Совершенствование нормативного регулирования и пути снижения экологической опасности применения искусственной дорожной неровности

0

3 Анализ воздействия автопарка города Самара на окружающую среду

В парке автомобилей Оренбургской области 634 615 автомобилей по состоянию на 31.12.2009 года. С учетом того, что в регионе проживает 2 177 500 жителей, то на каждую тысячу человек рынка Самарской области приходится 291 автомобилей. Этот показатель ниже среднего показателя по России, который составляет 213 автомобилей на 1,0 тысячу человек населения, рисунок 1.

 

Рисунок 1 – Парк легковых автомобилей, грузовых, автобусов и LCV Самарской области по маркам на 31.12.2009 года [24]

Парк транспортных средств на 31.12.2009 года составил 634 615 авто. Среди автомобилей, находящихся в эксплуатации львиную долю составили автомобили отечественных марок. В пятерку лидеров входят: ВАЗ, ГАЗ, МОСКВИЧ, УАЗ, ЗИЛ. Суммарно количество автомобилей пятерки лидеров превышает 71,9% или 456 362 авто.

Число автомобилей за три-пять лет во многих городах удвоилось, а кое-где даже утроилось. Самарская область не является исключением. Если рассмотреть динамику формирования автомобильного парка в г. Самаре за последние несколько лет, то наблюдается его рост в 1,3 раза (в 1994 году – 88855 единиц, а в 1998 году – 114556 единиц), причем имеет место приоритетный рост числа легковых автомобилей (до 31%) [24].

Эта тенденция сохраняется и в других промышленных городах области. Ранее многие исследователи показывали, что количество и качественный состав отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания многих автомобилей является функцией их технического состояния (длины пробега, времени эксплуатации и т.д.).

Самую многочисленную группу (более 47% автопарка) в Оренбургской области составляет транспорт со сроком эксплуатации от 5 до 10 лет. Только 15-20% от всего количества транспорта эксплуатируется менее 5 лет. Причем наименьший процент в этой категории имеет грузовой транспорт. Автотранспорт со сроком эксплуатации свыше 10 лет составляет 34%. Данные по городу Оренбург представлены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Качественная характеристика автомобильного парка г. Оренбурга [25]

Вид транспорта

Срок эксплуатации

менее 5 лет,%

от 5 до 10 лет, %

свыше 10 лет, %

Легковой

22,6

41

36,4

Грузовой

20,7

43

36,3

Автобусы

23,6

43,4

33

Наибольшую ширину дороги 20-30 м имеют четыре улицы. Это улица Чкалова, Терешковой, пр. Бр. Коростелевых и Гагарина. У шести улиц, в их числе пр. Победы, пр. Дзержинского, Пролетарская и др, ширина дороги составляет 15 м. Шесть улиц (такие как Салмышская, Шевченко, Цвилинга и др. имеют ширину дороги от 12 до 14м).

Результаты исследований показали, что средняя интенсивность потока на контролируемых улицах составила 846102 единиц в час, максимальная 2500 единиц в час. В структуре движения преобладает легковой транспорт – 59%, грузовой – в среднем 18%. Автобусы и троллейбусы – 23%. Интенсивность движения автотранспорта в разное время суток в разные сезоны года представлена в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 – Интенсивность движения автотранспорта в разное время суток и в разные сезоны года

Название улицы

Интенсивность движения по сезонам

Интенсивность движения за 1 час

Общая интенсивность

Средняя сезонная интенсивность

Время

Легковые

Грузовые

Автобусы

Зима

МОЗ

(пр. Победы)

Утро

1212

15

183

   

День

1464

42

168

 

Вечер

861

9

132

 

Ночь

30

0

9

 

МРЗ

(Салмышская)

Утро

150

72

45

   

День

108

60

30

 

Вечер

135

72

21

 

Ночь

6

3

0

 

УМЗГ

(Астраханская)

Утро

15

1

0

   

День

55

4

0

 

Вечер

11

4

0

 

Ночь

0

0

0

 

Весна

МОЗ

(пр. Победы)

Утро

1245

12

195

   

День

1467

15

126

 

Вечер

1680

18

171

 

