Загрязнение атмосферы выхлопными газами автомобилей

Автомагистрали с интенсивным движением являются наиболее значительным источником загрязнения атмосферы. Количество вредных веществ M, образующихся при сгорании единицы топлива может быть рассчитано по формуле [3]

M = k_в× G, (14)

где M - количество выделяющихся вредных веществ, г/с; G - коли­чество расходуемого топлива, г/с; k_в- коэффициент, значения кото­рого приведены в табл.3.

Из данных табл.3 следует, что на единицу сжигаемого топлива дизельные двигатели выбрасывают меньше вредных веществ, чем бен­зиновые, но следует учитывать, что дизельные двигатели как прави­ло устанавливают на грузовых автомобилях, которые имеют большую мощность и затрачивают на единицу пути больше топлива. Кроме того, в выхлопных газах дизельных двигателей в больших количествах при­сутствует бенз(а)-пирен. Поэтому в некоторых районах крупных го­родов эксплуатация дизельного транспорта запрещена.

Таблица 3

Значения коэффициента k_в для некоторых веществ

Наименование загряняющих веществ	k
Тип двигателя
Бензиновый	Дизельный
Оксид углерода СО Диоксид азота NO2 Соединения свинца	0,6 0,04 0,001	0,1 0,04 -

Автомагистраль с интенсивным движением можно рассматривать как линейный стационарный наземный источник выделения вредных ве­ществ.

Среднее число машин N, находящихся на участке автомагистрали, интервал по расстоянию между машинами Dl и интервал по времени Dt выражаются формулами

N = l/Dl , (15)

Dl= Dt×v, (16)

Dt= 60/n_a, (17)

где l - длина участка магистрали, м; n_a - число машин, прошедших через контрольный пункт на участке в обе стороны за 1 мин; v - средняя скорость автомобилей, м/с.

Подставляя (16) и (17) в (15), получаем

l×n_a

N = ----- .

60×v

Если принять, что в среднем легковые и грузовые автомобили тратят на 1 км пути количество топлива g, то за одну секунду рас­ход топлива g одной машины составит

g×v

g = ------ ,

1000

а общий расход G всех машин на рассматриваемом участке

g×l×n_a

G = ------- . (18)

6×10⁴

С достаточной для практических расчетов точностью среднее значение gможет быть принято равным 100 г/км, тогда формула (18) принимает вид

l×n_a

G = ----- . (19)

600

Зная суммарный расход топлива G, г/с, можно по формуле (14) опре­делить суммарный выброс вредных веществ, используя данные табл.3.

Концентрация C вредного вещества в контрольной точке для на­земного линейного источника загрязнения рассчитывается по формуле [3]

С = C_усл×j (20)

где C_усл - условная концентрация вредного вещества; j - функция, значение которой определяется взаимным расположением источника и точки, в которой оценивается загрязнение атмосферы.

Если участок магистрали проходит вдоль жилого массива по всей длине l, то условную концентрацию С_усл можно определить как

M

C_усл = ---------- , (21)

8×l×H×u

где H - высота источника загрязнения над поверхностью земли; u - расчетная скорость ветра в направлении от магистрали к жилому массиву.

Значение jопределяется по графику рис.5 в зависимости от безразмерных параметровaи b, которые рассчитывают по формулам

a = Y₁×Y₂ , b = Y₃×Y₄ . (22)

Значения Y₁¸Y₄ можно найти по номограммам на рис.6 по соот­ветствующим парам значений безразмерных координатmи n, характе­ризующих смещение контрольной точки относительно центра источника загрязнений

2×S_оп× Dx 2×Dy

m₁= ---------- ; (23) n₁= ----- ; (24)

l l

S_оп×Dx Z

m₂= --------- ; (25) n₂= --- ; (26)

H H

0,9×S_оп×Dx Dy

m₃= ------------- ; (27) n₃= --------- ; (28)

l/2 + H l/2 + H

0,9×S_оп×Dx Z

m₄= ------------ ; (29) n₄= ---- . (30)

2H 2H

В формулах (23)_(30) обозначены:

S_оп - опасное значение обобщенного коэффициента диффузии; Dx - расстояние от оси магистрали до контрольной точки в направлении, перпендикулярном оси; Dy - расстояние от центра участка магистра­ли до контрольной точки в направлении, параллельном ее оси.

На величину концентрации загрязнителей существенно влияют скорость ветра u в направлении жилого массива и обобщенный коэф­фициент диффузии S, определяющий распределение примесей вследс­твие турбулентости потока. При расчетах принимают u=0,5 м/с, что соответствует состоянию атмосферы, называемому штилем. Крайние значения коэффициента диффузии лежат в пределах 0,05 ¸ 0,5. На практике при расчетах принимают S_оп = 0,12.

Рис.5. Графики для определения функции j.

Рис.6. Графики для определения Y.