Исследованиями было установлено, что причиной многих раздражений и заболеваний служат вредные выбросы автомобильных двигателей. Наблюдения показывают, что такие раздражения возникают только при солнечной безветренной погоде и что при других условиях даже относительно большая концентрация отработавших газов в воздухе не вызывает сильного раздражения. Под воздействием солнечных лучей, главным образом ультрафиолетового излучения, происходят фотохимические реакции с участием некоторых компонентов отработавших газов, в результате чего образуются вещества, сильно раздражающие слизистую оболочку.
В таких реакциях наряду с различными углеводородами и другими органическими соединениями участвуют и окислы азота. В результате фотохимических процессов образуются озон и соединения, обладающие сильными оксидирующими свойствами. Данные соединения даже в очень малых количествах оказывают сильное токсичное воздействие на организм человека.
Изучены также последствия воздействия на организм человека отдельных компонентов токсичных выбросов. Особенно опасными для здоровья человека являются окись углерода и окислы азота. Окись углерода вызывает торможение функций активных центров образования гемоглобина, вследствие чего нарушаются окислительные процессы в организме, что может привести к смерти.
При отравлении окисью углерода на первой стадии обычно появляются головные боли, сердцебиение, удушье, боли в животе и рвота. На второй стадии отравления возникает сонливость, приводящая, как правило, к потере сознания.
Особое внимание следует обратить на явление хронического отравления небольшими дозами окиси углерода, которое может происходить при объемной концентрации СО, равной 0,01%. Отравлению такого рода подвержены водители, работники службы движения и пешеходы в больших городах. Хроническое отравление выражается в появлении головных болей, шума в ушах, затрудненного дыхания, общей депрессии и понижении жизненного тонуса.
Окись углерода при концентрации ее в воздухе порядка 1500...2000 частиц на миллион может явиться причиной смерти. Около 95% окиси углерода, вдыхаемой пешеходами, попадает в воздух с отработавшими газами автомобилей.
Окислы азота в соединении с водяными парами образуют азотную кислоту, которая разрушает легочную ткань, что приводит к хроническим заболеваниям. Двуокись азота раздражает слизистую оболочку, глаза, легкие и вызывает необратимые изменения в сердечнососудистой системе. Воздействие окислов азота нельзя ослабить никакими нейтрализующими средствами. После удаления пострадавшего из отравленной зоны симптомы отравления могут усилиться вплоть до появления состояния, угрожающего жизни.
Независимо от существующего различия мнений относительно степени вредности отработавших газов во всем мире в целях охраны здоровья человека проводятся серьезные мероприятия, направленные на ограничение загрязнения воздуха автомобилями.
Во многих странах угроза здоровью человека весьма значительна, в связи с чем возникает настоятельная необходимость осуществления комплексных мероприятий по охране окружающей среды.
· Воздействие отработавших газов на окружающую среду.
Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов приводит к большим экономическим потерям в хозяйстве, так как токсичные вещества вызывают нарушения в росте растений, что, в свою очередь, способствует снижению урожаев и потерям в животноводстве. Вредному воздействию особенно подвержены хозяйства, расположенные вблизи крупных городов и транспортных магистралей. Кроме того, отработавшие газы способствуют ускорению процессов разрушения изделий из пластмассы и резины, а также облицовки и конструкции зданий.
К числу токсичных компонентов отработавших газов, оказывающих непосредственное воздействие на окружающую среду, относятся: окись углерода, углеводороды, окислы азота, сажа и соединения свинца.
Воздействие окиси углерода, наиболее значительного в количественном отношении токсичного компонента, является относительно наименее опасным. Непосредственную опасность для растений представляют двуокись серы, окислы азота, продукты фотохимических реакций и этилен. Накапливаясь в растениях, эти соединения создают также опасность для животных и людей. Данные соединения могут вызывать повреждения растений, проявляющиеся, например, омертвением или нарушением их роста и развития.
Содержание в воздухе свинца и углеводородов из отработавших газов автомобилей относительно невелико, и поэтому они не представляют серьезной опасности для растений. Однако, если растения, произрастающие вблизи дорог с интенсивным движением, используются для корма животных, они могут быть опасны для них.
Особенно опасной для лесов и зеленых массивов является двуокись серы, разрушающая хлорофилл.
