Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и практика нормативного расчёта величин загрязнения окружающей среды на автомобильном транспорте и транспортных предприятиях. Учебное электронн.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тамбовский государственный технический университет»
А. В. Козачек, Н. П. Беляева
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА НОРМАТИВНОГО
РАСЧЁТА ВЕЛИЧИН ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ И
ТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся
по направлениям подготовки бакалавров
022000 «Экология и природопользование» (все профили),
280700 «Техносферная безопасность» (все профили),
270800 «Строительство» (профиль «Автомобильные дороги»),
190700 «Технология транспортных процессов» (все профили),
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и
комплексов» (профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство»)
и по направлению подготовки специалистов
271502 «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое
прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» (все профили).
Учебное электронное издание
комплексного распространения
Тамбов
Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
2015
1
УДК 628
ББК 20.1
К59
Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор
кафедры «Технологические процессы,
аппараты и техносферная безопасность» ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
В. Я. Борщев
Кандидат биологических наук, доцент кафедры «Биология» ФГБОУ ВПО
«Тамбовский государственный университет имени Г. Р. Державина»
Е. В. Малышева
Козачек, А. В.
К59 Теория и практика нормативного расчёта величин загряз-
нения окружающей среды на автомобильном транспорте и
транспортных предприятиях [Электронный ресурс] : учебное
электронное пособие / А. В. Козачек, Н. П. Беляева. – Тамбов :
Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. – 1 электрон. опт. диск
(CD-ROM). – Системные требования : ПК не ниже класса
Pentium II ; CD-ROM-дисковод 24,
95/98/
XP ; мышь. – Загл. с экр
Рассмотрены теоретические основы нормативного расчёта величин загрязнения окружающей среды на автомобильном транспорте и транспортных
предприятиях. На реальных примерах показаны возможности использования
существующих нормативов для расчёта реального загрязнения окружающей
среды.
Предназначено для студентов вузов, изучающих дисциплины «Нормативы по защите окружающей среды», «Промышленная экология», «Основы промышленной экологии», «Охрана окружающей среды» и обу
направлениям подготовки бакалавров: 022000 «Экология и природопользование» (все профили); 280700 «Техносферная безопасность» (все профили);
270800 «Строительство» (профиль «Автомобильные дороги»); 190700 «Технология транспортных процессов» (все профили); 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профиль «Автомобили и автомобильное хозяйство»); 2) по направлению подготовки специалистов: 271502
«Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» (все профили).
ана. ISBN 9
4 Mb RAM ; Windows
78-5-8265-1484-9.
чающихся: 1) по
УДК 628
ББК 20.1
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
ISBN 978-5-8265-1484-9
2
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2015
ВВЕДЕНИЕ
Во время движения автотранспорта в атмосферный воздух происходит выброс отработавших газов, в составе которых наибольшее значение
имеют оксиды углерода (СО), углеводороды (C
) и оксиды азота (NOx).
nHm
Для обеспечения безопасности людей, животных и растений необходимо знать величины концентраций токсичных газов в приземном слое
атмосферного воздуха и скорость распространения их от дороги, что позволяет рассчитать ширину санитарно-защитной зоны. При этом следует
учитывать, что величина выброса, состав и распространение загрязняю-
р
щих веществ существенно зависят от режима работы двигателя, п
одольного профиля дороги (подъёмы, спуски, площадки), технического состояния, интенсивности и скорости движения автотранспорта, типа и состояния дорожного покрытия, направления и скорости ветра.
При работе двигателей транспортных средств также образуются «условно твёрдые» выбросы, состоящие из аэрозольных и пылевидных частиц. В наиболее значительном количестве образуются выбросы соединений
свин
ца и уг
лерода (сажи); при интенсивности движения более 30 000 –
40 000 авт./сутки существенное воздействие оказывают выбросы кадмия и
цинка. Выбросы соединений свинца происходят одновременно с выбросами отработавших газов при работе двигателей внутреннего сгорания
автомобилей на этилированном бензине.
