Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта
Цель работы: Определить количество газообразных вредных веществ, выделяемых автотранспортом в атмосферу.
Теоретическое введение
В настоящее время до 70% загрязнений воздуха в крупных городах связано с работой автотранспорта. Он же является одной из причин смога. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NOх от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NOх можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева. Концентрация оксида углерода в выхлопных газах автомобиля составляет 0,3-10%, углеводородов (несгоревшего топлива) – до 3% и оксидов азота – до 0,8%. Последствия загрязнения городской атмосферы выхлопом приведены в таблице 3.
Таблица 3 Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека
| Вредные вещества | Последствия воздействия на организм человека |
| Оксид углерода (первичный загрязнитель) | Препятствует адсорбцию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может вызвать потерю сознания и смерть |
| Оксиды азота (первичный загрязнитель) | Увеличивают восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражает легкие, вызывает бронхит и пневмонию |
| Озон (вторичный загрязнитель) | раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит. |
| Свинец(из этилированного бензина) | Эмбриотоксическое и тератогенное действие (дефекты или гибель зародышей и новорожденных), поражение нервной и кровеносной системы, печени, угнетает иммунитет |
Задания:
1) Выберите участок автотрассы вблизи учебного заведения длиной 0,1 (L, км), имеющей хороший обзор.
2) Оцените ширину проезжей части улицы (а), ее общую ширину до домов (А) и высоту окружающих улицу домов (Н).
3) Определите число единиц различного автотранспорта, проходящего по участку в обе стороны в течение 10 мин., пересчитайте на 1 час и заполните учетную таблицу 4
4) Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным число автомобилей каждого типа за 1 час ( Lj, км), по формуле:
Lj = Nj * L, где j - обозначение типа автотранспорта; L - длина участка, км;
…. Nj - число автомобилей каждого типа, проходящих за 1 час.
Таблица 4 Учетная таблица количества автотранспорта
| Тип автотранспорта ( j ) | Проехало автомобилей | Общий путь за 1 час, Lj, км | |
| за 10 мин. | за 1 час, Nj | ||
| Легковые автомобили | |||
| Грузовые автомобили | |||
| Автобусы | |||
| Дизельные грузовые автомобили |
5) Рассчитайте количество топлива (Qj, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:
Qj = Lj * Yj,
где Yj – удельный расход топлива для разных автомобилей в соответствии со справочной таблицей 5 (взять средние значения).
Таблица 5 Нормы расхода топлива при движении в условиях города
| Тип автотранспорта | Средние нормы расхода топлива (л на 100 км) | Удельный расход топлива Yj (л на 1 км) |
| Легковые автомобили | 11 – 13 | 0,11 – 0,13 |
| Грузовые автомобили | 29 – 33 | 0,29 – 0,33 |
| Автобусы | 41 – 44 | 0,41 – 0,44 |
| Дизельные грузовые автомобили | 31 - 34 | 0,31 – 0,34 |
6) Полученные результаты по расходу топлива занесите в таблицу 6 и определите общее количество сожженного топлива каждого вида (åQ).
7) Используя таблицу 7, рассчитайте объем выделившихся вредных веществ в литрах (по каждому виду топлива и всего) и занесите их в таблицу 8. Коэффициент К численно равен объему вредных выбросов соответствующего компонента при сгорании в двигателе автомашины 1 л топлива.
Таблица 6 Расход топлива
| Тип автотранспорта | Lj | Qj | |
| Бензин | Дизельное топливо | ||
| Легковые автомобили | - | ||
| Грузовые автомобили | - | ||
| Автобусы | - | ||
| Дизельные грузовые автомобили | - | ||
| Всего: | ∑Q |
Таблица 7 Коэффициенты выброса вредных веществ (К)
| Вид топлива | Значения коэффициента К | ||
| Угарный газ СО | Углеводороды (пентан – С5Н12) | Диоксид азота NО2 | |
| Бензин | 0,6 | 0,1 | 0,04 |
| Дизельное топливо | 0,1 | 0,03 | 0,04 |
Таблица 8 Объем выбросов
| Вид топлива | ∑Q | Вредные вещества | ||
| Угарный газ | Углеводороды | Диоксид азота | ||
| Бензин | ||||
| Дизельное топливо | ||||
| Всего: | (V), л |
8) Рассчитайте массу выделившихся вредных веществ m (г) по формуле и результаты впишите в таблицу 9:
, где М – молекулярная масса, а 22,4 л – объем 1 моля газа при н. у.
Таблица 9 Концентрация вредных примесей в воздухе проезжей части и количество чистого воздуха, необходимого для их разбавления
| Вид вредного вещества | Объем V, л | Молеку-лярная масса, М | Масса m, г | Концент-рация, мг/м3 | ПДК мр, мг/м3 | Объем воздуха для разбавления, м3 |
| Угарный газ СО | ||||||
| Углеводороды (пентан) С5Н12 | ||||||
| Диоксид азота NО2 | 0,085 |
9) Определите объем исследуемого участка проезжей части улицы длиной L, шириной а, принимая его высоту h за 2 м (≈макс.высота автомобиля). Зная количество выделившихся примесей и объем, рассчитайте и занесите в таблицу 9 концентрацию вредных примесей в воздухе проезжей части. Сопоставьте полученные значения концентраций с табличными значениями ПДК.
10) Если вычисленные вами концентрации какого-либо из компонентов выхлопа превышают ПДК, рассчитайте количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды (табл. 9). То есть, рассчитайте, во сколько раз надо развести воздух проезжей части дороги, чтобы концентрация примесей стала ниже ПДК. Затем, вычислив общий объем улицы (L*А*Н, м3), определите, достаточно ли в ней воздуха для разбавления вредных примесей до необходимого уровня, и сделайте вывод об экологической обстановке в районе исследованного вами участка автомагистрали.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные источники загрязнения воздуха в городе.
2. Какими показателями нормируется состояние атмосферного воздуха на улицах городов?
3. Как влияет автотранспорт на загрязнение воздуха?
4. Назовите важнейшие вредные компоненты выхлопа
|