CC BY
17
sr^
О КОРРЕЛЯЦИИ МЕЖДУ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ 3,4-БЕНЭПИРЕНА И ОКИСИ УГЛЕРОДА В ОТРАБОТАННЫХ ГАЗАХ
АВТОМОБИЛЕЙ
Кандидат медицинских наук В. А. Гофмеклер, кандидат биологических наук М. Д. Маната, инженеры Ж. Г. Манусаджанц и J1. Л. Степанов
Из кафедры коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей и научно-исследовательского института автомобильного транспорта
Как известно, одним из сильнодействующих и распространенных канцерогенных веществ во внешней среде является 3,4-бензпирен, обнаруживаемый также в отработавших газах автомобилей.
По данным Котин и др. (Kotin, 1954), наибольший выброс 3,4-бенз-пирена наблюдается при работе двигателя на малых оборотах, что согласуется и с выбросом окиси углерода. Видимо, существует какая-то корреляция между выделениями 3,4-бензпирена и окиси углерода, которая может служить критерием неполноты сгорания топлива. Выяснение этой корреляции может представить большой интерес при решении вопросов санитарной охраны атмосферы воздуха.
Для определения содержания 3,4-бензпирена в отработанных газах мы пользовались спектрально-флуоресцентным методом, состоящим, как известно, из 4 этапов: экстракции, хроматографического фракционирования, качественного обнаружения по спектрам флуоресценции и количественного определения по спектрам поглощения (П. П. Дикун, 1955). Для анализа отбирали твердую фазу из автомобильного выхлопа— сажу, поскольку, по данным ряда авторов [Сэвик (Sawick и др., 1960], 3,4-бензпирен находится в воздухе именно в виде твердой фазы. Для отбора проб сажи мы выбрали синтетическую ткань марки ФПА-15 на ацетилцеллюлозной основе, которая характеризуется малым сопротивлением, большой задерживающей способностью по отношению к высокодисперсным частицам и не растворяется в органических растворителях — бензоле, дихлорэтане и др.
В процессе отбора проб было использовано 2 типа сконструированных нами фильтродержателя. Фильтродержатель первого типа представлял конус, в основании которого (диаметром 12 см) между двумя медными сетками зажимался фильтр. Узкая входная часть конуса присоединялась к выхлопной трубе автомобиля. Для удобства отбора проб отработанные газы отводились в кузов автомобиля, где был установлен прибор с фильтром. С помощью этого прибора были исследованы отработанные газы грузового автомобиля ЗИЛ-164, прошедшего 24 ООО км с карбюраторным двигателем ЗИЛ-120. Во всех опытах применяли бензин второго сорта (А-66) одной и той же партии. Анализ отходящих газов производили на аппарате Орса. Сопротивление, создаваемое прибором с фильтром, составляло во время пробных замеров 80—100 мм при низких оборотах коленчатого вала и выше 600 мм при больших -оборотах. Однако это сопротивление не вызывало сколько-нибудь заметного изменения содержания окиси углерода в отработанных газах, определяемого во время отбора проб сажи и сразу же после этого при выключенном приборе, но при том же режиме работы автомобиля.
С помощью этого приспособления было отобрано 3 серии проб. Количество сажи в каждой пробе составляло от 50 до 300 мг. Обнаруженные количества 3,4-бензпирена колебались от 0,24 до 45 мкг в пробе. Содержание 3,4-бензпирена в саже автомобиля, работавшего на холостом ходу, составляло от 0,00015 до 0,0042%. Цвет фильтров после отбора проб варьировал от серого до цвета черного бархата.
В первой серии было отобрано 6 проб при работе двигателя на холостом ходу (400—1200 об/мин). Карбюратор в этой серии при отборе проб был отрегулирован очень хорошо, и даже за 10 минут отбора пробы на фильтре появлялся лишь слабый серый налет сажи, в котором 3,4-бензпирен или не обнаруживался, или его было очень мало (табл. 1).
