CC BY
85
УДК 551.510.42
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА КАЧЕСТВО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА УЧАСТКЕ АВТОДОРОГИ ПО УЛ. ШИРЯМОВА
© О.Л. Лухнева1, А.А. Прохоров2, К.Н. Потапова3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Исследован транспортный поток на участке автодороги по ул. Ширямова как источник загрязнения атмосферного воздуха. Расчетным методом определены концентрации загрязняющих веществ, поступающих в результате работы ДВС. Проведен расчет приземных концентраций в зоне ближайшей жилой застройки. Ил. 2. Табл. 3. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: автотранспорт; загрязнение атмосферного воздуха.
ASSESSING MOTOR TRANSPORT EMISSION EFFECT ON ATMOSPHERIC AIR QUALITY IN THE ROAD SECTION
BY SHIRYAMOV STREET
O.L. Lukhneva, A.A. Prokhorov, K.N. Potapova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The article investigates the traffic flow in the road section by Shiryamov Street as a source of air pollution. The calculation method allows to determine the concentrations of the pollutants released as a result of internal combustion engines operation. The surface concentrations in the nearest residential area are calculated. 2 figures. 3 tables. 4 sources. Key words: motor transport; air pollution.
Распространенными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются объекты топливно-энергетической промышленности и автомобильный транспорт.
Уровень загрязнения воздуха в г. Иркутске очень высокий. Такой уровень, в первую очередь, создается концентрациями бенз(а)пирена, формальдегида, диоксида азота, взвешенных веществ. Наиболее загрязнена центральная часть города. Город Иркутск постоянно включается в приоритетный список городов с самым высоким уровнем загрязнения [1].
Целью данной работы является оценка воздействия выбросов автомобильного транспорта на качество атмосферного воздуха на участке автодороги по ул. Ширямова. Выбор участка определен высокой интенсивностью транспортного потока, а также разнообразием транспортных средств (ТС). На сегодняшний день самым распространенным видом ТС является автомобильный транспорт. Количество единиц транспортной техники на улицах г. Иркутска непрерывно растет. Качество городского атмосферного воздуха является основным фактором формирования санитарного и экологического благополучия городской среды.
Согласно [1], выбросы отработавших газов от автотранспорта, зарегистрированного территориальным
органом ГИБДД, на 1 января 2012 года составили: от легковых автомобилей 152393,61 т, грузовых -196973,39 т, автобусов - 66690,62 т. В г. Иркутске доля автотранспорта в суммарных выбросах составляет 60%, по ингредиентному составу преобладают выбросы оксида углерода (70%).
Специфической особенностью автотранспорта как источника выбросов загрязняющих веществ является мобильность и неорганизованность выбросов газовоздушной смеси.
При оценке работы двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств принято рассматривать следующие виды источников: открытая (закрытая) стоянка транспортных средств (ТС); работа техники; проезд ТС; обкатка двигателей ТС.
Для оценки состояния атмосферного воздуха авторами были проведены натурные наблюдения за потоком непрерывно движущихся ТС на участке автомобильной дороги по ул. Ширямова в г. Иркутске. Исследуемый участок обозначен на рис. 1. При этом все ТС распределялись на грузовые, автобусы и легковые. Полученные данные были обработаны при помощи статистических методов, что позволило получить усредненные данные по количеству автотранспортных средств, проезжающих на данном участке автодороги. Результаты представлены в табл. 1.
1Лухнева Ольга Леонидовна, кандидат технических наук, доцент кафедры городского строительства и хозяйства, тел.: 89086628066, e-mail: [email protected]
Lukhneva Olga, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Town Planning and Economy, tel.:
89086628066, e-mail: [email protected]
2Прохоров Антон Андреевич, студент, тел.: 89140004124.
Prokhorov Anton, Student, tel.: 89140004124.
3Потапова Кристина Николаевна, студентка, e-mail: [email protected] Potapova Kristina, Student, e-mail: [email protected]
Таблица 1 Результаты натурных наблюдений
Показатель Количество проезжающих ТС
Грузовые Автобусы Легковые
Утро 70 37 4164
(за один час)
День 67 40 2541
(за один час)
Вечер 63 30 2948
(за один час)
Ночь 4 2 556
(за один час)
Среднечасовое количество ТС 51 27 2552
Итого за сутки 1224 648 61254
Для определения количества выбросов загрязняющих веществ использовалось ПО «Автотранспортное предприятие» ООО «ЭКОцентр» версия 1.2.1.0., основанное на Методике проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортных предприятий (расчетным методом) [2]. При проведении расчетов использовались следующие категории ТС.
1. Для легковых ТС: средний объем двигателя 1,8-3,5л, тип подачи топлива - инжекторный, тип топлива - бензин.
2. Для грузовых ТС: грузоподъемность от 5 до 8 тонн, тип топлива - дизельное топливо.
3. Для автобусов - габариты - средний; тип топлива - дизельное топливо.
Из результатов расчётов максимально разового выброса для каждого типа автотранспортных средств в итоговые результаты по источнику занесены наибольшие значения, полученные с учетом неодновременности и нестационарности во времени движения автотранспортных средств.
Полученные результаты выбросов загрязняющих веществ целесообразно сравнить с предельно допустимыми (Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.133803).
При сравнении предельно допустимых и максимальных концентраций загрязняющих веществ выявлено превышение ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода. Люди, страдающие хроническими заболеваниями дыхательных путей и сердечно-сосудистыми заболеваниями, могут быть более чувствительны к превышению загрязняющих веществ.
Распространение в атмосфере загрязняющих веществ подчиняется законам турбулентной диффузии. Процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере определяют такие факторы, как состояние атмосферы (для Иркутской области коэффициент стратификации - 200), высота источника (для автотранспорта высота принята 2 м), скорость и направление ветра (преимущественно северо-западный), рельеф (для Иркутской области - 1) и т.д.
