Забруднення атмосферного повітря автотранспортом

Міністерство освіти і науки Украіни

Національний університет імені адмірала Макарова

Курсова робота

з дисципліни «Моделювання та прогнозування стану довкілля»

на тему «Забруднення атмосферного повітря автотранспортом»

Виконав

студент групи 3271

Юрик Каріна

Перевірив

Магась Н. І.



Зміст

1. Загальна характеристика автотранспорту

2. Кількісний та якісний склад викидів

3. Проблеми екології автомобільного транспорту України

4. Екологізація автотранспорту

5. Вплив метеорологічних умов на вміст забруднюючих речовин у атмосферному повітрі

6. Вимір рівня забрудненя повітря

7. Рішення проблеми



1. Загальна характеристика автотранспорту

Автотранспорт - важлива складова транспортної інфраструктури, покликана своєчасно та якісно задовольняти потреби господарства і населення в перевезеннях. Автомобільним транспортом перевозять понад 60 % пасажирів і вантажів. Сучасне життя людини не можливо уявити без автомобіля. Автомобіль стає невідємною складовою діяльності людини.

За даними статистичної звітності автомобільний парк України зростав і за типами транспортних засобів його склад розподілено таким чином.

Таблиця. Розподіл автомобільного парку України за типами транспорту

Транспортні засоби	роки
	2003	2004	2005	2006	2007
Вантажні тис. од.	1109,3	1103,9	1175,0	1152,3	1118,7
Автобуси тис. од.	136,9	141,8	144,4	140,2	143,5
Легкові тис. од.	4968,7	5066,0	5101,9	5109,6	5119,7
Спеціальні тис. од.	281,9	278,7	289,9	248,9	250,0
Разом	6496,8	6590,4	6711,2	6651	6631,9

Загальний світовий парк автомобілів нараховує 800 млн. одиниць, з яких 83-85 % складають легкові автомобілі, а 15-17 % - вантажні і автобуси. Якщо тенденції росту випуску автотранспортних засобів залишаться незмінними, то до 2015 р. кількість автомобілів може зрости до 1,5 млрд. одиниць.

Автомобілі поділяються на транспортні (вантажні і пасажирські), спеціальні і спортивні. Вантажні автомобілі призначені для перевезення вантажу і пасажирів, спеціальні - для виконання різних технічних функцій (підйомні крани, пересувні компресори), спортивні - переважно для досягнення певних рекордів швидкості та інших спортивних досягнень.

Вантажні поділяють на 3 категорії: пасажирські, до них відносять легкові автомобілі та автобуси; вантажні - для перевезення різного вантажу та тягачі, які призначені для буксировки напівпричепів і причепів.

За шляховими регламентаціями всі автомобілі поділяються на 3 основні групи. До першої групи «А» відносяться автомобілі шляхового типу, призначені для використання тільки на дорогах з досконалим капітальним покриттям і повною масою до 52 т. д.о другої категорії «Б» належать автомобілі шляхового типу, які допускаються до експлуатації на всій мережі доріг загального використання з основні групи. До першої групи «А» відносяться автомобілі шляхового типу, призначені для використання тільки на дорогах з досконалим капітальним покриттям і повною масою до 52 т. д.о другої категорії «Б» належать автомобілі шляхового типу, які допускаються до експлуатації на всій мережі доріг загального використання з повною масою до 34 т. Крім того, існують автомобілі, що не допускаються до експлуатації по дорогах загального використання, які мають капітальне покриття. Ці автомобілі призначені для роботи по спеціально побудованих для них кар'єрних, лісовозних або інших дорогах, а також поза мережею доріг.

Автомобілі розрізняють також за родом двигуна. В залежності від роду встановленого двигуна автомобілі бувають таких типів: автомобілі з бензиновим двигуном внутрішнього згорання, дизельні автомобілі, що працюють на дизельному паливі та автомобілі з газовими та комбінованими двигунами. За ознаками проходження автомобілі поділяють: на шляхові обмеженого проходження для руху по дорогах з грунтовим покриттям підвищеного і високого проходження, які можуть працювати у важких шляхових умовах та по бездоріжжю. Одним з негативних факторів є зростаючим шкідливий вплив їх на навколишнє середовище. Потрапляючи в атмосферу, водойми, грунт шкідливі речовини негативно впливають на біосферу.



