CC BY
56
УДК 504.75
ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВ1ТРЯ ПРИДОРОЖНЬОГО ПРОСТОРУ
В1Д АВТОМОБ1ЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ
Л.О. Коваленко, доцент, к.т.н., Ю.К. Сщак, студент, ХНАДУ
Анотаця. Наведено метод визначення euKudie та концентраций забруднюючих речовин ав-томобтьним транспортом в атмосферне повтря. Розглянуто вплив швидкостi руху транспортного потоку на викиди забруднюючих речовин.
Ключов1 слова: атмосферне повтря, автомобтьний транспорт, швидюсть руху, забрудню-ючi речовини.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРИДОРОЖНОГО ПРОСТРАНСТВА АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Л.А. Коваленко, доцент, к.т.н., Ю.К. Сидак, студент, ХНАДУ
Аннотация. Приведен метод определения выбросов и концентраций загрязняющих веществ автомобильным транспортом в атмосферный воздух. Рассмотрено влияние скорости движения транспортного потока на выбросы загрязняющих веществ.
Ключевые слова: атмосферный воздух, автомобильный транспорт, скорость движения, загрязняющие вещества.
CONTAMINATION OF ATMOSPHERIC AIR OF ROADSIDE AREA BY MOTOR
TRANSPORT
L. Kovalenko Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Yu. Sydak, student, KhNAHU
Abstract. The method of emission determination of exhaust gases and concentrations ofpolluting matters of motor transport is suggested. The influence of transport stream speed movement on the level of contaminating matters is reviewed.
Key words: atmospheric air, motor transport, speed of movement, exhaust gases, contaminating matters.
Вступ
Автомобшьш дороги вщносяться до розряду лшшних споруд, яю справляють особливо суттевий вплив на навколишне середовище, змшюючи шляхи м^ацл диких тварин, по-рушуючи водно-тепловий режим мюцевосп, що юнував до створення автомобшьно! дороги, створюючи мшроктмат поблизу земляного полотна, забруднюючи навколишню
мюцевють вщпрацьованими газами, шумом, який утворюсться при pyci транспортних за-co6iB тощо.
Анал1з публжацш
Для комплексно! ощнки шюдливого впливу токсичних речовин на навколишне середовище необхщно знати кшьюсть речовин, що викидае при рус автотранспорт. Найбшьш
розповсюдженим методом досл1дження за-бруднення навколишнього середовища вщ-працьованими газами е вим1рювання концен-трацш шюдливих речовин у пов1тр1 { р1зних точках зони забруднення [1, 2]. Але не зав-жди маемо можливють безпосереднього ви-м1рювання концентрацш шюдливих речовин.
На стутнь забруднення природного середовища мае вплив велика кшькють некерова-них метеоролопчних фактор1в: сила в1тру, вологють, температура пов1тря, сонячна ра-д1ащя, р1вень аераци тощо. Нев1рне ураху-вання цих фактор1в може дати велику роз-б1жнють результат1в аналопчних дослщжень. На р1вень забруднення можуть впливати також шш1 промислов1, сшьськогосподарсью об'екти, розташоваш у придорожнш смузь Це ускладнюе об'ективну оцшку рол1 авто-мобшьних та дорожшх фактор1в у забруд-ненш навколишнього середовища. Тому най-бшьш широко застосовуються розрахунков1 методи визначення викид1в шюдливих речовин автотранспортом [3, 4, 5].
Мета та постановка задачi
Метою дослщження е встановлення методу визначення викид1в та концентрацш забруд-нюючих речовин автомобшьним транспортом у придорожньому простор^ який дае бшьш точш та достов1рш результати. Також важливо виявити фактори, що суттево впли-вають на викид { поширення забруднюючих речовин в атмосферному поверь
Аналiз викидiв токсичних речовин
Достатньо точним, достов1рним та простим у використанш е розрахунковий метод визначення викид1в забруднюючих речовин, що розроблений Говорущенко Н. Я. та Гаврило-вим Е. В. у ХНАДУ [6, 7]. Метод базуеться на розрахунках швидкосп руху автомобшв у р1зних дорожшх умовах, дае можливють ви-значити витрату палива для ус1х автомобшв, що е у склавд транспортного потоку. Залежно вщ витрати палива визначають викиди забруднюючих речовин: окис1в вуглецю, окису азоту, вуглеводшв, саж1, а також викид1в, приведених до СО. Пот1м з урахуванням ди-фузи у простор1 забруднюючих речовин визначають концентраци шюдливих речовин на р1зних вщстанях вщ джерела забруднення. Для розрахунку на кафедр1 вишукування I
проектування дор1г складено програму для ПЕОМ «Norm_eko».
