Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
«Владимирский
государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая
Григорьевича Столетовых»(ВлГУ)
Кафедра
экологии
Лабораторная
работа №1
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОЛИЧЕСТВА АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗ-НЕНИЙ, ПОПАДАЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В
РЕЗУЛЬТАТЕ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТА»
Выполнил
Козин А.В.
Владимир
2015г.
Цель работы: определение количества
антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы
автотранспорта на заданном участке автомобильной дороги.
Теоретическая часть:
Во многих странах, и в первую очередь
индустриально развитых и густонаселенных, нарастает загрязнение поверхности
Земли механическими примесями в виде золы, пыли, шлаков. Такое загрязнение
особенно велико в районах размещения крупных транспортных узлов.
При сжигании в автотранспортных установках
топлива, в воздух выбрасывается с продуктами сгорания и сернистый ангидрид,
который, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты,
попадающие, в конечном счете и в почву, и в воду. Подобные агрессивные вещества
оказывают сильное вредное влияние, прежде всего, на растительный мир, угнетая
леса на больших территориях. Скапливаясь в воздухе, они угрожают также
животному миру и человеку, интенсивно разрушают металлические конструкции,
лакокрасочные покрытия, бетонные и каменные сооружения. Большой вред наносится
зданиям, мостам, архитектурным памятникам и другим сооружениям.
Доля отработавших газов автомобилей в
загрязнении атмосферного воздуха больших городов изменяется в зависимости от
времени и пропорциональна интенсивности движения транспортных средств.
Минимальная концентрация вредных веществ наблюдается в ночные часы, когда их
содержание в воздухе в несколько раз меньше, чем днем. Максимальная
концентрация отмечается в часы пик. Атмосфера улиц самоочищается в результате
проветривания. При одной и той же интенсивности движения большее загрязнение
воздуха отмечается в районах плотно застроенных высокими зданиями, и вдоль
дорог с узкой проезжей частью.
По воздействию на организм человека компоненты
отработавших газов подразделяются на:
Токсичные - оксид углерода, оксиды азота, оксиды
серы, углеводороды, альдегиды, соединения свинца;
Канцерогенные - бенз(а)пирен;
Раздражающего действия - оксиды серы,
углеводороды.
Влияние перечисленных компонентов отработанных
газов на организм человека зависит от их концентрации в атмосфере и
продолжительности действия.
Оксид углерода при вдыхании попадает в кровь и
образует комплексное соединение с гемоглобином - карбоксигемоглобин. Оксид
углерода реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, что приводит
к развитию кислородной недостаточности. Признаками кислородной недостаточности
являются нарушения в ЦНС, поражения дыхательной системы, снижение остроты
зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации оксида углерода способствуют
возрастанию смертности лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Оксид углерода в воздухе в зависимости от
степени концентрации вызывает слабое отравление через 1 ч (концентрация С=0,05
об.%), потерю сознания через несколько вдохов (С=1 об.%).
Из оксидов азота наибольшую опасность
представляет диоксид азота NO2. Воздействие оксидов азота на
человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов
азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно-сосудистыми
заболеваниями.
Оксиды азота в воздухе в зависимости от
концентрации вызывают раздражение слизистых оболочек носа и глаз (С=0,001
об.%), начало кислородного голодания (С=0,001 об.%), отек легких (С=0,008
об.%).
Сернистый ангидрид в воздухе даже в относительно
низких концентрациях увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний,
способствует возникновению бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний.
Углеводороды в результате фотохимических реакций
с оксидами азота образуют смог. Бенз(а)пирен, попадая в организм человека,
постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование
злокачественных опухолей.
Сажа не представляет непосредственной опасности
для человека. Сажа является адсорбентом канцерогенных веществ и способствует
усилению влияния других токсических компонентов, например сернистого ангидрида.
Свинец способен накапливаться в организме,
попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает ЦНС и
кроветворные органы.
Роль автотранспорта, а значит и выбросов от
него, во всем мире растет. Сейчас в мире ежегодно выпускается около 25 млн.
машин. К 2000 г. численность мирового автопарка приблизилась к 500 млн. машин
из них 400 млн. легковых. В среднем же нормально эксплуатируемый автомобиль в
сутки выбрасывает 4 кг только углекислого газа! Для многих городов России
выбросы автотранспорта являются превалирующими.
Известно, что количество бензапирена в выхлопных
газах резко возрастает на режимах торможения автомобилей - до 50-100 мг за 1
мин. работы на низкосортном бензине. Если это количество распределить
равномерно, оно способно создать концентрацию, равную ПДК, в громадном объеме
воздуха - чуть меньше 1 км3. Пути снижения вредного воздействия этих
выбросов следующие.
Отказ от этилированного бензина для исключения
выбросов соединений свинца и уменьшения непредельных углеводородов. Переход на
газ или неэтилированный бензин (токсичность при этом снижается в 18-22 раза),
повышение полноты сгорания за счет автоматического управления процессом,
специальных систем и регулировок. Это сказывается и на расходе бензина. Уже
сегодня в Японии достигнут уровень 2,5 л на 100 км.
