Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха от автотранспортных средств на автомагистрали

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

ГАОУ СПО СО

«ЕКАТЕРИНБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСВА»

Специальность 280201

 «Рациональное использование природохозяйственных комплексов»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по МДК 01.01

«Мониторинг загрязнения окружающей  природной среды»

Тема: «Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха от автотранспортных средств на автомагистрали»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

Студентка группы Э-31

___________Сердюкова Е.А

Руковадитель:

___________Сарапулова Т.В

 

Оценка_________________

 

Дата___________________

 

 

 

 

Екатеринбург

2014

Исходные данные

Вариант 13

Тема: Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха от автотранспортных средств на автомагистрали

Определить концентрацию загрязняющих веществ СО, NOx,CH, Pb в воздухе в солнечную и дождливую погоду в расчетном поперечнике на указанных расстояниях от кромки дороги (10,20, 40, 60, 80, 100,150, 200, 250м). Графически представьте зависимость концентрации компонентов от расстояния от кромки автодороги. На графике покажите значение ПДК. По графику определите, какова концентрация компонентов в жилой зоне и на расстоянии 10м от дороги.

Исходные данные для расчета:

V=30 км/ч, скорость движения автомобилей;

Ø=25 град., угол, составляемый направление ветра к трассе дороги;

I=80м., расстояние жилой зоны от дороги;

Nа=1000 автомобилей, общее количество;

Vв=3м/с, скорость господствующего ветра;

,m=0.615, коэффициент, учитывающий дорожные транспортные условия.

Типы и количество автомобилей в час:

1. легковые автомобили-400;
2. малые грузовые карбюраторные автомобили грузоподъемностью до 5т-100;
3. грузовые карбюраторные автомобили грузоподъемностью 5т и более-150;
4. грузовые дизельные автомобили-200;
5. автобусы карбюраторные-50;
6. автобусы дизельные-100.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Автомобильный транспорт в наши дни стал неотъемлемой частью жизни. Хоть это самый удобный вид передвижения, на мой взгляд, но существенная доля загрязнения окружающего воздуха приходится именно на автотранспорт. С каждым годом количество автомобилей увеличивается, что приводит к более интенсивному загрязнению. Через выхлопную трубу современного авто выделяется до 60 % всех вредных веществ городского воздуха. Выхлопные газы -смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - несгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте. Именно в эти моменты выделяется больше всего несгоревших частиц: примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме. Ежегодно автотранспортными средствами выбрасывается в атмосферу более 12 миллионов тонн загрязняющих веществ. Во многих крупных городах на долю автотранспорта приходится 70 и более процентов от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу... В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Наземные транспортные средства - это механизмы, передвигающиеся по шоссейным и железным дорогам, а также строительное, сельскохозяйственное и военное оборудование. В соответствии с различиями в количествах и видах выбрасываемых загрязняющих веществ целесообразно рассматривать в отдельности двигатели внутреннего сгорания (особенно двух- и четырехтактные) и дизели и, аналогичным образом, паровые и дизельные локомотивы.

Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников

ТИП ДВИГАТЕЛЯ	ТОПЛИВО	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ	ПРИМЕРЫ
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания	Бензин	Углеводороды, оксид углерода, оксиды азота	Автомобили, автобусы, самолеты, мотоциклы
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания	Бензин (с добавлением масла)	Углеводороды, оксид углерода, оксид азота, твердые вещества	Мотоциклы вспомогательные моторы
Дизель	Лигроин	Оксиды азота, твердые вещества	Автобусы, трактора, машины, поезда
Газовая турбина	Бензин	Оксиды азота, твердые вещества	Самолеты, корабли, поезда
Паровой котел	Уголь, нефть	Оксиды азота, диоксид серы, твердые вещества	Корабли, паровозы

Наблюдаемая мировая тенденция увеличения количества автомобилей создает трудности в борьбе против загрязнения атмосферы, почвы, водоемов, уменьшения уровня шума, обеспечения безопасности движения и пр. В современных городах, где количество автомобильного транспорта постоянно растет, изучение влияния автопарка является архиактуальной проблемой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика работы

1.  Оценка уровня загрязнения окружающей среды на автотранспортных магистралях

(методика расчета)

В состав отработавших газов двигателей автомобильного транспорта входят ряд компонентов, из которых существенный объем занимают токсичные газы: оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, соединения свинца (СО, (CH)n, NOx, Pb).

Методика расчета основана на поэтапном определении эмиссии (выбросов) отработавших газов, концентрации загрязнения воздуха этими газами на различном удалении от дороги и затем сравнении полученных данных с предельно допустимыми концентрациями данных веществ в воздушной среде.

При расчете выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия.

В качестве расчетной принимается интенсивность движения различных типов автомобилей в смешанном потоке в соответствии с «Руководством по определению пропускной способности автомобильных дорог» с учетом СНиП 2.05.02-85.

