Расчет выбросов от автомобильного транспорта

Лабораторная работа №3. Расчет категории опасности улицы (автомобильного транспорта и дороги).

Цель работы:

овладение методикой расчета категории опасности улицы (автомобильного транспорта и дороги).

Общие положения

Эксплуатация автомобилей связана со значительным загрязнением окружающей среды отработавшими газами. Доля вредных компонентов отработавших газов в общем объеме атмосферных загрязнений газами в различных регионах России достигает 90 %. Особенно негативное воздействие автомобильного транспорта проявляется в крупных городах.

Вклад автотранспорта в городе Оренбурге от суммарного выброса загрязняющих веществ составляет 46,2 %. По сравнению с 1995 годом его выбросы за счет увеличения пробега автобусов (в 1,43 раза) и легковых автомашин (в 1,18 раза) увеличились на 5,8 тыс. т. В городе Орске - 7,2 %, Новотроицке - 3,5 %, Кувандыке - 47,8 %.

В состав отработавших газов входят токсичные и поэтому наиболее опасные для здоровья человека вещества: окись углерода, окислы (окись и двуокись) азота, углеводороды, альдегиды (формальдегид и акролеин), соединения серы, ядовитый свинец и его соединения, сажа и канцерогенное вещество бенз(а)пирен.

Транспортные источники загрязнения атмосферы обладают рядом специфических особенностей, учет которых необходим на любом уровне рассмотрения проблемы. По существующей классификации их можно отнести к линейным наземным непрерывно действующим источникам с переменной мощностью выброса, расположенных непосредственно в селитебных районах города. Особую опасность для окружающей среды эти источники создают тем, что выброс осуществляется в приземном слое воздуха на очень небольшой высоте (до 1,5 метра).

Наиболее опасными для здоровья человека в выбросах автомобильного транспорта являются вещества канцерогенного характера. К ним относятся свинец и некоторые полициклические углеводороды (бенз(а)пирен).

Свинец образуется при сгорании тетраэтилсвинца (ТЭС) в двигателях внутреннего сгорания, который использовался в России как антидетонатор для повышения октанового числа бензина до 2000 г. Максимальное содержание ТЭС в бензине составляет 0,25 г/кг (0,37 г/л).

Если легкие фракции загрязнителей могут перемещаться на дальние расстояния, рассеиваясь на больших площадях, то соединения свинца выпадают локально. Таким образом, в результате движения автотранспорта происходит загрязнение свинцом почвы и растительности придорожной полосы. Многочисленные исследования показывают, что до 70 % свинца накапливается в верхнем 10-сантиметровом слое почвы в полосе до 60 м от полотна дороги. По мере удаления количество свинца в почве постепенно снижается, хотя и прослеживается на расстоянии до 300 м от полотна дороги.

При этом распространение свинца зависит от наличия и плотности зеленных насаждений - чем она выше, тем меньше его в почве, а также от наличия различных препятствий. Несмотря на то, что ТЭС в России не используется уже несколько лет, в почве вдоль дорог концентрация свинца доходит до 10 мг/кг.

Токсичные вещества попадают в атмосферу не только в составе отработавших газов. Токсичными являются и сами углеводородные топлива. Особенно бензин, точнее его пары, выходящие из отверстий топливных баков и карбюратора, а также картерные газы двигателя. Предельно допустимая среднесуточная концентрация паров бензина - 1,5 мг/м³.

Однако автотранспорт является еще и мощным источником выделения аэрозолей, которые формируются по двум разным механизмам:

-первая часть аэрозолей поступает в атмосферу города в результате неполного сгорания топлива в двигателях (особенно в дизелях) транспортных средств. При этом выделяется тонкодисперсный аэрозоль сажи. В составе сажи, выбрасываемой двигателем, есть и полициклические углеводороды, обладающие канцерогенным и мутагенным действием (около 75 % мутагенов адсорбируются именно на саже), что сильно повышает ее агрессивность;

-вторая часть аэрозоля формируется в результате взаимодействия шин автомобиля и воздушного потока, создаваемого им, с поверхностью дороги (соединения цинка и кадмия).

Таким образом, автомобильные дороги крупного города являются мощным источником как первичного, так и вторичного выделения веществ-загрязнителей в атмосферу.

Расчет выбросов от автомобильного транспорта

Массовый выброс загрязняющих веществ легковыми (грузопассажирскими) автомобилями с определенным рабочим объемом двигателя при движении по территории населенных пунктов М_1ij рассчитывается по формуле, т/год:

(1)

где – пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества легковым автомобилем j-го рабочего объема, г/км (таблица А1, Приложение А);

– коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов (таблица А2, Приложение А);

– коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобилей на массовый выброс i-го загрязняющего вещества (К_тсо = 1,75; К_тсн =1,48; К _тNO = 1,0; К_тso = 1,15);

– суммарный годовой пробег легковых автомобилей с двигателем j-го рабочего объема по территории населенных пунктов, км.

