Определение загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей
лаб. Определение загрязненности атмосферного воздуха выбросами автотранспорта
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА
Цель работы: освоить методику определения загрязненности атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и приобрести навыки оценки соответствия атмосферного воздуха вблизи автомагистрали санитарным нормам.
Порядок выполнения работы:
Загрязнение атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей удобно оценивать по концентрации токсичного оксида углерода. Исходными данными для работы являются замеры интенсивности движения транспорта на определенном участке улицы, а также данные о продольном уклоне улицы, скорости ветра м/с, относительной влажности %.
Студент размещается на тротуаре вблизи проезжей части автодороги. Определение интенсивности движения автотранспорта производится методом подсчета автомобилей разных типов. Замеры числа автомобилей производят 2 раза по 20 мин. Подсчитывают автомобили, проезжающие в обе стороны от наблюдающего. Данные об интенсивности движения заносят в таблицу 1.
Интенсивность движения на участке дороги, автомобилей
| Вид автомобиля | Замер 1 | Замер 2 | Среднее за 20 мин | Состав, доли единицы |
| Легкий грузовой | 17 | 11 | 15 | 1,42 |
| Средний грузовой | 7 | 4 | 6 | 1,11 |
| Тяжелый грузовой | 3 | 2 | 3 | 0,87 |
| Автобус | 11 | 15 | 15 | 1,70 |
| Легковой | 75 | 87 | 75 | 2,27 |
| Итого | 113 | 119 | 114 | 7,37 |
Формула оценки концентрации оксида углерода, следующая:
где 0,5 – фоновое загрязнение атмосферного воздуха оксидом углерода нетранспортного происхождения, мг/м;
N – суммарная интенсивность движения автомобилей на дороге, автомобилей / час;
Кт – коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух оксида углерода;
Ка – коэффициент, учитывающий аэрацию местности;
Ку – коэффициент, учитывающий изменение загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода в зависимости от величины продольного уклона;
Кс – коэффициент, учитывающий изменение концентрации оксида углерода в зависимости от скорости ветра;
Кв – коэффициент, учитывающий изменение концентрации оксида углерода в зависимости от влажности воздуха,
Кп – коэффициент увеличения загрязненности у пересечений дорог. Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:
где Рi – состав движения в долях единицы;
KTi – значение коэффициента токсичности для разных типов автомобилей (таблица 2).
Значения коэффициента токсичности Кт
| Тип автомобиля | Коэффициент. Кт |
| Легкий грузовой | 2,3 |
| Средний грузовой | 2,9 |
| Тяжелый грузовой (дизельный) | 0,2 |
| Автобус | 3,7 |
| Легковой | 1,0 |
Значение коэффициента. Ка определяется по таблице 3.
Значения коэффициента Ка
| Тип местности по степени аэрации | Коэффициент. Ка |
| Транспортные тоннели | 2,7 |
| Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон | 1,0 |
| Жилые улицы с одноэтажной застройкой | 0,6 |
| Городские улицы с односторонней застройкой, набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи | 0,4 |
| Пешеходные тоннели | 0,3 |
Значение коэффициента Ку, учитывающего изменение загрязнения воздуха оксидом углерода в зависимости от величины продольного уклона, определяем по таблице 4
Таблица 4
Значения коэффициента Ку
| Продольный уклон (в градусах) | Коэффициент |
| 0 | 1,00 |
| 2 | 1,06 |
| 4 | 1,07 |
| 6 | 1,18 |
| 8 | 1,55 |
Коэффициент концентрации оксида углерода в зависимости от скорости ветра Кс определяется по таблице 5.
Значения коэффициента Кс
| Скорость ветра, м/с | Коэффициент |
| 1 | 2,70 |
| 2 | 2,00 |
| 3 | 1,50 |
| 4 | 1,20 |
| 5 | 1,05 |
| 6 | 1,00 |
Значение коэффициента Кв, определяющего изменение концентрации оксида углерода в зависимости от относительной влажности воздуха, приведено в таблице 6.
Значения коэффициента Кв
| Относительная влажность воздуха, % | Коэффициент |
| 100 | 1,45 |
| 90 | 1,30 |
| 80 | 1,15 |
| 70 | 1,00 |
| 50 | 0,75 |
| 40 | 0,60 |
Коэффициент увеличения загрязнения воздуха оксидом углерода у пересечений приведен в таблице 7.
Значения коэффициента Кп
| Тип пересечения | Коэффициент |
| Регулируемое: | |
| светофорами обычное | 1,8 |
| светофорами управляемое | 2,1 |
| саморегулируемое | 2,0 |
| Нерегулируемое: | |
| со снижением скорости | 1,9 |
| кольцевое | 2,2 |
| с обязательной остановкой | 3,0 |
Подставив значения всех коэффициентов, получим концентрацию оксида углерода в мг/м3. Максимально разовая ПДК оксида углерода в воздухе населенных мест равна 5 мг/м3, среднесуточная – 3 мг/м3. Сравните полученный результат с ПДК и предложите меры по снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода на данном участке улицы.
