Nghiên cứu hóa lý quá trình hình thành
các hạt rắn trong khí thải động cơ ô tô:
Mô hình hóa và thực nghiệm
TS. Nguyễn Thị Thanh Xuân
Sự phát thải của động cơ ô tô, đặc biệt dưới dạng các hạt ô nhiễm, có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng. Thực vậy, những hạt ô nhiễm có kích thước dưới 2,5 µm thường dễ dàng xâm nhập sâu vào cơ thể theo đường hô hấp và sinh ra những sản phẩm độc hại. Các nhà chế tạo động cơ và các nhà chế biến dầu mỏ cần phải tìm kiếm những thông tin chính xác liên quan đến sự hình thành các hạt ô nhiễm này, cũng như sự biến đổi của chúng để định hướng cho sự phát triển của động cơ và sản phẩm dầu mỏ. Vì vậy, việc sử dụng một công cụ mô hình hóa các quá trình liên quan trong trường hợp này là thực sự cần thiết. Sự phân bố kích thước của các hạt ô nhiễm phát thải từ động cơ ô tô đã đặc biệt được quan tâm nghiên cứu, tuy nhiên, do sự khác nhau đáng kể về điều kiện nghiên cứu, thí nghiệm giữa các nơi dẫn đến nhiều khó khăn khi so sánh các kết quả. Một số giả thuyết liên quan đến sự hình thành của các hạt ô nhiễm này đã được xem xét, trong đó nêu rõ giai đoạn tạo mầm (chuyển hóa khí-lỏng) của hỗn hợp nước – axit sulfuric sẽ đóng một vai trò quan trọng, nhưng cũng không loại trừ sự tham gia của các hydrocarbon.
Một công cụ mô hình hóa đã được phát triển trong nghiên cứu này, có tính đến các hiện tượng khác nhau có thể tham gia vào sự hình thành của các hạt ô nhiễm : tạo mầm, tăng trưởng (gia tăng kích thước) và liên kết hạt, … cũng như sự thay đổi về nhiệt độ và nồng độ dọc theo đường xả khói thải ô tô cũng như dọc theo đường trích mẫu đo khói thải (pha loãng, xúc tác, bộ lọc muội). Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hạt sol khí – lỏng chỉ có thể được hình thành ngay sau khi pha loãng khói thải. Mô hình này đã được xác nhận một cách thành công bằng cách so sánh với một loạt các kết quả đo bằng thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của các thông số liên quan đến nhiên liệu (hàm lượng lưu huỳnh), đến động cơ (tốc độ động cơ, mức tiêu thụ nhiên liệu, …), và các điều kiện đo (nhiệt độ, tỷ lệ pha loãng, độ ẩm, thời gian lưu, …). Luận án này đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn cơ chế hình thành các hạt ô nhiễm, từ đó có cơ sở lý giải được sự không đồng nhất giữa các kết quả thực nghiệm đo hạt ô nhiễm, đồng cung cấp những thông tin đáng tin cậy để các nhà lập pháp có thể dự báo được mức độ phát thải của động cơ ô tô từ đó đưa ra những tiêu chuẩn phát thải phù hợp.
Đoạn clip sau đây giới thiệu tóm tắt kết quả nghiên cứu:
