- •Экология
- •Введение
- •1. Понятие и структура экосистемы
- •2. Глобальные экологические проблемы
- •2.1. Демографический взрыв
- •2.2. Антропогенное загрязнение биосферы
- •2.2.1. Расчёт условий рассеивания выбросов промышленных предприятий
- •2.2.2. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автотранспорта (по концентрации со)
- •3. Экономическая эффективность средозащитных мероприятий
- •4. Экономическая оценка ущерба от загрязнения природной среды
- •4.1. Эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферы
- •4.2. Эколого-экономический ущерб от загрязнения водоёмов и земельных ресурсов
- •4.3. Плата за загрязнение окружающей среды
- •Краткий словарь основных понятий и терминов1
- •Библиографический список
2.2.2. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автотранспорта (по концентрации со)
Одним из наиболее распространённых источников загрязнения атмосферы является автомобильный транспорт. Транспортные средства – автомобили, дорожные машины и другие средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) – являются мощными источниками загрязнения природной среды. Автомобильные ДВС загрязняют атмосферу вредными веществами, выбрасываемыми с отработавшими газами (ОГ), картерными газами и топливными испарениями. При этом 95–99 % вредных выбросов приходится на ОГ, представляющие собой аэрозоль сложного, зависящего от режима работы двигателя, состава.
Состав ОГ основных типов двигателей – бензинового двигателя с искровым зажиганием и дизеля с воспламенением от сжатия, существенно различается, прежде всего, по концентрации продуктов неполного сгорания (монооксид углерода, углеводороды и сажа). Основными токсичными компонентами ОГ бензиновых двигателей являются монооксид углерода, углеводороды, оксиды азота и соединения свинца, дизелей – оксиды азота, сажа.
Концентрации токсических веществ в ОГ изменяются в больших пределах. Количество токсических выбросов зависит от конструкции двигателя, в частности от топливной аппаратуры. Дизель менее токсичен, чем бензиновый двигатель. Наиболее полно проявляются положительные качества дизеля в условиях городского движения с большим удельным весом режимов малых нагрузок и холостого хода.
Нормируемыми компонентами ОГ автомобильных двигателей являются монооксид углерода, оксиды азота и углеводороды, как обладающие наибольшей токсичностью.
Существенной особенностью загрязнения воздушной среды городов, особенно крупных, являются выхлопные газы автотранспорта, которые в ряде столиц мира, административных центрах России и стран СНГ, городах-курортах составляют 60-80% от общих выбросов. Многие страны, в том числе и Россия, принимают различные меры по снижению токсичности выбросов путем более лучшей очистки бензина, замены его на более чистые источники энергии (газовое топливо, этанол, электричество), снижение свинца в добавках к бензину, более экономичные двигатели, более полное сгорание горючего, создание в городах зон с ограниченным движением автомобилей и др. Несмотря на применяемые меры, из года в год растет количество автомобилей и загрязнение воздуха не снижается.
Известно, что автотранспорт выбрасывает в воздушную среду более 200 компонентов, среди которых угарный газ, углекислый газ, окислы азота и серы, альдегиды, свинец, кадмий и канцерогенная группа углеводородов (бензопирен и бензоантроцен). Нефтепродукты, сыпучие и пылящие грузы, перевозимые транспортными средствами, продукты износа шин, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами.
Загрязнение атмосферного воздуха ОГ автомобилей удобно оценивать по концентрации окиси углерода. Например, в Киевском и Харьковском автомобильно-дорожных институтах (Бегма и др., 1984; Шаповалов, 1990) для оценки концентрации окиси углерода (КСО, мг/м3) используется следующая формула:
КСО= (0,5 + 0,01N · КТ)· КA· КУ· КС· КВ· КП
где 0,5 – фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного происхождения, мг/м3;
N – суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, авт./час;
КТ – коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода;
КА – коэффициент, учитывающий аэрацию местности (табл. 2.5);
КУ – коэффициент, учитывающий изменение загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона (табл. 2.6);
КС – коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от скорости ветра (табл. 2.7);
КВ – то же относительно влажности воздуха (табл. 2.8);
КП – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений (табл. 2.9).
Коэффициент токсичности автомобилей (КТ) определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:
КТ = Σ PiKТi
где Pi – состав движения в долях от единицы;
KТi – коэффициент токсичности определённого типа автомобилей (табл. 2.4).
Таблица 2.4. Коэффициент токсичности для разных типов автомобилей
Тип автомобиля |
Коэффициент KТi |
Лёгкий грузовой |
2,3 |
Средний грузовой |
2,9 |
Тяжелый грузовой (дизельный) |
0,2 |
Автобус |
3,7 |
Легковой |
1,0 |
Таблица 2.5. Коэффициент, учитывающий аэрацию местности
Тип местности по степени аэрации |
Коэффициент КА |
Транспортные тоннели Транспортные галереи Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон Жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, высокие насыпи Пешеходные тоннели |
2,7 1,5
1,0
0,6
0,4 0,3 |
Таблица 2.6. Коэффициент, учитывающий изменение загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона
Продольный уклон,0 |
Коэффициент КУ |
0 2 4 6 8 |
1,00 1,06 1,07 1,18 1,55 |
Таблица 2.7. Коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/с |
Коэффициент КС |
1 2 3 4 5 6 |
2,70 2,00 1,50 1,20 1,05 1,00 |
Таблица 2.8. Коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от влажности воздуха
Относительная влажность воздуха, % |
Коэффициент КВ |
100 90 80 70 60 50 40 |
1,45 1,30 1,15 1,00 0,85 0,75 0,60 |
Таблица 2.9. Коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений
Тип пересечения |
Коэффициент КП |
Регулируемое пересечение: - светофорами обычное - светофорами управляемое Нерегулируемое пересечение: - со снижением скорости - кольцевое - с обязательной остановкой |
1,8 2,1
1,9 2,2 3,0 |
ПДК для автотранспорта по окиси углерода составляет 5 мг/м3. Снижение уровня выбросов возможно путём проведения следующих мероприятий: 1) запрещение движения автомобилей; 2) ограничение интенсивности движения до 300 авт./час; 3) замена карбюраторных грузовых автомобилей дизельными; и другие меры.
Задание 2.6. Оценить уровень загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автотранспорта (по концентрации СО) на участке магистральной улицы с многоэтажной застройкой по двум сторонам. Исходные данные: интенсивность движения легковых автомобилей 6500 в сутки, средних грузовых – 1800 в сутки; продольный уклон 20; скорость ветра 4 м/с; влажность воздуха 80 %; пересечение улиц регулируемое светофорами обычное. Сравнить полученные данные с ПДК для автотранспорта, при необходимости наметить соответствующие мероприятия.