Цель: определить экономический ущерб от загрязнения от автотранспортных средств.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автомобили и другие виды транспорта.
Мировой автомобильный парк сжигает огромное количество нефтепродуктов и одновременно наносит ощутимый вред окружающей среде. Выбросы автотранспорта составляют около половины выбросов антропогенного происхождения.
Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с отработавшими газами, испарении топливных систем и при заправке.
При рассмотрении выбросов от автотранспорта движении автомобиля представляется в виде совокупности четырех режимов движения:
1. холостой ход;
2. установившийся режим;
3. разгон;
4. торможение.
Движение автомобиля на каждом режиме является самостоятельным источником выбросов, причем движение на установившемся режиме, режиме разгона и торможения является линейным источником, а в режиме холостого хода - точечным.
При ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч. Режим холостого хода характеризуется возрастанием выброса продуктов неполного сгорания, содержание NOx в отработавших газах незначительно, но особенно резко возрастает содержание углеводородов. Именно на этом режиме выделяется наибольшее количество оксида углерода. Основная доля выброса оксида азота ( до 85 % ) приходится на режим разгона. Режим замедления характеризуется резким увеличением доли углеводородов в отработавших газах.
Дизельные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) при работе неустановившихся режимах выделяют мало токсичных компонентов отработавших газов, наблюдается только увеличение дымности в период разгона. В этом заключается еще одно важное преимущество автомобиля с дизельным ДВС.
Большое влияние на загрязнение атмосферы оказывает интенсивность движения, которая ежегодно увеличивается на 5-10 %, что является причиной снижения скорости движения, увеличении выбросов вредных веществ и расхода топлива на единицу транспорта.
В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеивания значительно отличается от процесса рассеивания выбросов высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей.
Автомобильные выхлопные газы - смесь примерно 200 веществ. В состав выбросов помимо азота, кислорода, диоксида углерода и воды входят такие вредные компоненты, как оксид углерода, углеводороды, диоксид азота и серы, а также твердые частицы. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. Особенно много сажи и смол образуется при технической неисправности мотора.
Весьма опасной составной частью выхлопных газов автомашин являются соединения неорганического свинца, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, который добавляют к бензину. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует.
К числу вредных компонентов относятся и твердые выбросы, содержащие свинец и сажу, на поверхности которой адсорбируются циклические углеводороды, ряд которых, согласно новейшим данным, обладают канцерогенными свойствами.
Выбросы основных загрязняющих веществ (оксид углерода, оксида азота, углеводороды) существенно ниже в дизельных двигателях (табл. 1); поэтому их принято считать более экологичными. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, а сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами (табл. 1).
Для снижения экономического ущерба от выбросов автотранспортных средств необходимо повышение экономичности двигателей внутреннего сгорания.
Методы повышения экономичности двигателей, не требующие принципиальных изменений в конструкции автомобиля:
1. улучшение процесса впуска и выпуска газов;
2. улучшение процесса сгорания топлива;
3. снижение механических потерь.
Табл. 1. Выбросы (% по объему) веществ при работе дизельных и карбюраторных
двигателей.
| Вещество | Двигатель | |
| карбюраторный | дизельный | |
| Оксид углерода Оксиды азота Углеводороды Бенз(а)пирен | 0,5 – 12,0 0,005 – 0,8 0,2 – 0,3 до 20 мкг/м3 | 0,01 – 0,5 0,002 – 0,5 0,009 – 0,5 до 10 мкг/м3 |
Особое место в вопросах экономии топлива занимает дизелизация автомобильного парка, т.к. КПД дизельных двигателей значительно выше карбюраторных.
Одним из основных организационных направлений снижения удельного расхода топлива является повышение производительности подвижного состава за счет увеличения грузоподъемности, расширения использования прицепов, уменьшения пробегов и непроизводительных простоев.
Порядок выполнения работы.
Ущерб, причиненный годовыми выбросами автотранспортных средств (АТС), можно рассчитать по укрупненным показателям по формуле:
У = γ * σ * f * М
где У – ущерб, тенге/год;
γ - множитель, численное значение которого равно 2,4 тенге/усл. год;
σ - значение, которой определяется в соответствии с таблицей 1.
f - коэффициент, значение которого для АТС равно 10;
М- приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, величина которого определяется по формуле
Для автомагистралей всех типов ЗАЗ представляет полосу шириной 200 м, ось которой совпадает с осью автомагистрали.
Для низких неорганизованных источников (складов, вентиляторов, окон, свалок, карьеров), принимаемая ЗАЗ представляет собой территорию внутри замкнутой кривой, проведенной вокруг источника так, что расстояние в любой точке этой кривой по ближайшей части границ неорганизованного источника равно 1 км, а для высоких неорганизованных источников - 20 м.