Определение загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами
где Pj – количественный состав i-того вида транспорта (выражается в десятичной дроби). Значение коэффициента токсичности Ктi транспорта определяется по таблице 2.2.3.
| Тип автомобиля | Коэффициент К Ti |
| Тяжелый грузовой (дизельный) | 0,2 |
| Автобус | 3,7 |
| Легковой | 1,0 |
Таблица 2.2.4.-Значение коэффициента, учитывающего аэрацию местности, КА
| Тип местности по степени аэрации | Коэффициент КА |
| Транспортные тоннели | 2,7 |
| Транспортные галереи | 1,5 |
| Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон | 1,0 |
| Жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке | 0,6 |
| Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, высокие насыпи | 0,4 |
| Скорость ветра, м/с | Коэффициент КС |
| 1 | 2,70 |
| 2 | 2,00 |
| 3 | 1,50 |
| 4 | 1,20 |
| 5 | 1,05 |
| 6 | 1,00 |
| Относительная влажность воздуха φ, % | Коэффициент КВ |
| 100 | 1,45 |
| 90 | 1,30 |
| 80 | 1,15 |
| 70 | 1,00 |
| 60 | 0,85 |
| 50 | 0,75 |
| 40 | 0,60 |
| Условное обозначение | Тип пересечения | Коэффициент КП |
| 1 | Регулируемый перекресток | |
| 1а | Светофорами обычный | 1,8 |
| 1b | Светофорами управляемый | 2,1 |
| 1c | Саморегулируемый | 2,0 |
| 2 | Нерегулируемый | |
| 2a | Со снижением скорости | 1,9 |
| 2b | Кольцевой | 2,2 |
| 2c | С обязательной остановкой | 3,0 |
На основе данных по выбросу СO рассчитываются выбросы других веществ в выхлопном газе для каждого типа автотранспорта и для всех автотранспортных средств в целом (Таблица 2.2.8). Для расчета используется метод составления пропорции.
| Вещество | Легковой автомобиль, автобус | Грузовой автомобиль |
| 1 | 2 | 3 |
| Азот | 75,6 | 78,0 |
| Кислород | 5,8 | 10,4 |
| Пары воды | 5,8 | 3,32 |
| 1 | 2 | 3 |
| Др. углеводороды | 2,0 | 0,26 |
| Угарный газ | 2,1 | 2,5 |
| Углекислый газ | 8,6 | 5,5 |
| Альдегиды | 0,099 | 0,005 |
| Оксид серы | 0,001 | 0,015 |
Результаты расчетов оформляются в таблицу 2.2.9.
Таблица 2.2.9 – Состав выбросов выхлопных газов по улице.
| Вещество | Легковой автомобиль, автобус | Грузовой автомобиль | Суммарное содержание веществ |
| Азот | |||
| Кислород | |||
| Пары воды | |||
| Углекислый газ | |||
| Угарный газ | |||
| Др. углеводороды | |||
| Альдегиды | |||
| Оксид серы |
Расчет необходимого количества деревьев
Одно дерево в течение 1 года в среднем поглощает 120 кг углекислого газа, выделяя примерно равное количество кислорода, кустарники, в среднем, в 4-6 раза меньше (в зависимости от диаметра кроны). Автомобиль поглощает 120 кг кислорода при сжигании 50 литров бензина. Средняя скорость автотранспорта 50 км/ч, расход топлива – 10 литров на 100 км. Необходимо рассчитать количество деревьев и кустарников, требующихся для нейтрализации выхлопных газов автомобильного потока на исследуемой улице.
Сравнить полученные данные с существующим количеством зеленых насаждений.
Заключение
В заключении необходимо отразить следующие аспекты:
1. Процент озеленения территории, равномерность и грамотность распределения озеленения.
2. Интенсивность автотранспортного потока
3. Количество газов, выделяемых автотранспортными средствами
4. Необходимое количество озеленения.
Подготовить общий вывод по экологической ситуации на исследуемой территории. При наличии какого-либо вида проблем, предложить пути их решения.
Список рекомендуемой литературы
1. Аникеев В.А. Технологические аспекты охраны окружающей среды [Текст] / Аникеев В.А., Копп И.З., Скалкин Ф.В.// Л.: Гидрометеоиздат. – 1982. – 255 с.
2. Бретшнайдер Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнений. Технология и контроль [Текст] /Бретшнайдер Б., Курфюст И.// Л.: Химия, – 1989. – 128 с.
3. Буренин Н.С. Пути снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью обеспечения экологической безопасности в городах и промышленных центрах СССР [Текст] / Буренин Н.С., Николаев В.Д.// Л.: Общество „ Знание ” РСФСР (ЛДНТП). –1990. – 20 с.
