Оцінка рівня забруднення автотранспортом атмосферного повітря чадним газом (СО) розрахунковим методом

Мета роботи: Оцінити завантаженість ділянки вулиці різними видами автотранспорту, порівняти у цьому відношенні різні вули­ці. Зібрані параметри використати для розрахунку рівня забруд­нення повітряного середовища відпрацьованими газами автомобі­лів за концентрацією оксиду вуглецю в мг/м3.

Актуальність теми. Суттєвою складовою забруднення повіт­ряного середовища є викидні гази автотранспорту, які в деяких мі­стах складають 60 – 80 % від загальних викидів. Відомо, що авто­транспортом викидається у повітряне середовище понад 200 ком­понентів, серед яких чадний газ, вуглекислий газ, оксиди азоту і сірки, альдегіди, свинець, кадмій і група канцерогенних вуглевод­нів (бензопірен та бензоантроцен). При цьому найбільша кількість токсичних речовин викидається автотранспортом у повітря на ти­хому ходу, на перехрестях, зупинках перед світлофором.

Хід роботи

Перша частина роботи. Студенти поділяються на групи по 3-4 особи (один рахує, один записує, інші оцінюють обстановку). Сту­дентів попередньо необхідно проінструктувати, потім розмістити на певних ділянках різних вулиць з одностороннім рухом. У випадку двостороннього руху кожна група повинна розміститися на своєму боці.

Відбір матеріалу по завантаженості вулиць автотранспортом проведіть або одноразово, або більш поглиблено три рази за добу. З декількох замірів вирахуйте середнє. Інтенсивність руху авто­транспорту визначте методом підрахунку автомобілів 3 рази по 20 хв. в кожному із термінів. Підрахунок проведіть методом позна­чень. Отримані дані запишіть у вигляді таблиці (табл. 1).

Таблиця 1 - Зведена таблиця кількості автомобілів.

Тип автомобіля	Одиниць	Частка
Легкий вантажний
Середній вантажний
Важкий вантажний (дизельний)
Автобус
Легковий

На кожній точці спостережень проведіть оцінку вулиці за на­ступними параметрами.

- Тип вулиці: міські вулиці з односторонньою забудовою (на­бережні, естакади, високі насипи), житлові вулиці з двосторон­ньою забудовою дороги, дороги у виїмці, магістральні вулиці та дороги з багатоповерховою забудовою з двох боків, транспортні тунелі та ін.

- Нахил. Визначається екліметром або приблизно.

- Швидкість вітру. Визначається анемометром.

- Відносна вологість повітря. Визначається психрометром.

- Наявність захисної смуги з дерев (видовий склад) Автомобілі розділіть на п'ять категорій: легкі, середні та важкі вантажні (дизельні), автобуси, легкові. Відповідно до даних, наведених у таблиці, побудуйте графік і оцініть рух транспорту на окремих вулицях.

Таблиця 2 - Результати обстежених автомагістралей

Тип вулиці	По­здовж­ній на­хил	Швид­кість віт-ру	Відносна вологість повітря	Тип перехрес­тя	Інтенсивність руху автомо­білів
Дорога з багато­поверховою за­будовою з двох сторін	0°			Регульоване зі світлофорами, звичайне
Транспортний тунель	2°			Регульоване зі світлофорами, кероване
Міська вулиця з одно­сторонньою за­будовою	4°			Саморегульо­ване
Вулиця з одно­поверховими бу­дівлями	6°			Нерегульоване із зниженням швидкості
Транспортна га­лерея	8°			Нерегульоване кільцеве
Дорога багато­поверховою за­будовою з двох сторін	0°			Нерегульоване обов'язковою зупинкою
Транспортний тунель	2°			Регульоване зі світлофорами, звичайне
Міська вулиця з односторонньою забудовою	4°			Регульоване зі світлофорами, кероване
Вулиця з одно­поверховими бу­дівлями	6°			Саморегульо­ване
Транспортна га­лерея	8°			Нерегульоване із зниженням швидкості

Підсумком першої частини роботи вважається сумарна оцінка завантаження вулиць автотранспортом згідно з ГОСТ-17.2.2.03-77: низька інтенсивність руху - 2,7-3,6 тис. автомобілів за добу, сере­дня - 8-17 тис. і висока - 18-27 тис. Проведіть порівняння сумар­ного завантаження різних вулиць міста в залежності від типу ав­томобілів, поясніть відмінності.

Друга частина роботи. Ця частина роботи полягатиме у визна­ченні забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автотранспорту за результатами даних першої частини роботи.

Алгоритм розрахунків

Спочатку накресліть спеціальну табл. 2, в якій зазначте варі­ант, тип вулиці, поздовжній нахил, відносну вологість повітря, швидкість вітру, тип перехрестя та інтенсивність руху автомобілів за годину.

Потім, виходячи з даних, одержаних у першій частині, ви­значте склад автотранспорту в долях одиниці. Наприклад: 0,1 ван­тажних автомобілів з малою вантажопідйомністю, 0,1 - з серед­ньою двигунами, 0,05 - автобусів, 0,70 - легкових автомобілів.

