Методы оценки экологического загрязнения автотранспортными объектами

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МАМИ» 
 
 
 

Кафедра «Экология и безопасность жизни  деятельности» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа по курсу «Теоретические основы экологии НТС»

на  тему «Методы оценки экологического загрязнения автотранспортными объектами» 
 
 
 
 

Выполнил  студент группы 10-ЗИО-2

Степашкина  Ольга Сергеевна 
 

Преподаватель:

Гнатюк  Дмитрий Игоревич 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва

2012

Содержание

Введение

Введение

 

     Автомобиль  - наиболее массовый и доступный вид транспорта, осуществляющий местные и межрегиональные пассажирские перевозки и обслуживающий все отрасли хозяйства. Количество автомобилей в мире непрерывно растет. Так, в 1900 г. их насчитывалось 11 тыс., 1950 г. -48 млн., 1970 г. - 181 млн., 1982 г. -330 млн. К настоящему времени число автомобилей составляет более 700 млн. ед. В последнее десятилетие в Российской Федерации уровень автомобилизации растет высокими темпами, и, по некоторым данным, интенсивность этого роста одна из самых высоких в мире (8–10 % ежегодно). По прогнозам аналитиков к 2010 г. в нашей стране будет более 30 млн. легковых автомобилей, свыше 5 млн. грузовых и около 700 тыс. автобусов, а в настоящий момент их насчитывается, соответственно, около 23 млн., 4,5 млн. и около 600 тыс. [1].

     К сожалению, автомобильный транспорт  представляет собой один из основных источников загрязнения воздушного бассейна крупных городов и играет негативную роль в формировании

санитарных  условий как на магистралях и  улицах с интенсивным движением, так и в городе в целом. Практически все современные автомобили снабжены двигателями внутреннего сгорания. На каждую машину в среднем приходится около 3 кг выбросов вредных ингредиентов ежедневно. При сгорании моторного топлива в выхлопных газах автотранспорта обнаруживается свыше 200 различных веществ. Из них наиболее распространенные - свинец, оксиды азота, серы и углерода, углеводороды, сажа, бенз(а)пирен, различные виды пыли.

     От  вида и качественных характеристик  двигателя зависят степень полноты  сгорания, состав отработанных газов, количество и состав углеводородов, поступающих в атмосферу за счет утечек, испарения и пр. Большинство автомобилей оснащены бензиновыми двигателями, хотя в последнее время на дорогах нередки автомобили с двигателями на дизельном топливе.

     Бензин  представляет собой смесь жидких углеводородов - пентана, гексана, гептана, октана, нонана, декана. При сгорании такого топлива образуется очень много вредных веществ вследствие неравновесных условий горения, присутствия в бензине различных примесей, остающихся при перегоне нефти, и добавления в качестве антидетонатора тетраметил и тетраэтилсвинца (присадки), повышающих октановое число топлива. В выхлопах дизельного двигателя очень много сажи и пыли, однако нет соединений свинца и ядовитой окиси углерода, так как дизельное топливо практически полностью сжигается.

     Количество  углеводородов (не сгоревших или  не полностью сгоревших компонентов  топлива) в выхлопе автомобиля резко увеличивается, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте (например, в заторах или во время красного сигнала светофора).

     Поступление несгоревших частиц в атмосферу  города в это время примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме. Отрицательно на экологической ситуации сказывается и тот факт, что в России в целом еще велика доля автотранспорта, эксплуатирующегося более десяти лет. Средний возраст российского автомобиля составляет, по данным ГИБДД, 10,8 лет. 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     

Методы оценки экологического загрязнения автотранспортными объектами

 

     Оценка  распределения загрязнителей от автотранспорта -наиболее сложная задача, так как транспорт нужно относить к линейным движущимся или площадным (в случае скопления) существенно нестационарным и неоднородным источникам, действующим в условиях сложной городской застройки. Этим можно объяснить сравнительно небольшое число методов и моделей, предлагаемых разными авторами. Как правило, несмотря на достаточный уровень развития современной вычислительной техники, авторы пытаются разработать для потребителей очень простые методики в ущерб описанию существа изучаемого процесса.

     В одном из первых руководств «Методические указания по расчету выброса вредных веществ автомобильным транспортом» [2], рекомендованных для расчета годового выброса вредных веществ автомобильным транспортом, требовалась информация о так называемых пробеговых выбросах (количестве загрязняющего ингредиента, выбрасываемого каждым автомобилем за единицу пройденного пути). Зная общий пробег всего автотранспорта города или региона, можно рассчитать массу вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработанными газами. Согласно рекомендациям, выброс корректируется в зависимости от технического состояния автомобилей и их среднего возраста.

     Данная  методика в свое время была интересна тем, что позволила перейти от качественного описания к некоторой количественной оценке поступления загрязняющих веществ в атмосферу города или региона за любой период времени (месяц, квартал, год). К недостаткам следует отнести сложность получения требуемой входной информации. Так, пробег грузовых автомобилей и автобусов берется из данных статистической отчетности о наличии и работе автотранспорта, что не всегда отражает реальную ситуацию, а пробег легковых автомобилей индивидуального пользования статистически оценить очень сложно, и потому он рассчитывается, исходя из расхода топлива, т. е. количества бензина, реализованного региональными подразделениями Госкомнефтепродукта. Кроме того, методика никак не учитывает гидрометеорологические условия, рельеф региона, характер движения в городе.