2. Кількісний та якісний склад викидів

Основні сполуки у вихлопних газах автомобілів

Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього горіння має біля 200 складових. Період їх продовжується від кількох хвилин до 4-5 років. Автомобілі спалюють величезну кількість цінних нафтопродуктів, завдаючи одночасно відчутної шкоди навколишньому середовищу, головним чином атмосфері. Оскільки основна маса автомобілів сконцентрована в крупних і найбільших містах, повітря цих міст не тільки обідняється киснем, але і забруднюється шкідливими компонентами відпрацьованих газів. В автомобільних двигунах внутрішнього згорання у світі щорічно спалюється 2 млрд. тон нафтового палива. При цьому ККД складає 23 %. До головних токсичних викидів автомобіля відносяться: відпрацьовані гази, картерні гази і паливні випаровування.

Основна причина забруднення повітря полягає в неповному і нерівномірному згоранні палива. У відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згорання міститься 170 шкідливих компонентів 160 - похідні вуглеводню - неповному згоранню палива у двигуні. Наявність у відпрацьованих газах шкідливих речовин обумовлена умовами згорання палива. Найбільш досліджуваними є викиди двигуна. До складу цих викидів входять оксид вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту, сірки, тверді частки.

Таблиця. Обсяги викидів продуктів згоряння, млн. т. рік -1

Продукти згоряння	Джерела продуктів згоряння продуктів згоряння
	автомобілі	електростанції, промисловість і т.д.
Оксид вуглецю	59,7	5,2
Вуглеводні й інші органічні речовини	10,9	6,4
Оксиди азоту	5,5	6,5
Сполуки , що містять сірку	1,0	22,4
Макрочастки	1,0	9,8

В двигунах реакція горіння перетворює енергію палива в теплоту. В результаті реакції утворюється токсичні речовини. Вони викидаються двигунами в складі відпрацьованих газів. Відпрацьовані гази, які викидаються двигуном, містять оксид вуглецю СО, вуглеводні, оксиди азоту, бензапирен, альдегіди і кіптяву. Картерні гази - це суміш частини відпрацьованих газів, які проникають через нещільності поршневих кілець в картер двигуна, з парами моторного мастила. Паливні випаровування надходять в навколишнє середовище через систему живлення двигуна: стиків, шлангів і т. д. Розподіл головних компонентів викидів у карбюраторного двигуна наступне: відпрацьовані гази мають 95 % СО, 55 % і 98 %, картерні гази по - 5 %, 2 %, а паливні випаровування - до 40 %.

До токсичних відносяться оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, альдегіди, оксид сірки, сажа, бензапирен.

Оксид азоту. Токсичний вплив оксиду азоту при його викидах проявляється в двох шарах атмосфери. Каталітичне руйнування озонового шару спричинює зростання біологічно активної радіації становить загрозу існування атмосфери. Азот потрапляє в стратосферу з тропосфери. Зберігається в оточуючій його атмосфері протягом 3 - 4 днів.

Вуглеводні. У відпрацьованих містяться кілька десятків різних вуглеводнів. Джерелом вуглеводневих сполук є шари паливної суміші, прилеглі до стінок камери згорання, де відбувається гасіння полумя, нерівномірний розподіл суміші виникає нестача кисню, а також циліндри що працюють з пропусками запалювання та згорання.

Альдегіди - органічні сполуки. Найхарактернішими для відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання є акромін, формальдегід та ацетальдегід. Альдегіди - органічні сполуки. Найхарактернішими для відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання є акромін, формальдегід та ацетальдегід. Альдегідам властива висока токсичність. Кіптява - представляє собою безформене тіло без кристалічної решітки в дизельному двигуні кіптява складається з невизначених частин з розмірами 0,3…10. Причина утворення сажі полягає в тому, що енергетичні умови в циліндрі дизельного двигуна опиняються достатніми, щоб молекула палива руйнувалася повністю. Більш легкі атоми водню дифузують в багатий киснем шар, вступають з ним в реакцію. Утворюється при неповному згоранні палива з відпрацьованими газами викидається кіптява. Вона утворюється в камерах згорання двигунів внаслідок піролізу палива при високих температурах і тиску. Особливе багато сажі утворюється в дизелі. Вплів небезпечних речовин може викликати незворотні зміни загибель флори. Вуглеводні з'єднання - етан, метан, бензол, ацетилен і інші токсичні речовини. У відпрацьованих газах містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові алкани, нафтові циклани і ароматичні (бензолові), всього близько 160 компонентів. Вони утворюються в результаті неповного згорання палива в двигуні незгорілі вуглеводні є однією з причин появи білого або голубого диму. Це відбувається при запізнюванні запалювання робочої суміші в двигуні або при понижених температурах в камері згорання. Сполуки свинцю. Наявність сполук свинцю у відпрацьованих газах є наслідком додавання тетераетилсвинцю в бензини для підвищення октанового числа. Свинець неповністю потрапляє в атмосферу після згорання палива від 70 - 75 % загальної його кількості, що міститься у бензинах. Певна кількість сполук свинцю потрапляє в повітря при безпосередньому випаровуванні бензинів з паливного баку. Сполуки можуть знаходитися протягом 1 - 4 тижнів.

