Расчет концентраций загрязняющих веществ в воздухе около автомагистрали

Таблица 2.1

 

Вариант	Интенсивность Nчас, авт. в час	Скорость транспортного потока, км/час	Скорость ветра, м/с	Доля  грузовых карбюраторных, %	Доля  грузовых дизельных, %
8	3000	60	2	20	30

 

При расчете рассеяния  выбросов от автомобилей для определения  концентрации токсичных веществ на различном удалении от дороги используется модель гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах.

Концентрация загрязняющего  вещества вдоль автомобильной дороги определяется по формуле:

 

,

(16)

где: С_i - концентрация i-го загрязняющего вещества в воздухе, мг/м³,

q_i  - мощность эмиссии i-го загрязнителя, выбрасываемого транспортным потоком, мг/м·с;

s - стандартное отклонение гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; определяется по табл. П 4;

V - скорость ветра, преобладающего в расчетный месяц летнего периода, м/c;

φ -  угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги (при угле от 90 до 30 градусов скорость ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30 градусов – коэффициент 0,5). Понятно, что наиболее неблагоприятная ситуация возникает при φ = 30⁰;

F - фоновая концентрация загрязнения воздуха, мг/м³.

Таблица 2.2

Значения стандартного гауссового распределения s

при удалении от кромки проезжей части.

Приходящая солнечная радиация	Удаление от кромки проезжей части, метры
	10	20	40	60	80	100	150	200	250	300
Сильная	2	4	6	8	10	13	19	24	30	36
Слабая	1	2	4	6	8	10	14	18	22	26

 

Мощность эмиссии загрязняющего вещества q_i (мг/м·с), обусловленная транспортным потоком, определяется исходя из формулы:

 

,

(17)

 

где

m_in – эмиссия i-го загрязняющего вещества одним автомобилем n-ой группы (г/км);

N_n – интенсивность движения n-ой группы автомобилей (авт. в час);

k   –   число групп автомобилей (k = 1 – легковые, k = 2 – грузовые карбюраторные, k = 3 – грузовые дизельные и т.д.);

2,7×10^-4 – коэффициент пересчета одних единиц измерения в другие.

q_i=2,7*10^-4(1,7*0,8*4000+5,2*0,1*4000+7,8*0,1*4000)=2,87мг/м*с

Эмиссия диоксида азота (NO₂) для одного автомобиля (масса загрязняющего вещества, выбрасываемая на единице пути) в расчетах считается независящей от скорости в широком диапазоне скоростей и принимается:

1,7 г/км – для одного  легкового автомобиля;

5,2 г/км – для одного  грузового карбюраторного автомобиля;

7,8 г/км – для одного  дизельного грузового автомобиля.

Для других загрязняющих веществ  их эмиссия существенно зависит от скорости движения автомобиля.

 

Тогда Сi на кратчайшем расстоянии до зоны отдыха (30м)

мг/м3

Сi > ПДК (ПДК=0,2 мг/м3).

Сi на кратчайшем расстоянии до зоны жилой застройки (30м)

мг/м3

Сi > ПДК (ПДК=0,2 мг/м3).

На рисунке 2.1 представлен  график изменения концентраций NO₂ по мере удаления от дороги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1 График изменения концентраций NO₂ по мере удаления от дороги

Концентрация диоксида азота превышает ПДК и в зоне жилой застройки, и в зоне отдыха. Нормативные требования не выполняются на расстоянии менее 300 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.   Расчет загрязнения почвы соединениями свинца  около автомагистрали

 

 

Исходные данные

При расчете  загрязнения почвы соединениями свинца  около автомагистрали расчетные данные также определяются по таблице 2.1. При расчетах загрязнения почвенного покрова свинцом принять содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобилях, равным P_i = 0,013 г/л, что соответствует применению неэтилированных бензинов. Грузовые дизельные автомобили в расчете загрязнения почв свинцом не принимаются в расчет.

U_v – коэффициент, зависящий от взаимной ориентации дороги и среднего многолетнего направления ветров, принять равным 0,5. Расчетную глубину слоя загрязнения почвы принять равной 0,1 м.

В марте 2003 года принят закон, запрещающий обращение и использование этилированного бензина на территории Российской Федерации, начиная с 1 июля 2003 года. Таким образом, загрязнение придорожного пространства соединениями свинца, которые в значительном количестве содержались в этилированном бензине, должно существенно сократиться. Однако, это не исключает полностью присутствия соединений свинца в бензине. Согласно современным стандартам и техническим условиям содержание свинца в неэтилированных бензинах различных марок должно составлять не более 0,013 г/л.

Расчетная оценка загрязнения  почв свинцом, выполняется на 20-летний период, причем полагается, что 20% общего количества соединений свинца разносится в атмосфере, а 80% выпадает в виде твердых частиц на поверхность земель.

