CC BY
70
УДК 504.05: 504.064
DOI: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-41-54
МЕТОДИКА РАСЧЕТА СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ГОРОДОВ С НЕБЛАГОПРИЯТНЫМИ ГЕОГРАФИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ
METHOD OF CALCULATION OF DECREASE IN POLLUTION OF ATMOSPHERIC AIR OF THE CITIES WITH ADVERSE GEOGRAPHICAL CONDITIONS
Рассмотрен вариант методики расчета и снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями.
Предложен вариант расчета выброса i-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами. Составлена блок-схема расчетной модели i-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами ЗВ — загрязняющие вещества (токсичные и вредные).
Разработана методика расчета индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) i-м загрязняющим веществом автотранспортного средства в зависимости от рельефа местности.
Автором предложен вариант расчета выброса i-го компонента вредного воздействия на единицу территории, г/м2 ч-1.
Предложен вариант расчета качества воздушной среды C (доли ПДК) с учетом применения инженерных сооружений, снижающих техноприродную опасность
Доказана целесообразность использования методики расчета и снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями. Она основана на системе управления рисками техноприродных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой, на определении интегрального показателя качества воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей комплекс мер технического, технологического и организационного направлений.
Определено, что основные этапы разработки Методики повторяют «петлю качества», предусматривающую постоянное совершенствование системы управления качеством воздушной среды. Структурная схема Методики состоит из последовательно осуществляемых расчетов пяти этапов. По завершении этапа 5 происходит возврат к этапу 1 на более высоком качественном уровне. Управление рисками техноприродных процессов происходит с формированием стратегии (далее Методика) в области повышения качества воздушной среды на улично-дорожной сети городов со сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населенных пунктов.
Установлено, что Методика расчета и снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями базируется на управлении качеством окружающей среды городов.
Ключевые слова: методика расчета; снижение загрязнения; атмосферный воздух; географические условия; техноприродные процессы1; управление рисками; инженерная защита; экология; безопасность
The option of a calculation procedure and decrease in pollution of atmospheric air of the cities with adverse geographical conditions is considered.
The option of calculation of emission i-type of pollutant is offered by vehicles. The flowchart of the settlement i-type model of pollutant by STARS vehicles — pollutants is made (toxic and harmful).
The method of calculation of the index of pollution of the atmosphere (IPA) of i-type by vehicle pollutant depending on a land relief is developed.
A. П. Щербатюк, Забайкальский государственный университет, г. Чита andrey. shcherbatyuk.63@.ru
A. Scherbatyuk, Transbaikal State University, Chita, Russia
The author has offered emission calculation option i-type component of harmful effects on unit of the territory, to g/m2 hour-1.
The option of calculation of quality of the air Ci environment (maximum allowable concentration share), taking into account application of the engineering constructions reducing technical and natural danger is offered.
Expediency of calculation procedure use and decrease in pollution of atmospheric air of the cities with adverse geographical conditions is proved. It is based on a control system of technical and natural risks of processes in the cities with the developed transport infrastructure, and on definition of an integrated indicator of the air environment quality at negative social and economic consequences of anthropogenous influences including a package of measures of the technical, technological and organizational directions.
It is defined that the main development stages of the Technique repeat the «quality loop», providing constant improvement of a control system of quality of the air environment. The block diagram of the Technique consists of consistently performed calculations of five stages. After the end of the stage 5, there is a return to the stage 1 at a higher qualitative level. Risk management of technical and natural processes happens to strategy formation (further the Technique) in the field of quality improvement of the air environment in street road network of the cities with a difficult landscape and adverse climatic conditions on the basis of realization of the principles of ecological safety of settlements.
It is established that the calculation procedure and decrease in pollution of atmospheric air of the cities with adverse geographical conditions is based on quality management of the environment of the cities. It is based on a control system of technical and natural risks of processes in the cities with the developed transport infrastructure, on definition of an integrated indicator of the air environment quality at negative social and economic consequences of anthropogenous influences including a package of measures of the technical, technological and organizational directions
Key words: method of calculation; reducing pollution; air; geographical conditions; induced processes; management of risks; engineering protection; ecology; security
Методика расчета и снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями базируется на управлении качеством окружающей среды городов. Она основана на системе управления рисками техно-природных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой (далее Система), на определении интегрального показателя качества воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей комплекс мер технического, технологического и организационного направлений.
