1) dr Radivoje Pešić, Mašinski fakultet Kragujevac, Sestre Janjić 6, mail: pesicr@kg.ac.yu 2) Dipl. ing. Dragan Đokić, Grupa vozila ZASTAVA, mail: djole@microsky.net *) Ovaj rad je nastao kao rezultat istraživanja na projektu TR- 6307B koga finansira Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije.

KVALITET VAZDUHA I VOZNI PARK NA PRIMERU GRADA KRAGUJEVCA*

AIR QUALITY AND VEHICLE FLEET

ON CITY OF KRAGUJEVAC EXAMPLE

dr Radivoje Pešić1), dipl. ing. Dragan Đokić2)

Rezime: Emisija zagađujućih materija poreklom iz mobilnih izvora uslovljena je pre svega nivoom primenjenih tehnologija na vozilu, njegovim tehničkim stanjem, intenzitetom saobraćaja, prohodnošću saobraćajnica, lokalnim meteorološkim uslovima itd. Pogoršanje kvaliteta vazduha usled korišćenja motornih vozila postaje jedan od najvećih problema urbanih sredina širom sveta. Motorna vozila su tokom vremena opremana savremenim tehnologijama. Od vozila sa klasičnim karburatorima bez katalizatora ona su evoluirala u moderne sisteme sa elektronskim upravljanjem sistemima paljenja, ubrizgavanja goriva i On-board dijagnostikom. Tako su početne visoke vrednosti emisije sukcesivno bitno smanjene za preko 97%. Imajući u vidu prosečnu starost vozila prisutnih u saobraćaju u Gradu Kragujevcu, propusnu moć saobraćajnica koje najčešće nisu projektovane za tako veliki broj vozila skoncentrisan u užem gradskom jezgru, realno je očekivati da je zagađivanje vazduha štetnim materijama iz izduvnih gasova ozbiljan problem koji zahteva detaljnu analizu. U tom cilju je u ovom radu izvršena detaljna i svestrana statistička analiza voznog parka u Gradu Kragujevcu i, prema izvršenim preliminarnim merenjima emisije vozila u eksploataciji, data je procena uticaja vozila na zagađenje vazduha.

Ključne reči: Kvalitet vazduha, Čisti gradovi, Emisija, Godina proizvodnje, Vozni park Abstract: Emission of pollutants originating from mobile sources is primarily conditioned by a level of technologies applied to the vehicle, vehicle’s technical state, traffic intensity, traffic density, local climate conditions, etc. Air pollution due to use of motor vehicles is becoming one of the major problems in urban areas across the world. As time goes on, motor vehicles had been equipped with yet modern technologies. Vehicles had evolved from vehicles with classic carburetors without catalytic converters to modern systems with electronically controlled ignition and injection systems and with on-board diagnostics. Thus, initial high values of emission had been successively essentially reduced about over 97 %. Considering the average age of the vehicles participating in traffic in the city of Kragujevac and the traffic capacity of traffic arteries, most frequently not designed for such a large number of vehicles concentrated at the core of the city, it is to be expected that the air pollution coming from exhaust emission will become a problem that requires detailed analysis. For that purpose, a detailed and comprehensive statistical analysis of the vehicle fleet of the city of Kragujevac is conducted. An estimation of the influence of the vehicles on the air pollution, according to preliminary conducted measurements of vehicles’ emission in exploitation, has been given in the paper.

Key words: Air quality, Clean City, Exhaust emission, Model year, Vehicle fleet 1. UVOD

Čist vazduh je osnova zdravog života i blagostanja svih živih bića na našoj planeti Zemlji. Prisustvo zagušljivih, otrovnih, kancerogenih, iritirajućih, kao i gasova staklene bašte u atmosferi

se u svim razvijenim zemljama strogo kontroliše, kao bitan parametar kvaliteta životne sredine.

