Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

                                           

Если рассчитанному по этому уравнению значению Н отвечает значение V_М > 2 м/с, где V_М определяется по формуле (4.17), то полученное значение Н является искомой минимальной высотой выброса и не требует дальнейшего уточнения. Если же найденному в первом приближении значению Н отвечает значение V_М< 2 м/с, то необходимо уточнить полученное величину Н. Для этого необходимо найти безмерный коэффициент п в зависимости от значения V_М по выражениям (4.12)- (4.14). Затем минимальная высота выброса уточняется в соответствии с зависимостью

                                

где п_і , п_{і – 1} - величины коэффициента п, найденные соответственно по значениям Н_і  и Н_і-1.

Значение Н следует  уточнять до тех пор, пока два последовательльно рассчитанные значения Н_і  и Н_і-1 практически не будут отличаться одно от другого. Если при этом рассчитанное значение Н меньше или равно                                              

  то оно определяет искомую высоту трубы. Если найденное значение Н больше

или для данного типа источника это превышение очевидно, то для определения предшествующего значения высоты трубы используется зависимость:

По рассчитанному значению Н определяются величины f и V_М, и уточняется в первом приближении произведение безразмерных коэффициентов m и n. Дальнейший расчет Н трубы выполняется по формуле

где m_i и n_i отвечают Н_i а m_i-1, n_i-1 - Н_{i -1.}

При ∆T > 0 (горячие выбросы) значение Н сначала рассчитывают так же по формуле (4.45). Если при этом найденное значение

 

то оно окончательное, а если больше, то выполняются дополнительные расчеты согласно (4.47). Если источник выбрасывает несколько разных вредных веществ, то при установлении ПДВ за минимальною высоту выброса должно приниматься наибольшее из значений Н, которые определены для каждого вредного вещества в частности и для каждой группы веществ с эффектом суммации вредного влияния.

 

4.14Регламентация вредных веществ автомобильных выбросов

Загрязнение среды обитания выбросами автотранспорта приобретает все больший размах. При этом широкая гамма токсичных соединений выбрасывается не только на транспортных магистралях, но и в жилых районах в приземной слой воздуха, в зону дыхания человека.

В состав выхлопных газов автотранспорта, выбрасываемых в атмосферу, в ходят более 500 химических соединений. Кроме компонентов топлива ( бензина и дизельного топлива) в составе газов присутствуют оксиды азота и углерода, альдегиды, кетоны, ненасыщенные соединения, фенол, нитрозоамины, серосодержащие соединения, сажа, ПАЛ и их кислород и азопроизводные. Содержание вредных компонентов в отработавших газах автомашин приведено в табл. 4.7.

Таблица 4.7. – Состав отработавших газов бензиновых и дизельных  двигателей (% об.)

Компоненты выхлопных  газов	Бензиновые  двигатели	Дизельные двигатели
Оксид углерода	0,5…12,0	0,01…0,5
Диоксид азота	0,01…0,8	0,004…0,5
Диоксид серы	0,005…0,01	0,003…0,05
Углеводороды	0,2…0,3	0,01…0,5
Альдегиды	0…0,2	0,001…0,009
Сажа (г/м3)	0,01…1,1	до 0,4
3,4 – бензпирен (мкг/м3)	до 20	до 10

Как видно из табл. 4.7, бензиновые двигатели выбрасывают больше несгоревших  углеводородов и продуктов их неполного окисления ( оксида углерода и альдегидов), чем дизельные двигатели.

В состав автомобильных выхлопов входят более 40 ПАУ обладающих канцерогенным  и мутагенным эффектом. Наиболее  токсичный среди них - 3,4-бензпирен, являющийся сильным канцерогеном. Установлено, что концентрация БП в выхлопных  газах возрастает с повышением содержания ароматических углеводород в  исходном бензине. Относительная токсичность  компонентов отработавших газов (за единицу принимается токсичность  СО) составляет:

Оксид углерода- 1                       Сажа - 60

Углеводороды - 0,63                   Формальдегид - 100

Оксид азота -41                            Свинец -4470

Диоксид азота -75                      3,4-бензпирен -3*10⁶

                         Диоксид серы - 60

В 21 городе Украины, где концентрация вредных веществ в  атмосфере  превышает ПДК в 15 раз, более 30% общего объема вредных выбросов приходится на автотранспорт, а в таких городах, как Львов,  Харьков, Одесса, Киев, эта цифра превышает 60 ... 80%. Вклад  БП в общее загрязнение воздушной  среды канцерогенными веществами составляет 75... 80%.

Среднегодовая концентрация БП в воздушной среде г. Днепропетровска  превышает ПДК в 3 раза, а максимальные и среднемесячные концентрации этого  канцерогена могут достигать 13…21 ПДК.

Соотношение компонентов  выхлопных газов изменяется в  зависимости от режима работы двигателя: у тормозящей машине увеличивается  выброс углеводородов и СО, при  ускорении хода - растет количество выбрасываемых СО и NО_х. И в том и в другом случаи количество СО в отработавших газах автомобиля может увеличиться в 2...8 раз. Минимальное количество СО выбрасывается при равномерной скорости движения автомобиля - 60 км/ч.

Расход топлива автомобилем  на малом ходу или перед светофорами  увеличивается почти в 2 раза, а  концентрация СО в отработавших газах  при этом повышается с 2,7 до 6,9%. Снижение концентрации СО до нормы (1,5%) позволило бы уменьшить загрязнение атмосферы крупных городов выбросами автотранспорта почти в 4 раза.

