Pracownia Zagrożeń Chemicznych - Projekty
Streszczenie

Badanie rozkładu stężeń substancji rakotwórczych we frakcjach cząstek drobnych emitowanych podczas eksploatacji pojazdów samochodowych

Kierownik projektu: dr Małgorzata Szewczyńska

Streszczenie projektu:

 

Celem pracy było badanie rozkładu stężeń substancji rakotwórczych we frakcjach cząstek drobnych emitowanych z silników diesla i benzynowych.

W ramach realizacji projektu opracowano metody oznaczania rakotwórczych wielopierścieniowych substancji organicznych oraz metali i ich związków występujących we frakcji cząstek drobnych emitowanych do środowiska podczas eksploatacji pojazdów samochodowych, zapewniające najniższe granice wykrywalności.

 Opracowane metody sprawdzono wykorzystując modelowe stanowisko badawcze, na którym pobierano próbki spalin. Wykonano wstępne analizy zaadsorbowanych na cząstkach stałych substancji rakotwórczych, w tym wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej z detekcją fluorescencyjną w układzie faz odwróconych oraz metali i ich związków, w tym chromu, ołowiu, niklu, kobaltu, metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej z kuwetą grafitową i korekcją tła Zeemana. Do rozdzielenia frakcji cząstek stałych emitowanych do środowiska zastosowano kaskadowe próbniki Sioutas Personal Cascade Impactor SPCI, impaktor kaskadowy ELPI oraz próbniki do frakcji respirabilnej. Do pobierania próbek wykorzystywano filtry teflonowe i filtry aluminiowe, w przypadku próbników SPCI i ELPI oraz filtry celulozowe dla frakcji respirabilnej. Przy oznaczaniu metali sprawdzono sposób mineralizacji filtrów. Poprawność ustalonych warunków mineralizacji filtrów do oznaczania metali i ich związków potwierdzono analizując certyfikowany materiał cząstek drobnych na zawartość niklu, chromu i kobaltu.

Opracowane metody oznaczania rakotwórczych wielopierścieniowych substancji organicznych oraz metali i ich związków występujących we frakcji cząstek drobnych emitowanych do środowiska podczas eksploatacji pojazdów samochodowych zastosowano do analizy próbek spalin emitowanych z trzech rodzajów paliw diesla.

W wyniku badań stwierdzono, że główną zawartość w spalinach silnika Diesla niezależnie od stosowanego paliwa stanowi frakcja < 0,25 µm, natomiast w spalinach silników benzynowych emitowane są cząstki stałe zarówno frakcji <0,25 µm, jak i frakcji 10–0,25 µm. W tym przypadku frakcja poniżej 0,25 µm stanowi ok. 25% frakcji poniżej 10 µm.

We frakcji poniżej 0,25 µm w spalinach emitowanych z silnika Diesla pracującego na każdym badanym paliwie oznaczono fluoren, fenantren, antracen fluoranten i piren. W cząstkach stałych emitowanych z silnika benzynowego pracującego na różnych rodzajach paliw zostało zidentyfikowanych i oznaczonych ponad 10 WWA. Przy czym również największe stężenie oznaczono dla fenatrenu, fluorantenu i pirenu. Benzo(a)piren w spalinach silnika Diesla był na poziomie od 0,2 do 1,3 ng/m3 we frakcji o średnicy aerodynamicznej odpowiednio 0,03 i 0,11 µm. W zebranych frakcjach cząstek drobnych emitowanych z silnika benzynowego najwięcej WWA oznaczono we frakcjach 0,26 µm i 0,17 µm. Związek referencyjny – benz(a)piren był zidentyfikowany w trzech frakcjach poniżej 0,25 µm. Stężenie B(a)P było w zakresie od  0,1 ng/m3 dla frakcji o średnicy aerodynamicznej 0,06 µm do 0,92 ng/m3 dla frakcji 0,25 µm. Największe stężenie oznaczono dla ołowiu zarówno w spalinach Diesla (w zakresie od 53 do  75 ng/mg), jak i silnika benzynowego (od 4,7 do 24 ng/mg).

 

Projekt II.P.06. Sumaryczne stężenia WWA we frakcji poniżej 0,25 µm uzyskane przy pobieraniu spalin próbnikiem SPCI i ELPI


W odniesieniu do rozkładów rzeczywistych rejestrowanych dla spalin z silnika Diesla uzyskano znaczną redukcję wszystkich obserwowanych parametrów. Obserwowane wartości rozkładów stężeń liczbowych, wymiarowych, powierzchniowych, objętościowych i masowych dla spalin z silnika benzynowego stanowią odpowiednio 0,93; 0,75; 0,89; 2,05 oraz 1,38% wartości rejestrowanych dla spalin Diesla.

Przeprowadzono również pomiary w środowisku naturalnym podczas eksploatacji pojazdów samochodowych w czasie ruchu ulicznego. Próbki środowiskowe były zbierane przy  ul. Czerniakowskiej oraz ul. Żwirki i Wigury. W badanych próbkach środowiskowych oznaczono 10 WWA. Sumaryczne stężenie WWA we frakcji < 0,25 µm wynosiło odpowiednio dla próbek pobieranych przy ul Czerniakowskiej i Żwirki i Wigury: 527 i 490 µg/g zebranego pyłu. Frakcja < 0,25 µm stanowiła ok 40% frakcji < 10 µm.

Na podstawie wyników prowadzonych badań oraz danych literaturowych opracowano  w formie broszury materiały informacyjne nt. występowania substancji rakotwórczych we frakcjach cząstek stałych emitowanych do środowiska pracy i życia podczas eksploatacji samochodów oraz materiały szkoleniowe nt. zasad pomiarów substancji rakotwórczych we frakcjach cząstek stałych.

Przeprowadzono seminarium weryfikujące opracowane materiały. W seminarium uczestniczyli pracownicy laboratoriów środowiskowych, przedstawiciele pracodawców i pracowników zakładów, przedstawicieli Państwowej Inspekcji Pracy, Państwowej Inspekcji Sanitarnej. Wśród uczestników seminarium przeprowadzono badania ankietowe mające na celu ocenę materiałów seminaryjnych oraz prowadzono dyskusję na temat przydatności zdobytej wiedzy i możliwości jej upowszechnienia wśród pracowników w celu poprawy warunków pracy.

Wyniki projektu badawczego opublikowano w 4 artykułach naukowych, fragmenty pracy przedstawiane były na 3 konferencjach.



Jednostka: Pracownia Zagrożeń Chemicznych

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016