Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ

КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

(расчетные задачи и упражнения)

Работу выполнил(а)

Студент №…..….. группы

Факультет ………………..

№ зачетной книжки …….

ФИО

Преподаватель ……..…..

МОСКВА 200__ год

 

 

!!! В тексте заданий №, №№, №№№ — означают последние цифры в зачетной книжке: одну, две или три последних цифры соответственно.

ЗАДАНИЕ №1

 

Нечетные номера готовят карты для NH₃, SO₂, Пыль,

Четные номера готовят карты для NH₃, H₂SO₄, CO

 

 

ЗАДАЧА №1-1.

Ответит на вопросы (письменно):

1. Чем опасны для экологии вещества NH₃, SO₂, Пыль, H₂SO₄, Сажа; CO?
2. Дать определение ПДК.
3. Написать таблицу градации ПДК по классам для следующих веществ NH₃, SO₂, Пыль, H₂SO₄, Сажа; CO (1 – не опасно, 2 – малоопасно, 3 – среднеопасно, 4 – опасно, 5 - сильно опасно). В чем отличие 1 класса опасности от 5 класса опасности?

 

ЗАДАЧА №1-2.

1. Подготовить таблицу с расчетами значений точек градации на отрезках линий содержания веществ по створам города. Привести формулы расчета.
2. Подготовить карту и закрасить области по классам опасности.

 

Таблица 1. Содержание веществ по створам городов

(NH₃, SO₂, Пыль, H₂SO₄, Сажа + 0,01№; CO + 0,1№)

ПpДКм.р.	Вещества	№№ точки на карте
0,2	NH3	0,25	0,55	0,42	0,21	0,9	0,88	0,18	0,41	0,62	0,54
0,5	SO2	0,44	0,25	2,51	1,37	0,84	0,63	0,74	0,51	1,65	0,48
0,5	Пыль	2,52	0,71	0,85	0,76	0,57	0,94	0,76	0,82	0,74	1,65
0,3	H2SO4	0,35	0,25	0,42	0,98	0,45	0,14	1,68	0,38	0,72	0,46
0,15	Сажа	0,01	0,71	0,25	0,38	0,65	0,03	0,37	0,89	0,18	0,23
	CO	20,1	16,4	6,5	13,7	8,3	18,5	9,1	27,3	8,4	15,5

 

 

ПРОДОЛЖЕНИЕ Таблица 1. Содержание веществ по створам городов

(NH₃, SO₂, Пыль, H₂SO₄, Сажа + 0,01№; CO + 0,1№)

ПДКм.р.	Вещества	№№ точки на карте
0,2	NH3	0,93	0,32	0,21	0,75	0,28	0,37	0,69	0,56	0,58	0,82
0,5	SO2	0,59	1,66	0,98	0,71	0,55	0,61	0,69	0,53	0,51	2,5
0,5	Пыль	0,69	0,58	0,45	0,73	0,79	0,80	1,80	0,82	2,56	0,54
0,3	H2SO4	0,65	0,59	0,76	0,58	1,29	0,64	0,66	0,47	1,50	0,60
0,15	Сажа	0,34	0,67	0,18	0,33	0,15	0,39	0,30	0,25	0,28	0,16
	CO	6,4	16,8	10,1	7,6	5,0	4,8	15,6	18,8	16,3	5,1

 

 

Карта для нанесения значений содержания веществ по створам городов

 

 

 

ЗАДАНИЕ №2

 

Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта

Автотранспорт является мощным источником загрязнения природной среды. Из 35 млн.т вредных выбросов 89% приходится на выбросы предприятий автомобильного транспорта и дорожно-строительного комплекса, 8% - на железнодорожный транспорт, около 2% - на авиатранспорт и около 1% - на водный транспорт.

 

Расчет проводится для следующих загрязняющих веществ: оксида углерода (СО), углеводородов (СН), оксидов азота (в пересчете на NO₂) и соединений свинца. Для дизельных двигателей дополнительно рассчитываются выбросы сажи (С).

Выброс загрязняющих веществ определяется в момент “выезда-въезда” транспорта с территории гаража (автостоянки, автотранспортного предприятия и т.д.) за территорию предприятия.

Выброс i-го вещества одним автомобилем k-той группы в день при выезде с территории предприятия M’ik и возврате M’’ik рассчитывали по формуле:

M’ik = m_прik *t_пр+m_Lik *L₁+ m_xxik *t_xx1;

M’’ik= m_Lik *L₂ +m_xxik *t_xx2,

где m_прik - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля k-й группы, г/мин;

m_Lik - пробеговый выброс i-го вещества при движении автомобиля по территории с относительно постоянной скоростью, г/км;

m_xxik - удельный выброс i-го компонента при работе двигателя на холостом ходу, г/мин;

t_пр - время прогрева двигателя, мин;

L₁, L₂ - пробег по территории предприятия автомобилей в день при въезде (выезде), км (последняя цифра зачетка);

t_xx1 , t_xx2 - время работы двигателя на холостом ходу при выезде (возврате) на территорию, мин. (1 мин.).

