О новых экологических проблемах автотранспортных средств

Загрязнение воздуха в крупных городах, особенно в промышленно развитых странах нашей планеты становится для населения проблемой №1. Увеличивающиеся загрязнения от промышленности и автомобильного транспорта (АТ) потребовало принятия определенных законодательных актов по ограничению выбросов вредных веществ (ВВ) в первую очередь с отработавшими газами (ОГ) автомобилей.

Работы по уменьшению загрязнения городского воздуха ОГ автомобильного транспорта и по нормированию предельно допустимых концентраций токсичных веществ в отработавших газах автомобилей впервые, были предприняты в США, в штате Калифорния, где в 1959 году были приняты стандарты на предельно допустимые концентрации окиси углерода и углеводородов. В 1963 году в США был утвержден государственный стандарт, за основу которого был принят калифорнийский.

В 1968 году был предложен проект стандарта Комитета Внутреннего Транспорта Европейской Экономической Комиссии ООН, а в 1970 году он рекомендован к применению в странах Европы. В этих стандартах в первую очередь нормировались предельно-допустимые выбросы (ПДВ) оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) в отработавших и картерных газах бензиновых двигателей. Объясняется это тем, что окись углерода составляла в этот период подавляющую часть токсичных веществ, содержащихся в ОГ, причем токсичные свойства ее не изменяются в зависимости от климатических и метеорологических условий.

Следует отметить, что углеводороды по своим токсичным свойствам значительно уступают таким веществам, как окись углерода или окислы азота (NO_x). Ограничение выброса углеводородов путем нормирования ПДВ в отработавших газах и ликвидации их выброса с картерными газами было вызвано прежде всего в США стремлением избежать фотохимического тумана (смога), в образовании которого углеводороды, наряду с окислами азота, как считалось, играли определяющее значение.

В таблице 1. приведены предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и применяемые (принятые) в различных странах (Россия, Евросоюз и США).Как видно из таблицы, единого согласия по принятым нормативам пока нет.

Таблица №1

Загрязняющее вещество	Время осреднения	Предельно-допустимые концентрации
Загрязняющее вещество	Время осреднения	ВОЗ, мг/ м^З	Россия, мг/ м^З	США, мг/ м^З	ЕС, мг/м^З
СО монооксид углерода	30 мин.	60	5	—	—
СО монооксид углерода	8 часов	10	—	10	10
NO₂ оксиды азота	30 мин	—	0,2	—	—
NO₂ оксиды азота	24 часа	—	0,04	—	0,125 (Не должна быть превышена более чем 3 раза за год)
SO₂ оксиды серы	24 часа	0,125	0,05	0,365	0,125 (Не должна быть превышена более чем 3 раза за год)
РМ₁₀ частицы взвешенные	30 мин.	—	0,5	—	—
	24 часа	—	0,15	0,15	0,05 (Не должна быть превышена более чем 3 раза за год)
	Средняя за год	0,05	—	0,08	0,02

Постоянное увеличение массы выброса вредных веществ из-за роста автомобильного парка в мире стимулировало международное законодательство (Правила ООН) периодически обновлять стандарты и ужесточать нормативные требования по выбросу вредных веществ автотранспортными средствами. Так, предельно допустимые выбросы — (ПДВ) вредных веществ: СО, СН, NO_Х в международных Правилах ООН ужесточались в несколько этапов: за период с 1972 по 1986 гг., были ужесточены примерно в 2,5 раза, а с 1986 по 1992 гг., второй этап, для категорий наиболее массовых автомобилей примерно в 5 раз [1].

С 1992 года пошел третий этап ужесточения нормативов Евро. Новые нормативы на выброс ВВ для легковых автомобилей со сроками их введения приведены в таблице 2.

Таблица №2

Нормы на выброс вредных веществ с ОГ легковыми автомобилями
по Правилам № 83 ООН

Экологический класс автомобильной техники	Год введения		Выбросы вредных веществ с отработавшими газами, г/км
Экологический класс автомобильной техники	Европа	Россия	СО	СН	NО_x	PM
Евро-1	1992	2002	2,72	0,97
Евро-2	1996	2006	2,2	0,5
Евро-3	2000	2008	2,3	0,2	0,15
Евро-4	2005	2012	1,0	0,1	0,08
Евро-5	2009	2014	1,0	0.1	0.06	0.005
Евро-6	2014	2018	0,50	0.1	0.06	0.005

Для грузовых автомобилей и автобусов с 1993 года были введены Правила №49 ООН для испытания дизельных двигателей по оценке выброса оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и дополнительно твердых частиц с отработавшими газами (табл. 3).

