3931
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
НОРМАТИВЫ ПО ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Методические указания к практическим занятиям для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки
190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
Воронеж 2013
2
УДК 502.1
Прохорова, Н. Л. Нормативы по защите окружающей среды [Текст] : методические указания к практическим занятиям для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки 190600 – Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов / Н. Л. Прохорова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО "ВГЛТА". – Воронеж, 2013. – 39 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО "ВГЛТА" (протокол № 2 от 30 ноября 2012 г.)
Рецензент директор ФГУП «НИИЛГиС» канд. биол. наук, доц. О.М. Корчагин
Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. Н.А. Харченко
3
ВВЕДЕНИЕ
Охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов, обеспечение экологической безопасности – неотъемлемое условие устойчивого экономического и социального развития государства. В целях эффективной охраны окружающей среды в разных странах осуществляется экологическое нормирование. Оно нацелено на научно обоснованное использование природных ресурсов. Основным критерием при определении допустимой экологической нагрузки является отсутствие снижения продуктивности, стабильность и разнообразие экосистем.
Транспортно-дорожный комплекс является важнейшим составным элементом экономики любой страны. Однако функционирование транспорта сопровождается и мощным негативным воздействием на природу. Вклад транспорта в ее загрязнение оценивается по всем компонентам экосистем:
атмосфере, воде, почве, растительному и животному миру Экологическое нормирование – это разработка и апробация научно
обоснованных критериев и норм предельно допустимого вредного воздействия на природную среду и человека, а также норм и правил природопользования на основе общих методологических подходов, комплексного изучения и анализа экологических возможностей экосистем и их отдельных компонентов.
Нормативы качества окружающей среды выступают как критерии ее состояния и определяются предельно допустимыми нормативами вредных воздействий, превышение которых создает угрозу для здоровья человека и бионты ландшафта.
В настоящее время нормирование выбросов вредных веществ в атмосферу основано на необходимости соблюдения гигиенических критериев качества атмосферного воздуха, воды и почвы населенных мест.
Цель данных методических указаний ознакомить студентов с законодательной базой нормирования, а также с методикой расчета выбросов загрязняющих веществ при эксплуатации автотранспортных средств.
4
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ АВТОТРАНСПОРТОМ В АТМОСФЕРУ
Транспорт – один из основных загрязнителей атмосферного воздуха. Его доля в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и подвижных источников по России составляет 38 % , что выше, чем доля любой из отраслей промышленности. В соответствии с видом транспортных средств выбросы загрязняющих веществ значительно разнятся. Например, 58 % от общего количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, приходится на автомобильный транспорт, 25 % - на железнодорожный, 14 % - на дорожно-строительный комплекс, около 2 % - на воздушный транспорт и менее 1 % - на речной и морской.
В Воронеже основным источником загрязнения атмосферного воздуха также являются выбросы автотранспорта, удельный вес которых в общем объеме выбросов составляет 90 %. Для сравнения отметим, что среди промышленных источников загрязнения атмосферы ведущее место занимает ТЭЦ-2 (17 % в структуре загрязнения атмосферы воздуха города).
По состоянию на первое января 2012 года в регионе зарегистрировано более 903 тысяч транспортных средств, из них автомобилей почти 730 тыс., в том числе легковых – 609 тыс. За 2011 год прирост транспорта составил более 44,5 тысяч. Как отмечают эксперты, данный процесс происходит в условиях существенного отставания экологических показателей отечественных авто и топлива от достигнутого мирового уровня, а также при запущенной уличнодорожной сети. В Воронеже насчитывается более 296 тысяч единиц автотранспорта. Ежедневно это количество дополняется сотнями единиц транзитного транспорта. При этом доля автомобилей, использующих газовое топливо, не превышает 2 %.
Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем при заправке, а также с картерными газами. На выбросы оксидов углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, например, при ускорении и торможении, в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч.
Проблема загрязнения окружающей среды выбросами автотранспорта с каждым годом становится все острее. Опасность воздействия отработавших газов увеличивается вследствие того, что вредные компоненты этих газов выбрасываются в атмосферу, окружающую людей, где естественный обмен воздуха ограничен из-за плотной застройки. Выхлопные газы автотранспорта стали основными источниками загрязнения атмосферы.