Оксид вуглецю. Він утворюється переважно в бензинових двигунах при роботі багатьох паливо-повітряних сумішах. Причиною виникнення оксиду вуглецю в цьому випадку є нестача кисню для повного окислення вуглецю, який входить до складу палива. Незначна кількість оксиду вуглецю, утворюється підчас роботи на бідних сумішах на дизелях, є продуктом проміжного окислення вуглецю. Оксид вуглецю - високотоксична сполука. Оксид вуглецю інертний і зберігається в повітрі до 5 років.

Оксиди азоту NO і NO2 - діоксид азоту. Ці гази, виникають в камері згорання двигуна при температурі 2800 °С і тиску біля 1 МПа. Оксид азоту - безколірний газ, Легко окислюється киснем. При звичайних атмосферних умовах NO повністю перетворюється в NO2 - газ бурого кольору з характерним запахом. Він важче за повітря і має потенційну небезпеку. Вміст токсичних викидів у відпрацьованих газах двигунів відображені в таблиці

Таблиця. Вміст токсичних викидів у відпрацьованих газах двигунів

Компоненти	Доля токсичного компонента
	Карбюраторні	Дизельні
	%	на 1000л палива кг	%	на 1000л палива кг
CO	0,5-12,0	до 200	0,01-0,5	до 25
	до 0,8	20	до 0,5	36
	0,2 - 3,0	25	0,009-0,5	8
Бензапирен	-	до 10	-	-
Альдегіди	до 0,2	-	0,001-0,09	-
Кіптява	до 0,04	1	0,01-1,1	3

Кількісний та якісний склад вихлопних газів двигуна залежить від низки чинників: типу двигуна, особливостей конструкції, його технічного стану, потужності, режиму роботи, якості застосованого пального. В Україні більшість автотранспорту працює на бензиновому пальному (карбюраторні машини), значно менше у нас дизельних машин (близько 4 %) і ще менше - газобалонних. Слід відзначити, що перспектива збільшення числа дизельних (не бензинових) машин в Україні існує. Є суттєва різниця у вмісті токсичних компонентів у вихлопних газах карбюраторних і дизельних машин.

Таблиця. Порівняльний склад вихлопних газів бензинових і дизельних машин

Компонент	Вміст
	Бензинові машини	Дизельні машини
Оксид вуглецю, % Вуглеводні, % Оксиди азоту, % Альдегіди, % Сажа, г/м3 Бенз(а)пірен, мг/м3 Двооксид сірки, %	0,2 0,01 0,3 0,002 0,01-2,0 до 10 0,03	до 10 до 3 до 0,8 до 0,03 до 0,04 до 20 до 0,008

Порівняльні дослідження однакових за технічною характеристикою машин, які працюють на бензині та на газі, показали значні переваги останніх щодо вмісту токсичних компонентів у вихлопних газах. Це підтверджують дані, на ведені у табл.

Таблиця. Викиди оксиду вуглецю та вуглеводнів внаслідок використання як пального зрідженого газу і бензину

Компонент	Викид, г на 1 милю	Зниження токсичності вихлопних газів під час роботи на газоподібному пальному, %
	Бензин	Зріджений газ
Оксид вуглецю (під час руху) Оксид вуглецю (холостий хід) Вуглеводні	130 4,7 7,2	64 1,8 5,8	50 62 20

Викиди автомобільного транспорту істотно залежать від режиму роботи двигуна і якості використовуваного палива. Зразковий склад вихлопних газів автомобілів поданий у табл.

Основній внесок в забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводитися близько 75 %), потім літаки (приблизно 5 %), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 %), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %). До основних забруднюючим атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі складає близько 70 %), вуглеводні (приблизно 19 %) і оксиди азоту (близько 9 %). Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту поступають в атмосферу тільки з вихлопними газами, так і з картера, паливного бака і карбіратора тверді домішки поступають в основному з вихлопними газами і з картера.

Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особено при швидкому, а також при русі з малою швидкістю. Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту при розгоні. З цих даних виходить, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю.

