Исследование воздействия выбросов автотранспортного потока и выявление факторов на состояние атмосферного воздуха территории на примере города Шымкент
Аңдатпа
Магистрлік диссертацияда қоршаған ортаға автокөлік шығарындыларының, бастылары СО, СnHm, NOх әсері зерттелді. Автокөлік құралдарының шығарындылары, бұл барлық экологиялық компоненттердің ластануына айтарлықтай әсер етеді. Магистрлік диссертацияның негізгі мақсаты - атмосфераны ластайтын факторларды анықтау, автокөлік шығарындыларының қала атмосферасына әсерін анықтау. Шымкент қаласының жыл аралық атмосфераның ластану индексін анықтау. Шымкент қаласындағы көлік құралдарының саны анықталды
Аннотация
В магистерской диссертации исследована одна из глобальных экологических проблем, связанная с изменением климата, причиной, которой является массовое поступление в атмосферу выхлопных газов от автотранспорта, главными из составляющих которых являются угарный газ СО, углеводороды СnHm, окислы азота NOх и другие.
Цель магистерской диссертации - выявление факторов, оказывающих воздействие на загрязнение атмосферного воздуха и установление влияние выхлопных газов автомобильного транспорта на атмосферу города. Установление изменения индекса загрязнения атмосферы г. Шымкент по годам. Установлены зависимости роста численности автомобильного парка г. Шымкент.
Abstract
In the master's thesis, one of the global environmental problems related to climate change was investigated, the cause of which is the massive release of exhaust gases from motor transport into the atmosphere, the main components of which are carbon monoxide CO, hydrocarbons СnHm, nitrogen oxides NOх and others.
The purpose of the master's thesis is to identify the factors that have an impact on air pollution and to establish the influence of motor vehicle exhaust gases on the atmosphere of the city. The establishment of changes in the index of air pollution in Shymkent by years. Dependencies of the growth of the number of the automobile park of Shymkent were established.
Содержание
Нормативные ссылки
7
Обозначения и сокращения
8
Введение
9
1 Обзор и анализ литературных источников по вопросу загрязнения городской атмосферы
13
1.1 Разнообразие транспортных средств используемых в городах
13
1.2 Анализ современного состояния воздушного бассейна в городах РК
14
1.3 Общие сведения о климатических данных г. Шымкент
19
Выводы
23
2 Исследование влияния транспортных средств на окружающую среду
24
2.1 Основные причины повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей
24
2.2 Транспортные потоки и окружающая среда
26
2.3 Анализ автомобильного парка г. Шымкент
28
2.4 Изучение процесса загрязнения атмосферного воздуха города Шымкент за пятилетний период и выявленные закономерности
32
Выводы
39
3 Экспериментальные исследования загрязнения атмосферы г.Шымкент
40
3.1 Методы контроля загрязнения атмосферы
40
3.2 Методика прогнозирования загрязнения воздуха отработавшими газами автотранспорта
43
3.3 Натурные обследования загрязнения воздуха автодорог города Шымкент
49
3.4 Влияние интенсивности транспортных потоков на уровень загрязнения воздушного бассейна по результатам отбора проб
55
3.5 Расчет выбросов вредных веществ автотранспортом
61
3.6 Расчет выбросов движущегося автотранспорта
73
Выводы
80
4 Основные мероприятия по снижению загрязнения природной среды города Шымкент
82
4.1 Уменьшение выбросов за счет использования различного вида топлива
82
4.2 Основные меры повышения безопасности в транспортной отрасли и пути минимизации экологического воздействия транспорта
84
4.3 Метод снижения точки возгорания топлива путем использования катализатора топлива MPG-Boost
86
4.4 Экономический результат использования MPG-Boost
89
Заключение
91
Список литературы
93
Нормативные ссылки
В настоящей диссертаций мною использованы ссылки на следующие стандарты:
1. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы.
2. РНД 211.2.02.11-2004 методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов.
3. ОНД 86 Методика расчетов концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.
4. ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные
5. ГОСТ Р 52033-2003. Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния.
6. ГОСТ 7.1-84. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления.
7. ГОСТ 7.9-95. (ИСО 214-76). Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
8. ГОСТ 7.12-93. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила.
9. Постановление Правительства РК от 01.03.2010г.№153. требование к безопасности бензина, дизельного топлива и мазута.
10. №402-2, 07.2013г. Закон РК. О государственном регулировании производства и оборота отдельных видов нефти.
11. №328п от 20.12.2004 г. Приказ Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан.
12. СТ РК 1433-2005 - Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения.
13. СТ РК 1378 - Дороги автомобильные. Учет интенсивности движения.
14. ПР РК 218-04-05 - Инструкция по учету и прогнозированию интенсивности движения транспортного потока на автомобильных дорогах.
15. РНД 211.1.03.01-96. Методика определения платежей за загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками.
16. РНД 211.3.02.01-97 - Методика определения удельных выбросов вредных веществ в атмосферу и ущерба от вида используемого топлива Республики Казахстан.
Обозначения и сокращения
АЗС
АСУД
АТ
ГОСТ
ОАО
автомобильная заправочная станция
автоматическая система управления дорожным транспортом
автомобильный транспорт
государственный отраслевой стандарт
открытое акционерное общество
ПДК
предельно допустимая концентрация
ТМ
тяжелые металлы
ИК
спектроскопия - инфракрасная спектроскопия
ПДВ
ПДД
предельно допустимый выброс
правила дорожного движения
ПДУ
предельно допустимый уровень
ИЗА
индекс загрязнения атмосферы
ОГ
отработавшие газы
ДВС
двигатели внутреннего сгорания
ЕТС
РК
единая транспортная система
Республика Казахстан
ХСД
НМУ
НД
ЛРТ
ПНЗ
ЕБРР
ЕРА
СУГ
СНГ
УДП
ДВД
РГП
ГСМ
ТОО
ТЭЦ
РНПЭИЦ
Кз
Q
ПЗА
ЗВ
НД
РД
СТ
СЗЗ
ПСД
МРП
ОТ
ИТ
химические сенсорные датчики
неблагоприятные метеорологические условия
нормативные документации
легкорельсовый транспорт
пункт наблюдения за загрязнением воздуха
Европейский банк реконструкции и развития
Environment protection agency
сжиженные углеводородные газы
страны независимых государств
управление дорожными движениями
Департамент внутренних дел
Республиканское государственное предприятие
Горюче смазочные материалы
Товарищество с ограниченной ответственностью
Тепло электро централь
Республиканский научно - прикладной экологический исследовательский центр
коэффициент загрязнения
фоновая пылевая нагрузка
потенциал загрязнения атмосферы
загрязняющее вещество
нормативный документ
руководящий документ
сорбционная трубка
санитарно-защитная зона
проектно-сметная документация
месячный расчетный показатель
общественный транспорт
индивидуальный транспорт
Введение
Нормативной правовой базой для установления целевых показателей качества окружающей среды служат Экологический кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 г. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 - 2024 годы, утвержденные Указом Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаевым, Правила определения целевых показателей качества окружающей среды, утвержденные постановлением Правительства РК Казахстан от 1 июня 2007 года №448.С учетом того, что с середины XX века процессы урбанизации приняли угрожающие темпы, в настоящее время для любого человека урбанизация стало лимитирующим фактором жизненного процесса. В среднем, 80-85% населения земного шара проживают в городах, где транспорт, особенно автомобильный, представляет собой с одной стороны ключевое звено функционирования любого города, а с другой является источником загрязнения окружающей среды. В современных городах доля выбросов от мобильного транспорта, изменяется в пределах 20-80%.
Непрерывно растущий автомобильный парк в городе Шымкент, на фоне отставания в техническом аспекте, представленный в основном машинами старого поколения, несоответствующими требованиям современных экологических стандартов, оказывает вредное воздействие на окружающую природную среду.
В настоящее время по информации Министерства транспорта и коммуникаций республики, за период с 2001 по 2014 год общая численность автомобилей в Казахстане возросла более чем втрое [1]. Наибольший объем выбросов вредных веществ от передвижных источников характерен для Шымкента, где выбросы транспорта составляют в среднем 180 тонн в сутки, годовые - 90-130 тысяч тонн, или до 75 процентов от общих объемов выбросов [2].
Проблема осложняется рельефно-климатическими особенностями города. Расположение Шымкента в жаркой климатической местности, приводит к накоплению в нижнем слое атмосферы вредных веществ. Характер рельефа влияет на скорость ветра и его направление, что в свою очередь отражается на условиях рассеивания загрязнителей воздушного бассейна. Ветровой режим города, главным образом, определяет характер рассеивания газовых выбросов в атмосферу [3]. Слабые ветра, штили благоприятствуют накоплению вредных веществ в атмосфере конкретной местности. Схожие проблемы с накоплением вредных веществ в нижнем слое воздушных масс наблюдаются в городах штата Орегон (с севера на юг протянут Прибрежный хребет), Анкаре, Пекине, Чите [4,5]. В связи с этим изучение вопросов накопления и процессов рассеивания вредных примесей в городах со сложным рельефом, а именно, находящимся в горных впадинах, наиболее актуально [6].
В магистерской работе не рассматриваются такие источники загрязнения воздуха в составе автотранспортных комплексов как производственно-технические базы - автостоянки, автотранспортные предприятия, гаражно-строительные кооперативы, станции технического обслуживания автомобилей, автозаправочные станции, а также автомобильные дороги [7], а исследованы автомобили в движении и в вынужденных простоях, как наиболее опасные и трудноуправляемые источники загрязнения.