Витрати палива i шкщливих речовин суттево змшюються залежно вiд швидкостi руху ав-томобiля i дорожнiх умов. В реальних доро-жнiх умовах автомобш рухаються не тiльки з постшними швидкостями, але i з перемш-ними (при розгонi i гальмуванш). Приблизно можна вважати, що на примюьких дiлянках час руху зi сталою швидкiстю може складати до 40 %, 33 % - iз прискоренням (розгiн), 17 % - з уповшьненням i 10 % - у режимi холостого ходу двигуна. Рух на примусовому холостому ходi (при гальмуванш двигуна) з точки зору токсичносп приблизно в 4-5 разiв небезпечний, шж режим холостого ходу.
Швидкють руху автомобшя е основним екс-плуатацшним параметром, що суттево змь нюеться залежно вiд дорожнiх умов та впли-вае на витрату палива i викид шкiдливих речовин. Щд час руху автомобiля потужнiсть двигуна витрачаеться на подолання тертя в самому двигуш, на перемiщення вантажу, а також на подолання опору повггря. Окремi складовi витрати палива навантаженого автомобшя залежно вщ швидкосп руху змi-нюються таким чином (рис. 1).
о
О 4 ч:
m 2
0-
1 к \
N \ г
\ \ \ N
t \ N 1—
0,08 0,06 0,04 0,02 0
0,7
0,8
0,9 1 Показник СО СН
1,1
1,2
Рис. 1. Характеристика токсичносп двигушв
За результатами розрахунку викид1в шюдли-вих речовин на дшянщ автомобшьно! дороги був проведений анал1з залежносп кшькосп викид1в вщ швидкосп руху для р1зних марок автомобшв. Зм1ну викид1в окисл1в вуглецю, г/км, приведено на рис. 2.
Анал1з графшв показуе, що максимальна кшьюсть викид1в вщповщае швидкост руху 10-30 км/год, мш1мум викид1в вщповщае швидкостям 50-60 км/год для вантажних автомобшв { 70 км/год для легкових. За збшь-шення швидкосп руху вщ 20 до 60 км/год
8
6
викид СО скорочусться орieнтовно в 10 разiв для автомобiлiв ГАЗ-53 i З1Л-130 i в 5 разiв для автомобiлiв МАЗ-500 i ГАЗ-24.
70 60
| 40 ш 10
0 20 40 60 80 100
-о- 31Л-130 -й— ГАЗ - 53 —х— МАЗ-500 —*- ГАЗ-24
Рис. 2. Залежшсть викидiв СО вiд швидкосп руху для рiзних марок автомобшв
Пiд час згорання 1 кг бензину при середшх швидкостях та навантаженнях видшяеться приблизно 300-310 токсичних компонент (255 г окисiв вуглецю, 55 г окисiв азоту, 20 г вуглеводшв, 1,5-2,025 г окишв сiрки, 0,8-1 г альдегiдiв, 1-1,5 г саш). При згораннi 1 кг дизельного палива видiляeться приблизно 80-100 токсичних компонент (20-30 г оки-слiв вуглецю, 20-40 г окишв сiрки, 0,8-1 г альдегадв, 3-5 г сажi) [4].
Фахiвцi вважають, що для органiзму людини окиси азоту КОх е приблизно в 10 разiв не-безпечшшими, нiж окиси вуглецю. Окис азоту N0,, - токсичний компонент, який вщно-ситься до II класу шкщливосп. Тому за границю ГДК приймаеться середньодобова ГДК окиав азоту Шх - 0,04 мг/м3, 5 ГДК -0,25 мг/м3. Критерiем незадовiльного стану навколишнього середовища може бути еко-логiчний критерш - перевищення ГДК окисiв азоту N0,, в 5 разiв.
Вмют вуглеводнiв СпНт у газах, що вщпра-цювали, зростае при сильному дроселюванш (зменшуеться турбулентнiсть, менше швид-кiсть згорання). Особливо сильно зростае вмют вуглеводшв при режимах примусового холостого ходу (наприклад, при гальмуванш двигуном).