Створювані в містах системи руху в режимі «зеленої хвилі», істотно скорочують число зупинок транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість і кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема співвідношення між масами палива і повітря, момент запалення, якість палива, відношення поверхні камери згоряє до її об'єму. При збільшенні відношення маси повітря і палива, що поступає в камеру згоряє, скорочуються викиди оксиду вуглецю і вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту

Не дивлячись на те що дизельні двигуни більш економні, таких речовин, як HnCm, NОx, викидають не більш, ніж бензинові, сморід істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж володіє неприємним запахом створюваним деякими незгорілими вуглеводнями). В поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але і впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові.



3. Проблеми екології автомобільного транспорту України

Проблеми екологічної безпеки автомобільного транспорту є складовою частиною екологічної безпеки країни. Значущість і гострота цієї проблеми росте з кожним роком. В інфраструктурі транспортної галузі України налічується близько 1 тис. крупних і середніх автотранспортних підприємств, зайнятих пасажирськими і вантажними перевезеннями. З розвитком ринкових відносин з'явилися у великій кількості комерційні транспортні підрозділи невеликої потужності. Зростання автопарку, зміна форм власності і видів діяльності істотно не вплинули на характер дії автотранспорту на оточуючу природне середовище. Викликає тривогу той факт, що не дивлячись на ту, що проводиться роботи, викиди забруднюючих речовин в атмосферу від автотранспортних засобів збільшується в рік в середньому на 3,1 %. В результаті величина щорічного екологічного збитку від функціонування транспортного комплексу України складає більше 0,7 млрд. доларах і продовжує рости. Автомобільний парк України в 2007 році складав 6,631 млн. шт., у тому числі 5,118 млн. легкових автомобілів, 1,118 млн. грузовиків, 393,5 тис. автобусів і спеціальних автомобілів. Середній вік автотранспортних засобів залишається значним і складає 10 років, у тому числі 10 % парку експлуатується понад 13 роки, повністю зношені і підлягають списанню.

Автомобілі використовують кисень атмосфери, для них щорічно розширюють мережу доріг з твердим покриттям, які густою мережею обвивають планету. Усі автомобільні дороги поділяються на категорії, чим вища категорія дороги, тим більший потік автомобілів вона пропускає і тим більш вдосконаленою є в технічною є технічному відношенні. Залежно від інтенсивності руху, дозволеної швидкості і роду технічних характеристик автомобільні дороги поділяються на 5 категорій. Категорії доріг України представлені в таблиці.



Таблиця. Категорії доріг України

Параметри	Категорія доріг України
	1	2	3	4	5
Середньодобова інтенсивність руху авто	Понад 7000	7000-3000	3000-1000	1000-200	Менше
Швидкість руху авто км/ год	150	110	100	80	60
Ширина проїзної частини м	15 і менше	7,5	7	6	4,5
Найменший радіус кривої в площі, м	1000	600	400	250	125
Смуги руху, м	3,75	3,75	3,5	3,0	---
Найбільш допустиме навантаження від осі автотранспорту	10	10	10	6	6

Автомобільна дорога включає в себе грунтове полотно і штучні споруди, на яких будується проїзна частина. Траса повинна бути, по можливості, прямою з пологими кривими в площі і щоб поздовжній нахил не перевищував 30 % на 1 категорії чи 70 % на 5 категорії. На дорогах вищих категорій роблять розділяючи смуги для визначення потоків автомобілів, які рухаються у зустрічних напрямках. В гірських районах з боку обривів дороги огороджуються бар'єрами. Найбільш інтенсивні ділянки понад 10000 авт/доб. оснащуються стаціонарним освітленням, що діє в нічний час і при туманах, снігопадах.

Вивчення режимів рухів автотранспортних засобів показує, що у великих містах, наприклад, тривалість роботи легкових автомобілів на холостому ходу складає 17 %, на режимах прискорення - 42 %, на постійній швидкості - 16 % і в режимах уповільнення - 25 %.

Тож кількість викидів токсичних речовин від автомобілів знаходиться у певній залежності від швидкості руху. Так, викид СО при малих швидкостях зростає у 1, 5 - 2, 2 рази, а у 2, 1 - 2, 8 рази.



Таблиця 1.3 - Вплив режимів руху автомобілів на концентрацію токсичних речовин у відпрацьованих газах.