Все известные природоохранные мероприятия, включая зарубежный опыт мегаполисов (улучшение качества топлива; переход на категорию опасности автомобиля, удовлетворяющего Евро; совершенствование технической эксплуатации автомобилей; контроль за техническим состоянием автомобиля и др.) ежегодно реализуются и углубляются в г. Шымкент. Несмотря на это, до настоящего времени состояние воздушного бассейна города не удовлетворяет нормативным требованиям по содержанию в нем вредных примесей.
Транспорт, как важнейший компонент общественного и экономического развития любых населенных пунктов, потребляет значительное количество природных ресурсов (нефть, газ, металл и др.), и таким образом оказывает прямое и косвенное влияние на окружающую среду в виде выбросов, отходов, загрязняющих все компоненты природной подсистемы города, что в конечном итоге создает экологическую опасность для человека. Наряду с отмеченным, виды транспортных услуг и их объемы непрерывно растут, увеличиваются грузо- и пассажиропотоки. На смену устаревших видов транспорта приходят новые, которые требуют скоростных и хорошо оборудованных транспортных магистралей.
Актуальность данной темы определяется тем, что автомобиль становится главной угрозой экологии на планете. Выхлопные газы содержат букет токсичных веществ, вредно влияющие не только на здоровье человека и животных, но и на окружающую среду. Главным из которых являются: угарный газ СО, углеводороды СnНm, окислы азота NOx и другие.
В настоящее время до 75-80% загрязнения воздушного бассейна крупных городов приходится на автомобильный транспорт.
Только в Шымкенте ежегодно ядовитые выбросы от транспорта составляют свыше 90 тыс. тонн окиси углерода, около 10 тыс. тонн углеводородов и 8 тыс. тонн двуокиси азота.
Токсичные компоненты в отработавших газах автомобилей создают опасность для людей, приводят к заболеваниям органов дыхания, к возникновению раковых и других болезней. Поэтому дальнейшие исследования в этой области и решение проблемы защиты окружающей среды от выхлопных газов являются весьма актуальными и включают распределение транспортных потоков, а также комплексной оценки последствий мероприятий по развитию транспортной инфраструктуры [8], что позволит сократить экологическую нагрузку на окружающую среду города путем разгрузки наиболее проблемных участков дорог, а также получить прогнозные оценки при изменении улично-дорожной сети города Шымкент.
Целью магистерской работы является исследование воздействия выбросов автотранспортного потока и выявление факторов на состояние атмосферного воздуха территории на примере города Шымкент.
Задачи исследования:
- провести анализ экологического состояния города Шымкент на основании выбора участков с различной интенсивностью движения транспорта;
- определение изменения количества автотранспорта по годам;
- определение изменения динамики выхлопных газов в городе по годам;
- оценка загрязнения атмосферного воздуха;
- по результатам моделирования транспортных потоков возможно принятие оптимальных решений разгрузки транспортных проблем;
- выполнение расчета выбросов загрязняющих веществ от автотранспортов в атмосферный воздух;
- разработка мероприятий по уменьшению загрязнения окружающей среды выбросами от автотранспорта.
Научная новизна работы:
- установление изменения индекса загрязнения атмосферы г. Шымкент по годам за период с 2016 по 2019 годы;
- установление зависимости роста численности автомобильного парка г. Шымкент за 5 летний период;
- дано изменение концентрации загрязняющих веществ в пунктах отбора проб, через которые проходят наибольшее количество автомобилей;
- установление влияния различных видов топлива на выбросы автомобильного транспорта в атмосферу города.
Практическая ценность работы заключается в обработке данных экологической ситуации в г. Шымкента, сборе информации, проведении исследований по определению уровня загрязнения природных объектов вдоль автомагистралей, анализе результатов, установлении зависимостей, формулировании выводов и в разработке практических рекомендаций по оценке загрязнения воздушного бассейна в условиях городской застройки от передвижных источников.
1 Обзор и анализ литературных источников по вопросу загрязнения городской атмосферы
1.1 Разнообразие транспортных средств используемых в городах
Ни одно государство в мире в своем историческом развитии не обходилось и не обойдется без развитой транспортной инфраструктуры. Роль транспорта в жизни планеты, государства и города действительно важна, поскольку только движение ведет к прогрессу. Ярким примером этому является наш город Шымкент, который олицетворяет собой не только многомиллионный мегаполис с развитой экономической структурой, но и одновременно является крупнейшим культурным и политическим центром страны.
Прогресс человеческого общества неотделим от истории развития транспорта. Если под словом "транспорт" понимать прежде всего процесс перемещения, то можно утверждать, что без перемещения орудий и предметов труда и самого человека невозможно ни добывание (производство) пищи, ни изготовление одежды и жилища, ни какая либо другая целесообразная деятельность.
Современный транспорт представляет собой единую (в социально-экономическом отношении) транспортную систему, включая мощную сеть железнодорожных, морских, речных, автомобильных, воздушных, трубопроводных городских и промышленных коммуникаций. Перемещая ежегодно миллиарды тонн сырья, топлива, материалов, продукции, а также многие миллионы пассажиров с достаточно высоким уровнем комфорта и скорости, современный транспорт обеспечивает массовое индустриальное производство, глубокое разделение труда, внутреннюю и внешнюю торговлю, способствует развитию культуры и науки.
В едином народнохозяйственном комплексе транспорт занимает особое место. Он является одной из отраслей, формирующих инфраструктуру народного хозяйства, призванного удовлетворять постоянно растущие потребности общества в пространственном перемещение вещественных продуктов труда и людей.
По объему перевозимых грузов лидирующее положение занимает автомобильный транспорт -- 79%, на втором месте -- железнодорожный -- 10,6%, на третьем -- трубопроводный -- 8%. На остальные виды транспорта приходится менее трех процентов от общего объема перевозимых грузов. Роль отдельных видов транспорта в пассажирских перевозках выглядит иначе [9].
Во внутригородском сообщении ведущее место и по пассажирообороту (52,2%), и по перевозкам пассажиров (48,0%) занимают автобусы. На втором месте -- городской электрический транспорт (трамвай, троллейбус, метрополитен) [10].
Рисунок 1 - График объема перевозимых грузов
Особенно велик удельный вес автотранспорта в городах. Усиление его роли закономерно, так как большая часть пассажирских перевозок приходится на маршруты между населенными пунктами, не имеющими прямой железнодорожной связи. В направлениях, параллельных железнодорожным линиям, автобусами перевозится только 14 всех пассажиров. На воздушный транспорт в общих пассажирских перевозках приходится менее 1%, но исключительно большая их дальность выдвинула его на третье место среди всех видов транспорта по объему пассажирооборота. За последние годы численность поездок по железным дорогам на расстояния свыше 1000 км уменьшается, а на воздушном транспорте они растут. Важный элемент ЕТС страны - транспортная сеть, определяющая возможные направления перевозок и пункты, между которыми устанавливается тот или иной вид сообщения. Она состоит из коммуникаций разных видов транспорта общего и необщего пользования. Формирование транспортной сети обусловлено рядом социально-экономических факторов: развитием и размещением хозяйства; городских поселений; направлением и мощностью основных транспортно-экономических связей; расположением курортных и туристических объектов.
1.2 Анализ современного состояния воздушного бассейна в городах Республики Казахстан
Уровень загрязнения атмосферы городов и промышленных центров, несмотря на сокращение производства, остается достаточно высоким. Наибольший уровень загрязнения воздуха наблюдается в Лениногорске, Усть-Каменогорске, Актюбинске, Шымкент, Зыряновске, Актау, Шымкенте, Таразе, Петропавловске и Темиртау. В Балхаше одной из проблем является загрязнение атмосферного воздуха города сернистым ангидридом. После длительного простоя начал работать Балхашский медеплавильный завод. Однако выпуск меди производится без очистки и утилизации сернистого ангидрида. Основными загрязняющими веществами являются: пыль, диоксиды серы и азота, углеводороды, поступающие от предприятий теплоэнергетики и металлургии. Негативную роль в загрязнении воздушного бассейна играют также предприятия Павлодарской области и предприятия нефтегазового комплекса в Западно-Казахстанской, Атырауской и Мангистауской областях.
Около трети промышленных предприятий не имеют санитарно-защитных зон нормативных размеров. Значительная часть населения промышленных центров живет в зоне непосредственного влияния вредных производственных факторов - выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, шума, вибрации, электромагнитных полей, других физических факторов.
В последние годы в загрязнении воздуха свинцом, бензопиреном и формальдегидом усилилась роль автомобильного транспорта. В результате в селитебной зоне городов отмечаются различные химические соединения 1-2 классов опасности, не говоря уже о соединениях 3-4 классов опасности (оксид азота, серы, углерода и др.). Так, в среднем по городам концентрация бенз(а)перена - вещества 1 класса опасности превышает предельно-допустимую концентрацию в 2,5 раза, а в г. Шымкент в 3-7 раз, иногда до 33 ПДК, Таразе - 16 ПДК, Усть-Каменогорске - 11 ПДК. Высоко содержание специфических соединений. Так, в г. Шымкенте определяются высокие максимально-разовые концентрации фосфорного ангидрида, фтористого водорода, меди, свинца, кадмия. В городах Экибастузе и Павлодаре определяются бенз(а)перен, цинк, хром, свинец, рубидий, никель, медь, марганец, железо, хлор, ртуть. В 1996 г. содержание свинца превышало санитарную норму в Жезказгане (1,3 ПДК), Лениногорске (1,1 ПДК), Шымкенте (1,5 ПДК), Усть-Каменогорске (1,7 ПДК), что ниже по сравнению с 1995 г. В 1995 г. в Жезказгане наблюдалось 2,3 ПДК, в Лениногорске 3,3 ПДК, Усть-Каменогорске 2,3 ПДК, Шымкенте 2,4 ПДК.
