Методические указания к практическим и лабораторным занятиям Архангельск

4. Автотранспорт – один из основных загрязнителей атмосферы больших городов

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). При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами. Так, на небольшой скорости бензиновый двигатель выбрасы­вает в атмосферу 0,05% углеводородов (от общего выброса), а на малом ходу - 0,98%, окиси углерода соответственно - 5,1% и 13,8%. Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого ав­томобиля 15 тыс. км. В среднем за это время он обедняет ат­мосферу на 4350 кг кислорода и насыщает ее 3250 кг углекис­лого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводородов и 7 кг окислов азота.

Задание 1. Определить загруженность различных улиц города путем подсчета автомобилей разных типов в трехразовой повторности по 20 минут методом «точкования». Результаты оформить в виде в таблицы (табл. 4.1).
Таблица 4.1. - Результаты наблюдений

Время	Тип автомобиля	Число единиц
	Легкий грузовой Средний грузовой Тяжелый грузовой (дизельный) Автобус Легковой

На каждой точке учета произвести оценку улицы:

1) Тип улицы. Городская улица с односторонней застрой­кой (набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи), жилые улицы с односторонней застройкой, дороги в выемке, маги­стральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон, транспортные тоннели и др.

2) Уклон. Определяется глазомерно.

3) Скорость ветра. Определяется анемометром.­

4) Влажность воздуха. Определяется психрометром.

5) Наличие защитной полосы из деревьев и др.

Оценить загружен­ность улиц автотранспортом согласно ГОСТ- 17.2.2.03-77: низкая интенсивность движения - 2,7-3,6 тыс. автомобилей в сутки, средняя - 8-17 тыс. и высокая - 18-27 тыс.

Сравнить суммарную загруженность различных улиц города, а также в зависимости от типа автомобилей.

Задание 2. Оценить уровень загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта на участке магистральной улицы (по концентрации СО). Исходными данными для работы использовать показатели, собранные при выполнении задания 1.

Оценка концентрации окиси углерода (К_со) определяется по формуле:

К_со= (0,5 + 0,01N· К_Т)· К_А· К_у· К_с· К_В·К_п

0,5 - фоновое загрязнение атмосферного воздуха не­транспортного происхождения, мг/м³.

N - суммарная интенсивность движения автомобилей городской дороге, автом./час.

К_Т - коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода.

Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:

К_т = Σ P_iK_тi,

где P_i - состав движения в долях единиц. Значение K_Тi определяется по таблице 4.2.
Таблица 4.2. - Коэффициент токсичности для разных типов транспорта

Тип автомобиля	Коэффициент KТi
Легкий грузовой	2,3
Средний грузовой	2,9
Тяжелый грузовой (дизельный)	0,2
Автобус	3,7
Легковой	1,0

К_А - коэффициент, учитывающий аэрацию местности (табл.4.3).

К_У – коэффициент, учитывающий изменение загрязнения ат­мосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона (табл. 4.4).

Кс - коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от скорости ветра (табл.4.5).

Кв - то же относительно влажности воздуха (табл.4.6).

Кп - коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воз­духа окисью углерода у пересечений (табл.4.7).

Таблица 4.3. - Коэффициент, учитывающий аэрацию местности

Тип местности по типу аэрации	Коэффициент КА
Транспортные тоннели Транспортные галереи Магистральные улицы и дорогие много­этажной застройкой с двух сторон Жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи ­ Пешеходные тоннели	2,7 1,5 1,0 0,6 0,4 0,3

Таблица 4.4. - 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 4.5. - 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 4.6. - 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 4.7. - Коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воз­духа окисью углерода у пересечений

Тип пересечения	Коэффициент Кп
Регулируемое пересечение: - светофорами обычное - светофорами управляемое - саморегулируемое Не регулируемое пересечение: - со снижением скорости - кольцевое -с обязательной остановкой	1,8 2,1 2,0 1,9 2,2 3,0

ПДК автотранспорта по окиси углерода равно 5 мг/м³.

Снижение уровня выбросов возможно следующими мероприятиями:

- запрещение движения автомобилей по магистральным улицам ;

- ограничение интенсивности движения до 300 авт/час;

- замена карбюраторных грузовых автомобилей инжекторными; и др.

Задание 3. Рассчитать количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

1. Рассчитать общий путь, пройденный выявленными количеством автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

L_i =N_{i *} l,

где N_i – количество автомобилей каждого типа за 1 час;

i – обозначение типа автотранспорта;

l – длина участка, км

2. Рассчитать количество топлива (Q_i, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателя автомашин, по формуле: Q_i = Li · Y_i

Значение Y_i в табл.4.8. Полученный результат занести в табл. 4.9.
Таблица 4.8. - Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города

Тип автотранспорта	Средние нормы расхода топлива(л на 100 км)	Удельный расход топлива Yi(на 1 км)
Легковой автомобиль	11-13	0,11- 0,13
Грузовой автомобиль	29-33	0,29-0,33
Автобус	41-44	0,41-0,44
Дизельный гр.автомобиль	31-34	0,31-0,34

Таблица 4.9. – Расход топлива

Тип автомобиля	Li	Qi,в том числе
		Бензин	Дизельное топливо
1. Легковые автомобили
2.Грузовые автомобили
3.Автобусы
4.Дизельные груз. авт.
Всего ∑Q

3. Рассчитать количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и занести в табл. 4.10.

V=∑ Q · k,

где k – коэффициент, определяющий выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (табл.4.11).
Таблица 4.10. - Количество выделившихся вредных веществ

Вид топлива	∑Q	Количество вредных веществ, л (V)
		CO	углеводороды	NO2
Бензин
Дизельное топливо
Всего ∑V

Таблица 4.11. - Значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего

Вид топлива	Значение коэффициента(К)
	Угарный газ	Углеводороды	Диоксид азота
Бензин	0,6	0,1	0,04
Дизельное топливо	0,1	0,03	0,04

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу).
4.Рассчитать массу выделившихся вредных веществ (m, r) по формуле:

m = ∑V · M ,

22,4

где М – молярная масса (табл.4.12).
Таблица 4.12. - Молярные массы и ПДК отдельных вредных веществ.

Вредное вещество	М	ПДК мг/м3
Угарный газ	28	5
Углеводороды	13	0,002
Диоксид азота	46	0,085

6. Рассчитать количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ, для обеспечения санитарно – допустимых условий окружающей среды. Результаты оформить в табл.4.13.
Таблица 4.13. – Результаты работы.

Вид вредного вещества	∑V	Масса, г	Количество воздуха для разбавления, м3	Значение ПДК мг/м3
CO
Углеводороды
NO2