CC BY
26
ЭКОЛОГИЯ
УДК 621.43.068.4
ЩОДО ПИТАНИЯ КЛАСИФ1КАЦ11 ЗАБРУДНЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН ДВИГУН1В ВНУТР1ШНБОГО ЗГОРЯННЯ 3 УРАХУВАННЯМ ХАРАКТЕРУ ЗАХВОРЮВАНОСТ1 М1СБКОГО НАСЕЛЕНИЯ
С. О. Коверсун, асист., Харк1вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотац1я. Проведено анал1з класиф^кацИ забруднювалъних речоеин двигумв внутр1шнього зго-ряння залежно eid xiMi4uozo складу та еластиеостей. Запропоноеано внесения до груп забруднювалъних речоеин характеристик ix еплиеу на здоров 'я людини, що допоможе розробити ефе-ктивт профтактичт заходи щодо покращення умов проживания населения.
Ключов1 слова: навколишне середовище, автотранспорт, в1дпрацъовам гази, забруднювалъм речовини, захворювашстъ населения.
ОТНОСИТЕЛЬНО ВОПРОСА О КЛАССИФИКАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ
С. А. Коверсун, ассист., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Проведен анализ классификации загрязняющих веществ двигателей внутреннего сгорания в зависимости от химического состава и особенностей. Предложены внесения к группам загрязняющих веществ характеристик их влияния на здоровье человека, что поможет разработать эффективные профилактические мероприятия относительно улучшения условий проживания населения.
Ключевые слова: окружающая среда, автотранспорт, отработавшие газы, загрязняющие вещества, заболеваемость населения.
TO THE QUESTION ON CLASSIFICATION OF CONTAMINENTS OF COMBUSTION ENGINES TAKING INTO ACCOUNT CHARACTER OF MORBIDITY OF URBAN POPULATION
S. Koversun, T. Asst., Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The analysis of classification of contaminents of produced by ICE is conducted depending on chemical composition and features. It is offered bringing to introduce to the groups of contami-nents descriptions of their impact on the health ofpeople, that will help to develop effective prophylactic measures in relation to the improvement of living conditions of the population
Key words: environment, transport, waste gases, pollutants, morbidity.
Вступ
Проблемы еколопзацп автотранспорту за ос-танш роки стають дедат бшьш гострими та актуальными. Щдвищення потреб людства в шдивщуальному вид1 транспорту та експлуа-
тащя державних машин пом1тно впливають-на навколишньому середовище Автотранспорт е одним ¿з основних забруднювач1в на-вколишнього середовища (НС), особливо атмосфери, та виступае одним ¿з головних споживач1в палива у свт. В Укра!т це пере-
важно автомобш з бензиновими двигунами, вщсоткова частка яких дор1внюе вщ загаль-но1 кшькост1 85 %, дизельними (13 %) та га-зобалонними (< 1,5 %) [1].
Дослщження в цьому напрям1 ведуться в ба-гатьох крашах св1ту, що шдтверджуе гостроту питания. Так, шмецька транспортна асощащя протягом останшх роюв веде дослщження еколопчного рейтингу автомобшв за крите-р1ями, яю вщображають стушнь шюдливосп на здоров'я людини окремих складових вщпрацьованих газ1в. За результатами дос-лщжень встановлено, що перше мюце посща-ють канцерогеновмюш речовини. Медики вважають, що саме частка канцерогеновюних речовин у ризику виникнення злояюсних пу-хлин у великих мютах становить ~ 85 % [1].
У США було дослщжено мутагенну актив-шсть твердих часток. Виявлено, що у вщпра-цьованих газах ¿з дизельних двигушв мута-генна актившсть на порядок вища, шж з бензинових двигушв (з розрахунку на кшо-метр пробку) [1].
Еколопчний фактор захворюваносп населения Роен оцшюеться на р1вш 20-30 %, в тому числ1 за онколопчними захворювання-ми - близько 50 % [2].
Анал1з публжацш
Основш положения зазначено! проблематики розглядали у сво!х працях таю провщт вггчиз-нят та закордонш вчеш як Доброхотов В. С., Жданов В. Л., Каншо П. М., Луканш В. Н., Сторчевус В. К., Яшина М. В. [2-6]; вони
висв1тлювали питания виливу автомобшьного транспорту на забруднення НС. Але питаниям виливу викид1в забруднювальних речовин ав-томобшьним транспортом на захворювашеть населения придшено недостатньо уваги, що 1 зумовило виб1р тематики дослщження.