Хроническое неблагоприятное влияние относительно небольших концентраций загрязнителей воздуха на здоровье населения приводит к повреждению отдельных органов и систем, снижению общей резистентности. В условиях воздействия атмосферных загрязнителей наблюдается повышенная заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.
Рисунок 2 - Индексы загрязненности атмосферного воздуха городов Республики Казахстан в 2012 г
Экологическая ситуация становится все более значимым фактором развития, влияющим на уровень экономического благополучия государства. Казахстан имеет сложные многообразные экологические проблемы. В СНГ по выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников РК находится в лидирующей тройке (после России и Украины). В этой связи к экологически безопасному функционированию транспорта предъявляются повышенные требования.
Выбросы автотранспорта. Негативное воздействие на окружающую среду оказывает автомобильный транспорт, выбрасывающий с отработанными газами десятки загрязняющих веществ, общим объемом до миллиона тонн. В большинстве крупных городов вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна достигает в последние годы 60% и более, а в г. Шымкент - 90% от общих выбросов. По сравнению с 1991 годом общие валовые выбросы от автотранспорта сократились в 2,7 раза и составили в 1996г. 756 тыс. т. Несмотря на прирост парка автотранспортных средств, который за это же время составил примерно 7%, такое положение объясняется следующими факторами:
- изменением структуры парка автотранспортных средств (снижение количества грузовых автомобилей на 14,4% и автобусов на 9,0%, увеличение количества легковых автомобилей на 21,8%; увеличение доли дизельных грузовых автомобилей и автобусов, появление дизельных легковых автомобилей);
- падением объемов транспортной работы в 1,9 раза по пассажирским и в 3,0 раза по грузовым перевозкам;
- снижением объемов потребления автомоторных топлив (по бензину в 3,2 раза, по дизельному топливу в 1,5 раза).
Выбросы вредных веществ в целом по Казахстану в 1996 г. составили: оксид углерода - 522 570т., оксид азота - 86515т., углеводороды -81808т., диоксид серы - 40282т., твердые частицы - 17330т., формальдегид - 5811т., соединений свинца - 380 т., бензапирен - 0.035 т.,
Расчеты произведены по принятой в АО НИИТ методике, основанной на балансовом методе (по расходу топлива). В качестве исходных взяты статистические данные Казахского Агентства по статистике и анализу.
Рисунок 3 - Выбросы окиси углерода в атмосферный воздух (тыс. т. в год) по Казахстану
Рисунок 4 - Выбросы взвешенных веществ в атмосферный воздух (тыс. тгод)
Рисунок 5 - Выбросы окислов азота в атмосферный воздух (тыс. т год)
Таблица 1 - Выбросы углеводородов (бенз(а)пирен) в атмосферный воздух (тыс. т. в год)
Странагоды
2014
2015
2016
2017
Казахстан
0.001
0.249
0,070
0,095
МТК РК ежегодно проводит акции Чистый воздух, Внимание! Опасный груз, в ходе которых АТС проверяются на соответствие экологическим нормам, контролируется выполнение правил перевозок опасных грузов. По результатам проверок выявлено, что каждое шестое АТС нарушает экологические требования. По оценкам экспертов, в РК выбросы в атмосферу вредных веществ от АТС превышают 1 млн. тонн ежегодно.
Для ограничения негативного влияния транспорта на окружающую среду в РК инициировано внедрение международных технических и экологических стандартов Евро. В настоящее время доля АТС, соответствующих требованиям Евро-2, составляет по оценкам экспертов 63%. Экологические требования на уровне Евро-3 вводятся в действие с 1 января 2012 года, Евро-4 - с 1 января 2014. Ввод стандартов Евро предусматривает запрет на ввоз и производство в стране автомобилей не соответствующих требованиям. При этом нормы Технического регламента не затронут уже эксплуатируемые автомашины, которые будут использоваться до полного износа.
Наряду с автотранспортом на ухудшение экологической ситуации Казахстана влияет состояние нефтепроводов и проблемы захоронения отходов нефтепродуктов.
Они являются предметом особого внимания контролирующих органов, т.к. создают риск отравлений воды, почвы и опасны для всех биологических объектов. Тем не менее, нарушения в этой сфере ежегодно отмечаются на всех видах транспорта. Серьезной экологической катастрофой в Атырауской области в декабре 2011 года явилось попадание нефти из трубопровода в канал с питьевой водой, в результате чего жители близлежащего села остались без питьевой воды, начался падёж скота. Деятельность автозаправочных станций (АЗС) требует соблюдения особых мер безопасности, которые в Казахстане не всегда соблюдаются. По выявленным фактам деятельность АЗС, нарушающих экологические нормы и правила безопасности, приостанавливается, либо прекращается.
Современные проблемы экологической ситуации в Казахстане и немалый вклад транспорта в ее усугубление требуют системного подхода к разрешению.
1.3 Общие сведения о климатических данных г. Шымкент
Южно-Казахстанская область является одним из крупных регионов республики, ее территория составляет 117,3 тыс.кв.км. На западе граничит с Кызылординской, севере - Карагандинской, востоке - Жамбылской областями и Кыргызской Республикой, на юге - Республика Узбекистан. В области имеется 12 районов, 20 городов и поселков, 838 сельских населенных пунктов.
Шымкент -- город на юге Казахстана, один из трёх городов страны, имеющих статус республиканского значения, является отдельной административно-территориальной единицей, не входящей в состав окружающей её области. Шымкент -- третий по численности населения и первый по занимаемой площади город в Казахстане, один из его крупнейших промышленных, торговых и культурных центров. До 19 июня 2018 года -административный центр бывшей Южно-Казахстанской области.
Таблица 2 - Место расположения постов наблюдений и определяемые примеси
№ поста
Сроки
отбора
Проведение
наблюдений
Адреса постов
Определяемые примеси
1
3 раза в
сутки
ручной отбор
проб
(дискретные
методы)
пр. Абая, АО
Южполиметалл
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид.
На ПНЗ № 1,2: кадмий, медь,
мышьяк, свинец, хром
Продолжение таблицы 2
2
площадь Ордабасы,
пересечение
ул. Казыбек би
и Толе би
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, аммиак.
На ПНЗ № 1,2: кадмий, медь,
мышьяк, свинец, хром
3
ул. Алдиярова, бн, АО
Шымкентцемент
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, сероводород.
4
ул. Сайрамская, 198, ЗАО
Пивзавод
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, аммиак,
сероводород
5
каждые
20 минут
в непрерывном
режиме
микрорайон
Самал-3
взвешенные частицы РМ 2,5
взвешенные частицы РМ 10 аммиак,
диоксид азота оксид азота, оксид
углерода, озон (приземный)
6
микрорайон
Нурсат
взвешенные частицы РМ 2,5
взвешенные частицы РМ 10 оксид
углерода, озон (приземный)
Общая оценка загрязнения атмосферы. За 2018 год по данным стационарной сети наблюдений, уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивался повышенным, он определялся значением ИЗА=5 (повышенный уровень), СИ = 4 (повышенный уровень) по взвешенным частицам РМ-2 и РМ-10 в районе поста № 5 (микрорайон Самал 3) и в районе поста № 6 (микрорайон Нурсат) и НП =11% (повышенный уровень) по озону (приземный) в районе поста № 6 (микрорайон Нурсат). Средние концентрации взвешенных частиц (пыль) составили 1,9 ПДКс.с., взвешенных частиц РМ-2,5 - 1,4 ПДКс.с., диоксида азота - 1,9 ПДКс.с., озона (приземный) - 2,5 ПДКс.с., формальдегида - 2,5 ПДКс.с., содержание других загрязняющих веществ - не превышали ПДК. Максимально-разовые концентрации взвешенных частиц РМ-2,5 составили 3,8 ПДКм.р., взвешенных частиц РМ-10 - 3,2 ПДКм.р., взвешенных частиц (пыль) - 1,8 ПДКм.р., диоксида азота - 3,3 ПДКм.р., оксида углерода - 3,6 ПДКм.р., озона (приземный) - 3,3 ПДКм.р., содержание других загрязняющих веществ - не превышали ПДК.
Рисунок 6 - График изменения индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) г.Шымкент за 2006-2013 годы
Уровень загрязнения атмосферы оценивается по величине комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА5), который рассчитывается по пяти веществам с наибольшими нормированными на ПДК значениями с учетом их класса опасности (РД 52.04.186-89).
Для одного вещества ИЗА производится по формуле:
ИЗА = (gср)[Сi]ПДКi, (1)
где: gср - средняя концентрация i-того вещества,
ПДКi - среднесуточная ПДК i-того вещества,
- Сi - безразмерная константа, позволяющая привести степень вредности i-того вещества к вредности диоксида серы. Сi для групп веществ 1, 2, 3 и 4 класса опасности принимаются соответственно равными 1,7; 1,3; 1,0; 0,9. В 3 квартале 2012 года в г.Шымкент отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха, индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) составил 9,3. Средняя за квартал концентрация формальдегида составила 3,2 ПДК, диоксида азота - 2,2 ПДК. Содержание взвешенных веществ, диоксида серы, оксида углерода, фенола и металлов находилось в пределах допустимой нормы (таблица 3).
Таблица 3 - Содержание металлов в атмосферном воздухе г. Шымкент в 3 квартале 2013 года
Название примеси
Средняя концентрация
мкгм[3]
кратность превышения ПДК
Кадмий
0.0024
0,008
Свинец
0,1436
0,479
Мышьяк
0,0038
0,001
Хром
0,0067
0,004
Медь
0,2458
0,123
Максимальная из разовых концентраций взвешенных веществ составила 8,0 ПДК, диоксида азота и оксида углерода - 2,6 ПДК, формальдегида - 1,3 ПДК.
