1.3 Химический состав отработавших газов автотранспорта и их влияние на природную среду и здоровье человека

Основными источниками загрязнения воздушного бассейна при эксплуатации автотранспорта являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые выбрасывают в атмосферу отработавшие газы и топливные испарения. При этом 95 - 99% выбросов приходится на отработавшие газы представляющие собой аэрозоль сложного состава, зависящего от режима работы двигателя. В отработавших газах обнаружено около 280 компонентов продуктов полного и неполного сгорания нефтяных топлив, а также неорганические соединения тех или иных веществ присутствующих в топливе.

Основными токсическими компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода, оксиды азота, альдегиды, соединения свинца, а дизельных - оксиды азота и сажа.

Вредные и токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах двигателей, в зависимости от механизма их образования можно разделить на группы:

1. Углеродосодержащие вещества - продукты полного и неполного сгорания топлив (СО2, СО, углеводороды).

Оксид углерода - высокотоксичное вещество, бесцветна, легче воздуха и свободно распространяется в атмосфере. Под её воздействием нарушается газовый обмен в организме человека, вступает в реакцию с гемоглобином крови и наступает кислородное голодание, влияющее прежде всего на состояние центральной нервной системы. Окись углерода в количестве свыше 0,01% по объему при вдыхании в течение нескольких часов может вызвать признаки отравления, а в количестве 0,02% - легкое отравление.

При остром отравлении наступает резкая слабость, отмечается шум в ушах, головокружение и головная боль, появляется боль в области сердца, тошнота, иногда рвота. Человек перестает ориентироваться в окружающей обстановке. У одних наступает сонливость, у других - возбуждение. Иногда появляются судороги, а нередко человек теряет сознание.

Ориентировочный экономический ущерб от загрязнения СО составляет 70 -100 руб/т.

Углеводороды, кроме того, токсичны при солнечном свете. Они вступают в реакцию с окислами азота, образуя перекиси и озон. Перекиси раздражают глаза, горло, нос, губят растения.

2. Вещества, механизм образования которых непосредственно не связан с процессом сгорания топлива (оксиды азота - по термическому механизму).

Окислы азота (бесцветная окись и красновато-бурая двуокись), попадая в организм человека, соединяются с водой и образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам.. Действуя на кровеносную систему приводит к кислородной недостаточности, оказывает прямое действие на центральную нервную систему. Удовлетворительно чувствуя себя в присутствии опасных концентрации окислов азота, человек впоследствии тяжело заболевает. По действию на организм человека окислы азота в 10 раз опаснее окиси углерода. Окислы азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа и рта.

3. Вещества, выброс которых связан с примесями содержащимися в топливе (соединения серы, свинца, др. Тяжелых металлов), воздухе, а также образующимися в процессе износа деталей (оксиды металла).

Свинец и бенз(а)пирен являются сильнейшими ядами. Попав в организм человека через кожу, с воздухом, водой, пищей, свинец поражает все органы и ткани. Канцерогенный бенз(а)пирен, адсорбировавшись на поверхности сажи, с воздухом попадает в легкие человека и может явиться причиной злокачественной опухоли. Свинец и бенз(а)пирен, попав в организм человека, не выводятся из него до конца его жизни. На содержание свинца и бенз(а)пирена в отработавших газах нет и не может быть никаких санитарных норм. Таких ядовитых веществ не должно быть в воздухе. В силу этого в ряде городов СНГ (Москва, Казань, Набережные Челны), Европы, США запрещено применение этилированного бензина.

Сернистый ангидрид оказывает многостороннее общетоксичное действие на теплокровных, вызывает острое и хронические отравления. Вызывает расстройство сердечно-сосудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек. Общетоксическое действие SO2 связано с нарушением иммунного статуса организма с понижением сопротивляемости инфекции. SO2 оказывает выраженное токсичное действие на растения. В присутствии диоксида серы ускоряется коррозия металлов в воздухе. Сернистый газ разрушающе действует на строительные конструкции, т. к. содержащиеся в цементе карбонаты кальция, реагируя с SO2 при наличии влаги переходит в нестойкие сульфаты, вымываемые водой. Воздействие SO2 на почву снижает ее плодородность, т. к. при этом происходит закисление.

Окислы серы и серная кислота могут вызвать порчу текстильных изделий и бумаги, вызывают снижение прочности кожаных и некоторых других изделий. Кислотные дожди, вызванные парами серной кислоты, кроме вреда, наносимого природе, разрушают покрытия автомобильных дорог.

Сероводород разрушающий и удушливый газ, вызывает поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз. Может вызвать острое и хроническое отравление с разного рода последствиями.

Твердые частицы включают нерастворимые и растворимые в органическом растворителе вещества. Сажа (твердый углеводород) является основным компонентом нерастворимых твердых частиц.

Они проникают в дыхательные пути человека вызывает их различные заболевания. Из неорганической пыли наиболее отрицательное воздействие оказывает пыль, содержащая большое количество диоксида кремния, которое может вызвать - селикоз. Попадая в глаза вызывает глазной травматизм и др. заболевания. Раздражает кожные покровы, подкожные нервы, засоряет кожные железы и бывает причиной гнойничковых заболеваний. Оседая на зеленой части растений неорганическая пыль и особенно сажа ухудшают условия дыхания, замедляет рост и развитие растений. Все виды пыли засоряют водоемы, а кроме того, сажа образует на поверхности пленку, препятствующую воздухообмену.

Формальдегид - газ с резким неприятным запахом, раздражает слизистые оболочки, поражает центральную нервную систему, вызывает воспаление органов дыхания. При концентрации формальдегида в атмосфере 0,007% наблюдается легкое раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек глаз и носа.

Наибольшую опасность для человека представляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые организмом не очищаются и способствуют развитию раковых заболеваний. Переносчиком этих канцерогенов является сажа, которая сама по себе для здоровья не опасна. Самым активным из ПАУ признан бенз(а)пирен.

Состояние здоровья населения в известной мере является индикатором экологической обстановки. Наиболее чувствительны иммунная и эндокринная системы, под контролем которых, наряду с нервной системой, находится организм в целом и его отдельные структуры.

Воздействие атмосферных загрязнений на здоровье можно подразделить на два вида в зависимости от времени проявления эффекта: острое, сказывающееся в период или непосредственно вслед за повышением концентрации токсичного вещества, и хроническое воздействие, результат которого проявляется не сразу, а через некоторое время, иногда через годы. Как в первом, так и во втором случаях атмосферные загрязнения могут быть непосредственной причиной развития заболевания или оказывать не специфическое отягощающее воздействие.

Проникновение различных вредных веществ повышенной концентрации через органы дыхания в наши дни привело к существенному изменению состояния организма. Развилось патологическая повышенная чувствительность организма. Ощутимыми темпами происходит накопление наследственных пороков. Широкое распространение получили хронический бронхит, а также прежде формы легочной патологии, такие как аллергические воспаления альвеол. Увеличилось число больных бронхиальной астмой, относящейся к наиболее тяжелым проявлениям аллергии. Особую тревогу вызывает увеличение количества больных раком легкого, который по своей распространительности у мужчин вышел на первое место среди онкологических заболеваний. Потому как остро стоит проблема защиты воздушной среды от всех видов загрязнений.