Управление рисками техноприродных процессов должно начинаться с формирования стратегии (далее Методика) в области повышения качества воздушной среды на улично-дорожной сети городов со сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населенных пунктов.
Структурная схема Методики (рис. 1) состоит из последовательно осуществляемых расчетов пяти этапов.
Как следует из схемы, по завершении этапа 5 происходит возврат к этапу 1 на более высоком качественном уровне. Таким образом, основные этапы разработки Методики повторяют «петлю качества», предусматривающую постоянное совершенствование системы управления качеством воздушной среды.
1 этап Методики. Расчет выброса 1-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами. Расчет выброса загрязняющих веществ АТС в атмосферу может осуществляться по упрощенной и детализированной расчетной схеме. Детализированная расчетная схема используется при инвентаризации выброса загрязняющих веществ АТС в атмосферный воздух при наличии данных о численности и интенсивности движения АТС. Упрощенная расчетная схема используется при инвентаризации выброса загрязняющих веществ АТС в атмосферный воздух при наличии данных о топливопотреблении.
1. Расчеты выполняются для следующих загрязняющих веществ: СО — оксид углерода;УОС — углеводороды в пересчете на СН185; NOx — оксиды азота в пересчете
на
NO
2'
CxHy —
углеводороды; бензапи-рен; РМ — твердые частицы в пересчете на углерод; SO2 — диоксид серы; С02 — диоксид углерода. При выполнении расчетов потребление моторного топлива должно быть дифференцировано по расчетным типам и экологическим классам АТС.
2. В целях проведения расчетной инвентаризации выбросов АТС разделены на следующие типы: легковые автомобили; грузовые автомобили и автобусы полной массой до 3500 кг; грузовые автомобили полной массой более 3500 кг; автобусы полной массой более 3500 кг.
Более высокий качественный уровень
Рис. 1. Структурная схема разработки методики снижения загрязнения атмосферного воздуха городов
Fig. 1. Block diagram of reduction techniques development of urban air pollution
Каждый тип АТС в зависимости от вида используемого топлива разделен на следующие подтипы: АТС, работающие на бензине; АТС, работающие на дизельном топливе; АТС, работающие на сжиженном нефтяном газе; АТС, работающие на компримированном (сжатом) природном газе.
3. Указанные в п. 2 АТС в соответствии с их экологическими характеристиками подразделяются на семь экологических классов:
1) 0 (Евро 0) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 02, 03, 04 - уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.83-99, уровень выбросов А); (Прави-
лам ЕЭК ООН № 49 — поправки серии 01); ГОСТ 37.001.070 и более ранним требованиям) ;
2) 1 (Евро 1) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии В, С) (ГОСТ Р 41.83-99, уровень выбросов В, С); по Правилам ЕЭК ООН № 49 (поправки серии 02, уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.49-99, уровень выбросов А);
3) 2 (Евро 2) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 04 — уровень выбросов В, С, D) (ГОСТ Р 41.83-99, уровень выбросов В, С, Д); Правилам ЕЭК ООН № 49 (поправки серии 02, уровень
выбросов В) (ГОСТ Р 41.49-99, уровень выбросов В);
4) 3 (Евро 3) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 05 - уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.832004, уровень выбросов А); Правилам ЕЭК ООН №49 (поправки серии 03, 04 — уровень выбросов А);
5) 4 (Евро 4) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 05 — уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.83-2004, уровень выбросов А); Правилам ЕЭК ООН № 49 (поправки серии 03, 04 — уровень выбросов А);
6) 5 (Евро 5) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 05 — уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.832004, уровень выбросов А); Правилам ЕЭК ООН № 49 (поправки серии 03, 04 — уровень выбросов А);
7) 6 (Евро 6) — АТС, имеющие официальное утверждение (сертификат соответствия) транспортного средства по Правилам ЕЭК ООН № 83 (поправки серии 05 — уровень выбросов А) (ГОСТ Р 41.832004, уровень выбросов А); Правилам ЕЭК ООН № 49 (поправки серии 03, 04 — уровень выбросов А).