Скорость движения автомобилей по территории предприятия составляет 10-20 км/ч, нагрузка практически отсутствует. Значения m_прik , m_Lik , m_xxik для различных групп автомобилей представлены в табл. 2-6. Эти значения отражают не только типы автомобилей, их грузоподъемность, но и период года.

 

Таблица 2. Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями

при хранении на закрытых стоянках

Вид выброса	Обозначение выбросов	Загрязняющее вещество
		СО	СН	NO2
Удельный выброс при прогреве ДВС, г/мин	mпрik	5,0	0,7	0,05
Удельный выброс при работе ДВС на холостом ходу, г/мин	mxxik	4,5	0,4	0,05
Пробеговый выброс при движении со скоростью 10-20 км/ч, г/км	mLik	17,0	1,7	0,4
Пробеговый выброс при движении по пандусу, г/км: спуск	mnik	4,5	0,4	0,05
подъем		20,0	1,5	3,0

Примечание: Для газобаллонных автомобилей выбросы СО и СН умножаются на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).

 

Таблица 3. Удельные выбросы загрязняющих веществ при работе двигателя на холостом ходу

Категория автомобилей	Тип ДВС	Удельный выброс загрязняющих веществ, г/мин
		СО	СН	NO2	C
Грузовые автомобили грузоподъемностью:
до 1000 кг	карбюраторный	4,5	0,4	0,05
от 1000 до 3000 кг	карбюраторный	8,1	1,6	0,1
	дизельный	1,54	0,2	0,45	0,01
от 3000 до 6000 кг	карбюраторный	18,1	2,9	0,2
	дизельный	2,8	0,3	0,62	0,03
свыше 6000 кг	карбюраторный	23,4	3,3	0,2
	дизельный	2,9	0,3	1,0	0,04

 

 

Таблица 4. Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями при хранении на открытых стоянках

Вид выброса	Обозначение выбросов	Загрязняющее вещество
		СО	СН	NO2
		теплый период	холодный период	теплый период	холодный период	теплый период	холодный период
Удельный выброс при прогреве ДВС, г/мин	mпрik	5,0	9,1	0,4	1,0	0,05	0,1
Удельный выброс при работе ДВС на холостом ходу, г/мин	mxxik	4,5	4,5	0,4	0,4	0,05	0,05
Пробеговый выброс при движении со скоростью 10-20 км/ч, г/км	mLik	17,0	21,3	1,7	2,5	0,4	0,3

Примечание: 1. Для газобаллонных автомобилей выбросы СО и СН умножаются на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).

2. В переходный период выбросы СО и СН и С должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NO₂ равны выбросам в холодный период.

 

Таблица 5. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями

Грузоподъемность,	Тип двигателя	Пробеговый выброс загрязняющего вещества, г/км (mLik)
кг		СО	СН	NO2	C
		теплый период	холодный период	теплый период	холодный период	теплый период	холодный период	теплый период	холодный период
q < 1000	карбюраторный	19,6	24,3	3,5	4,2	0,4	0,3
1000 < q < 3000	карбюраторный	27,6	34,4	4,9	6,0	0,6	0,5
	дизельный	3,2	3,9	0,6	0,7	2,5	2,3	0,2	0,3
3000 < q < 6000	карбюраторный	47,4	59,3	8,5	10,3	1,0	0,8
	дизельный	4,1	5,0	0,7	0,9	3,0	2,4	0,2	0,3
q > 6000	карбюраторный	55,3	68,8	9,9	11,9	1,2	0,9
	дизельный	5,1	6,2	0,9	1,1	3,5	2,7	0,2	0,3

Примечания те же, что и к таблице 4.