Наибольший уровень загрязнения отмечается в Абайском районе.
Рисунок 7 - Динамика изменения индекса загрязнения атмосферы (ИЗА5) в различных районах г. Шымкент в 3 квартале 2013 года
Выводы
В результате изучения воздействия автомобильного транспорта на воздушный бассейн г. Шымкент установлено, что основным загрязнителем воздушного бассейна города Шымкент является автотранспорт, выбросы которого ежегодно растут. При этом расчетные данные выбросов вредных веществ от транспорта являются заниженными, т.к. при отсутствии точных данных об использованном автомоторном топливе невозможно точно установить фактические выбросы. За последние годы численность автотранспортных средств возросла более чем в 2 раза и составила свыше 630 тыс. единиц, причем большая часть автомашин, поступивших в город, является технически устаревшими моделями, выработавшими установленный моторесурс. Кроме этого, по данным Управления дорожной полиции в город ежедневно въезжает до 15 тыс. иногородних автомобилей, выбросы которых не учитываются.
Автотранспорт наносит прямой ущерб атмосфере не только путем выброса компонентов отработавших газов, но и забирая из атмосферы кислород для процесса горения.
В настоящее время в мире насчитывается более 500млн. автомобилей, в том числе 80 млн. грузовых автомобилей и примерно 1млн. городских автобусов. В Казахстане автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах - каждый пятый.
Противоречия, из которых соткан автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой стороны - отравляет ее в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы 4 т. кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если умножить эти цифры на 500 млн. единиц, можно представить степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
2.1 Основные причины повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей
Повышенный выброс токсичных веществ на единицу транспортной работы или перевозку одного пассажира связан с нарушением специальных характеристик автомобилей и несовершенством системы управления транспортным процессом. Поэтому удельная величина выброса токсичных веществ при одних и тех же условиях эксплуатации меняются в широких пределах.
Основными причинами повышенного содержания токсичных веществ в ОГ эксплуатирующихся автомобилей является загрязнение состава горючей смеси на основных эксплуатационных режимах ухудшение процесса воспламенения горючей смеси.
Нарушение состава горючей смеси связано с изменением стабильности регулирования характеристик двигателя и его систем. Выбросы СОх в ОГ достигает максимального значения при а=1,1 и уменьшается при увеличении и уменьшение указанной единицы. Выброс NOх уменьшается с увеличением запаздывания зажигания и достигает максимума при наиболее большой горючей смеси. При а=0,9 NOх снижается почти на 5-45% при зажигании угла опережения на 18-20[0], однако при этом удельный расход топлива возрастает до 12%. Содержание СН в ОГ снижают также путем уменьшения угла опережения зажигания.
Методы воздействия на состав ОГ автомобильных двигателей, предусматривают улучшение качества протекания процесса и полноты сгорания топлива в цилиндрах двигателя, изменение состава ОГ в выпускной системе двигателя, применение указанных методов одновременно.
Уменьшение содержания токсичных веществ в ОГ путем оптимизации процесса сгорания является наиболее перспективным методом, так как продукты неполного сгорания СО и СН легче нейтрализуются на стадии их образования, чем в выпускной системе с применением пока еще ненадежно работающих и дорогостоящих нейтрализаторов.
Загрязнение атмосферы городов зависит непосредственно от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств в планово-предупредительной системы ТО и ТР автомобилей, а также применения антитоксичных устройств [9,10].
Анализ транспортного процесса показывает, что при работе двигателя на холостом ходу степень концентрации СО превышает 2,1, а на режимах принудительного холостого хода в 1,6-1,9 раза установившиеся режимы. Вследствие этого в центральной части города степень концентрации в атмосфере СО в 3-4 раза больше, чем на скоростных автомобильных магистралях, что приводит к увеличению выброса NOх в 1,45 раза. При равномерном движении автомобилей СН снижается в 1,7 - 1,85 раза по сравнению с не установшемся режимами движения автомобилей.
Неправильное управление водителем приводит к увеличению токсичных выбросов СО и СН на 25-30% и NOx на 10-15%.
Применение антитоксичных устройств и регулировки карбюратора позволяет уменьшит выброс токсичных веществ на единицу хода (гкм), в том числе СО в 2,1, СН в 1,5 и NOxв 2,6 раза (таблица 4)
Проблема разработки индустриальных методов и прогрессивной технологии в области технической эксплуатации автомобильного транспорта предусматривает решение широкого круга научно-технических и организационно-технологических вопросов, включающих: повышение профессионального знания водительского и технического персонала, ИТР, разработку прогрессивных технологических методов контроля и регулировки автомобилей, создание необходимой для этих целей контрольно-измерительной аппаратуры, оборудования и приборов, организация постов контроля токсичности ОГ, нормирование контроля токсичности ОГ.
Таблица 4 - Удельный выброс токсичных веществ автомобилем малого класса с карбюраторным двигателем
Конструктивные особенности автомобиля
Выброс токсичных веществ. гкм
СО
СН
NOx
автомобиль: без устройств снижения токсичности ОГ
25,7
1,9
2
с комплектом антитоксичных устройств
12
1,02
0,75
предельно допустимая норма с 1.1.1978 г.
16,75
1,17
0,85
Токсичность ОГ автомобилей оценивают по ездовым циклам, характеризующим движение автомобилей в реальных условиях эксплуатации. Однако реализация их в условиях АТВ в ближайшие годы затрудняется из-за отсутствия необходимого оборудования и приборов, полной трудоемкости и большой продолжительности проведения испытаний. Кроме того, испытания даже подготовленного автомобиля отличаются нестабильностью (до 40% и выше) результатов определения массы токсичных веществ в ОГ. Поэтому при проведении контрольных испытаний автомобиль особенно тщательно подготавливают к работе и правильному выполнению операции ездового цикла.
Для решения проблемы рациональной организации движения, в том числе безостановочного движения автомобилей, предусматривают строительство пешеходных переходов и туннелей.
Наличие средств регулирования на перегоне длиной 1 км неизбежно увеличивает выброс токсичных веществ с ОГ (таблица 5).
2.2 Транспортные потоки и окружающая среда
Экологическая безопасность автомобиля зависит и от режима движения автомобиля в транспортном потоке. В городе Шымкент очень высокая плотность магистралей в центральной части города, которая составляет 4 кмкм[2], что приводит к большому количеству транспортных пересечений. Остро назрел вопрос о строительстве целого ряда транспортных развязок. Требует решения вопрос рационального размещения автозаправочных станций (АЗС). Несмотря на принимаемые решения и меры по ввозу качественного топлива и горюче-смазочных материалов на территорию города Шымкент, имеют место случаи завоза этилированного бензина. Учет транспортного потока дает возможность на единой методологической базе рассматривать эффективность мероприятий по ограничению таких разных по физической сущности и характеру воздействия на человека и окружающую среду вредных экологических факторов, какими являются транспортный шум вибрация, загрязнение атмосферного воздуха вредными компонентами отработавших газов, электромагнитные излучения, потребление топливных ресурсов.
Загрязнение окружающей среды автотранспортом формируется в основном при движении их в транспортном потоке. Поэтому именно на уровне транспортного потока выявляется эффективность всех мероприятий, проводимых в транспортной системе по охране окружающей среды. Критерии эффективности, в которой стремится каждое направление в решении экологических проблем в автотранспортной системе, также должны формироваться на уровне транспортного потока.
Современный автомобильный парк города характеризуется многообразием подвижного состава. В общем потоке по улицам одновременно движутся транспортные средства, отличающиеся типом двигателей и потребляемым топливом, сроком службы и техническим состоянием, степенью загрузки и характером груза.
Не менее многообразны и условия движения автомобилей в городах: длина перегонов и число движения, продольные уклоны и состояния покрытия, организация дорожного движения и т.д.
При движении автомобилей по улично-дорожной сети города происходят задержки их у перекрестков. В результате этого движение автомобиля становится импульсным - движение с постоянной скоростью сменяется торможением, остановкой и последующим набором скорости. Время движения с постоянной скоростью, частота и длительность задержек зависят от класса магистрали, частоты расположения перекрестков, уровня загрузки, условий движения, параметров светофорного регулирования.
Высокий уровень загрузки городских магистралей и частые остановки приводят к тому, что продолжительность движения автомобилей с установившейся скоростью в общем балансе времени работы транспортных средств, в городе, составляет менее 30%, а протяженность участка разгонов и замедления достигает 70-80% общего пути, пройденного автомобилем.
Соотношение времени работы автомобиля на различных режимах в значительной мере зависит от планировочных характеристик города и транспортно-эксплуатационных параметров его улично-дорожной сети, плотности и состава автомобильных потоков, уровня и условий организации дорожного движения.
Под вредностью автомобильного транспорта понимается уровень его отрицательного влияния на людей, животных и окружающую среду. Отработавшие газы (ОГ) представляют собой аэрозоль. Выбросы токсичных компонентов ОГ зависят не только от типа ДВС, но также от режима работы его, скорости движения, отрегулированности различных систем, узлов и агрегатов автомобиля.