Таблица №3

Нормы на выброс вредных веществ с ОГ автомобилями массой более 3,5 т
по Правилам № 49 ООН

Нормы	Год введения		Допустимая норма, г/кВт ∙ ч
Нормы	Европа	Россия	CO	CH	NO_X	PM
Евро-1	1993	2002	4.5	1.1	8	0.36
Евро-2	1996	2006	4.0	1.1	7	0.15
Евро-3	2000	2008	2.1	0.66	5	0.1
Евро-4	2005	2010	1.5	0.46	3.5	0.02
Евро-5	2008	2014	1.5	0.46	2.0	0.02
Евро-6	2013	2018	1,5	0,13	0,4	0,01

Итак, поэтапное введение в последние 25 лет нормативов Европейской экономической комиссии ООН (нормы Евро), особенно ужесточающих выброс ВВ с ОГ автомобилей, естественно приводит к усложнению конструкций автомобилей и удорожанию (повышению) их стоимости. Возникает проблемный вопрос: существует ли экономическая целесообразность введения норм Евро — 6 и выше по дополнительному снижению выбросов ВВ, особенно твердых частиц с отработавшими газами автомобилей?

Несмотря на вводимые жесткие нормативы на выброс ВВ (Таблица 2 и 3) в 2012 году Всемирная организация здравоохранения предложила запретить использование автомобилей с дизельным двигателем в городах Европы по причине выброса ими значительного количества твердых частиц с ОГ так как твердые частицы, имеющие объем менее 2,5 мкм в диаметре упоминаются в медицинских документах как «вдыхаемые» частицы опасные для здоровья, так как глубоко проникают в дыхательную систему человека и животных, вызывая заболевание раком легких [2].

Вместе с тем, следует отметить, что резко ограничивая выбросы твердых частиц с ОГ для дизельных двигателей (см. таблицу №3) с 1990 года по настоящее время законодатели не обращают внимание на другие вредные частицы, выбрасываемые автомобилями в процессе эксплуатации за счет износа систем и агрегатов автомобиля, таких, как тормозные системы (накладки и диски), диски сцепления и шины.

Так в период 2005 — 2008 г.г. экологи Москвы пришли к выводу, что вовсе не автомобильные отработавшие газы, как это считалось раньше, являются основным загрязнителем московского воздуха: до 60% загрязняющих и опасных для здоровья веществ обеспечивает истертая в мелкую пыль резина автомобильных шин. За год в одной только Москве этой взвеси выбрасывается в воздух около 10 тысяч тонн (по данным парка автомобилей в 2008 г.), в настоящее время более 15 тысяч тонн [3].

Долгое время считалось, что размеры частиц продуктов износа протектора шин довольно велики и не могут причинить вред здоровью человека. Однако, исследованиями американских врачей обнаружено, что вблизи автострад городов присутствуют от 3800 до 6900 фрагментов шин в каждом кубическом метре воздуха, более 58% из них оказались размером менее 10 микрон и, следовательно, способны легко проникать в лёгкие человека. Кстати, такая шинная пыль из организма человека практически не выводится и может приводить к летальным исходам [4].

Международным агентством по изучению рака, а в нашей стране — Федеральным центром Госсанэпиднадзора — предприятия резиновой и шинной промышленности включены в список канцерогенно опасных. Установлено, что в шинной пыли присутствуют более 140 химических соединений различной степени токсичности, но особенно опасны для здоровья человека полиароматические углеводороды и летучие канцерогенные вещества N-нитрозамины.

Вредные вещества — N-нитрозамины, содержащиеся в мелкодисперсном

аэрозоле, выделяемом автомобильными шинами, более опасны для здоровья человека потому, что они, при попадании в бронхи и легкие, в течение нескольких суток переносятся непосредственно в кровь и лимфу человека за счет своей хорошей растворимости в воде и биологических жидкостях. Последствия наличия канцерогенных веществ в тканевых жидкостях организма медицине хорошо известны и часто приводят к летальным исходам [4].

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что воздействию канцерогенных веществ подвергается широкий контингент населения, а не только персонал, непосредственно занятый в производстве автомобильных шин. Таким образом, возникает целый круг вопросов, относящихся к защите от подобных воздействий, как в рабочей зоне, так и от выбросов канцерогенных веществ в атмосферный воздух населенных мест.

