Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ
КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
(расчетные задачи и упражнения)
Работу выполнил(а)
Студент №…..….. группы
Факультет ………………..
№ зачетной книжки …….
ФИО
Преподаватель ……..…..
МОСКВА 200__ год
!!! В тексте заданий №, №№, №№№ — означают последние цифры в зачетной книжке: одну, две или три последних цифры соответственно.
ЗАДАНИЕ №1
Нечетные номера готовят карты для NH3 , SO2, Пыль,
Четные номера готовят карты для NH3 , H2SO4 , CO
ЗАДАЧА №1-1.
Ответит на вопросы (письменно):
- Чем опасны для экологии вещества NH3 , SO2, Пыль, H2SO4 , Сажа; CO?
- Дать определение ПДК.
- Написать таблицу градации ПДК по классам для следующих веществ NH3 , SO2, Пыль, H2SO4 , Сажа; CO (1 – не опасно, 2 – малоопасно, 3 – среднеопасно, 4 – опасно, 5 - сильно опасно). В чем отличие 1 класса опасности от 5 класса опасности?
ЗАДАЧА №1-2.
- Подготовить таблицу с расчетами значений точек градации на отрезках линий содержания веществ по створам города. Привести формулы расчета.
- Подготовить карту и закрасить области по классам опасности.
Таблица 1. Содержание веществ по створам городов
(NH3 , SO2, Пыль, H2SO4 , Сажа + 0,01№; CO + 0,1№)
| ПpДКм.р. | Вещества | №№ точки на карте | |||||||||
| 0,2 | NH3 | 0,25 | 0,55 | 0,42 | 0,21 | 0,9 | 0,88 | 0,18 | 0,41 | 0,62 | 0,54 |
| 0,5 | SO2 | 0,44 | 0,25 | 2,51 | 1,37 | 0,84 | 0,63 | 0,74 | 0,51 | 1,65 | 0,48 |
| 0,5 | Пыль | 2,52 | 0,71 | 0,85 | 0,76 | 0,57 | 0,94 | 0,76 | 0,82 | 0,74 | 1,65 |
| 0,3 | H2SO4 | 0,35 | 0,25 | 0,42 | 0,98 | 0,45 | 0,14 | 1,68 | 0,38 | 0,72 | 0,46 |
| 0,15 | Сажа | 0,01 | 0,71 | 0,25 | 0,38 | 0,65 | 0,03 | 0,37 | 0,89 | 0,18 | 0,23 |
| CO | 20,1 | 16,4 | 6,5 | 13,7 | 8,3 | 18,5 | 9,1 | 27,3 | 8,4 | 15,5 |
ПРОДОЛЖЕНИЕ Таблица 1. Содержание веществ по створам городов
(NH3 , SO2, Пыль, H2SO4 , Сажа + 0,01№; CO + 0,1№)
| ПДКм.р. | Вещества | №№ точки на карте | |||||||||
| 0,2 | NH3 | 0,93 | 0,32 | 0,21 | 0,75 | 0,28 | 0,37 | 0,69 | 0,56 | 0,58 | 0,82 |
| 0,5 | SO2 | 0,59 | 1,66 | 0,98 | 0,71 | 0,55 | 0,61 | 0,69 | 0,53 | 0,51 | 2,5 |
| 0,5 | Пыль | 0,69 | 0,58 | 0,45 | 0,73 | 0,79 | 0,80 | 1,80 | 0,82 | 2,56 | 0,54 |
| 0,3 | H2SO4 | 0,65 | 0,59 | 0,76 | 0,58 | 1,29 | 0,64 | 0,66 | 0,47 | 1,50 | 0,60 |
| 0,15 | Сажа | 0,34 | 0,67 | 0,18 | 0,33 | 0,15 | 0,39 | 0,30 | 0,25 | 0,28 | 0,16 |
| CO | 6,4 | 16,8 | 10,1 | 7,6 | 5,0 | 4,8 | 15,6 | 18,8 | 16,3 | 5,1 |
Карта для нанесения значений содержания веществ по створам городов
ЗАДАНИЕ №2
Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта
Автотранспорт является мощным источником загрязнения природной среды. Из 35 млн.т вредных выбросов 89% приходится на выбросы предприятий автомобильного транспорта и дорожно-строительного комплекса, 8% - на железнодорожный транспорт, около 2% - на авиатранспорт и около 1% - на водный транспорт.