Для уменьшения загрязнения  атмосферного воздуха отработанными  газами необходим повседневный технический  контроль состояния автомобиля. Низкий уровень технического обслуживании, отсутствие  контроля приводят к  расстройству узлов и систем автомобиля и выбросы вредных веществ  в атмосферный воздух возрастают. Поэтому сегодня особенно актуальной является задача не только и не столько  совершенствовать конструкции автомобилей  с точки зрения ограничения токсичности,  сколько повышать уровень технического обслуживания и совершенствовать контроль технического состояния автотранспорта.

В мире действует три основных стандарта, по которым измеряются предельно  допустимые выбросы автомобиля страны - производителя:

-  европейский международный  стандарт, утвержденный в 1933г., действует  на территории всех европейских  государств и является действительным  по всему миру;

- более жесткий американский  стандарт, который в последнее  время планируется  объединить  с европейским для упрощения  процедуры контроля;

- самый строгий стандарт - японский, который также действительный

во всем мире.

Отечественный стандарт  экологической безопасности не только не соответствует  мировым требованиям, но и отстает от них на 10 ... 15 лет.

Международное сотрудничество в области транспорта в рамках ООН включает выполнение  требований Комитета по экологической политике Европейской  Экономической Комиссии (ЕЭК ООН). Украина является участником соглашения ЕЭК ООН и обязана  соблюдать при международных  транспортных перевозках правила НЭК  ООН, которые постоянно пересматриваются и дополняются в соответствии с изменяющимся условиями эксплуатации. Требования по токсичности отработавших газов изложены в Правиле № 49 ЕЭК ООН и последующих оправках к нему.

Хронология ужесточения  требований ЕЭК ООН по токсичности  отработавших  газов транспортных двигателей

Правило №49…………….……………..........1982г

Поправка 01………………………….………1990г

Поправка02(Евро I)…………….....................1993г

Дополнение к поправке  02 (ЕвроII)………..1996г

Поправка 03 (Евро III)……………………….2000г

Евро IV………………………………………..2005г

Требования предусматривают  ограничение выбросов основных токсичных  компонентов  присутствующих в отработавших газах автотранспорта.  В табл. 4.8. представлены выдержки из требований ЕЭК ООН, относящихся к карбюраторным  и дизельным автомобилям.

Применение правила № 49 ЕЭК ООН предусматривает, что  автомобиль должен  соответствовать  тем требованиям, которые действовали  на момент его производства.

Например, автомобиль, выпущенный в 1995году, должен  соответствовать  требованиям, вступившим в силу к  этому моменту, то есть  требованиям Евро II. В последующие годы к такому автомобилю не применяются вновь вводимые более жесткие нормативы токсичности.

Таблица 4.8. - Ограничение  токсичности отработавших газов  автомобильных двигателей согласно правилам ЕЭК ООН

 

Вещество	Категория машин	Единица измерения	Евро I	Евро II	Евро III	Евро IV
CO	Легковые	г/км	2,72	2,2(Б) 1,0(Д)	2,3(Б) 0,64(Д)	0,1(Б) 0,5(Д)
	Грузовые менее 2,5т	г/км	2,72 – 6,9	2,72 – 6,9	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5т (Г,Д)	г/кВтч	4,5	4,0	Разрабатывается
CmHn	Легковые	г/км	-	-	0,2(Б)	0,1(Б)
	Грузовые менее 3,5т	г/км	-	-	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5т (Г,Д)	г/кВтч	1,1	0,4	Разрабатывается
NOx	Легковые	г/км	-	-	0,5(Д)	0,25(Д)
	Грузовые менее 3,5т	г/км	-	-	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5т (Г,Д)	г/кВтч	8,0	7,0	Разрабатывается

Подавляющая часть отечественных  моделей автотранспортных средств  сертифицирована на соответствие ранним требованиям правил ЕЭК ООН, действовавшим  в Европе до 1992года.

Значительная часть автопарка  с возрастом более 20 лет ( около 10%  общей численности) вообще не проходила  экологической сертификации в современном  понимании этой процедуры.

В небольших количествах  на украинский рынок поступают автомобили с каталитическими нейтрализаторами отработавших газов (уровень Евро I и выше). Однако высокие экологические характеристики этих автомобилей достаточно быстро ухудшаются (или теряются) вследствие отсутствия эффективной системы их контроля в эксплуатации:  не разработана правовая база контроля и нормативные требования к  этим автомобилям, не хватает современных приборов экологического контроля и т.п. К сожалению,  поступление в атмосферный воздух самого токсичного компонента  выхлопных газов - 3,4-бензпирена ни одним стандартом не регламентируется. Кроме того, стандартами не ограничивается содержания в бензине ароматических углеводородов, которые являются исходным продуктом для образования БП в процессе работы двигателя.

 

4.15 Расчет  выбросов вредных веществ от  автотранспорта

Основной вклад в загрязнение  окружающей среды при эксплуатации автотранспорта вносят вещества, выделяющиеся с выхлопными газами. Поскольку состав и количество отработавших газов  зависят от марки автомобилей, условий  эксплуатации и многих других факторов, экспериментально измерить массу выделяющихся загрязнений практически невозможно. Для этого пришлось бы на каждый автомобиль устанавливать комплекс газоанализаторов и проводить непрерывные  измерения. Поэтому используют различные  расчетные методы. Наиболее простыми в практическом  применении являются следующие методы расчета массы  выбросов:

1. на основе количества топлива, фактически расходуемого автомобилями;
2. исходя из выполненной транспортной работы;
3. пропорционально пробегу автомобилей.

Все эти методы  не учитывают  структуру парка автомобилей, их техническое состояние, условия  движения и эксплуатации. Поэтому  результаты расчетов не достаточно точны.

Для расчета приведенной  массы годового выброса загрязнений  М_Г от автомашин используется уравнение (4.49). Масса m_i (в тоннах) токсичных компонентов выхлопных газов автомашин определяются в зависимости от годового пробега: