Въздействието на гумите върху околната среда и хората

Третяков О.Б., Корнев В.А., Кривошеева Л.В., FPG "НЕФТЕХИМПРОМ", Москва, Русия Изследователски център Niktyr LabOT, Балашиха, Московска област, Руски изследователски институт по канцерогенезата, ONTS RAMS, Москва, Русия MITHT им. М. В. Ломоносов, Москва, Русия

Един от показателите за качеството на автомобилните гуми е характеристиката на тяхната екологична безопасност през целия "жизнен цикъл" (производство, експлоатация, обезвреждане). Проблемът за осигуряване на екологичната безопасност на гумите по време на експлоатация [1] е в много отношения подобен на проблема за труда и опазването на околната среда в каучуковата промишленост [2,3], производството на гуми [4], но има и съществени характеристики. Химичните вещества, отделяни от автомобилни гуми, твърди продукти от абразия на протектора, имат отрицателно въздействие върху околната среда и човешкото здраве. Голям принос за замърсяването на околната среда има непрекъснато нарастващият обем отпадъчни гуми.

Проучванията, проведени в Niktyre LabOT, установиха, че високата опасност за околната среда на гумите се дължи, от една страна, на токсичните свойства на материалите, използвани при тяхното производство, и съдържащите се в тях примеси, а от друга страна, на свойствата на повече от сто вида химикали, изпуснати във въздуха и водата околната среда по време на експлоатация, поддръжка, ремонт и съхранение на гуми. Таблица 1 е даден списък на основните групи от такива вещества, като всяка група съдържа повече от десет различни съединения, включително техните изомери и производни.

Сред химикалите, отделяни в най-големи количества от гумите на гумите при стаи и при повишени температури: продуктите от разрушаването на каучуците (мономерите) са изключително реактивни и токсични химични съединения; ароматни въглеводороди - бензен, ксилол, стирол, толуен; предшественици на канцерогени - алифатни амини; ко-канцерогени - въглероден дисулфид, формалдехид, феноли; промотори на канцерогени - серен диоксид, неароматни въглеводороди (последните са аналогични на въглеводородите (CHx), съдържащи се в отработените газове на двигателя като продукти от непълно изгаряне на гориво). Не е открит пълният набор от летливи вещества, идентифицирани от нас от гумите, например продукти на горене - CO, CO2, NOx, които са в основата на газообразната част на отработените газове на двигателя.

Всички изброени в таблицата показват токсични свойства. 1 химични съединения, продукти от тяхната трансформация и взаимодействие, но най-опасните канцерогени, излъчвани от гумите, са бенз (а) пирен и други полиароматични въглеводороди (открихме 15 съединения от този клас от 18 известни в гумите), както и N- нитрозамини (4 вида от тези 12 известни вещества). Всички тези вещества са в списъка с приоритетни токсични вещества, одобрен от Международната организация за изследване на рака (IARC) и Американската агенция за опазване на околната среда [5-8].

Таблица 1. Групи химически съединения, освободени от гумите

Качествен и количествен анализ на общото отделяне на летливи химикали от гумите на гумите беше извършен на спектрометър на хроматомаса модел LKB 2091 (Швеция) при температура 60 ± 1 ° C. Бенц (а) пирен и други полиароматични въглеводороди се определят по метода на квазилинейните луминесцентни спектри.

Идентифицирането на летливите N-нитрозамини се извършва по метода на газова хроматографска сепарация, използвайки термоенергиен анализатор TEA-502A (САЩ), както и референтни съединения. Тези методи са предвидени от руските стандарти и съответстват на методите, използвани в чужбина.

На фиг. 1 показва резултатите от общото отделяне на газ за 13 минути протекторни гуми. Избраното време за изпитване се осигурява от метода "Европейски цикъл на шофиране", който симулира движението на автомобил в градска среда. Според нашата предварителна оценка, която съвпада с оценката на някои чуждестранни фирми, повече канцерогенни вещества се отделят от гумите, отколкото от отработените газове на двигателя или асфалтовите пътни настилки.

