Порівняльний склад вихлопних газів бензинових і дизельних машин

Компонент	Вміст
	Бензинові машини	Дизельні машини
Оксид вуглецю, % Вуглеводні, % Оксиди азоту, % Альдегіди, % Сажа, г/м3 Бенз(а)пірен, мг/м3 Двооксид сірки, %	0,2 0,01 0,3 0,002 0,01–2,0 до 10 0,03	до 10 до 3 до 0,8 до 0,03 до 0,04 до 20 до 0,008

Порівняльні дослідження однакових за технічною характеристикою машин, які працюють на бензині та на газі, показали значні переваги останніх щодо вмісту токсичних компонентів у вихлопних газах. Це підтверджують дані, на ведені у табл. 2.9.

Таблиця 2.9

Викиди оксиду вуглецю та вуглеводнів внаслідок використання як пального зрідженого газу і бензину

Компонент	Викид, г на 1 милю		Зниження токсичності вихлопних газів під час роботи на газоподібному пальному, %
	Бензин	Зріджений газ
Оксид вуглецю (під час руху) Оксид вуглецю (холостий хід) Вуглеводні	130 4,7 7,2	64 1,8 5,8	50 62 20

Авіатранспорт. Сумарні викиди забруднюючих речовин двигунами літаків порівняно з автотранспортом невеликі, але в районі аеропорту ці відходи роблять значний внесок у забруднення навколишнього середовища. Турбореактивні двигуни при зльоті та посадці викидають візуально добре помітний шлейф диму, що вміщує у собі окис вуглецю, вуглеводні, оксид та двооксид азоту. Суттєву кількість домішок вносять і наземні пересувні засоби.

Вирішення питання нормування атмосферних забруднень базується на існуванні порогових концентрацій шкідливих речовин – гранично допустимих концентрацій (ГДК). ГДК домішок в атмосфері – це максимальна концентрація речовин в повітрі, яка при періодичній дії за певний час або протягом усього життя людини не має шкідливого впливу на неї. Для кожної речовини-забрудника встановлено два нормативи: максимальна разова і середньодобова ГДК. ГДКмр встановлюється для попередження рефлекторних реакцій в організмі людині при короткочасній дії атмосферного забруднювача (до 20 хвилин); ГДКсд – з метою попередження загальнотоксичної чи канцерогенної дії, тобто така концентрація, яка б не мала будь-якого впливу на фізичний стан людини. Концентрація речовин в атмосфері вимірюється в мг/м³. Міністерство охорони здоров’я України встановило ГДК для 200 шкідливих інгредієнтів атмосфери населених пунктів (табл. 2.10).

В залежності від дії на організм людини забруднюючі речовини поділяють на чотири категорії небезпечності:

1 категорія – надзвичайно небезпечні речовини (канцерогени);

2 категорія – дуже небезпечні речовини;

3 категорія – небезпечні речовини;

4 категорія – помірно небезпечні речовини.

Оскільки в повітрі знаходиться одночасно цілий ряд домішок, то при нормуванні враховують їх сумарний шкідливий вплив. Сумарна гранично допустима концентрація повинна бути меншою одиниці:

, (2.28)

де n – кількість речовин-забруднювачів;

С_і – концентрація кожної речовини-забруднювача в повітрі;

ГДК_і – гранично допустима концентрація кожної речовини-забруднювача.

Гранично допустимий викид (ГДВ) в атмосферу – це норма викиду шкідливої речовини на певній території з певною кількістю підприємств, що в сумі з їх викидами не перевищує ГДК. Суть введення ГДВ полягає у нормуванні викидів і обумовлена тим, що при існуючих методах очищення викидів неможливо повністю уникнути їх потрапляння в атмосферу. Кожне підприємство, що забруднює атмосферу, має встановлені норми викидів, перевищен-ня яких не допускається. Такі нормативи існують і для моделей транспортних засобів та устаткування.

Також у питанні нормування забруднюючих речовин в атмосфері існує поняття фонової концентрації С_ф речовини в атмосфері, тобто її природної концентрації, яка склалася віками і відповідає даній природній зоні. При нормуванні ГДВ враховують фонову і сумарні ГДК всіх наявних забруднювачів атмосфери нового виду, які в сумі не повинні перевищувати ГДК.

, (2.29)

де n – кількість підприємств на даній території.

Таблиця 2.10

Гранично допустимі концентрації деяких шкідливих речовин в атмосфері населених пунктів

Речовина	ГДК
	максимальна разова, мг/м3	середньодобова, мг/м3
Нітробензол	0,008	0,008
Сірчистий газ	0,5	0,5
Окис вуглецю	3,0	1,0
Оксиди азоту	–	0,04
Сажа	0,15	0,05
Пари сірчаної кислоти	0,3	0,1
Пари ртуті	–	0,0003

Введення норм ГДК і ГДВ, обов’язкове дотримання яких передбачає Закон України “Про охорону атмосферного повітря”, визначає конкретну відповідальність посадових осіб і їх зацікавленість у безперервній роботі очисного устаткування, впровадження нових маловідходних і безвідходних технологій.