Zakonskim odredbama, koje se pooštravaju iz godine u godinu, stimulisanjem korišćenja alternativnih izvora energije (energija vetra, zemlje, geotermalna, solarna energija, biogorivo, ...), reciklažom otpada, smanjivanjem specifične

potrošnje energenata po jedinici bruto proizvoda i povećanjem efikasnosti energetskih postrojenja razvijene zemlje postižu značajne rezultate u smislu smanjenja emisije i imisije štetnih gasova. U sprovođenju politike ograničavanje emisije štetnih gasova se ide dotle, da se u nekim zemljama (Nemačka), ozbiljno razmišlja o uvođenju poreza na emisiju ugljendioksida (CO2), što će potpuno angažovanje energije okrenuti ka alternativnim, čistim izvorima.

Kragujevac kao jedna od najvećih urbanih celina u Srbiji, svakako se mora upoznati sa realnim stanjem kvaliteta vazduha u njemu, kao i sa mogućim aktivnostima da se stanje poboljša. Bez obzira koliko ova tvrdnja izgledala uopštena, u narednom tekstu će se jasno pokazati da Kragujevac ima velikih problema u ovoj oblasti.

Kako Kragujevac nema razvijenu hemijsku industriju, već automobilsku industriju, osnovne zagađujuće materije u gradskoj atmosferi predstavljaju produkti sagorevanja (CO2, CO, SO2, NOx, HC, čestice) koje emituju stacionarni (Zastava Energetika i ostale energane) i mobilni izvori (transportna sredstva) [1].

U ovom radu detaljnije će se analizirati uticaj mobilnih izvora - transporta na zagađenje vazduha u Gradu Kragujevcu.

Transport putnika u EU čine 75 do 90% ukupnog transporta, transport robe je od 8 do 20% dok transport autobusom i motorciklima je svega 1 do 2%. Oko 375 milijardi građana Evropske Unije pređe godišnje oko 2 milijarde kilometara, što znači da svaka osoba dnevno, sa svojim automobilom, pređe oko 6 km [2]. 2. EMISIJA IZ VOZILA I ZAGAĐENJE VAZDUHA

Emisija iz vozila je u direktnoj vezi sa

primenjenim tehnologijama i opremom na samom vozilu.

Slika 1 – Razvoj putničkih automobila u

Nemačkoj i očekivani trend [3].

Na slici 1 vidimo da u zemljama EU, na primeru Nemačke, sve je više vozila koje zadovoljavaju savremene ekološke zahteve (Euro 4

i 5). A da se starija vozila, koja su projektovana prema ranijim ekološkim zahtevima (Euro 0, 1, 2 i 3) polako povlače iz upotrebe. Iz tabele 1 vidimo da starija vozila imaju znatno veću emisiju nego novija, tehnološki savremenija vozila [4, 5, 6].

Vrednosti kada treba

vozilo isključiti Dobro podešen motor God. proizvod. CO, % HC, ppm CO, % HC, ppm

pre -1968 7.5-12.5 750-2000 2.0-3.0 250-500

1969-70 7.-11. 650-1250 1.5-2.5 200-300

1971-74 5.0-9.0 425-1200 1.0-1.5 100-200

1975-79 3.0-6.5 300-650 0.5-1.0 50-100

1980 1.5-3.5 275-600 0.3-1.0 50-100

1981-93 1.0-2.5 200-300 0.0-0.5 10-50

1994 & i posle 1.0-1.5 50-100 0.0-0.2 2-20

Tabela 1: Tipične vrednosti emisije i godine proizvodnje vozila [5]

Povećanje količine ugljen monoksida (CO) u

izduvnim gasovima je signal rada motora sa bogatom smešom. Kod starih, karburatorskih, motora bez elektronske kontrole, to je znak loše podešenosti karburatora. Dok kod novih motora sa elektronskim ubrizgavanjem goriva ukazuje na greške u elektronskoj kontroli količine ubrizganog goriva. Uzroci mogu biti neispravna lambda sonda ili davač temperature motora.

