1.3. Забруднення атмосфери вихлопними газами автомобілів

Автомагістралі з інтенсивним рухом є найбільш значним джерелом забруднення атмосфери. Кількість шкідливих речовин M, що утворюються при згоранні одиниці палива, може бути розрахована за формулою [3]

(14)

де M - кількість виділяються шкідливих речовин, г / с; k-коефіцієнт, значення якого наведені в табл. 3; G - кількість витраченого палива, г / с.

З даних табл. 3 випливає, що на одиницю палива, що спалюється дизельні двигуни викидають менше шкідливих речовин, ніж бензинові, але слід враховувати, що дизельні двигуни, як правило, встановлюють на вантажних автомобілях, які мають велику потужність і витрачають на одиницю шляху більше палива. Крім того, у вихлопних газах дизельних двигунів у великих кількостях присутній бенз (а) пірен. Тому в деяких районах великих міст експлуатація дизельного транспорту заборонено.

Загрязняющее вещество	k для типа двигателя
	бензинового	дизельного
Оксид углерода СО	0,6	0,1
Диоксид азота NO2	0,04	0,04
Соединения свинца	0,001	-

Таблиця 3 Значення коефіцієнта k для деяких речовин

Автомагістраль з інтенсивним рухом можна розглядати як лінійний стаціонарний наземний джерело виділення шкідливих речовин. Середнє число машин N, що знаходяться на ділянці автомагістралі, інтервал по відстані між машинами Δl і інтервал за часом Δτ виражаються формулами (15)

(16)

(17)

де l - довжина ділянки магістралі, м; n - число машин, які пройшли через контрольний пункт на ділянці в обидві сторони за 1 хв; v - середня швидкість автомобілів, м / с

Підставляючи (16) і (17) в (15), отримуємо

Якщо прийняти, що в середньому легкові та вантажні автомобілі витрачають на 1 км шляху кількість палива γ, то за одну секунду витрата палива однієї машини складе

а загальна витрата палива G всіх машин на даній ділянці

(18)

З достатньою для практичних розрахунків точністю середнє значення γ може бути прийнято рівним 100 г / км, тоді формула (18) прийме вид

Знаючи сумарний витрата палива G, г / с, можна за формулою (14) визначити сумарний викид шкідливих речовин, використовуючи дані табл. 3. Концентрація C шкідливої ​​речовини в контрольній точці для наземного лінійного джерела забруднення розраховується за формулою [3]

де Сусл - умовна концентрація шкідливої ​​речовини; ф - функція, значення якої визначається взаємним розташуванням джерела і точки, в якій оцінюється забруднення атмосфери.

Якщо ділянка магістралі проходить уздовж житлового масиву по всій довжині l, то умовну концентрацію Сусл можна визначити як

(21)

де H - висота джерела забруднення над поверхнею землі; u – розрахункова швидкість вітру у напрямку від магістралі до житлового масиву.   Значення ψ визначається за графіком (рис. 5) залежно від безрозмірних параметрів а і b, які розраховують за формулами

(22)

Значення T1 – T4 можна знайти за номограмами на рис. 6 по відповідним парам значень безрозмірних координат μ і ν, характеризуючих зсув контрольної точки відносно центру джерела забруднень:

де Son - небезпечне значення узагальненого коефіцієнта дифузії; Δx - відстань від осі магістралі до контрольної точки в напрямку, перпендикулярному осі; Δy - відстань від центру ділянки магістралі до контрольної точки в напрямку, паралельному її осі.

Рис. 5. Графики для определения функции φ

Рис. 6. Графіки для визначення ψ

На величину концентрації забруднювачів істотно впливають швижкість вітру u в напрямку житлового масиву і узагальнений коефіцієнт дифузії S, що визначає розподіл домішок внаслідок турбулентного потоку. При розрахунках приймають u = 0,5 м / с, що відповідає стану атмосфери, званому штилем. Крайні значення коефіцієнта дифузії лежать в межах 0,05-0,5. На практиці при розрахунках приймають Sоп = 0,12.