ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ, профессиональные вредности

ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ, профессиональные вредности, — смесь газообразных продуктов, образующихся при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания. Проблема загрязнения воздушного бассейна В. г. от автомобильного транспорта, самолетов и нек-рых промышленных предприятий является чрезвычайно актуальной. Специальные исследования показали, что ежегодно во всем мире выбрасывается в окружающую среду огромное количество соединений углерода. Борьба за чистоту атмосферного воздуха стала важнейшей задачей не только специалистов в области гигиены, но приобрела общегосударственное и всемирное значение. В СССР принят ряд постановлений правительства «О мерах борьбы с загрязнением атмосферного воздуха и об улучшении санитарно-гигиенических условий населенных мест», «Об охране природы и рациональном использовании природных ресурсов» и других, в к-рых предусмотрено проведение ряда комплексных мероприятий по борьбе с загрязнением воздуха.

Состав В. г. зависит от вида топлива, режима работы, типа и состояния мотора, сезона года, времени суток и других факторов. В. г. автомобиля содержат в среднем окиси углерода — 6,3%, двуокиси углерода — 8,9%, кислорода — 2,3%, метана — 0,9%, водорода — 3%, азота — 78,6%. В В. г. дизельных моторов обнаружены альдегиды и окислы азота. При добавлении к горючему антидетонатора — тетраэтилсвинца (см.) в В. г. обнаруживаются неорганические соединения свинца в пределах 0,025—0,066 мг м 3 . В саже, взятой из выхлопных труб самолетов, был найден 3-,4-бензпирен в количестве 351 мкг/кг, углеводород в количестве 151—264 мкг/кг (Л. М. Шабад, Г. А. Смирнов, 1969). Исследование верхнего слоя почвы и растительности в районе аэродрома показало наличие значительного количества канцерогенных углеводородов, особенно на взлетно-посадочных площадках.

Отравления В. г. чаще могут наблюдаться у работников гаражей, авторемонтных мастерских, автозаправочных станций, у водителей и регулировщиков транспорта. В гаражах, на закрытых стоянках машин при работе двигателей могут накапливаться высокие концентрации окиси углерода (см.), способные вызвать острые отравления человека.

До 40-х годов 20 в. считалось, что из всего состава В. г. наибольшую опасность для человека представляет высокая концентрация окиси углерода. Дальнейшими исследованиями установлено, что опасность В. г. для человека не ограничивается их собственной токсичностью, а осложняется тем, что из этих газов в результате сложных атмосферных фотохим. реакций, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией солнца и другими факторами, могут образовываться новые, еще более токсичные продукты — фотооксиданты. К этим биологически активным продуктам, способным повреждать растительность, способствовать возникновению ряда заболеваний у человека, снижать прозрачность воздуха, относятся озон, формальдегид, пероксиацетилнитрат, окислы азота, акролеин, свободные радикалы, органические перекиси. Загрязнение атмосферного воздуха оксидантами впервые отмечено в 1940 г. в Лос-Анджелесе, когда население города стало предъявлять массовые жалобы на раздражение слизистых оболочек глаз. Установлено, что раздражающий эффект был вызван гл. обр. формальдегидом, акролеином и пероксиацетилнитратом. Помимо воздействия на орган зрения, оксиданты даже в очень малых концентрациях, особенно при фотохим. туманах, могут осложнять течение заболеваний дыхательных путей (бронхит, бронхиальная астма, эмфизема легких и пр.). По данным американских авторов, в Лос-Анджелесе максимальные часовые концентрации оксидантов составляли 0,63 мг/м 3 , а максимальные пятиминутные — 0,71 мг/м 3 . Наивысшие концентрации отмечаются, как правило, в полдень.

В СССР исследование воздуха на присутствие оксидантов проводилось в различных городах. По данным В. А. Попова, максимальная суммарная концентрация оксидантов в Москве составила 0,1 мг/м 3 , в Баку — 0,15 мг/м 3 , в Батуми — 0,04 мг/м 3 . Дальнейшие исследования, проведенные в Москве, показали, что на автомагистралях с интенсивным движением в солнечные дни максимальные разовые концентрации оксидантов в воздухе достигали 0,166мг/м 3 (озона — 0,003 мг/м 3 , двуокиси азота — 0,1 мг/м 3 ), причем содержание этих веществ на уровне верхних этажей двенадцатиэтажных домов существенно не отличалось от отмечаемого на высоте 1,5 ж от земли.

