Contribution of solvents from road marking paints to tropospheric ozone formation

• Autorzy: Burghardt T. E. , Pashkevich A. , Żakowska L.

Warianty tytułu

PL

Wkład rozpuszczalników z farb drogowych do tworzenia się ozonu troposferycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Solventborne road marking paints are meaningful sources of Volatile Organic Compounds (VOCs), which under solar irradiation affect formation of tropospheric ozone, a significant pulmonary irritant and a key pollutant responsible for smog formation. Influence of particular VOCs on ground-level ozone formation potential, quantified in Maximum Incremental Reactivities (MIR), were used to calculate potential contribution of solvents from road marking paints used in Poland to tropospheric ozone formation. Based on 2014 data, limited only to roads administered by General Directorate for National Roads and Motorways (GDDKiA), emissions of VOCs from road marking paints in Poland were about 494 838 kg, which could lead to production of up to 1 003 187 kg of tropospheric ozone. If aromatic-free solventborne paints based on ester solvents, such as are commonly used in Western Europe, were utilised, VOC emissions would not be lowered, but potentially formed ground-level ozone could be limited by 50-70%. Much better choice from the perspective of environmental protection would be the use of waterborne road marking paints like those mandated in Scandinavia – elimination of up to 82% of the emitted VOCs and up to 95% of the potentially formed tropospheric ozone could be achieved.

PL

Rozpuszczalnikowe farby do poziomego znakowania dróg są znaczącym źródłem lotnych związków organicznych (Volatile Organic Compounds, VOC). VOC ulegając rozkładowi pod wpływem promieniowania słonecznego wpływają na powstawanie w troposferze ozonu, który jest związkiem chemicznym znacząco drażniącym system oddechowy i współodpowiedzialnym za powstawanie smogu. Wpływ poszczególnych VOC na tworzenie ozonu troposferycznego jest nierówny; wartości te zostały określone w maksymalnych przyrostowych reaktywnościach (Maximum Incremental Reactivities, MIR). MIR zostały użyte do obliczenia maksymalnego wpływu rozpuszczalników w farbach używanych w Polsce do znakowania dróg na tworzenie ozonu troposferycznego. Na podstawie danych z roku 2014, ograniczających się jedynie do dróg zarządzanych przez Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA), emisja VOC z farb używanych do znakowania dróg dotyczyła ilości około 494 838 kg, co mogło prowadzić do produkcji około 1 003 187 kg ozonu. Jeżeli wykorzystywane byłyby farby bez rozpuszczalników aromatycznych, oparte na estrach, jak to ma miejsce w Europie Zachodniej, emisje VOC nie uległaby zmianie, ale potencjał formowania ozonu zostałby ograniczony o 50-70%. Jednakże, z punktu widzenia ochrony środowiska, najlepszym rozwiązaniem byłoby wykorzystywanie farb wodnych, wedle wymagań skandynawskich – wówczas możliwa byłaby eliminacja do 82% emitowanych VOC i ograniczenie do 95% powstałego ozonu troposferycznego.

Słowa kluczowe

EN

road marking; waterborne paint; solventborne paint; tropospheric ozone; VOC; road safety; MIR; environmental protection

PL

znakowanie dróg; farby wodorozpuszczalne; farby rozpuszczalnikowe; ozon troposferyczny; VOC; bezpieczeństwo dróg; MIR; ochrona środowiska

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, nr 1
• Strony: 7--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Burghardt T. E.

• M. Swarovski GmbH, Industriestrasse 10, 3300 Amstetten, Austria

autor

Pashkevich A.

• Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Żakowska L.

• Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• 1 Babić D., Burghardt TE., Babić D. Application and Characteristics of Waterborne Road Marking Paint. International Journal for Traffic and Transport Engineering 5 (2015) 150-169.
• 2 Burghardt TE., Pashkevich A., Żakowska L. Influence of Volatile Organic Compounds Emissions from Road Marking Paints on Ground-Level Ozone Formation. Case Study of Kraków, Poland. Transportation Research Procedia (2016) in press.
• 3 Clinnin DD., Heiber WG., Lewarchik RJ. Fast dry waterborne traffic marking paint. United States Patent 5,340,870.
• 4 Reck E., Richards M. Titanium dioxide - Manufacture, environment, and life cycle analysis: The tioxide experience. Surface Coatings International 80 (1997) 568-572.
• 5 Kheradmand H. Life Cycle Assessment. Road Marking Technologies Eco-Profile. Intertraffic, Amsterdam, 2012.
• 6 Hansen CM. The three dimensional solubility parameter and solvent diffusion coefficient. Copenhagen, Denmark: Danish Technical Press (1967).
• 7 IBDiM (Instytut Badawczy Dróg i Mostów / Road and Bridge Research Institute). Warunki Techniczne. Poziome znakowanie dróg. POD-2006. Seria „I” - Informacje, Instrukcje. Warszawa, 2007.
• 8 McMichael AJ. Carcinogenicity of benzene, toluene and xylene: epidemiological and experimental evidence. IARC Scientific Publication 85 (1988) 3-18.
• 9 Szpakowska-Kozikowska E., Mniszek W. Exposure assessment of workers during road surface marking. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach 1 (2014) 32-40.
• 10 Per United States Code of Federal Regulations, Chapter 40, §51.100(s).
• 11 Grosges T. Retro-reflection of glass beads for traffic road stripe paints. Optical Materials 30 (2008) 1549-1554.
• 12 Carnaby B. Poor road markings contribute to crash rates. Australasian Road Safety Research Policing Education Conference. Wellington, New Zealand, 2005.
• 13 Horberry T., Anderson J., Regan MA. The possible safety benefits of enhanced road markings: a driving simulator evaluation. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour 9 (2006) 77-87.
• 14 Bahar G., Masliah M., Erwin T., Tan E., Hauer E. Pavement Marking Materials and Markers: Real-World Relationship Between Retroreflectivity and Safety Over Time. Contractor’s Final Report for NCHRP Project 17-28 (2006).
• 15 Easa SM., Reed MJ., Russo F., Dabbour E., Mehmood A., Curtis K. Effect of increasing road light luminance on night driving performance of older adults. International Journal of Engineering and Applied Sciences 6 (2010) 41-48.
• 16 Żakowska L. Dynamic Road View Research for Road Safety and Aesthetics Evaluation. Journal for Geometry and Graphics 1 (1997) 51-57.
• 17 Żakowska L. The effect of environmental and design parameters on subjective road safety – a case study in Poland. Safety Science 19 (1995) 227-234.
• 18 Chameides W., Walker JC. A photochemical theory of tropospheric ozone. Journal of Geophysical Research 78 (1973) 8751-8760.
• 19 Lippmann, M. Health effects of tropospheric ozone. Environmental Science and Technology 25 (1991) 1954-1962.
• 20 OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development). OECD Environmental Outlook to 2050: The Consequences of Inaction: The Key Findings on Health and Environment. Paris, 2012, http://www.oecd.org/environment/outlookto2050. Accessed 22.09.2015.
• 21 Godzik B. Ground level ozone concentrations in the Krakow region, southern Poland. Environmental Pollution 98 (1997) 273-280.
• 22 Leighton P. Photochemistry of air pollution. Academic Press, 1961, ISBN: 978-0124422506.
• 23 Crutzen PJ. Photochemical reactions initiated by and influencing ozone in unpolluted tropospheric air. Tellus 26 (1974) 47-57.
• 24 Carter WPL., Atkinson R. An experimental study of incremental hydrocarbon reactivity. Environmental Science and Technology 21 (1987) 670-679.
• 25 Carter WPL. Development of Ozone Reactivity Scales for Volatile Organic Compounds. Journal of Air and Waste Management Association 44 (1994) 881-899.
• 26 Martien PT., Harley RA., Milford JB., Russell AG. Evaluation of Incremental Reactivity and Its Uncertainty in Southern California. Environmental Science and Technology 37 (2003) 1598–1608.
• 27 Ryerson TB., et al. Effect of petrochemical industrial emissions of reactive alkenes and NOx on tropospheric ozone formation in Houston, Texas. Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012) 108 (2003) D8-1 – D8-24.
• 28 Carter WPL. Updated Maximum Incremental Reactivity Scale and Hydrocarbon Bin Reactivities for Regulatory Applications. California Air Resources Board Contract 07-339 (2009).
• 29 GDDKiA (Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad / General Directorate for National Roads and Motorways), Warszawa. Authors’ query through Public Information Bulletin, 2015.
• 30 Klösch H., Rairoux P., Weidauer D., Wolf J., Wöste L. Analysis of the tropospheric ozone dynamics by Lidar. Journal de Physique IV C4 (1994) 643-646.
• 31 Burghardt TE. Emissions aware. Intertraffic World (2016) 48.
• 32 Tebert C., Volz S., Müller W., Theloke J. Review of directive 2004/42/EC. Ökopol GmbH, Institute for Environmental Strategies, Hamburg, 2011.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.