2.2 Дослідження забруднення атмосферно повітря від автотранспорту

розрахунковим шляхом.

Суттєвою складовою забруднення повітряного середовища міст, особливо великих, є викидні гази автотранспорту, які в деяких містах складають 60 – 80% від загальних викидів. Відомо, що автотранспортом викидається у повітряне середовище більше 200 компонентів, серед яких чадний газ, вуглекислий газ, оксиди азоту і сірки, альдегіди, свинець, кадмій і група канцерогенних вуглеводнів (бензопірен і бензоантроцен). При цьому найбільша кількість токсичних речовин викидається автотранспортом у повітря на тихому ходу, на перехрестях, зупинках перед світлофором. Так, на невеликій швидкості бензиновий двигун викидає в атмосферу 0,05% вуглеводнів і 0,98% оксиду вуглецю (від загального викиду), а на тихому ході – 5,1% та 13,8% відповідно. Підраховано, що середньооічний пробіг кожного автомобіля 15 тис. км. У середньому за цей час він збіднює атмосферу на 4350 кг кисню і збагачує її на 3250 кг вуглекислого газу, 530 кг оксиду вуглецю, 93 кг вуглецевих сполук і 7 кг окислів азоту.

Розрахунок концентрації СО (мг/м³) проводять за формулою Бегми (1984 р.), модифікованою Шаповаловим (1990 р.):

К_со=(0,5+0,01·N·К_т)·К_а·К_у·К_с·К_в·К_п, (2.1)

де 0,5 – фонове забруднення атмосферного повітря нетранспортного походження, мг/м³; N – сумарна інтенсивність руху автомобілів на міській дорозі, автом./годину; К_т – коефіцієнт токсичності автомобілів за викидами в атмосферне повітря оксидів вуглецю; К_а – коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості; К_у – коефіцієнт, що враховує зміни забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю в залежності від величини повздовжнього нахилу; К_с – коефіцієнт, що враховує зміни концентрації оксиду вуглецю в залежності від швидкості вітру; К_в – те ж, у залежності від відносної вологості повітря; К_с – коефіцієнт збільшення забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю біля перехресть.

Коефіцієнт токсичності автомобілів визначається як середній для потоку автомобілів за формулою:

К_с =ΣР_і·К_ті (2.2)

Р_і – склад автотранспорту в частках одиниці;

К_ті – визначається з таблиці

План роботи

1. Студентам необхідно провести оцінку якості атмосферного повітря у певній ділянці (завдання щодо місця замірів та речовини щодо замірів видає викладач) за допомогою газоаналізаторів УГ- 2 та ОКСИ-5М. Для цього студенти діляться на групи по 3-4 особи. Результати студенти записують у формі звіту та роблять висновки.

2. Студентам необхідно розрахувати рівень забруднення повітряного середовища відповідними газами автомобілів та концентрацію оксиду вуглицю на певній ділянці (назву вулиці та місце замірів видає викладач). Для цього:

2.1 Студенти поділяються на групи та розміщуються на певних ділянках вулиць з одностороннім рухом. У випадку двостороннього руху кожна група повинна розміститися на своєму боці. Відбір матеріалу по завантаженості вулиці проводять або разово, або більш поглиблено з замірами о 8, 13, 18 год. та в нічний час. З декількох замірів необхідно вирахувати середнє. Інтенсивність руху автотранспорту визначається методом підрахунку автомобілів різних типів 3 рази по 20 хв. в кожному із термінів. Дані записують до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Вихідні дані для розрахунку викидів автотранспорту

Час	Тип автомобіля	Число одиниць
	Легкий вантажний
	Середній вантажний
	Важкий вантажний (дизельний)
	Автобус
	Легковий

2.2 На кожній точці спостережень студенти проводять оцінку вулиці: тип вулиці (міські вулиці з односторонньою забудовою (набережні, естакади, високі насипи), житлові вулиці з двосторонньою забудовою дороги, дороги у виямці, магістральні вулиці та дороги з багатоповерховою забудовою з двох боків, транспортні тунелі та ін.); нахил (визначається екліметром або приблизно); швидкість вітру (визначається анемометром); відносна вологість повітря (визначається психрометром); наявність захисних смуг та дерев.