В Евросоюзе в последнее время активизировалось внимание на экологичность пневматических шин для автомобилей. Директивой 76/769/ЕЕС запрещается применение в производстве шин в качестве пластификаторов дистилятные ароматические экстракты (ДАЕ), признанные канцерогенными.

Проведенные в «НАМИ» аналитические исследования различных шин позволили определить усредненную интенсивность износа протекторов шин на один километр пробега от легкового автомобиля на уровне 0,13 г/км, от автомобилей до 3,5 т – 0,32 г/км и от грузовых автомобилей и автобусов на уровне 1,5 г/км, что превышает нормативы Евро- 6 по выбросу ТЧ с ОГ, в 26 раз, 60 и 150 раз соответственно.

Рис. 1 — Реальный выброс ТЧ с ОГ и при износе шин и тормозных накладок при эксплуатации легковых и грузовых автомобилей и автобусов, в г/км.

Выполненные расчеты экологического ущерба по методике Госкомэкологии [5] представлены в таблице №4, где приведено сравнение величин ущерба от выбросов только твердых частиц с шинной пылью и с ОГ по отношению к будущим нормам Евро-6.

Расчеты проведены для условий густо населенных районов крупных городов с плотными траспортными потоками на примере г. Москва.

Таблица 4

Пробег		Выбросы твердых частиц, г/км		Выброс ТЧ в кг за ПЖЦ		Ущерб, руб. Показатели экологической опасности от ТЧ
Автомобили	Км	От шин	Евро-6	от шин	с ОГ	от шин	от ОГ
Легковые	300000	0,132	0,005 г/км	39,6	1,5	63152	1190
Грузовые	1000000	1,5	0,01 г/кВт	1500	10	2385000	7950

Таким образом, ущерб от ТЧ, содержащихся в шинной пыли в настоящее время превышает ущерб, наносимый твердыми частицами, содержащимися в ОГ легкового автомобиля более чем в 50 раз, а по грузовому автомобилю в 300 раз. Проведенными дальнейшими экспериментальными исследованиями в НАМИ выявлено, что в процессе эксплуатации в результате износа шин, тормозных колодок, дисков и дорожного полотна, формируется повышенное содержание твердых частиц над проезжей частью улицы, а также и внутри салонов и кабин автомобилей (Рисунок 2).

Следует особо обратить внимание на представленные на рисунке 2 данные, из которых следует, что основные размеры твердых частиц в воздухе над проезжей частью дорог, а также и в салонах и кабинах автомобилей от износа шин и дорожного покрытия, находятся в диапазоне от 0,3 до 1 мкм, которые современными салонными фильтрами не улавливаются [6].

Рисунок 2 — Содержание твердых частиц в наружном воздухе и в салоне автомобиля при движении в городе (в плотном транспортном потоке).

Таким образом, весьма рано говорить о создании «экологически чистого автомобиля» и использовании этого термина, целесообразно говорить об экологической опасности автомобиля и приступить к комплексному нормированию этого показателя, состоящего из трех составляющих экологического ущерба: от ОГ и дополнительно от шинной пыли и дорожного покрытия, ввиду их повышенной относительной агрессивности по сравнению с отработавшими газами автомобилей [6].

ЛИТЕРАТУРА

Азаров В.К. «Обзор и анализ проблемных вопросов нормирования экологических показателей и эффективности реализации их в производстве и эксплуатации автотранспортных средств», М.,2013 г., «Труды НАМИ», выпуск №255,с.50-66.
Азаров В.К., Кутенев В.Ф., Степанов В.В. «О выбросе твердых частиц автомобильным транспортом», , М., «Журнал ААИ», 2012 г., №6(77), с. 55-58.
Доклад «Загрязнение атмосферного воздуха в Москве во втором квартале 2008 года», ГПУ «Мос экомониторинг», м. 2009 г.
А.И. Хесин, М.Е, Скудатны, В.Н. Ушмодин, «Канцерогенная опасность автомобильных шин». Журнал «Национальная безопасность и геополитика России», (федеральное издание), № 10-11 (51-52), 2003 г.
«Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба», Москва, утверждена Госкомэкологии, 09.03.1999 г.
Азаров В.К., Сайкин А.М.,Кутенев В.Ф., Малкин М.А. «Шины и дорожное покрытие как источник загрязнения воздуха автотранспортными средствами».Сб. научных трудов «Труды НАМИ», 2014, выпуск 256, стр. 72-85.[schema type=»book» name=»О новых экологических проблемах автотранспортных средств» author=»Азаров В.К., Кутенев Ф.Д. » publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]

euroasia

Похожие записи