Автотранспортная система как источник химического загрязнения городской среды

 

Введение

 

На современном этапе развития общества угроза окружающей среде приняла глобальный характер. Воздействие промышленности, транспорта и сельского хозяйства на природную (окружающую) среду постоянно растет.

Увеличение и накопление в окружающей среде различных загрязнителей способны нарушить сложившиеся естественные процессы в биосфере.

Основные  экологические проблемы, с которыми приходится сталкиваться каждому современному человеку – это загрязнение окружающей среды вредными веществами (выбросы в атмосферу химических соединений, аэрозолей, различных смесей, сбросы в водную среду всевозможных производственных и коммунально-бытовых отходов, нефтяных продуктов, засорение полей, лугов, лесов, рек, озер и т.п. пестицидами, минеральными удобрениями, тяжелыми металлами),  повышенный уровень шума, вибрации, радиационное и электромагнитное загрязнение. 

Все названные физические агенты объединяются понятием загрязнитель.

Основным признаком загрязнителя следует считать его опасность для биосферы, т.е. для людей, животных и растений.

Загрязнитель – это любое химическое вещество, энергетическое воздействие, отходы и прочее, выходящие за рамки безопасного уровня для человека и вызывающие нежелательные изменения в среде обитания.

Поведение загрязнителя в среде обитания характеризует загрязнение. Источники загрязнения – это объекты, вырабатывающие загрязнитель. Один и тот же объект может одновременно создавать несколько видов загрязнителей. Например, автомобиль генерирует шум, вибрацию, и загрязняет атмосферу токсичными газами.

Автотранспорт является одним из основных источников загрязнения среды обитания. Автомобильные выхлопные газы - смесь 1200 химических элементов и более 280 соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. Газовая смесь состоит из инертных газов, проходящих через камеру сгорания. В выхлопных газах содержатся углеводороды, альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием, неразложившиеся углеводороды топлива (сажа, содержащая смолистые вещества), соединения неорганического свинца.

Возможные варианты источников загрязнения:

- стоянка  автомобилей;

- автозаправка;

- автомагистраль (за городом и в черте города).

 

 

Цель работы: исследование автотранспортных систем как источников химического загрязнения городской среды.

Объект исследования: автостоянка.

 Задачи работы:

1. Карта-схема  объекта исследования.

2. Определение  валового выброса и мощности  выброса расчетной модели.

3. Список  веществ и его анализ.

4. Инвентаризация  источников загрязнения.

В табл. 1 приведен вариант задания на курсовую работу.

 

Табл. 1. Вариант задания на курсовую работу.

Состав автотранспорта	Рабочий объем ДВС (для легковых), грузоподъемность (для грузовых), класс автобуса	Тип ДВС	Количество автомобилей	L1Б, L1Д, L2Б, L2Д км
легковые автомобили выпуска до 01.01.94 г иностранные грузовые автомобили выпуска после 01.01.94 г. автобусы, произведенные в странах СНГ	от 1, до 3,5 л  от 2 т до 5 т    малый	Б Д   Б	10 8   7	0,009
				0,14
				0,005
				0,16
Примечание. Д - дизельный тип двигателя; Б - бензиновый тип двигателя; L1Б, L1Д - пробег автомобиля от ближайшего к выезду и наиболее удаленного от выезда места стоянки до выезда со стоянки, км; L2Б, L2Д - пробег автомобиля от ближайшего к въезду и наиболее удаленного от въезда места стоянки автомобиля до въезда на стоянку, км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание объекта  исследования и его карта-схема

 

Стоянка автомобилей - это территория или помещение, предназначенное для хранения автомобилей в течение определенного периода времени. Автомобили могут размещаться:

- на обособленных  открытых стоянках или в отдельно  стоящих зданиях и сооружениях (закрытие стоянки), имеющих непосредственный  въезд и выезд на дороги  общего пользования (расчетная схема 1, рис. 1);

- на открытых  стоянках или в зданиях и  сооружениях, не имеющих непосредственный  въезд и выезд на дороги  общего пользования и расположенных  в границах объекта, для которого  выполняется расчет (расчетная схема 2, рис. 1).