Токсичні компоненти відпрацьованих газів%	Режим роботи
	Холостий хід 0 км/ год	Постійна швидкість км	Прискорення від 0 до 40 км/год	Уповільнення від 40 до 0 км/год
СО	0,50-8,00	0,30-2,50	1,90-3,80	1,50-4,10
	0,03-0,12	0,02-0,40	0,12-0,17	0,28-0,45

Зміст таких доріг вимагає дуже великих витрат енергії. Автомобілі витрачають величезну кількість палива. А його джерела вичерпані, і їх залишилося на землі не так вже багато. Особливо швидко тануть запаси нафти, з якої одержують бензин. Крім того, при видобутку нафти, її транспортуванню і переробці на нафтопереробних підприємствах забруднюються грунти, води і атмосфера. В автомобільних катастрофах на дорогах гине багато людей.

В глобальному балансі забруднення атмосфери частка автотранспорту складає 13,3 %, але в містах вона зростає до 80 %.

Один автомобіль щорічно поглинає з атмосфери в середньому більше 4 т кисню, викидаючи при цьому з відпрацьованими газами приблизно 800 кг чадного газу, 40 кг оксидів азоту і майже 200 кг різних вуглеців. В результаті по Україні від автотранспорту за рік в атмосферу поступає величезна кількість тільки канцерогенних речовин: 7,5 тис. т бензолу, 5,3 тис. т формальдегіду, 0,3 т бензапирену і 1,2 тис. т свинцю. В цілому, загальна кількість шкідливих речовин, що щорічно викидаються автомобілями, перевищує цифру в 7 млн. т.

Необхідно відзначити, що з погляду екологічного збитку, що завдається, автотранспорт лідирує у всіх видах негативної дії: забруднення повітря - 95 %, шум - 49,5 %, дія на клімат - 68 %.



4. Екологізація автотранспорту

Екологічні проблеми, зв'язані з використанням традиційного моторного палива в двигунах транспортних засобів, актуальні не тільки для України, але і для всіх країн світу. В багатьох країнах світу прийняті жорсткі вимоги по екологізації автотранспорту. В результаті з 2000 року по 2007 рік кількість шкідливих речовин у відпрацьованих газах автомобілів за рубежем знизилася приблизно в 2 рази, а всього за останні 40 років зміст токсичних компонентів зменшився на 70 %. В даний час багато моторобудівних фірм узяли курс на рішення задачі досягнення нульової токсичності відпрацьованих газів. Їх багаторічний досвід показує, що добитися цього можна тільки у разі використовування альтернативних видів моторного палива. Саме тому, практично всі перспективні екологічно чисті автомобілі, проектуються під альтернативні види палива. Значні матеріальні витрати на створення екологічно чистих машин, пов'язані не з благородністю і альтруїзмом західних моторобудівних компаній, а визначаються тиском державних законів. Побічно ці закони торкнулися і України - до нас хлинув потік зарубіжних автомобілів, які в розвинених країнах були визнані екологічно небезпечними, тим самим поповнивши вітчизняний автопарк автомобілів, що завдають колосального збитку екології наших міст. Справедливості ради необхідно визнати, що вироблені в Україні автомобілі відстають на 8-10 років по всіх показниках у тому числі і по екології від автомобілів, що випускаються в даний час в промислово розвинених країнах.

В 1992 році бив прийнятий Закон України про охорону атмосферного повітря. Законом встановлені єдині для України нормативи екологічної безпеки атмосферного повітря, до яких відносяться гранично допустимі концентрації ГДК забруднюючих речовин від автомобілів в атмосферному повітрі. Для транспортних засобів встановлюються нормативи змісту забруднюючих речовин в відпрацьованих газах автотранспорту. Передбачаються заходи по зниженню токсичності і знешкодженню відпрацьованих газів автомобілів і других транспортних засобів переходу транспорту на менш шкідливі види енергії і палива, обмеженню в їзду автотранспорту в житлові зони. Заборонено виробництво і експлуатацію транспортних засобів, в яких перевищує встановлені норми вмісту забруднюючих речовин у відпрацьованих газах автотранспорту. Поліпшення конструкцій транспортних засобів і умов їх експлуатації. Організація в межах міста режимів руху всіх видів транспорту.

Введення на території України з січня 2001 року норми Євро_2 поки є чисто декларативним актом, оскільки, нераціональна структура вітчизняної нафтопереробки, недостатні потужності вторинних процесів визначає низьку якість вироблюваних бензинів і дизельного палива, не відповідного сучасним вимогам. Якість вітчизняних автомобільних двигунів повинні бути кращими, в більшості поступаються зарубіжним по таких показниках, як питома потужність, економічність, експлуатаційна технологічність, екологічність Тому, в даний час єдиним шляхом підвищення екологічності автотранспорту є його перехід на природний газ, що забезпечить скорочення шкідливих викидів в оточуючу середовище двигунами автомобілів до рівня, що відповідає жорстким європейським нормам. Норми токсичності вихлопних газів автомобілів представлені в таблиці.