Таблица 1
Содержание 3,4-бензпирена и окиси углерода в отработанных газах автомобиля ЗИЛ-164
Режим работы 3,4-бензпирен Окись углерода
передача скорость (в км ¡час) число оборотов в минуту Число проб в мкг/м3 в мкг/мин в об. % в zJm*
Холостой ход
Первая серия (очень хорошо отрегулированный карбюратор)
400 1 0,00 - 0,8 10,0
600 1 0,00 JUq 0,8 10,0
800 2 0,00 - 0,6 7,5
1 000 1 0,80 0,60 0,4 5,0
1 200 1 0,89 1,07 0,3 3,75
Вторая серия (эксплуатационный карбюратор)
400—500 1 0,00 - 0,4 5,0
600 1 0,06 0,02 1,0 12,5
800 2 0,41 0,22 2,8 35,0
1 000 2 0,04 0,03 5,0 62,5
1 200 2 2,22 1,80 2,2 27,5
1 400 2 0,10 0,09 1,0 12,5
1 600 2 0,00 - 0,8 10,0
1 800 2 0,06 0,06 1,0 12,5
2 000 2 0,01 — 0,5 7,5
2 200 2 0,00 - 0,5 6,3
2 400 2 0,05 0,10 2.2 26,9
2 600 1 0,55 1,10 2,8 35,0
В движении
Третья серия (эксплуатационный карбюратор)
11 0—15 400—2 50Э 1 26,70 75,00 . 4,9 61,3
• (ускорение) 8,57 33,8
III 10—30 1 400—2 800 1 31,30 2,7
(ускорение) 3,90 2,90 1,6 19,4
IV—V 30 1 000—1 200 2
То же 40 1 400—1 6С0 2 1,80 2,50 1,2 14,4
ъ » 50 1 800—2 С 00 2 1,30 2,50 0,7 8,8
» » 60 2 200—2 400 2 0,50 1,50 0,9 10,7
Во второй серии была отобрана 21 проба на всех режимах работы того же двигателя на холостом ходу с эксплуатационным карбюратором взятым в автохозяйстве. На каждом режиме работы двигателя, как правило, отбирали две пробы (400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600 об/мин) и при анализе их суммировали.
Расчет концентрации (С) 3,4-бензпирена производили по формулам:
S л 15.Р.0,74
5 — содержание 3,4-бензпирена (в мкг) в пробе; б — количество выхлопных газов (в ж3); 15 — коэффициент пересчета; 0,74 — удельный вес топлива; Р — расход топлива (в мл).
Расчет концентрации окиси углерода производился по формуле:
С = а-1,25-10 г/м\
где а — количество окиси углерода (в об.%); 1,25 — вес 1 мл окиси углерода (в мг)\ 10 — коэффициент пересчета.
Результаты определения этой серии приведены в табл. 1.
Изменению концентрации 3,4-бензпирена в отработанных газах в определенной степени соответствует и изменение концентраций окиси углерода, количество которой изменялось от 5 до 62,5 г/ж3. Коэффициент корреляции концентраций 3,4-бензпирена и окиси углерода при этом равен 0,42 и превышает свою среднюю ошибку в 2 раза.
В третьей серии было отобрано 12 проб сажи при разных скоростях движения с тем же карбюратором, что и во второй серии. При этом было отобрано 2 суммарные пробы при различных условиях движения (разгон, равномерное движение, торможение и т. д.) на участке длиной около 1 км. Концентрация 3,4-бензпирена в обеих пробах оказалась примерно одинаковой (3,28 и 3,87 мкг/мъ).
Наибольшие концентрации 3,4-бензпирена были получены при разгоне на второй передаче, т. е. в начале движения; с увеличением скорости движения содержание 3,4-бензпирена снижается до следов (см. табл. 1).
Почти полностью повторяет эту кривую и концентрация окиси углерода (в г/м3). Коэффициент корреляции между концентрациями 3,4-бензпирена и окиси углерода в данной серии очень высок — 0,96 и превышает свою среднюю ошибку в 32 раза, что указывает на высокую степень достоверности коэффициента корреляции. Однако, учитывая, что описанный прибор обладал небольшой рабочей площадью фильтрации при относительно высоком сопротивлении, мы видоизменили его конструкцию, значительно снизив сопротивление.
Таблица 2
Влияние отбора проб сажи на режим работы двигателя ГАЗ-51
/ Условия работы Сопротивление (в мм вод. ст.) Разряжение во всасывающем коллекторе Концентрация СО (в г/л3)
с прибором без него с прибором без нег
Хорошо отрегулированный карбюратор
Нагрузка 2,5—3 т IV передача 20 км ¡час » » 40 » » » 60 »
30 40 70
270—280 280 <1,25 <1.251
200—220 200—220 <1,25 <1,25
70—80 70—80 <1,25 <1,25
Плохо отрегулированный карбюратор (эксплуатационный)
Нагрузка 2,5—3т
IV передача 20 км/нас .... От 20 до 60 (уве- 290 280-300 150 150
личивается по мере
накопления сажи)
» » 40 » 80—90 200-230 230 58 56
» > 60 » До 160 180—190 180—190 50 38
1 Ниже чувствительности метода.