Токсический эффект, вызываемый фотохим. туманом, связан в большей мере с действием озона (см.), составляющего значительную часть суммарного количества оксидантов. Существует зависимость концентраций оксидантов и озона от сезона года, времени суток, метеорологических факторов, содержания в атмосфере исходных продуктов фотохим. реакций, гл. обр. углеводородов (см.) и окислов азота (см. Нитрогазы). Ряд ученых высказывает мнение, что вдыхание воздуха с повышенным содержанием озона ведет к снижению иммунобиол. свойств организма. Нек-рые компоненты В. г. являются активными аллергенами. Особое значение за последние годы приобрел вопрос о наличии в В. г. канцерогенных веществ, в частности углеводородов (3-,4-бензпирена). Л. М. Шабадом и сотр. изучена миграция канцерогенных углеводородов в воздухе, воде, почве; показана способность депонирования их в легких и зависимость канцерогенного эффекта от физиол, состояния организма, дозы воздействия и других факторов. Советскими учеными накоплен материал, к-рый может быть использован для гиг. нормирования содержания в окружающей среде нек-рых канцерогенных веществ (см. Онкогенные вещества).

Снижения загрязнения воздуха В. г. можно достигнуть путем совершенствования двигателей. Основные меры борьбы с вредным влиянием В. г. должны проводиться в следующих направлениях: улучшение конструкции и рабочего процесса существующих типов двигателей, улучшение качества топлива и присадок, создание нейтрализаторов, фильтров, своевременный ремонт моторов, правильная регулировка карбюратора, заделка фланцевых соединений, щелей с целью предотвращения попадания В. г. в кабины автомашин и т. п. С целью профилактики отравлений В. г. проводится систематический мед. контроль за состоянием здоровья лиц, подвергающихся воздействию В. г.; исследование воздуха на содержание оксидантов и отдельных компонентов В. г. Осуществляется контроль за работой приточно-вытяжной вентиляции и естественным проветриванием помещений. Снижению загрязнения атмосферного воздуха В. г. способствует ряд других мероприятий: подземные туннели, газоочистные устройства, создание окружных автомобильных дорог, рациональная планировка расположения заводов, предприятий, дорог, санитарно-защитных зон с обязательным учетом розы ветров.

Библиогр.: Фельдман Ю. Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источник загрязнения атмосферного воздуха, М., 1975, библиогр.; Фельдман Ю. Г. и Курносов В. Н. Загрязнение воздуха крупных городов фотооксидантами и их действие на организм, Гиг. и сан., № 4, с. 84, 1969; Шабад Л. М. и Смирнов Г. А. Содержание 3,4-бензпирена в саже и выхлопных газах газотурбинных и поршневых авиационных двигателей, там же, № 2, с. 98, 1969; А 1 t s h u 1 1 e г А. P. Reactivity of organic substances in atmospheric photooxidation reactions, Publ. Hlth Serv. Pubi., № 999-AP-26, p. 14, 1965; Fairchild E. J. Tolerance mechanisms, determinants of lung responces to injurions agents, Arch, environm. Hlth, v. 14, p. Ill, 1967; Smith L. E. Peroxyacetyl nitrate inhalation, ibid., v. 10, p. 161, 1965, bibliogr.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ АВТОТРАНСПОРТА, ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Наиболее распространенные загрязнители – зола и пыль различного состава, оксиды цветных и черных металлов, различные соединения серы, азота, фтора, хлора, радиоактивные газы, аэрозоли и т.п. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода – около 200 млн. тонн в год, пыли – около 250 млн. тонн в год, золы – около 120 млн. тонн в год, углеводородов – около 50 млн. тонн в год.

Одним из источников загрязнения атмосферы является автотранспорт, от использования которого происходит огромный выброс самых разнообразных химических веществ. В городах используется огромное количество машин с двигателями дизельного типа. А ведь известно, что выхлопной газ от дизельного двигателя содержит намного больше токсичных и ядовитых веществ, чем от карбюраторного двигателя. Более 200 вредных для организма человека веществ содержит отработанный газ двигателей внутреннего сгорания (ДВС), основой которого являются: окись углерода и азота, диоксиды азота и серы.