Методи попередження забруднення атмосфери стаціонарними та рухомими джерелами

Атмосферне повітря забруднюється твердими (пил, сажа), рідкими (крапельними) та газоподібними домішками. Завдання очищення викидів забруднюючих речовин полягає у вилученні з газів, що викидаються, завислих, твердих і рідких домішок – пилу, диму, крапель, туману (аерозолів) або в нейтралізації газоподібних і пароподібних домішок.

Методи очищення газів від твердих домішок внаслідок роботи стаціонарних джерел поділяються на механічні та електричні.

При механічних методах очищення відділення пилу від газів проходить під дією сил гравітації, інерції, при фільтрації потоків через фільтри та рідини.

При електричних методах сепарація твердих частинок проходить під дією сил електричного поля на зарядженні.

Очищення викидів в атмосферу здійснюється в газоочисних установках і пиловловлювачах. В залежності від принципу дії апарати очищення рідких викидів поділяються на: гравітаційні, інерційні (сухі та мокрі), фільтраційні, енергетичні (сухі та мокрі).

1. В гравітаційних пиловловлювачах осадження пилових частин з газів проходить за рахунок дії сил гравітації; при чому, чим більша швидкість руху частинок і час перебування їх в камері, тим вища ефективність очищення газів.

2. В пиловловлювачах інерційної дії (рис. 2.1) сепарація частин газового потоку проходить під дією частин сил гравітації та інерції пилових частинок, які рухаються в аерозольному потоці. Ефект досягається при повороті рухомого газового потоку; при цьому тверді частинки стараються зберегти першочерговий напрям руху і осаджуються в бункерах.

3. Група центробіжних апаратів включає циклові, вихрові та центробіжні ротаційні пиловловлювачі. Видалення пилу з аерозольного потоку проходить під дією центробіжної сили на частинки, які виникають при обертово-поступовому русі газового потоку. Найширше в практиці використовується група апаратів типу “Циклон” (рис. 2.2), в яких під дією центробіжної сили тверді включення переміщуються до стінок циклону, а потім опускаються по них і потрапляють в бункер. Ступінь ефективності очищення газів циклонами досить висока (98–99 %). До типу порожнистих промивачів, які працюють за принципом промивання газового потоку в завісі розпиленої рідини, відноситься порожнистий скрубер.

Рис. 2.1. Пиловловлювач інерційної дії:

1 – забруднені гази; 2 – очищені гази; 3 – пил

4. Заповнені газопромивачі або сепаратори мокрого очищення (рис. 2.3) на відміну від порожнистих мають фільтра-ційні колони, які заповнені галькою, кульками із скла, полімерних матеріалів та ін. Через постійно зрушуваний заповнювач проходять потоки газу змінного напрямку. На поверхні заповнювача осідають тверді та рідинні включення, які разом із зрошуваною рідиною поступають в бункер. Такий скрубер затримує до 90 % твердих частинок і до 30 % сірчаного ангідриду.

5. Швидкісні турбулентні пиловловлювачі (апарати мокрого очищення) мають трубу, розпилювач, в якому взаємодіє впорскувана під тиском рідина з повітряним потоком. Це найбільш ефективні апарати мокрого очищення. Пиловловлювачі, в яких в якості труби-розпилювача використовується труба Вентурі (рис. 2.4), мають високу ефективність очищення газів (від частинок розміром 1–2 мкм – 96–98 %). Існують форсункові скрубери, обладнані системою форсунок, які працюють аналогічно водостуменевому насосу.

Рис. 2.2. Принципова схема сухої інерційної очистки газів (“Циклон”):

1 – подача неочищеного газу; 2 – відведення очищеного газу; 3 – бункер для збирання осадів

6. На підприємствах досить поширена група фільтраційних апаратів з тонковолокнистими, тканинними, зернистими, масляними, керамічними та електричними фільтрами. Тонко-волокнисті фільтри мають ефективність очистки від дрібних частин розміром 0,05–0,5 мкм – 99 %.

7. В газових потоках існує волога у вигляді капель або пару. В даний час для очищення газів від вологи (сепарації краплин із газових потоків) застосовують гравітаційні, інерційні, центробіжні, дифузійні та електростатичні методи. Вибір конкретного методу здійснюється з урахуванням ряду факторів: маси виносу, кількості викидів, властивостей краплинної рідини і вмісту в ній домішок.