Приведенные в данной методике удельные выбросы загрязняющих веществ АТС различных экологических классов отражают усредненный выброс загрязняющих веществ при движении АТС по городским улицам и дорогам регулируемого и непрерывного движения, а также при пуске и прогреве двигателя АТС после стоянки. При выполнении расчетов соответствующий расчетный тип АТС определяется типом АТС, видом используемого топлива и экологическим классом АТС.
При выполнении расчетов потребление моторного топлива дифференцировано по расчетным типам и экологическим классам АТС в соответствии с п.п. 2 и 3.
Блок-схема расчетной модели /-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами города представлена на рис. 2.
При выполнении расчетов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
— численность АТС соответствующего экологического класса определяется на основании исследований структуры парка транспортных средств, зарегистрированных на территории крупнейших городов;
— интенсивность движения, состав транспортных потоков и условия движения АТС определяются на основании результатов мониторинга параметров транспортных потоков, движущихся по городским улицам и дорогам различных категорий, классифицируемым в соответствии со СНиП 2.07.01-89;
— интенсивность движения на конкретном участке улично-дорожной сети определяется количеством АТС, прошедших данный участок за определенный период времени;
— периоды года (холодный, теплый, переходный) определяются по величине среднемесячной температуры (месяцы, в которых среднемесячная температура ниже —5 С, относятся к холодному периоду, месяцы со среднемесячной температурой выше +5 С — к теплому периоду и с температурой от —5 °С до +5 °С — к переходному, длительность расчетных периодов и среднемесячные температуры определяются в справочнике по климату).
В данной методике приняты следующие условные обозначения:
1) вид моторного топлива: Б — бензин; ДТ — дизельное топливо; СНГ — сжиженный нефтяной газ; КПГ — компримирован-ный (сжатый) природный газ;
2) период года: X — холодный; Т — теплый.
Упрощенная расчетная схема выброса загрязняющих веществ автотранспортными средствами.
1. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа М рассчитывается по формуле
М . = я. . • О ■ • 10-3, т,
1П1 &1П1 '
1Р.■
1Р■ ^Р■
(1)
где О. — потребление моторного топлива р-го вида автотранспортными средствами .-го расчетного типа при движении по городским улицам и дорогам за определенный период, т;
Я1р. — удельный выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами .-го расчетного типа при использовании р-го вида топлива, г/кг.
2. Расчет удельного выброса г-веще-ства, например, концентрации оксида углерода (есо) производится по формуле
е.. = е =(0,5+0,0Ш'К )К."К' К- К- К к ,
с7 со у 7 1 т'Аусвпр'
где 0,5 — фоновое загрязнение атмосферного воздуха... происхождения, мг/м3;
N — суммарная интенсивность движения автомобилей на дороге, автом/ч;
Кт — коэффициент токсичности автомобилей по выбросу в атмосферный воздух окиси углерода;
КА — коэффициент, учитывающий аэрацию местности;
К — коэффициент, учитывающий изменение загрязненного атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины определенного уклона;
Кс — коэффициент, учитывающий изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра;
Кв — коэффициент, учитывающий изменения концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха;
Кп — коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечения;
к — региональный коэффициент для оценки ежечасных концентраций загрязняющих веществ в воздушной среде городов, расположенных в регионах со сложным ландшафтом и длительным холодным периодом.
Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле
где Р1 — состав автотранспорта в долях единицы.
Коэффициент Кт определяется в зависимости от типа автомобиля (легкий грузовой, средний грузовой, тяжелый грузовой (дизельный), автобус, легковой). Значение коэффициента КА, учитывающего аэрацию местности: транспортные тоннели, транспортные галереи, магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой с двух сторон, жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке, городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные, эстакады, виадуки, высокие насыпи, пешеходные тоннели.
Значение коэффициента К , учитывающего изменение загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона: 0, 2, 4, 5, 6, 8 ° и т.д.