Povećanje koncentracije nesagorelih ugljovodonika (HC) u izduvnim gasovima je posledica nepotpunog sagorevanja goriva u cilindrima motora. Tri najvažnija uzroka su: izostanak upaljenja, siromašna smeša i niska kompresija motora (karakteristično u slučajevima oštećenja pečurke izduvnog ventila i/ili pohabanosti klipnih prstenova). Izostanak upaljenja može biti uzrokovan starim i/ili oštećenim svećicama, lošim kablovima visokog napona ili neispravnom bobinom. Kada u motor ulazi „falš“ vazduh, mimo merača protoka, smeša je siromašna što rezultira izostankom upaljenja. Zaprljanost brizgača smanjuje protok goriva i dovodi do osiromašenja smeše i izostanka upaljenja. Sagorevanje ulja za podmazivanje, u cilindrima motora, može biti uzrok povećane koncentracije nesagorelih ugljovodonika. To je posledica, uglavnom pohabanih vođica ventila i njihovih zaptivnih elemenata i/ili pohabanosti klipnih prstenova. 3. VOZNI PARK GRADA KRAGUJEVCA

Grad Kragujevac je privredni, kulturno-prosvetni, zdravstveni i politički centar Šumadije i

Pomoravlja i susednih regiona. Nalazi se u srcu Šumadije i Srbije, južno od glavnog grada Beograda udaljen je 140 km autoputem E10. Prostire se na površini od 835 kvadratnih kilometara. Podignut je na obalama Lepenice u Kragujevačkoj kotlini, gde se dotiču krajnji ogranci šumadijskih planina: Rudnika, Crnog Vrha i Gledićkih planina. Za izbor mesta pri osnivanju naselja bili su od uticaja i brojni vodotoci. Naime, kroz uže gradsko područje teče reka Lepenica i nalaze se ušća njenih pritoka. Dolinama pomenutih vodotokova i blagim razvođima između njih, Kragujevac je u prošlosti povezivao Gružu, Lepenicu i Rudnik sa Pomoravljem, kuda prolaze saobraćajnice međunarodnog značaja.

Slika 2: Raspodela broja vozila u Gradu

Kragujevcu po godini proizvodnje Socijalno i ekonomsko stanje građana opštine

Kragujevac je takvo da je udeo savremenih vozila sa katalizatorima i niskom emisijom štetnih materija veoma mali u ukupnom broju vozila. Vozila koja se kreću po ulicama Grada Kragujevca u proseku su stara 16 godina. Ona su u relativno lošem tehničkom stanju i emituju višestruko veću emisiju zagađujućih materija u vazduh od savremenih vozila, koja se eksploatišu u modernim gradovima. Na dan 30.04.2006. godine u Kragujevcu i okolini je bilo registrovano 46,287 vozila od toga 38,326 putničkih motornih vozila. Od ukupnog voznog parka 35% vozila je starije od 19 godina, 90% je starije od 6 godina a manje od 0,5% su nova vozila (Slika 2).

Osim toga oko 57% vozila su iz domaće fabrike ZASTAVA, oko 6% su marke OPEL, 6% marke VOLKSWAGEN, dok su FIAT i FORD zastupljani sa po 3%, MERCEDES, RENAULT, PEUGEOT i VAZ sa po 2% dok su ostale marke zastupljene u znatno manjem procentu, slika 3.

Starosna struktura vozila govori još i o nepovoljnoj energetskoj efikasnosti u transportu u Gradu Kragujevcu koja je uslovljena tehnološkim i konstruktivnim rešenjima starim nekoliko decenija. Na slici 4 prikazan je udeo vozila u ukupnom voznom parku Grada Kragujevcu u 2006.-oj godini, koja zadovoljavaju pojedine

zakonske propise i ova slika govori o znatnom udelu vozila sa velikom emisijom.

