Вплив шин на навколишнє середовище та людину - Банк рефератів, творів, доповідей

Третьяков О.Б., Корнєв В.А., Кривошеєва Л.В., ФПГ "НАФТОХІМПРОМ", м.Москва, Україна НДЦ Ніктайр ЛебОТ, м.Балашиха Московської області, Україна НДІ канцерогенезу ОНЦ РАМН, м.Москва, Україна МІТХТ ім. М.В.Ломоносова, м.Москва, Україна

Одним із показників якості автомобільних шин є характеристика їхньої екологічної безпеки протягом усього "життєвого циклу" (виробництво, експлуатація, утилізація). Проблема забезпечення екологічної безпеки шин під час експлуатації [1] багато в чому подібна до проблеми охорони праці та навколишнього середовища у гумовій промисловості [2,3], виробництві шин [4], але має і суттєві особливості. Хімічні речовини, що виділяються з автомобільних шин, тверді продукти стирання протектора негативно впливають на навколишнє середовище, здоров'я людей. Великий внесок у забруднення навколишнього середовища вносять обсяги брухту, що постійно збільшуються.

Дослідженнями, проведеними в Ніктайр ЛебОТ, встановлено, що висока екологічна небезпека шин обумовлена, з одного боку, токсичними властивостями застосовуваних при їх виготовленні матеріалів і домішок, що містяться в них, а з іншого боку - властивостями більше ста видів хімічних речовин, що виділяються в повітряну і водну середовища при експлуатації, обслуговуванні, ремонті та зберіганні шин. У табл. 1 дано перелік основних груп таких речовин, причому кожна група містить більше десяти різних сполук, включаючи їх ізомери та похідні.

У числі хімічних речовин, що виділяються у найбільших кількостях із шинних гум при кімнатній та підвищеній температурах: продукти деструкції каучуків (мономери); надзвичайно реакційноздатні та токсичні хімічні сполуки; ароматичні вуглеводні – бензол, ксилол, стирол, толуол;попередники канцерогенів – аліфатичні аміни; соканцерогени – сірковуглець, формальдегід, феноли; промотори канцерогенів - діоксид сірки, вуглеводні неароматичного ряду (останні аналогічні вуглеводням (СНх), які у вихлопних газах двигуна як продукти неповного згоряння палива). У складі повної гами ідентифікованих нами летких речовин з шин не виявлено, наприклад, продукти горіння - СО , СО2 , NOx є основою газоподібної частини вихлопу двигуна.

Токсичні властивості виявляють усі перелічені у табл. 1 хімічні сполуки, продукти їх перетворення та взаємодії, але найбільш небезпечні канцерогени, що виділяються з шин: бенз(а)пірен та інші поліароматичні вуглеводні (нами виявлено в шинах 15 сполук цього класу з 18 відомих), а також N-нітрозаміни (виявлено 4 види цих речовин із 12 відомих). Всі ці речовини входять до списку пріоритетних токсикантів, затвердженого Міжнародною організацією з дослідження раку (IARC) та Агентством з охорони навколишнього середовища (США) [5-8].

Таблиця 1. Групи хімічних сполук, що виділяються із шин

Якісний та кількісний аналіз загального виділення летких хімічних речовин із шинних гум проводили на хроматомас-спектрометрі моделі LKB 2091 (Швеція) при температурі 60±1°С. Бенз(а)пірен та інші поліароматичні вуглеводні визначали методом квазілінійчастих спектрів люмінесценції.

Ідентифікація летких N-нітрозамінів проводилася методом газохроматографічного поділу з використанням термоенергетичного аналізатора ТЕА-502А (США), а також еталонних сполук. Зазначені методи передбачені українськими стандартами та відповідають методам, які застосовуються за кордоном.

навколишнє

На рис. 1 наведено результати загального газовиділення за 13хвилин протекторних шинних гум. Вибраний час випробування передбачено методикою "Європейського їздового циклу", що імітує рух автомобіля у міських умовах. За нашою попередньою оцінкою, що збігається з оцінкою деяких зарубіжних фірм, із шин виділяється більше канцерогенних речовин, ніж із вихлопних газів двигуна або асфальтового дорожнього покриття.