3. Определение эффекта суммации действия загрязняющих веществ.
При оценке степени загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей необходимо учитывать не только содержание, но и состав загрязняющих примесей. Концентрация каждого из веществ может быть меньше предельно допустимой, но их совместное действие вызывает такой же эффект, как и при содержании, превышающем ПДК. Это явление называется эффектом суммации действия.
При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ однонаправленного действия (раздражающие, канцерогенные, токсические, фиброгенные, мутагенные и др.) следует учитывать эффект суммации действия — сумма отношений концентраций таких веществ к их ПДК не должна ппевъттттятъ еттиниттьт:
ПДК! ПДКг
пдк„
< 1
(3)
где Я1Р]2,- я. — фактические концен-
К =ЕР+К ,
т 1 п7
трации веществ в атмосферном воздухе;
ПДК1 ПДК2,... ПДКП — предельно допустимые концентрации тех же веществ.
(2)
Рис. 2. Блок-схема расчетной модели ¡-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами ЗВ - загрязняющие вещества
( токсичные и вредные)
Fig. 2. Block diagram of the computational model ofi-type pollutant vehicles PS - pollutants (toxic or harmful)
4. Выброс г-го загрязняющего вещества всеми автотранспортными средствами при использовании моторного топлива определенного вида М.р рассчитывается по формуле
м.„ = У м ш , т
V ¿—I Ш' 1 • /=1
(4)
5. Выброс г-го загрязняющего вещества всеми автотранспортными средствами при использовании всех видов моторного топлива М. рассчитывается по формуле
М = . , т.
р=1
(5)
Детализированная расчетная схема 1. Выброс г-го загрязняющего вещества (кроме углеводородов) М. автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа рассчитывается по формуле
М = М11 + М21, (6)
где М1. — выброс г-го загрязняющего вещества при движении АТС, т;
М21 — выброс г-го загрязняющего вещества при пуске и прогреве двигателя АТС после стоянки, т;
Массовый выброс углеводородов Му с для автотранспортных средств класса Евро 0 с бензиновыми двигателями рассчитывается по формуле
М = М. + М2 + М3 , (7)
уос 1уос 2уос Зуос' 4 '
где М3тос — выброс УОС за счет топливных испарений, т.
Состав смеси оказывает самое большое влияние на содержание токсичных компонентов. В качестве оценочного показателя состава рабочей смеси используется коэффициент избытка воздуха а:
а = Lф ^о,
(8)
где Lф — фактическое количество воздуха, затраченное на сжигание 1 кг топлива; Lо — теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.
При а=1 смесь носит название сте-хиометрической (равновесной) и соответствует массовому количеству воздуха 14,9 кг. При обогащении смеси (а<1) уве-
личивается выброс токсичных продуктов неполного сгорания. При обеднении (а>1) смеси СО снижается, а количество углеводородов увеличивается, что объясняется пропуском зажигания и неустойчивой работой двигателя.
В области наиболее эффективного сгорания а=1,0...1,1 с минимальной концентрацией СО и СхНу образуется максимальное количество окислов азота. В зоне мощностного обогащения а=0,9...0,95 концентрация NOх несколько ниже, хотя температура сгорания максимальная, несколько увеличивается содержание СО и СхНу. Этот режим можно использовать при движении автомобиля. На режимах холостого хода и принудительного холостого хода двигатель работает на обедненной смеси а=1,3...1,4. При этом мало NOх и СО, но увеличивается количество СхНу. Пуск холодного двигателя осуществляется при обогащенной смеси а=0,7...0,8, увеличивается выброс СО и СхНу и снижается N0^ В дизелях воспламенение топлива определяется температурой самовоспламенения и происходит при увеличенных а=1,2...1,4.
Температуры рабочего цикла в дизелях значительно выше, чем в бензиновых ДВС, поэтому выбросы N0x увеличиваются. Эта же высокая температура способствует пиролизу углеводородов топлива, поэтому увеличивается выделение атомарного углерода в виде сажи.
