4. Контрольные вопросы

1. Дайте определение предельно допустимой концентрации (ПДК).

2. Дайте определение приземной концентрации.

3. На сколько метров от поверхности земли распространяется приземный слой атмосферы?

4. Дайте определение фоновой концентрации.

5. Дайте определение ПДВ.

6. В чем измеряется концентрация вредного вещества в атмосфере?

7. Что происходит с концентрацией загрязняющего вещества по мере удаления от источника выброса?

8. От чего зависит и в чем измеряется объемная скорость выхода газа из трубы?

Рис. 1. Распределение коэффициента А

Рис. 2. Температура воздуха 0С, июль

Масштаб 1:50 000 000 (в 1см 500 км)

$0Q 1000 1500 2000 2500 км

Рис. 3. Карта России

Лабораторная работа 2

РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОТ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

1. Цель работы

Научиться выполнять расчеты объемов выбросов от автомобильного транспорта.

2. Теоретические сведения

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автомобили и другие виды транспорта. Выбросы автотранспорта составляют около половины выбросов антропогенного происхождения. Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с отработавшими газами, испарении из топливных систем и при заправке.

Автомобильные выхлопные газы - это смесь примерно 200 веществ. В состав выбросов помимо азота, кислорода, диоксида углерода и воды входят такие вредные компоненты, как оксид углерода, углеводороды, диоксиды азота и серы, а также твердые частицы. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора. Очень опасной составной частью выхлопных газов автомашин являются соединения неорганического свинца, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, который добавляют к бензину для повышения октанового числа. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует.

Выбросы основных загрязняющих веществ (оксид углерода, оксиды азота, углеводороды) существенно ниже в дизельных двигателях, поэтому их принято считать более экологичными. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, а сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами, которые очень опасны и способствуют заболеванием раком[9].

Для снижения экологического ущерба от выбросов автотранспортных средств необходимо повышение экономичности двигателей внутреннего сгорания. Технические методы повышения экономичности двигателей, не требующие принципиальных изменений в конструкции автомобиля: 1) улучшение процесса впуска и выпуска газов;

2. улучшение процесса сгорания топлива;

3. снижение механических потерь.

Одним из основных организационных направлений снижения удельного расхода топлива является повышение производительности подвижного состава за счет увеличения грузоподъемности, расширения использование прицепов, уменьшения пробегов и непроизводительных простоев.

Основные термины и понятия

Качество окружающей природной среды - степень соответствия ее характеристик потребностям человека и технологическим требованиям.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) - уровень физического радиационного воздействия, шума, вибрации, магнитных полей и др., который не представляет опасности для здоровья человека и его потомства.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) - максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу (ПДВ) или сброшено в водоем (ПДС), не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Предельно допустимая нагрузка на природную среду (ПДН) - максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем.

Экологическая емкость территории - потенциальная способность природной среды перенести какую-либо антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем.

Экологический мониторинг - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или отдельных ее элементов под влиянием антропогенных воздействий.

Санитарно-защитная зона - это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина санитарно-защитной зоны устанавливается в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ (50-1000 м).

Архитектурно-планировочные решения - правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др. [6, 7].

Экологические нормативы

Качество окружающей природной среды оценивается с помощью экологических нормативов (ПДК, ПДУ, ПДВ, НДС).

ПДК устанавливаются на основе комплексных исследований и по­стоянно контролируются органами Госкомсанэпиднадзора. В нашей стране действует более 1900 ПДК вредных веществ для водоемов, более 500 - для атмосферного воздуха и более 130 - для почв.

Для нормирования содержания вредных веществ в атмосферном воздухе установлены три дополнительных норматива - разовая, сред­несуточная и среднегодовая ПДК.

Максимально разовая ПДК (ПДКм.р) - концентрация вредного ве­щества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в те­чение 30 мин рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Среднесуточная ПДК (ПДКс.с) - концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при вдыхании в течении 24 часов.

Среднегодовая ПДК (ПДКс.г) - концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при вдыхании в течении 1 года и более.

Для вредных веществ безопасная концентрация в окружающей среде определяется следующим выражением

где Ci- фактическая концентрация вредного вещества; Cф - фоновая концентрация вредного вещества в воздухе, воде или почве.

При содержании в воздухе, воде или почве нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия, например, в воздухе SO₂ и NO_x, NO₂, О₃ и формальдегида, общее загрязнение окружающей среды не должно превышать единицы

где Ci, - фактическая концентрация вредных веществ в воздухе, воде или почве, m- количество загрязняющих веществ.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) физического воздействия (радиационного воздействия, шума, вибрации, магнитных полей и др.) - это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) и норматив допустимого сброса (НДС) - это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу (ПДВ) или сброшено в водоем (НДС), не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха, образующимися как в процессе хозяйственной деятельности человека, так и в результате природных процессов, являются диоксид серы SO₂, диоксид углерода CO₂, оксиды азота NO_x, твердые частицы - аэрозоли. Их доля составляет 98 % в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо этих основных загрязнителей, в атмосфере наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: формальдегид, фенол, бензол, соединения свинца и других тяжелых металлов, аммиак, сероуглерод и др.

Большая часть загрязнения атмосферного воздуха приходится на долю автомобильного транспорта. В крупных городах она составляет более 70 % всех вредных выбросов в атмосферу.

Основная причина загрязнения воздуха разнообразными двигателями, использующими в качестве топлива продукты нефтепереработки, заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Камера сгорания двигателя - своеобразный химический реактор, синтезирующий загрязняющие вещества, выделяющиеся с выхлопными газами в атмосферу.

Основными загрязняющими веществами, входящими в состав выхлопных газов практически всех двигателей, являются CO2, CxHy, NOx. При определенных условиях в выхлопных газах содержатся также SO , сажа, бензапирен, соединения свинца На основании большого количества натурных измерений выбросов разработана «Методика по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии» (РД-17-89) от 1990 г. В одном из разделов этой методики представлен расчет выбросов вредных веществ от автомобилей с различными типами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (бензиновыми, дизельными, газовыми и др.).

1 Почему автомобили являются основным источником загрязнения атмосферы?

2 Какую часть занимают выбросы автомобильного транспорта от всех выбросов антропогенного происхождения?

3 Назовите источники поступления вредных веществ в атмосферу при эксплуатации подвижных транспортных средств.

4 Какие вещества присутствуют в выхлопных газах автомобилей?

5 Какие вещества в выбросах автотранспорта наиболее опасны?

6 Какие опасные соединения входят в состав выбросов бензиновых двигателей, но отсутствуют в выбросах дизелей?

7 Чем опасна сажа, находящаяся в выбросах автотранспорта?

8 При работе каких двигателей выделяется больше сажи?

9 Назовите технические методы повышения экономичности двигателей для снижения экологического ущерба.

10 Назовите организационные методы снижения удельного расхода топлива для снижения экологического ущерба