Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Загрязнение над магистралями.docx
Скачиваний:
21
Добавлен:
04.03.2016
Размер:
39.48 Кб
Скачать

Лабораторная работа оценка уровня шумового и химического загрязнения городской среды в результате работы автотранспорта

Цель работы: получить навыки по проведению оценки уровня химического загрязнения атмосферного воздухаоксидами углерода (СО), над магистралями и перекрёстками дорог, а также навыки по определению уровня транспортного шума.

Задания к работе:

Ознакомьтесь с теоретической частью лабораторной работы и письменно дайте ответы на вопросы:

  1. Какие вредныехимические вещества поступают в атмосферный воздух вместе с выхлопными газами автомобилей и в каких количествах.

  2. Какие меры принимает Россия для предотвращения негативного влияния выхлопных газов на окружающую природную среду и здоровье граждан.

  3. Приведите примеры негативного влияния шума на организм человека при воздействии волн разной силы (дБ).

  4. Выполните задания из практической части работы.

  5. На основании полученных результатов напишите вывод о состоянии условий среды. В выводе необходимо отразить следующие положения:

  1. Величину, отражающую концентрацию СО над магистралью в задаче 1 и 2.

  2. Наблюдаемое превышение СО уровня ПДК (или его отсутствие).

  3. Какие меры необходимо предпринять в случае высокого уровня загрязнения.

  4. Величину, отражающую уровень шума в задаче 3 и 4.

  5. Если бы данные величины наблюдались в ночное время суток, то превышали ли они ПДУ.

Теоретическая часть

Выхлопные газы — продукты окисления и неполного сгорания углеводородного топлива. Выбросы выхлопных газов — основная причина превышения ПДК токсичных веществ и канцерогенов в атмосфере крупных городов, образования смога, являющихся частой причиной отравления в замкнутых пространствах.

В состав автомобильных выхлопных газов для бензиновых двигателей,которые являются основными загрязнителями, входят такие токсичные вещества как: CO(0,1% - 5,0%),оксиды азота(0,0% - 0,8%),углеводороды(0,2% - 3,0%),альдегиды(0,0% - 0,2%), а также канцерогенные вещества:сажа(0,0 - 0,04 г/м3) и бензапирен-3,4 (10 – 20*10−6)

Однако с каждым годом в России и в большинстве других стран мира наблюдаются планомерные снижения негативного воздействия химических веществ от сжигаемого автомобильного топлива. Например, для повышения качества бензина с середины 90-х годов начали отказываться от применения соединений свинца, сокращая его концентрацию. В России к 2007 году доля присадок в бензине снизилась в десятки раз, а от свинца полностью отказались, начав применять метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Одновременно с этим, в стране вводят новые экологические нормы на топливо. Уже введены нормы по Euro-2 и Euro-3, а в будущем запланирован новый стандарт Euro-4. Однако быстрый рост единиц автотранспорта эффективно противодействует улучшению состояния окружающей среды.

Среди группы токсических химических веществ поступающих в атмосферу в наибольшем количестве в результате работы автотранспорта следует упомянуть оксид углерода. Однако кроме химического загрязнения, негативное воздействие на природную среду также оказывают физические загрязнения, например шумовое (основной загрязнитель), тепловое, вибрационное и пр. В ходе данной лабораторной работы будут рассмотрены способы количественной и качественной оценки основныхнеблагоприятных факторов воздействия.

Оксид углерода (монооксид углерода,угарный газ) — бесцветный газ без вкуса и запаха, поступающий в окружающую среду с выхлопными газами автомобилей (основной антропогенный источник). Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (при недостатке кислорода для окисления СО в СО2).

Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаками отравления служат головная боль, головокружение и потеря сознания. Токсическое действие CO основано на том, что он связывается с гемоглобином крови прочнее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания.

Негативное воздействие на окружающую природную среду транспортными средствами формируется в основном на магистралях городов. Автомобильный парк характеризуется многообразием подвижного состава. В транспортном потоке одновременно движутся автомобили, отличающиеся типом двигателя, расходом топлива, техническим состоянием, грузоподъемностью и пр. Водители также имеют разную квалификацию. Движение машин по дорожной сети города в результате задержек на перекрестках носит циклический характер: движение с постоянной скоростью, торможение, остановка, набор скорости.