Тепер приступайте безпосередньо до розрахунків концент­рації СО за формулою Бегма (1984), модифікованою Шаповаловим (1990):

К_со = (0,5+0,01NКm)КаКнКсКвКn, де:

0,5 - фонове забруднення атмосферного повітря нетранспортного походження, мг/м³;

N - сумарна інтенсивність руху автомобілів на міській дорозі, автомобілів за год.;

Кm - коефіцієнт токсичності автомобілів за викидами в атмо­сферне повітря оксиду вуглецю (II);

Ка - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості;

Кн - коефіцієнт, що враховує зміни забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю (II) в залежності від величини поздовж­нього нахилу;

Кс - коефіцієнт, що враховує зміни концентрації оксиду вуг­лецю (II) в залежності від швидкості вітру;

Кв - коефіцієнт, що враховує зміни концентрації оксиду вуг­лецю (II) в залежності від вологості повітря;

Кn - коефіцієнт збільшення забруднення атмосферного повіт­ря оксидом вуглецю (II) біля перехресть.

Методичні вказівки до розрахунків

7. Коефіцієнт токсичності автомобілів визначте як середній для потоку автомобілів за формулою:

Кm = Рі Кmі, де:

Рі - склад автотранспорту в частках одиниці;

Кmі - визначається за табл. 3.

Наприклад: коефіцієнт токсичності автомобілів:

Кт=0,1-2,3+0,12,9+0,050,2+0,05 3,7+0,7-1=1,41

Таблиця 3 - Токсичність викидів різних автомобілів.

Тип автомобіля	Коефіцієнт Кті
Легкий вантажний	2,3
Середній вантажний	2 9
Важкий вантажний (дизельний)	0,2
Автобус	3,7
Легковий	1,0

2. Значення коефіцієнта Ка, який враховує аерацію місцевос­ті, визначте за табл. 4.

Таблиця 4 - Аерація місцевості.

Тип місцевості за ступенем аерації	Коефіцієнт Ка
Транспортні тунелі	2 7
Транспортні галереї	1,5
Магістральні вулиці та дороги з багатоповерховою забу­довою з двох сторін	1,0
Житлові вулиці з одноповерховими будівлями; вулиці та дороги у виїмці	0,6
Міські вулиці та дороги з односторонніми будівлями; на­бережні; естакади; високі насипи	0,4
Пішохідні тунелі	0,3

3. Значення коефіцієнта Кн, який враховує зміни забруднення повітря оксидом вуглецю (II) в залежності від величини поздовжнього нахилу, визначте за табл. 5.

Таблиця 5 - Поздовжній нахил місцевості.

Поздовжній нахил °	Коефіцієнт Кн
	1,00
	1,06
	1,07
	1,18
	1,55

4. Коефіцієнт зміни концентрації оксиду вуглецю (II) в залеж­ності від швидкості вітру Кс визначте за табл. 6.

Таблиця 6 - Швидкість вітру.

Швидкість вітру, м/с	Коефіцієнт Кс
	2,70
	2,00
	1,50
	1.20
	1.05
	1,00

5. Значення коефіцієнта Кв, що визначає зміни концентрації оксиду вуглецю (II) в залежності від відносної вологості повітря, наведено в табл. 7.

Таблиця 7 - Вологість повітря

Відносна вологість, %	Коефіцієнт Кв
	1,45
	1,30
	1,15
	1,00
	0,85
	0,75

6. Коефіцієнт збільшення забруднення повітря оксидом вугле­цю (II) біля перехрестя Кn наведено в табл. 8.

Тип перехрестя	Коефіцієнт Кn
Регульоване перехрестя зі світлофорами звичайне	1,8
Регульоване перехрестя зі світлофорами кероване	2,1
Саморегульоване перехрестя	2,0
Нерегульоване перехрестя зі зниженням швидкості	1,9
Нерегульоване перехрестя кільцеве	2,2
Нерегульоване перехрестя з обов'язковою зупинкою	3,0

Якщо перехрестя відсутнє, то коефіцієнт Кn ми не використо­вуємо!

7. Підставте значення коефіцієнтів, оцініть рівень забруднено­сті атмосферного повітря оксидом вуглецю (II):

К_со=(0,5+0,01-5001,41)1 1,061,201,00=9,6 мг/м³

Тепер порівняйте концентрацію СО отриману вами для відпо­відної урбоекосистеми з ГДКсо.

Для атмосферного повітря. ГДК викидів автотранспорту за оксидом вуглецю (II) дорівнює 5 мг/м³.

8. Зробіть висновки про рівень забруднення викидами авто­транспорту. При цьому врахуйте, що зниження рівня викидів мож­ливе завдяки таким заходам:

- заборона руху автомобілів;

- обмеження інтенсивності руху до 300 автомобілів за годину;

- заміна карбюраторних вантажних автомобілів дизельними:

- встановлення на автомобілі фільтрів.