Эффективность процесса сгорания у дизелей, в том числе экологическая, определяется процессами подачи топлива, его распыливанием, организацией движения воздуха в камере сгорания. Так как в дизелях всегда процесс сгорания топлива осуществляется при избытке воздуха, т.е. окислителя-кислорода, то в отработавших газах содержится значительно меньшее количество продуктов неполного сгорания — СО, СхНу.
2. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при движении по участку улично-дорожной сети соответствующей категории в течение суток М ы рассчитывается по формуле
М. = тл■,.■ ■ /ы ■ N■ы ■ 1 0 3 т/сут,
1.
=1=к 1к1
= .к!
(9)
где т. — пробеговый выброс г-го загрязняющего вещества АТС /-го расчетного типа при движении по улицам и дорогам к-й категории, г/км;
/ы — протяженность 1-го участка улиц и дорог к-й категории, км;
N.n — интенсивность движения АТС /-го расчетного типа на 1-м участке улиц и дорог к-й категории в течение суток, тыс. авт./сут.
I. П — магистральные дороги регулируемого движения и магистральные улицы общегородского значения регулируемого движения, магистральные улицы районного значения в период пиковой загрузки (скорость сообщения V < 15 км/ч), а также магистральные улицы общегородского значения непрерывного движения и магистральные дороги скоростного движения при V < 30 км/ч;
1.МП — магистральные дороги регулируемого движения и магистральные улицы общегородского значения регулируемого движения в межпиковый период при
V > 15 км/ч;
II — магистральные улицы районного значения в межпиковый период при
V > 15 км/ч;
III — магистральные улицы общегородского значения непрерывного движения при V > 30 км/ч;
IV — магистральные дороги скоростного движения при V > 30 км/ч.
Для тех участков городских улиц и дорог, загрузка которых разделяется на пиковый и межпиковый период, величина Мк рассчитывается по формуле
=(<= ■ К ■ < • ) ■ I = ■ 1 о" 'т/суг'(10)
где n==jk — пробеговый выброс в пиковый период, г/км;
— пробеговый выброс в межпиковый период, г/км;
Л== — интенсивность движения в пиковый период, тыс. авт/сут;
(V1= — интенсивность движения в межпиковый период, тыс. авт/сут.
3. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при движении по участку улично-дорожной сети за определенный расчетный период времени М. рассчитывается по формуле
Щи = Мк • * , т,
укг
(11)
где * — расчетный период времени, сутки.
4. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при движении по улицам и дорогам соответствующей категории за определенный расчетный период времени Мк рассчитывается по формуле
М.=Е М 1==/ , т.
(12)
5. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при движении по улицам и дорогам всех категорий М рассчитывается по формуле
мт=Ем(=( , т.
(13)
6. Выброс г-го загрязняющего вещества при движении автотранспортных средств всех расчетных типов рассчитывается по формуле
ми=е м„,
(14)
.=1
7. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при пуске и прогреве двигателей в течение суток для конкретного периода года М2„п рассчитывается по формуле
м. = т. • П, ■ п. ■ ==. • N= ■ 1 О-3, т/сут (15)
где т2^п — выброс г-го загрязняющего вещества при пуске и прогреве двигателя АТС /-го расчетного типа для п-го периода года, г/мин;
* — время прогрева двигателя, мин; п — количество холодных пусков в день АТС /-го расчетного типа;
/=1
а. — коэффициент выезда АТС j-го расчетного типа;
N. — количество АТС j-го расчетного типа, зарегистрированных на территории города, тыс. авт.
8. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами соответствующего расчетного типа при пуске и прогреве двигателей за определенный расчетный период времени М2„ рассчитывается по формуле
3
Щ = X , т, (16)
и=1
где t — продолжительность расчетного периода соответственно в холодный, переходный и теплый период года, сут.
9. Выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами всех расчетных типов при пуске и прогреве двигателей М2. рассчитывается по формуле
М2,= 2 /( , т,
(17)
3 =1
Коэффициент выезда а. и количество стоянок щ и удельные топливные испарения т и т — принимаются по данным
сутзп ]п I ^
справочников Выброс УОС.