Мета 1 постановка завдання
Мета роботи - провести анал1з класифшацп забруднювальних речовин двигушв внутрш-нього згоряння (ДВЗ) автотранспорту за вла-стивостями та х1м1чним складом, ироанал1зу-вати розиодш оксиду азоту у вщпрацьованих газах залежно вщ виду палива та иоказати за-лежнють середньо! концентрацп вщпрацьо-ваних газ1в при вщдаленш вщ великих мют. Визначити вилив роботи двигуна автомобшя на споживання кисню, зробити иор1вняльний анал1з споживання кисню автомобшем 1 лю-диною та наслщки дп забруднювальних речовин вщ викид1в автотранспорту на захворювашеть населения.
Результаты проведених дослщжень
Щд час розгляду ироблеми забруднення ат-мосфери автомобшьним транспортом та його впливу на здоров'я людини в першу чергу необхщно видшити шюдлив1 компоненти х1м1чного складу вщпрацьованих газ1в.
У сучасному автомобш вщирацьоваш гази двигушв внутршнього згоряння (ВГ ДВЗ) нал1чують бшьше двохсот х1м1чних сиолук. Це газоутворююч1 речовини та невелика кь льюсть твердих часток у завислому сташ (рис. 1).
Рис. 1. Класифшащя вщирацьованих газ1в ДВЗ
У робот! [3] автор надае розподш забрудню-вальних речовин ВГ вщ автомобшьного транспорту за певними трупами. Базуючись на запропонованому групуванш, вважаемо за до-цшьне доповнити та розширити його, включивши до перелшу групи захворювань.
I трупа - нетоксичш речовини, наявш у природному склад1 атмосферного повпря. При викид1 водяно1 пари з автомобшв шдвищу-еться волопсть атмосферного повпря, зростае хмарнють, протягом року знижуеться кшь-юсть сонячних дшв, що сприяе виникненню в1русних захворювань.
II група - оксид вуглецю (СО). Наявшсть СО характерна для ВГ бензинових двигушв. Його концентращя значно шдвищуеться в ште-нсивних транспортних потоках, тунелях. Пщ час з'еднання з гемоглобшом кров1 оксид вуглецю ускладнюе здатшсть постачати у тканини людини кисень, що викликае кисне-ве голодування оргашзму та порушення д1я-льност1 центрально! нервово! системи.
III група - оксиди азоту (N0,,): оксид (N0) 1 дюксид (N02). Оксиди азоту е домшками та сприяють утворенню смогу. Вплив на орга-шзм людини залежить вщ концентрацп ок-сид1в азоту: так, за концентрацп 0,0013 % -слабке подразнення слизових оболонок, за концентрацп 0,002 % - набряк легешв.
Слщ зазначити, що для третьо! групи суттеву роль вщпрае тип двигуна (рис. 2, 3).
□ Дюксид азоту (10%) □ Оксид азоту (90%)
Рис. 2. Розподш оксиду азоту у ВГ дизельних двигушв
3 рисунюв видно, що у ВГ дизельних двигушв мютиться 90 % N0 та 10 % N02 вщ загально! кшькосп оксид1в азоту, тод1 як у ВГ бензинових двигушв мютиться 98-99 % N0 та 1-2 % N02 вщ загально! кшькостг
□ Дioкcид азоту (2%) □ Оксид азоту (98%)
Рис. 3. Розподш оксиду азоту у ВГ бензинових двигушв
IV група - вуглеводш (СХНУ), серед яких ви-значеш таю: алкани, алкени, алкад1ени, цик-л1чш, в тому числ1 вуглеводш Потрапляючи в атмосферу, вуглеводш також сприяють виникненню смогу у великих мютах. Найбшьш небезпечним з вуглеводшв е бенз(а)шрен -сильний канцероген. Його розчиннють у си-роватщ людини досягае 50 мкг/моль, що призводить до утворення злоякюних ново-утворень.