Рис. 2.3. Принципова схема мокрої очистки газів (“Скрубер”):

1 – подача неочищеного газу; 2 – подача води; 3 – зрошувальний бак; 4 – роздільний насадок; 5 – відведення очищеного газу; 6 – основний насадок; 7 – щитовий насадок; 8 – бункер для збирання осадів

Методи попередження забруднення атмосфери газоподібними домішками за характером протікання фізико-хімічних процесів поділяють на такі основні групи:

1. Промивання викидів розчинниками домішок (абсорбція).

2. Промивання викидів розчинами реагентів, які зв’язують викиди хімічно (хемосорбція).

3. Промивання газоподібних домішок твердими активними речовинами (адсорбція).

4. Промивання домішок шляхом використання каталізаторів.

5. Термічний метод, суть якого полягає в тому, що існуючі в атмосферних потоках домішки нейтралізуються в результаті їх високотемпературного спалювання.

Рис. 2.4. Скрубер Вентурі:

1 – вода; 2 – гази; 3 – очищені гази; 4 – шлам

В усіх військових частинах (підприємствах) на джерелах викидів шкідливих речовин в атмосферу повинні застосову-ватися газоочисні, пиловловлюючі апарати. Крім цього, повинні проводитись наступні заходи:

1. Герметизація обладнання – джерел викиду шкідливих речовин;

2. Поліпшення способів спалювання палива, зміна твердого та рідкого палива природним газом;

3. Удосконалення способів очищення, систем пиловловлювачів і газоочисних установок;

4. Підвищення кваліфікації обслуговуючого персоналу, постійний технічний і санітарний нагляд.

Забороняється введення в експлуатацію нових чи реконструйованих об’єктів, які не відповідають вимогам Закону України “Про охорону атмосферного повітря”, без реалізації заходів, які забезпечують мінімізацію викидів (ГДВ) шкідливих речовин або їх повне уловлювання (утилізацію і знешкодження), а також без спеціального дозволу на ГДВ, виданого місцевими органами контролю екологічної безпеки України.

В цілому, поряд із застосуванням перелічених методів очищення викидів в атмосферу постійні досягнення науково-технічного прогресу дозволяють застосовувати інші методи попередження шкідливих викидів в атмосферу, а саме впровадження безвідходних і маловідходних виробництв, технологічні схеми яких виключають забруднення повітря.

Методи попередження забруднення атмосфери рухомими джерелами можна розбити на дві основні групи: технічні та організаційні.

До технічних методів попередження забруднення атмосферного повітря усіма видами автомобільної техніки відноситься утримання її в технічно справному стані. У викидах автомобіля з несправним двигуном міститься окису вуглецю в 10–20 разів більше норми, тобто один такий автомобіль викидає в атмосферне повітря стільки окису вуглецю, скільки 10–20 автомобілів із справними двигунами.

За даними досліджень, проведених Національним транспортним університетом, після установки на автомобілях, які раніше мали підвищений вміст окису вуглецю у вихлопних газах (5–6 %), нових, добре відрегульованих карбюраторів, концентрація його знизилася до 1,5 %.

Регулювання двигунів – один з основних і найважливіших заходів зниження викидів шкідливих речовин. В автомобілі повинні регулюватися система запалення, система живлення (паливна апаратура дизелів), підтримуватися у справному стані двигун.

Для того, щоб техніка була технічно справна, необхідно чітко дотримуватись правил її експлуатації, технічного обслуговування, збереження та ремонту. За рахунок чіткого додержання всіх цих вимог можна значно знизити рівень надходження шкідливих речовин в атмосферне повітря.

До організаційних методів зниження викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря належать:

• раціональне розташування транспортних засобів, особливо в межах житлової забудови;

• створення системи контролю за викидами шкідливих речовин;

• раціональний рух автотранспорту, раціональна робота двигунів (особливо на холостому ході).

Важливим організаційним заходом є контроль за викидами шкідливих речовин в атмосферне повітря.

Санітарний нагляд і контроль за рівнем забруднення атмосфери

Державний санітарний нагляд за станом атмосфери в Україні здійснюється органами і закладами Санітарно-епідеміологічної служби (СЕС) Міністерства охорони здоров’я України спільно з уповноваженими підрозділами Мінохоронприроди, Міністерства оборони, Державного комітету з ядерної та радіаційної безпеки України. СЕС здійснює державний нагляд за проектуванням, будівництвом та реконструкцією газо- та пилоочисних споруд на підприємствах. Органи цієї служби мають право заборонити експлуатацію діючих підприємств, цехів, окремих установок при відсутності відповідних очисних споруд. Санітарний нагляд включає контроль за створенням санітарно-захисних зон навколо діючих промислових об’єктів, організованих згідно з ДБН 360–92 (Планування і забудова міських і сільських поселень).