1. Мощность эмиссии СО, (СН) NOx в отработавших газах отдельно для каждого газообразного вещества определяется по формуле:

q = 2,06• 10"4 • m• [QrGik -Nik Kk)+(∑ Gid.Nid-Kd)]

где q - мощность эмиссии данного вида загрязнений от транспортного потока на конкретном участке дороги, г/(мс);

2,06-10"4 - коэффициент перехода к принятым единицам измерения; m   -   коэффициент,   учитывающий   дорожные   автотранспортные условия, принимается по графику в зависимости от средней скорости транспортного потока, определяемой в соответствии с ВСН 25-86 «Указания по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах», Минавтодор РСФСР;

Gik  -  средний  эксплуатационный  расход  топлива  данного  типа (марки) карбюраторных автомобилей, л/км; для оценочных расчетов может быть принят по средним  эксплуатационным  нормам  с учетом условий движения, которые приведены в табл. I; См - то же для дизельных автомобилей;

Nik - расчетная перспективная интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей, авт./ч; NM - то же для дизельных автомобилей;

Kk, Kd - коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения для карбюраторных и дизельных типов двигателей соответственно табл. 2.

Таблица 1

Средние эксплуатационные нормы расхода топлива, л/км

Тип автомобиля	Средний эксплуатационный расход топлива, л/км
Легковые автомобили	0,11
Малые грузовые карбюраторные автомобили до 5 т	0,16
Грузовые карбюраторные автомобили до 6 т и более, например ЗИЛ-130 и др	0,33
Грузовые автомобили дизельные	0,34
Автобусы карбюраторные	0,37
Автобусы дизельные	0,28

Значения коэффициентов Kt и Kd Таблица 2

Вид выбросов	Тип Двигателя
	Карбюраторный	Дизельный
Оксид углерода	0,6	0,14
Углеводороды	0,12	0.037
Оксид азота	0,06	0.015

2. Мощность эмиссии соединений  свинца в воздушную среду в  виде аэрозолей

определяется по формуле:

q = 2,06 • 10-7 • Ко • шр • К. • [(∑ Gik -N* -Р* )],

где q - мощность эмиссии в воздушную среду соединений свинца на конкретном участке дороги, г/(м с);

2,06*10"7 - коэффициент перехода к принятым единицам измерения;

Шр - коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия,

принимается  в  зависимости  от средней  скорости транспортного потока,

определяемой в соответствии с ВСН 25-86 «Указания по обеспечению безопасности

движения на автомобильных дорогах», Минавтодор РСФСР;

Ко = 0,8 - коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска

отработавших газов;

Кг - 0,2 - коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде аэрозолей в общем объеме выбросов;

Gik - средний эксплуатационный расход топлива для данного типа (марки) карбюраторных автомобилей, л/км; для оценочных расчетов может быть принят по средним эксплуатационным нормам с учетом условий движения, которые приведены в табл. 1;

N - расчетная перспективная интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей,

Р, - содержание добавки свинца в топливе, применяемом в автомобиле данного

типа, г/кг. -

При наличии фактических данных об эмиссии токсичных составляющих отработавших газов автомобилей следует принимать непосредственно значения этих данных без пересчета по расходу топлива.

3. При расчете рассеивания выбросов  от автотранспорта и определения  концентрации токсичных веществ  на различном удалении от дороги  используется модель Гауссова  распределения примесей в атмосфере  на небольших высотах. Концентрация  загрязнений атмосферного воздуха  оксидом углерода, углеводородами, оксидами азота, соединениями свинца  вдоль автомобильной дороги определяется  по формуле:

С =+F где ,

С - концентрация данного загрязнения в воздухе, г/м3;

δ - стπандартное отклонение Гауссова рассеивания в вертикальном направлении, м, принимается по табл. 3;

V - скорость ветра, преобладающего  в расчетный месяц летнего  периода, м/с; Ф - угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги. При угле от 90 до 30 0 скорость ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30 ° - на коэффициент 0,5;

F - фоновая концентрация загрязнения воздуха, г/м3.

Таблица 3

Значения стандартного Гауссова отклонения при удалении от кромки проезжей части

Приходящая солнечная радиация	Значение стандартного отклонения, 5, м
Удаление, м	10	20	40	60	80	100	150	200	250
Сильная	2	4	6	8	10	13	19	24	30
Слабая	1	2	4	б	8	10	14	18	22

Примечание. Сильная радиация соответствует ясной солнечной погоде, слабая - пасмурной (в том числе дождливой). Величина должна приниматься в расчетный период наибольшей интенсивности движения (летний период). Уровень солнечной радиации принимается в зависимости от того, какая погода превалирует в расчетный месяц.

Результаты расчета по формуле сопоставляются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), установленными органами Министерства здравоохранения с учетом класса опасности для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных пунктов (табл. 4). По полученным результатам строятся графики загрязнения отработавшими газами придорожной зоны.

Таблица 4

Предельно допустимая концентрация токсичных составляющих отработавших газов в воздухе населенных мест, вещество	Класс опасности	ПДКсс. мг/м'
Оксид углерода	4	3,0
Углеводороды	3	1,5
Оксиды азота	2	0,04
Соединения свинца	1	0,0003