые дизели, не оснащенные современными технологиями фильтрации, остаются спорным вопросом в экологических дебатах.
Лабораторный тест: холодный пуск и фильтры
Новое исследование попыталось разобраться в ситуации с помощью строгого лабораторного теста. Исследователи не полагались только на стандартные проверки на ходу. Они собирали образцы сырых выхлопных газов и разбавленных проб в реальном времени в контролируемых условиях: при -7°C (19°F) и 22°C (72°F).
Результаты были резкими. Современные дизельные автомобили, оснащенные сажевыми фильтрами, превзошли бензиновые автомобили в снижении содержания углеродсодержащих ТЧ. Бензиновые автомобили выбрасывали значительно больше этих токсичных аэрозолей.
«Бензиновые автомобили выбрасывали в среднем в 10 раз больше углеродсодержащих аэрозолей при 22 °C и в 62 раза больше при −7 °C по сравнению с дизельными автомобилями», — сообщили исследователи.
Почему такая огромная разница при низкой температуре? Все дело в холодном пуске. Когда вы заводите бензиновый двигатель в морозную погоду, катализатор еще не достиг рабочей температуры. Эффективность сгорания снижается, и несгоревшие углеводороды выбрасываются в виде твердых частиц. Дизельные двигатели, часто рассчитанные на более высокую степень сжатия и другие циклы сгорания, лучше справлялись с холодным пуском в этом конкретном показателе.
Компромисс с NOx
Однако есть нюанс. Хотя дизельные автомобили выиграли войну с твердыми частицами в лаборатории, они проиграли битву за NOx. Команда обнаружила, что дизельные двигатели выбрасывали в 10 раз больше NOx, чем бензиновые автомобили, при обеих температурах.
Это создает сложную картину. Загрязняют ли дизели меньше? Это зависит от того, как вы определяете загрязнение. Если вас беспокоят ВООА и мелкие твердые частицы, современные дизели с фильтрами являются победителями. Если вы сосредоточены на NOx и образующемся из него смоге, бензиновые автомобили лидируют в этом конкретном тесте.
Реальные оговорки
Лабораторные данные чисты. Реальная езда грязна. Исследование признает, что стандартные циклы вождения не всегда отражают фактическое использование. На более длинных загородных поездках выбросы дизельных двигателей могут возрастать. Езда на высокой скорости вносит переменные, которые лаборатория не тестировала.
Кроме того, сами сажевые фильтры не являются волшебным средством. Они могут производить диоксид азота, известный раздражитель дыхательных путей. Таким образом, хотя фильтр улавливает сажу, он может способствовать возникновению других химических проблем в воздухе.
Вердикт: Все сложно
Дебаты о том, какой двигатель экологичнее, не утихают. Международный совет по чистому транспорту (ICCT) отметил, что в 2015 году выбросы оксида азота от дизельных автомобилей были связаны с 107 600 преждевременных смертей по всему миру. Это тяжелая цена.
С другой стороны, нормативные рамки развиваются. Стандарты EPA Tier 3, внедренные в период с 2017 по 2025 год в США и Канаде, направлены на резкое сокращение как выбросов из выхлопной трубы, так и испарительных выбросов. Ожидается, что эти стандарты приведут реальные выбросы NOx к их наименьшим значениям за всю историю.
До тех пор воздух остается смешанным. Вы можете купить дизель и дышать легче от сажи, или купить бензиновый автомобиль и надеяться, что катализатор быстро прогреется. Химия одинакова в обоих случаях, но результат меняется в зависимости от двигателя, погоды и дороги.
В 2016 году общие выбросы диоксида углерода в США от авиации и сгорания автомобильного бензина достигли примерно 1,147 миллиарда метрических тонн. Это составляет около 22 процентов всех выбросов CO2, связанных с энергетикой в США.
Цифры не лгут. Выбор двигателя, который вы делаете сегодня, — это лишь одна переменная в огромном, продолжающемся уравнении.
