Задача №2 Оценка эффективности природоохранных мероприятий по снижению выбросов в атмосферу от передвижных источников загрязнения.

В России разработан технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техники, выпускаемой в обращение на территории России вредных (загрязняющих) веществ.

Требуется:

1. Оценить суммарную токсичность выбросов за год автомобилями с бензиновым и дизельным двигателями по двум вариантам природоохранных мероприятий.

2. Определить вклад основных компонентов отработавших газов в суммарную токсичность выбросов.

3. Сопоставить экономически предполагаемые варианты природоохранных мероприятий, сделать вывод о их целенаправленности.

Общие исходные данные:

Количество автомобилей в автопарке (штук):

- с бензиновым двигателем – 15

- с дизельным двигателем – 25

Средний пробег одного автомобиля за год:

L=15000

Средний расход топлива на 100 км:

-для бензинового двигателя – 10…12

-для дизельного двигателя – 30…32

Средняя стоимость использованного топлива (р/л):

-бензин – 22…25

-дизельное топливо – 25…

Стоимость одного каталитического нейтрализатора для автомобиля с бензиновым двигателем – 12000…14000 (р)

Стоимость комбинированной системы фильтр-нейтрализатор для автомобиля с дизельным двигателем (р) – 12000…13000

Срок службы каталитического нейтрализатора – 3 года

Сток службы комбинированной системы фильтр-нейтрализатор – 3 года

Стоимость многофункциональной присадки (коп/л)

- бензин – 2

- дизель – 6

Для снижения токсичных выбросов автомобилями рассматриваются 2 альтернативных природоохранных предприятия:

1 мероприятие (МП1):

• Применение для автомобилей бензиновым двигателем трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов;

• Для автомобилей с двигателем комбинированной системы фильтр-нейтрализатор.

2 мероприятие (МП2)

• Применение многофункциональной присадки к бензинам и дизельным топливом

• Применение каталитических нейтрализаторов и системы фильтр-нейтрализатор (МП1) увеличить расход топлива на 10%

Данные о выбросах загрязняющих веществ первым автомобилем на единицу пробега предоставляется в приложении А

1. Определение суммарной токсичности выбросов

Суммарное отнесенное к этому загрязнителю, загрязнение воздуха всеми токсичными веществами, образующими при сжигании одного кг топлива рассчитывается по формуле:

Где: – масса выбрасываемого i-го вещества (г/км)

- ПДК i-го вещества

- ПДК оксида углерода

- масса оксида углерода, дающая такое же загрязнение, как все токсичные вещества в сумме (г/км)

Оценка суммарных токсичных выбросов автомобилями за год определяется с учетом количества автомобилей n и их среднегодового пробега по формуле:

=

Где:

- масса оксида углерода, дающая такое же загрязнение, как все токсичные вещества в сумме (г/км)

n – количество автомобилей данного типа

- коэффициент перевода годовых выбросов в кг

- масса оксида углерода, дающая такое же загрязнение, как сумма токсичных выбросов в год. Значение определяется для каждого типа

2. Определение вклада токсичных компонентов, отработавших газов в суммарную токсичность выбросов.

Вклад и доля (%) каждого загрязняющего вещества в суммарную токсичность выбросов

3. Определение экономически природоохранных мероприятий.

Экономичность природоохранных мероприятий определяется по соотношению снижения суммарных токсичных отработавших газов и текущих расходов.

(кг/р)

Где:

- суммарная токсичность годовых выбросов автомобилей до проведения природоохранного мероприятия

- суммарная токсичность годовых выбросов автомобилей после проведения природоохранного мероприятия

Решение:

Автомобили с бензиновыми двигателями:

• до проведения природоохранного мероприятия:

1. для CO

g_co = 3 / 3 × 2,3 = 2,3 (г/км)

2. для NO₂

g_co = 3 / 0, 04 × 0, 22 = 16,5 (г/км)

3. для С_mH_n

g_co = 3 / 0, 04 × 0, 27 = 20,25 (г/км)

Σg_co= 2,3+16,5+20,25= 39,05 (г/км)

• после проведения природоохранного мероприятия № 1:

1.для СO

g_co = 3 / 3 × 0, 4 = 0,4 (г/км)

