Тема: Определение загруженности улиц автотранспортом и некоторых параметров окружающей среды, усугубляющих загрязнение

Факультет машиностроения и автомобильного транспорта

Кафедра автомобильного транспорта

Практические занятия

По дисциплине «ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ТРАНСПОРТЕ»

Теория

В условиях интенсивной антропогенной нагрузки экологическая безо­пасность окружающей среды представляется актуальнейшей проблемой, весьма далёкой от разрешения. Существенной особенностью загрязнения воздушной среды городов являются выхлопные газы автотранспорта. В ряде городов, особенно в крупных административных и промышленных центрах, выхлопные газы автомобильного транспорта составляют 60-80% общих выбросов.

Автомобильные двигатели загрязняют атмосферу вредными вещества­ми, которые представляют собой сложную смесь из более чем двухсот ком­понентов, среди которых немало канцерогенных. Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников приведены в табл 1.

Таблица 1-Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников

Тип двигателя	Топливо	Основные виды загрязнений	Примеры
Четырёхтактный двигатель внутреннего сгора­ния	Бензин	Углеводороды, оксид углерода, оксиды азо­та, свинец	Автомобили, автобусы, само­лёты, мотоцик­лы
Двухтактный дви­гатель внутреннего сгорания	Бензин (с добавлени­ем масла)	Углеводороды, оксид углерода, оксид азота, твёрдые вещества (са­жа)	Мотоциклы, вспомогатель­ные моторы
Дизель	Лигроин	Оксиды азота, твёрдые вещества (сажа)	Автобусы, трак­торы, поезда

По своему воздействию на организм человека вещества, содержащиеся в отработанных газах, подразделяются на несколько групп.

В группу нетоксичных веществ входят азот, кислород, водяной пар, а также углекислый газ.

Группу токсичных веществ составляют окись углерода СО, оксиды азота, многочисленная группа углеводородов, включающая парафины, аро­матические соединения и т.д. Окись углерода поражает нервную систему че­ловека, нарушает сердечную деятельность, препятствует кислородному об­мену в крови. Углеводороды способствуют развитию раковых заболеваний.

Следующую группу образуют неорганические газы - оксиды серы и сероводород и сажа. Например, длительное воздействие сажи может прово­цировать болезни органов дыхания, центральной нервной и иммунной сис­тем.

Особую группу составляют полициклические ароматические углеводо­роды (ПАУ), в том числе активный - бенз(а)пирен, являющийся сильным канцерогеном. Именно с бенз(а)пиреном связывают дополнительный риск возникновения онкологических заболеваний. В случае присутствия этилированного бензина образуются токсичные соединения свинца. Свинец поражает нервную систему человека и костную ткань.

Состав отработанных газов основных типов двигателей — бензинового двигателя с электрическим зажиганием и дизеля — существенно отличается, прежде всего по концентрации продуктов неполного сгорания, а именно ок­сида углерода, углеводородов и сажи. В табл 2 показаны выбросы вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей (% к общему объёму выбросов).

Таблица 2-Выбросы вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей

Вещество	Карбюраторный двигатель	Дизельный двигатель
Оксид углерода	0,5-12,0	0,01-0,5
Оксид азота	0,005-0,8	0,002-0,5
Углеводороды	0,2-0,3	0,009-0,5
Бенз(а)пирен	До 20 мкг/куб. м	До 10 мкг/куб.м

Как видно из таблицы выбросы основных загрязняющих веществ зна­чительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Наиболее полно положительные качества дизеля проявляются в режиме городского движения с большим процентом малых нагрузок и холостого хода. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, которая насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами.

Наиболее объёмным компонентом автомобильных выбросов является оксид углерода, на него приходится до 80% выбросов от легковых автомобилей и до 87% выбросов от грузового транспорта. Ко вторым по массе загрязнителям атмосферы от автотранспорта относятся углеводороды (14% от легкового и до 8% от грузового транспорта). Оксидами азота в большей степени насыщены выхлопы автобусов и легкового транспорта (до 8%). Оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, как обладающие наибольшей токсичностью, являются основными нормирующими компонентами выхлопных газов автомобилей.

Наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автомобилями в воздух на малом ходу, на перекрёстках, остановках перед светофорами.
В табл 3 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.

Таблица 3 - Концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы

Режим работы двигателя	Оксид углерода, % по объёму	Углеводороды, мг/л	Оксиды азота, мг/л
Холостой ход	4-12	2-6	-
Принудительный холостой ход	2-4	8-12	-
Средние нагрузки	0-1	0,8-1,5	2,5-4,0
Полные нагрузки		0,7-0,8	4-8

Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого автомобиля 15 тысяч километров. В среднем за это время он обедняет атмосферу на 4350 кг кислорода и обогащает её на 3250 кг углекислого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводородов и 7 кг окислов азота.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчётов количества выбросов являются:

-количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы за единицу времени.

В соответствии с методикой автомобильный транспорт необходимо разделить на пять категорий: автобусы, легковые автомобили, лёгкие, средние и тяжёлые грузовые автомобили.

нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города (средние нормы расхода топлива приведены в табл 4).