Расчетное определение  уровня загрязнения свинцом поверхностного слоя почвы выполняется по формуле:

 

Рс = Рп/(h·r)+F,

(18)

 

где Р_с – уровень загрязнения поверхностного слоя почвы свинцом, мг/кг;

h – толщина почвенного слоя (в метрах), в котором располагаются выбросы свинца, для пахотных земель принимается 0,2 м, для остальных угодий – 0,1 м;

r – плотность почвы, кг/м³ (в среднем r = 1600 кг/м³);

F – фоновое загрязнение почвы свинцом, мг/кг;

Р_п – отложение свинца на поверхности земли (мг/м²), определяемое по формуле:

 

Рп = 0,4К1UvTpPэ,

(19)

 

где К₁ – коэффициент, учитывающий расстояние от проезжей части и принимаемый по таблице 3.1.

Таблица 3.1

Значения коэффициента К₁

Расстояние от края проезжей части, м	10	20	30	40	50	60	80	100	150
К1	0,50	0,10	0,06	0,04	0,03	0,02	0,01	0,005	0,001

 

U_v – коэффициент, зависящий от взаимной ориентации дороги и среднего многолетнего направления ветров, принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противоположной рассматриваемой зоне, к общей площади;

T_p – расчетный срок эксплуатации дороги в сутках, принимается равным 7300 суток, что соответствует 20 годам;

P_э – мощность эмиссии свинца при данной среднесуточной интенсивности движения (в мг/м·сут) определяется формулой:

 

Рэ =Кп×К0×mp×КТ×S(Gi×Pi×Ni),

(20)

 

где P_э – измеряется в мг/м в сутки;

m_p – коэффициент, учитывающий дорожные условия и зависящий от скорости транспортного потока, определяется с помощью табл. 3.2;

Таблица 3.2

Значения коэффициента m_p

в зависимости от скорости движения транспортного потока

Скорость движения, км/час	10	20	30	40	50	60	70	80	100
mp	3,0	3,8	4,0	3,4	2,1	1,4	1,2	1,0	1,2

 

К_п = 0,74 – коэффициент пересчета единиц измерения;

К₀ = 0,8 – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов;

К_Т = 0,8 – коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде твердых частиц в общем объеме выбросов;

N_i  – среднесуточная интенсивность движения автомобилей соответствующей i-ой группы;

P_i –  содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобилях рассматриваемой группы, г/л;

G_i – средний эксплуатационный расход топлива для соответствующей группы автомобилей, л/км, определяется в соответствии с табл. 3.3.

При расчете загрязнения  почв соединениями свинца дизельные  автомобили не учитываются.

Таблица 3.3

Средний эксплуатационный расход бензина на 1 км пути

Группа автомобилей	Средний эксплуатационный расход топлива, л/км
Легковые	0,11
Грузовые карбюраторные	0,33
Автобусы карбюраторные	0,37

 

Рэ=0,74*0,8*1,4*0,7(0,11*0,013*0,5*3000/0,076+0,33*0,013*0,2*3000/0,076)= =35,96 мг/м*сут

 

Р_п = 0,4*0,06*0,5*7300*35,96=3150 мг/м²

Р_с =3150/(0,1*1600)+0=19,69 мг/кг

Р_с<ПДК, ПДК=32 мг/кг.

Загрязнение определено на расстоянии 30 м. Это кратчайшее расстояние до зоны отдыха (до зоны жилой застройки 30м).

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет уровней шума от автомобильной магистрали

 

 

Исходные данные.

При расчете шума расчетные  данные также определяются по таблице 2.1. Уклон дороги принять равным нулю. Покрытие дороги – мелкозернистый асфальтобетон. Поверхность между дорогой и расчетной точкой – зеленый газон.

Расчетная величина эквивалентного уровня шума транспортного потока определяется формулой:

		(21)
где
Lp	– эквивалентный уровень звука в расчетной точке;
Lтрп	– расчетный эквивалентный  уровень звука транспортного  потока на расстоянии 7,5 метра от оси ближайшей полосы движения, вычисленный без учета поправок на условия дорожного движения и состав транспортного потока;
DLтяж	–  поправка, учитывающая  долю грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями в транспортном потоке;
DLдиз	– поправка, учитывающая  долю грузовых автомобилей с дизельными  двигателями в транспортном потоке;

 

DLск	– поправка на изменение средней скорости движения по сравнению с  расчетной;
DLук	– поправка на продольный уклон;
DLпок	– поправка на шероховатость  дорожного покрытия;
DLx´Kп	– поправка на снижение эквивалентного уровня звука за счет удаления расчетной точки; Kп – коэффициент, учитывающий тип поверхности между дорогой и точкой замера;
DL*	– снижение уровня шума за счет молекулярного поглощения энергии  звука воздухом.