На покрытии автомобильных дорог оседают пыль, продукты износа
покрытий, шин и тормозных колодок, выбросы от работы двигателей автомобилей, материалы, используемые для борьбы с гололедом, пылеподавления и т.д. При смыве дождевыми и талыми водами они могут привести к насыщению вод поверхностного стока различными загрязняющими веществами, в числе которых взвешенные вещества, нефтепродукты
(бензин, дизельное топливо, масла, мазут и др.), которые затем могут попадать в водотоки.
Возникающий при движении транспортных средств шум ухудшает
качество среды обитания человека и животных на прилегающих к дороге
территориях. Шум действует на нервную систему человека, снижает трудоспособность, уменьшает сопротивляемость сердечно-сосудистым заболеваниям.
Оценка уровня шумового воздействия транспорта на окружающую
среду производится при наличии в зоне влияния дороги мест, чувстви-
му воздействию. К ним относятся селитебные и про-
тельных к шумов
о
мышленные территории населённых пунктов, санитарно-курортные зоны,
территории сельскохозяйственного назначения (при наличии специальных
требований), заповедники, заказники и т.д.
Все указанные особенности рассматриваются в предлагаемом учеб-
ном пособии.
3
Важно отметить, что каждая глава учебного пособия включает теоретическую часть, пример расчёта и задания для самостоятельной работы
студентов. Представленный в учебном пособии список основных использованных источников (список литературы) даёт возможность студентам
самостоятельно прорабатывать необходимые разделы.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, изучающих
дисциплины «Нормативы по защите окружающей среды», «Промышлен-
ия», «Основы промышленной экологии», «Охрана окружающей
ная экол
ог
среды».
К компетенциям, на формирование которых направлено учебное пособие, можно отнести следующие:
а) общекультурные компетенции:
– способность к целенаправленному применению базовых знаний в
области естественных, в том числе экологических, наук в профессиональной деятельности;
– способность анализировать социально значимые проблемы и процессы;
рофессиональные ко
б) п
мпетенции:
– знать теоретические основы экологического мониторинга, нормирования и снижения загрязнения окружающей среды, техногенных систем
и экологического риска;
– умение пользоваться нормативными документами в своей профессиональной деятельности, готовность к соблюдению действующего законодательства и требований нормативных документов;
– способность использовать методы определения нормативных уров-
иро
ней допустимых негативных воздействий на человека и пр
дную среду;
– умение контролировать соблюдение экологической безопасности
проводимых работ.
4
+
=
−
=
1. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА РАСЧЁТА ВЫБРОСОВ
ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
ОТ АВТОТРАНСПОРТА
1.1. ТЕОРИЯ РАСЧЁТА КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДА
УГЛЕРОДА (СО) В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ВБЛИЗИ
АВТОДОРОГИ ПО ФОРМУЛЕ В. Ф. СИДОРЕНКО
Данный способ наиболее удобен для оценки ожидаемого уровня загрязнения атмосферного воздуха придорожной территории городских
улиц, что имеет значение при выборе места для строительства жилых и
общественных зданий.
Для ориентировочных расчётов уровня концентрации оксида углерода в атмосферном воздухе над кромкой проезжей части с учётом интенсивности и скорости движения, состава транспортного потока, подъёмов
на дороге и установки нейтрализаторов можно применять эмпирическую
формулу В. Ф. Сидоренко [1]:
)026,033,7( KKKNС
, (1.1)
321СО
где ССО – концентрация оксида углерода в атмосферном воздухе на высоте 1,5 м над кромкой проезжей части, мг/м3; N – интенсивность движения
автомобилей с карбюраторными двигателями, авт./ч; K1 – коэффициент
учёта состава транспортного потока и его средней скорости (табл. 1.1); K2 –
коэффициент учёта влияния величины подъёмов на выбросы (табл. 1.2);
K3 – коэффициент учёта установки нейтрализаторов для очистки отработавших газов от СО и применения более современных двигателей внутреннего сгорания (0,11 – 0,17).
Для расчётов использовать: без нейтрализаторов K3 = 1, с применением нейтрализаторов и более современных двигателей K3 = 0,17.