2.3. Далі необхідно провести сумарну оцінку завантаження вулиць автотранспортом згідно з ГОСТ – 17.2.2.03 – 77: низька інтенсивність руху – 2,7-3,6 тис. автомобілів за добу, середня – 8-17 тис. і висока – 18-27 тис. Студенти порівнюють сумарне навантаження різних типів вулиць у залежності від типу автомобілів. Потім визначають склад автотранспорту в долях одиниці (наприклад: 0,1 вантажних автомобілів з малою вантажопідйомністю; 0,1 – з середньою вантажопідйомністю; 0,05 – з великою вантажопідйомністю з дизельними двигунами; 0,05 – автобусів; 0,7 – легкових автомобілів).

2.4. Студентам необхідно розрахувати концентрацію СО за формулою 3.1. з використанням таблиць 2.2-2.7 та порівняти з гранично допустимою концентрацією (5 мг/м³) та концентраціями на інших ділянках міста. Зробити висновки та надати рекомендації щодо зменшення забруднення.

Таблиця 2.2 – Значення коефіцієнта К_ті

Тип автомобіля	Коефіцієнт Кті
Легкий вантажний (службові і спеціальні)	2,3
Середній вантажний	2,9
Важкий вантажний (дизельний)	0,2
Автобус	3,7
Легковий	1,0

Таблиця 2.3 - Значення коефіцієнта К_у

Повздовжній нахил	Коефіцієнт Ка
0 2 4 6 8	1,00 1,06 1,07 1, 18 1,55

Таблиця 2.4 - Значення коефіцієнта К_а

Тип місцевості за ступенем аерації	Коефіцієнт Ка
Транспортні тунелі Транспортні галереї Магістральні вулиці та дороги з багатоповерховою забудовою з двох сторін Жилі вулиці з одноповерховими будівлями, вулиці та дороги у виямці. Міські вулиці та дороги з односторонніми будівлями, набережні, естакади, високі насипи Пішохідні тунелі Для магістральної вулиці з багатоповерховою забудовою Ка=1	2,7 1,5 1 0,6 0,4 0,3

Таблиця 2.5 - Значення коефіцієнта К_с

Швидкість вітру	Коефіцієнт Кс
1 2 3 4 5 6	2,70 2,00 1,50 1,20 1,05 1,00

Таблиця 2.6 - Значення коефіцієнта К_в

Вологість повітря	Коефіцієнт Кв
100 90 80 70 60 50	1,45 1,30 1,15 1,00 0,85 0,75

Таблиця 2.7 - Значення коефіцієнта К_п

Тип перехрестя	Коефіцієнт Кв
Регульоване перехрестя: зі світлофорами звичайне зі світлофорами кероване само регульоване Нерегульоване: зі зниженням швидкості кільцеве з обов’язковою зупинкою	1,8 2,1 2,0 1,9 2,2 3,0

5. Студентам потрібно провести розрахунок маси викинутої шкідливої речовини для NO, СН за формулою (за рік):

М=m*Z*Пк (2.3)

де m - питомий викид шкідливої речовини автомобілем даної групи з певним двигуном (табл. 2.8); Пк – коефіцієнт впливу певного типу автомобіля (Кв) помножений на коефіцієнт впливу технічного стану автомобілів (Кт= 1,1); Z – пробіг автомобіля даної групи з певним двигуном:

Z=10*B/0,74 (2.5)

де В – витрати палива автомобілів за 1 рік.

Далі студенти порівняти отримані дані з ГДК та роблять висновки та рекомендації щодо зменшення викидів на відповідних ділянках.

Таблиця 2.8 – Вихідні дані для розрахунку викидів NO та СН від автотранспорту

Тип автомобіля	m NO	m CH	В, тис. тонн	Кв
Легкий вантажний (службові і спеціальні)	1,5	1,6	7	1,5
Середній вантажний	2,8	2,5	3	2,9
Важкий вантажний (дизельний)	0,5	1,1	5	0,2
Автобус	2,8	3,1	4	3,7
Легковий	0,8	1,1	7	1

Питання для самоконтролю:

1. Які існують методи дослідження якості атмососферного повітря у містах?

2. У чому суть роботи газоаналізаторів УГ-2 та ГХ-М?

3. У чому суть роботи газоаналізатора ОКСІ-5М?

4. Як оцінюють забруднення атмосферного повітря автотранспортом розрахунковим шляхом?

5. Які основні забруднюючі речовини характерні для атмосферного повітря міст?

6. Як контролюють якість атмосферного повітря у містах?