Методические указания к решению задания 3.1

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.

Основная химическая реакция, протекающая в процессе сгорания топлива, может быть представлена следующим обобщенным уравнением:

,

где C_xH_y – условное обозначение гаммы углеводородов, входящих в состав топлива. Однако эта реакция не проходит полностью.

Основными загрязняющими веществами, входящими в состав выхлопных газов практически всех двигателей, являются CO, C_xH_y, NO_x. При определенных условиях в выхлопных газах содержатся также SO₂, сажа, бензапирен, соединения свинца.

В районе перекрестка выбрасывается наибольшее количество вредных веществ автомобилем за счет торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме «разгона» по разрешающему сигналу светофора. Поэтому, для автомагистрали (или ее участка) с повышенной интенсивностью движения целесообразно дополнительно учитывать выброс автотранспорта в районе перекрестка.

Таким образом, для автомагистрали (или ее участка) при наличии регулируемого перекрестка суммарный выброс i-го загрязняющего веществаМ_iбудет равен:

,

где M_Li, г/мин – выбросi-го загрязняющего вещества автотранспортным потоком, движущимся через фиксированное сечение автомагистрали в обоих направлениях по всем полосам движения,, г/мин – выбросi–го загрязняющего вещества в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора.

Выброс i-го загрязняющего веществаM_Li, г/мин движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали (или ее участке) с фиксированной протяженностьюL(км) определяется по формуле:

,

где , г/км – пробеговый выбросi-гo вредного вещества автомобилямиk-й группы для городских условий эксплуатации, определяемый по табл. 4;k– количество групп автомобилей;G_k– количество автомобилей каждой изkгрупп, проходящих через фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в единицу времени в обоих направлениях по всем полосам движения;r_i– поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортного потока на выбранной автомагистрали (или ее участке), определяемый по табл. 5;L, км – протяженность участка автомагистрали;t, мин – время проведения замеров,n– количество групп автомобилей.

Таблица 4

Значения пробеговых выбросов , г/км для различных групп автомобилей

№ группы автомобилей	CO	NOх (в пересчете на NO2)	CxHy	Сажа	SO2	Формальдегид	Соединения свинца	Бенз(а)пирен
I	19,0	1,8	2,1	–	0,065	0,006	0,019	1,710–6
Iд	2,0	1,3	0,25	0,1	0,21	0,003	–	–
II	69,4	2,9	11,5	–	0,20	0,020	0,026	4,510–6
III	75,0	5,2	13,4	–	0,22	0,022	0,033	6,310–6
IV	97,6	5,3	13,4	–	0,32	0,03	0,041	6,410–6
V	8,5	7,7	6,0	0,3	1,25	0,21	–	6,510–6
VI	8,8	8,0	6,5	0,3	1,45	0,31	–	6,710–6
VII	39,0	2,6	1,3*	–	0,18	0,002	–	2,010–6

^*значение выброса за вычетом метана.

Группы автомобилей:

I. Легковые, из них отдельно легковые и легковые дизельные автомобили;

II. Грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы (ГАЗ–51–53, УАЗы, «Газель», РАФ и др.);

III. Грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗИЛы, Урал и др.);

IV. Автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ);

V. Грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ);

VI. Автобусы дизельные (городские и интуристовские «Икарусы»);

VII. Грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе.

Таблица 5

Значения коэффициентов , учитывающих изменения количества выбрасываемых вредных веществ в зависимости от скорости движения

	Скорость движения (V, км/час)
	10	15	20	25	30	35	40	45	50		60	75	80	100
	1,35	1,28	1,2	1,1	1,0	0,88	0,75	0,63	0,5	0,3		0,45	0,5	0,65

Примечание: для диоксида азота значение принимается постоянным и равным 1 до скорости 80 км/час.

Выброс i–го загрязняющего вещества в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора, г/мин определяется по формуле:

где Р, мин – продолжительность действия запрещающего сигнала светофора, включая желтый цвет;t– время проведения замеров, N_ц– количество циклов действия запрещающего сигнала светофора за 20-минутный период времени;, г/мин – удельный выбросi-гo загрязняющего вещества автомобилямиk-ой группы, находящихся в «очереди» у запрещающего сигнала светофора, определяемый по табл. 6;– количество автомобилейkгруппы, находящихся в «очереди» в зоне перекрестка в конце цикла запрещающего сигнала светофора.

Среднесуточная концентрацию загрязняющего вещества С_с.сi, мг/м³в атмосферном воздухе района определяется по формуле:

,

где t_сутколичество минут в сутках. Обратите внимание, что при подстановкев формулу необходимо привести к мг/мин.

Таблица 6

Удельные значения выбросов для автомобилей, находящихся в зоне перекрестка , г/мин

№ группы автомобилей	СО	NOx (в пересчете на NO2)	CxHy	Сажа	SО2	Формальдегид	Соединения свинца	Бенз ( а ) пирен
I	3,5	0,05	0,25	–	0,01	0,0008	0,0044	2,010–6
Iд	0,13	0,08	0,06	0,035	0,04	0,0008	–	–
II	6,3	0,075	1,0	–	0,02	0,0015	0,0047	4,010–6
III	18,4	0,2	2,96	–	0,028	0,006	0,0075	4,410–6
IV	16,1	0,16	2,64	–	0,03	0,012	0,0075	4,510–6
V	2,85	0,81	0,3	0,07	0,075	0,015	–	6,310–6
VI	3,07	0,7	0,41	0,09	0,09	0,020	–	6,410–6
VII	6,44	0,09	0,26*	–	0,01	0,0004	–	3,610–6

3.2.Предприятие Томской области в процессе своей хозяйственной деятельности в 2015 г. выбросило в атмосферу от стационарных источников и сбросило в р. Томь загрязняющие вещества. На предприятии имеются отходы, не использованные в собственном производстве и не утилизированные в течение года. В таблицах 7-8 приведены количества загрязняющих веществ, сведения о размещенных отходах, установленные нормативы и другие данные, необходимые для расчетов.К_{экол.сит} = 1,2 (для атмосферного воздуха и почвы); К_{экол.сит} = 1,03 (для бассейна р. Оби); К_инд= 1,79;К_{особ.тер}= 1.

Таблица 7

Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников, в водные объекты и размещение отходов

Загрязняющее вещество	Установленная для предприятия величина, т/год		Норматив платы, руб./т
			в пределах
Атмосфера	ПДВ	ВСВ	ПДВ	ВСВ
Альдегид пропионовый	3	1,0	205	1025
NO2	47	5,0	52	260
Гидросфера	НДС	ВСС	НДС	ВСС
Фенол	0,02	-	275480	1377405
Взвешенные вещества	25,00	30,00	366	1830
Отходы	Лимит	Класс опасности	Лимит	-
Твердые бытовые отходы	10	4	248,4	-
Кислота аккумуляторная	-	2	745,4	-

Таблица 8

Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников предприятия

№ варианта	Загрязняющее вещество
	Альдегид пропионовый	NO2	Фенол	Взвешенные вещества	Твердые бытовые отходы	Кислота аккумуляторная	Y, %
	Фактический выброс загрязняющих веществ, размещение отходов, т/год
1.	4.4	48.2	0.01	50.00	9	0,1	10
2.	3.5	41,0	0.04	75.00	11,2	0.2	20
3.	2.7	51.5	0,02	18.00	7.8	0.1	30
4.	5,1	45.9	0.03	54.90	3.4	0,7	40
5.	5.8	46.9	0.02	55.40	13.9	0,1	15
6.	4.8	49.1	0.01	29,00	6.6	0.3	25
7.	2.9	52.4	0,03	26.70	3.8	0.3	35
8.	2.7	47.9	0.04	24.90	9.4	0,2	45
9.	1.9	59.6	0.07	34.60	5.9	0,4	13
10.	4.7	49.2	0,05	13.70	10.6	0.2	23
11.	3.6	55.7	0.07	8.90	12,2	0.1	33
12.	8,0	43.9	0.03	17.40	4.4	0,5	43
13.	3.9	59.4	0.02	55.40	9,9	0,4	18
14.	6.4	48.9	0,06	21.90	6.6	0.3	28
15.	3,3	67.9	0.01	22.70	7,2	0.3	38
16.	5.8	44.1	0.04	25.90	8,3	0,1	48
17.	3.5	89.2	0.06	12.60	11,7	0,2	16
18.	6.6	50.7	0.02	27.90	20,0	0.8	26
19.	1.5	46.9	0,02	61.50	4.8	0.1	36
20.	4.1	48.4	0.04	9.30	8,0	0.7	46
21.	2.2	53.3	0.03	27	15	0,2	11
22.	3.5	44.0	0.01	90	12	0.3	21
23.	4.7	47,7	0.02	51	10	0.6	31
24.	5.6	50.0	0,03	24	8.0	0.9	41
25.	4.1	48.2	0.06	22,3	11.5	0.4	12
26.	1,9	52.4	0.01	73.0	5.2	0.6	22
27.	3.9	59,8	0.03	23.5	21.0	0.5	32
28.	2.8	57.2	0,03	48.6	14.3	0.1	42
29.	3.3	52.1	0.07	50,5	4.9	1.0	19
30	6.1	47.3	0.08	42.4	7,5	0.8	24

1.Рассчитайте плату предприятия в соответствии со своим вариантом по основным видам платежей: за выбросы стационарных источников, за сбросы, за размещение отходов и в целом за год.

2. Во сколько раз изменятся платежи предприятия за выбросы в 2015 г., если будет использована новая технология, которая позволит:

- снизить выбросы NO₂ на Y% (четные варианты);

- снизить сбросы взвешенных веществ на Y% (нечетные варианты).