 

Таблица 6. Удельные выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями в процессе прогрева двигателя

Грузоподъемность,	Тип двигателя	Удельный выброс загрязняющих веществ, г/мин (mпрik)
кг		СО	СН	NO2	C
		теплый период	холодный период	теплый период	холодный период	теплый период	холодный период	теплый период	холодный период
q < 1000	карбюраторный	4,5	9,1 6,2	0,4	1,0 0,65	0,05	0,1 0,05
1000 < q < 3000	карбюраторный	8,1	21,8 14,2	1,6	3,6 2,4	0,1	0,2 0,1
	дизельный	1,54	2,36 1,92	0,2	0,5 0,32	0,45	0,65 0,45	0,01	0,08 0,05
3000 < q < 6000	карбюраторный	18,1	44,5 26,1	2,9	8,7 5,4	0,2	0,3 0,2
	дизельный	2,8	4,37 3,6	0,3	0,8 0,54	0,62	0,84 0,62	0,03	0,21 0,12
q > 6000	карбюраторный	23,4	57,2 33,8	3,3	9,1 6,3	0,2	0,3 0,2
	дизельный	2,9	8,18 5,3	0,4	1,1 0,7	1,0	2,0 1,0	0,04	0,35 0,18

Примечание: 1. Для холодного периода года в числителе приведены данные для автомобилей, хранящихся на открытых площадках без средств подогрева, в знаменателе – при наличии средств подогрева. В переходный период значения выбросов СО, СН и С должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NO₂ принимают равными выбросам в холодный период.

2. Для газобаллонных автомобилей значения выбросов СО и СН должны умножаться на коэффициенты 0,51 и 0,59 соответственно (сжатый газ).

 

Периоды года (холодный, переходный, теплый) условно определяются по величине среднемесячной температуры. Месяцы, в которых среднемесячная температура ниже -5 С, относятся к холодному периоду, выше +5 С - к теплому, с температурой от -5 С до +5 С - к переходному. Влияние периода года учитывается только для выезжающих автомобилей.

Пробег автомобиля по территории предприятия при въезде и выезде в данном случае L₁=L₂, км.

Время прогрева (t_пр ) — 4 мин (для закрытой стоянки), а на открытой стоянке - 12 мин в холодный период, 6 мин. в переходный и 4 мин. - в теплый.

Валовой (суммарный) выброс каждого (i-го) вещества расчитывается отдельно для каждого периода года по формуле:

k

Mi ^j = åa_В (M’_ik +M’’_ik )*N_k *D^j_p *10^-3, кг,

k=1

где a_В - коэффициент выпуска в смену;

N_k - количество автомобилей k-й группы на предприятии;

D^j_p - количество рабочих дней в расчетном периоде года;

j - период года (теплый (т), холодный (х), переходный (п)).

Количество рабочих дней в расчетном периоде зависит от режима работы предприятия и длительности периодов со средней температурой ниже -5 С, от -5 С до +5 С, выше +5 С.

Для определения годового суммарного выброса массы одноименных веществ по периодам суммируются:

М _i = M^т_i + M^х_i + M^п_i , кг.

Максимальный разовый выброс i-го вещества (Gi) рассчитывается по формуле:

k

Gi = å ((m_прik *t_пр +m_Lik *L+m_xxik *t_xx)a_ВN_k ) / 60t_p , г/сек,

k=1

где t_p - время разъезда автомобилей, принятое равным 120 мин.

Максимальный разовый выброс рассчитывали для месяца с наиболее низкой среднемесячной температурой.

 

Приведем ПРИМЕР расчета выбросов загрязняющих веществ для грузовых автомобилей грузоподъемностью 3-6 т. Количество автомашин - 4.

Выброс оксида углерода.

Холодный период.

M’CO = 26,1*4+59,3*1+18,1*1=181,8г

M’’CO = 59,3*1+18,1*1=77,4г

Переходный период.

M’CO = 26,1*0,9*4+59,3*0,9*1+18,1*1=165,43г

M’’CO = 59,3*0,9*1+18,1*1=71,47г

Теплый период.

M’CO = 18,1*4+47,4*1+18,1*1=137,9г

M’’CO = 47,4*1+18,1*1=65,5г

Валовой выброс.

M^хCO = 0,8(181,8+77,4)4*65*10^-3=53,9136кг

M^пCO = 0,8(165,43+71,47)4*86*10^-3=65,1949кг

M^тCO = 0,8(137,9+65,5)4*114*10^-3=74,2003кг

Общий валовой выброс.

M^oCO = 53,9136+65,1949+74,2003=193,3088кг=0,19331т/год

Максимальный разовый выброс.

G’co = 0,8*181,8*4 / 60*120=0,08082г/сек

Выброс углеводородов (СН).

Холодный период.

М’СН = 5,4*4+10,3*1+2,9*1=34,8г

М’’СН = 10,3*1+2,9*1=13,2г

Переходный период.

М’СН = 4,86*4+9,27*1+2,9*1=31,61г

М’’СН = 9,27*1+2,9*1=12,17г

Теплый период.

М’СН = 2,9*4+8,5*1+2,9*1=23,0г

М’’СН = 8,5*1+2,9*1=11,4г

Валовой выброс.

М^хСН = 0,8*48,0*4*65*10^-3=9,9840кг

М^пСН = 0,8*43,78*4*86*10^-3=12,0483кг

М^тСН = 0,8*34,4*4*114*10^-3=12,5491кг

Общий валовой выброс.