Таблица 5 - Режим работы автотранспорта
Режим работы
Доля режимов
по времени
по объему ОГ
по выбросам
по расходу топлива
СО
СnHm
NOx
Холостой ход
39,5
10
13-25
15-18
0
15
Разгон
18,5
45
29-32
27-30
75-86
35
Установившийся режим
29,2
40
32-43
19-36
13-23
37
Замедление
12,8
5
10-13
23-32
0-1,5
13
Из этой таблицы следует, что ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Магистрлік диссертацияда қоршаған ортаға автокөлік шығарындыларының, бастылары СО, СnHm, NOх әсері зерттелді. Автокөлік құралдарының шығарындылары, бұл барлық экологиялық компоненттердің ластануына айтарлықтай әсер етеді. Магистрлік диссертацияның негізгі мақсаты - атмосфераны ластайтын факторларды анықтау, автокөлік шығарындыларының қала атмосферасына әсерін анықтау. Шымкент қаласының жыл аралық атмосфераның ластану индексін анықтау. Шымкент қаласындағы көлік құралдарының саны анықталды
Аннотация
В магистерской диссертации исследована одна из глобальных экологических проблем, связанная с изменением климата, причиной, которой является массовое поступление в атмосферу выхлопных газов от автотранспорта, главными из составляющих которых являются угарный газ СО, углеводороды СnHm, окислы азота NOх и другие.
Цель магистерской диссертации - выявление факторов, оказывающих воздействие на загрязнение атмосферного воздуха и установление влияние выхлопных газов автомобильного транспорта на атмосферу города. Установление изменения индекса загрязнения атмосферы г. Шымкент по годам. Установлены зависимости роста численности автомобильного парка г. Шымкент.
Abstract
In the master's thesis, one of the global environmental problems related to climate change was investigated, the cause of which is the massive release of exhaust gases from motor transport into the atmosphere, the main components of which are carbon monoxide CO, hydrocarbons СnHm, nitrogen oxides NOх and others.
The purpose of the master's thesis is to identify the factors that have an impact on air pollution and to establish the influence of motor vehicle exhaust gases on the atmosphere of the city. The establishment of changes in the index of air pollution in Shymkent by years. Dependencies of the growth of the number of the automobile park of Shymkent were established.
Содержание
Нормативные ссылки
7
Обозначения и сокращения
8
Введение
9
1 Обзор и анализ литературных источников по вопросу загрязнения городской атмосферы
13
1.1 Разнообразие транспортных средств используемых в городах
13
1.2 Анализ современного состояния воздушного бассейна в городах РК
14
1.3 Общие сведения о климатических данных г. Шымкент
19
Выводы
23
2 Исследование влияния транспортных средств на окружающую среду
24
2.1 Основные причины повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей
24
2.2 Транспортные потоки и окружающая среда
26
2.3 Анализ автомобильного парка г. Шымкент
28
2.4 Изучение процесса загрязнения атмосферного воздуха города Шымкент за пятилетний период и выявленные закономерности
32
Выводы
39
3 Экспериментальные исследования загрязнения атмосферы г.Шымкент
40
3.1 Методы контроля загрязнения атмосферы
40
3.2 Методика прогнозирования загрязнения воздуха отработавшими газами автотранспорта
43
3.3 Натурные обследования загрязнения воздуха автодорог города Шымкент
49
3.4 Влияние интенсивности транспортных потоков на уровень загрязнения воздушного бассейна по результатам отбора проб
55
3.5 Расчет выбросов вредных веществ автотранспортом
61
3.6 Расчет выбросов движущегося автотранспорта
73
Выводы
80
4 Основные мероприятия по снижению загрязнения природной среды города Шымкент
82
4.1 Уменьшение выбросов за счет использования различного вида топлива
82
4.2 Основные меры повышения безопасности в транспортной отрасли и пути минимизации экологического воздействия транспорта
84
4.3 Метод снижения точки возгорания топлива путем использования катализатора топлива MPG-Boost
86
4.4 Экономический результат использования MPG-Boost
89
Заключение
91
Список литературы
93
Нормативные ссылки
В настоящей диссертаций мною использованы ссылки на следующие стандарты:
1. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы.
2. РНД 211.2.02.11-2004 методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов.
3. ОНД 86 Методика расчетов концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.
4. ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные
5. ГОСТ Р 52033-2003. Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния.
6. ГОСТ 7.1-84. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления.
7. ГОСТ 7.9-95. (ИСО 214-76). Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
8. ГОСТ 7.12-93. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила.
9. Постановление Правительства РК от 01.03.2010г.№153. требование к безопасности бензина, дизельного топлива и мазута.
10. №402-2, 07.2013г. Закон РК. О государственном регулировании производства и оборота отдельных видов нефти.
11. №328п от 20.12.2004 г. Приказ Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан.
12. СТ РК 1433-2005 - Автомобили и двигатели. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения.
13. СТ РК 1378 - Дороги автомобильные. Учет интенсивности движения.
14. ПР РК 218-04-05 - Инструкция по учету и прогнозированию интенсивности движения транспортного потока на автомобильных дорогах.
15. РНД 211.1.03.01-96. Методика определения платежей за загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками.
16. РНД 211.3.02.01-97 - Методика определения удельных выбросов вредных веществ в атмосферу и ущерба от вида используемого топлива Республики Казахстан.
Обозначения и сокращения
АЗС
АСУД
АТ
ГОСТ
ОАО
автомобильная заправочная станция
автоматическая система управления дорожным транспортом
автомобильный транспорт
государственный отраслевой стандарт
открытое акционерное общество
ПДК
предельно допустимая концентрация
ТМ
тяжелые металлы
ИК
спектроскопия - инфракрасная спектроскопия
ПДВ
ПДД
предельно допустимый выброс
правила дорожного движения
ПДУ
предельно допустимый уровень
ИЗА
индекс загрязнения атмосферы
ОГ
отработавшие газы
ДВС
двигатели внутреннего сгорания
ЕТС
РК
единая транспортная система
Республика Казахстан
ХСД
НМУ
НД
ЛРТ
ПНЗ
ЕБРР
ЕРА
СУГ
СНГ
УДП
ДВД
РГП
ГСМ
ТОО
ТЭЦ
РНПЭИЦ
Кз
Q
ПЗА
ЗВ
НД
РД
СТ
СЗЗ
ПСД
МРП
ОТ
ИТ
химические сенсорные датчики
неблагоприятные метеорологические условия
нормативные документации
легкорельсовый транспорт
пункт наблюдения за загрязнением воздуха
Европейский банк реконструкции и развития
Environment protection agency
сжиженные углеводородные газы
страны независимых государств
управление дорожными движениями
Департамент внутренних дел
Республиканское государственное предприятие
Горюче смазочные материалы
Товарищество с ограниченной ответственностью
Тепло электро централь
Республиканский научно - прикладной экологический исследовательский центр
коэффициент загрязнения
фоновая пылевая нагрузка
потенциал загрязнения атмосферы
загрязняющее вещество
нормативный документ
руководящий документ
сорбционная трубка
санитарно-защитная зона
проектно-сметная документация
месячный расчетный показатель
общественный транспорт
индивидуальный транспорт
Введение
Нормативной правовой базой для установления целевых показателей качества окружающей среды служат Экологический кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 г. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 - 2024 годы, утвержденные Указом Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаевым, Правила определения целевых показателей качества окружающей среды, утвержденные постановлением Правительства РК Казахстан от 1 июня 2007 года №448.С учетом того, что с середины XX века процессы урбанизации приняли угрожающие темпы, в настоящее время для любого человека урбанизация стало лимитирующим фактором жизненного процесса. В среднем, 80-85% населения земного шара проживают в городах, где транспорт, особенно автомобильный, представляет собой с одной стороны ключевое звено функционирования любого города, а с другой является источником загрязнения окружающей среды. В современных городах доля выбросов от мобильного транспорта, изменяется в пределах 20-80%.
Непрерывно растущий автомобильный парк в городе Шымкент, на фоне отставания в техническом аспекте, представленный в основном машинами старого поколения, несоответствующими требованиям современных экологических стандартов, оказывает вредное воздействие на окружающую природную среду.
В настоящее время по информации Министерства транспорта и коммуникаций республики, за период с 2001 по 2014 год общая численность автомобилей в Казахстане возросла более чем втрое [1]. Наибольший объем выбросов вредных веществ от передвижных источников характерен для Шымкента, где выбросы транспорта составляют в среднем 180 тонн в сутки, годовые - 90-130 тысяч тонн, или до 75 процентов от общих объемов выбросов [2].
Проблема осложняется рельефно-климатическими особенностями города. Расположение Шымкента в жаркой климатической местности, приводит к накоплению в нижнем слое атмосферы вредных веществ. Характер рельефа влияет на скорость ветра и его направление, что в свою очередь отражается на условиях рассеивания загрязнителей воздушного бассейна. Ветровой режим города, главным образом, определяет характер рассеивания газовых выбросов в атмосферу [3]. Слабые ветра, штили благоприятствуют накоплению вредных веществ в атмосфере конкретной местности. Схожие проблемы с накоплением вредных веществ в нижнем слое воздушных масс наблюдаются в городах штата Орегон (с севера на юг протянут Прибрежный хребет), Анкаре, Пекине, Чите [4,5]. В связи с этим изучение вопросов накопления и процессов рассеивания вредных примесей в городах со сложным рельефом, а именно, находящимся в горных впадинах, наиболее актуально [6].
В магистерской работе не рассматриваются такие источники загрязнения воздуха в составе автотранспортных комплексов как производственно-технические базы - автостоянки, автотранспортные предприятия, гаражно-строительные кооперативы, станции технического обслуживания автомобилей, автозаправочные станции, а также автомобильные дороги [7], а исследованы автомобили в движении и в вынужденных простоях, как наиболее опасные и трудноуправляемые источники загрязнения.
Все известные природоохранные мероприятия, включая зарубежный опыт мегаполисов (улучшение качества топлива; переход на категорию опасности автомобиля, удовлетворяющего Евро; совершенствование технической эксплуатации автомобилей; контроль за техническим состоянием автомобиля и др.) ежегодно реализуются и углубляются в г. Шымкент. Несмотря на это, до настоящего времени состояние воздушного бассейна города не удовлетворяет нормативным требованиям по содержанию в нем вредных примесей.