Новый фильтродержатель представляет удлиненный барабан, одна торцовая сторона которого герметически закрыта. На барабан накладывали вкруговую синтетическую ткань ФПА-15 рабочим размером 30x94 = 2820 см2. Ткань снаружи защищена редкой сеткой. Весь прибор вместе с водяным охлаждением присоединяли под кузовом автомобиля непосредственно к выхлопной трубе. С помощью нового прибора были изучены отработанные газы грузового автомобиля ГАЗ-51 А. Местом отбора проб при движении служил отрезок Ленинградского шоссе
(122—127 км) с ровным и прямым рельефом.
Одновременно с отбором проб сажи замеряли расход топлива, время отбора пробы, режим работы двигателя, разрежение во всасывающей трубе (коллекторе), сопротивление, оказываемое прибором, и концентрацию окиси углерода в отработанных газах прибором НИИАТ (Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта) с точностью до 0,1 об.%. Сопротивление, создаваемое новым фильтрующим прибором, составляло 30—40 мм вод. ст. при малых оборотах коленчатого вала двигателя и не более 140—160 мм при наибольших оборотах и скорости 60 км/час (табл. 2). Такое незначительное сопротивление не влияло на нормальную работу двигателя. Включение этого прибора для отбора пробы сажи не вызывало изменения концентрации окиси углерода в отработавших газах. Не изменялось также разрежение во всасывающей трубе (коллекторе), являющееся чувствительным показателем режима работы двигателя.
При таких условиях было отобрано 2 серии проб сажи из отработанных газов грузового автомобиля ГАЗ-51, нагруженного до 2,5—3 т. В первой серии (7 проб) карбюратор был очень хорошо отрегулирован, во второй серии (12 проб) —плохо (см. рисунок).
Окраска фильтров после отбора проб, как и при использовании первого фильтрующего прибора, варьировала от слегка серого цвета до цвета черного бархата.
Продолжительность отбора одной пробы составляла от 5—6 секунд при ускорении на второй передаче и движении на большой скорости (60 км!час) до 10—15 минут при езде на малой скорости (20 км!час); 2—3 фильтра при одинаковых условиях отбора анализировали совместно (табл. 3).
йаре&зча п ш
Ускорение передача П Ш 20
40
60 зил-м
км/час 80 ГАЗ-51
Выброс 3,4-бензпирена из разных автомашин при разных режимах работы.
/ — ЗИЛ-164 — карбюратор отрегулирован плохо; 2 — ГАЗ-51 — карбюратор отрегулирован очень хорошо; 3—ГАЗ-51—карбюратор отрегулирован плохо.
Таблица
Содержание 3,4-бензпирена и окиси углерода в отработанных газах автомобиля ГАЗ-51А
Режим работы Число проб 3,4-бензпирен Окись углерода
передача скорость (в км!час) в мкг/м3 / в мкг/мин в об. % в г/л3
Первая серия (очень хорошо отрегулированный карбюратор)
II 0—20 (уско- 2 1,45 4,35 - —
рение)
III 15-35 1 0,83 0,47 - —
(ускорение) —Фильтр I
III То же 1 Следы Следы -
IV 20 1 » » <0,1 <1,25
IV 40 1 » » <0,1 <1,25
IV 60 1 1,52 4,40 <0,1 <1,25 ,
Вторая серия (очень плохо отрегулированный карбюратор)
II ' 0—20 2 20,20 88,20 10,0 125
(ускорение) 100
III 15-35 2 0,83 3,20 От 6 до 10
(ускорение) в конце 150
IV 20 2 Не обнаружено Не обнаружено 12
IV 40 2 1,04 2,10 4,5-5,0 58
IV 60 3 0,81 2,00 4,0 50
1 Ниже чувствительности метода.
Изменению концентрации 3,4-бензпирена в отработанных газах при разных режимах работы двигателя соответствует изменение концентрации окиси углерода. Коэффициент корреляции этих компонентов равен 0,83 и почти в 6 раз превышает свою среднюю ошибку, что свидетельствует о его высокой достоверности.