Расчет проводится для следующих загрязняющих веществ: оксида углерода (СО), углеводородов (СН), оксидов азота (в пересчете на NO2) и соединений свинца. Для дизельных двигателей дополнительно рассчитываются выбросы сажи (С).
Выброс загрязняющих веществ определяется в момент “выезда-въезда” транспорта с территории гаража (автостоянки, автотранспортного предприятия и т.д.) за территорию предприятия.
Выброс i-го вещества одним автомобилем k-той группы в день при выезде с территории предприятия M’ik и возврате M’’ik рассчитывали по формуле:
M’ik = mпрik *tпр+mLik *L1+ mxxik *txx1;
M’’ik= mLik *L2 +mxxik *txx2,
где mпрik - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля k-й группы, г/мин;
mLik - пробеговый выброс i-го вещества при движении автомобиля по территории с относительно постоянной скоростью, г/км;
mxxik - удельный выброс i-го компонента при работе двигателя на холостом ходу, г/мин;
tпр - время прогрева двигателя, мин;
L1, L2 - пробег по территории предприятия автомобилей в день при въезде (выезде), км (последняя цифра зачетка);
txx1 , txx2 - время работы двигателя на холостом ходу при выезде (возврате) на территорию, мин. (1 мин.).
Скорость движения автомобилей по территории предприятия составляет 10-20 км/ч, нагрузка практически отсутствует. Значения mпрik , mLik , mxxik для различных групп автомобилей представлены в табл. 2-6. Эти значения отражают не только типы автомобилей, их грузоподъемность, но и период года.
Таблица 2. Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями
при хранении на закрытых стоянках
| Вид выброса | Обозначение выбросов | Загрязняющее вещество | ||
| СО | СН | NO2 | ||
| Удельный выброс при прогреве ДВС, г/мин | mпрik | 5,0 | 0,7 | 0,05 |
| Удельный выброс при работе ДВС на холостом ходу, г/мин | mxxik | 4,5 | 0,4 | 0,05 |
| Пробеговый выброс при движении со скоростью 10-20 км/ч, г/км | mLik | 17,0 | 1,7 | 0,4 |
| Пробеговый выброс при движении по пандусу, г/км: спуск | mnik | 4,5 | 0,4 | 0,05 |
| подъем | 20,0 | 1,5 | 3,0 |
Примечание: Для газобаллонных автомобилей выбросы СО и СН умножаются на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).
Таблица 3 . Удельные выбросы загрязняющих веществ при работе двигателя на холостом ходу
| Категория автомобилей | Тип ДВС | Удельный выброс загрязняющих веществ, г/мин | |||
| СО | СН | NO2 | C | ||
| Грузовые автомобили грузоподъемностью: | |||||
| до 1000 кг | карбюраторный | 4,5 | 0,4 | 0,05 | |
| от 1000 до 3000 кг | карбюраторный | 8,1 | 1,6 | 0,1 | |
| дизельный | 1,54 | 0,2 | 0,45 | 0,01 | |
| от 3000 до 6000 кг | карбюраторный | 18,1 | 2,9 | 0,2 | |
| дизельный | 2,8 | 0,3 | 0,62 | 0,03 | |
| свыше 6000 кг | карбюраторный | 23,4 | 3,3 | 0,2 | |
| дизельный | 2,9 | 0,3 | 1,0 | 0,04 |
Таблица 4. Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями при хранении на открытых стоянках
| Вид выброса | Обозначение выбросов | Загрязняющее вещество | |||||
| СО | СН | NO2 | |||||
| теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | ||
| Удельный выброс при прогреве ДВС, г/мин | mпрik | 5,0 | 9,1 | 0,4 | 1,0 | 0,05 | 0,1 |
| Удельный выброс при работе ДВС на холостом ходу, г/мин | mxxik | 4,5 | 4,5 | 0,4 | 0,4 | 0,05 | 0,05 |
| Пробеговый выброс при движении со скоростью 10-20 км/ч, г/км | mLik | 17,0 | 21,3 | 1,7 | 2,5 | 0,4 | 0,3 |
Примечание: 1. Для газобаллонных автомобилей выбросы СО и СН умножаются на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).