10. АТС всех расчетных типов М
1 Зуое
рассчитывается по формуле
мзтс=е е м,
3vocjn
, т,
(19)
3=1 п=1
10. Выброс УОС автотранспортными средствами с бензиновыми двигателями в результате топливных испарений М
1 г 3уое]п
рассчитывается по формуле м3тф = (т + а, • и,. • т,„ ) • Г„ • N , • 1 0"3 , т, (18)
где т — удельные топливные испарения АТС j-го расчетного типа за счет внутрису-точных изменений температуры, для п-го периода года г/сут;
т.п — удельные топливные испарения во время стоянки АТС j-го расчетного типа для п-го периода года (температура охлаждающей жидкости двигателя АТС более 70 С), г/сут.;
а. — коэффициент выезда АТС j-го расчетного типа;
п. — количество стоянок в сутки (количество холодных пусков) АТС j-го расчетного типа длительностью более 1 ч;
N — количество АТС j-го расчетного типа, тыс. авт.;
tn — продолжительность расчетного периода года (холодного, переходного и теплого), сут.
где Р — количество расчетных типов АТС принимаются по данным справочников.
2 этап Методики. Разработка методики расчета индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) г-м загрязняющим веществом автотранспортного средства в зависимости от рельефа местности.
Индекс загрязнения атмосферы /-м загрязняющим веществом автотранспортного средства зависит от рельефа местности и рассчитывается по следующей методике:
1) определение рельефа местности по карте города, которые представлены на сайте программы высот [Российский УКВ портал-карта высот http://www.vhfdx.ru/ kaгta-vyisot];
2) по рельефной карте определяются требуемые высотные отметки, включая наивысшую отметку.
Например, наивысшая отметка рельефа в черте г. Чита — 1039 м (гора Чита), наименьшая — 632 м (в долине р. Ингода между пос. Песчанка и пгт. Атамановка). В черте города расположена гора Титовская сопка (780 м) — вулканическая постройка, формирование которой началось в верхнем палеозое;
3) детализация топографических карт и высотных отметок города и административных райнов города [Российский УКВ портал-карта высот http://www.vhfdx.ru/ karta-vyisot] (рис. 3).
1. Расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) по пяти веществам, концентрация которых является наибольшей:
/Ст) ЕГЧСД'
(20)
где qсpl — средняя концентрация /-вещества;
пдк. — среднесуточная ПДК /-вещества; Среднее значение с. для групп веществ
с. — безразмерная константа, позволяю- четырех классов опасности принимается
щая привести степень вредности /-го веще- равным: для первого — 1,7; для второго —
ства к вредности оксида серы. 1,3; третьего — 1,0; четвертого — 0,9.
L20 0
Рис. 3. Топографические карты и высотные отметки города Fig. 3. Topographic maps and elevations of the city
2. Расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы ИЗА г-го загрязняющего вещества всеми автотранспортными средствами в зависимости от высоты над уровнем моря определяется по формуле
J(т) = - 0,157х+108, (21)
где х — высоты над уровнем моря, м.
3. Расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы г. Чита пятью приоритетными веществами определяется по эмпирической формуле
J (т) =0,1656х3-998,15х2+2Е+0,6х-1Е+0,9,
где х — общий выброс ЗВ пятью приоритетными веществами.
4. Сравнительная оценка ИЗА. Величина комплексного индекса загрязнения атмосферы является режимной характеристикой качества воздуха.
При расчете этого показателя используется среднегодовая концентрация примесей.
В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня загрязнение считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным при ИЗА 5...6, высоким при ИЗА 7...13 и очень высоким при ИЗА равном или больше 14.
3 этап Методики. Расчет выброса г-го компонента вредного воздействия на единицу территории, г/м2 ч-1
Расчет выброса /-го компонента вредного воздействия на единицу территории, г/м2 ч-1 определяется по формуле
Щ=Цм,тф/¥ТЕР„ (22)
у=1 п=1
где F ТЕР. — площадь территории, м2;
3 N
(М3ТОС) - выбросы АТС
.=1 п=1
всех расчетных типов, г/ч-1.
