Методика расчета загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом

Методика расчета основана на поэтапном определении эмиссии (выбросов) токсичных веществ (оксида углерода – СО, углеводородов – C_nH_m, оксидов азота – NO_x)с отработавшими газами автомобильного транспорта, концентрации загрязнения воздуха этими веществами на различном удалении от дороги и сравнении полученных данных с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) 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, которая определяется студентом или группой студентов на заданном участке автомагистрали.

Мощность эмиссии CO, C_nH_m, NO_x в отработавших газах отдельно для каждого газообразного вещества определяется по формуле:

, (1)

где q – мощность эмиссии данного вида загрязнений от транспортного потока на конкретном участке дороги, г/м·с; – коэффициент перехода к принятым единицам измерения;

m – коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия, принимается по графику (рис. 1), в зависимости от средней скорости транспортного потока;

– 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. 2;

– то же, для дизельных автомобилей, л/км;

– интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей, авт./ч.;

– то же, для дизельных автомобилей, авт./ч.;

и – коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения для карбюраторных и дизельных типов двигателей соответственно по табл. 3.

При расчете рассеяния выбросов от автотранспорта и определения концентрации токсичных веществ на различном удалении от дороги используется модель Гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах.

Рисунок 1 – Зависимость величины коэффициента m, учитывающего дорожные и автотранспортные условия движения, от средней скорости транспортного потока

Таблица 2 – Средние эксплуатационные нормы расхода топлива на 1 км пути в литрах

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

Таблица 3 – Значения коэффициентов и

Вид выбросов	Тип двигателя
	карбюраторный	дизельный
Оксид углерода (СО)	0,6	0,14
Углеводороды (CnHm)	0,12	0,037
Оксиды азота (NOx)	0,06	0,015

Концентрация загрязнений атмосферного воздуха окисью углерода, углеводородами, окислами азота вдоль автомобильной дороги определяется по формуле:

(2)
где C – концентрация данного вида загрязнения в воздухе, г/м ;
– стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; принимается по табл. 4;

– скорость ветра, преобладающего в расчетный месяц летнего периода, м/с;

– угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги. При угле от 90 до 30° скорость ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30° – коэффициент 0,5;

F – фоновая концентрация загрязнения воздуха, г/м .

Таблица 4 – Значения стандартного Гауссового отклонения при удалении от кромки проезжей части

Приходящая солнечная радиация	Значения стандартного Гауссового отклонения при удалении от кромки проезжей части, в метрах
Сильная
Слабая
Примечание: Сильная солнечная радиация соответствует ясной солнечной погоде, слабая – пасмурной (в т. ч. 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 (2) сопоставляются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), установленными органами Министерства здравоохранения с учетом класса опасности для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных мест; они приведены в табл. 5.

По полученным результатам строится график загрязнения отработавшими газами придорожной зоны. Пример графика приведен на рисунке 2.

Таблица 5 – Предельно допустимая концентрация токсичных составляющих отработавших газов в воздухе населенных мест, мг/м³

Вид вещества	Класс опасности	Среднесуточные предельно допустимые концентрации, мг/м
Оксид углерода (СО)		3,0
Углеводороды (СnHm)		1,5
Оксиды азота (NOx)		0,04

Для уменьшения ширины распространения загрязнения следует предусматривать защитные зеленые насаждения, экраны, защитные валы, прокладку автомобильной дороги в выемке. Снижение концентрации загрязнений защитными сооружениями в процентах к величине концентрации приведено в табл. 6.

Рисунок 2 – Снижение концентрации СО за счет устройства

трехрядных посадок деревьев

Таблица 6 – Снижение концентрации загрязнений различными типами защитных сооружений и зеленых насаждений

Мероприятие	Снижение концентрации, %
1. Один ряд деревьев с кустарником высотой до 1,5 м на полосе газона 3-4 м
2. Два ряда деревьев без кустарника на газоне 8-10 м
3. Два ряда деревьев с кустарником на газоне 10-12 м
4. Три ряда деревьев с двумя рядами кустарника на полосе газона 15-20 м
5. Четыре ряда деревьев с кустарником высотой 1,5 м на полосе газона 25-30 м
6. Сплошные экраны, стены зданий высотой более 5 м от уровня проезжей части
7. Земляные насыпи, откосы при проложении дороги в выемке при разности отметок от 2 до 3 м
8. То же, 3-5 м
9. То же, более 5 м

Выбор защитных мероприятий следует осуществлять на основе сравнения следующих основных вариантов:

– изменение параметров дороги, направленное на повышение средней скорости транспортного потока;

– ограничение движения отдельных типов автомобилей полностью или в отдельные интервалы времени;

– усиление контроля за движением автомобилей с неотрегулированными двигателями по участку, чувствительному к загрязнению воздушной среды, в целях минимизации токсичных выбросов;

– устройство защитных сооружений.