Исследование источников загрязнения городской среды на примере автотранспортных систем

m_npNOx = 2г/мин; m_{L NOx}  = 4,5г/мин

m_npSO2 = 0,136г/мин; m_LSO2 = 0,97г/мин

m_npС = 0,16г/мин; m_LС = 0,4г/мин

t_пр = 12мин;

m_xxCO= 3,5г/мин; m_xxSO2  = 0,1г/мин

m_{xxCH(керосин)} = 0,4г/мин; m_xxС  = 0,04г/мин

m_xxNOx  = 0,8г/мин;

t_xx1 = t_xx2 = 1мин;

М _1CO = 0 ∙ 12 +  9,3·0,062  + 3,5 · 1 = 4,07г;

М_{2 CO}   = 9,3∙ 0,0725 + 3,5∙1 = 4,17г;

 М_{1CH(керосин)} = 1,1 ∙ 12 +  1,3· 0,062 + 0,4 · 1 = 13,6г;

М_{2CH(керосин)} = 1,3∙ 0,0725 + 0,4∙1 = 0,49г;

М_1NOx = 2 ∙ 12 + 4,5· 0,062 + 0,8 · 1 = 25,079г;

М_{2 NOx} = 4,5· 0,0725 + 0,8 · 1= 1,13г;

М_1SO2 = 0,136 ∙ 12 + 0,97· 0,062 + 0,1 · 1 = 1,79г;

М_{2 SO2} = 0,97· 0,0725 + 0,1 · 1= 0,17г;

М_1С = 0,16 ∙ 12 +  0,4· 0,062 + 0,004 · 1 = 11,21г;

М_{2 С}= 0,4· 0,0725 + 0,004 · 1= 0,033г.

Находим выброс СО, CH (керосин), NO_x, SO₂, C автобусом, произведённым в странах СНГ, двигатель работает на дизельном топливе, особо большой, двигатель работает на дизельном топливе, в переходный  период, стоянка без подогрева:

m_npCO= 0г/мин; m_LCO = 9,3г/мин

m_{npCH(керосин)} = 1,1г/мин; m_{L CH(керосин)}  = 1,3г/мин

m_npNOx = 2г/мин; m_{L NOx}  = 4,5г/мин

m_npSO2 = 0,136г/мин; m_LSO2 = 0,97г/мин

m_npС = 0,16г/мин; m_LС = 0,4г/мин

t_пр = 6мин;

m_xxCO= 3,5г/мин; m_xxSO2  = 0,1г/мин

m_{xxCH(керосин)} = 0,4г/мин; m_xxС  = 0,04г/мин

m_xxNOx  = 0,8г/мин;

t_xx1 = t_xx2 = 1мин;

В переходный период значения СО, CH (керосин), SO₂, C умножаются на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NO_x принимаются равными выбросами в холодный период.

М_1CO = 0 ∙ 6∙ 0,9 +  9,3· 0,062 ∙ 0,9 + 3,5 · 1 = 4,02г;

М_2CO = 9,3· 0,0725 ∙ 0,9 + 3,5 · 1 = 4,17г;

М_{1CH(керосин)} = 1,1∙ 6∙ 0,9 +  1,3· 0,062∙ 0,9 + 0,4 · 1 = 6,41г;

М_{2CH(керосин)} = 1,3∙ 0,0725∙ 0,9 + 0,4 · 1 = 0,48г;

М_1NOx = 2 ∙6 + 4,5· 0,062 + 0,8 · 1 = 5,96г;

М_{2 NOx} = 4,5· 0,0725 + 0,8 · 1= 1,13г;

М_1SO2 = 0,136 ∙ 6∙ 0,9 + 0,97 · 0,062 ∙ 0,9 + 0,1 · 1 = 0,88г;

М_{2 SO2} = 0,97· 0,0725 ∙ 0,9 + 0,1 · 1 = 0,16г;

М_1С = 0,16 ∙ 6∙ 0,9 + 0,4· 0,062∙ 0,9 + 0,04· 1 = 1,35г;

М_2С = 0,4· 0,0725∙ 0,9 + 0,04 · 1 = 0,067г.

Рассчитаем валовый  выброс М_i^j i - го вещества для автобусов, произведённых в странах СНГ:

α_В = N_КВ/ N_К;

где:  N_КВ – среднее за расчётный период количество автомобилей k – й группы, выезжающих в течении дня со стоянки, шт. (определяется самостоятельно: принимаем 4, так как 1 автомобиль на ремонте).