Положение с выхлопными газами автотранспорта еще и усугубляется тем, что во всех городах России практически не ведется контроль выхлопных газов на содержание СО. Посты технического обслуживания не оснащены приборами для проведения газоанализа и регулировки двигателей автомобилей.

По статистике, в среднем один легковой автомобиль выбрасывает в атмосферу за день около одного килограмма разных токсичных и канцерогенных веществ. Причем подобные вещества способны аккумулироваться и находиться в окружающей среде до 5 лет.

Зачастую выхлопными газами называют все выбросы в городскую атмосферу, в том числе котельных, заводов и других промышленных предприятий. На самом деле этим термином правильно называть только транспортные выбросы, которые появляются в результате переработки топлива. Также их называют отходящими газами.

Выхлопные газы – продукт работы двигателей внутреннего сгорания, и, учитывая стремительный рост количества транспорта за последние 50 лет и, в частности, прирост личного автотранспорта в городах, выхлопные газы в воздухе городов обосновались всерьез и надолго, а количество их только растет.

Важно знать, что лишь один автомобиль способен всего лишь за сутки поставить в воздух около килограмма таких вредных соединений. Большее вредное влияние здоровью человека, растительности, животным, а также почве и водным ресурсам оказывают машины, двигатели которых работают на дизеле, нежели на бензине или газе, при этом вырабатывается большее количество сажи.

Согласно статистике, грузовые машины и автобусы вырабатывают больше выхлопных газов, нежели легковые автомобили. Этот факт напрямую связан с режимом работы и объемами двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Так, например, легковая машина дает за сутки порядка 220 мг/м3 угарного газа, автобус 230 мг/м3, а небольшой грузовик целых 500 мг/м3. Легковушка дает 45 мг/м3 оксида азота, автобус 18 мг/м3, а небольшой грузовик – 70 мг/м3. Также автобус, в отличие от легковушки, постоянно выбрасывает в воздух оксиды серы, углерода и соединения свинца.

Выхлопные газы автомобилей – это сочетание двухсот-трехсот химических соединений, которые являются достаточно вредными для организма человека. Они получаются при сгорании различного автомобильного топлива и отходят в открытую атмосферу. Наибольший объем токсинов присутствует в выхлопных газах, когда двигатель работает на холостом ходу и на сниженных скоростях. При таких режимах происходит плохое выгорание топлива и отход несгоревших элементов топлива в количестве более чем в десять раз превышающем выхлопы при стандартном режиме автомобиля.

В составе выхлопных газов разных видов топлива, могут быть такие вредные элементы как:

оксиды азота и углерода;

диоксиды азота и серы;

некоторое количество сажи;

разные соединения свинца;

Содержание основных химических веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания меняется в зависимости от типа двигателя, бензиновый или дизельный, однако основной набор остается прежним (табл. 1). При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе — сажа.

Химический состав выхлопных газов автомобиля

Объемная доля в бензиновом двигателе, %

Объемная доля в дизельном двигателе, %

Водяной пар H2O

Диоксид углерода СО2

Оксид углерода (CO – угарный газ)

Диоксид серы SO2

Как видно из таблицы, в состав выхлопных газов достаточно разнообразен, и большая часть компонентов токсична. По химичес­кому составу и свойствам, а также ха­рактеру воздействия на организм че­ловека их подразделяют на группы.

Это нетоксичные вещества (азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосфер­ного воздуха).

Это оксид углеро­да или угарный газ (СО) — продукт неполного сгорания топлива.Оксид углерода обладает наркотическим действием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, которое, прежде всего сказывается на центральную нервную систему. Высокая концентрация оксида углерода даже при кратковременном воздействии может вызвать смерть; небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль, чувство усталости и замедленную реакцию. Оксид углерода – один из факторов, вызывающих болезнь сердца – стенокардию, т.е. уменьшение переноса кислорода к тканям, особенно пагубно для миокарда (сердечной мышцы).

В ее составе окси­ды азота — NO и NO2. Вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаз, при высоких концентрациях оксидов азота (свыше 0,004%) возникают астматические проявления и отек легких.