Транспорт, как важнейший компонент общественного и экономического развития любых населенных пунктов, потребляет значительное количество природных ресурсов (нефть, газ, металл и др.), и таким образом оказывает прямое и косвенное влияние на окружающую среду в виде выбросов, отходов, загрязняющих все компоненты природной подсистемы города, что в конечном итоге создает экологическую опасность для человека. Наряду с отмеченным, виды транспортных услуг и их объемы непрерывно растут, увеличиваются грузо- и пассажиропотоки. На смену устаревших видов транспорта приходят новые, которые требуют скоростных и хорошо оборудованных транспортных магистралей.
Актуальность данной темы определяется тем, что автомобиль становится главной угрозой экологии на планете. Выхлопные газы содержат букет токсичных веществ, вредно влияющие не только на здоровье человека и животных, но и на окружающую среду. Главным из которых являются: угарный газ СО, углеводороды СnНm, окислы азота NOx и другие.
В настоящее время до 75-80% загрязнения воздушного бассейна крупных городов приходится на автомобильный транспорт.
Только в Шымкенте ежегодно ядовитые выбросы от транспорта составляют свыше 90 тыс. тонн окиси углерода, около 10 тыс. тонн углеводородов и 8 тыс. тонн двуокиси азота.
Токсичные компоненты в отработавших газах автомобилей создают опасность для людей, приводят к заболеваниям органов дыхания, к возникновению раковых и других болезней. Поэтому дальнейшие исследования в этой области и решение проблемы защиты окружающей среды от выхлопных газов являются весьма актуальными и включают распределение транспортных потоков, а также комплексной оценки последствий мероприятий по развитию транспортной инфраструктуры [8], что позволит сократить экологическую нагрузку на окружающую среду города путем разгрузки наиболее проблемных участков дорог, а также получить прогнозные оценки при изменении улично-дорожной сети города Шымкент.
Целью магистерской работы является исследование воздействия выбросов автотранспортного потока и выявление факторов на состояние атмосферного воздуха территории на примере города Шымкент.
Задачи исследования:
- провести анализ экологического состояния города Шымкент на основании выбора участков с различной интенсивностью движения транспорта;
- определение изменения количества автотранспорта по годам;
- определение изменения динамики выхлопных газов в городе по годам;
- оценка загрязнения атмосферного воздуха;
- по результатам моделирования транспортных потоков возможно принятие оптимальных решений разгрузки транспортных проблем;
- выполнение расчета выбросов загрязняющих веществ от автотранспортов в атмосферный воздух;
- разработка мероприятий по уменьшению загрязнения окружающей среды выбросами от автотранспорта.
Научная новизна работы:
- установление изменения индекса загрязнения атмосферы г. Шымкент по годам за период с 2016 по 2019 годы;
- установление зависимости роста численности автомобильного парка г. Шымкент за 5 летний период;
- дано изменение концентрации загрязняющих веществ в пунктах отбора проб, через которые проходят наибольшее количество автомобилей;
- установление влияния различных видов топлива на выбросы автомобильного транспорта в атмосферу города.
Практическая ценность работы заключается в обработке данных экологической ситуации в г. Шымкента, сборе информации, проведении исследований по определению уровня загрязнения природных объектов вдоль автомагистралей, анализе результатов, установлении зависимостей, формулировании выводов и в разработке практических рекомендаций по оценке загрязнения воздушного бассейна в условиях городской застройки от передвижных источников.
1 Обзор и анализ литературных источников по вопросу загрязнения городской атмосферы
1.1 Разнообразие транспортных средств используемых в городах
Ни одно государство в мире в своем историческом развитии не обходилось и не обойдется без развитой транспортной инфраструктуры. Роль транспорта в жизни планеты, государства и города действительно важна, поскольку только движение ведет к прогрессу. Ярким примером этому является наш город Шымкент, который олицетворяет собой не только многомиллионный мегаполис с развитой экономической структурой, но и одновременно является крупнейшим культурным и политическим центром страны.
Прогресс человеческого общества неотделим от истории развития транспорта. Если под словом "транспорт" понимать прежде всего процесс перемещения, то можно утверждать, что без перемещения орудий и предметов труда и самого человека невозможно ни добывание (производство) пищи, ни изготовление одежды и жилища, ни какая либо другая целесообразная деятельность.
Современный транспорт представляет собой единую (в социально-экономическом отношении) транспортную систему, включая мощную сеть железнодорожных, морских, речных, автомобильных, воздушных, трубопроводных городских и промышленных коммуникаций. Перемещая ежегодно миллиарды тонн сырья, топлива, материалов, продукции, а также многие миллионы пассажиров с достаточно высоким уровнем комфорта и скорости, современный транспорт обеспечивает массовое индустриальное производство, глубокое разделение труда, внутреннюю и внешнюю торговлю, способствует развитию культуры и науки.
В едином народнохозяйственном комплексе транспорт занимает особое место. Он является одной из отраслей, формирующих инфраструктуру народного хозяйства, призванного удовлетворять постоянно растущие потребности общества в пространственном перемещение вещественных продуктов труда и людей.
По объему перевозимых грузов лидирующее положение занимает автомобильный транспорт -- 79%, на втором месте -- железнодорожный -- 10,6%, на третьем -- трубопроводный -- 8%. На остальные виды транспорта приходится менее трех процентов от общего объема перевозимых грузов. Роль отдельных видов транспорта в пассажирских перевозках выглядит иначе [9].
Во внутригородском сообщении ведущее место и по пассажирообороту (52,2%), и по перевозкам пассажиров (48,0%) занимают автобусы. На втором месте -- городской электрический транспорт (трамвай, троллейбус, метрополитен) [10].
Рисунок 1 - График объема перевозимых грузов
Особенно велик удельный вес автотранспорта в городах. Усиление его роли закономерно, так как большая часть пассажирских перевозок приходится на маршруты между населенными пунктами, не имеющими прямой железнодорожной связи. В направлениях, параллельных железнодорожным линиям, автобусами перевозится только 14 всех пассажиров. На воздушный транспорт в общих пассажирских перевозках приходится менее 1%, но исключительно большая их дальность выдвинула его на третье место среди всех видов транспорта по объему пассажирооборота. За последние годы численность поездок по железным дорогам на расстояния свыше 1000 км уменьшается, а на воздушном транспорте они растут. Важный элемент ЕТС страны - транспортная сеть, определяющая возможные направления перевозок и пункты, между которыми устанавливается тот или иной вид сообщения. Она состоит из коммуникаций разных видов транспорта общего и необщего пользования. Формирование транспортной сети обусловлено рядом социально-экономических факторов: развитием и размещением хозяйства; городских поселений; направлением и мощностью основных транспортно-экономических связей; расположением курортных и туристических объектов.
1.2 Анализ современного состояния воздушного бассейна в городах Республики Казахстан
Уровень загрязнения атмосферы городов и промышленных центров, несмотря на сокращение производства, остается достаточно высоким. Наибольший уровень загрязнения воздуха наблюдается в Лениногорске, Усть-Каменогорске, Актюбинске, Шымкент, Зыряновске, Актау, Шымкенте, Таразе, Петропавловске и Темиртау. В Балхаше одной из проблем является загрязнение атмосферного воздуха города сернистым ангидридом. После длительного простоя начал работать Балхашский медеплавильный завод. Однако выпуск меди производится без очистки и утилизации сернистого ангидрида. Основными загрязняющими веществами являются: пыль, диоксиды серы и азота, углеводороды, поступающие от предприятий теплоэнергетики и металлургии. Негативную роль в загрязнении воздушного бассейна играют также предприятия Павлодарской области и предприятия нефтегазового комплекса в Западно-Казахстанской, Атырауской и Мангистауской областях.
Около трети промышленных предприятий не имеют санитарно-защитных зон нормативных размеров. Значительная часть населения промышленных центров живет в зоне непосредственного влияния вредных производственных факторов - выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, шума, вибрации, электромагнитных полей, других физических факторов.
В последние годы в загрязнении воздуха свинцом, бензопиреном и формальдегидом усилилась роль автомобильного транспорта. В результате в селитебной зоне городов отмечаются различные химические соединения 1-2 классов опасности, не говоря уже о соединениях 3-4 классов опасности (оксид азота, серы, углерода и др.). Так, в среднем по городам концентрация бенз(а)перена - вещества 1 класса опасности превышает предельно-допустимую концентрацию в 2,5 раза, а в г. Шымкент в 3-7 раз, иногда до 33 ПДК, Таразе - 16 ПДК, Усть-Каменогорске - 11 ПДК. Высоко содержание специфических соединений. Так, в г. Шымкенте определяются высокие максимально-разовые концентрации фосфорного ангидрида, фтористого водорода, меди, свинца, кадмия. В городах Экибастузе и Павлодаре определяются бенз(а)перен, цинк, хром, свинец, рубидий, никель, медь, марганец, железо, хлор, ртуть. В 1996 г. содержание свинца превышало санитарную норму в Жезказгане (1,3 ПДК), Лениногорске (1,1 ПДК), Шымкенте (1,5 ПДК), Усть-Каменогорске (1,7 ПДК), что ниже по сравнению с 1995 г. В 1995 г. в Жезказгане наблюдалось 2,3 ПДК, в Лениногорске 3,3 ПДК, Усть-Каменогорске 2,3 ПДК, Шымкенте 2,4 ПДК.
