Расчет выбросов загрязняющих веществ от
Выполнил: студент гр. ИЗБ-20-1 ВиноградоваК.
Проверил: асс., к.т.н Сверчков И.П.
Санкт-Петербург
Загрязнение воздуха внутри помещений и плохое качество воздуха в городах входят в число двух самых серьезных проблем с токсичным загрязнением в мире в отчете Блэксмитовского института по наихудшим загрязненным местам 2008 года. Само загрязнение воздуха происходит, когда в атмосферу попадают вредные или избыточные количества веществ, включая газы, частицы и биологические молекулы. Опасность загрязнения атмосферы состоит не только в том, что в чистый воздух попадают вредные вещества, губительные для живых организмов, но и в вызываемом загрязнениями изменении климата Земли. Происходит неумолимое ухудшение состояния окружающей среды в глобальном масштабе.
Выделяют следующие типы загрязнений атмосферы:
· Физическое: механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы тёплого воздуха и т. п.)
· химическое — загрязнение газообразными веществами.
· биологическое — в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами и спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.
Основными загрязнителями воздуха являются:
· СО (угарный газ) – при вдыхании угарный газ образует прочныесвязи с гемоглобином в крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь (4 класс опасности).
· NOx (оксиды азота) – приводят к образованию кислотных дождей, смога; на слизистых образуются HNO3 и HNO2 , которые раздражают дыхательные пути и могут приводить к отёку легких (3 класс опасности).
· C (сажа) – практически не выводится из организма, а также может нести на своей поверхности другие загрязняющие вещества внутрь организма (3 класс опасности).
· SO2 (диоксид серы) –в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем — к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания (2 класс опасности).
· Углеводороды — химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т. д.
Загрязнение атмосферы является фактором ускоренного развития таких заболеваний, как: респираторные инфекции, болезни сердца, инсульт и рак легких. Воздействие на здоровье, вызванное загрязнением воздуха, может включать затрудненное дыхание, одышку, кашель, астму и ухудшение существующих респираторных и сердечных заболеваний. Воздействие плохого качества воздуха на здоровье человека имеет далеко идущие последствия, но в основном затрагивает дыхательную и сердечно-сосудистую систему человека. Дети в возрасте до пяти лет, которые живут в развивающихся странах, являются наиболее уязвимым населением с точки зрения общей смертности, связанной с загрязнением воздуха внутри и снаружи помещений.
По оценкам ВОЗ, в 2016 году во всем мире загрязненный воздух стал причиной 4,2 миллиона преждевременных смертей, около 90 процентов из них приходится на страны с низким и средним уровнем дохода. В США почти 134 миллиона человек—более 40 процентов населения подвергаются риску заболеваний и преждевременной смерти из-за загрязнения воздуха.
Основным источником выбросов в атмосферу от транспорта является двигатель внутреннего сгорания.
1 – коленчатый вал
2 – шатун
3 – цилиндр
4 – поршень
5 – впускной клапан
6 – свеча зажигания
7 – выпускной клапан
8 – камера сгорания
9 – маховик
Рисунок 1. Упрощенная схема двигателя внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания проходит 4 такта работы:
1) впуск
Впускной клапан открывается, поршень идет сверху вниз, в камеру сгорания попадает воздушная смесь.
2) сжатие
Оба клапана закрыты, поршень поднимается снизу вверх, воздушная смесь нагревается и сжимается.
3) рабочий ход
Оба клапана закрыты, в свече зажигания проскакивает искра, которая зажигает топливо, в результате горения объем газов увеличивается и толкает поршень вниз.
4) выпуск
Выпускной клапан открыт, образовавшиеся после сжатия газы выбрасываются в атмосферу.
Этот процесс может повторяться множество раз.
Чтобы можно было хоть как-то контролировать ситуацию с загрязнением воздуха, существует ПДК.
Под ПДК следует понимать норматив, который определяет предельно допустимую концентрацию вредных веществ в почве, атмосфере, водной среде и т. д. Причём такое количество агрессивных примесей не должно вызывать негативного влияния на здоровье человека и его самочувствие.
Подсчёт автомобилей на выбранном участке дороге производится в течение 20 минут.
Данные:
1. Улица, на которой проходил подсчет транспорта: Малый проспект В.О.
2. Направление движения: от 9 линии до 16 линии (1 и 3 строка таблицы 1), от 16 до 9 линии (2 и 4 строка таблицы 1).
3. Этажность прилегающих зданий - 5.