2. В переходный период выбросы СО и СН и С должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NO2 равны выбросам в холодный период.
Таблица 5. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями
| Грузоподъемность, | Тип двигателя | Пробеговый выброс загрязняющего вещества, г/км (mLik) | |||||||
| кг | СО | СН | NO2 | C | |||||
| теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | ||
| q < 1000 | карбюраторный | 19,6 | 24,3 | 3,5 | 4,2 | 0,4 | 0,3 | ||
| 1000 < q < 3000 | карбюраторный | 27,6 | 34,4 | 4,9 | 6,0 | 0,6 | 0,5 | ||
| дизельный | 3,2 | 3,9 | 0,6 | 0,7 | 2,5 | 2,3 | 0,2 | 0,3 | |
| 3000 < q < 6000 | карбюраторный | 47,4 | 59,3 | 8,5 | 10,3 | 1,0 | 0,8 | ||
| дизельный | 4,1 | 5,0 | 0,7 | 0,9 | 3,0 | 2,4 | 0,2 | 0,3 | |
| q > 6000 | карбюраторный | 55,3 | 68,8 | 9,9 | 11,9 | 1,2 | 0,9 | ||
| дизельный | 5,1 | 6,2 | 0,9 | 1,1 | 3,5 | 2,7 | 0,2 | 0,3 |
Примечания те же, что и к таблице 4.
Таблица 6. Удельные выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями в процессе прогрева двигателя
| Грузоподъемность, | Тип двигателя | Удельный выброс загрязняющих веществ, г/мин (mпрik ) | |||||||
| кг | СО | СН | NO2 | C | |||||
| теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | теплый период | холодный период | ||
| q < 1000 | карбюраторный | 4,5 | 9,1 6,2 | 0,4 | 1,0 0,65 | 0,05 | 0,1 0,05 | ||
| 1000 < q < 3000 | карбюраторный | 8,1 | 21,8 14,2 | 1,6 | 3,6 2,4 | 0,1 | 0,2 0,1 | ||
| дизельный | 1,54 | 2,36 1,92 | 0,2 | 0,5 0,32 | 0,45 | 0,65 0,45 | 0,01 | 0,08 0,05 | |
| 3000 < q < 6000 | карбюраторный | 18,1 | 44,5 26,1 | 2,9 | 8,7 5,4 | 0,2 | 0,3 0,2 | ||
| дизельный | 2,8 | 4,37 3,6 | 0,3 | 0,8 0,54 | 0,62 | 0,84 0,62 | 0,03 | 0,21 0,12 | |
| q > 6000 | карбюраторный | 23,4 | 57,2 33,8 | 3,3 | 9,1 6,3 | 0,2 | 0,3 0,2 | ||
| дизельный | 2,9 | 8,18 5,3 | 0,4 | 1,1 0,7 | 1,0 | 2,0 1,0 | 0,04 | 0,35 0,18 |
Примечание: 1. Для холодного периода года в числителе приведены данные для автомобилей, хранящихся на открытых площадках без средств подогрева, в знаменателе – при наличии средств подогрева. В переходный период значения выбросов СО, СН и С должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NO2 принимают равными выбросам в холодный период.
2. Для газобаллонных автомобилей значения выбросов СО и СН должны умножаться на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).
Периоды года (холодный, переходный, теплый) условно определяются по величине среднемесячной температуры. Месяцы, в которых среднемесячная температура ниже -5 С, относятся к холодному периоду, выше +5 С - к теплому, с температурой от -5 С до +5 С - к переходному. Влияние периода года учитывается только для выезжающих автомобилей.
