Лабораторна робота №

Тема: Визначення концентрації оксиду вуглецю (СО) в атмосферному повітрі

Теоретична частина

Автомобільний транспорт є однією з галузей, що у значній мірі визначає розвиток промисловості і сільського господарства будь-якої країни. Тому світовий парк транспортних засобів безперервно зростає. Згідно з даними різних джерел у період з 1950 по 1990 роки кількість автомобілів у світі зросла в 7,5-8,5 разів і з 2000 року перевищує 520 млн одиниць. Щорічний випуск автомобілів у світі становить близько 50 млн. одиниць. В Україні кількість автомобілів на тисячу жителів наближається до 140 одиниць, це значно менше порівняно з розвиненими країнами. В США ця величина сягає 700 одиниць. Автомобільний транспорт відіграє значну роль в економіці Ук­раїни. Автомобільним транспортом перевозять понад 60 % паса­жирів і більше половини обсягу вантажів.

Розподіл автомобільного парку України за типами транспортних засобів (тис. Одиниць)

	Роки
	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001
Вантажні	1109,3	1103,9	1136	1144,1	1152,3	1128,2	1118,7
Автобусні	136,2	134,4	136,9	141,8	144,4	140,2	143,5
Легкові	4468,7	4736	4801,9	4877,8	5068,6	5109,6	5168,9
Спеціальні	281,9	278,7	264,4	249,5	242,5	225,1	207,6
Разом	5996,1	6253	6339,2	6413,2	6607,8	6603,1	6638,7

У 2003 році в Україні кількість транспортних засобів зросла до 6816,4 тис. одиниць. Процентний розподіл автомобільного парку за типами такий:

• вантажні автомобілі - 13,83 %;

• пасажирські автобуси - 2,58 %;

• легкові автомобілі - 81,85 %;

• спеціальні - 1,74 %.

У транспортному секторі ЄС за розподілом споживання палива 84,4 % припадає на автотранспорт, 11,1 % - на авіацію, 2,5 % - на залізниці і 2 % - на річковий транспорт. В Україні також найбільш енергоємним видом транспорту є автомобільний транспорт, який споживає близько 83% загальної кількості мотор­ного палива, залізничний транспорт споживає 10,5%, річковий і морський транспорт – 6,5 % . Розрахунки шкідливих викидів різними галузями транспорту України показують, що автомобільний транспорт є основним з ог­ляду забруднення навколишнього середовища і набагато переви­щує викиди інших видів транспорту. Розподіл викидів основних шкідливих речовин, які містяться у відпрацьованих газах двигунів внутрішнього згорання, між основними видами транспорту України в 1995 р. наведено в таблиці.

Викиди основних шкідливих речовин різними галузями транспорту України

Викиди ШР, %	Галузь транспорту			Разом
	Автомобільний	Залізничний	Морський та річковий
CO	96,7	2,2	1,1	100
CmHn	96,2	2,46	1,34	100
NOx	73,6	9,2	17,2	100
C	66,7	17,7	15,6	100
SO2	64	22,9	13,1	100
Pb	98,8	0,9	0,3	100

Якщо оцінювати внесок автомобільного транспорту в загальне забруднення атмосферного повітря в Україні, то його частка за ок­сидом вуглецю становитиме 49 %, за вуглеводнями - 32 %, за окси­дами азоту - 20 %. Разом з тим в багатьох містах України викиди автотранспорту становлять від 60 до 90 % загальної кількості ви­кидів.

Щоб довести вагомість шкідливого впливу ав­томобільного транспорту як штучного джерела забруднення навко­лишнього середовища, достатньо навести такі дані: згідно з різни­ми дослідженнями, світовий парк автомобілів щорічно викидає в навколишнє середовище 480-800 млн тонн оксиду вуглецю (СО), що ста­новить близько 19 % світових викидів як природними, так і штучни­ми джерелами; 19-29 млн тонн метану (7 %), 32-48 млн тонн інших вуглеводнів (4%), 17-21 млрд тонн диоксиду вуглецю (2%), 36-76 млн тонн диоксиду азоту (20-50 %), 162-198 млн тонн диоксиду сірки (45 %).

За розрахунками вчених за всю свою історію автотранспорт спожив 170 млрд м³ кисню і викинув в атмосферу 250 млрд м³ СО₂, що складає 50-70 % від діяльності людини за останні 100 років.