М^oСН = 9,984+12,0483+12,5491=34,5814кг=0,03458т/год

Максимальный разовый выброс.

G’CH = 0,8*34,8*4 / 60*120=0,01547г/сек

Выброс диоксида азота (NO₂).

Холодный период.

М’NO = 0,2*+0,8*1+0.2*1=1,8г

М’’NO = 0,8*1+0,2*1=1,0г

Переходный период.

М’NO = 0,18*4+0,72*1+0,2*1=1,64г

М’’NO = 0,72*1+0,2*1=0,92г

Теплый период.

М’NO = 0,2*4+1,0*1+0,2*1=2,0г

М’’NO = 1,0*1+0,2*1=1,3г

Валовой выброс.

М^хNO = 0,8*2,8*4*65*10^-3=0,5824кг

М^пNO = 0,8*2,56*4*86*10^-3=0,7045кг

М^тNO = 0,8*3,3*4*114*10^-3=1,2038кг

Общий валовой выброс.

M^oNO = 0,5824+0,7045+1,2038=2,4907кг=0,00249т/год

Максимальный разовый выброс.

G’NO = 0,8*2*4 / 7200 = 0,00089 г/сек

Выброс ангидрида сернистого (диоксида серы).

Холодный период.

М’SO = 0,03*4+0,22*1+0,029*1=0,369г

М’SO = 0,22*1+0,029*1=0,249г

Переходный период.

М’SO = 0,0288*4+0,198*1+0,029*1=0,3422г

М’SO = 0,198*1+0,029*1=0,227г

Теплый период.

М’SO = 0,029*4+0,18*1+0,029*1=0,325г

М’SO = 0,18*1+0,029*1=0,209г

Валовой выброс.

М^хSO = 0,8*0,618*4*65*10^-3=0,12854кг

М^пSO = 0,8*0,5692*4*86*10^-3=0,15664кг

М^тSO = 0,8*0,534*4*114*10^-3=0,19480кг

Общий валовой выброс.

М^oSO = 0,12854+0,15664+0,19480=0,47998кг=0,00048т/год

Максимальный разовый выброс.

G’SO = 0,8*0,369*4 / 7200 = 0,000181 г/сек

 

Аналогично проводятся расчеты выбросов загрязняющих веществ и по другим группам автомашин.

 

Исходные данные для расчета:

время прогрева - 4 мин.,

количество автомобилей к-той группы – 1-я группа: топливо бензиновое — №№шт;

2-я группа: дизельное топливо — №№№шт.

количество рабочих дней в расчетном периоде: холодный -65+№ дн, переходный - 86+№ дн, теплый – 114+№ дн;

коэффициент выпуска - 0,8;

пробег автомобиля по территории - 1 км + 0,1№ км;

время холостого хода - № мин;

время разъезда автомобилей - 90мин+10№мин.

Виды автомобилей: стоянка открытая, средств подогрева нет;

при номерах 1, 2: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг;

2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг.

при номерах 3, 4: 1-я гр. — легковые;

2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг;

при номерах 5, 6: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью до 1000кг;

2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью более 6000кг

при номерах 7, 8: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг,

2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 3000 до 6000кг;

при номерах 9, 0: 1-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 3000 до 6000кг,

2-я гр. — грузовые, грузоподъемностью от 1000 до 3000кг;

 

Задача №2-1.

Проводятся расчеты выбросов загрязняющих веществ аналогично рассмотренному выше примеру для групп автомашин, привести перечень в таблице 7. Результаты расчетов выбросов загрязняющих веществ представляют в виде таблицы 8.

Таблица 7. Перечень автотранспортных средств

№№ группы	Наименование, тип	Кол-во, шт.	Грузо- подъемность, т	Тип двигателя
1-я
2-я

 

Таблица 8. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от транспортных средств

Группы машин

Грузоподъем-ность, т

Кол-во машин в группе

Углерода оксид

Углеводороды

Азота диоксид

Свинец

Сажа

валовой выброс, т/год

макс.разовый выброс, г/сек

валовой выброс, т/год

макс.разовый выброс, г/сек

валовой выброс, т/год

макс.разовый выброс, г/сек

валовой выброс, т/год

макс.разовый выброс, г/сек

валовой выброс, т/год

макс.разовый выброс, г/сек

Легковые карбюраторные

Х (холодный период)

П(переходный)

Т (теплый)

Всего за год, кг

Грузовые карбюраторные

Х (холодный период)

П(переходный)

Т (теплый)

Всего за год, кг

Всего от автотранспорта за год, кг

т

Всего от транспорта, т

ЗАДАНИЕ №3