Хроническое неблагоприятное влияние относительно небольших концентраций загрязнителей воздуха на здоровье населения приводит к повреждению отдельных органов и систем, снижению общей резистентности. В условиях воздействия атмосферных загрязнителей наблюдается повышенная заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.
Рисунок 2 - Индексы загрязненности атмосферного воздуха городов Республики Казахстан в 2012 г
Экологическая ситуация становится все более значимым фактором развития, влияющим на уровень экономического благополучия государства. Казахстан имеет сложные многообразные экологические проблемы. В СНГ по выбросам вредных веществ в атмосферу от стационарных источников РК находится в лидирующей тройке (после России и Украины). В этой связи к экологически безопасному функционированию транспорта предъявляются повышенные требования.
Выбросы автотранспорта. Негативное воздействие на окружающую среду оказывает автомобильный транспорт, выбрасывающий с отработанными газами десятки загрязняющих веществ, общим объемом до миллиона тонн. В большинстве крупных городов вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна достигает в последние годы 60% и более, а в г. Шымкент - 90% от общих выбросов. По сравнению с 1991 годом общие валовые выбросы от автотранспорта сократились в 2,7 раза и составили в 1996г. 756 тыс. т. Несмотря на прирост парка автотранспортных средств, который за это же время составил примерно 7%, такое положение объясняется следующими факторами:
- изменением структуры парка автотранспортных средств (снижение количества грузовых автомобилей на 14,4% и автобусов на 9,0%, увеличение количества легковых автомобилей на 21,8%; увеличение доли дизельных грузовых автомобилей и автобусов, появление дизельных легковых автомобилей);
- падением объемов транспортной работы в 1,9 раза по пассажирским и в 3,0 раза по грузовым перевозкам;
- снижением объемов потребления автомоторных топлив (по бензину в 3,2 раза, по дизельному топливу в 1,5 раза).
Выбросы вредных веществ в целом по Казахстану в 1996 г. составили: оксид углерода - 522 570т., оксид азота - 86515т., углеводороды -81808т., диоксид серы - 40282т., твердые частицы - 17330т., формальдегид - 5811т., соединений свинца - 380 т., бензапирен - 0.035 т.,
Расчеты произведены по принятой в АО НИИТ методике, основанной на балансовом методе (по расходу топлива). В качестве исходных взяты статистические данные Казахского Агентства по статистике и анализу.
Рисунок 3 - Выбросы окиси углерода в атмосферный воздух (тыс. т. в год) по Казахстану
Рисунок 4 - Выбросы взвешенных веществ в атмосферный воздух (тыс. тгод)
Рисунок 5 - Выбросы окислов азота в атмосферный воздух (тыс. т год)
Таблица 1 - Выбросы углеводородов (бенз(а)пирен) в атмосферный воздух (тыс. т. в год)
Странагоды
2014
2015
2016
2017
Казахстан
0.001
0.249
0,070
0,095
МТК РК ежегодно проводит акции Чистый воздух, Внимание! Опасный груз, в ходе которых АТС проверяются на соответствие экологическим нормам, контролируется выполнение правил перевозок опасных грузов. По результатам проверок выявлено, что каждое шестое АТС нарушает экологические требования. По оценкам экспертов, в РК выбросы в атмосферу вредных веществ от АТС превышают 1 млн. тонн ежегодно.
Для ограничения негативного влияния транспорта на окружающую среду в РК инициировано внедрение международных технических и экологических стандартов Евро. В настоящее время доля АТС, соответствующих требованиям Евро-2, составляет по оценкам экспертов 63%. Экологические требования на уровне Евро-3 вводятся в действие с 1 января 2012 года, Евро-4 - с 1 января 2014. Ввод стандартов Евро предусматривает запрет на ввоз и производство в стране автомобилей не соответствующих требованиям. При этом нормы Технического регламента не затронут уже эксплуатируемые автомашины, которые будут использоваться до полного износа.
Наряду с автотранспортом на ухудшение экологической ситуации Казахстана влияет состояние нефтепроводов и проблемы захоронения отходов нефтепродуктов.
Они являются предметом особого внимания контролирующих органов, т.к. создают риск отравлений воды, почвы и опасны для всех биологических объектов. Тем не менее, нарушения в этой сфере ежегодно отмечаются на всех видах транспорта. Серьезной экологической катастрофой в Атырауской области в декабре 2011 года явилось попадание нефти из трубопровода в канал с питьевой водой, в результате чего жители близлежащего села остались без питьевой воды, начался падёж скота. Деятельность автозаправочных станций (АЗС) требует соблюдения особых мер безопасности, которые в Казахстане не всегда соблюдаются. По выявленным фактам деятельность АЗС, нарушающих экологические нормы и правила безопасности, приостанавливается, либо прекращается.
Современные проблемы экологической ситуации в Казахстане и немалый вклад транспорта в ее усугубление требуют системного подхода к разрешению.
1.3 Общие сведения о климатических данных г. Шымкент
Южно-Казахстанская область является одним из крупных регионов республики, ее территория составляет 117,3 тыс.кв.км. На западе граничит с Кызылординской, севере - Карагандинской, востоке - Жамбылской областями и Кыргызской Республикой, на юге - Республика Узбекистан. В области имеется 12 районов, 20 городов и поселков, 838 сельских населенных пунктов.
Шымкент -- город на юге Казахстана, один из трёх городов страны, имеющих статус республиканского значения, является отдельной административно-территориальной единицей, не входящей в состав окружающей её области. Шымкент -- третий по численности населения и первый по занимаемой площади город в Казахстане, один из его крупнейших промышленных, торговых и культурных центров. До 19 июня 2018 года -административный центр бывшей Южно-Казахстанской области.
Таблица 2 - Место расположения постов наблюдений и определяемые примеси
№ поста
Сроки
отбора
Проведение
наблюдений
Адреса постов
Определяемые примеси
1
3 раза в
сутки
ручной отбор
проб
(дискретные
методы)
пр. Абая, АО
Южполиметалл
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид.
На ПНЗ № 1,2: кадмий, медь,
мышьяк, свинец, хром
Продолжение таблицы 2
2
площадь Ордабасы,
пересечение
ул. Казыбек би
и Толе би
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, аммиак.
На ПНЗ № 1,2: кадмий, медь,
мышьяк, свинец, хром
3
ул. Алдиярова, бн, АО
Шымкентцемент
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, сероводород.
4
ул. Сайрамская, 198, ЗАО
Пивзавод
взвешенные частицы
(пыль),диоксид серы, оксид
углерода, диоксид азота,
формальдегид, аммиак,
сероводород
5
каждые
20 минут
в непрерывном
режиме
микрорайон
Самал-3
взвешенные частицы РМ 2,5
взвешенные частицы РМ 10 аммиак,
диоксид азота оксид азота, оксид
углерода, озон (приземный)
6
микрорайон
Нурсат
взвешенные частицы РМ 2,5
взвешенные частицы РМ 10 оксид
углерода, озон (приземный)
Общая оценка загрязнения атмосферы. За 2018 год по данным стационарной сети наблюдений, уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивался повышенным, он определялся значением ИЗА=5 (повышенный уровень), СИ = 4 (повышенный уровень) по взвешенным частицам РМ-2 и РМ-10 в районе поста № 5 (микрорайон Самал 3) и в районе поста № 6 (микрорайон Нурсат) и НП =11% (повышенный уровень) по озону (приземный) в районе поста № 6 (микрорайон Нурсат). Средние концентрации взвешенных частиц (пыль) составили 1,9 ПДКс.с., взвешенных частиц РМ-2,5 - 1,4 ПДКс.с., диоксида азота - 1,9 ПДКс.с., озона (приземный) - 2,5 ПДКс.с., формальдегида - 2,5 ПДКс.с., содержание других загрязняющих веществ - не превышали ПДК. Максимально-разовые концентрации взвешенных частиц РМ-2,5 составили 3,8 ПДКм.р., взвешенных частиц РМ-10 - 3,2 ПДКм.р., взвешенных частиц (пыль) - 1,8 ПДКм.р., диоксида азота - 3,3 ПДКм.р., оксида углерода - 3,6 ПДКм.р., озона (приземный) - 3,3 ПДКм.р., содержание других загрязняющих веществ - не превышали ПДК.
Рисунок 6 - График изменения индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) г.Шымкент за 2006-2013 годы
Уровень загрязнения атмосферы оценивается по величине комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА5), который рассчитывается по пяти веществам с наибольшими нормированными на ПДК значениями с учетом их класса опасности (РД 52.04.186-89).
Для одного вещества ИЗА производится по формуле:
ИЗА = (gср)[Сi]ПДКi, (1)
где: gср - средняя концентрация i-того вещества,
ПДКi - среднесуточная ПДК i-того вещества,
- Сi - безразмерная константа, позволяющая привести степень вредности i-того вещества к вредности диоксида серы. Сi для групп веществ 1, 2, 3 и 4 класса опасности принимаются соответственно равными 1,7; 1,3; 1,0; 0,9. В 3 квартале 2012 года в г.Шымкент отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха, индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) составил 9,3. Средняя за квартал концентрация формальдегида составила 3,2 ПДК, диоксида азота - 2,2 ПДК. Содержание взвешенных веществ, диоксида серы, оксида углерода, фенола и металлов находилось в пределах допустимой нормы (таблица 3).
Таблица 3 - Содержание металлов в атмосферном воздухе г. Шымкент в 3 квартале 2013 года
Название примеси
Средняя концентрация
мкгм[3]
кратность превышения ПДК
Кадмий
0.0024
0,008
Свинец
0,1436
0,479
Мышьяк
0,0038
0,001
Хром
0,0067
0,004
Медь
0,2458
0,123
Максимальная из разовых концентраций взвешенных веществ составила 8,0 ПДК, диоксида азота и оксида углерода - 2,6 ПДК, формальдегида - 1,3 ПДК.