Пробег автомобиля по территории предприятия при въезде и выезде в данном случае L1=L2, км.
Время прогрева (tпр ) — 4 мин (для закрытой стоянки), а на открытой стоянке - 12 мин в холодный период, 6 мин. в переходный и 4 мин. - в теплый.
Валовой (суммарный) выброс каждого (i-го) вещества расчитывается отдельно для каждого периода года по формуле:
k
Mi j = åaВ (M’ik +M’’ik )*Nk *Djp *10-3, кг ,
k=1
где aВ - коэффициент выпуска в смену;
Nk - количество автомобилей k-й группы на предприятии;
Djp - количество рабочих дней в расчетном периоде года;
j - период года (теплый (т), холодный (х), переходный (п)).
Количество рабочих дней в расчетном периоде зависит от режима работы предприятия и длительности периодов со средней температурой ниже -5 С, от -5 С до +5 С, выше +5 С.
Для определения годового суммарного выброса массы одноименных веществ по периодам суммируются:
М i = Mтi + Mхi + Mпi , кг.
Максимальный разовый выброс i-го вещества (Gi) рассчитывается по формуле:
k
Gi = å ((mпрik *tпр +mLik *L+mxxik *txx)aВNk ) / 60tp , г/сек,
k=1
где tp - время разъезда автомобилей, принятое равным 120 мин.
Максимальный разовый выброс рассчитывали для месяца с наиболее низкой среднемесячной температурой.
Приведем ПРИМЕР расчета выбросов загрязняющих веществ для грузовых автомобилей грузоподъемностью 3-6 т. Количество автомашин - 4.
Выброс оксида углерода.
Холодный период.
M’CO = 26,1*4+59,3*1+18,1*1=181,8г
M’’CO = 59,3*1+18,1*1=77,4г
Переходный период.
M’CO = 26,1*0,9*4+59,3*0,9*1+18,1*1=165,43г
M’’CO = 59,3*0,9*1+18,1*1=71,47г
Теплый период.
M’CO = 18,1*4+47,4*1+18,1*1=137,9г
M’’CO = 47,4*1+18,1*1=65,5г
Валовой выброс.
MхCO = 0,8(181,8+77,4)4*65*10-3=53,9136кг
MпCO = 0,8(165,43+71,47)4*86*10-3=65,1949кг
MтCO = 0,8(137,9+65,5)4*114*10-3=74,2003кг
Общий валовой выброс.
MoCO = 53,9136+65,1949+74,2003=193,3088кг=0,19331т/год
Максимальный разовый выброс.
G’co = 0,8*181,8*4 / 60*120=0,08082г/сек
Выброс углеводородов (СН).
Холодный период.
М’СН = 5,4*4+10,3*1+2,9*1=34,8г
М’’СН = 10,3*1+2,9*1=13,2г
Переходный период.
М’СН = 4,86*4+9,27*1+2,9*1=31,61г
М’’СН = 9,27*1+2,9*1=12,17г
Теплый период.
М’СН = 2,9*4+8,5*1+2,9*1=23,0г
М’’СН = 8,5*1+2,9*1=11,4г
Валовой выброс.
МхСН = 0,8*48,0*4*65*10-3=9,9840кг
МпСН = 0,8*43,78*4*86*10-3=12,0483кг
МтСН = 0,8*34,4*4*114*10-3=12,5491кг
Общий валовой выброс.
МoСН = 9,984+12,0483+12,5491=34,5814кг=0,03458т/год
Максимальный разовый выброс.
G’CH = 0,8*34,8*4 / 60*120=0,01547г/сек
Выброс диоксида азота (NO2).
Холодный период.
М’NO = 0,2*+0,8*1+0.2*1=1,8г
М’’NO = 0,8*1+0,2*1=1,0г
Переходный период.
М’NO = 0,18*4+0,72*1+0,2*1=1,64г
М’’NO = 0,72*1+0,2*1=0,92г
Теплый период.
М’NO = 0,2*4+1,0*1+0,2*1=2,0г
М’’NO = 1,0*1+0,2*1=1,3г
Валовой выброс.
