СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО АНАЛИЗУ И ПРОГНОЗУ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА АВТОТРАНСПОРТОМ........................................................................8
1.1. Анализ современного состояния загрязнения воздуха автотранспортом и мероприятия по снижению ВЫБРОСОВ......................................................................8
1.2. Краткосрочный прогноз захтязнения воздуха. Общие принципы. Состояние вопроса.22
1.3. Математическое моделирование процессов рассеяния вредных веществ в воздухе...33
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ....................................................39
2.1. Подход к выполнению исследования. Характеристика использованного материала...39
2.2. Обоснование разработок краткосрочного прогноза загрязнения воздуха автотрлнспортом44
ГЛАВА 3. КРАТКОСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА................................56
3.1. Условия, способствующие увеличению загрязнения воздуха автотранспортом.......56
3.2. Статистические схемы прогноза................................................64
3.3. Метод прогноза загрязнения воздуха в районе отдельных ав томагис тралей и составление предупреждений........................................................................76
ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА НА ПЕРСПЕКТИВУ....................................................... 87
4.1. Методика обследования структуры транспортного потока и расчета выбросов в атмосферу на городских автомагистралях..........................................................88
4.2. Анализ максимальных уровней загрязнения воздуха выбросами автотранспорта в различных городах России............................................................ 91
4.3. Прогноз загрязнения воздуха выбросами автотранспорта с учетом мероприятий по снижению выбросов на примере г. Пскова...............................................104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................115
ПРИЛОЖЕНИЯ.......................:...........................................124
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Одной из острых экологических проблем настоящего времени является загрязнение атмосферного воздуха. В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь из более двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Вредные вещества поступают в воздух практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к наиболее опасным источникам загрязнения атмосферного воздуха.
Данная работа посвящена проблемам загрязнения воздуха выбросами автотранспорта и метеорологическим аспектам решения этой проблемы. В работе проанализировано состояние загрязнения воздуха выбросами автотранспорта в различных городах и рассмотрено два пути для снижения загрязнения воздуха: кратковременное снижение выбросов автотранспорта в периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) на основе краткосрочного прогноза загрязнения воздуха и реализация долгосрочных программ технических и организационных мероприятий по снижению выбросов автотранспорта.
В ряде случаев невозможно и экономически нерационально предусмотреть столь малый выброс вредных веществ в атмосферу, чтобы ни при каких условиях наземные концентрации примесей в воздухе не превышали бы предельно допустимые значения. Поэтому достижение гигиенических норм предусматривается при сравнительно часто встречающихся неблагоприятных метеорологических условиях, а при редких случаях возникновения аномально опасных ситуаций чистота воздуха обеспечивается за счет прогноза и регулирования выбросов. Этим обуславливается большой экономический эффект прогнозирования загрязнения воздуха.
Под краткосрочным прогнозом в данной работе понимается прогноз уровня загрязнения воздуха с заблаговременностью до суток, который предполагает принятие мер по предотвращению повышения загрязнения воздуха. Под долгосрочным прогнозом загрязнения воздуха понимается прогноз расчетных концентраций примесей на перспективу 10-15 лет с учетом мероприятий по снижению выбросов автотранспорта.
В настоящее время мировой автомобильный парк превысил 600 млн. единиц, из которых 83 - 85% приходится на легковые автомоби-
з
автомобилей. В странах Восточной Европы (в том числе и нашей) довольно велико количество автомобилей, работающих на бензине, то же можно сказать про США.
Парк легковых автомобилей оснащен в основном двигателями с искровым зажиганием, работающими на бензине. В некоторых странах создано относительно большое количество автомобилей работающих на газе. В России в последнее время наблюдается тенденция перевода легкового и грузового транспорта на газовое топливо. В Западной Европе нашли большое применение легковые автомобили с дизельными двигателями, и их популярность растет /19 /.
Принцип работы двигателей внутреннего сгорания карбюраторных и дизельных - различный, поэтому составы отработавших газов также различны. / 35, 36, 71 /
На рис.1.3 представлены пробеговые выбросы для дизельного двигателя с рабочим объемом 6,2 л. Для сравнения приведены данные для карбюраторного двигателя с использованием и без использования катализатора. Дизельные двигатели принято считать более экологичными. Однако, дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки и плохой регулировки двигателей и системы подачи топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами, которые очень вредны для здоровья человека /29 /.
К основным загрязняющим компонентам в отработавших газах (ОГ) автомобилей относятся: оксид углерода (СО), углеводороды (СХНУ), оксиды азота (1МОх) и сажевый аэрозоль (рис. 1.3а).
На рис.1.36 показан выброс малых составляющих в ОГ автомобилей. К ним относятся: диоксид серы (ЭОг), аммиак (ИНз), альдегиды, циановодород (НСЫ), ароматические углеводороды.
Как видно из рис.1.36 выброс малых составляющих от автомобилей, работающих на бензине, превосходит выброс от автомобилей, работающих на дизельном топливе. Исключение составляет выброс диоксида серы.
Для автомобилей, работающих на этилированных сортах бензина, характерно присутствие в ОГ соединений свинца.
30 мая 1984 г. было юридически закреплено решение ЕЭК ООН, по которому все новые модели автомобилей должны эксплуатироваться с 1986 г. на бензинах без свинца / 68 /.
Информация об удельных выбросах единичного автомобиля с
и
различными типами двигателей необходима для разработки мероприятий по снижению выбросов, тех либо иных веществ. Если в городе или в районе магистралей наблюдается повышенное содержание сажи в воздухе, мероприятия по снижению выбросов должны, в первую очередь, касаться дизельных автомобилей. Как видно из рис.1.За оснащение бензиновых двигателей катализаторами значительно уменьшает пробеговый выброс углеводородов и оксидов азота. Следовательно, в городах с большими уровнями загрязнения воздуха этими веществами, как одну из мер снижения выбросов автотранспорта, можно предложить - оснащение катализаторами карбюраторных автомобилей.
Надо отметить, что в зависимости от режима работы двигателя и температуры окружающей среды концентрации загрязняющих веществ в отработавших газах меняются.
Таблица 1.3
Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя
/:'Г :. :: ! ::: .: : : :• : : ■ V ■■ ■■ : 1 ' : ■: : : : :: : ХОЛОСТОЙ ход СхНу мг/л 2-6 СО % по объему 4-12 ЫОх мг/л
принудительный холостой ход средние нагрузки полные нагрузки 8 - 12 0,8-1,5 0,7-0,8 2-4 0 -1 2-4 2,5 -4,0 4-8
Наибольшее количество вредных примесей в отработавших газах содержится при режимах холостого хода и полных нагрузок (табл.1.3) /13, 41/.
Известно, что в городских условиях двигатель автомобиля не может работать на каком-то одном режиме. Учет количественных различий в содержании токсических компонент в выхлопных газах при различных режимах работы автомобильных двигателей имеет особое значение при эксплуатации автомобилей в городе.
Уменьшению загрязнения воздуха выбросами автотранспорта способствует правильная организация движения транспорта на улицах городов. Например, при безостановочном проезде («зеленая волна», развязка на разных уровнях) выбросы оксида углерода и углеводоро-
15
- Київ+380960830922