Таблиця. Норми токсичності вихлопу автомобілів для розвинених європейських країн

Найменування стандартів	Рік введення	Вміст у вихлопі токсичних речовин
			CO		Тверді частинки
Євро - 0	1988	14,4	11,2	2,5	-----
Євро - 1	1993	8,0	4,5	1,1	0,36
Євро - 2	1996	7,0	4,0	1,1	0,15
Євро - 3	1999	5,0	2,0	0,6	0,1
Євро - 4	2005	3,5	1,5	-----	0,02
Євро - 5	2008	2,0	1,5	-----	0,02



Проблема переводу автотранспорту на природний газ є рішенням комплексу складних задач, серед яких найзначущішими є: серійне виробництво газобалонних автомобілів, створення інфраструктури (мережі) заправних комплексів; розробка і виробництво надійного газобалонного устаткування; створення сервісної мережі для переобладнання автотранспортних засобів; підготовка кадрів; праве і рекламно-інформаційне забезпечення і т. д. У зв'язку з чим, програми газифікації автотранспорту і поліпшення екологічної обстановки можуть бути реалізовані не тільки по указу зверху, але і при підтримці і безпосереднім участь регіональних властей.

5. Вплив метеорологічних умов на вміст забруднюючих речовин у атмосферному повітрі

При постійних параметрах викидів рівень забруднення атмосфери значно залежить від кліматичних умов: напрямку, умов переносу й розповсюдження домішок у атмосфері, інтенсивності сонячної радиації, яка обумовлює фотохімічні перетворення домішок й виникнення вторинних продуктів забруднення повітря, кількості й тривалості атмосферних опадів, які призводять до вимивання домішок з атмосфери. Тому зниження забруднення атмосфери повинно здійснюватися технологічними засобами з урахуванням характерних особливостей кліматичних умов у районі, який розглядають.

Здатність атмосфери до розсіювання залежить від вертикального розподілу температури й швидкості вітру. Якщо температура з висотою падає, то утворюються умови інтенсивного турбулентного обміну. Найчастіше нестійкий стан атмосфери спостерігається влітку в денний час. У разі таких умов у земній поверхні відзначаються великі концентрації й можливі значні коливання їх з часом. Якщо у приземному шарі повітря температура з висотою зростає (інверсія температури), то розсіювання домішок слабіє.

У разі піднесених інверсій приземні концентрації залежать від висоти розташування джерела забруднення по відношенню до їх нижньої межі. Якщо джерело розташовано вище шару піднесеної інверсії, то домішка до земної поверхні надходить у невеликих кількостях. Якщо джерело розташовано нижче шару піднесеної інверсії, то основна частина домішків концентрується у поверхні землі.

Швидкість вітру сприяє переносу й розсіюванню домішок, оскільки з підсиленням вітру зростає інтенсивність перемішування повітряних шарів. При слабкому вітрі у районі високих джерел викиду концентрації у землі зменшуються за рахунок збільшення підіймання факелу й віднесення домішки догори. Підіймання домішки особливо велике у разі нагрітих викидів. У разі сильного вітру початкове підіймання домішки зменшується, але спостерігається зростання швидкості переносу домішки на значну відстань. Максимальні концентрації домішки звичайно спостерігаються при деякій швидкості, яку називають небезпечною. Небезпечна швидкість вітру залежить від параметрів викиду.

Нестійкість напрямку вітру сприяє підсиленню розсіювання по горизонталі, а концентрації у землі зменшуються.

Сонячна радіація зумовлює фотохімічні реакції у атмосфері й формування різних вторинних продуктів, які мають часто токсичніші властивості, ніж речовини, які надходять від джерел викидів. В результаті фотохімічного ефекту у ясні сонячні дні у забрудненому повітрі формується фотохімічний смог.

При туманах концентрація домішок може сильно збільшитися. З туманами пов'язані смоги, при яких протягом великого часу утримуються високі концентрації шкідливих домішок.

На розповсюдження домішки впливають також упорядковані вертикальні посування, обумовлені неоднорідністю підстелюючої поверхні. В умовах пересіченої місцевості на навітряних схилах виникають посування, які підіймаються, на підвітряних - які сходять униз, понад водоймами влітку - посування, які сходять униз, а у прибрежних районах - посування, які підіймаються.