Массовый выброс загрязняющих веществ грузовыми (специализированными) автомобилями с определенной грузоподъемностью и типом двигателя при движении по территории населенных пунктов M_2iks рассчитывается по формуле, т/год:

M_2iks = m_2iks ·L_2ks ·K_ris ·K_nis·K_тis·10^-6, (2)

где m_2iks – пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества грузовыми автомобилями k-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа, г/км (таблица А3, Приложение А);

K_тis – коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобилей на массовый выброс i-го загрязняющего вещества для s-го двигателя. Для грузовых автомобилей с бензиновыми и газовыми двигателями: К_тсо = 2,0, К_тсн = 1,83, К_тNO = 1,0, К_тSO = 1,15.

Для автомобилей с дизельными двигателями: К_тсо = 1,6, К_тсн = 2,1, К_тNO = 1,0, К_тSO = 1,15, К_тс = 1,9.

L_2ks – суммарный годовой пробег грузовых автомобилей k-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа, км;

K_ris – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов (таблица А4, Приложение А);

K_nis – коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега (таблицы А5 и А6, Приложение А).

При отсутствии данных о фактических значениях g, β принимается:

- для городских перевозок и перевозок сельскохозяйственных грузов g = 0,6 – 0,8; β = 0,5;

- для международных перевозок g = 0,8 – 1,0; β = 0,7.

Массовый выброс загрязняющих веществ маршрутными городскими автобусами определенного класса с определенным типом двигателя при движении по территории населенных пунктов М_2ims рассчитывается по формуле, т/год:

М_3ims = K_p · m_3ims ·L_3ms ·K_ris ·K_nis·10^-6, (3)

где K_p - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении маршрутных городских автобусов по территории населенных пунктов (для СО, СН, NO₂, C - K_р = 1,4; для SO₂ - K_р = 1,1);

L_3ms – суммарный годовой пробег по территории населенных пунктов маршрутных городских автобусов m-ого класса с двигателями s-ого типа, км;

K_nis – коэффициент, учитывающий изменение выброса от вида перевозок и типа двигателя автобуса (таблица А7, Приложение А);

m_3ims – пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества автобусами m-ого класса с двигателями s-ого типа, г/км (таблица А8, Приложение А);

K_ris – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов (таблица А9, Приложение А).

По данным ГИБДД доля грузовых автомобилей, использующих дизельное топливо, составляет, 18 %, а остальные – используют бензин. Для автобусов – это соотношение составляет, соответственно 32 и 68 %. Легковые автомобили считаем все бензиновыми.

Токсичность отработавших газов при работе двигателя на ГСН принимается равной токсичности отработанных газов при работе двигателя на бензине.

Массовый выброс загрязняющих веществ автотранспортным потоком при движении по территории населённых пунктов М_i рассчитывается по формуле, мг/с:

(4)

Cуммарный годовой пробег легковых автомобилей с двигателем j-го рабочего объема по территории населенных пунктов рассчитывается по формуле, км:

(5)

где l длина улицы, км (приложение Б);

t – время (t = 6 часов);

- интенсивность движения легковых автомобилей с двигателем j-го рабочего объема по сезонам, авт/час (приложение Б);

- количество дней в сезоне (; ; ; ).

Суммарный годовой пробег грузовых автомобилей k-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа L_2ks рассчитывается по формуле, км:

(6)

где l длина улицы, км (приложение Б);

t – время (t = 6 часов);

- интенсивность движения грузовых автомобилей k-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа по сезонам, авт/час;

- количество дней в сезоне (; ; ; ).

Суммарный годовой пробег по территории населенных пунктов маршрутных городских автобусов m-ого класса с двигателями s-ого типа L_3ms рассчитывается по формуле, км:

(7)

где l длина улицы, км (приложение Б);

t – время (t = 6 часов);

- интенсивность движения маршрутных городских автобусов m-ого класса с двигателями s-ого типа по сезонам, авт/час;

- количество дней в сезоне (; ; ; ).

Интенсивности движения , , являются суммарными показателями, то есть складываются из интенсивностей движения утром, днём, вечером и ночью. Поэтому время t принимается равным 6 часам, что соответствует ¼ части суток или длительности одного из периодов (утра, дня, вечера или ночи) при условии, что их продолжительность принята одинаковой.

Дата добавления: 2015-07-15