МхNO = 0,8*2,8*4*65*10-3=0,5824кг
МпNO = 0,8*2,56*4*86*10-3=0,7045кг
МтNO = 0,8*3,3*4*114*10-3=1,2038кг
Общий валовой выброс.
MoNO = 0,5824+0,7045+1,2038=2,4907кг=0,00249т/год
Максимальный разовый выброс.
G’NO = 0,8*2*4 / 7200 = 0,00089 г/сек
Выброс ангидрида сернистого (диоксида серы).
Холодный период.
М’SO = 0,03*4+0,22*1+0,029*1=0,369г
М’SO = 0,22*1+0,029*1=0,249г
Переходный период.
М’SO = 0,0288*4+0,198*1+0,029*1=0,3422г
М’SO = 0,198*1+0,029*1=0,227г
Теплый период.
М’SO = 0,029*4+0,18*1+0,029*1=0,325г
М’SO = 0,18*1+0,029*1=0,209г
Валовой выброс.
МхSO = 0,8*0,618*4*65*10-3=0,12854кг
МпSO = 0,8*0,5692*4*86*10-3=0,15664кг
МтSO = 0,8*0,534*4*114*10-3=0,19480кг
Общий валовой выброс.
МoSO = 0,12854+0,15664+0,19480=0,47998кг=0,00048т/год
Максимальный разовый выброс.
G’SO = 0,8*0,369*4 / 7200 = 0,000181 г/сек
Аналогично проводятся расчеты выбросов загрязняющих веществ и по другим группам автомашин.
Исходные данные для расчета:
время прогрева - 4 мин.,
количество автомобилей к-той группы – 1-я группа: топливо бензиновое — №№шт;
2-я группа: дизельное топливо — №№№шт.
количество рабочих дней в расчетном периоде: холодный -65+№ дн, переходный - 86+№ дн, теплый – 114+№ дн;
коэффициент выпуска - 0,8;
пробег автомобиля по территории - 1 км + 0,1№ км;
время холостого хода - № мин;
время разъезда автомобилей - 90мин+10№мин.
Виды автомобилей: стоянка открытая, средств подогрева нет;
при номерах 1, 2: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг;
2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг.
при номерах 3, 4: 1-я гр. — легковые;
2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг;
при номерах 5, 6: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью до 1000кг;
2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг
при номерах 7, 8: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг,
2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 3000 до 6000кг;
при номерах 9, 0: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 3000 до 6000кг,
2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг;
Задача №2-1.
Проводятся расчеты выбросов загрязняющих веществ аналогично рассмотренному выше примеру для групп автомашин, привести перечень в таблице 7. Результаты расчетов выбросов загрязняющих веществ представляют в виде таблицы 8.
Таблица 7. Перечень автотранспортных средств
| №№ группы | Наименование, тип | Кол-во, шт. | Грузо- подъемность, т | Тип двигателя |
| 1-я | ||||
| 2-я |
Таблица 8. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от транспортных средств
| Группы машин | Грузоподъем-ность, т | Кол-во машин в группе | Углерода оксид | Углеводороды | Азота диоксид | Свинец | Сажа | |||||
| валовой выброс, т/год | макс.разовый выброс, г/сек | валовой выброс, т/год | макс.разовый выброс, г/сек | валовой выброс, т/год | макс.разовый выброс, г/сек | валовой выброс, т/год | макс.разовый выброс, г/сек | валовой выброс, т/год | макс.разовый выброс, г/сек | |||
| Легковые карбюраторные | ||||||||||||
| Х (холодный период) | ||||||||||||
| П(переходный) | ||||||||||||
| Т (теплый) | ||||||||||||
| Всего за год, кг | ||||||||||||
| Грузовые карбюраторные | ||||||||||||
| Х (холодный период) | ||||||||||||
| П(переходный) | ||||||||||||
| Т (теплый) | ||||||||||||
| Всего за год, кг | ||||||||||||
| Всего от автотранспорта за год, кг | ||||||||||||
| т | ||||||||||||
| Всего от транспорта, т |
ЗАДАНИЕ №3