49. Венедяпин А.А. Экологические проблемы мегаполисов и пути их решения [Текст] / Венедяпин А.А., Мамин Р.Г. и др. //Информационно-аналитический обзор. – М. – 1994. – 32 с.
5. Гетман П.Н. Воздушные выбросы автотранспорта в природную среду. Справочное пособие работника автовокзала [Текст] – Рига. – 1989. – 257 с.
6. Голубев И.Р. Окружающая среда и транспорт [Текст] / Голубев И.Р., Новиков Ю.В.// М.: – Транспорт – 1987. – 207 с.
7. Ерёмченко О.З. Учение о биосфере: Уч. пособие для вузов: рек. УМО вузов РФ [Текст] – Москва: – Академия,. – 2006.– 240 с.
8. Калинин В.М. Мониторинг природных сред. [Текст] Тюмень: – Изд-во Тюменского госуниверситета. – 2007. – 208 с.
9. Карасев В.Н. Урбоэкология и мониторинг городских насаждений [Текст] / Карасев В.Н., Карасева М.А. // – Йошкар-Ола: – Изд-во Марийского государственного технического университета. – 2009. – 184 с.
10. Мамин Р.Г. Урбанизация и охрана окружающей среды в Российской Федерации [Текст] – М.: – Изд-во РЭФИА. – 1995. – М/55047№ 1, 2.Ч. 1. – 80 с.Ч. 2. – 139 с.
11. Орнатский Н.П. Автомобильные дороги и охрана природы [Текст]- – М.: – Транспорт. – 1982. –176 с.
12. Экология большого города: Альм.: По материалам ЮНЕП, ХАБИТАТ и нац. источников [Текст] АО – ПРИМА-М‖ по охране окружающей среды при Правительстве Москвы, ЮНЕПКОМ нац. ком. содействия Программе ООН по окружающей среде. – М.: ПРИМА-ПРЕСС, 1996. – 178 с. – Библиогр. в конце отд. ст. ИСБН – 5900472–05–1. – Д8–96/33806.
Приложение 1
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Загрязнение воздуха автомобилями
Ежегодно на дорогах увеличивается число автомобилей. В потоке движутся новые и старые машины, оставляющие черный дым. Загрязнению окружающей среды автомобильными выхлопными газами отводится первое место. Опасный побочный продукт работы двигателя наносит вред экологической системе и человеку.
Факт. Городом “черного неба” называют российский Красноярск. Это дни, когда стоит безветренная погода и автомобильные выбросы висят над городом. С 2014 года количество таких дней резко увеличилось.
Что такое выхлопные газы
При работе двигателя сгорает топливо, образуя газы. Они удаляются выхлопной системой, которая снабжена фильтрами. У исправного автомобиля газы бесцветные, очищенные от вредных частиц.
Кратковременное изменение цвета не несет опасности и говорит об исправности машины. Черные и белые выхлопы, сохраняющиеся длительное время, содержат ядовитые компоненты.
Состав выхлопных газов
Отработанные газы состоят почти из 200 канцерогенных и токсичных веществ.
| Компоненты | % в карбюраторном двигателе | % в двигателе на дизельном топливе | Токсичность |
| Азотистые соединения | 75-76 | 75-77 | — |
| Кислород | 0,2-7 | 1,5-17 | — |
| Угарные газы | 0,4-11 | 0,01-4 | токсичные |
| Углеводороды | 0,1-2,9 | 0,008-0,4 | токсичные |
| Альдегиды | 0-1,9 | 0,001-0,008 | токсичные |
| Оксиды серы | 0,002 | 0,03 | токсичные |
| Сажа | 0,039 | 1,2 | канцероген |
| Бензапирен | 0,01 | 0,01 | канцероген
Состав выхлопных газов зависит от топлива, на котором работает автомобиль. Бензиновый двигатель содержит большую долю свинца, дизельный – сажу. В российских городах проблема усугубляется отсутствием контроля выхлопов на содержание вредных частиц. Объем выхлопных газовКоличество отработанных газов определяют расходом топлива. Норма указывается производителем в технических характеристиках автомобильного транспорта. Объем выхлопных газов рассчитывают по схеме – 1 кг сожженного бензина образует 15,5 кг различных газовых смесей. Учитывая количество машин на улицах городов, можно представить концентрацию выхлопных газов, которыми дышит человек.
Влияние выхлопных газов на окружающую средуАвтомобильные выбросы загрязняют окружающую среду. У неисправной машины выхлоп канцерогенных веществ увеличивается в 3-4 раза. Все это поднимается в атмосферу, вызывая катаклизмы. Газовые выхлопы стали причиной подтопления стран Запада в 2002 году. Были затоплены Франция, Германия, Чехословакия, Италия. Вызвали засуху и смог на территории центральной России. Горячий воздух выхлопов, встречаясь с воздушными потоками Гольфстрима, нагревает атмосферу, что вызывает обильные осадки и подтопления.
|
