Министерство образования Российской федерации

Северо-Западный Государственный заочный технический университет

Факультет системного анализа, автоматики и управления
Предмет: Экология
                                                            Расчётно-Графическая работа

«Расчётное задание по определению уровня выброса
PM
10

от объектов автотранспортного комплекса»
Направление: 202100.62                                                                       
Преподаватель: профессор  Денисов В.Н.
Студент: Бахвалова А.Д.
                                                                                
                                                                                  Санкт-Петербург

                                                                                                            2009.

Введение:

Транспорт – один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на окружающую среду. Услуги транспорта играют важную роль в экономике и повседневной жизни людей. Использование практически всех видов транспорта на всех континентах возрастает и по объему перевозимых грузов, и по количеству тонно-километров, и по числу перевозимых пассажиров. Существенна роль транспорта в загрязнении водных объектов. Кроме того, транспорт является одним из основных источников шума и PM10(твердых частиц) в городах и вносит значительный вклад в тепловое загрязнение окружающей среды.

При всей важности транспортно-дорожного комплекса как неотъем­лемого элемента экономики необходимо учитывать его весьма значитель­ное негативное воздействие на природные экологические системы. Извест­но, что особенно резко эти воздействия ощущаются в крупных городах, возрастая по ме­ре увеличения плотности населения. Эта за­кономерность справедлива и в отношении городского пассажирского транспорта, кото­рый в большинстве случаев концентриру­ется вокруг так называемых пунктов тяготения - там, где зарождаются, объединяются, рас­пыляются и поглощаются потоки пассажи­ров.

В наше время, воздействие транспорта, но окружающую среду  - самая насущная и актуальная проблема современного общества. Последствия этого воздействия сказываются не только на нашем поколении, но и могут сказаться и на будущем поколении, если мы не примем серьёзные меры по  снижению и даже устранению последствий воздействия и самого воздействия.

Мелкие взвешенные частицы (аббревиатура PM10) – это маленькие твердые частицы диаметром до 10 микрометра, которые очень опасны для здоровья человека. Попадая в легкие, они создают условия для образования раковых клеток и прочих тяжелых заболеваний.

Основными источниками поступления PM10 в атмосферу являются выхлопные газы автомобильного и железнодорожного транспорта выбросы промышленных предприятий, строительные работы, и пр.

Уровни, рекомендуемые в руководящих принципах

PM 2.5	PM 10
среднегодовой уровень 10 μg/m3 среднесуточный уровень 25 μg/m3	среднегодовой уровень 20 μg/m3 среднесуточный уровень 50 μg/m3

ТЧ воздействуют на большее число людей, чем какой-либо другой загрязнитель воздуха. Основными компонентами ТЧ являются сульфаты, нитраты, аммиак, хлористый натрий, углерод, минеральная пыль и вода. Они состоят из сложной смеси твердых и жидких частиц органических и неорганических веществ, присутствующих во взвешенном состоянии в воздухе. В соответствии со своим аэродинамическим диаметром частицы подразделяются на ТЧ₁₀ (частицы с аэродинамическим диаметром менее 10 µm) или ТЧ_2.5 (частицы с аэродинамическим диаметром менее 2.5 µm). Вторые частицы наиболее опасны при вдыхании, так как они могут достигать периферических отделов бронхиол и препятствовать газовому обмену внутри легких.

Для того чтобы регулировать количество твердых частиц  причиняющих вред здоровью людей требуется правильная оценка  коэффициентов загрязнения окружающей среды отходами производства  PM,  с тех пор как усовершенствование техники будет  влиять только на выхлопную часть эмиссий.

