Определение уровня загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода на конкретном участке автотранспортной магистрали.

 

Цель занятия: закрепления студентами знаний, полученных на лекциях курса «Экология» (разделы: экологические проблемы атмосферы, проблемы глобальной экологии; экологическое нормирование загрязняющих веществ, экологический контроль и мониторинг, состояние окружающей среды и здоровье населения).

 

Одним из самых опасных для здоровья человека соединений, присутствующих в отработанных газах дизелей и двигателей внутреннего сгорания, является СО – окись углерода (оксид углерода). Существует множество методов прямого определения концентрации окиси углерода в составе приземного слоя атмосферы. Но мы воспользуемся методикой, основоной на косвенных показателях и позволяющей обойтись без специальных приборов.

Группа студентов после проведения инстуктажа по технике безопасности делится на бригады (3-5 человека), которые распределяются по местам иследований. Старший группы занимается общей оценкой обстановки на конкретном участке магистрали, остальные занимаются учетом автотранспортных средств. Если на дороге организовано двусторонее движение, то целесообразно размекщение бригад студентов на обеих ее сторонах. Сбор данных проводится в течение часа, фиксируется дата, время, место и условия проведения замеров. Анализ собранных данных проводится в аудиторных условиях, на второй паре занятий.

Для оценки загрязнения приземного слоя атмосферы используется формула (Бегма и др., 1984; Федорова, Никольская, 1997):

К_со – концентрация окиси углерода,

0,5 – фоновое (не транспортное) загрязнение приземного слоя атмосферного воздуха в пределах городской черты г. Казань (в мг/л),

N – суммарная интенсивность движения автомобилей на улицах г. Казань.

К_Т – коэффициент токсичности определенного типа автомобилей по выбросам в атмосферу СО,

К_А – коэффициент, учитывающий аэрацию на данном участке дороги,

К_У – коэффициент, учитывающий величину уклона дорожного полотна (в процентах),

К_с- коэффициент учитывающий скорость ветра,

К_в – коэффициент, учитывающий влажность воздуха,

К_п – коэффициент, учитывающий зависимость концентрации окиси углерода от типа пересечения дорог.

Значение коэффициента токсичности по выбросам в атмосферу СО (К_Т) определяется по формуле:

(определяется по таблице),

где Р_i – состав движения (в долях от общего количества транспортного потока),

К_тi – коэффициент токсичности (по выбросу СО) для каждого вида транспорта.

Таблица 1. Определения коэффициента токсичности по выбросам в атмосферу СО (К_т).

Тип автотранспортного средства	Количество автомобилей	Доля от общего количества транспортного потока	КTi
Легкий грузовой (в том числе маршрутные такси «Газель»)		0.15	2.3
Средний грузовой (в том числе такси-автобусы «ПАЗ» и иностранного производства)		0.1	2.9
Тяжелый грузовой (дизельные, в том числе автобусы)		0.15	0.2
Тяжелый грузовой (с двигателем внутреннего сгорания)		0.05	3.7
Легковой		0.55	1.0
Всего автомобилей за час

Пример: подставив приведенные значения, получим:

К_т = 0,15*2,3 + 0,1*2,9 + 0,15*0,2 + 0,05*3,7 +0,55*1,0 = 0,345+0,29+0,03+0,185+0,55 =1,4.

 

Значение коэффициента, учитывающего аэрацию на данном участке дороги (К_А), определяется по следующей таблице:

 

Таблица 2. Зависимость аэрации конкретного участка автодороги от ее типа и типа прилегающих к ней застроек.

Тип участка дороги по степени аэрации	КА
Транспортные тоннели	2,7
Транспортные галереи	1,5
Магистральные улицы и дороги с многоэтажной застройкой обеих сторон.	1,0
Жилые улицы с одноэтажной застройкой, улицы и дороги в выемке	0,6
Городские улицы и дороги с односторонней застройкой, набережные эстакады, виадуки, высокие насыпи	0,4

Значение коэффициента К_у, учитывающего величину уклона дорожного полотна (в процентах) определяется по следующей таблице:

 

Таблица Зависимость загрязнения воздуха окисью углерода от величины уклона дорожного полотна.

 

Продольный уклон (в%)	Ку
	1,00
	1,06
	1,07
	1,18
	1,55

Значение коэффициента К_с, учитывающего скорость ветра, определяется по следующей таблице:

Таблица 3. Зависимость изменения в воздухе концентрации окиси углерода от скорости ветра.

Скорость ветра, м/сек.	Кс
	2,70
	2,00
	1,50
	1,20
	1,05
	1,00

Значение коэффициента К_в, учитывающего относительную влажность воздуха, определяется по следующей таблице:

Таблица 4. Зависимость изменения в воздухе концентрации окиси углерода от относительной влажности воздуха

Относительная влажность воздуха (в %)	Кв
	1,45
	1,30
	1,15
	1,00
	0,85
	0,75
	0,60

Значение коэффициента К_п, учитывающего зависимость концентрации окиси углерода от типа пересечения дорог, определяется по следующей таблице:

Таблица 5. Зависимость изменения в воздухе концентрации окиси углерода от типа пересечения дорог

Тип движения и пересечения дорог	Кп
Регулируемое: - светофорами автоматически - светофорами управляемыми	1,8 2,1
Нерегулируемое: Обычный перекресток С круговым движением С обязательной остановкой	1,9 2,2 3,0

Подставьте коэффициенты, соответствующие условиям ваших исследований в приведенную выше формулу

К_со = (0,5+0,01N*К_т) * К_Д*К_у*К_с*К_в*К_п, где N = количеству всех видов транспортных средств, последовавших мимо вашего пункта наблюдения за 1 час.

В нашем случае мы получаем К_со=(0,5*0,01*401*1,4)*1,0*1,18*1,5*1,15*2,2 = 27,38 мг/м³.

Учитывая тот факт, что ПДК оксида углерода (СО) в приземном слое атмосферного воздуха в городах РФ равен 3 мг/м³, то в нашем примере показатель ПДК превышен более чем в 9 раз.

По завершению вычислений студнты анализируют полученные данные и предлагают возможные пути улучшения качества атмосферного воздуха в г.Казань.