Ночь

36

3

9

 

МРЗ

(Салмышская)

Утро

174

60

48

   

День

150

48

27

 

Вечер

150

69

51

 

Ночь

6

3

3

 

УМЗГ

(Астраханская)

Утро

18

2

0

   

День

60

5

0

 

Вечер

12

2

0

 

Ночь

1

0

0

 

Продолжение таблицы 3.2 – Интенсивность движения автотранспорта в разное время суток и в разные сезоны года

Лето

МОЗ

(пр. Победы)

Утро

1281

21

210

   

День

1506

15

153

 

Вечер

1749

24

195

 

Ночь

42

6

6

 

МРЗ

(Салмышская)

Утро

210

69

45

   

День

177

51

21

 

Вечер

156

66

39

 

Ночь

9

3

6

 

УМЗГ

(Астраханская)

Утро

24

3

0

   

День

65

5

0

 

Вечер

15

1

0

 

Ночь

1

0

0

 

Осень

МОЗ

(пр. Победы)

Утро

1260

9

180

   

День

1437

15

135

 

Вечер

1695

24

156

 

Ночь

9

6

0

 

МРЗ

(Салмышская)

Утро

180

66

42

   

День

151

54

24

 

Вечер

144

72

48

 

Ночь

3

0

6

 

УМЗГ

(Астраханская)

Утро

19

2

0

   

День

60

5

0

 

Вечер

11

2

0

 

Ночь

0

0

0

 

Примечание:

МОЗ – магистральная улица общегородского значения регулированного движения;

МРЗ – магистральная улица районного значения;

УМЗГ – улица местного значения с временным покрытием.

Количество улиц с интенсивность выше среднего в зимний период составляет – 36%, со средней и малой интенсивностью соответственно – 35,4% и 28,6%. В весенне-летний период процент улиц с высокой интенсивность увеличивается в 1,5 раза (57%), а улиц со средней и низкой интенсивностью уменьшается до 21,5% [25].

Наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя, когда в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества в количествах, значительно превышающих выброс на нагрузочных режимах. В период разгона выброс в атмосферу сажи возрастает. Техническое состояние двигателя непосредственно влияет на экологические показатели выбросов. Отработавшие газы бензинового двигателя с неправильно отрегулированным зажиганием и карбюратором содержит оксид углерода в количестве, превышающем норму в 2-3 раза.

Транспортные средства для своей работы используют в основном топливо, получаемое из нефти. В состав органической массы нефтяного топлива входят следующие химические элементы: углерод, водород, кислород, азот и сера. Негорючая часть топлива включает влагу и минеральные примеси. Продуктами полного сгорания топлива являются углекислый газ, водяной пар и диоксид серы. При недостаточном поступлении кислорода происходит неполное сгорание, в результате чего вместо углекислого газа образуется угарный газ. В таблице 3.3 приведено количество выбросов загрязняющих веществ по улицам г. Оренбург [25].

 

Таблица 3.3 – Количество выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта по сезонам на улицах различного назначения [25]

Название улиц и их назначение

Тип автомобиля

Выбросы различных веществ по сезонам, т/сезон

СО

СН

NO2

SO2

Pb

Сажа

Суммарный выброс, т

Зима

МОЗ

(пр. Победы)

Легковые

270

48,3

19,2

1,4

0,5

0

339

Грузовые

13,3

1,4

0,8

0,1

0,007

0,02

15,6

Автобусы

98,8

8,3

19

1,4

0,08

0,04

128

Всего

383

58

39,1

2,9

0,5

0,4

484

МРЗ

(Салмышская)

Легковые

7,1

1,3

0,5

0,04

0,01

0

9

Грузовые

9,9

1

0,6

0,09

0,006

0,01

11,6

Автобусы

4,6

0,4

0,9

0,06

0,004

0,02

6

Всего

21,6

2,7

2

0,2

0,02

0,03

26,6

                   

Продолжение таблицы 3.3 – Количество выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта по сезонам на улицах различного назначения

УМЗГ

(Астраханская)