Фиг. 1 Кинетика на емисиите на летливи химикали от протектора на гумите 175/70R13

Общото количество приоритетни токсични вещества (канцерогени), освободени от гумите, е с 2-3 порядъка по-малко от миграцията на други летливи вещества. Съществуващите вътрешни и чужди MPC стандарти за тези вещества обаче са значително по-ниски от MPC стандартите за други летливи съединения. Освен това е известно, че количеството летливи N-нитрозамини се увеличава [2,3,9] в резултат на взаимодействието на някои емисионни компоненти с азотни оксиди, съдържащи се във въздуха и отработените газове. Следните реакции могат да бъдат посочени като примери:

Таблица 2. PAH профили, отн. единици (конц. PAH/конц. бенз (а) пирен)

Вижда се, че PAH профилът на гумите има характерни разлики от PAH профилите на отработените газове на дизелов двигател и бензинов двигател, въпреки че относителните концентрации на отделни вещества в PAH профилите на гумите и отработените газове съвпадат.

Както показват резултатите от химичния анализ и изчисления, приносът на гумите към емисиите на PAH е дори по-значителен (55-60%) от този на отработените газове. PAHs не са силно летливи или разтворими във вода, но миграцията им в околната среда се улеснява под въздействието на повишени температури в материалите на гумите по време на работа, както и в резултат на износване на протектора на гумите и постоянно обновяване на повърхността на протектора. В допълнение, ПАУ могат да взаимодействат с други освободени вещества с образуването на нитро-ПАУ, хлоро-ПАУ (диоксини), хидро-ПАУ и др. [11,12]. Канцерогенността на получените производни на PAH, например 6-нитробенц (а) пирен, е по-висока от тази на PAH:

По време на нитрирането на бенз (а) пирен също се образуват 1-нитро- и 3-нитробенц (а) пирени.

Според шведската организация "KEMI" [14] през 1994г. Според изчисления на американски учени от САЩ през 1991 г. в Швеция от износването на гумите се генерира 10 000 тона прах от гуми. общото количество отделен прах от гуми е 886 782 тона. Само в Лос Анджелис всеки ден във въздуха се отделят поне 5 тона прах от гуми. Внимателните измервания на въздуха в близост до магистрали с умерен трафик показват наличието на 3800 до 6900 отделни фрагменти от гуми във всеки кубичен метър въздух, повече от 58% от тях в тези размери (

Широк контингент от населението е изложен на канцерогенни вещества, а не само персоналът, пряко ангажиран с производството, поддръжката и ремонта на каучукови изделия. Възниква цял набор от въпроси, свързани със защитата от подобни влияния както в работната зона [15], така и от емисиите на канцерогенни вещества в атмосферния въздух на населените райони. В тази връзка трябва да се обърне специално внимание на проблема с оценката и подобряването на екологичната безопасност на местните и вносни гуми, доставени за пълния комплект автомобили в търговската мрежа и в експлоатация на гуми.

Въз основа на резултатите от цялостен (над 200 параметъра) анализ на повече от 50 гуми от различни модели и производители, можем да заключим, че гумите, които се различават значително по екологични, технически и експлоатационни характеристики, включително тези под търговските марки на водещи компании за гуми, навлизат на руския пазар. Някои от резултатите от екологичния анализ са показани на фиг. 2.

Фигура: 2. Отделяне на летливи химикали от гуми 175/70R13.

От данните, представени на фиг. 2, може да се види, че най-типичните гуми за Русия и ОНД се различават 3-4 пъти при отделянето на летливи вещества от покривните гуми. Още по-съществени разлики бяха открити за миграцията на водоразтворими химикали от гумите на гумите, за емисиите на прах от гумите.

В чужбина работата по намаляване на отрицателното въздействие на гумите върху околната среда и хората се извършва в съответствие с Международните екологични стандарти от серията ISO 14000. Много чужди страни, като Англия, Германия, Холандия, Дания, Канада, САЩ, Швейцария вече са въвели национални стандарти за съдържанието на канцерогенни вещества в каучуковите изделия, околната среда, работи се по стандартизиране на прах, съдържащ въглерод.

Като се вземат предвид перспективите за въвеждане на тези стандарти на територията на Русия и ОНД, значимостта на екологичните тестове и екологичното сертифициране на гуми, използвани в мегаполисите на Русия и ОНД, е очевидна. Анализът на въздействието на гумите върху околната среда и хората през целия "жизнен цикъл" на гумите (ISO 14040) трябва да доведе до екологично сертифициране на гуми (ISO 14060) и контрол на околната среда (ISO 14010) при автомобилен транспорт и ремонт на гуми предприятия, както и в производствени предприятия гуми (ISO 14001).

Списък на литературата

Khesina A.Y., Krivosheeva L.V., Tretyakov O.B., Kornev V.A., Reutov S.L., Obodovskaya N.I. Изследване на химичното съдържание