Рис.1 Кінетика виділення летких хімічних речовин із протектора шин 175/70R13

Сумарна кількість пріоритетних токсикантів (канцерогенів), що виділяються з шин, на 2-3 порядки менше величини міграції інших летючих. Однак існуючі вітчизняні та зарубіжні норми ГДК цих речовин значно нижчі від норм ГДК інших летких сполук. Крім того, кількість летких N-нітрозамінів, як відомо [2,3,9], збільшується в результаті взаємодії деяких компонентів викидів з оксидами азоту, що містяться в повітрі та вихлопних газах. Як приклад можна навести такі реакції:

навколишнє

Таблиця 2. Профілі ПАВ, отн. од. (конц. ПАУ/конц. бенз(а)пірена)

Видно, що профіль ПАУ шин має характерні відмінності від профілів ПАУ вихлопу дизельного двигуна та бензинового двигуна, хоча відносні концентрації окремих речовин профілів ПАУ шин та вихлопу збігаються.

Як показують результати хімічного аналізу та розрахунки, внесок шин у виділення ПАУ навіть більш значний (55-60%), ніж вихлопних газів. ПАУ не відрізняються високою леткістю або розчинністю у воді, але їх міграція у навколишнє середовище полегшується під впливом підвищених температур, що виникають у матеріалах шини під час експлуатації, а також внаслідок зносу протектора шин та постійного оновлення поверхні бігової доріжки. Крім того, ПАУ здатні взаємодіяти з іншими речовинами, що виділяються.з утворенням нітро-ПАУ, хлор-ПАУ (діоксини), гідро-ПАУ та ін [11,12]. Канцерогенність похідних ПАУ, що утворюються, наприклад 6-нітробенз(а)пірена, вище, ніж ПАУ:

При нітруванні бенз(а)пірена утворюються також 1-нітро-і 3-нітробенз(а)пірени.

За даними Шведської організації "KEMI" [14] у 1994р. у Швеції від зносу шин утворилося 10.000 тонн шинного пилу, за оцінками американських вчених-шинників у США 1991р. загальна кількість викинутого шинного пилу становила 886.782 тонн. Тільки у Лос Анджелесі щодня у повітря викидається не менше 5 тонн шинного пилу. Ретельні вимірювання повітря поблизу шосе з помірним рухом показали присутність від 3800 до 6900 окремих фрагментів шин у кожному кубічному метрі повітря, понад 58% з них – у межах тих розмірів (

Впливу канцерогенних речовин піддається широкий контингент населення, а не тільки персонал, безпосередньо зайнятий у виробництві, обслуговуванні та ремонті гумових виробів. Виникає ціле коло питань, які стосуються захисту від подібних впливів як у робочій зоні [15], і від викидів канцерогенних речовин у повітря населених місць. Особливу увагу у зв'язку з цим слід приділяти проблемі оцінки та підвищення екологічної безпеки вітчизняних та імпортних шин, що надходять на комплектацію автомобілів, у торговельну мережу та шин, що перебувають в експлуатації.

На підставі отриманих нами результатів всебічного (понад 200 параметрів) аналізу понад 50 шин різних моделей і виробників можна зробити висновок, що на український ринок надходять шини, що помітно розрізняються за екологічними, технічними та експлуатаційними характеристиками, у тому числі під торговими марками провідних шинних фірм. Деякі результати екологічного аналізу представлені на рис. 2.

середовище

Мал. 2. Виділення летких хімічних речовин із шин 175/70R13.

З представлених на рис.2 даних видно, що з виділення летких з покривних гум найбільш типові для України і СНД шини розрізняються в 3-4 рази. Ще більш істотні відмінності встановлені по міграції водорозчинних хімічних речовин із шинних гум, виділення шинного пилу.

За кордоном роботи зі зменшення негативних впливів шин на навколишнє середовище та людину ведуться відповідно до Міжнародних екологічних стандартів серії ISO 14000. Багато зарубіжних країн, таких як Англія, Німеччина, Голландія, Данія, Канада, США, Швейцарія вже запровадили національні норми вмісту канцерогенних речовин у гумових виробах, навколишньому середовищі, ведуться роботи з нормування вуглецевмісного пилу.

З урахуванням перспективи запровадження цих стандартів на території України та СНД очевидна актуальність екологічних випробувань та екологічної сертифікації шин, що експлуатуються в межах мегаполісів України та СНД. Результатом аналізу екологічного впливу шин на навколишнє середовище та людину протягом усього "життєвого циклу" шин (ISO 14040) має стати екологічна сертифікація шин (ISO 14060) та екологічний контроль (ISO 14010) на автотранспортних та шиноремонтних підприємствах, а також на заводах-виробниках шин (ІSO 14001).

Список літератури

Хесіна А.Я., Кривошеєва Л.В., Третьяков О.Б., Корнєв В.А., Реутов С.Л., Ободовська Н.І. Дослідження вмісту хімічних речовин