Загрязнение атмосферного воздуха автомобильным транспортом (передвижными источниками)

Следует отметить, что крупнейшим загрязнителем атмосферы (с точки зрения количества выбрасываемых вредных примесей) является автомобильный транспорт, причем с каждым годом его вклад в загрязненность атмосферы городов растет.

В камерах сгорания тепловых двигателей образуются различные соединения, и механизмы их образования зависят от применяемого топлива, температуры процесса, давления, соотношения топлива и окислителя в смеси, структуры фронта пламени.

Полнота сгорания топлива зависит от состава смеси:

• в случае избытка топлива (недостатка окислителя) будет происходить неполное окисление топлива, и в выхлопных газах будут присутствовать продукты неполного сгорания (оксид углерода (II), углеводороды, ПАУ, сажа);

• в случае избытка окислителя преобладающими компонентами выхлопных газов будут оксиды азота.

В выхлопных газах содержатся также вещества, образование которых определяется примесями, содержащимися в топливе (соединения серы, металлы).

Углеводороды поступают в атмосферу при испарении бензина из топливных систем. Это дает практически половину эмиссии углеводородов от автотранспорта.

Кроме того, углеводороды поступают в атмосферу вследствие потерь топлива при его транспортировке: перед поступлением к потребителю бензин 2-3 раза переливают из емкости в емкость.

Количество загрязняющих примесей в выхлопных газах зависит от условий работы двигателя. Наибольшие концентрации загрязняющих веществ фиксируются при торможении автомобиля и работе двигателя на холостом ходу. Исследования, проводившиеся в разных странах, показывают, что концентрации углеводородов в выхлопе автомобиля при различных режимах работы характеризуются отношением: холостой ход : крейсерская скорость : ускорение : торможение = 2,3 : 1,0 : 1,3 : 9,2.

Таким образом, максимальное количество вредных примесей поступает в атмосферу при торможении автомобиля. Именно поэтому наиболее загрязненными местами в городах являются перекрестки улиц, где скапливается большое число автомобилей.

В Республике Башкортостан в течение десяти лет проводилась операция «Чистый воздух», в ходе которой осуществлялся мониторинг атмосферного воздуха на перекрестках с интенсивным движением автомобилей.

Показатели качества атмосферного воздуха

Основными показателями качества атмосферного воздуха, характеризующими воздействие на природную среду, являются следующие:

• критические нагрузки – потоки массы в единицу времени в объект окружающей среды (табл. 2);

• критические уровни концентрации загрязняющих веществ – максимальные значения выпадений концентраций в атмосферном воздухе на структуры и функции экосистем в долговременном плане.

Таблица 2

Критерии загрязнения атмосферного воздуха по веществам, влияющим на наземную растительность и водные экосистемы

№ п/п	Показатели, мг/м3	Параметры		Норма		Время воздействия
		экологического бедствия	чрезвычайной экологической ситуации
Критические уровни для наземной растительности
1	SO2	>200	100-200	<20	Среднегодовое
2	NO2	>300	200-300	<30	Среднегодовое
3	HF	>20	10-20	<2-3	Долговременное
4	O3	>1500	1000-1500	<150	Максимальное за 1 ч
5	O3	>600	400-600	<60	Среднее в течение 3 ч
6	O3	>500	300-500	<50	Среднее с 9 до 16 ч
Критические уровни для лесных и водных экосистем
7	Соединения серы, г/м2 в год	>5,0	3,0-5,0	<0,32	Центральные и северные районы
8	Соединения азота, г/м2 в год	>4,0	2,0-4,0	<0,28	Северные и центральные районы
9	Ионы Н+, г/м2 в год	>300	200-300	<20	Северные и центральные районы

Основные критерии опасности загрязнения воздуха основаны на санитарно-гигиеническом нормативе – предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных примесей. В России при установленном ПДК принимается самый низкий уровень воздействия, когда еще не обнаруживается никакого прямого или косвенного воздействия загрязнения на человека. Для оценки степени кратковременного воздействия примеси на организм человека применятся максимальные разовые ПДК, относимые к 20-30-минутному интервалу времени.

Согласно действующим положениям для некоторых ингредиентов можно суммировать их вредное воздействие. При наличии n таких ингредиентов соответственно с концентрациями С_i  и предельно допустимыми концентрациями ПДК_i требуется, чтобы выполнялось соотношение:

Σ (С_i/ ПДК_i) <1.

Уровень загрязнения атмосферы обычно описывается набором статических характеристик для ряда измеряемых вредных примесей. Для оценки степени загрязнения атмосферы средние (максимальные) концентрации веществ нормируются на величину средней (максимальной) концентрации для большого региона или на санитарно-гигиенический норматив (ПДК).

Нормированные характеристики загрязнения атмосферы иногда называют индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). На практике используют различные ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, видимости атмосферы, коэффициенте прозрачности. Существующие ИЗА можно разделить на две основные группы:

• единичные индексы загрязнения атмосферы одной примесью;

• комплексные показатели загрязнения атмосферы несколькими веществами.

К единичным индексам относятся:

• коэффициент для выражения концентрации примеси в единицах ПДК – (а), т.е. значение максимальной или средней концентрации, приведенное к ПДК:

I_i = С_i/ ПДК_i.

Этот ИЗА используется как критерий качества атмосферного воздуха отдельными примесями;

• повторяемость (g) концентрации примеси в воздухе выше заданного уровня по посту либо по К постам городов за год.

Это процент случаев превышения заданного уровня разовыми значениями концентрации примеси:

G = (m/n)100 %,

где n – число наблюдений за рассматриваемый период;

m – число случаев превышения разовыми концентрациями на посту;

• ИЗА одной отдельной примесью – количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы отдельной примесью, учитывающая класс опасности вещества через нормирование на опасность SO₂²:

,

где I – примесь; К_i – константа для различных классов опасности по приведению к степени вредности диоксида серы; Q_r – среднегодовая концентрация примеси.

Для веществ различных классов опасности К_i принимается:

Класс опасности	1	2	3	4
Кi	1,7	1,3	1,0	0,9

Расчет ИЗА основан на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.

Данный ИЗА используют для характеристики вклада отдельных примесей в общий уровень загрязнения атмосферы за данный период времени на данной территории и для сравнения степени загрязнения атмосферы различными веществами.

К комплексным индексам относятся:

• комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) – количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами в атмосфере города:

I_n = Σ I_i,

где I_i, – единичный индекс загрязнения атмосферы i-м веществом;

• комплексный индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами – количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы приоритетными веществами, определяющими загрязнение атмосферы в городах, рассчитывается аналогично КИЗА.