Табл. 2. Значение показателя относительной опасности загрязнения
атмосферного воздуха над территориями различных типов.
| Тип загрязнения | Значение |
| Курорты, санатории, заповедники, заказники | |
| Пригородные зоны отдыха, садовые товарищества | |
| Населенные места с плотностью населения 100 чел/га | |
| Территории промпредприятий, включая СЗЗ | |
| Леса: 1 группа 2 группа 3 группа | 0,2 0,1 0,025 |
| Пашни: южные зоны (южнее 50 с.ш.); прочие районы | 0,25 0,1 |
| Сады, виноградники ** | 0,5 |
| Пастбища, сенокосы ** | 0,05 |
Для орошаемых пахотных земель, садов, виноградников, пастбищ, сенокосов, указанные числа умножить на 2.
Значение приведенной массы М годового выброса загрязнения в атмосферу из источника определяем по формуле:
М = Σ Аi * Mi
где Мi – масса годового выброса примеси i – го вида в атмосферу, т/год;
Аi – показатель относительной агрессивности примеси i –го вещества (принимается по табл. 3);
N – общее число примесей, выбрасываемых в атмосферу от бензиновых и дизельных двигателей.
Значение Аi для некоторых распространенных веществ и пылей см. в табл. .
| Вещества | Аi, усл.т/т |
| 1.оксид углерода | |
| 2. сернистый ангидрид | |
| 3. сероводород | 54,8 |
| 4. серная кислота | |
| 5. оксиды азота в пересчете на кислород | 41,1 |
| 6. оксиды мышьяка | |
| 7. диоксид кремния | 83,2 |
| 8. древесная пыль | 19,8 |
| 9. марганец и его соединения | 10 000 |
| 10. оксид цинка | |
| 11. углеводороды (по углероду) | 1,5 |
Масса годового выброса вредной примеси i – го вида (М, т/год) при эксплуатации автотранспортом определяется по формуле:
Мi = Мiya * Lr * к1 * к2 *к3 * 10 -6
где Мiya – удельный выброс i – го вида примесей на 1 км пробега автомобиля, г/км (принимается по табл. 4.);
Lr – пробег автомобиля за год, км;
к1, к2, к3 - коэффициенты влияния среднего возраста парка автомобилей, уровня технического состояния, природно-климатических условий соответственно, приведены в табл. 5. ( К3 принимается для 2 группы).
Для орошаемых пахотных земель, садов, виноградников, сенокосов, указанные в табл. 2, значения Аi следует умножать на коэффициент 2.
Пробег автомобиля за год рассчитывается по формуле:
Lr = Li * n,
где Li – годовой пробег одного автомобиля, км;
n – количество автомобилей, шт.
Данные по удельным выбросам оксида углерода, оксидов азота и суммы углеводородов приведены в табл. 4.
Табл.4. – Удельные выбросы оксидов углерода, углеводородов, оксидов азота на 1 км пробега в граммах.
| Группы автомобилей | Оксид углерода | Углеводороды | Оксиды азота |
| С бензиновым двигателем (грузовые и специальные) | 1,5 | 13,3 | |
| С дизельным двигателем | 6,4 | 8,5 |
Табл. 5. – Значение коэффициентов влияния к1, к2, к3
| Группы автомобилей | Выброс вредных в-в | К1 | К2 | природно-клим. условия К3 | ||
| Грузовые и специальные грузовые с бензиновым двигателем | СО СН NOx | 1.38 1.2 1.0 | 1.69 1.86 0.8 | 1.0 1.0 1.0 | 1.2 1.2 1.2 | 1.4 1.4 1.4 |
| ТО же с дизельными двигателями | СО СН NOx | 1,0 1,0 1,0 | 1,8 1,0 1,0 | 1.0 1.0 1.0 | 1.2 1.2 1.2 | 1.4 1.4 1.4 |
| Вар-т | Тип тер-рии | Годовой пробег | Кол-во автомобилей | ||
| дизельные,тыс | карбюр-е,тыс | бензиновые | дизельные | ||
| курорт | 13,4 | ||||
| садовые участки | 15,8 | 28,4 | |||
| пром. предприятия | |||||
| леса | 15,2 | ||||
| пашни | |||||
| населен пункты | 45,8 | 54,6 | |||
| зоны отдыха | 23,4 | 11,5 | |||
| сенокосы | 12,8 | 11,2 | |||
| сады | 10,5 | 14,8 | |||
| заповедники | 18,6 | 21,8 | |||
| населен пункты | 56,2 | 86,1 | |||
| пром предприятия | 45,2 | 58,2 | |||
| сады | 12,5 | 9,6 | |||
| пастбища | 26,8 | 21,7 |