Якщо потоки сходять униз, приземні концентрації збільшуються, якщо догори - зменшуються. У деяких формах рельєфа, наприклад, в улоговинах, повітря застоюється, що призводить до накопичення шкідливих речовин поблизу підстелюючої поверхні, особливо від низьких джерел викидів. У погористій місцевості максимуми приземної концентрації домішок звичайно більші, ніж у разі відсутності нерівностей рельєфа.

На розсіювання домішок в умовах міста значно впливають планування вулиць, їх ширина, напрямок, висота будівель, зелених масивів й водні об'єкти, які створюють різні форми наземних перепон повітряному потоку й призводять до виникнення особливих метеорологічних умов у місті.

Спостереження показують, що навіть при постійних об'ємах й складах промислових й транспортних викидів в результаті впливу метеорологічних умов рівні забруднення повітря можуть різнитися у декілька разів. Урахування цього впливу важливо під час підготування документів про якість атмосферного повітря, розробки заходів щодо охорони повітря, плануванні розташування міст й промислових об'єктів, прогнозування рівня забруднення.

6. Вимір рівня забрудненя повітря

Вимір рівня забруднення повітря, зумовленого викидами автотранспорту, проводиться у комплексі з виміром рівня забруднення викидами промислових джерел, але може проводитися й самостійно. Оцінка стану забруднення атмосферного повітря на автомагістралях й у прилеглій житловій забудові може бути проведена на основі визначення у повітрі вмісту як основних компонентів вихлопних газів (оксида вуглецю, вуглеводнів, оксидів азоту, сполук свинцю), - так і продуктів їх фотохімічних перетворень (озону та інш.).

Для вивчення особливостей забруднення повітря викидами автотранспорту організують спеціальні спостереження, в результаті яких визначають:

- максимальні значення концентрацій основних домішок, які викидаються автотранспортом у районах автомагістралей, й періоди їх наставання при різних умовах й інтенсивності руху транспорту;

- межі зон й характер розподілу домішок по мірі віддаленості від автомагістралей;

- особливості розповсюдження домішок у житлових кварталах різного типу забудівлі й у зелених зонах, які примикають до автомагістралей;

- особливості розповсюдження транспортних потоків по магістралям міста.

Спостереження проводять в усі дні робочого тижня кожної години з 6 до 13 год. та з 14 до 21 години, чергуючи дні з ранковим й вечірнім термінами. У нічний час спостереження проводяться один-два рази на тиждень.

Точки спостереження вибираються на вулицях міста у районах з інтенсивним рухом транспорту й розташовуються на різних ділянках вулиць у місцях, де часто проводяться гальмування автомобілів й викидається найбільша кількість домішок. Окрім того, пункти організуються у місцях накопичення шкідливих домішок за рахунок слабкого розсіювання (під мостами, у тунелях, на вузьких ділянках вулиць та шляхів з багатоповерховими будівлями), а також у зонах перехрещення двох або більше вулиць з інтенсивним рухом транспорту.

Місця для розташування приладів вибираються на тротуарі, на середині розділової смуги у разі її наявності й за межами тротуара - на відстані половини ширини проїзної частини однобічного руху. Пункт, найбільш віддалений від автомагістралі, повинен розташовуватися не менш ніж у 0,5 м від стіни будівлі. На вулицях, які перехрещують основну автомагістраль, пункти спостереження розташовуються на краях тротуарів й на відстанях, які перевищують ширину магістралі у 0,5; 2; 3 рази.

У кварталах старої забудівлі (суцільні ряди будівель з окремими арочними прорізами у них) місця для розташування пунктів спостереження вибираються у центрі внутрішньоквартального простіру.

Інтенсивність руху визначається шляхом урахування кількості транспортних засобів, які проходять. Вони поділяються на п'ять основних категорій: легкові автомобілі, вантажні автомобілі, автобуси, дизельні автомобілі й автобуси, мотоцикли, - кожного дня протягом 2-3 тижнів у період з 5-6 години до 21-23 години, а на транзитних автомагістралях протягом доби. Підрахунок кількості транспортних одиниць, які проходять, проводиться протягом 20 хвилин кожної години, а у 2-3_годинні періоди найбільшої інтенсивності руху автотранспорту - кожні 20 хвилин. Середня швидкість руху транспорту визначається на основі показників спидометру автомашини, яка рухається у потоці транспортних засобів, на ділянці довжиною від 0,5 до 1 км даної автомагістралі. На підставі результатів спостережень розраховуються середні значення інтенсивності руху транспорту протягом доби (чи за окремі години) в кожній з точок спостереження.