Легковые

0,7

0,1

0,05

0,004

0,001

0

0,9

Грузовые

0,2

0,02

0,007

0,0007

0,001

0

0,2

Автобусы

0

0

0

0

0

0

0

Всего

0,9

0,1

0,06

0,004

0,001

0

1,1

Весна

МОЗ

(пр. Победы)

Легковые

335

60

23,9

1,7

0,6

0

421

Грузовые

11,7

1,2

0,5

0,05

0,007

0

13,5

Автобусы

102

8,5

19,4

1,4

0,08

0,4

131,8

Всего

448

69,6

43,7

3,2

0,7

0,4

567

МРЗ

(Салмышская)

Легковые

8,3

1,5

0,6

0,04

0,01

0

10,5

Грузовые

8,7

0,9

0,5

0,08

0,005

0,01

10,2

Автобусы

6,3

0,5

1,2

0,09

0,005

0,02

8,1

Всего

23,5

3

2,3

0,2

0,02

0,03

29,1

УМЗГ

(Астраханская)

Легковые

0,8

0,1

0,06

0,004

0,001

0

1

Грузовые

0,3

0,03

0,01

0,001

0,0001

0

0,3

Автобусы

0

0

0

0

0

0

0

Всего

1

0,2

0,07

0,005

0,002

0

1,3

Лето

МОЗ

(пр. Победы)

Легковые

346

61,9

24,7

1,8

0,6

0

435

Грузовые

14,7

1,5

0,8

0,1

0,008

0,01

17,1

Автобусы

114

9,5

21,8

1,6

0,09

0,5

148

Всего

475

73

47,2

3,5

0,7

0,5

600

МРЗ

(Салмышская)

Легковые

9,8

1,8

0,7

0,05

0,02

0

12,4

Грузовые

9

0,9

0,6

0,08

0,005

0,01

10,6

Автобусы

5,5

0,5

1

0,07

0,004

0,02

7,1

Всего

24,3

3,2

2,3

0,2

0,03

0,03

30,1

УМЗГ

(Астраханская)

Легковые

0,9

0,2

0,06

0,005

0,002

0

1,2

Грузовые

0,3

0,03

0,01

0,001

0,0001

0

0,3411

Автобусы

0

0

0

0

0

0

0

Всего

1,2

0,2

0,08

0,006

0,002

0

1,5

                       

Продолжение таблицы 3.3 – Количество выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта по сезонам на улицах различного назначения

Осень

МОЗ

(пр. Победы)

Легковые

333

59,5

23,7

1,7

0,6

0

419

Грузовые

11,7

1,2

0,6

0,08

0,007

0,01

13,6

Автобусы

96,2

8

18,1

1,4

0,08

0,4

124,2

Всего

441

68,8

42,7

3,1

0,6

0,4

557

МРЗ

(Салмышская)

Легковые

8,6

1,5

0,6

0,04

0,01

0

10,8

Грузовые

9,2

1

0,6

0,08

0,005

0,01

10,9

Автобусы

5,9

0,5

1,1

0,08

0,005

0,02

7,6

Всего

23,6

3

2,3

0,2

0,02

0,03

29,2

УМЗГ

(Астраханская)

Легковые

0,8

0,1

0,06

0,004

0,001

0

1

Грузовые

0,3

0,03

0,01

0,001

0,0001

0

0,3

Автобусы

0

0

0

0

0

0

0

Всего

1

0,2

0,07

0,005

0,002

0

1,3

                     

Наибольшие выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта 2,2 тыс. т/год наблюдается на магистральных улицах общегородского значения с регулированным движением. Для магистральных улиц районного значения выбросы вредных веществ автотранспорта составили 115 т/год.

Для улиц местного значения с временными покрытием выбросы вредных веществ составило – 5,2 т/год. Основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносит легковой автотранспорт. На магистральных улицах общегородского значения и улиц местного значения на его долю приходится 70-80% от всех выбросов, на магистральных улицах районного значения – 40%. По количеству выбросов наиболее значимыми загрязняющими веществами в выбросах автотранспорта являются оксид углерода (79%), углеводороды (13%) и диоксид азота (7,5%). При увеличении интенсивного движения в пятьдесят раз выбросы оксида азота в 470 раз, свинца в 350 раз. Наименьшее количество выбросов наблюдается в зимний период, что связано с уменьшением интенсивности движения в 1,3-2 раза, весной и осенью выбросы оксида углерода, углеводородов, диоксида азота и свинца увеличивается в 1,1 раза. Наибольшая масса выбросов наблюдается в летний период и по сравнению с зимой выбросы оксида углерода, диоксида азота увеличивается в 1,2 раза, углеводородов и свинца в 1,3 раза [25].