Опишите, какие вещества учитываются при расчете в зависимости от типа двигателя автомобиля.

 

Рис.1. Варианты размещения стоянок: 1 - территория или помещение стоянки; 2 - дороги общего пользования; 3 - въезд с дороги общего пользования; 4 - выезд на дороги общего пользования; 5 - внутренние проезды; 6 - здания и сооружения, не предназначенные для стоянки автомобилей

 

2. Расчет валового выброса и  мощности выброса

 

В курсовой работе необходимо рассчитать валовый выброс и мощность выброса вредных веществ, выбрасываемых с территории открытой стоянки (расчетная схема 1, рис.2).

 

Рис. 2. Вариант размещения стоянки для расчета

 

При проведении экологического контроля удельные выбросы загрязняющих веществ автомобилями снижаются, поэтому mnpik и mxxik (единица измерения этих величин - г/мин) должны пересчитываться по формулам:

где ki - коэффициент, учитывающий снижение выброса i-го загрязняющего вещества при проведении экологического контроля.

В данной курсовой работе удельные выбросы загрязняющих веществ автомобилями mnpik и mxxik будут приниматься в соответствии с рассчитанными нормами без учета коэффициента, учитывающего снижение выброса i-го вещества.

Средний пробег автомобилей по территории или помещению стоянки L1 и L2 определяется по формулам:

 

 

где L1Б L1Д - пробег автомобиля от ближайшего к выезду и наиболее удаленного от выезда места стоянки до выезда со стоянки, км; L2Б L2Д - пробег автомобиля от ближайшего к въезду и наиболее удаленного от въезда места стоянки автомобиля до въезда на стоянку, км.

 

L1	=(0,009+0,14)/2=0,075
L2	=(0,005+0,16)/2=0,0825

 

Выброс i-го вещества одним автомобилем k-й группы в день при выезде с территории M1ik или помещения стоянки и возврате М2ik рассчитывают по формулам:

 

 

где M1ik, М2ik - выброс i-гo вещества одним автомобилем k-й группы в день при выезде с территории или помещения стоянки и возврате, г; mnpik - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля k-й группы, г/мин; mLik - пробеговый выброс i-гo вещества автомобилем k-й группы г/км; mxxik - удельный выброс i-го вещества автомобилем к-й группы г/мин; tпр - время прогрева двигателя, мин; L1, L2 - пробег автомобиля по территории стоянки, км; txx1, txx2 - время работы двигателя на холостом ходу при выезде (возврате) на территорию или в помещение стоянки, мин.

Периоды года (холодный, теплый, переходный) условно определяются по величине среднемесячной температуры. Для Хабаровского края месяцы, в которых среднемесячная температура ниже -25°С, относятся к холодному периоду, месяцы со среднемесячной температурой выше +5 °С - к теплому периоду, и с температурой от +5 °С до -15 °С - к переходному.

Длительность расчетных периодов и среднемесячные температуры определяются в соответствии со «Справочником по климату». Для Хабаровского края длительность холодного периода – 160 дней в году, теплого периода – 80 дней, переходного периода – 125 дней.

Время подогрева двигателя tпр зависит от температуры воздуха и в соответствии с табл. 10.3 методического пособия принято для легковых автомобилей: в теплом периоде – 3 мин., в холодном периоде – 20 мин., в переходном периоде – 15 мин.; для грузовых автомобилей и автобусов: в теплом периоде – 4 мин., в холодном периоде – 30 мин., в переходном периоде – 20 мин.

Продолжительность работы двигателя на холостом ходу при выезде (въезде) автомобиля со стоянки txx1 = tхх2 = 1 мин.

 

Расчет выброса i-го вещества для каждого периода года (легкового автомобиля, выпуска до 01.01.1994 г.)

Теплый период:

M1ik(CO)	=5*3+17,0*0,0745+4,5*1=20,7665 (г.)
M2ik(CO)	=17,0*0,0825+4,5*1=5,9025 (г.)
M1ik(СH)	=0,65*3+1,7*0,0745+0,40*1=2,47665 (г.)
M2ik(СH)	=1,7*0,0825+0,40*1=0,54025 (г.)
M1ik(NOx)	=0,05*3+0,40*0,0745+0,05*1=0,2298 (г.)
M2ik(NOx)	=0,40*0,0825+0,05*1=0,083 (г.)
M1ik(SO2)	=0,013*3+0,070*0,0745+0,012*1=0,056215 (г.)
M2ik(SO2)	=0,070*0,0825+0,012*1=0,017775 (г.)