Для определения концентрации оксида углерода в атмосферном воздухе на определённом удалении Х от дороги можно воспользоваться следующим выражением [1]:
где
С
– концентрация оксида углерода в приземном слое воздуха на
СО
x
расстоянии Х от проезжей части, мг/м3;
ХСС
1,05,0
x
СОСО
0
С
, (1.2)
– концентрация оксида уг-
СО
0
лерода в атмосферном воздухе на высоте 1,5 м над кромкой проезжей части, мг/м3; Х – расстояние от дороги (удаление защищаемого объекта от
проезжей части), м.
5
1.1. Коэффициент учёта состава транспортного потока и
Доля автомобилей
с карбюраторным
двигателем
в общем потоке, %
его средней скорости [1]
Значение коэффициента K1 при скорости
движения автомобилей, км/ч
20 30 40 50 60 70 80
1 2 3 4 5 6 7 8
10 1,02 0,87 0,72 0,65 0,54 0,46 0,55
20 1,05 0,91 0,77 0,69 0,62 0,57 0,67
30 1,08 0,95 0,82 0,70 0,70 0,66 0,75
40 1,09 0,97 0,86 0,77 0,77 0,78 0,85
50 1,11 1,01 0,91 0,84 0,84 0,90 0,95
60 1,12 1,04 0,95 0,89 0,89 0,93 1,03
70 1,14 1,08 1,00 0,95 0,95 1,04 1,12
80 1,17 1,11 1,05 – – – –
1.2. Коэффициент учёта влияния величины подъёма
Величина
подъёма i, ‰
Значение
коэффициента K
на количество выбросов (K
< 10 10 – 30 31 – 50 51 – 70
2
1 1,02 1,04 1,06
) [1]
2
1.1.1. Пример расчёта
Определить концентрацию СО в атмосферном воздухе над кромкой
проезжей части и на различном расстоянии от дороги, если интенсивность
движения N = 100 авт./ч, подъём 50 ‰, доля автомобилей с карбюраторным двигателем 60%, скорость движения 40 км/ч. Расчёт провести с учётом и без учёта использования нейтрализаторов.
Решение:
1) Рассчитываем концентрацию оксида углерода в атмосферном воз-
духе над кро
кой проезжей части
м
по формуле 1.1.
С
СО
0
Исходные данные:
N = 100 авт./ч;
6
K1 = 0,95 (по табл. 1.1);
K
= 1,04 (по табл. 1.2);
2
K
= 1 – для автомобилей без нейтрализаторов,
3
K
= 0,17 – для автомобилей с нейтрализаторами.
3
Тогда
а) для автомобилей без нейтрализаторов
= (7,33 + 0,026 · 100) · 0,95 · 1,04 · 1 = 9,81 мг/м3;
С
СО
0
б) для автомобилей с нейтрализаторами
С = (7,33 + 0,026 · 100) · 0,95 · 1,04 · 0,17 = 1,67 мг/м
СО
0
3
.
2) Рассчитываем концентрации оксида углерода в приземном слое
атмосферного воздуха на определённом удалении Х от дороги СОх по
формуле 1.2.
а) без использования нейтрализаторов:
при Х = 5 м
при Х = 10 м
при Х = 20 м
при Х = 30 м
при Х = 40 м
= 0,5 · 9,81 – 0,1 · 5 = 4,405 мг/м3;
С
СО
х
С
= 0,5 · 9,81 – 0,1 · 10 = 3,905 мг/м3;
СО
х
= 0,5 · 9,81 – 0,1 · 20 = 2,905 мг/м3;
С
СО
х
= 0,5 · 9,81 – 0,1 · 30 = 1,905 мг/м3;
С
СО
х
С
= 0,5 · 9,81 – 0,1 · 40 = 0,905 мг/м3;
СО
х
б) с использованием нейтрализаторов:
при Х = 5 м
= 0,5 · 1,67 – 0,1 · 5 = 0,335 мг/м3.
С
СО
х
Результаты расчёта представлены в виде табл. 1.3.