V група - альдепди, яким ластива висока ток-сичнють, неприемний запах 1 подразнюваль-на д1я. Найбшьш небезпечними для людини е формальдепд та акролеш. Формальдепд за концентрацп 0,007 % викликае легке подразнення слизових оболонок, верхшх дихальних шлях1в; за концентрацп 0,018 % - усклад-нення процесу дихання. Концентращя акро-ле!ну вже при 0,00016 % е порогом сприй-няття запаху, а при 0,014 % е смертельним для людини.
VI група - тверд1 частники, основним вмю-том яких е сажа та тверд1 вуглеводш частники. Шкщливо впливають на органи дихання. Наприклад, шдвищений вмют саж1 в повир1 призводить до попршення стану здоров'я населения, яке страждае астмою, бронхпом, запаленням легень, ресшраторними захворю-ваннями (табл. 1).
Найбшьшу небезпеку для здоров'я населения становить забруднення атмосфери х1м1чними сполуками, що мютяться у вщпрацьованих газах двигушв. Залежно вщ якосп палива склад ВГ ДВЗ доповнюеться ще й дюксином с1рки та сполуками свинцю.
¡з загально! кшькосп оргашчних сполук, яю мютяться у ВГ ДВЗ, 32 % припадае на гранич-
ш вуглеводш, 27 % - неграничш вуглеводш, 4 % - ароматичш вуглеводш, 2 % - альдепди та кетони (рис. 4) [4].
Таблиця 1 Розподщ забруднювальних речовин ВГ ДВЗ залежно вщ властивостей, х1м1чного складу та впливу на здоров'я людини
№ груп Забруднювальш речовини Характер захво-рюваносп
Iгрупа нетоксичш в1русш захворю-вання
II група оксид вуглецю порушення д1я-льносп центрально! нервово! системи
III група оксиди азоту подразнення сли-зових оболонок, набряк легешв
IV група вуглеводш виникнення зло-яшсних пухлин
Vгрупа альдепди ускладнення процесу дихання
VI група тверд! частинки захворюванють оргашв дихання
□ гpаничнi вyглeвoднi (32%)
□ неграничы вyглeвoднi (27%)
□ аpoматичнi вуглеводы (4%)
□ альдeгiди, кетони (2%)
□ ^ компоненти (35%)
Рис. 4. Розиодш оргашчних сполук ВГ ДВЗ
Вщирацьоваш гази автотранспорту безпосе-редньо розповсюджуються вздовж дор1г на вулицях мюта, чим негативно впливають на шшоход1в, розташоваш поруч житлов1 будин-ки, рослиншсть.
Викиди концентруються у приземному шар1 повпря у зош дихання людини. Також слщ зазначити, що число викид1в ВГ зростае 1 шд час збшьшення швидкост1 руху транспорту, причому зростае нелшшно: кшьюсть N0,^ зростае швидше, тобто концентращя N0,^ на
автотрасах зростае з1 збшьшенням швидкосп автомашин. Антроиогенне забруднення ат-мосфери набувае критичного характеру в гу-стозаселених мютах. Вважаеться, що оксид азоту може бути окислений до дюксину азоту за допомогою озону (03) або за допомо-гою пероксидних радикал1в. У свою чергу, швидюсть утворення 03 залежить вщ осв1т-люваносп, 1 концентращя його може змшю-ватися иротягом доби. Вноч1 концентращя озону зменшуеться, що викликане призупи-ненням його фотох1м1чного синтезу, 1 в той же час знижуеться концентращя через реак-цп окисления N0 в N02, яю ще продовжу-ються. У районах чистого пов1тря (прська мюцевють) концентращя озону змшюеться не так р1зко. Це иов'язано з тим, що озон, який надшшов протягом дня до атмосфери, не витрачаеться на реакщю окисления з N0. При вщдаленш вщ великих мют та промис-лових центр1в, (джерел викид1в N0) сшввщ-ношення концентрацш N0, N02 та 03 змшю-еться (рис. 5).