Санітарно-захисна зона – це ділянка землі, яку створюють з метою зменшення шкідливого впливу підприємства на здоров’я людини. Згідно із санітарною класифікацією підприємств чи об’єктів встановлені наступні розміри санітарно-захисних зон до границь житлової забудови: для підприємств 1 класу шкідливості (найшкідливіші) – 1000 м, 2 класу – 500 м, 3 класу – 300 м, 4 класу – 100 м, 5 класу – 50 м.

Санітарно-захисні зони повинні бути озеленені. Тільки за наявності зелених насаджень санітарно-захисні зони повною мірою можуть виконувати роль захисних бар’єрів від промислових викидів.

На кордонах санітарно-захисних зон розміром більше 100 м з боку житлової забудови необхідно створювати смуги деревно-чагарникових насаджень шириною не менше 30 м, при розмірах від 50 до 100 м – шириною не менше 10 м.

Організація озеленення санітарно-захисних зон залежить від виробничих і природно-кліматичних факторів. До виробничих належать: технологія виробництва, його потужність, об’ємно-планувальне рішення забудови, розташування транспортних шляхів та доріг, тип інженерно-технічного обладнання і т.п. до природно-кліматичних факторів належать: клімат, рельєф місцевості, фізико-хімічні особливості ґрунтів, рівень залягання ґрунтових вод і т.п.

При здійсненні державного санітарного нагляду і контролю за рівнем забруднення атмосфери в Україні спільно із органами місцевих СЕС співпрацюють екологічні інспекції Мінохоронпри-роди України, які здійснюють державний контроль:

1. За дотриманням вимог природоохоронного законодавства в процесі експлуатації діючих підприємств, споруд, в т.ч. газоочисного обладнання та систем контролю до викидами забруднюючих атмосферу речовин.

2. За охороною атмосферного повітря від забруднення при всіх видах господарської діяльності.

3. В процесі експлуатації механічних транспортних засобів, відносно дотримання встановлених нормативів викидів.

Державна екологічна інспекція Мінохоронприроди України може здійснювати державний контроль за дотриманням вимог екологічної безпеки з названих вище пунктів і на військових та оборонних об’єктах, а також під час:

• передислокації військових частин;

• проведенні військових навчань;

• маневрів;

• переміщенні військ і військової техніки.

По Міністерству оборони України здійснення екологічних вимірювань та аналізів, в тому числі контроль за станом атмосфери, покладається на ЦВЕЛ МО України.

На службу екологічної безпеки (СЕБ) військової частини покладено наступні основні завдання по охороні атмосферного повітря:

• організація охорони повітряного басейну;

• дотримання норм ГДВ і ГДК;

• виконання заходів по їх скороченню;

• зниження токсичності вихлопних газів військової техніки;

• контроль за плануванням оснащення військових та вироб-ничих об’єктів пило- та газоочисним обладнанням.

Начальник СЕБ військової частини постійно здійснює нагляд разом з начальниками відповідних служб частини за виконанням і дотриманням природоохоронних вимог.

Велике значення має проведення лабораторного контролю за станом атмосферного повітря. В містах існують стаціонарні точки (пости), на яких СЕС визначає дифузне забруднення атмосферного повітря, проводить спостереження за зональним поширенням викидів. Також проводяться маршрутні спостережен-ня, в ході яких використовують автомашини, обладнані спеціальною апаратурою для проведення наступних операцій:

• контролю за системами живлення автомобільної і спеціальної транспортної техніки та станом атмосферного повітря за допомогою газоаналізаторів И-СО (вміст окису вуглецю у відпрацьованих газах), “Палладий-3”, ГМК-3, оптико-акустичного газоаналізатору 2109, портативного газового хроматографу ХТ-8, газоаналізатору “Інфраліт”;

• контролю за димністю відпрацьованих газів дизелів за допомогою приладів НЦ-112 та ИДА;

• контролю за викидами в атмосферне повітря двоокису сірки за допомогою газоаналізатору ГПК-1;

• контролю за вмістом окисів азоту за допомогою газоаналізатору 645-04;

• контролю за вмістом токсичних газів за допомогою газоаналізатору УГ-2;

• контролю за вмістом аерозолів за допомогою вимірювача ИЗВ-3М.

Для безпосереднього визначення і реєстрації концентрації окремих домішок, які містяться у викидах промислових об’єктів та транспортних засобів широко застосовують автоматичні газоаналі-затори. Практика показала, що вітчизняні газоаналізатори типів ГПК-1 (для безперервної реєстрації вмісту двоокису сірки) і ГМК-3 (для реєстрації СО) за своїми технічними характеристиками не поступаються кращим зарубіжним зразкам.