4. Ширина проезжей части - 18 м.
5. 4 полосы.
6. Длина участка дороги - 0,7 км.
Рисунок 2. Карта участка автодороги, на котором проводились измерения
Выброс i-того загрязняющего вещества на участке автодороги определяется по следующей формуле:
Таблица 1.
Количество автомобилей за 12.09.2020 и 14.09.2020.
| Дата | Время | Кол-во автомобилей по группам | Скорость движения потока, км/ч | ||||||
| ЛО | ЛЗ | А | ГБ | ГД | Л | А | Г | ||
| 12.09.2020 | 18:43-19:03 | - | |||||||
| 12.09.2020 | 18:43-19:03 | ||||||||
| 14.09.2020 | 17:15-17:35 | ||||||||
| 14.09.2020 | 17:15-17:35 | - |
Таблица 2.
Значения пробеговых выбросов.
| Гр. | CO | NOx | CxHy | C | SO2 | CH2O | C20H12*10-6 |
| ЛО | 1,3 | 1,1 | 0,03 | 0,03 | 0,005 | 0,4 | |
| ЛЗ | 0,7 | 0,4 | 0,02 | 0,03 | 0,002 | 0,2 | |
| А | 2,5 | 0,08 | 0,06 | 0,011 | 0,8 | ||
| ГБ | 5,2 | –––– | 0,05 | 0,05 | |||
| ГД | 5,5 | 0,4 | 0,1 | 0,025 |
Таблица 3.
за 12.09.2020
| Гр. | CO | NOx | CxHy | C | SO2 | CH2O | C20H12*10-6 | Кол-во автомобилей |
| ЛО | 28,7 | 0,783 | 0,783 | 0,13 | 10,4 | |||
| ЛЗ | 10,2 | 15,3 | ||||||
| А | 71,3 | 2,3 | 1,7 | 0,314 | ||||
| ГБ | - | 1,1 | 1,13 | |||||
| ГД | 10,4 | 0,756 | 0,189 | 0,0473 | 3,8 | |||
| Сумма | 540,4 | 14,039 | 19,1 | 2,62 | 230,2 |
Таблица 4.
за 14.09.2020
| Гр. | CO | NOx | CxHy | C | SO2 | CH2O | C20H12*10-6 | Кол-во автомобилей |
| ЛО | 94,5 | 81,9 | 20,8 | 0,576 | 0,567 | 0,0945 | 7,56 | |
| ЛЗ | 11,6 | 17,4 | 1,16 | |||||
| А | 33,8 | 1,08 | 0,81 | 0,149 | 10,8 | |||
| ГБ | - | 0,945 | 0,945 | 75,6 | ||||
| ГД | 34,02 | 20,8 | 1,51 | 0,378 | 0,0945 | 7,56 | ||
| Сумма | 1686,3 | 14,757 | 20,1 | 2,443 | 217,5 |
Таблица 5.
Значения поправочного коэффициента Кv в зависимости от скорости транспорта
| V,км/ч | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 | 75 | 80 | 100 |
| Kv | 1,35 | 1,28 | 1,2 | 1,1 | 1 | 0,88 | 0,75 | 0,63 | 0,5 | 0,3 | 0,45 | 0,5 | 0,65 |
Воспользуемся формулой и рассчитаем выбросы CO за 12 сентября 2020 года:
Значит, 12 сентября 0,557 г угарного газа было выброшено транспортом.
Таблица 6.
Выбросы загрязняющих веществ движущимся транспортным потоком [г/c]
| Дата | CO | NOX | CXHY | C | SO2 | CH2O | C20H12 |
| 12.09 | 0,557 | 0,315 | 0,105 | 2,72*10-3 | 3,72*10-3 | 0,51*10-3 | 4,47*10-8 |
| 14.09 | 0,502 | 0,113 | 0,0963 | 2,87*10-3 | 3,91*10-3 | 0,48*10-3 | 4,23*10-8 |
Вывод: Как видно из таб. 6, наибольшее количество выбросов наблюдается на участке дороги в будний день, так как суммарное количество автомобилей больше в будний день.
Что мы можем предложить, чтобы снизить выбросы автотранспорта и тем самым способствовать меньшему загрязнению атмосферы:
· переход к экологически чистым способам производства электроэнергии(использование электромобилей и водородных автомобилей);
· приоритизация скоростного городского транспорта, пешеходных и велосипедных сетей в городах, а также междугородних железнодорожных грузовых и пассажирских перевозок;
· переход на более чистое тяжелое дизельное топливо.