Таким образом, можно сделать
вывод, что установка нейтрализато-
ров на автомобили является эффективным средством снижения количества выбросов СО в атмосферный воздух (снижение концентрации над
кромкой проезжей части в 5,87 раза).
7
1.3. Результаты расчёта
Концентрация СО
в призёмном слое
атмосферного
воздуха на
различном
расстоянии
от полосы
движения, мг/м
3
Без использования
нейтрализаторов
С использованием
нейтрализаторов
5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
4,405 3,905 2,905 1,905 0,905 – – – – – –
0,335 – – – – – – – – – –
Расстояние от дороги, м
В заданных условиях движения без использования нейтрализаторов
концентрация СО в приземном слое атмосферного воздуха на расстоянии
5 м от полосы движения превышает среднесуточную ПДК в 1,468 раза, а
на расстоянии 10 м – в 1,302 раза. Таким образом, даже на расстоянии
10 м от проезжей части существует опасность для здоровья людей.
При дальнейшем увеличении расстояния от доро
ги концентр
ация СО
в приземном слое атмосферного воздуха становится меньше среднесуточной ПДК, что соответствует требованиям санитарно-гигиенического нормирования. А использование нейтрализаторов обеспечивает загазованность атмосферного воздуха в допустимых пределах уже над кромкой
проезжей части (концентрация 1,67 мг/м
дельно допустимой концентрации 3,0 мг/м
ги концентрация СО в приземном слое атмосферного воздуха составляет
всего 0,335 мг/м
3
.
1.1.2. Задания для самостоятельной работы
3
меньше среднесуточной пре-
3
), и на расстоянии 5 м от доро-
Для проектируемого микрорайона рассчитать ожидаемую концентрацию оксида углерода (СО) в атмосферном воздухе над кромкой проезжей части. Исходные данные для расчёта приведены в табл. 1.4. Расчёт
провести с учётом и без учёта использования нейтрализаторов.
Определить концентрации оксида углерода в приземном слое атмосферного воздуха на различном расстоянии от полосы движения: 5, 10, 20,
30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 м. Результа
ты расчёта представить
в форме
таблицы (табл. 1.5).
8
Номер
варианта
Интенсивность
1.4. Исходные данные для расчёта
Доля автомобилей
движения N,
авт./ч
с карбюраторным
двигателем в общем
потоке, %
Средняя
скорость
движения,
км/ч
Величина
подъёма на
дороге i, ‰
1 150 50 50 15
2 200 40 60 5
3 245 50 60 20
4 290 60 50 30
5 300 70 70 40
6 350 40 60 40
7 400 50 80 50
8 450 60 60 55
9 370 50 50 5
10 180 60 50 35
11 500 70 80 15
12 550 50 70 45
13 600 40 80 25
14 420 60 60 20
15 585 50 60 30
16 630 60 70 40
17 470 30 70 35
18 170 40 50 55
19 315 50 60 5
20 210 60 60 20
21 530 60 80 20
22 430 40 50 45
23 670 60 70 25
24 540 40 60 50
25 650 50 70 40
9
Средняя
скорость
движения,
км/ч
Величина
подъёма на
дороге i, ‰
Номер
варианта
Интенсивность
движения N,
авт./ч
Доля автомобилей
с карбюраторным
двигателем в общем
потоке, %
26 260 60 60 30
27 385 70 50 35
28 405 60 50 5
29 570 60 40 15
30 700 50 60 30
31 330 60 50 15
32 485 60 60 5
33 510 70 70 60
34 620 60 50 20
35 730 60 60 40
36 250 70 50 50
37 360 50 70 45
38 750 60 60 55
39 440 70 50 5
40 680 40 70 35
41 270 60 50 15
42 560 50 70 45
43 660 70 50 25
44 230 50 70 60
45 610 60 70 30
По результатам расчёта должен быть сделан вывод о том, является ли
установка нейтрализаторов эффективным средством снижения количества
выбросов СО в атмосферный воздух и обеспечивает ли загрязнённость
воздуха в допустимых пределах, если значение среднесуточной предельно
Продолжение табл. 1.4
допустимой концентрации (ПДК
10
) СО равно 3,0 мг/м3.
сс