 

Холодный период:

M1ik(CO)	=9,1*20+21,3*0,0745+4,5*1=188,08685 (г.)
M2ik(CO)	=21,3*0,0825+4,5*1=6,25725 (г.)
M1ik(СH)	=1*20+2,5*0,0745+0,40*1=20,58625(г.)
M2ik(СH)	=2,5*0,0825+0,40*1=0,60625 (г.)
M1ik(NOx)	=0,07*20+0,40*0,0745+0,05*1=1,4798 (г.)
M2ik(NOx)	=0,40*0,0825+0,05*1=0,083(г.)
M1ik(SO2)	=0,016*20+0,090*0,0745+0,012*1=0,338705 (г.)
M2ik(SO2)	=0,090*0,0825+0,012*1=0,019425(г.)

 

Переходный период:

M1ik(CO)	=8,19*15+19,17*0,0745+4,05*1=108,328165 (г.)
M2ik(CO)	=19,17*0,0825+4,05*1=5,631525 (г.)
M1ik(СH)	=0,9*15+2,25*0,0745+0,36*1=14,027625(г.)
M2ik(СH)	=2,25*0,0825+0,36*1=0,545625(г.)
M1ik(NOx)	=0,07*15+0,40*0,0745+0,05*1=1,1298(г.)
M2ik(NOx)	=0,40*0,0825+0,05*1=0,083(г.)
M1ik(SO2)	=0,0144*15+0,081*0,0745+0,0108*1=0,2328345 (г.)
M2ik(SO2)	=0,081*0,0825+0,0108*1=0,0174825(г.)

 

Валовый выброс i-гo вещества автомобилями рассчитывается раздельно для каждого периода по формуле

где Mji- валовый выброс i-го вещества автомобилями, т/год; αВ - коэффициент выпуска (выезда) (αВ ≤ 1); Nk - количество автомобилей k-й группы на территории или в помещении стоянки за расчетный период; Dp - количество дней работы в расчетном периоде (холодном, теплом, переходном); J - период года (Т - теплый, П - переходный, X - холодный); для холодного периода расчет Mi выполняется для каждого месяца.

где NКВ - среднее за расчетный период количество автомобилей k-й группы, выезжающих в течение дня со стоянки, шт. (определяется самостоятельно).

NKB	= 10(шт.)
NK	= 10(шт.)
αB	=  1

 

 

 

 

 

Теплый период:

Mji(CO)	=1,0*(20,7665+5,9025)*10*80*10-6=0,0213352(т./год)
Mji(СH)	=1,0*(2,47665+0,54025)*10*80*10-6=0,00241352(т./год)
Mji(NOх)	=1,0*(0,2298+0,083)*10*80*10-6=0,00025024(т./год)
Mji(SO2)	=1,0*(0,056215+0,017725)*10*80*10-6=0,000059152(т./год)

 

Холодный период:

Mji (CO)	=1,0*(188,08685+6,25725)*10*160*10-6=0,31095056(т./год)
Mji (СH)	=1,0*(20,58625+0,60625)*10*160*10-6=0,033908(т./год)
Mji (NOх)	=1,0*(1,4798+0,083)*10*160*10-6=0,00250048(т./год)
Mji (SO2)	=1,0*(0,338705+0,019425)*10*160*10-6=0,33873608(т./год)

 

Переходный период:

Mji (CO)	=1,0*(128,328165+5,631525)*10*125*10-6=0,16744961(т./год)
Mji (СH)	=1,0*(14,027625+0,545625)*10*125*10-6=0,018216565(т./год)
Mji (NOх)	=1,0*(1,1208+0,083)*10*125*10-6=0,00150475(т./год)
Mji (SO2)	=1,0*(0,2328345+0,0174825)*10*125*10-6=0,0003128962(т./год)

 

Результаты расчетов приведены в форме табл. 2 для каждого периода года.