Замена карбюраторных двигателей, где это
возможно, дизельными, дающими менее вредные выбросы.
Решение вопросов по созданию электротранспорта,
в т.ч. по величине пробега с одной зарядки и снижению выбросов от
аккумуляторных батарей. Перевод общественного транспорта на электрическую тягу
там, где нет дефицита энергии (метро, троллейбусы и др.).
Для исследования выбран участок автотрассы
вблизи первого корпуса ВлГУ длиной 2,53 км. Определено число единиц
автотранспорта, проходящего по участку в течение 20 минут и общий путь,
пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа по формуле:
j=
Nj*L,
Где j - обозначение типа автотранспорта;- длина
участка, км;j - число автомобилей каждого типа за 1 час.
Таблица 1 - общий путь, пройденный автомобилей
каждого типа.
Тип
автотранспорта
|
Всего
за 20 мин
|
За
1 час, Nj
|
Общий
путь за 1 час, Lj, км
|
Легковые
автомобили (бензиновые)
|
592
|
1776
|
4493,28
|
Легковые
автомобили (дизельные)
|
253
|
759
|
1920,27
|
Грузовые
автомобили
|
23
|
69
|
174,57
|
Автобусы
(дизельные)
|
43
|
129
|
326,37
|
Газели
(бензиновые)
|
63
|
189
|
478,17
|
Рассчитываем количество топлива (Qj,
л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:
= Lj*Yj,
где Yj - удельный расход топлива
Таблица 2 - Нормы расхода топлива
Тип
автотранспорта
|
Удельный
расход топлива Yj (л на 1 км) диз. топливо
|
Удельный
расход топлива Yj (л на 1 км) бензин
|
Легковые
автомобили
|
0,09
|
Автобусы
дизельные
|
0,38
|
|
Грузовые
автомобили
|
0,31
|
|
Газель
|
|
0,15
|
Определяем общее количество сожженного топлива
каждого вида.
Таблица 3 - Расход топлива
Тип
автомобиля
|
Lj
|
Qj
|
|
|
бензин
|
Дизельное
топливо
|
1.
Легковые автомобили (бензиновые)
|
4493,28
|
494,26
|
|
2.
Легковые автомобили (дизельные)
|
1920,27
|
|
172,82
|
3.
Автобусы (дизельные)
|
174,57
|
66,34
|
|
4.
Грузовые автомобили
|
326,37
|
|
101,17
|
5.
Газель
|
478,17
|
71,73
|
|
Всего
|
åQ
|
632,32
|
274
|
Рассчитаем объем выделившихся вредных веществ в
литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего.
V=K*åQ
Таблица 4 - Коэффициенты выброса
Вид
топлива
|
Значение
коэффициента (К)
|
|
Угарный
газ
|
Углеводороды
|
Диоксид
азота
|
Бензин
|
0,6
|
0,1
|
0,04
|
Дизельное
топливо
|
0,1
|
0,03
|
0,04
|
Таблица 5 - Объем выбросов
Вид
топлива
|
åQ, л
|
Количество
вредных веществ, л
|
|
|
Угарный
газ
|
Углеводороды
|
Диоксид
азота
|
Бензин
|
632,32
|
379,39
|
63,23
|
25,29
|
Дизельное
топливо
|
274
|
27,4
|
8,22
|
10,96
|
Всего
|
(V), л
|
406,79
|
71,45
|
36,25
,
газ токсический автомобильный
топливо
где М - молекулярная масса.
И количество чистого воздуха, необходимое для
разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно допустимых
условий окружающей среды по формуле:
,
где m -масса вредных веществ (г),
ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ (мг/м3).
Таблица 6 - Масса выделившихся
вредных веществ и количество чистого воздуха
Вид
вредного выброса
|
Кол-во,
л (объем)
|
Масса,
г
|
Объем
воздуха для разбавления, м3
|
Значение
ПДК, мг/м3
|
Угарный
газ
|
406,79
|
510,3
|
510305,1
|
3,0
|
Углеводороды
|
71,45
|
249,17
|
2491706,2
|
0,1
|
Диоксид
азота
|
36,25
|
74,46
|
1861399,1
|
0,04
|
Учитывая собственный рост (1,8 м), ширину дороги
(12,5 м) и протяжённость исследуемого участка (2530 м), рассчитываю доступное
количество воздуха для разбавления выделившихся вредных веществ:
(м3)
Рассчитываем концентрацию вредных
веществ C(m/V):CO=510,3*1000/ 49018,75=10,4 мг/м3>ПДК
(ПДК=3мг/м3)NO2=249,17*1000/ 49018,75=5 мг/м3>ПДК (ПДК=0,04мг/м3)C6H6=74,46*1000/
49018,75=1,5 мг/м3>ПДК (ПДК=0,1мг/м3)
Вывод: вблизи исследуемого участка автомобильной
дороги чистого воздуха недостаточно для разбавления вредных веществ,
выделяющихся при работе двигателей автомобилей и автобусов. Учитывая близость к
автомагистрали жилых и общественных зданий, район можно отнести к экологически
загрязнённым и признать достаточно вредным для проживания.
Похожие работы на - Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта
|