Расчёт загрязнения атмосферы выполнен в соответствии с ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий», с использованием унифицированной программы расчёта загрязнения атмосферы (УПРЗА) «ЭКО центр». Для источника определены: опасная скорость ветра, максимальная концентрация выброса в долях ПДК и расстояние, на котором достигается максимальная концентрация. Расчет рассеивания приземных концентраций позволяет определять степень воздействия исследуемого источника (автодороги) на прилегающих жилых застройках. Расчет показал, что для микрорайона «Крылатый» и ЖК «Светлый» диапазон концентраций по исследуемым веществам не превышает ПДК. Макси-
Таблица 2
мальные концентрации веществ приведены в табл. 3. При этом эффектом суммации обладают азота диоксид и серы диоксид, который заключается в однонаправленном неблагоприятном влиянии на организм нескольких разных веществ.
Согласно [3], источниками воздействия на здоровье человека являются все объекты, создающие уровень загрязнения более 0,1 доли ПДК.
Таблица 3
Ориентировочные концентрации загрязняющих веществ в близлежащей зоне жилой застройки
Вещество Концентрация, доли ПДК
Микрорайон «Крылатый» ЖК «Светлый»
Углерод оксид 0,80 0,40
Азота диоксид (Азот (IV) оксид) 0,60 0,30
Сера диоксид-ангидрид сернистый 0,02 0,02
Углеводороды по бензину 0,09 0,06
Группа суммации азота диоксид, серы диоксид 0,50 0,30
Характеристика выделений загрязняющих веществ в атмосферу
Код в-ва Название вещества ПДК м.р. Макс. Выброс (г/с) Валовый выброс (т/год)
0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид) 0,2 0,2350044 6,02716
0304 Азот (II) оксид (Азота оксид) 0,4 0,0381882 0,979414
0328 Углерод (Сажа) 0,15 0,0051389 0,114318
0330 Сера диоксид-Ангидрид сернистый 0,5 0,0594544 1,559527
0337 Углерод оксид 5 7,7520556 210,96467
2704 Углеводороды по бензину 5 1,1464444 31,300794
2732 Углеводороды по керосину 1,2 (ОБУВ) 0,0216667 0,480924
Согласно нормативной документации [3] для подобных источников выбросов размер санитарно-защитной зоны определяется расчетным методом.
Результаты расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе показали, что выбросы газо-воздушной смеси при работе ДВС автотранспорта широко распространяются в приземном слое атмосферы. Способность достигать зоны жилой застройки на расстоянии до двух километров от исследуемого источника свидетельствует о высоких максимально-разовых концентрациях. На рис. 2 показана карта рассеивания диоксида азота.
Следует отметить, что при расчетах рассеивания в качестве источника загрязняющих веществ принят участок автомобильной дороги по ул. Ширямова, для получения более полной информации о концентрации загрязняющих веществ необходимо учесть все возможные источники (автостоянки, СТО, промзону аэропорта и т.д.). В сумме выбросы от всех источников фиксируются постами наблюдения ФГБУ «Иркутский ЦГМС», которые фиксируют фоновое загрязнение атмосферы.
Способность загрязняющих веществ распространяться на большие расстояния в приземном слое зависит не только от параметров источника, но и от метеорологических параметров, таких как рельеф местности, направление и скорость ветра, температура окружающего воздуха, осадки, туманы, солнечная ра-
диация. Концентрация загрязняющих веществ убывает при очень сильных ветрах, однако это происходит за счет быстрого переноса примесей в горизонтальном направлении. Капли тумана поглощают примеси загрязняющих веществ, вследствие чего концентрация примесей сильно возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. Растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию серной кислоты. Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере с образованием различных вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источников выбросов. При фотохимических реакциях образуются озон, серная и азотная кислоты, разнообразные фотооксиданты, сложные органические соединения. Поэтому степень загрязнения атмосферного воздуха определяется наибольшим расчетным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям и опасной скорости ветра.
Государственное управление в области охраны атмосферного воздуха основывается на приоритете охраны жизни и здоровья человека и на обеспечении благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха человека. В целях обеспечения благополучной санитарной обстановки целесообразно разрабатывать мероприятия по снижению негативного воздействия ТС на качество атмосферного воздуха.
Рис. 1. Обзорная карта-схема участка автомобильной дороги
Рис. 2. Рассеивание диоксида азота в приземном слое атмосферы
Одним из наиболее простых и доступных методов является увеличение зоны «зеленых насаждений», которые являются естественной преградой при рассеивании загрязняющих веществ в приземном слое. Однако следует отметить, что эффективность этого метода имеет сезонный характер.
В качестве мероприятий для снижения количества выбросов загрязняющих веществ ТС является установка специальных технических устройств, например, фильтров-нейтрализаторов, позволяющих минимизировать концентрацию загрязняющих веществ в выхлопных газах при работе двигателей внутреннего сгорания. Каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными
порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используются платина, палладий и др.
Проведенные натурные наблюдения за непрерывным потоком движущихся ТС на участке автомобильной дороги по ул. Ширямова в г. Иркутске и использование расчетных методов оценки состояния атмосферного воздуха показали, что выбросы загрязняющих веществ, выделяющиеся при работе ДВС автотранспорта, широко распространяются в приземном слое атмосферы. Авторами были получены результаты концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, в том числе в зонах жилой застройки.
1. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области за 2011 год. Иркутск: Изд-во ООО «Форвард», 2012.
2. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортных предприятий (расчетным методом): утверждена Министерством транспорта Российской Федерации 28.10.1998 г. М., 1998.
Библиографический список
3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.
4. Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы. ГН 2.1.6.2177-07.