α_В = 4 / 5 = 0,8;

Тёплый период:

= 0,8 ·(3,9 + 4) ∙5 · 80 · 10^-6 = 0,0025т/год;

_{(керосин)}= 0,8 · (2,26 + 0,47) · 5 · 80 · 10^-6 = 0,0008 т/год;

= 0,8 · (5,07+0,858) · 5 · 80 · 10^-6 = 0,002т/год;

= 0,8 · (0,6 + 0,156)· 5 · 80 · 10^-6 =   0,0002т/год;

= 0,8 · (0,2 + 0,06) · 5 · 80 · 10^-6 =   0,00008т/год;

Холодный период:

= 0,8 · (4,07+ 4,17) · 5 · 160 · 10^-6 = 0,005 т/год;

_{(керосин)} = 0,8 ·(13,6 + 0,49) · 5 · 160 · 10^-6 = 0,009т/год;

= 0,8 · (25,079 + 1,13) · 5 · 160 · 10^-6 = 0,017 т/год;

= 0,8 ·(1,79 + 0,17) · 5 · 160 · 10^-6 =  0,001т/год;

= 0,8 · (11,21+ 0,033) · 5 · 160 · 10^-6 = 0,007т/год.

Переходный период:

= 0,8 · (4,02 + 4,17) · 5 · 125 · 10^-6 =  0,004т/год;

_{(керосин)} = 0,8 · (6,41 + 0,48) · 5 · 125 · 10^-6 =  0,003 т/год;

= 0,8 · (5,96 + 1,13) · 5 · 125 · 10^-6 =  0,004 т/год;

= 0,8 · (0,88 + 0,16) · 5 · 125 · 10^-6 =  0,0005 т/год;

= 0,8 · (1,35 + 0,067) · 5 · 125 · 10^-6 =  0,0007 т/год.

Таблица 3. Результаты расчетов валового выброса i-го вещества для

автобусов, произведённым в странах СНГ для каждого периода года

Вещество	mnp i	tnp	mL i	L1	L2	mxx i	txx1	txx2	М1 k	М2k	Мji
Теплый период
CO	0	4	7,5	0,062	0,0725	3,5	1	1	3,9	4,0	0,0025
CH (керосин)	0,45	4	1,1	0,062	0,0725	0,4	1	1	2,26	0,47	0,0008
NOX	1	4	4,5	0,062	0,0725	0,8	1	1	5,07	0,858	0,002
SO2	0,113	4	0,78	0,062	0,0725	0,1	1	1	0,6	0,156	0,0002
C	0,04	4	0,3	0,062	0,0725	0,04	1	1	0,2	0,06	0,00008
Переходный период
CO	0	6	8,37	0,062	0,0725	3,5	1	1	4,02	4,17	0,004
CH (керосин)	0,99	6	1,17	0,062	0,0725	0,4	1	1	6,4	0,48	0,003
NOX	1,8	6	4,05	0,062	0,0725	0,8	1	1	5,96	1,13	0,004
SO2	0,12	6	0,87	0,062	0,0725	0,1	1	1	0,88	0,16	0,0005
C	0,14	6	0,36	0,062	0,0725	0,04	1	1	1,35	0,067	0,0007
Холодный период
CO	0	12	9,3	0,062	0,0725		1	1	4,07	4,17	0,005
CH (керосин)	1,1	12	1,3	0,062	0,0725		1	1	13,6	0,49	0,009
NOX	2	12	4,5	0,062	0,0725		1	1	25,079	1,13	0,017
SO2	0,136	12	0,97	0,062	0,0725		1	1	1,79	0,17	0,001
C	0,16	12	0,4	0,062	0,0725		1	1	11,21	0,033	0,007

 

Для определения общего валового выброса М_i валовые выбросы одноимённых веществ по периодам года суммируются:

М_CO = 0,0025 + 0,004 + 0,005 = 0,0115т/год

М_{CH(керосин)} = 0,0008 + 0,003 + 0,009 =  0,0128т/год

М_NOx = 0,002 + 0,004 + 0,017 = 0,023т/год

М_SO2 = 0,0002 + 0,0005 + 0,001 = 0,0017т/год

М_C = 0,00008 + 0,0007 + 0,007 = 0,007т/год

Рассчитаем максимально разовый  выброс i –го вещества G_i  по формуле:

Расчёт G_i производится для холодного периода автобусов, произведённых в странах СНГ:

G_i – максимально разовый выброс i –го вещества (мощность выброса), г/с;

N_k – наибольшее количество автомобилей, выезжающих со стоянки в течении 1 часа (5 автомобилей).

 

Анализируя полученные данные можно сделать вывод:

1. Наибольший выброс вредных веществ в атмосферу не зависимо от типа автомобиля и типа топлива, на котором работает двигатель автомобиля происходит в холодный период вследствие увеличения общего времени работы двигателя.
2. Наибольшее количество вредных веществ из анализируемых типов автомобилей в атмосферу выбрасывается грузовыми автомобилями и автобусами (особо большими).