Точно определить количество вредных выбросов в атмосферу двигателями практически не возможно. Величина выброса вредных веществ зависит от многих факторов, таких как: конструктивные параметры, процессы подготовки и сгорания смеси, режим работы двигателя, его техническое состояние и др. Однако на основании данных о среднем статистическом составе смеси для отдельных видов двигателей и соответствующих им величина выброса токсичных веществ на 1 кг израсходованного топлива, зная расход отдельных топлив, можно определить суммарную эмиссию.

Состав отработавших газов существенно зависит от режима работы двигателя, таблица 3.4. На основании статистических исследований установлено, что в условиях уличного движения в городах Европы, доли времени работы двигателя на отдельных режимах можно представить следующим образом: на холостом ходу и на средних частотах вращения – 35% времени, на постоянных частотах вращения – 29%, с ускорением – 22%, с замедлением – 14% [25].

 

Таблица 3.4 – Состав отработавших газов в зависимости от режима работы двигателя

Компоненты

Проценты

Двигатели с искровым зажиганием

Дизельные двигатели

Азот

74-77

76-78

Кислород

0,3-8

2-18

Водяной пар

3,0-5,5

0,5-4

Двуокись углерода

5,0-12

1-10

Окись углерода

0,5-10

0,01-0,5

Окислы азота

0-0,8

0,0002-0,5

Углеводороды

0,2-3

0,009-0,5

Альдегиды

0-0,2

0,001-0,009

Сажа

0-0,04 г/м3

0,01-1 г/м3

В таблице 3.5 и 3.6 приведено содержание токсичных компонентов в отработавших газах при различных условиях работы автомобилей (режимах работы двигателей) с двигателями с искровым зажиганием (ИЗ) и с дизельными двигателями (ДД).

 

Таблица 3.5 – Среднее процентное содержание токсичных компонентов в отработавших газах [26]

Компоненты

Режим работы двигателя

Холостой ход и средняя частота вращения

Средняя постоянная частота вращения (с нагрузкой)

Разгон

Замедление

ИЗ

ДД

ИЗ

ДД

ИЗ

ДД

ИЗ

ДД

Окись углерода

7,0

Следы

2,5

0,1

1,8

Следы

2,0

Следы

Углеводороды,%

0,5

0,04

0,2

0,02

0,1

0,01

1,0

0,03

Окислы азота, чнм

30

60

1050

850

650

250

20

30

Альдегиды, чнм

30

10

20

20

10

10

300

30

Примечание: (1 чнм =0,0001%)

 

Таблица 3.6 – Среднее процентное содержание нетоксичных компонентов в отработавших газах [26]

Компоненты

Режим работы двигателя

Холостой ход и средняя частота вращения

Полная нагрузка

Частота вращения

средняя

большая

ИЗ

ДД

ИЗ

ДД

ИЗ

ДД

Двуокись углерода

6,5…8

3,5

7…11

5,5

12…13

7

Водяной пар

7…10

3,5

9…11

5,0

10…11

5

Кислород

1…1,5

16

0,5…2

12,0

0,1…0,4

10

Водород

0,5…4

-

0,2…1

0,1

0,1…0,2

-

Азот

71

77

74

77

76

77

Приведенные данные показывают, что при замедлении и при работе небольших частотах вращения в отработавших газах двигателей с искровым зажиганием содержится большое количество продуктов неполного сгорания топлива. В дизельных двигателях вследствие сгорания смеси с большим избытком воздуха обнаруживаются только следы этих продуктов. Поэтому дизельные двигатели при хорошем техническом состоянии и правильном обслуживании в значительно меньшей степени загрязняют атмосферный воздух.