Slika 3: Struktura vozila u floti u Gradu

Kragujevcu po proizvođačima

Slika 4: Udeo pojedinih vozila u voznom parku Garda Kragujevca po zadovoljenju odgovaraju-ćeg zakonskog propisa za emisiju (ref. god. 2006)

Socijalna i ekonomska situacija se preslikava i u nepotpuno održavanje postojećeg voznog parka, što daje dopunski doprinos u pogoršanju emisije i energetske efikasnosti. Ako se uzme u obzir i slabo organizovani saobraćaj u uskim ulicama koje su često zakrčene parkiranim vozilima situacija je još gora. Tada se vozila koriste u režimima rada sa velikom emisijom i potrošnjom goriva. 4. MERENJE EMISIJE VOZILA

Mi smo merenje emisije vozila započeli u Gradu Kragujevcu na 13 lokacija (LM), vodili smo računa da se u blizini nalazi mesto merenja imisije, slika 5. Merenja smo vršili u skladu sa EU direktivama: COUNCIL DIRECTIVE 92/55/EEC of 22 June 1992 amending Directive 77/143/EEC I Council Directive 72/306/EEC of 2 August 1972 Last amended by Directive 91/441/EEC, (OJ No L 242, 30. 8. 1991, p. 1.) [7,8].

Za snimanje emisije korišćen je uređaj AVL DiCom 4000 – Kombinovani uređaj za analizu

izduvnih gasova i dijagnostiku oto i dizel motora, (analizator 5 komponenti gasova za oto motore i opacimetar za dizel motore) koji je prikazana na slici 6 a čije su karakteristike date u tabeli 2.

Na slici 7 prikazani su rezultati merenja emisije benzinskih putničkih vozila različite starosti i različitih proizvođača. Velika procentualna zastupljenost ZASTAVINIH vozila velike starosti u Gradu Kragujevcu govori o alarmantnom stanju emisije motornih vozila koja se kreću po njegovim ulicama.

Slika 7: Rezultati merenja emisije CO i HC

putničkih vozila u Gradu Kragujevcu Na slici 8 prikazani su rezultati merenja

dimnosti vozila sa dizel motorom različite starosti.

Slika 5: Mapa Grada Kragujevca (LM- Lokacija Merenja)

Merena veličina Merni opseg Rezolucija CO 0...10 vol% 0.01 vol% HC 0...20000 ppm 1 ppm CO2 0...20 vol% 0.1 vol% O2 0...22 vol% 0.01 vol% NOx 0...5000 ppm 1 ppm Lambda 0...9.999 0.001

Br. obrtaja 400...6000 min-1 1 min-1

Temperatura ulja -30...125°C 1°C

Koef. apsorpc. (K – value) 0...9.99 m-1 0.01 m-1

Opacitet 0...100% 0.1% Tabela 2:Karakteristike merne opreme

Slika 6: Uređaj AVL DiCom 4000 na terenu

Evidentna starost naših teretnih vozila, kao i

sve veći broj starih polovnih automobila sa dizel motorima (naročito Taxi vozila) svedoče o velikoj emisiji dima takvih vozila, slika 8. Emisija dima odnosno čestica sa izduvnim gasovima dizel motora je optužena za izazivanje raka pluća pa je time ta emisija čestica potencijalno kancerogena.

Goriva koja sagorevaju u motornim vozilima su ispod evropskih standarda. U benzinima još uvek ima velikih količina olova, oko 0.4 grama po litru tetraetil olova (zato se emisiji olova u vazduhu mora posvetiti posebna pažnja). Takođe, u dizel gorivu ima mnogo sumpora. I u benzinu i u dizel gorivu ima više policikličnih aromata, nego u razvijenim zemljama. Očigledno je da će i tehnički ispravna vozila sa takvim gorivima emitovati znatno veću količinu opasnih materija u vazduh.

Olovni oksidi su nervni otrovi. Čak i male količine mogu biti štetne, naročito za decu. Uticaj olova je povezan sa oštećenjima nervnih sistema kod dece, smanjenja vizuelnih i motornih funkcija, kao i smanjenja pažnje i moći zapažanja.