В эту группу входят различные углеводороды (со­единения типа СxНy). Углеводороды, наряду с токсичными свойствами, обладают также канцерогенным действием. Особой канцерогенной ак­тивностью отличается бензапирен (С29Н12), содержащийся в отработав­ших газах бензиновых двигателей и дизелей.

Эту группу состав­ляют органические соединения — аль­дегиды. В отработавших газах содер­жатся в основном формальдегид, ак­ролеин и уксусный альдегид. Эти со­единения, раздражают органы зрения, дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки, печень. При фотохимическом смоге воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и нервных заболеваний, бронхиальной астмы.

Компоненты этой группы — сажа и другие дисперсные частицы. Адсорбируя на своей повер­хности бензапирен, сажа оказывает более сильное негативное воздей­ствие, чем в чистом виде. Сажа как любая мелкая пыль действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на ней адсорбируются канцерогенные вещества, следовательно, возрастает риск заболеваний раком.

К этой группе от­носят сернистые соединения — сер­ный ангидрид, сероводород, которые имеют место в отработавших газах, когда используется топливо с повы­шенным содержанием серы. Сернис­тые соединения оказывают раздража­ющее действие на слизистые оболоч­ки горла, носа, глаз человека. Сернистый газ вызывает онкологические заболевания. Вдыхание влажного воздуха, содержащего оксид серы, особенно опасен для людей, страдающих сердечнососудистыми заболевания. Длительное вдыхание сернистого газа повышенной концентрации действует на организм особо токсично, вызывая нарушение деятельности нервной системы.

В состав этой группы входят свинец и его соедине­ния. Эти компоненты появляются в отработавших газах при использова­нии этилированного бензина.Соединения свинца поражают органы и ткани организма, нервную систему, желудочно – кишечный тракт, нарушают обменные процессы, приводят к росту онкологических заболеваний. Опасность отравления соединениями свинца усугубляется тем, что они, как канцерогенные вещества не удаляются из организма, а накапливаются в нем, также как в почве и растениях. В организме человека свинец удерживается белками эритроцитов, затем поступает в плазму крови и достигает почек, печени и др. органов. В костях свинец накапливается постепенно и надолго остается в них.

Поражение десен, расстройство кишечника, заболевание почек, сосудов и центральной нервной системы, угнетение синтеза белка, отрицательное воздействие на генетический аппарат клетки – результат отравления свинцом. Если с водой человек получает больше 0,1 мг ионов свинца в сутки, то это может привести к повышенной утомляемости, депрессии, нарушению функций нервной системы, анемии, почечной недостаточности, судорогам. Ионы свинца можно удалить из воды, осадив их в виде сульфидов.

Свинцовое отравление даже на ранних стадиях влияет на головной мозг, в результате чего у детей снижается интеллект, нарушается координация движений, ухудшается слух и память.

Из 1000 т загрязняющих веществ, ежедневно попадающих в воздух из выхлопов автомобилей, 200 т угарно­го газа, 800 т углеводородов и других соединений. Приоритетной вредной примесью в отработавших газах автомобилей, работающих на бензине, является оксид углерода (СО), доля которого составляет в среднем 69% общего количества выбросов вредных веществ. Доли остальных примесей распределены следующим образом: 17% приходится на оксиды азота (NOх) и 14% — на суммарные углеводороды (СН) (см.приложение 4).

Вследствие содержания в выхлопных газах автомобилей вредных и даже ядовитых веществ, а также при постоянном действии таких элементов на органы человека, они способны вызывать развитие острых и хронических болезней.

Автомобиль стал бы гораздо безвреднее для окружающей его среды, если бы в его двигателе углеводородное топливо превращалось исключительно в углекислый газ и водяные пары. Но… Температура горения топлива бывает или слишком высокой, или очень низкой, что приводит к его неполному сгоранию. Кроме того, не следует забывать о качестве самого горючего и примесях, содержащихся в нем. Все это, как известно, приводит к возникновению токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота и серы, несгоревших углеводородов и прочих газов, а также твердых частиц сажи и соединений свинца.

Сегодня именно транспортные выбросы являются основной причиной загрязнения воздуха в городе и постоянно оказывают влияние на здоровье человека.