Время движения с постоянной скоростью, частота и длительность задержек зависят от класса магистрали, частоты расположения перекрестков, интенсивности движения, параметров светофорного регулирования. Характеристики транспортных потоков на магистралях города учитываются при проектировании по действующим строительным нормам и правилам (СНиП).

Высокая интенсивность движения на магистралях приводит к тому, что продолжительность движения с постоянной скоростью составляет не более 30% от общего времени движения.

Концентрация вредных веществ в воздухе над магистралью также зависит от метеоусловий. Характер примагистральной застройки воздействует на условия рассеивания выхлопных газов автомобилей, поэтому плотность застройки нормируется строительными нормами и правилами в зависимости от этажности зданий.

Концентрацию оксида углерода (СО) над магистралью можно приблизительно оценить:

(1)

F- фоновое загрязнение воздуха (обычно берут величину 0,5 мг/м3);

N - суммарная интенсивность движения автомобилей на дороге, авт./час;

Кt - коэффициент токсичности автомобиля по выбросам в атмосферный воздух СО;

Кa - коэффициент аэрации местности;

Кy - коэффициент изменения загрязнения воздуха СО в зависимости от продольного уклона;

Кc - коэффициент изменения концентрации СО в зависимости от скорости ветра;

Квл - коэффициент изменения концентрации в зависимости от влажности воздуха;

Кп - коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха СОвозле пересечений дорог.

Коэффициент токсичности автотранспортного потока (Kt) определяется как:

(2)

Pi- состав автотранспорта в долях единицы,

Kti - коэффициент токсичности автомобилей определённого типа.

Шумовое загрязнение. Шум является одной из форм физического (волнового) загрязнения окружающей среды, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека. В современный период шум рассматривается как существенный загрязнитель биосферы. Раздражающие шумы существуют и в природе (абиотические и биотические), однако считать загрязнением их неверно, поскольку живые организмы адаптировались к ним в процессе эволюции и поэтому их воздействия не несут вреда.

Главным источником шумового загрязнения являются транспортные средства среди которых отдельно следует упомянуть автомобили (до 50% общего шумового загрязнения). В городах уровень шумового загрязнения в жилых районах может быть сильно увеличен за счёт неправильного городского планирования (например, расположение аэропорта в черте города).

Более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 55÷70 дБ. В больших городах шум сокращает продолжительность жизни человека. По данным австрийских исследователей, это сокращение колеблется в пределах 8-12 лет. Хроническая подверженность шуму на уровне более 90 дБ может привести к потере слуха. При шуме на уровне более 110 дБ у человека возникает звуковое опьянение, по субъективным ощущениям аналогичное алкогольному или наркотическому. При шуме на уровне 145 дБ у человека происходит разрыв барабанных перепонок.

Женщины менее устойчивы к сильному шуму, чем мужчины. Кроме того, восприимчивость к шуму зависит также от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий и т. д.

Вредное воздействие шума известно издревле. Например, в Средние века существовала казнь «под колоколом». Звон колокола медленно убивал человека. Одними из самых известных случаев ущерба, наносимых шумовым загрязнением природе, являются многочисленные случаи, когда дельфины и киты выбрасывались на берег, теряя ориентацию из-за громких звуков военных гидролокаторов (сонаров).

В настоящее время проблеме шума уделяется большое внимание как со стороны ученых экологов, так и со стороны представителей дорожной отрасли. Вопросами шумообразования и измерения уровня шума занимались такие известные ученые как Скорченко В.Ф., Поспелов П.И., Орнатский Н.А. и др. Ими были предложены различные математические модели определения шума. Скорченко В.Ф. предложил определять эквивалентный уровень шума от движения транспортных потоков без пересечений по эмпирической формуле:

(3)

Lэкв – эквивалентный уровень шума от движения транспортных потоков, дБА

Х1 – интенсивность движения, авт./ч.;

Х2 – доля грузовых автомобилей, автобусов, мотоциклов в общем потоке, %;

X3 – продольный уклон дороги, %;

Х4 – этажность застройки, этаж;

Х5 – ширина улиц в красных линиях, м.;

Х6 – ширина проезжей части, м.;

Х7 – средневзвешенная скорость транспортного потока, км./ч.;

Х8 – показатель линейной плотности уличной застройки;

Кш – коэффициент приведения потока.