5. MERENJE IMISIJE U GRADU KRAGUJEVCU

Kontrola kvaliteta vazduha na području Grada Kragujevca vrši se u skladu sa Pravilnikom o graničnim vrednostima imisije (GVI). Pravilnikom je predviđeno da se na području Grada Kragujevca mere sledeći parametri: Sumpor diokside, čađ i UTM (Ukupne taložne materije).

Institut Zavoda za Zaštitu Zdravlja (IZZZ) iz Grada Kragujevca, kao ovlašćena institucija, vrši kontrolu kvaliteta vazduha. Taj Institut meri Sumpor dioksid i čađ na tri lokacije u gradu: LM3- Centar grada, LM4- Industrijska zona i LM1 – Stambena zona. UTM se mere na deset mesta u gradu pri čemu su obuhvaćeni svi delovi grada, slika 5. Na osnovu rezultata dosadašnjih analiza (godina 2005) može da se zaključi sledeće: o koncentracija sumpor-dioksida prelazila je

granične vrednosti u julu, septembru i oktobru;

o koncentracija čađi je prelazila GVI i to u zimskim mesecima (zbog grejanja);

o ukupne taložne materije su tokom cele godine bile povišene na području industrijske zone dok u ostalim delovima grada koncentracije su bile ispod GVI. U toku meseca jula 2005. godine vršena je

redovna kontrola aerozagađenja na području Grada Kragujevca i deo rezultata merenja je prikazan u tabelama 3 i 4.

Koncentracije sumpor dioksid, čađ i Oksidi azota praćene su na pet mernih mesta, teških metala u suspendovanim česticama na četiri merna mesta;

Slika 8: Rezultati merenja emisije dima motornih vozila u Gradu Kragujevcu

Srednja vrednost Maksimalna vrednost Lokacija

SO2 μg/m3

Čađ μg/m3

NO2 μg/m3

SO2 μg/m3

Čađ μg/m3

NO2 μg/m3

LM 1- Škola „Mirko Jovanović“ 104 8 11 28 2 3

LM 3- Centar grada 4 12 32 14 18 46 LM 4- Fabrika „Filip Kljajić“ 89 17 19 144 35 32

LM 2- Park „Pivara“ 3 7 12 11 13 29

LM 7- Obdanište – „Ilićevo“ 4 4 10 7 8 18

* GVI-Granične vrednosti imisije srednje vrednosti godišnje/dnevno/polučasovno

GVI za SO2 srednja dnevno 150 μg/m3 GVI za SO2 srednja godišnje 50 μg/m3 GVI za čađ srednja godišnje /dnevno 50 μg/m3 GVI za NO2 srednja godišnje 85 μg/m3

Tabela 3: Rezultati ispitivanja koncentracija SO2, čađ i NO2 na području Grada Kragujevca u toku jula 2005 godine [9]

Ukupne Taložne Materije (UTM) na jedanaest mernih mesta u gradu.

Treba istaći da su prikazani rezultati dobijeni van grejne sezone. I da je, čak i tada, na jednom mestu (LM 5) utvrđeno prekoračenje GVI za UTM. Obzirom na činjenicu da je osnovno gorivo u energetikama Kragujevca ugalj i to lošeg kvaliteta u toku grejne sezone su prekoračenja znatno veća i to skoro na čitavoj teritoriji Kragujevca i okoline.

6. ZAKLJUČCI

Čist vazduh je osnova zdravog života i blagostanja svih živih bića na našoj planeti Zemlji. Prisustvo zagušljivih, otrovnih, kancerogenih, iritirajućih, kao i gasova staklene bašte u atmosferi se u svim razvijenim zemljama strogo kontroliše, kao bitan parametar kvaliteta životne sredine.

