VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

На сегодняшний день одной из наиболее актуальных проблем является проблема ухудшения состояния атмосферного воздуха. Данная проблема становится все более острой по мере исторического развития общества, стремительно увеличивающегося антропогенного влияния на природу, обусловленного научно-техническим прогрессом. Одной из важнейших причин загрязнения атмосферного воздуха в городах - поступление выхлопных газов от автотранспорта, в составе выбросов которого присутствуют оксиды углерода, азота, серы, углеводороды и другие вещества, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

По состоянию на 31 декабря 2013 года в Мурманской области зарегистрировано 287 947 транспортных средств. Годом ранее в регионе насчитывалось 268 922 автомобилей. Таким образом, лишь за одни год количество транспортных средств выросло на 20 тысяч.

Рассмотрим результаты расчетов выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на примере города Полярного Мурманской области. Для исследования нами выбран небольшой участок дороги в центральной части города по улице Душенова длиной 450 метров (Рис.1). Данный участок отмечен на карте с помощью программы ArcGIS.

Расчет количества автотранспортных средств, движущихся по выбранному участку, проводился в течение 20 минут. За данный период времени по участку прошло 4 грузовых машины, 4 автобуса и 193 легковых автомобиля. Из всего количества автотранспортных средств, прошедших по участку, 150 легковых автомобилей с карбюраторным типом двигателя, 43 – с дизельным типом двигателя, 4 грузовых машины и у автобуса дизельным типом двигателя.

Рисунок 1 – Исследуемый участок дороги

Расчет проводился по следующему алгоритму.

Вначале, в соответствии с методикой [2,3], нами был произведен расчет мощности эмиссии загрязняющих веществ отдельно для каждого загрязнителя (угарного газа, оксидов азота и углеводородов) по формуле 1.

q_i= 0,206m[(∑G_ik×N_ik×K_ik) + (∑G_iд×N_iд×K_iд)] , (1)

где q_i– мощность эмиссии i-го загрязняющего вещества, мг/мс;

G_ik,G_iд – средний эксплуатационный расход топлива для данного типа карбюраторных и дизельных автомобилей соответственно, л/км;

N_ik, N_iд – интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных и дизельных автомобилей в час;

K_ik, K_iд – коэффициенты, принимаемые для каждого загрязняющего вещества в зависимости от типа автомобиля.

При этом значение m нами определено по графику (Рис. 2) [3].

Рисунок 2 - Зависимость коэффициента mот средней скорости транспортного

потока V [2].

Средняя допустимая скорость в городе по новым дорожным правилам составляет 40 км/час. На графике это соответствует примерно 0,47 (m = 0,47).

Средний эксплуатационный расход отдельно для дизельных и карбюраторных автотранспортных средств нами определен в соответствии с методикой [3] (Таблица 1).

Таблица 1

Средние эксплуатационные нормы расхода топлива

Тип автомобиля	Gi, л/кг
Легковые автомобили	0,11
Малые грузовые автомобили карбюраторные до 5 тонн	0,16
Грузовые автомобили карбюраторные свыше 5 тонн	0,33
Грузовые автомобили дизельные	0,34
Автобусы карбюраторные	0,37
Автобусы дизельные	0,28

Коэффициент К отдельно для дизельных и карбюраторных типов двигателей автотранспортных средств также определен нами в соответствии с методикой [3] (Таблица 2).

Таблица 2

Значения коэффициентов К_ки К_д

Загрязняющее вещество в выбросах	Тип двигателя
	Карбюраторный Кк	Дизельный Кд
Угарный газ (СО)	0,6	0,14
Оксиды азота	0,12	0,037
Углеводороды	0,06	0,015

По результатам расчетов мощность эмиссии угарного газа (СО) на исследуемом участке составила q_СО = 0,29 мг/мс,оксидов азота (NO_x) - q_NOx= 0,055 мг/мс, углеводородов - q_{углеводороды} = 0,06 мг/мс.

Затем нами произведен расчет концентрации загрязняющих веществ по формуле 2 [3].

С_i=[(2×q_i)] / [(sinφ√2π × σƲB)] + F_j, (2)

где С_i– концентрация i – го загрязняющего вещества, мг/м³;

σ – стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м;

ƲB– скорость ветра, преобладающего в расчетный период, м/с;

φ – угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги (при φ ≤ 30° sin φ = 0,5);

F_j - фоновая концентрация загрязнения воздуха, мг/м³.

Стандартное Гауссово рассеивание в 10 метрах от дороги определено нами в соответствии с методикой [3], и составило на момент расчетов σ = 2. Скорость ветра ƲB на момент расчетов составила 5 м/с. Фоновая концентрация F_j = 0.

По результатам расчетов концентрация угарного газа в 10 метрах от дороги составила С_CO = 0,05 мг/м³, оксидов азота - С_NOx = 0,01 мг/м³, С_{углеводороды}= 0,01 мг/м³.

Затем был проведен сравнительный анализ полученных значений концентраций загрязнителей с санитарно-гигиеническим нормативом среднесуточной ПДК (ПДК_СС) [1]. Значения ПДК_СС для угарного газа, оксидов азота, углеводородов представлены в таблице (Таблица 3):

Таблица 3

Значения ПДК_СС дляугарного газа, оксидов азота, углеводородов

Загрязняющее вещество	СО	NOx	Углеводороды
Класс опасности	4	3	2
ПДКСС, мг/м3	3	1,5	0,04

По результатам сравнительного анализа можно сделать вывод, что концентрации угарного газа, оксидов азота и углеводородов в выбросах автотранспортав атмосферном воздухе города Полярного в районе исследованияв расчетный периодвременине превышают среднесуточные ПДК.

Список литературы

1. ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе».

2. Резинских, З.Г. Расчет, нормирование и контроль выбросов и сбросов загрязняющих веществ (часть 2). – Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2012. – 28 с.

3. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов / Министерство транспорта РФ. - М.: ОАО ГипродорНИИ, 1995. - 124 с.

Код для цитирования: Скопировать