Оцінка викидів забруднюючих речовин та моделювання їх впливу на якість атмосферного повітря при виробництві асфальтобетонного дорожнього покриття
Анотація
Мета. Визначення складу та обсягів викидів забруднюючих речовин, що утворюються в процесі виробництва асфальтобетонного дорожнього покриття та моделювання їх розсіювання в атмосферному повітрі
Методи. Експериментальні, аналітичні, моделювання та прогнозування.
Результати. Визначено, що джерелами утворення забруднюючих речовин є дозуючі бункери, стрічковий конвеєр, цистерна для нагріву бітуму, теплогенератор, наземні резервуари для зберігання палива та сушильна установка. Максимально разові та валові викиди в атмосферу визначалися на основі інструментальних вимірювань та аналітичних розрахунків. В атмосферне повітря потрапляють суспендовані тверді частинки недиференційовані за складом, вуглеводні граничні С12-С19, пропан, бутан, бензол, сірководень, вуглецю оксид, азоту діоксид, сірки діоксид. Приземні концентрації забруднюючих речовин, з урахуванням фонового забруднення, на межі санітарно-захисної зони не перевищують гігієнічних нормативів. Проте, приземні концентрації суспендованих твердих частинок недиференційовані за складом наближаються до гранично допустимих значень. Це формує підвищений ризик погіршення якості повітря в межах санітарно-захисної зони та може негативно впливати на стан екосистем і умови перебування населення. Небезпечними залишаються малотоннажні, проте високотоксичні речовини – бенз(а)пірен, бензол і сірководень. Навіть за низьких концентрацій вони здатні спричиняти хронічний канцерогенний вплив. Їх наявність відображає складність процесів утворення атмосферних викидів і підкреслює потребу в системному моніторингу цих компонентів.
Висновки. Виробництво асфальтобетонного дорожнього покриття формує комплексний вплив на атмосферне повітря, де переважають пилові та органічні забруднення. Найбільш критичними є значення суспендованих твердих частинок недиференційовані за складом та граничних вуглеводнів, тоді як низькотоннажні токсичні компоненти формують додаткові довгострокові ризики. Отримані характеристики концентрацій є підґрунтям для подальшого моделювання розсіювання викидів, визначення зон максимального впливу та розроблення природоохоронних заходів.
Завантаження
Посилання
Abolmasova, H. V., Pisnia, L. A., Cherepnov, I. A., & Kalinin, I. V. (2019). Comprehensive ecological assessment of the “vehicle–road–environment” system’s impact on surrounding natural‐environment objects. Engineering of Nature Management, 4(14), 75–85. https://doi.org/10.37700/enm.2019.4(14).75-85 (in Ukrainian).
Pinchuk, A., & Medvedieva, O. V. (2010). Environmental impact assessment of asphalt concrete production processes. Naukovi zapysky, (10), Part II, 380–383. (in Ukrainian).
Savenko, V. Y., & Bondarenko, L. P. (2015). A method for assessing the impact of a road–transport complex on the ecological state of the environment based on computer modelling. Automobile Roads and Road Construction, 94, 219–225. (in Ukrainian).
Karaim, O. A., Mylko, I. P., & Karaim, V. P. (2022). Formation of an enterprise environmental management system in the context of restoring sustainable regional development. Naukovi pratsi DonNTU. Series: “Economic”, 2(26), 29–38. https://doi.org/10.31474/1680-0044-2022-2(26)-29-38 (in Ukrainian).
Kherson.Abdalla, A., Faheem, A. F., & Walters, E. (2022). Life cycle assessment of eco-friendly asphalt pavement involving multi-recycled materials: A comparative study. Journal of Cleaner Production, 362, 132471. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132471
Gruber, M. R., & Hofko, B. (2023). Life Cycle Assessment of Greenhouse Gas Emissions from Recycled Asphalt Pavement Production. Sustainability, 15(5), 4629. https://doi.org/10.3390/su15054629
Milad, A., Babalghaith, A. M., Al-Sabaeei, A. M., Dulaimi, A., Ali, A., Reddy, S. S., ... & Yusoff, N. I. M. (2022). A comparative review of hot and warm mix asphalt technologies from environmental and economic perspectives: towards a sustainable asphalt pavement. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(22), 14863. https://doi.org/10.3390/ijerph192214863
Salehi, S., Arashpour, M., Kodikara, J., & Guppy, R. (2021). Sustainable pavement construction: A systematic literature review of environmental and economic analysis of recycled materials. Journal of Cleaner Production, 313, 127936. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127936
Diab, L., & Al-Qadi, I. L. (2024). Life cycle assessment for the use of waste plastics in asphalt concrete mixes. Transportation Research Record, 2678(11), 1601–1613. https://doi.org/10.1177/03611981241245674
Azam, A., Gabr, A., Ezzat, H., Arab, M., Alshammari, T. O., Alotaib, E., & Zeiada, W. (2024). Life cycle assessment and pavement performance of recycled aggregates in road construction. Case Studies in Construction Materials, 20, e03062. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03062
Zhao, W., & Yang, Q. (2023). Life cycle assessment and multi-index performance evaluation of semi-flexible pavement after composite modification by using fly ash, rubber particles, warm mixing asphalt and recycled asphalt pavement. Construction and Building Materials, 364, 129945. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129945
Liu, Y., Liu, Z., Zhu, Y., & Zhang, H. (2024). A review of sustainability in hot asphalt production: Greenhouse gas emissions and energy consumption. Applied Sciences, 14(22), 10246. https://doi.org/10.3390/app142210246
Ferrotti, G., Mancinelli, E., Passerini, G., & Canestrari, F. (2024). Comparison of energy and environmental performance between warm and hot mix asphalt concrete production: A case study. Construction and Building Materials, 418, 135453. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135453