Эта работа стремится к собиранию и сравниванию текущих доступных оценок коэффициента загрязнения окружающей среды отходами производства для PM10 в Санкт-Петербурге. В данной работе мы будем рассматривать уровень загрязнения окружающей среды,  насколько

более обострилась проблема загрязнения окружающей среды  по сравнению с 1996г. и 2004г..
Вычисления:

Высчитывать уровень загрязняющих частиц будем по формуле:

Рассматриваем выброс эмиссий за 2000 год, поскольку измерения параметров в вышеуказанной формуле были сделаны в прошедшем 2000 году. Так, эмиссия PM10 улицы есть

e = ere-suspension + exhaust pipe (испытуемый год) с

eexhaust pipe(2000) = 0.016 г/км для легковых автомобилей, включая служебные

                                    0.492 г/км для грузовиков

где:

е = Коэффициент выбросов [г/ VKT]

A = Поправочный коэффициент для заявления в Германии [-]

к = Основной коэффициент выбросов США Агентства по Охране Окружающей Среды = 0. 18 г/км

sL = PM75 доля суспензионного твердого стока улицы [ г/m^2 ]

 W = Означает вес транспортного средства автомобильного парка [ т ]

r = Доля дождливых дней (осадки > 0. 1 мм в день) в течении года, например r = 0. 3 [-] в течение 122 дождливых дней ежегодно.
В Санкт-Петербурге бывает ясных и безоблачных дней - 31, пасмурных - 172, туманных - 57, полу ясных с переменной облачностью - 105. Положительная температура воздуха устанавливается с 3 апреля по 11 ноября, за это время (222 дня) в среднем бывает 126 дождливых дней (без учета кратковременных дождей). В холодный же период (143 дня) в среднем 61 день с повторными осадками (снег, град, иней).

	PM10 (плохая уличная поверхность)	По германской формуле
Легковые автомобили	0,326 г/ VKT	0,253
автобусы	1,15 г/ VKT	1,1
грузовики	20,76 г/ VKT	20,68

ere-suspension =4 ∙ 0,18 ∙ 0.6 г/m^2 ∙ 1,1т^2,14 ∙ (1/0,85 ∙ (1- 0,5∙0,4) – 0,016 г/км =0,326

где а=4 – для плохой уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

sL = 0.6 г/m^2 для  плохой  уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

W (автомобиль) = 1.1 т.
ere-suspension=4 ∙ 0,18 ∙ 0.6 г/m^2 ∙ 1,9т^2,14 ∙ (1/085∙(1- 0,5∙0,4) – 0,016 г/км=1,15

где а=4 – для плохой уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

sL = 0.6 г/m^2 для  плохой  уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

W (автомобиль) = 1.9 т. ,

Exhaust  pipe(2000) =0.016 г/км для легковых автомобилей, включая служебные
Ere-suspension = 4 ∙ 0,18 ∙ 0.6 г/m^2 ∙ 9^2,14 ∙ (1/0,85 ∙ (1 – 0,5∙0,4) – 0,492 г/км=20,76

где а=4 – для плохой уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

sL = 0.6 г/m^2 для  плохой  уличной поверхности в Санкт-Петербурге,

W (автомобиль) = 9 т. ,

exhaust pipe(2000) =0.492 г/км для легковых автомобилей, включая служебные
Германская формула:

е=0,56 ∙ sl^0.65 ∙ w^1.5

е= 0,56 ∙ 0,6г/m^2 ∙ 1.1^1.5=0,253

е= 0,56 ∙ 0,6г/m^2 ∙ 1.9^1.5=1,1

е= 0,56 ∙ 0,6г/m^2 ∙ 9^1.5=20,68
CO – 1.0 усл. т

СH – 2,16 усл. т

NO – 6,9 усл, т

PM – 144 усл. Т
Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных ис­точников

ТИП ДВИГАТЕЛЯ	ТОПЛИВО	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ	ПРИМЕРЫ
Четырехтактный двигатель внут­реннего сгорания	Бензин	Углеводороды, ок­сид углерода, окси­ды азота	Автомобили, авто­бусы, самолеты, мотоциклы
Двухтактный двигатель внутренне­го сгорания	Бензин (с добавлени­ем масла)	Углеводороды, ок­сид углерода, оксид азота, твердые веще­ства	Мотоциклы вспо­могательные мото­ры
Дизель	Лигроин	Оксиды азота, твер­дые вещества	Автобусы, тракто­ра, машины, поезда

Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя

Режим работы двигателя	Оксид угле­рода, % по объёму	Углеводо­роды, мг/л	Оксиды азота, мг/л
Холостой ход	4-12	2-6	—
Принудительный холостой ход	2-4	8-12	—
Средние нагрузки	0-1	0,8-1,5	2,5-4,0
Полные нагрузки	2	0,7-0,8	4-8

Таблица №6 Средние удельные выбросы (коэффициенты выбросов) автотранспорта

ВИД ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА	СРЕДНИЙ УДЕЛЬНЫЙ ВЫБРОС (ПРИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТА 31,7 КМ/Ч)
	В час	На километр
Оксид углерода	752 г/ч	23,7 г/км
Несгоревшие углеводороды	29,4 г/ч	0,93 г/км
Оксиды азота	33,2 г/ч	1,05 г/км
Свинец	1,11 г/ч	0,035 г/км
Суммарное количество вы­хлопных газов (при 00 С)	28,95 м3/ч	0,914 м3/км
Средний расход топлива	2,75 кг/ч	0,087 кг/км

Удельный выброс:

Для легковых автомобилей:

CO – 19.0 г/км

NOx – 1.8 г/ км

СН -2,1 г/км

Для грузовиков:

CO – 69.4г/км

NO – 2.9 г/ км

СН- 11,5 г/км

Для автобусов:

CO – 97.3г/км

NOx – 5.3 г/ км

СН- 13,4 г/км

	Для легковых автомобилей	Для грузовиков	Для автобусов
СО(усл.т)	1,0 ∙ 19,0=19	1,0 ∙ 69,4=69,4	1,0 ∙97,3=97,3
NOx (усл.т)	1,8 ∙ 6,9=12,42	6,9∙2,9=20,01	6,9∙5,3=36,57
CH (усл.т)	2,16 ∙ 2,1=4, 536	2,16∙2,1=4,536	2,16∙11,5=24,84
PM10 (усл.т)	0,326∙144=46,944	1,15∙ 144=165,6	20,76 ∙144=2989,44

Динамика выбросов автотранспорта за период 1993-1996 год:

1993г. – 27,0  тыс. т

1994г. – 22,37 тыс. т

1995г. – 17,635 тыс. т в т.ч. оксид углерода (СО) – 14,49 тыс. т

оксиды  азота  (NOх)  –

1,19тыс. т

углеводороды  (СН)  –  1,96

тыс. т

1996г. – 14,208 тыс. т в т.ч. СО – 11,785 тыс. т

NOх – 0,994 тыс. т

СН – 1,429 тыс. т

Отношение PM10 к CO:

Для легковых:46,944/19=2,47=> 2,7*27,0тыс=66,69 тыс.

Для грузовиков: 165,6/69,4=2,39 => 2,39*22,37=53,5 тыс.т.

Для автобусов: 2989.44/97,3=30,7 => 17.635*30.7=541.4 тыс. т.

Удельные выбросы для легковых автомобилей:

С 1991г.(СО) – 15,0г/км – 1,0∙15,0=15,0 усл.т.

С 1996г(СО) – 2,2 г/км  - 1,0∙2,2= 2,2 усл.т.

С 2004г. (СО) – 1г/км     - 1,0∙1=1 усл.т.

NOx и CH с 1991г. не должен превышать 5,1 г/км; 1996г. – 0,5 г/км; 2004г.- 0,2г/км
ВЫВОД:  после расчётов можно сделать вывод, с каждым годом количество автомобилей и уровень выброса загрязняющих веществ увеличивается, а мы не уделяем  должного внимания экологии городов! А тем временем проблема экологии становится всё острее и острее.