Наши результаты согласуются по своей динамике с данными Котина с сотрудниками. Выброс 3,4-бензпирена в 1 минуту уменьшается с увеличением скорости движения с 4,35 мкг/мин до следов в первой серии при хорошо отрегулированном карбюраторе и с 88,2 до 2 мкг/мин во второй серии при очень плохо отрегулированном карбюраторе (см. табл. 2).
Выводы
1. Содержание окиси углерода в отработанных газах автомобилей обнаруживает положительную корреляцию с концентрацией 3,4-бензпирена и поэтому может служить косвенным показателем выброса последнего в атмосферу.
2. Автомобили с правильно отрегулированным карбюратором дают меньший выброс как окиси углерода, так и 3,4-бензпирена.
3. Наибольший выброс 3,4-бензпирена и окиси углерода из автомобилей обнаруживается при малом числе оборотов, трогании с места и ускорении.
4. Существенное уменьшение загрязненности атмосферы 3,4-бензпи-реном и окисью углерода может быть достигнуто: а) контролем за регулировкой и техническим состоянием карбюратора при выходе автомобиля на линию; б) максимальным уменьшением числа остановок автомобиля на перекрестках (автоматические светофоры, развязка движения в двух уровнях, тоннели и др.).
ЛИТЕРАТУРА
Дикун П. П. Вопр. онкол.,. 1955, № 4, стр. 34. — К о t i n P., Fa lk H., M.v der P. et al., Arch, industr. Hyg., 1954, v. 9, p. 153. — Sawicki E. et al.t Am. industr. Hyg. Ass. J., 1960, v. 21, p. 443. '
Поступила 2/111 1963 r.
i
CORRELATION BETWEEN THE CONCENTRATION OF 3,4-BENZPYRENE AND CARBON MONOXIDE IN EXHAUST GASES OF MOTOR-CARS
V. A. Gofmekler, Candidate of Medical Sciences M. D. Manita, Candidate of Biological
Sciences Zh. /. Manusadzhants, L. L. Stepanov, Engineers
The article presents results of analyses of exhaust gases for 3,4-benzpyrene and carbon monoxide contents. The investigations were carried out with exhaust gases discharged by motor-cars ZIL-164, and IAZ-51 operating under various conditions. In a running car the discharge of 3,4-benzpyrene decreased with the increase of the car's speed. The proper regulation of the carburetor loweied the discharge of incomplete combustion products and that of 3,4-benzpyrene and CO. A direct relationship was traced between the disharge of 3,4-benzpyrene and that of CO.
iX it it
К ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЕРХЛОРАТА АММОНИЯ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Аспирант С. А. Шиган
Из кафедры коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова
Перхлорат аммония (NH4CIO4) является солью хлорной кислоты (НСЮ4); он представляет кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворяется в воде [Улльман (Ullmann), 1954; И. Ф. Блинов, 1941], разлагается лишь при сочетании нагревания до 150° и вакуума, а при 400° сгорает со вспышкой [Кирк, Отмер (Kirk, Othmer), 1949, и др.]. Перхлорат аммония применяется рядом предприятий химической промышленности, со сточными водами которых может поступать в открытые водоемы.
Настоящая работа проведена по специальному поручению Министерства здравоохранения СССР и запросу заинтересованных предприятий с целью установления предельно допустимой концентрации перхлората аммония и тем самым регламентации условий спуска в водоемы сточных вод, содержащих перхлорат аммония.
Ни в отечественной, ни в зарубежной литературе мы не нашли данных, относящихся к токсикологической и гигиенической характеристике изучаемого вещества. Поэтому в соответствии с общепринятой в настоящее время методической схемой нормирования вредных веществ в воде водоемов (С. Н. Черкинский, 1949) наши исследования были начаты с изучения влияния перхлората аммония на органолеп-тические свойства воды. Опытами установлено, что перхлорат аммония не сообщает воде посторонних запахов и не изменяет ее окраску, но придает ей горько-соленый привкус.
Определение пороговой концентрации перхлората аммония по привкусу проводили бригадным методом с оценкой интенсивности привкуса по 5-балльной системе. Всего было проведено 12 серий опытов. Порог ощущения (привкус 1 балл) был определен большинством дегустаторов на уровне 28—50 мг/л, а практический порог (привкус 2 балла) —
56—80 мг/л. &