Kharat, D. S. (2022). Emissions from hot mix asphalt plants and their impact on ambient air quality. Water, Air, & Soil Pollution, 233, 464. https://doi.org/10.1007/s11270-022-05950-w
Schönauer, P., Gruber, M. R., & Hofko, B. (2024). Case study of a batch asphalt mix plant: Energy consumption and emission allocation based on primary data. Case Studies in Construction Materials, 21, e03669. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03669
Barbieri, D. M., Lou, B., Wang, F., Hoff, I., Wu, S., Li, J., Vignisdottir, H. R., Bohne, R. A., Anastasio, S., & Kristensen, T. (2021). Assessment of carbon dioxide emissions during production, construction and use stages of asphalt pavements. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 11, 100436. https://doi.org/10.1016/j.trip.2021.100436
Zhang, X., Zeng, Y., Feng, Y., Zhang, C. & Zhang, L. (2023). Carbon emissions analysis of producing modified asphalt with natural asphalt. Green Processing and Synthesis, 12(1), 20228146. https://doi.org/10.1515/gps-2022-8146
Huang, X., Ouyang, Y., Zhang, D., & Yu, H. (2025). Greenhouse gas emission of recycled concrete production for pavement construction considering carbon uptake. Developments in the Built Environment, 22, 100646. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2025.100646
Raulf-Heimsoth, M., Pesch, B., Kendzia, B., Spickenheuer, A., Bramer, R., Marczynski, B., ... & Brüning, T. (2011). Irritative effects of vapours and aerosols of bitumen on the airways assessed by non-invasive methods. Archives of toxicology, 85, 41-52. https://doi.org/10.1007/s00204-011-0681-6
Mousavi, M., Emrani, J., Teleha, J. C., Jiang, G., Johnson, B. D., Shamshiripour, A., & Fini, E. H. (2024). Health risks of asphalt emission: State-of-the-art, advances and research gaps. Journal of Hazardous Materials, 480, 136048. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136048
Wang, Z., Li, H., Jia, M., & Du, Q. (2024). Emission risk and inhibition technology of asphalt fume from crumb rubber modified asphalt. Sustainability, 16(20), 8840. https://doi.org/10.3390/su16208840
Chlebnikovas, A., Marčiulaitienė, E., Šernas, O., Škulteckė, J., & Januševičius, T. (2023). Research on air pollutants and odour emissions from paving hot-mix asphalt with end-of-life tyre rubber. Environment International, 181, 108281. https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108281
Pahlavan, F., Gholipour, A., Zhou, T., & Fini, E. H. (2023). Cleaner asphalt production by suppressing emissions using phenolic compounds. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 11(7), 2737–2751. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c05345
EN 15804+A2:2019; Sustainability of Construction Works–Environmental Product Declarations–Core Rules for the Product Category of Construction Products. CEN-CENELEC: Bruxelles, Belgium, 2019. https://nmfv.dk/wp-content/uploads/2024/01/EN-15804-A2.pdf?utm_source=chatgpt.com
International Organization for Standardization (ISO). (n.d.). https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso: std:iso:14001
Air Quality Dispersion Modeling – Preferred and Recommended Models. AERMOD. URL: https://www.epa.gov/scram/air-quality-dispersion-modeling-preferred-and-recommended-models#aermod
CERC. ADMS model overview. Cambridge Environmental Research Consultants. URL: https://www.cerc.co.uk/environmental-software/ADMS-model.html
Ministry of Environment of Ukraine. (2023, June 27). Order No. 448: Approval of the Instruction on requirements for documents substantiating volumes of pollutant emissions into the atmospheric air from stationary sources. Retrieved July 14, 2025, from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1475-23#Text (in Ukrainian).
DSTU 8725:2017. (2018). Air quality: Emissions from stationary sources. Methods for determination of velocity and volumetric flow of gas–dust streams. Kyiv: Derzhspozhyvstandart. (Ukrainian State Standard)
KND 211.2.3.063-98. (n.d.). Environmental protection and rational use of natural resources. Metrological support. Sampling of industrial emissions. Instruction. (Amendment № 1). Retrieved July 14, 2025, from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=51576 (in Ukrainian).
OAO “UkrNTEK”. (1994). Collection of methods for calculation of pollutant contents from unorganised atmospheric pollution sources. Donetsk: OAO UkrNTEK (in Ukrainian).
Ukrainian Scientific Centre of Technical Ecology. (2004). Collection of emission indicators (specific emissions) of pollutants into the atmospheric air from various productions, Vol. I. Donetsk: Author.
Manufacturer’s Instruction. (2010). Manual for gaseous analyser OKSI-5M-5H. Kharkiv (in Ukrainian).
MVV No. 081/12-0161-05. (n.d.). Industrial gas–dust emissions: Methodology for measurement of mass concentration of suspended solids in organised emissions of stationary sources by gravimetric method. Retrieved July 14, 2025, from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=76450 (in Ukrainian).
Manufacturer’s technical passport. (n.d.). Mobile container-type asphalt mixing unit CSD 1500.
Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine. (2001, July 30). Order No. 286: Approval of the Procedure for determining background concentrations of pollutants in atmospheric air. Retrieved July 14, 2025, from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0700-01#Text (in Ukrainian).
Karaim, O. A., Tsos, O. O., Bakaraiev, O. O., Bedunkova, O. O., Karaim, V. P., & Khomatskyi, V. M. (2023). Environmental control of pollutant emissions impact during asphalt concrete production. Visnyk NUVGP. Agricultural Sciences, 3(103), 97–115. https://doi.org/10.31713/vs320237 (in Ukrainian).
Авторське право (c) 2025 Караїм О. А., Бакараєв О. А., Караїм В. П., Лавринюк З. В., Антонюк В. С.
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