Найбшьшу кiлькiсть вуглеводнiв викидають вантажнi автомобiлi З1Л-130, ГАЗ-53 i МАЗ-500. За збiльшення швидкостi руху вщ
20 до 50 км/год викид вуглеводшв зменшуеться орiентовно в 2 рази, при подальшому зростанш швидкостi викид вуглеводнiв трохи тдвищуеться.
Викид сажi для автомобшв iз дизельними двигунами при середшх навантаженнях зi збiльшенням швидкосп руху збiльшуеться. За швидкостi руху 50 км/год i вище спостерь гаеться збiльшення коефiцiента надлишку повпря а з 1,3 до 1,4, токсичнють двигуна зменшуеться.
Метою проектних та дорожньо-експлуата-цiйних оргашзацш е створення таких умов руху на автомобшьних дорогах, якi приве-дуть до стабшзацп швидкостi руху транспортних потоюв та тдвищення середньо! швидкостi руху. Такi заходи приводять до значного зменшення викидiв забруднюючих речовин вiд автотранспорту в атмосферне повггря.
Iснуючi нормативнi документи та рекомен-даци [4, 8] пропонують наступнi критери оцiнки забруднення навколишнього середо-вища шкiдливими речовинами вщ автомоб> льного транспорту:
- менше 1 ГДК - добре;
- 1 ГДК - 5 ГДК - задовшьно;
- бшьше 5 ГДК - незадовшьно.
Висновки
Концентращя шкщливих викидiв у повiтрi iстотно залежить вiд способу оргашзаци руху: вiд забезпечення невпинного руху й мож-ливостi досягнення максимально! швидкосп автомобiлiв. Скорочення часу зупинок i за-тримок автомобшв приводить до значного зниження концентраци окисiв вуглецю у по-вирь Концентрацiя окисiв вуглецю та шших забруднюючих речовин на перехрестях в 2,5-4 рази вище, нiж на перегонах, причому вщповщна зона тдвищеного забруднення, залежно вiд швидкостi виру й iнтенсивностi руху, спостерiгаеться на вщсташ 50-200 м вiд перехрестя.
Зниження забруднення атмосфери залежить також вщ забезпечення рiвномiрного руху автомобшв. Так, автомобш, що рухаються з постiйною швидкiстю по дорогах, що не ма-ють перешкод руху, видшяють менше токсичних компонент, нiж при нерiвномiрному русь Легковий автомобiль на горизонтальнiй
дшянщ дороги за швидкосп руху 60 км/год видшяе в повпря на кожному кшометр1 шляху 17 л окису вуглецю. При рус з1 швид-кютю 20 км/год його кшькють зростае в 2,5 раза й ще бшьше збшьшуеться при робот на холостому ходу.
Л^ература
1. ГОСТ 17.2.6.02-85. Охрана природы. Ат-
мосфера. Газоанализаторы автоматические для контроля загрязнения атмосферы. Общие технические требования. -М. : Изд-во стандартов, 1986. - 8 с.
2. ГОСТ 17.2.3.01-86. Охрана природы. Ат-
мосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. - М. : Изд-во стандартов, 1987. - 8 с.
3. Проектування автомобшьних дор1г : тд-
ручник. Ч. 1, 2 / За ред. О. А. Бшятинсь-кого, Я. В. Хомяка. - К. : Вища школа, 1998; Ч. 1- 518 с.; Ч.2. - 416 с.
4. Сахаев В. Г. Справочник по охране окру-
жающей среды / В. Г. Сахаев, Б. В. Щер-бицкий. - К. : Буд1вельник, 1996. - 171 с.
5. Тищенко Н. Ф. Охрана атмосферного во-
здуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе:
справочник / Н. Ф. Тищенко. - М. : Химия, 1991. - 362 с.
6. Гаврилов Э. В. Системное проектирова-
ние автомобильных дорог / Э. В. Гаври-лов, А. М. Гридчин, В. Н. Ряпухин / Ч. 1 : учебн. пособие. - Москва-Белгород : Издательство АСВ, 1998. - 138 с.
7. Говорущенко Н. Я. Экономия топлива и
снижение токсичности на автомобильном транспорте / Н. Я. Говорущенко. -М. : Транспорт, 1990. - 135 с.
8. ГСТУ 218-02071168-096-2003. Охорона
навколишнього середовища. Автомоб> льш дороги загального користування. Оцшка та прогнозування еколопчного стану дор1г та виробничих баз. - К. : Укравтодор, 2003. - 47 с.
Рецензент: В. О. Золотарьов, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 20 жовтня 2009 р.