5
Задание 1. В личном пользовании жителей г. Воронежа находится 206534 автомобилей, из них 10 % грузовых, остальные – легковые. 30 % грузовых автомобилей имеют дизельные двигатели. Средний пробег автомобилей: легковых – 30 000 км, грузовых – 20 000 км в год. Сколько вредных веществ (СО, СхНу, NОх) поступает в атмосферу?
Задание 2. Интенсивность движения по проспекту Революции составляет 1250 автомобилей в час. Из них: 5 % - автобусы, 70 % которых имеют дизельный двигатель; 1 % - грузовые с бензиновым двигателем, остальные – легковые, 90 % из которых находятся в индивидуальном пользовании. Сколько вредных веществ (СО, СхНу, NОх) поступает в атмосферу на участке в 1 км?
Задание 3. Рассчитайте процентное содержание основных компонентов отработавших газов и определите процент снижения содержания вредных веществ, образующихся при использовании карбюраторного и дизельного двигателя. Для выполнения задания используйте данные таблиц.
Задание 4. При заправке автомобиля (40 литров) и его эксплуатации из указанного количества бензина испаряется 0,3 литра, остальное количество бензина сжигается. Сколько вредных веществ (СО, СхНу, NОх) поступит в атмосферу, если было произведено 5 заправок.
Задание 5. Каков валовой выброс загрязняющих веществ автопарка, если в месяц в нем расходуется 3500 кг бензина? Какая численность машин, зная, что расход топлива составляет 10л/100 км и пробег 2000 км в месяц?
Информация для расчетов дана в таблицах 1-3.
|
|
|
Таблица 1 |
|
Удельный выброс загрязняющих веществ, г/км |
|
|
||
|
|
|
|
|
Группы автомобилей |
Оксид |
Углеводороды |
Оксиды |
|
|
углерода |
|
азота |
|
Грузовые с бензиновым двигателем |
61.9 |
13.3 |
8,0 |
|
Грузовые дизельные |
15.0 |
6.4 |
8,5 |
|
Автобусы с бензиновым двигателем |
57.5 |
10.7 |
8,0 |
|
Автобусы дизельные |
15.0 |
6,4 |
8,5 |
|
Легковые специальные (газель) |
18.7 |
2,25 |
2,7 |
|
Легковые индивидуального пользования |
7.9 |
2,1 |
2,6 |
|
6
Таблица 2
Удельный выброс загрязняющих веществ при сжигании 1 кг топлива, г/кг
Топливо |
Оксид |
Углеводороды |
Оксиды |
|
углерода |
|
азота |
Бензин |
22,9 |
49,0 |
30,0 |
Дизельное |
29,0 |
12,5 |
18,7 |
Таблица 3
Состав отработанных газов двигателей внутреннего сгорания
Компоненты |
Содержание, общ. доля, % |
|
|
Бензиновые |
Дизельные |
Азот |
74-77 |
76-78 |
Кислород |
0,3-0,8 |
2-18 |
Вода |
3,0-5,5 |
0,5-4,0 |
Диоксид углерода |
5,0-12,0 |
1,0-10,0 |
Водород |
0-0,5 |
- |
Углеводороды |
0,2-3,0 |
0,009-0,5 |
Оксид углерода |
0,5-12 |
0,01-0,5 |
Оксид азота |
До 0,8 |
До 0,5 |
Альдегиды, мг/дм3 |
До 0,2 |
До 0,09 |
Сажа, мг/дм3 |
До 0,04 |
До 1,1 |
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ АВТОТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Проблема загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами, содержащимися в отработанных газах автомобилей, является одной из глобальных. Степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду определяется с помощью целого ряда расчетных операций. Вам необходимо оценить вклад движущегося транспорта в загрязнение атмосферного воздуха.
Задание 1. Определить интенсивность движения автотранспортных средств.
С этой целью подсчитывается количество движущегося транспорта по соответствующим видам подвижного состава за 1 час. Вид автомобиля определяется в зависимости от типа двигателя, используемого вида топлива (бензин или дизельное топливо), а также от объема двигателя и габаритных размеров.