Велике мюто
03 30 мкг/м3
N02 80 мкг/м3
N0 50 мкг/м3
N02 03 + Ьг
N0 N02^ О3 ^
- ^N02
N02
Район чистого пов1тря
03 80 мкг/м3
N02 5 мкг/м3 N0 1 мкг/м3
Рис. 5. Середш концентрацп N0, N0^ 03 при вщдаленш вщ великих мют
При перенесенш пов1тряних потоюв, яю мю-тять в соб1 викиди ВГ, на певну вщстань вщ
мют концентращя N0 р1зко падае - утворю-еться N02. Також дуже сильно зменшуеться концентращя 03 через реакцп з N0. Концентращя N02 зменшуеться повшьно, це пов'яза-но, толовним чином, ¿з природшм процесом. Пор1вняно висою концентрацп 03 можлив1 1 в так званих районах чистого повпря. Це пов'язано з фотох1м1чними реакщями перет-ворення N02 в 03 на великш висот1 та з реак-щею 03 ¿з залишками N0 поблизу поверхш Фотох1м1чш перетворення 03, як правило, здшснюються шд час переносу за меж1 мюта. При забрудненш атмосфери в райош чистого повпря звичайно вщпрають важливу роль напрям виру та вщстань вщ джерел забруд-нення [5].
Автомобшь е найбшьшим споживачем кисню повпря. 3 одного боку, автомобшь споживае кисень, а з другого, - викидае в навколишне середовище вщпрацьоваш гази. 3 еколопчно! точки зору впчизняш автомобш значно бь льше забруднюють довкшля, шж шоземш, перш за все тим, що витрачають бшьше па-лива на 100 км шляху, 1 цим сильшше забруднюють повпря. Та у бшьшост1 шомарок за-звичай уже зношеш двигуни, тому шоземш автомобш не менше впчизняних забруднюють повпря.
Оцшюючи споживання кисню людиною та пор1внюючи з даними витрати кисню для автомобшя, визначено, що кисень 1 людина споживае у кшькост1 50 л/год, а один автомобшь, який витрачае паливо 10 л, поглинае кисень за 400 людей. Таким чином, у великих мютах автотранспорт споживае кисень у десятки раз1в бшьше, шж усе населения мюта [5].
Вщомо, що за концентрацп кисню в повпр1 нижче за 17 % у людей з'являються симпто-ми нездужання; за 12 % 1 менше - небезпека для життя, за концентрацп нижче 11 % людина втрачае свщомють, при 6 % припиня-еться дихання [6].
Виходячи ¿з зазначеного, можна сказати, що для запобпання фатальним наслщкам тотально! автомобшзацп, подальшому попршен-ню стану навколишнього середовища, забруд-ненню атмосферного повпря й, у свою чергу, збшьшенню захворюваносп населения, не-
обхщно придшяти всеб1чну увагу та застосо-вувати активне обговорення ще! проблематики у наукових колах.
Висновки
Проведений анатз показав, що вс1 забруд-нювальш речовини вщпрацьованих газ1в двигушв внутршнього згоряння негативно впливають на стан здоров'я населения. У зв'язку з цим виникае необхщнють виявлення конкретних причин забруднення атмосферного повпря шляхом вивчення результата сощально-гшешчного та еколопчного мош-торинпв, що може бути основою для проведения бшьш глибоких дослщжень.
Л1тература
1. Канило П. М. Канцерогенность отрабо-
тавших газов автомобилей / П. М. Канило, К. В. Костенко, С. А. Коверсун // Автомобильный транспорт: сб. научн. тр. -2011. - Вып. 29. - С. 160-167.
2. Жданов В. Л. Совершенствование методов
расчета экологических характеристик городских транспортних макроисточников / В. Л. Жданов. - М.: Машиностроение, 2010. - 204 с.
3. Луканин В. Н. Промышленно-транспортная
экология: учебник для вузов / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко. - М.: Высшая школа, 2003. - 296 с.
4. Канило П. М. Автотранспорт. Топливно-
экологические проблемы и перспективы: монография / П. М. Канило. - X.: ХНАДУ, 2013. - 272 с.
5. Луканин В. Н. Автотранспортные потоки и
окружающая среда: учебное пособие для вузов / В. Н. Луканин, А. П. Буслаев, М. В. Яшина. - 2-е изд. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 648 с.
6. Доброхотов В. С. Экология и автомобили-
зация / В. С. Доброхотов, В. Н Иванов, В. К. Сторчевус. - К.: Буд1вельник, 1983. - 89 с.
Рецензент: Н. В. Внукова, к. геогр. н., ХНАДУ. Стаття надшшла до редакцй 3 березня 2014 р.