Состав отработавших газов двигателей с определенными конструктивными параметрами в значительной степени зависит также от режимов работы. В основном здесь оказывают влияние таких факторов, как: величина коэффициента избытка воздуха, угол опережения зажигания, нагрузка, частота вращения вала двигателя, степень сжатия и форма камеры сгорания. [26]

По данным государственного доклада о состоянии и об охране окружающей среды Оренбургской области в 2009 году показатели выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта приведены в таблице 3.7 [27].

 

Таблица 3.7 – Показатели выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, зарегистрированного в Самарской области, за 2009 год, тонн / год

Транспортные средства

Кол-во

АТС

SO2

NOx

ЛОСНМ*

СО

РМ**

Легковые, всего

488946

729,607

23469,408

19577,840

87423,544

-

Грузовые:

           

Бензин

42830

277,3243

9294,110

6595,820

70905,065

-

Диз. топливо

42833

1776,499

16715,578

1993,8761

4647,3805

779,5606

Всего

85663

2053,823

26009,688

8589,6961

75552,445

779,5606

Автобусы:

           

Продолжение таблицы 3.7 – Показатели выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, зарегистрированного в Самарской, за 2009 год, тонн / год

Бензин

8485

80,18325

2672,775

1489,1175

17029,395

-

Диз. топливо

8485

481,0995

4772,8125

1383,055

1565,4825

226,1252

всего

16970

561,2828

7445,5875

2872,1725

18594,877

226,1252

Итого от транспорта

591579

3344,613

56924,684

31019,7086

181570,86

1005,685

* летучие органические соединения

** твёрдые частицы (сажа)

На рисунке 2 приведена картина экологического загрязнения придорожной территории для типовой автомобильной дороги. Однако, применительно к району восточного Оренбуржья эта картина существенно усугубляется постоянным действием ветров и пыльных бурь.

Зона влияния дороги – придорожная полоса местности, расположенная на расстоянии 200-3000 м от каждой кромки проезжей части. В этой зоне наблюдаются разовые превышения фоновых загрязнений атмосферы, отдельные изменения параметров гидрологии и микроклимата, фиксируются изменения флоры и фауны. Именно для локализации вдоль дорог выбросов ДВС, которые могут аэрогенно переноситься на значительные расстояния, экологические стандарты предусматривают многополосные лесозащитные насаждения. Однако дороги восточного Оренбуржья не обеспечены подобными лесозащитными экранами и не имеют подлеска из районированных сортов кустарника.

Резервно-технологическая зона дороги – придорожная полоса местности, расположенная на расстоянии 12-30 м от каждой кромки проезжей части. В этой зоне полностью переформирован ландшафт, наблюдается систематическое загрязнение атмосферы и почвы выше ПДК. Расположение на отдых или длительное пребывание людей в резервно-технологической зоне опасно и не допускается, она предназначена для сооружений дорожного комплекса, защитных насаждений и прокладки инженерных коммуникаций.

Санитарно-защитная зона дороги – придорожная полоса местности, расположенная на расстоянии 150-300 м от каждой кромки проезжей части. В этой зоне существенно изменен ландшафт, загрязнение атмосферы превышает ПДК, в почвах происходит накопление загрязняющих веществ, которое за расчетный срок эксплуатации может достичь ПДК.

Рисунок 2 – Экологическая схема придорожной территории[28]

Большое значение для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами имеет технический контроль за состоянием автомобилей. Хотя все транспортные средства должны проходить технический осмотр ежегодно, а автобусы два раза в год – это даёт малый эффект, так как большинство наших станций технического обслуживания не оборудованы современными средствами диагностики. Ещё одним средством защиты окружающей среды от вредных выбросов является установка нейтрализаторов. Кроме того, актуальны идей перехода на альтернативные виды топлива и совершенствования конструкций двигателей.

Благодаря этим усовершенствованиям загрязнение атмосферного воздуха заметно уменьшается. И всё же полностью удалить токсичные вещества из отработавших газов не удаётся [29].

Категория: Дипломные работы / Дипломные Метрология, стандартизация и сертификаци

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.