2.для NO₂

g_co = 3 / 0, 04 × 0, 08 = 6 (г/км)

3.для C_mH_n

g_co = 3 / 0,04 ×0, 03 = 2,25 (г/км)

Σg_co = 0, 4+6+2,25 = 8,65 (г/км)

• после проведения природоохранного мероприятия № 2:

1. для CO

g_co = 3 / 3 ×1,6 = 1,6 (г/км)

2.для NO₂

g_co = 3 / 0,04 ×0,14= 10,5 (г/км)

3.для C_mH_n

g_co = 3 / 0,04 ×0, 18 = 13,5 (г/км)

Σg_co = 1, 6+10, 5+13,5 = 25,6 (г/км)

Автомобили с дизельными двигателями:

• до проведения природоохранного мероприятия:

1. для CO

g_co = 3 / 3 × 1,0= 1,0 (г/км)

2. для NO₂

g_co = 3 / 0, 04 × 7,0 = 525 (г/км)

3.для С_mH_n

g_co = 3 / 0, 04 × 1,1 = 82,5 (г/км)

4.для сажи

g_co = 3 / 0, 05 × 0,15 = 9 (г/км)

Σg_co= 1,0+525+82,5+9 = 617,5 (г/км)

• после проведения природоохранного мероприятия № 1:

1.для СO

g_co = 3 / 3 × 0,40 = 0,40 (г/км)

2.для NO₂

g_co = 3 / 0, 04 × 7,0 =525 (г/км)

3.для C_mH_n

g_co = 3 / 0,04 × 0,1 = 7,5 (г/км)

4.для сажи

g_co = 3 / 0, 05 × 0, 07 = 4,2 (г/км)

Σg_co = 0,40+525+7,5+4,2 = 537,1 (г/км)

• после проведения природоохранного мероприятия № 2:

1.для CO

g_co = 3 / 3 ×3,4 = 3,4 (г/км)

2.для NO₂

g_co = 3 / 0,04 ×5,3 = 397,5 (г/км)

3.для C_mH_n

g_co = 3 / 0,04 ×0,7= 52,5 (г/км)

4.для сажи

g_co = 3 / 0, 05 × 0,08 = 4,8 (г/км)

Σg_co = 3,4+397,5+52,5+4,8 = 458,2 (г/км)

Оценка суммарной токсичности выбросов автомобилями за год определяется с учетом из количества n и среднегодового пробега L по формуле

(1.2)

где - масса оксида углерода, дающая такое же загрязнение, как сумма всех токсичных выбросов на километр пробега автомобиля, г, n – количество автомобилей данного типа, - коэффициент перевода годовых выбросов в килограммы, - масса оксида углерода, дающая такое же загрязнение, как сумма токсичных выбросов автомобилем за год, кг.

Учитывая, что в автопарке имеются автомобили как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями, значения G_co по (1.2) определяется для каждого типа автомобиля.

Автомобили с бензиновыми двигателями:

1.Для CO

G_co = 4,3 × 15 × 15000 × 10^-3 = 967,5 (кг)

2.Для NO₂

G_co = 33 × 15 × 15000 × 10^-3 = 7425 (кг)

3.Для C_mH_n

G_co = 36 × 15 × 15000 × 10^-3 = 8100 ( кг)

Автомобили с дизельными двигателями:

1.Для CO

G_co = 1, 67 ×25×15000×10^-3= 626,25 (кг)

2.Для NO₂

G_co = 1447,5 ×25×15000×10^-3= 542812,5 (кг)

3.Для C_mH_n

G_co = 142,5 ×25×15000×10^-3=53437,5 (кг)

4.Для сажи

G_co = 18 ×25×15000×10^-3= 6750 (кг)

2. Определение вклада токсичных компонентов отработавших газов в суммарную токсичность.

Вклад или доля (%) каждого ЗВ в суммарной токсичности выбросов определяется по зависимости:

(1.3)

Автомобили с бензиновыми двигателями.

