Delist.ru

Научные основы методов и средств контроля экологического состояния автотранспорта и его воздействия на окружающую среду (30.08.2007)

Автор: Хватов Владимир Филиппович

Современное состояние окружающей среды характеризуется резким усилением антропогенного воздействия на все объекты окружающей среды и, в первую очередь, на качество атмосферного воздуха.

Автомобили являются источниками 50% загрязнения атмосферы углеводородами и оксидами азота и 90% оксидом углерода. Современное состояние окружающей среды ставит неотложные задачи по обеспечению непрерывного контроля за вредными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу.

Исследования химического состава отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания показали, что в них содержится около 200 различных химических соединений, которые оказывают различное воздействие на окружающую среду и живые организмы. Только один легковой автомобиль за год эксплуатации выделяет в среднем 800 кг оксида углерода (СОx), около 40 кг оксидов азота (NOx), около 200 кг ядовитых углеводородов (CxHy), потребляя при этом более 4 тонн кислорода. В среднем за год каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу 1 кг свинца в виде аэрозоля.

Автомобильные выбросы вредных веществ в России составляют 65 % всех антропогенных выбросов. Такой большой вклад создается не только за счет увеличения автомобильного парка, но и в результате снижения в последние годы промышленных выбросов при закрытии промышленных предприятий и сокращении производства. Автомобильные выбросы осуществляются в нижнем слое атмосферы и, следовательно, в большей степени, чем промышленные влияют на состояние воздушного бассейна.

Автомобильный транспорт занимает ведущее место в единой транспортной системе Санкт-Петербурга. Он перевозит более 80% народно-хозяйственных грузов, на его долю приходится более половины общегородского пассажирооборота.

В Санкт-Петербурге выбросы автотранспорта по данным статистической отчетности превалируют в общем выбросе вредных веществ в атмосферу. По количеству выбросов от автотранспорта Санкт-Петербург входит в число десяти городов Российской Федерации с выбросами автотранспорта более 100 тыс.т/год и уступает по этому показателю лишь г. Москве. В суммарных выбросах загрязняющих веществ автотранспорта, с учетом индивидуального транспорта 5,5% составляют оксиды азота, 9,4% — углеводороды, 85,1% — оксид углерода.

В главе приведен анализ экологической опасности автотранспорта и роли автотранспорта в загрязнении городской воздушной среды. Рассмотрено воздействие автомобильного транспорта на человека и окружающую среду, факторы отрицательного воздействия автомобильного транспорта на человека и окружающую среду, выбросы от автотранспорта в атмосферу, экологические проблемы использования моторных топлив. Значительное внимание уделяется основным причинам повышения экологической опасности автотранспорта, повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей и мероприятиям по их нейтрализации, в том числе нейтрализация токсичности отработавших газов автомобиля. Приведен анализ современного состояния нормативной документации по контролю экологического состояния автотранспорта.

Во второй главе представлены теоретические основы обоснования рассеивания отработавших газов автотранспорта в атмосфере.

Уровень загрязнения воздуха зависит в значительной степени от условий рассеивания примесей в атмосфере. При определенных метеорологических условиях концентрации примесей в воздухе увеличиваются и могут достигать опасных значений.

- относится к пункту контроля, а N - число пунктов контроля в городе.

В качестве обобщенных показателей использовались коэффициенты при членах разложения на естественные ортогональные функции (е.о.ф.). Концентрации примесей в воздухе, измеренные на стационарных постах контроля в конкретном городе, представлялись в виде:

- концентрация примеси, зависящая от точки пространства (х) и момента наблюдения (t);

- средняя концентрация, зависящая от (х), за сезон или полугодие, рассчитывается по результатам контроля каждого года в отдельности;

- система естественных ортогональных функций: эти функции определяются по фактическим результатам контроля, они являются собственным функциями матрицы коэффициентов ковариации между концентрациями примесей в различных точках города;

- коэффициенты при соответствующих функциях, зависящие только от времени t;

М - количество членов разложения.

находятся по формуле:

, отнесенные к каждому стационарному посту контроля в городе

- отклонение средних концентрации примесей на стационарных постах контроля;

N - количество постов контроля.

Анализ показывает, что уже сумма первых нескольких членов разложения (2.3) позволяет достаточно полно оценить изменчивость поля концентраций. Можно сказать, что первый член разложения характеризует ту часть общей изменчивости, которая определяется одновременными изменениями уровня загрязнения по всему городу, второй и третий - основные отклонения от них.

В качестве интегрального показателя загрязнения вводится величина:

получившую широкое распространение в работах по прогнозу загрязнения воздуха в нашей стране.

В (2.4) n - общее количество измерений за концентрациями примесей в городе в течение одного дня на всех стационарных пунктах контроля,

m - количество измерений в течении этого же дня за концентрациями q, которые превышают среднесезонное значение на каждом из постов контроля, более чем в 1,5 раза (q > 1,5 qср.).

Параметр Р рассчитывается для городов, где число стационарных пунктов контроля не менее трех, а число выполненных измерений за отдельные дни не менее 20. Очевидно, что Р меняется от 0 до 1.

Значительный рост концентраций на одном из стационарных постов контроля города мало скажется на значении параметра Р, однако может заметно повысить среднюю по городу концентрацию примеси. В то же время, одновременный рост содержания примесей в разных частях города, который определяется метеорологическими процессами, достаточно хорошо выявляется при рассмотрении ежедневных значений параметра Р.

По своему смыслу величина Р близка к первому коэффициенту разложения поля концентраций на естественные функции (1. Коэффициент корреляции между ними достигает 0,85 - 0,95.

В среднем для различных городов Р ( 0,2. Загрязнение воздуха по городу в целом можно считать повышенным при Р > 0,2. В отдельные дни, когда скопление примесей в городском воздухе наиболее велико, значения Р превышают 0,5.

В табл. 1 приведены группы загрязнения воздуха и средние повторяемости этих групп, полученные по материалам наблюдений в ряде городов нашей стране. Эти определения характеристик загрязнения воздуха в зависимости от значений параметра Р используются в дальнейшем.

Таблица 1. Группы загрязнения воздуха по городу в целом

Номер группы Градации

параметра Р Характеристика

загрязнения воздуха Средняя

повторяемость, %

I > 0,35 относительно высокое 10

II 0,21 - 0,35 повышенное 40

III ( 0,20 пониженное 50

Анализ показал, что повышенное загрязнение воздуха для города в целом наблюдается нередко в течении нескольких дней подряд. Параметр Р для данного дня существенно зависит от его значения Р’ за предыдущий день. Если наблюдалось пониженное загрязнение воздуха, то только в 10% случаев можно ожидать, что на следующий день оно существенно увеличится.

На основании физических исследований и анализа фактических результатов контроля получены качественные выводы о возможном изменении уровня загрязнения воздуха. К повышению уровня загрязнения воздуха приводят: усиление устойчивости нижнего слоя атмосферы при слабом ветре; ослабление ветра при устойчивой термической стратификации; усиление ветра от 0 до 3 - 6 м/с при неустойчивой стратификации; повышение температуры воздуха при слабом ветре (не более 5 м/с); образование туманов; увеличение антициклонической кривизны приземных изобар; адвекция тепла в тропосфере. К снижению уровня загрязнения воздуха приводят: усиление ветра при устойчивой термической стратификации; выпадение осадков; увеличение циклонической кривизны приземных изобар; адвекция холода в тропосфере; прохождение холодного фронта.

загрузка...