     Следующая методика это «Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух» [3] уже значительно дополнена, доработана и обновлена по сравнению с предыдущей [2]. Как и прежде, в ее основу заложен средний удельный выброс вредных веществ по автомобилям отдельных групп (грузовые, автобусы, легковые). Для каждой группы разработаны свои пробеговые выбросы, которые, в свою очередь, зависят от типа двигателя автотранспортного средства. В ней учитывается объем двигателя (у легковых автомобилей), грузоподъемность (в группе грузовых автомобилей) и габаритные размеры (у автобусов); предпринята попытка оценить влияние режима движения на концентрацию вредных веществ в отработанных газах; введен коэффициент, зависящий от изменения выбросов при движении в населенных пунктах. Основное достоинство [3] - простота расчетов. Однако поиск такой величины, как суммарный пробег, весьма труден. Кроме того, методика не учитывает реальных условий эксплуатации автомобилей, параметров автодорог, метеоусловий, рельефа и особенностей городской застройки.

Для инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от передвижных и стационарных источников действующих автотранспортных предприятий была разработана еще одна методика это «Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий» [4]. Как и в первых двух, в основу расчета входят пробеговые выбросы. Однако удельные выбросы более детализированы в зависимости от режима работы двигателя (прогрев двигателя, холостой ход, движение). Данная методика хорошо подходит для оценки вклада автотранспорта, принадлежащего конкретному автотранспортному предприятию, в загрязнение атмосферы города.

     Следующий этап - разработка «Методики расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях» [5], предназначенной для расчета выбросов загрязняющих веществ транспортными потоками на городских магистралях. В общем виде величина выброса загрязняющего вещества автомобилями за единицу времени на участке улицы определяется как сумма массы выброса при непрерывном движении и дополнительного выброса, связанного с остановкой транспортного средства. Масса выброса загрязняющего вещества при движении определяется так же, как и ранее (на основе пробеговых выбросов), а дополнительный выброс рассчитывается исходя из времени работы автомобиля на холостом ходу.

     Методика хорошо подходит для расчета поступления загрязняющих веществ на перекрестках с регулируемым движением, так как в ней учитываются различные режимы движения транспорта в условиях города (разгон и торможение, холостой ход, безостановочное движение). Удобно и то, что вся входная информация может быть получена при проведении натурных наблюдений. Одним из недостатков можно считать то, что методика со всеми ее заранее параметрическими определенными коэффициентами применима только для оценки выбросов оксидов углерода (CO).

     «Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов» [6], по сравнению с предыдущей, позволяет оценивать выбросы более широкого спектра вредных веществ: оксидов углерода, азота, серы, углеводородов (CH), сажи, соединений свинца (для городов, где используется этилированный бензин), формальдегидов, бенз(а)пирена. Полученные величины выбросов автотранспортных потоков на городских магистралях могут быть использованы при проведении сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха города (региона) выбросами промышленности и транспорта.

     Для описания взаимодействия источник (автотранспорт) – рецептор (объект на удалении от источника) в условиях городской застройки разработан класс полуэмпирических моделей, основанных на априорной параметризации условий переноса и рассеивания примесей. Из этого класса в последнее время широкое распространение получили модели California Line Sours Dispersion Model (CALINE-4) [7, 8] и Danish Operational Street Pollution Model (OSPM) [9, 10].

     Модель CALINE-4, разработанная Калифорнийским Департаментом транспорта, базируется на гауссовой модели факела и дает оценку концентраций ингредиентов в радиусе не более 500 м от автомагистрали. Класс устойчивости приземного слоя атмосферы определяется с помощью модифицированных кривых Паскуилла – Гиффорда. Простота реализации указанной модели и небольшой объем требуемой для нее входной информации обеспечили ее широкое использование.

     Однако  результаты моделирования часто  можно рассматривать только как качественные оценки, так как в модели не учтены многие факторы, влияющие на рассеивание примеси, например - особенности городской застройки, рельеф местности, компоненты тензора турбулентной диффузии, метеорологические характеристики (влажность воздуха, различие скоростей ветра на подветренных и наветренных участках и пр.). Это подтвердили и специально организованные на территории США независимые натурные исследования, которые показали, что в зависимости от метеорологических условий результаты расчетов по модели могут значительно отличаться от полученных экспериментальных данных.

     Модель OSPM ориентирована на расчет примесей от автотранспорта с учетом городской  аэрографии и метеорологических условий. К достоинствам модели можно отнести возможность рассмотрения различных конфигураций городских каньонов, ширины и высоты зданий и включение в расчеты

механической  турбулентности, порождаемой движением  автомобилей, учет которой особенно значим при работе двигателя на холостом ходу или при штилевых условиях. К недостаткам OSPM можно отнести невозможность учета деформации общего ветрового потока в зависимости от конфигурации застройки и оценки уровня загрязнения воздуха в точках, удаленных от автомагистралей. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. Автомобильный транспорт России 2002–2003: Ежегодный доклад. - М., 2002. - 145 с.

2. Методические  указания по расчету выброса  вредных веществ автомобильным  транспортом. - М.: Гидрометеоиздательство, 1983. - 22 с.

3. Методика  определения массы выбросов загрязняющих  веществ автотранспортными средствами в атмосферный

воздух. - М.: Изд-во Центр. бюро науч.-техн. информации речного транспорта, 1993. - 21 с.

4. Методика  проведения инвентаризации выбросов  загрязняющих веществ в атмосферу  для автотранспортных пред-

приятий. - М., 1991. - 79 с.

5. Методика  расчетов выбросов в атмосферу  загрязняющих веществ автотранспортом  на городских магистралях. -М., 1997. - 54 с.

6. Методика  определения выбросов автотранспорта  для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. - СПб, 1999. - 16 с.

8. CALINE-4. - www.dot.ca.gov/hq/InfoSvcs/EngApps/