Результаты современных исследований показывают, как меняется содержание свинца в растениях в зависимости от их отдаления от дороги (приложение, рис. 1).
В значительно меньшей степени изучено воздействие на растения окислов азота. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации окислов азота в воздухе в пределах 0,5-6 мг/м3. При концентрации, близкой к нижнему пределу, токсичное воздействие окислов азота обнаруживается через несколько десятков часов. При концентрации, близкой к верхнему пределу, повреждения растений появляются уже после 2 часов воздействия окислов азота.
Отрицательные последствия воздействия отработавших газов на почву носят весьма ограниченный характер. Грунтовые и поверхностные воды в большей степени подвержены опасности загрязнения топливом, маслами и смазками. Даже минимальное количество этих веществ может сильно изменить качество воды и привести к тяжелым последствиям в отношении живых организмов. Пленка из углеводородов на поверхности воды затрудняет процессы окисления, что также отрицательно влияет на живые организмы.
· Способы решения
Наиболее радикальные предложения преодоления всех перечисленных затруднений – запрет, ликвидация транспорта – естественно, не реальны и не приемлемы. Следовательно, реален другой путь – глубокое изучение проблемы и максимальное ограждение человека от негативного влияния отрицательных факторов.
В настоящее время в отдельных промышленных районах становятся ощутимыми отрицательные последствия выброса в атмосферу отработавших газов. Их воздействие будет со временем меняться. Оно зависит от эффективности мероприятий по снижению токсичности этих газов. Кроме того, уже сегодня имеется богатый опыт, приобретенный в борьбе за чистоту воздуха странами, ранее нас пережившими «взрыв» автомобилизации.
Вредное влияние изменения окружающей среды городов на человека вызвало необходимость принятия санитарных норм на состояние окружающей среды городов.
Уровень загазованности атмосферного воздуха регламентируется нормами «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест», где в качестве предельных значений принята концентрация атмосферных загрязнений, которая не оказывает на человека косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности, не влияет отрицательно на его самочувствие и настроение. Предельные значения подразделяются на:
- среднесуточные нормативы, цель которых – предупредить хроническое действие токсичных веществ при длительном вдыхании
- максимальные разовые нормативы, время подверженности которым не должно превышать 20 минут, регламентирующие такое загрязнение атмосферы, которое может вызвать рефлекторные реакции через раздражение органов дыхания, главным образом обонятельной области полости носа (приложение, таблица 5).
Токсичность отработавших газов двигателей можно уменьшить путем предупреждения образования токсичных компонентов или посредством их нейтрализации.
Устанавливать на двигателе дополнительные устройства для уменьшения токсичности отработавших газов следует при крайней необходимости и только в случае, если исчерпаны все возможности достижения удовлетворительного состава газов путем конструктивных доработок и регулировки двигателя. В настоящее время в большинстве автомобилей применяют различные способы уменьшения концентрации токсичных компонентов перед выбросом отработавших газов из камеры сгорания.
Уменьшение содержания окиси азота в отработавших газах достигается путем ограничения максимальных температур сгорания и уменьшения количества подаваемого топлива или одновременным использованием двух этих способов. Подобные результаты можно получить установкой более позднего зажигания, обогащения или значительного обеднения смеси, а также посредством направления части отработавших газов обратно в цилиндр двигателя. Выделение токсичных соединений свинца и серы можно уменьшить только путем ограничения их содержания в топливе или полного их исключения из него.
В двигателях автомобилей и рабочих машин, работающих в помещениях с недостаточной вентиляцией, уже давно используют различные способы и устройства для нейтрализации токсичных компонентов в выпускной системе. Токсичные выбросы можно также значительно уменьшить посредством каталитического дожигания. Но катализаторы дают хорошие результаты только при богатой смеси.
Большой эффект снижения загрязнения воздуха городов может быть достигнут при использовании электрического общественного транспорта. Следует подчеркнуть, что автотранспорт использует в качестве горючего исключительно нефтепродукты, в то время как метрополитен, трамвай и троллейбусы имеют электропривод и используют электроэнергию станций, работающих на угле, нефти, атомной энергии и пр. Причем эти источники электроэнергии расположены, как правило, на значительном расстоянии от места использования электроэнергии городским транспортом и город не загрязняют.