Zakonski propisi o graničnim vrednostima emisije vozila prilikom homologacije su doveli do radikalnog smanjenja negativnog uticaja vozila na okolinu (emisija CO smanjena je za 97.5%, HC za 98.3% i NOx za 96%). Međutim, u svakodnevnoj eksploataciji ne učestvuju samo nova vozila i ona nisu uvek sasvim tehnički ispravna. Za smanjenje negativnog uticaja vozila na okolinu potrebno je kontrolisati i emisiju svih vozila u eksploataciji i identifikovati vozila koja su „veliki zagađivači“. U tom cilju potrebno je definisati i odgovarajući test

program a sve u cilju smanjenja negativnog uticaja vozila na zagađenje vazduha. Veliki udeo starih, tehnološki zastarelih, vozila u floti Grada Kragujevca mobilne izvore svrstava u glavne zagađivače vazduha van grejne sezone. U toku grejne sezone osnovni emiter je gradska toplana, koja koristi ugljeve lošeg kvaliteta. Smanjenje udela zagađenja vazduha od strane mobilnih izvora mogu će je korektnim tehničkim održavanjem starih vozila i zamenom starih novim vozilima. Obzirom na socijalno ekonomske uslove u Gradu Kragujevcu u bližoj budućnosti nije realno očekivati radikalno povećanje broja novih savremenih vozila pa se korektnom održavanju vozila i organizaciji saobraćaja mora posvetiti puna pažnja u cilju poboljšanja kvaliteta vazduha. 7. LITERATURA [1] Pešić R. Đokić D., Petković S., Veinović S.:

“Zaštita okoline – ključni cilj automobilske industrije”, Festival kvaliteta, Zbornik, Maj 2006 u Kragujevcu.

[2] Gruden D.: „Traffic and Environment”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003, Printed in Germany, p. 1-293, ISBN 3-540-00050-x

[3] Kohoutek P: Entwicklung einer Datenbank zur Berechnung von Abgasemissionen benzinbetriebener PKW unter besonderer Berücksichtigung der Kraftstoffzusammensetzung. VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 12, Nr. 275, Düsseldorf,

[4] „AIR TOXICS EMISSIONS - EPA’s Strategy for Reducing Health Risks in Urban Areas”, Office of Air Quality, Planning and Standards, Research Triangle Park, NC 27711, EPA/453-F-99-002, July 1999., p. 1-4

[5] “NATIONAL AIR TOXICS PROGRAM: THE INTEGRATED URBAN STRATEGY” Report to Congress, Office of Air Quality, Planning and Standards, Research Triangle Park, NC 27711, EPA-453/R-99-007, July 2000, p. 1-159

[6] http://www.aa1car.com/library/tr1196.htm [7] Nikolić B., Vujadinović R., Nikolić D.,

Pajković V.,: “Analysis of exhaust emission from vehicles in Montenegro area”, VI Scientific Meeting - IPS 2001, Podgorica – Bečići, p. 90-97

[8] Petrović S., Popović V., Tomić M.: “Actual stage and problems of control exhaust emission of engines” Scientific Meeting, Montenegro - Ulcinj 9. - 10.10.2003.

[9] EKOLOŠKI BILTENI, Sekretarijat za urbanizam Skupštine grada Kragujevca, broj 6., jul 2006.

Lokacija Srednja mesečna vrednost

LM 3 – Centar grada 287.96 LM 8- Soliter "Y" 131.95 LM 4- Fabrika „Filip Kljajić“ 195.39

LLMM 55-- Hitna pomoć 555500..9977 ((2233%% vviiššee))

LM 1- Škola „Mirko Jovanović“ 303.52

LM 6- Škola "Vuk Karadžić" 170.73 LM 7- Fabrika kože „Partizan“

nema rezultata merenja

LM 12 - Stanovo Ciglana 115.90 LM 2- Park „Pivara“ 229.37 LM 9- Škola"III Krag. bataljon" 242.15

LM 11- Obdanište – „Ilićevo“ 108.45

Srednja vrednost 233.64 Gran. vrednost za UTM sr. dnevna 450 mg/m2

Tabela 4: Rezultati ispitivanja koncentracija (UTM) u toku jula 2005. godine [9]