Состав выхлопных газов достаточно разнообразен, и большая часть компонентов токсична. Выхлопные газы автомобиля могут нанести вред здоровью, и достаточно серьезный. Прежде всего, оксид углерода или угарный газ не имеет вкуса и запаха, но при высокой концентрации вызывает головокружение, головную боль, тошноту, может приводить к обморокам.

Такав далеко не весь перечень воздействия интенсивно выделяемых на первый взгляд невинного голубоватого дымка глушителя автомобиля. Вред от выхлопных газов автомобиля во многом объясняют канцерогены – сажа и бензопирен, которые способствуют развитию опухолей, особенно — злокачественных.

Рассматривая выхлопные газы и вред, который они приносят, нужно добавить и про влияние этого химического коктейля целиком: длительный контакт с выхлопными газами приводит к смерти, в частности — от отравления конкретно угарным газом. Наибольшая опасность этих выбросов состоит в их количестве, распространенности и мелком размере частиц, что позволяет выхлопам проходить через естественные барьеры организма и попадать в легкие. При постоянном воздействии выхлопных газов на организм может развиваться иммунодефицит, страдают сосуды головного мозга; нервная, дыхательная, сердечнососудистая системы. Кроме того, большая часть токсичных веществ, входящих в состав выхлопных газов, может взаимодействовать друг с другом и с другими компонентами атмосферы, что способствует образованию смога.

Выхлопные выбросы действуют сразу непосредственно на внутренние органы дыхания, причем у детей младшего возраста намного значительнее, чем у взрослых. Это объясняется тем, что самая большая концентрация выбросов находится на уровне лица маленьких детей.

Химические соединения, что есть в составе выхлопных газов, в особенности тяжелые металлы, характеризуются свойством накапливаться в организме.Вследствие чего начинается зашлаковывание организма с последующим развитием серьезных заболеваний.

Наибольший вред выхлопные газы оказывают на водителей и пассажиров автотранспорта, которым приходится подолгу стоять в пробках, так как концентрация оксида углерода внутри автомобиля может превышать предельно допустимые нормы. Выхлопные газы от автотранспорта образуют смог (smog, от smoke — дым и fog — туман) — ядовитый туман в нижнем слое атмосферы. Смог состоит из тумана, дыма, частичек сажи, пыли, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Вредные газы, поступающие в атмосферу, вступают в реакцию между собой и образуют новые, токсичные соединения. Смог, состоящий из азотных, сернистых соединений и капелек воды, вызывает раздражение слизистых оболочек, головную боль, осложнения заболеваний дыхательных путей, отеки и т. д.

Так как выхлопные газы способствуют снижению количества кислорода в крови и мешают нормальному газообмену, следует выводить организм на полезные прогулки в пригород или в удаленный от дороги парк, чтобы получить порцию свежего воздуха.

При постоянном воздействии выхлопов стоит разнообразить свое меню антиоксидантами, которые содержатся в ягодах, фруктах, зеленых овощах и зеленом чае, а также в семечках, и пить больше воды, так как она способствует детоксикации. Такой “допинг” помогает организму справляться с последствиями вдыхания химического коктейля и поддерживает здоровье.

Каждый человек должен задуматься о том, какие серьёзные последствия несёт атмосфера, пропитанная вредными химическими веществами. Жизнь, данная нам однажды природой не должна нарушаться искусственными факторами, которые негативно сказываются на здоровье человека.

Однако исключить из жизни наличие автотранспорта невозможно или проблематично, но вполне возможно и необходимо сократить количество вредных примесей содержащихся в выхлопных газах. Одним из путей экологизации автомобильного транспорта является перевод его на альтернативные виды топлива.

В последние годы ведется активная разработка биологических видов топлива, электромобилей и возможных модификаций двигателя, что позволит отказаться от углеводородного “корма” автомобилей и сократит количество вредных выхлопных газов. Однако пока это все вопрос скорее будущего, а не настоящего, поэтому сейчас лучше защищаться от выбросов. Для защиты сферы обитания человека, правительство должно принимать законы, призванные оптимизировать движение городского транспорта. Кроме того, в настоящее время следует делать акцент на производстве экологически чистого транспорта, разрабатывать альтернативные энергоисточники для транспортных средств, развивать бизнес по прокату велосипедов и озеленять город.