3. Выброс веществ автомобиля меняется в зависимости от типа двигателя, автомобили работающие на бензиновом двигателе выбрасывают большее количество вредных веществ, чем автомобиль работающий на  двигателе с дизельным топливом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Список веществ и его анализ

М_CO = М_л + М_г + М_ав = 0,0735

М_{CH(керосин)} = М_г + М_ав = 0,02

М_{CH(бензин нефтяной)} = М_л  = 0,0079

М_NO = М_л + М_г + М_ав = 0,029

М_SO2 = М_л + М_г + М_ав = 0,0047

М_C =  М_г + М_ав = 0,018

М_Pb = М_л  = 0,00013

Таблица 4 - Расчёт валового выброса и максимально-разового выброса i –го вещества.

Код вещества	Вещество	Валовый выброс Мi		Максимально разовый выброс Gi		Класс опасно-сти	ПДКс.с.	ПДКм.р
		т/год	%	г/с	%		мг/м3	мг/м3
0337	СО	0,0735	49	0,048	32	4	3	5
0601   2732	СН (бензин нефтяной)	0,0079	5,2	0,009	6	3		-
	СН (керосин)	0,02	13	0,03	20	3
0301	NOХ	0,029	19	0,045	30	3	0,06	0,6
0328	C	0,0047	3,1	0,018	12	3	0,05	0,15
0330	SO2	0,018	12	0,0026	1,7	3	0,05	0,5
0184	Рb	0,00013	0,08	0,00016	0,1	1	0,0003	0,001

 

Анализируя полученные данные можно сделать следующие  выводы:

1. По количеству валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу вещества распределились следующим образом: оксид углерода (СО);  диоксиды азота (NO_Х); углеводороды (СН); диоксид серы (SO₂); углерод С.
2. По мощности выброса на первом месте стоит оксид углерода,

 

 

 

 

3. СО - самая распространённая и наиболее значительная загрязняющая примесь атмосферы.
4. Самым опасным веществом загрязняющим атмосферу являются углеводороды (СН), одним из самых опасных является полициклический углеводород бенз(а)пирен С₂₀Н₁₆. Так как относится к 1 классу опасности, обладает канцерогенными свойствами, способен вызывать злокачественные заболевания.
5. Опасность для человека:

- оксид углерода (СО) – представляет опасность для  человека, прежде всего потому, что  он может связываться с гемоглобином крови;

- диоксиды азота (NO_Х) – из всех соединений азота с кислородом оксид азота NO и диоксид азота NO₂ являются главными загрязнителями воздуха. Антропогенное загрязнение атмосферы оксидом азота может принимать критических характер в густонаселенных городах. Оксиды азота должны рассматриваться как вещества, представляющие серьезную опасность для человека.

- углеводороды (СН) – под воздействием  солнечной радиации окислы азота  в присутствии углеводородов образуют фотохимические оксиданты – компоненты фотохимического смога, которые вредно действуют на здоровье человека и растительность. В результате сложных реакций при горении его частицы приобретают  канцерогенные свойства.

-  диоксид серы (SO₂) – является главным источником образования кислотных дождей, в значительной мере ответственных за гибель лесов. 

 

 

 

 

 

 

 

4 Инвентаризация источников загрязнения

 

Таблица 5 Источники выделения загрязняющих веществ

Наименование производства. участка	Номер источника загрязнения  атмосферы	Наименование источника  выделения	Наименование выпускаемой  продукции	Время работы источника, часов в год	Наименование загрязняющего  вещества	Код загрязняю-щего вещества	Количество загрязняющего  вещества
Площадка 1 ст. Новый Ургал
Гараж	5	ДВС		2080	Азот (IV) оксид	301	0,021178
					Сажа	328	0,001669
					Сера диоксид	330	0,001667
					Оксид углерода	337	0,080245
					Керосин	2732	0,010911
					Бензин нефтяной (углеводороды предельные)	0601	0,0010332
					Свинец	0184	0,00016

 

Таблица 6 Характеристика источников загрязнения

Номер источника загрязнения  атмосферы	Координаты источников загрязнения в заводской системе  координат, м				Параметры источников загрязнения		Параметры ГВС			Код вещества	Количество  выбрасываемых  веществ
	X1	Y1	X2	Y2	H, м	D,м	V,м/с	W,м3/с	T, ºC		г/с	т/год
5	-100	35	-80	35	8	неорга-низованный	1,5	-	-	301	0,0585000	0,021178
										328	0,0046778	0,001669
										330	0,0042200	0,001667
										337	0,2345000	0,080245
										2732	0,0316000	0,010911
										0601	0,02717	0,0010332
										0184	0,00016	-

 

 

Таблица 7 Показатели газоочистных и пылеулавливающих установок 

Номер источника загрязнения  атмосферы	Наименование и тип  газопылеулавливающего оборудования	КПД аппаратов		Код загрязняющего вещества	Коэффициент обеспеченности
		проектный	фактический		нормативный	фактичес-кий
Газоочистное и пылеулавливающее оборудование отсутствует