XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Введение

Чаще всего причинами затрудненной видимости на дороге являются туман, дождь, снегопад. 11 % ДТП происходит вследствие неблагоприятных погодных условий. Неблагоприятные метеорологические условия влияют также на уменьшение производительности автомобиля в результате снижения скорости его движения в 3–4 раза по сравнению с нормальными условиями, вплоть до 20 км/ч. Уменьшение скорости способствует увеличению выбросов автомобилями загрязняющих веществ в атмосферу. Что в свою очередь снова способствует уменьшению прозрачности и дальнейшему ухудшению дорожных условий.

Ухудшает видимость на автотрассах дымный шлейф за транспортным средством, созданный сажей – частицами твердого углерода черного цвета, образующимися при неполном сгорании и термическом разложении углеводородов топлива. Сажа и другие дисперсные частицы - продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар -  состоят из частиц, которые способны находиться во взвешенном состоянии в течение суток.

Целью данной работы является оценка видимости дальности на КАД Санкт-Петербурга на основе выбросов автотранспортом взвешенных частиц. Концентрация твердых частиц находится на основе данных замеров скорости движения транспортного потока в шести точках КАДа.

Термин «взвешенные частицы» в метеорологии и физике атмосферы относится к твердым веществам, диспергированным в воздухе. Используемая для их обозначения аббревиатура PM — производная от английского Particulate Matter.

В состав твердых частиц кроме сажи входят соединения серы, свинца. Среднедисперсные частицы с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм (PM10) нормируются в РФ следующим образом: предельно допустимая максимальная разовая концентрация (ПДКмр) составляет 300 мкг/м3 (20-минутное осреднение), предельно допустимая среднесуточная концентрация частиц в воздухе — 60 мкг/м3 (24-часовое осреднение), предельно допустимая среднегодовая концентрация — 40 мкг/м3 (годовое осреднение). Взвешенные частицы с 2005 г. отнесены Всемирной организацией здравоохранения к приоритетным поллютантам воздуха наравне с NOx, O3, SO2, формальдегидом. Однако вопросы загрязнения воздушной среды взвешенными среднедисперсными частицами в нашей стране изучены недостаточно, в отличие от зарубежных стран, где данные проблемы уже давно исследуются [1].

 

Исходные данные и методика исследования

Ранее автором была аппроксимирована зависимость концентрации PM10 от скорости автомобиля [2]:

C(PM10) = 0,00015×V2 - 0,022×V + 1,055

Как уменьшение, так и увеличение скорости приводит к росту объема выбросов. Особенно обостряется ситуация при движении в пробке со скоростью менее 10 км/ч.

Оценка дальности видимости по формуле Траберта [3]:

 

где: ∗– безразмерная эмпирическая константа, учитывающая полидисперсность аэрозолей и зависимость их концентрации от координат;

q– концентрация аэрозолей в воздухе, г/м3;

ρ – плотность аэрозолей, г/м3;

– диаметр или эффективный диаметр аэрозолей, м.

В качестве исходных данных для анализа были взяты результаты замеров скоростей на КАД Санкт-Петербурга в шести точках в июне месяце. Точки замеров отстояли друг от друга на интервал от 10 до 40 км. Исследуемый участок КАД с отмеченными местами измерений представлен на рис. 1. Места замеров с полученными данными представлены в табл. 1.

Рисунок. 1. Карта Санкт-Петербурга ( черная линия – исследуемый участок КАД. Крестиками обозначены места измерения скорости и количества транспорта)

Результаты исследования

Были рассчитаны концентрации выбросов взвешенных частиц одного автомобиля и среднечасового количества автомобилей. Рассеивание примесей не учитывалось.

Значение рассчитанной концентрации складывалась с фоновым значением, которое получено интерполяцией измерений сети станций экологического мониторинга.

Для оценки фонового уровня ЗВ были взяты станции:№11 (г. Сестрорецк, ул. М. Горького, д. 2), №16 (ул. Севастьянова, д. 11), №20 (ул. Тельмана, д. 24),№21 (г. Ломоносов, ул. Федюнинского, д.3), №19 (пр.Маршала Жукова, д. 55) [2].

Таблица. 1. Таблица данных с мест измерения скорости и количества транспорта.

Местоположение пункта измерений	L, км	Средняя скорость движения, км/ч	Концентрация PM10, Мг/м3	Максимальное часовое количество транспортных средств
Внешний съезд на  Левашовское шоссе	0	32	0.7	200
А-118 КАД внутреннее кольцо	9.61	88	1.4	350
Внешний съезд к деревне Низино	51.2	34	0.7	85
Внутренний съезд на Таллинское шоссе в область	71.1	51	0.9	780
Внешний въезд с Пулковского шоссе из центра	83	54	0.3	60
Внутренний въезд с Мурманского шоссе из центра и из область	99,9	57	1	500

Результаты расчетов представлены в табл.2 и на рисунке 2.

Таблица 2. Результаты расчетов

Местонахождение пункта измерений	PM10,мг/м3	Lv, км
Внешний съезд на  Левашовское шоссе	0.7	1.0
А-118 КАД внутреннее кольцо	1.4	0.5
Внешний съезд к деревне Низино	0.7	1.0
Внутренний съезд на Таллинское шоссе в область	0.9	0.8
Внешний въезд с Пулковского шоссе из центра	0.3	2.4
Внутренний въезд с Мурманского шоссе из центра и из область	1	0.7

 

Рисунок 2 Оценка дальности видимости в различных точках КАДа

Вывод

Концентрация взвешенных веществ РМ10 на КАДе, вычисленная по данным о скорости движения транспортного потока, на порядок превышает ПДК, равное 0.06 мг/м3[4]. Рассчитанные значения дальности видимости позволяют считать, что вдоль КАДа может образовываться локальная область тумана-смога с видимостью меньше 1 км,   влияющая на безопасность автомобильного движения.

Длительное воздействие твердых частиц может привести не только к ухудшению видимости, но и нанести вред водителю.

 

Список литературы

 

1. Крюкова C.В., Симакина Т.Е.  Пространственная интерполяция концентрации взвешенных частиц РМ10 методом кокригинга //Ученые записки. 2018. № 51. С. 150-161.
2.  Антонова. В. М. Оценка выбросов загрязняющих веществ на кольцевой дороге Санкт-Петербурга,. “Сборник статей Межвузовской научно-практической конференции студентов,  аспирантов и молодых ученых «Земля и Человек. Актуальные вопросы современного состояния окружающей среды», посвященной празднованию 90 -летия Российского государственного гидрометеорологического университета”. Санкт-Петербург, РГГМУ. 2020. С.28-32.
3. Тимофеев. В.Д. Методика прогнозирования черезвычайных ситуаций на автомагистрали, инициируемых продуктами горения торфяного пожара. //Диссертация. СПб. 2019. 165. с.
4.  Техэксперт. [Электронный ресурс]/  ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/556185926

 

Код для цитирования: Скопировать