4 этап Методики. Расчет качества воздушной среды С. (доли ПДК )без применения инженерных сооружений, снижающих техноприродную опасность
С,
вз,
(23)
где со. — выброс г-го компонента вредного воздействия на единицу территории, г/м2 ч-1; ¡01 — количество транспорта, ед.; к — региональный коэффициент = 2 (ИЗА5<14);
X. — удаление г-ого компонента вредного воздействия на единицу площади поглотителя, г/м2 ч-1;
N — количество объектов, осуществляющих удаление /-го компонента вредного воздействия, ед.;
ПДВ. — предельно допустимая концентрация, г/м3;
£). — скорость выведения транспортного загрязнения г-го компонента (м/с) основана на учете в модели условий, обеспечивающих гео- и биофизические механизмы очищения, а также снижения при использовании технических средств.
5 этап Методики. Расчет качества воздушной среды С. (доли ПДК) с учетом применения инженерных сооружений, снижающих техноприродную опасность 1. Расчет качества воздушной среды С. (доли ПДК) представлен в виде совместной работы загрязняющих и снижающих, а также удаляющих устройств в транспортных инженерных сооружениях:
С,= К,
corQ-ÄrN
(24)
2. Степень защиты воздушной среды оценивается при помощи учета обработки загрязненного воздуха поверхностями растений.
Поток удаления при помощи растений X (г/м2 с-1) оценивался на основе модели UFORE (Nowak, Crane):
Л, = С„ • D • , (25)
где Sy4 — площадь рассматриваемой терри-
2
тории, м
Sлп — площадь поглощающей поверхности деревьев, м2;
С/п — начальная расчетная концентрация (г/м3), определяется с использованием Гауссовой модели рассеивания.
3. Площади парков и скверов, лесополос рассчитываются по формулам:
N -V
авт авт
»ОБЩ
К
(26)
где S — общая площадь требуемых технических скверов и парков, лесополос, га; N — количество автомобилей;
авт 7
V авт— выброс одного автомобиля, т; К — удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), т/га;
K = K + K
(27)
п. щв, '
где параметр X= Хпу+ Хп+ Xf in+ Xf out включает поглощение с помощью технологических способов (технологические парки и скверы — летом.) В холодный период года предлагается снижение с помощью технических устройств (перевод на газовое топливо ).
где Ктоп — удельное поглощение тополем;
К ак — удельное поглощение акацией. Доля озелененных территорий общего пользования должна составить
8 = 8 + (28)
норм. г п7 4 '
о «
где 8норм — площадь зеленых насаждений общего пользования (согласно СНИП);
8г — реальная площадь зеленых насаждений;
Бп, — необходимая площадь зеленых насаждений. Тогда
S = S - S. (29)
п норм. г 4 '
Таким образом, основные этапы разработки Методики снова повторяют «петлю качества», предусматривающую постоянное совершенствование системы управления качеством воздушной среды.
ак,
Структурная схема Методики состоит из последовательно осуществляемых расчетов пяти этапов. По завершении этапа 5 происходит возврат к этапу 1 на более высоком качественном уровне. Управление рисками техноприродных процессов происходит с формированием стратегии (далее Методика) в области повышения качества воздушной среды на улично-до-рожной сети городов со сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населенных пунктов.
Список литературы_
Методика расчета и снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями базируется на управлении качеством окружающей среды городов. Она основана на системе управления рисками техноприродных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой, на определении интегрального показателя качества воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей комплекс мер технического, технологического и организационного направлений.
1. Ворожнин В. С. Изучение автотранспортного воздействия на участников дорожного движения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13 (39). № 1 (8). С. 1848—1852.
2. Ворожнин В. С. Разработка методики обеспечения экологической безопасности участников дорожного движения (на примере крупного города): автореф. дис. М., 2014. 21 с.
3. Ворожнин В. С., Маркелов Ю. И. Изучение влияния загрязнения воздушной среды крупного города на участников дорожного движения / / Эколого-географические проблемы природопользования нефтегазовых регионов — теория, методы, практика: доклады IV Междунар. науч.-практ. конф. Нижневартовск: Нижневарт. гос. гуманит. ун-т, 2010. С. 221—224.
4. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. М., 1999. 12 с.
5. Медведева М. А. Системный подход к оценке техногенных рисков: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург, 2005. 119 с.
6. Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов. М.: Автополис-плюс, 2008. 80 с.
7. Швыряев А. А., Меньшиков В. В. Оценка риска воздействия загрязнения атмосферы в исследуемом регионе. М.: Изд-во МГУ, 2004. 124 с.
8. Якимов М. Р. Научная методология формирования эффективной транспортной системы крупного города: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 2011. 47 с.
9. Ashmore M. R., Dimitroulopoulou C. Personal exposure of children to air pollution // Atmospheric Environment. 2009. Vol. 43. P. 128-141.
10. Potoglou D., Kanaroglou P. S. Carbon monoxide emissions from passenger vehicles: predictive mapping with an application to Hamilton, Canada // Transportation Research Part D. 2005. Vol. 10. P. 97-109.
List of literature_
1. Vorozhnin V. S. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk (Bulletin of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences), 2011, vol. 13 (39), no. 1 (8), pp. 1848-1852.
2. Vorozhnin V. S. Methods of ecological safety increase of vehicles on the road network of a large city (for example, the protection of ambient air traffic participants) [Metodika povysheniya ekologicheskoy bezopasnosti avtotransporta na ulichno-dorozhnoy seti krupnogo goroda (na primere zashhity vozdushnoy sredy uchastnikov dorozhnogo dvizheniya)]: Abstract. dis. Moscow, 2014, pp. 8-11.
3. Vorozhnin V. S., Markelov Yu. I. Ekologo-geograficheskie problemy prirodopolzovaniya neftegazovyh regionov — teoriya, metody, praktika (Ecological-geographical problems of natural resources of oil and gas regions - theory, methods, practice): report of IV International. scientific-practical. conf. Nizhnevartovsk: Nizhnevartovsk State Humanit. University Press, 2010, pp. 221-224.
4. Metodika opredeleniya vybrosov avtotransporta dlya provedeniya svodnyh raschetov zagryazneniya atmosfery gorodov [Method of determining emissions of vehicles for summary calculations of urban atmospheric pollution]. Moscow, 1999. 12 p.
5. Medvedeva M. A. System approach to the assessment of technological risk [Sistemny podhod k otsenke tehnogennyh riskov]: Abstract. dis. ... cand. phys.-math. sciences. Yekaterinburg, 2005. 119 p.
6. Raschetnaya instruktsiya (metodika) po inventarizatsii vybrosov zagryaznyayushhih veshhestv ot avtotransportnyh sredstv na territorii krupneyshih gorodov [Settlement Instructions (technique) on the inventory of pollutant emissions from motor vehicles on the territory of the largest cities]. Moscow: Avtopolis Plus, 2008. 80 p.
7. Shvyryaev A. A., Menshikov V. V. Otsenka riska vozdeystviya zagryazneniya atmosfery v issleduemom regione [Risk assessment effects of air pollution in the studied area]. Moscow: MGU, 2004. 124 p.
8. Yakimov M. R. Scientific methodology for creating an effective transport system of a large city [Nauchnaya metodologiya formirovaniya effektivnoy transportnoy sistemy krupnogo goroda]: Abstract. dis. ... dr. tehn. sciences. Moscow, 2012, pp. 9—25.
9. Ashmore M. R., Dimitroulopoulou C. Atmospheric Environment (Atmospheric Environment), 2009, vol. 43, pp. 128-141.
10. Potoglou D., Kanaroglou P. S. Transportation Research Part D (Transportation Research Part D), 2005, vol. 10, pp. 97-109.
Коротко об авторе _ Briefly about the author
Щербатюк Андрей Петрович, канд. техн. наук, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: охрана окружающей среды, загрязнение атмосферного воздуха andrey.shcherbatyuk.63@.ru
Andrey Scherbatyuk, candidate technical sciences, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: environmental protection, air pollution
Образец цитирования _
Щербатюк А. П. Методика расчета снижения загрязнения атмосферного воздуха городов с неблагоприятными географическими условиями // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 10. С. 41-54.
D0I: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-41-54