Наибольший уровень загрязнения отмечается в Абайском районе.
Рисунок 7 - Динамика изменения индекса загрязнения атмосферы (ИЗА5) в различных районах г. Шымкент в 3 квартале 2013 года
Выводы
В результате изучения воздействия автомобильного транспорта на воздушный бассейн г. Шымкент установлено, что основным загрязнителем воздушного бассейна города Шымкент является автотранспорт, выбросы которого ежегодно растут. При этом расчетные данные выбросов вредных веществ от транспорта являются заниженными, т.к. при отсутствии точных данных об использованном автомоторном топливе невозможно точно установить фактические выбросы. За последние годы численность автотранспортных средств возросла более чем в 2 раза и составила свыше 630 тыс. единиц, причем большая часть автомашин, поступивших в город, является технически устаревшими моделями, выработавшими установленный моторесурс. Кроме этого, по данным Управления дорожной полиции в город ежедневно въезжает до 15 тыс. иногородних автомобилей, выбросы которых не учитываются.
Автотранспорт наносит прямой ущерб атмосфере не только путем выброса компонентов отработавших газов, но и забирая из атмосферы кислород для процесса горения.
В настоящее время в мире насчитывается более 500млн. автомобилей, в том числе 80 млн. грузовых автомобилей и примерно 1млн. городских автобусов. В Казахстане автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах - каждый пятый.
Противоречия, из которых соткан автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой стороны - отравляет ее в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы 4 т. кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если умножить эти цифры на 500 млн. единиц, можно представить степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
2.1 Основные причины повышенного содержания токсичных веществ в отработавших газах автомобилей
Повышенный выброс токсичных веществ на единицу транспортной работы или перевозку одного пассажира связан с нарушением специальных характеристик автомобилей и несовершенством системы управления транспортным процессом. Поэтому удельная величина выброса токсичных веществ при одних и тех же условиях эксплуатации меняются в широких пределах.
Основными причинами повышенного содержания токсичных веществ в ОГ эксплуатирующихся автомобилей является загрязнение состава горючей смеси на основных эксплуатационных режимах ухудшение процесса воспламенения горючей смеси.
Нарушение состава горючей смеси связано с изменением стабильности регулирования характеристик двигателя и его систем. Выбросы СОх в ОГ достигает максимального значения при а=1,1 и уменьшается при увеличении и уменьшение указанной единицы. Выброс NOх уменьшается с увеличением запаздывания зажигания и достигает максимума при наиболее большой горючей смеси. При а=0,9 NOх снижается почти на 5-45% при зажигании угла опережения на 18-20[0], однако при этом удельный расход топлива возрастает до 12%. Содержание СН в ОГ снижают также путем уменьшения угла опережения зажигания.
Методы воздействия на состав ОГ автомобильных двигателей, предусматривают улучшение качества протекания процесса и полноты сгорания топлива в цилиндрах двигателя, изменение состава ОГ в выпускной системе двигателя, применение указанных методов одновременно.
Уменьшение содержания токсичных веществ в ОГ путем оптимизации процесса сгорания является наиболее перспективным методом, так как продукты неполного сгорания СО и СН легче нейтрализуются на стадии их образования, чем в выпускной системе с применением пока еще ненадежно работающих и дорогостоящих нейтрализаторов.
Загрязнение атмосферы городов зависит непосредственно от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств в планово-предупредительной системы ТО и ТР автомобилей, а также применения антитоксичных устройств [9,10].
Анализ транспортного процесса показывает, что при работе двигателя на холостом ходу степень концентрации СО превышает 2,1, а на режимах принудительного холостого хода в 1,6-1,9 раза установившиеся режимы. Вследствие этого в центральной части города степень концентрации в атмосфере СО в 3-4 раза больше, чем на скоростных автомобильных магистралях, что приводит к увеличению выброса NOх в 1,45 раза. При равномерном движении автомобилей СН снижается в 1,7 - 1,85 раза по сравнению с не установшемся режимами движения автомобилей.
Неправильное управление водителем приводит к увеличению токсичных выбросов СО и СН на 25-30% и NOx на 10-15%.
Применение антитоксичных устройств и регулировки карбюратора позволяет уменьшит выброс токсичных веществ на единицу хода (гкм), в том числе СО в 2,1, СН в 1,5 и NOxв 2,6 раза (таблица 4)
Проблема разработки индустриальных методов и прогрессивной технологии в области технической эксплуатации автомобильного транспорта предусматривает решение широкого круга научно-технических и организационно-технологических вопросов, включающих: повышение профессионального знания водительского и технического персонала, ИТР, разработку прогрессивных технологических методов контроля и регулировки автомобилей, создание необходимой для этих целей контрольно-измерительной аппаратуры, оборудования и приборов, организация постов контроля токсичности ОГ, нормирование контроля токсичности ОГ.
Таблица 4 - Удельный выброс токсичных веществ автомобилем малого класса с карбюраторным двигателем
Конструктивные особенности автомобиля
Выброс токсичных веществ. гкм
СО
СН
NOx
автомобиль: без устройств снижения токсичности ОГ
25,7
1,9
2
с комплектом антитоксичных устройств
12
1,02
0,75
предельно допустимая норма с 1.1.1978 г.
16,75
1,17
0,85
Токсичность ОГ автомобилей оценивают по ездовым циклам, характеризующим движение автомобилей в реальных условиях эксплуатации. Однако реализация их в условиях АТВ в ближайшие годы затрудняется из-за отсутствия необходимого оборудования и приборов, полной трудоемкости и большой продолжительности проведения испытаний. Кроме того, испытания даже подготовленного автомобиля отличаются нестабильностью (до 40% и выше) результатов определения массы токсичных веществ в ОГ. Поэтому при проведении контрольных испытаний автомобиль особенно тщательно подготавливают к работе и правильному выполнению операции ездового цикла.
Для решения проблемы рациональной организации движения, в том числе безостановочного движения автомобилей, предусматривают строительство пешеходных переходов и туннелей.
Наличие средств регулирования на перегоне длиной 1 км неизбежно увеличивает выброс токсичных веществ с ОГ (таблица 5).
2.2 Транспортные потоки и окружающая среда
Экологическая безопасность автомобиля зависит и от режима движения автомобиля в транспортном потоке. В городе Шымкент очень высокая плотность магистралей в центральной части города, которая составляет 4 кмкм[2], что приводит к большому количеству транспортных пересечений. Остро назрел вопрос о строительстве целого ряда транспортных развязок. Требует решения вопрос рационального размещения автозаправочных станций (АЗС). Несмотря на принимаемые решения и меры по ввозу качественного топлива и горюче-смазочных материалов на территорию города Шымкент, имеют место случаи завоза этилированного бензина. Учет транспортного потока дает возможность на единой методологической базе рассматривать эффективность мероприятий по ограничению таких разных по физической сущности и характеру воздействия на человека и окружающую среду вредных экологических факторов, какими являются транспортный шум вибрация, загрязнение атмосферного воздуха вредными компонентами отработавших газов, электромагнитные излучения, потребление топливных ресурсов.
Загрязнение окружающей среды автотранспортом формируется в основном при движении их в транспортном потоке. Поэтому именно на уровне транспортного потока выявляется эффективность всех мероприятий, проводимых в транспортной системе по охране окружающей среды. Критерии эффективности, в которой стремится каждое направление в решении экологических проблем в автотранспортной системе, также должны формироваться на уровне транспортного потока.
Современный автомобильный парк города характеризуется многообразием подвижного состава. В общем потоке по улицам одновременно движутся транспортные средства, отличающиеся типом двигателей и потребляемым топливом, сроком службы и техническим состоянием, степенью загрузки и характером груза.
Не менее многообразны и условия движения автомобилей в городах: длина перегонов и число движения, продольные уклоны и состояния покрытия, организация дорожного движения и т.д.
При движении автомобилей по улично-дорожной сети города происходят задержки их у перекрестков. В результате этого движение автомобиля становится импульсным - движение с постоянной скоростью сменяется торможением, остановкой и последующим набором скорости. Время движения с постоянной скоростью, частота и длительность задержек зависят от класса магистрали, частоты расположения перекрестков, уровня загрузки, условий движения, параметров светофорного регулирования.
Высокий уровень загрузки городских магистралей и частые остановки приводят к тому, что продолжительность движения автомобилей с установившейся скоростью в общем балансе времени работы транспортных средств, в городе, составляет менее 30%, а протяженность участка разгонов и замедления достигает 70-80% общего пути, пройденного автомобилем.
Соотношение времени работы автомобиля на различных режимах в значительной мере зависит от планировочных характеристик города и транспортно-эксплуатационных параметров его улично-дорожной сети, плотности и состава автомобильных потоков, уровня и условий организации дорожного движения.
Под вредностью автомобильного транспорта понимается уровень его отрицательного влияния на людей, животных и окружающую среду. Отработавшие газы (ОГ) представляют собой аэрозоль. Выбросы токсичных компонентов ОГ зависят не только от типа ДВС, но также от режима работы его, скорости движения, отрегулированности различных систем, узлов и агрегатов автомобиля.
Таблица 5 - Режим работы автотранспорта
Режим работы
Доля режимов
по времени
по объему ОГ
по выбросам
по расходу топлива
СО
СnHm
NOx
Холостой ход
39,5
10
13-25
15-18
0
15
Разгон
18,5
45
29-32
27-30
75-86
35
Установившийся режим
29,2
40
32-43
19-36
13-23
37
Замедление
12,8
5
10-13
23-32
0-1,5
13
Из этой таблицы следует, что ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