1.Для CO

P_CO = (2,3 / 3) / (2,3/3+0, 4/3+1, 6/ 3)×100% = 0,535 ( до принятия мер)

P_CO = (0,4 / 3) / (2,3/3+0,4/3+1, 6/ 3)×100% = 0,093 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (1, 6 / 3) / (2,3/3+0, 4/3+1, 6/ 3)×100% = 0,372 ( после природоохранного мероприятия № 2)

2.Для NO₂

P_NO2 = (0, 22/ 0,04) / (0, 22/0,04+0, 08/0,04+0, 14/ 0,04)×100% = 0,5 ( до принятия мер)

P_NO2 = (0, 08 / 0, 04) / (0,22/0,04+0,08/0,04+0,14/ 0,04)×100% =0,182 ( после природоохранного мероприятия № 1)

P_NO2 = (0,14 / 0,04) / (0,22/0,04+0,08/0,04+0,14/ 0,04)×100% = 0,318 ( после природоохранного мероприятия № 2)

3.Для C_mH_n

= (0, 27/ 0,04) / (0, 27/0,04+0, 03/0,04+0, 18/ 0,04)×100% = 0,563 ( до принятия мер)

= (0, 03 / 0, 04) / (0,27/0,04+0,03/0,04+0,18/ 0,04)×100% = 0,063 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (0,18 / 0,04) / (0,27/0,04+0,03/0,04+0,18/ 0,04)×100% =0,375 ( после природоохранного мероприятия № 2)

Автомобили с дизельными двигателями:

1.Для СO

= (1/ 3) / (1/3+0,4/3+3,4/3)×100% = 0,208 ( до принятия мер)

= (0,4 / 3) / (1 /3+0,4/3+3,4/3)×100% = 0,083 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (3,4 /3) / (1/3+0,4/3+3,4/ 3)×100% = 0,709 ( после природоохранного мероприятия № 2)

2.Для NO₂

= (7/ 0,04) / (7/0,04+7/0,04+5,3/0,04)×100% = 0,363 ( до принятия мер)

= (7/ 0,04) / (7 /0,04+7/0,04+5,3/0,04)×100% =0,363 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (5,3 /0,04) / (7/0,04+7/0,04+5,3/ 0,04)×100% = 0,275( после природоохранного мероприятия № 2)

3.Для C_mH_n

= (1,1/ 0,04) / (1,1/0,04+0,1/0,04+0, 7/0,04)×100% = 0,579 ( до принятия мер)

= (0,1 / 0,04) / (1,1 /0,04+0,1/0,04+0,7/0,04)×100% = 0,053 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (0,7 /0,04) / (1,1/0,04+0,1/0,04+0,7/ 0,04)×100% = 0,368 ( после природоохранного мероприятия № 2)

4.Для сажи

= (0,15/ 0,05) / (0,15/0,05+0,04/0,05+0, 08/0,05)×100% = 0,5 ( до принятия мер)

= (0,07 / 0,05) / (0,15 /0,05+0,07/0,05+0,08/0,05)×100% = 0,2 ( после природоохранного мероприятия № 1)

= (0,08 /0,05) / (0,15/0,05+0,07/0,05+0,08/ 0,05)×100% = 0,3 ( после природоохранного мероприятия № 2)

3.Определение экономичности природоохранных мероприятий.

Экономичность природоохранных мероприятий определяется по соотношению снижения суммарной токсичности отработавших газов и текущих расходов.

, (1.4)

где - суммарная токсичность годовых выбросов до проведения ПМ, кг, - суммарная токсичность годовых выбросов после проведения ПМ, кг, С – текущие расходы при проведении ПМ, р. Для ПМ №1, считая каталитические нейтрализаторы приспособлениями целевого назначения и учитывая увеличение расхода топлива, рассчитаем текущие расходы при внедрении мероприятия для автомобилей с двигателями j-го типа, получаем:

(1.5)

где Ц- стоимость каталитического нейтрализатора, р; t- срок службы,лет; Ц / t- сумма годового износа, р; P_j – стоимость j- го топлива, р/л.

С_{бензиновый} = (10000/3) + 22 × 10 × 15000×0,1= 333333,33, р

С_{дизельный} = (12000/3) + 22 × 30 × 15000×0,1= 994000, р

Для природоохранного мероприятия №2 текущие расходы рассчитываются по формуле

(1.6)

C_{бензиновый} = 22 × 10 × 15000 = 3300000, р

C_{дизельный} = 22 × 30 × 15000 = 9900000, р