Метеорологічні спостереження включають заміри температури повітря й швидкості вітру на рівнях 0,5 й 1,5 м від поверхні землі. Аналогічні спостереження виконуються на метеостанції, яка розташована поза містом. Під час визначення вмісту у повітрі озону одночасно на метеостанції проводяться спостереження за інтенсивністю прямої й сумарної сонячної радіації, яка значно впливає на швидкість протікання фотохімічних реакцій у повітрі й утворення озону.



7. Рішення проблеми

Для поліпшення якості атмосферного повітря, треба здійснити заходи щодо зниження до 2005-2010 валового обсягу викидів від автотранспорту більше ніж на 40відсотків, запобігти викидам свинцю. З цією метою плануються такі основні заходи:

1) вдосконалення положень у системі законодавства, що стимулюють

Впровадження природоохоронних заходів;

оснащення нових автомобілів ефективними системами і пристроями зниження викидів (каталітична нейтралізація, автомати пуску і прогрівання, системи уловлювання пари пального);

2) збільшення парку автомобілів і автобусів, які працюють на газоподібному паливному; припинення до 2005-2010 років випуску і використання етилового бензину;

3) виробництво пального та мастил, які зменшують негативний вплив двигунів внутрішнього згоряння на навколишнє природне середовище;

4) розробка та впровадження нових типів двигунів внутрішнього згоряння з підвищеними економічними характеристиками;

5) розробка нових видів екологічно чистого автотранспорту з використанням альтернативних джерел енергії;

Для розв'язання екологічних проблем на автотранспорті необхідно:

1) забезпечити пріоритетність розвитку пасажирського транспорту загального користування на електротязі з послідовним скороченням автобусного сполучення;

2) забезпечити жорсткіші екологічні нормативи щодо конструкції нових моделей автомобілів та двигунів;

3) розробити та впровадити систему сертифікації автомобілів та двигунів на екологічну безпеку і контролю за їх відповідністю сертифікатам;

4) розробити комплекс технологій, методик та технічних засобів для оцінки екологічної безпеки автомобілів при їх експлуатації;

5) розробити комплекс технологій і технічних засобів для оцінки та захисту довкілля від забруднення у виробничих зонах автопідприємств.

Розрахунок рівня забруднення атмосферного повітря вихлопними газами автотранспорту на ділянці магістральної траси

В ході практичного завдання підрахунок автомобілів було здійснено 12, 13 та 14 грудня на проспекті Леніна, зупинка Декабристів, проспекті Героїв Сталінграду, зупинка Національний університет і на Намиві, район ринку Штрасе. Підрахунок було здійснено 3 рази на добу протягом однієї години. Кількість автотранспорту, що перетинає майданчик дослідження вулицю Декабристів - 1391, зупинка Національний Університет - 1388, район ринку Штрасе - 1268.

Час	Проспект Леніна, перетин на вул. Декабристів	Проспект Героїв Сталінграду, зупинка Нац. Університет	Намив, район ринку Штрасе
	Легкові	Мікроавтобуси	Вантажні	Легкові	Мікроавтобуси	Вантажні	Легкові	Мікроавтобуси	Вантажні
9 - 10	240	243	1	235	253	2	232	241	1
14 - 15	212	219	3	210	233	3	168	180	0
16 - 17	230	241	2	221	230	1	210	234	3

Вихідні данні для розрахунку:

Тип місцевості за ступенем аерації:

Проспект Леніна (точка контролю вул. декабристів) і Намив (точка контролю район ринку Штрасе) - магістральні траси й вулиці з багатоповерховими будівлями з двох сторін;

Проспекті Героїв Сталінграду (точка контролю зупинка Нац. Университет) - міські дороги й вулиці з односторонніми будівлями, прибережні естакади, насипи;

Кут повздовжнього нахилу, град. - 0 %;

Швидкість вітру V, м/c - 6;

Відносна вологість повітря W, % - 60;

Розрахункова інтенсивність автомобілів на год. N:

Проспект Леніна - 463;

Проспект Героїв Сталінграду - 462;

Намив - 422;

Тип перехресть:

Проспект Леніна (точка контролю вул. декабристів) і проспект Героїв Сталінграду (точка контролю зупинка Нац. Университет) - звичайні перехрестя за допомогою світлофорів;

Намив (точка контролю район ринку Штрасе) - саморегульовані перехрестя;

Склад транспортного потоку, Рі:

Проспект Леніна (точка контролю вул. Декабристів) - 49 %;

Проспект Героїв Сталінграду (точка контролю зупинка Нац. Университет) - 47 %;

Намив (точка контролю район ринку Штрасе) - 48 %.