Таблица 4 - Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города

Тип автотранспорта	Средние нормы расхода топлива (л на 100 км)	Удельный расход топлива Уi (л на 1 км)
Легковой автомобиль (бензин)	11-13	0,11-0,13
Грузовой автомобиль (бензин)	29-33	0,29-0,33
Автобус (бензин)	41-44	0,41-0,44
Дизельный грузовой автомобиль	31-34	0,31-0,34

Значения эмпирического коэффициента, определяющего выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице 5. Коэффициент К численно равен количеству выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомобиля топлива (в литрах) необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу).

Таблица 5 - Выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего

Вид топлива	Значение коэффициента К
	Оксид углерода	Углеводороды	Диоксид азота
Бензин	0,6	0,1	0,04
Дизельное топливо	0,1	0,03	0,04

Тема: Определение загруженности улиц автотранспортом и некоторых параметров окружающей среды, усугубляющих загрязнение

Цель: Данная практическая работа даёт возможность оценить загруженность участка улицы автотранспортом в зависимости от его видов, изучить и сравнить разные улицы по нагрузке на окружающую среду, обусловленную видами автотранспорта и его интенсивностью. Собранные параметры необходимы для расчётов уровней загрязнения воздушной среды.

Ход работы:

Для более полной и достоверной оценки загруженности улиц автотранспортом подсчёты автомобилей необходимо производить одним из двух возможных вариантов.

Вариант 1: подсчёт автомобилей производится на одной улице, но в течение двух временных отрезков. Например, в середине дня (с 12.20 до 12.40) и в вечерние часы (с 18.30 до 18.45).

Вариант 2: подсчёт автомобилей производится на различных улицах (например, улица в центре города и на окраине или в спальном районе), но в течение одного временного отрезка.

Обработка результатов:

Все собранные материалы запишем в таблицы 6 и 7.

Таблица 6 - Характеристика улицы (заполняется согласно варианта задания)

Тип улицы (характеристика улицы)	Уклон	Скорость ветра	Относительная влажность воздуха	Наличие защитной полосы из деревьев	Светофоров, дорожных знаков
См. вариант задания	См. вариант задания	См. вариант задания	См. вариант задания	См. вариант задания	См. вариант задания

Таблица 7.1 - Интенсивность движения автомобилей на улице с 12:20 до 12:40 (приложение 2).

Тип автомобиля	Количество автомобилей	Среднее количество автомобилей за 5 минут	Количество автомобилей за час
5 минут	5 минут	5 минут
Легкий грузовой (бензин)				6,7
Средний грузовой (бензин)
Тяжелый грузовой (дизель)				1/3
Легковой (бензин)
Автобус (бензин)
Общее количество автомобилей

Таблица 7.2 - Интенсивность движения автомобилей на улице с 18:30 до 18:45 (приложение 2).

Тип автомобиля	Количество автомобилей	Среднее количество автомобилей за 5 минут	Количество автомобилей за час
5 минут	5 минут	5 минут
Легкий грузовой (бензин)				7,5
Средний грузовой (бензин)				1,3	15,6
Тяжелый грузовой (дизель)
Легковой (бензин)				64,3
Автобус (бензин)
Общее количество автомобилей				78,1	937,6

Суммарная интенсивность движения автомобилей за сутки.

В ходе работы мы нашли среднее количество днем и вечером. Найдем среднее количество автомобилей за час, и умножим полученное количество автомобилей на 24.

Загруженность улиц автотранспортом согласно ГОСТ Р 52033-2003:

низкая интенсивность движения -4-9 тысяч автомобилей в сутки;

средняя-10-19 тысяч в сутки;

высокая - 20-32 тысячи в сутки;

Сделать вывод по интенсивности движения для Вашего варианта.

Построить диаграммы загруженности улиц автомобильным транспортом

днем

вечером

1- легкий грузовой

2- средний грузовой

3- тяжелый грузовой

4- легковой

5- автобус

По таблицам 7.1 и 7.2 видно, что большинство автомобилей – легковые,. Вечером интенсивность движения больше на 23 %. потому что днем практически все автолюбители находились на работе. Вечером они возвращались с работы.

Общий путь, пройденный каждым видом автотранспорта за 1 час ( L, км), по формуле:

где

N – количество автомобилей каждого типа за час;

l - длина участка, км.

Количество топлива:

Полученные результаты занесем в таблицу 8.

Таблица 8 - Расход топлива в зависимости от вида автомобилей

Тип автомобиля	Количество автомобилей Ni	Qi, в том числе
Бензин	Дизельное топливо
Легковые автомобили (бензин)		20,75	-
Грузовые автомобили (бензин)	98,8	8,29	-
Автобусы (бензин)		6,35	-
Грузовые дизельные автомобили		-	0,18
	Всего ΣQ	35,39	0,18

Рассчитаем по каждому виду топлива количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по формуле:

значения К возьмем из табл 5.

Результаты расчетов занести в итоговую табл 9.

Таблица 9 - Количество вредных веществ в зависимости от вида топлива

	Вид топлива	ΣQ	Количество вредных веществ
	СО	Углеводороды	NO2
Бензин	35,39	21,23	3,54	1,4
Дизельное топливо	0,18	0,018	0,005	0,007
	Всего V,л	21,25	3,55	1,407