В м. Києві у 1991 році викиди шкідливих речовин в атмосферу складали 64,3 тис. тонн від стаціонарних джерел і 172,2 тис. тонн від пересувних засобів, тобто 72,8 % викидів в атмосферу міста при­вносять переважно автомобілі. У 1998 р. автомобільним транспор­том Києва викинуто 196,109 тис. тонн забруднюючих речовин, та­ким чином 75,43 кг припадає на кожного жителя міста, 475,99 кг на один автомобіль та 4806,6 кг на гектар зелених насаджень.

Джерелами викидів шкідливих речовин автомобільних двигунів внутрішнього згоряння є: відпрацьовані гази; картерні гази; випаровування з системи живлення.

Процентний розподіл шкідливих викидів між трьома джерела­ми забруднення такий:

	CO	CmHn	NOx
Відпрацьовані гази	100	55	100
Картерні гази	-	25	-
Випаровування палива	-	20	-

Основну небезпеку щодо забруднення довкілля і зокрема атмосферного повітря мають відпрацьовані гази. У відпрацьовані гази входить більше 1000 різних шкідливих речовин, які чинять негативний вплив на людину і довкілля, 200 з них розпізнано. Основ­ними серед них є: оксид вуглецю (СО), вуглеводні (загальна фор­мула С_nН_m), альдегіди (загальна формула RCHO), канцерогенні речовини, до яких належать складні ароматичні вуглеводні поліциклічної будови (основний елемент - найтоксичніший і якого найбіль­ше, бенз(а)пірен - С₂₀Н₁₂), оксиди азоту (загальна формула NO_х), сполуки сірки (основна сполука - двооксид сірки SO₂), тверді час­тинки (в основному сажа, що складається з вуглецю - С), сполуки свинцю (РЬО₄). Кінцеві продукти процесу згоряння вуглеводневих палив - СО, СО₂, Н₂О. Оксид вуглецю СО - це продукт неповного згоряння палива.

Основний негативний вплив оксиду вуглецю на організм люди­ни полягає у порушенні газового обміну в організмі. Гемоглобін крові в легенях у 240 разів швидше сполучається з оксидом вуглецю, ніж з киснем, утворюючи карбоксигемоглобін (СОНb), і втрачає здатність переносити кисень від легенів до окремих органів та виносити з них вуглекислий газ. Міра впливу оксиду вуглецю на організм людини залежить від концентрації його в атмосфері і від тривалості впливу. Вміст СО у повітрі 0,01 % з тривалістю дії більше однієї години ви­кликає головний біль, погіршення реакції та зменшення працездат­ності. Більші концентрації CO спричиняють більш важкі наслідки, аж до втрати свідомості. Довготривале вдихання CO призводить до серцево-судинних захворювань, появи атеросклерозу, враження центральної нервової системи, виникнення інфаркту міокарда, роз­витку легеневих захворювань. Особливо впливає оксид вуглецю на людей, що страждають коронарною недостатністю.

Високі концентрації СОНb призводять до втрати свідомості, навіть до смерті. Дослідження показали, що перебуван­ня в атмосфері із вмістом CO лише 0,001-0,0015 % (10-15 млн^-1) протягом 8 годин спричиняє у окремих людей погіршення здатності до сприйняття часу. Процес утворення карбоксигемоглобіну є зво­ротним. За зупинки вдихання CO його концентрація на кожні 3-4 години зменшується удвічі.

Дослідження щодо впливу CO на рослинний світ довели, що за кон­центрації СО ниж­че 0,01 % такого впливу не відбува­ється навіть у ви­падку витримки рослин в цій атмо­сфері протягом З тижнів, але в дея­ких дослідженнях погіршувалось ут­ворення пилку.

Одним із заходів, які стримують надмірне забруднення повітря є гігієнічне нормування вмісту шкідливих речовин в повітрі. Суть гігієнічного нормування полягає у встановленні граничнодопустимих концентрацій (ГДК) забруднюючих речовин в атмосфері.

Граничнодопустима концентрація (ГДК) – найбільша величина концентрації забруднюючої речовини в наколишньому середовищі, при неперевищенні якої не відбувається прямого або опосередкованого негативного впливу на організм людини. Розрізняють середньодобову ГДК_сд, максимально-разову ГДК_мр і робочої зони ГДК_wz. Для оксиду вуглецю середньодобова ГДК становить 3 мг/м³, максимально-разова ГДК – 5 мг/м³.