7
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
Интенсивность движения автотранспортных средств |
|||||
|
|
|
|
|
|
Тип подвижного состава |
Двигатель |
Интенсивность движения |
|
||
|
|
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|
Грузовые |
автомобили |
Карбюраторный |
5 |
10 |
|
грузоподъемностью 2 – 5 т |
Дизельный |
10 |
15 |
|
|
Грузовые |
автомобили |
Карбюраторный |
2 |
5 |
|
грузоподъемностью 5 –8 т |
Дизельный |
10 |
2 |
|
|
Автобусы длиной от 8 до 9,5 м |
Карбюраторный |
10 |
15 |
|
|
|
|
Дизельный |
15 |
20 |
|
Автобусы длиной от 10,5 до 12 м |
Карбюраторный |
1 |
5 |
|
|
|
|
Дизельный |
5 |
10 |
|
Легковые автомобили с объемом |
Карбюраторный |
200 |
250 |
|
|
двигателя 1,3 – 1,8 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легковые автомобили с объемом |
Карбюраторный |
100 |
150 |
|
|
двигателя 1,9 –3,5 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Определите зону активного загрязнения.
Зона активного загрязнения (ЗАЗ) имеет объем параллелепипеда с длиной (L), равной длине трассы; шириной – (n), равной ширине транспортной магистрали, увеличенной на размер ширины полосы отвода (зона распространения загрязняющих веществ – 100 м); высота распространения загрязняющих веществ (h) – 5 м. Зона активного загрязнения рассчитывается по
формуле:
VЗАЗ = L (n + 200) h, м3
Вариант 1: L = 100 м., n = 10 м; вариант 2: L = 500 м. n = 10 м.
Задание 3. Определить концентрацию веществ, вырабатываемых автомобильным транспортом.
Для расчета произведенной массы выброса (х) загрязнителя от транспортных средств используется формула:
L mх . kгор . kхтс
Мх = _________________ мг/ м3 ,
VЗАЗ
где:
L – длина трассы, м;
Mх – масса токсичных выбросов (х) вещества, выбрасываемого одним автомобилем в зону активного загрязнения, мг/ м3;
mх – пробеговый выброс (х) вещества (таблица № 5);
Kгор – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов;
Kхтс – коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобиля на массовый выброс (х) загрязняющего вещества (таблица № 6);
VЗАЗ – зона активного загрязнения, м3
Значение Кгор в зависимости от типа населенных пунктов для грузовых автомобилей и автобусов в городе с 1 млн жителей по всем видам
8
загрязняющих веществ, кроме оксида серы и свинца, равняется 1. Коэффициент для оксида серы и свинца составляет 1,25.
Таблица 5
Выбросы загрязняющих веществ от подвижного состава при движении в населенных пунктах (пробеговый выброс) mх, г/км
Тип подвижного состава |
|
|
Двигатель |
СО |
СН |
NO2 |
С |
SO2 |
|
1 |
|
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Грузовые |
|
автомобили |
Карбюраторный |
52,6 |
4,7 |
5,1 |
0 |
0,16 |
|
грузоподъемностью 2 – 5 т |
|
|
Дизельный |
2,8 |
1,1 |
8,2 |
0,5 |
0,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
автомобили |
Карбюраторный |
73,2 |
5,5 |
9,2 |
0 |
0,19 |
|
грузоподъемностью 5 –8 т |
|
|
Дизельный |
3,2 |
1,3 |
11,4 |
0,8 |
1,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Автобусы длиной от 8 до 9,5 м |
|
Карбюраторный |
67,1 |
5,0 |
9,9 |
0 |
0,25 |
||
|
|
|
|
Дизельный |
4,5 |
1,4 |
9,1 |
0,8 |
0,9 |
Автобусы длиной от 10,5 до 12 м |
Карбюраторный |
104 |
7,7 |
10,4 |
0 |
0,32 |
|||
|
|
|
|
Дизельный |
4,9 |
1,6 |
10,0 |
1,0 |
1,23 |
Легковые |
автомобили |
с |
объемом |
Карбюраторный |
13 |
2,6 |
1,5 |
0 |
0,076 |
двигателя 1,3 – 1,8 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легковые |
автомобили |
с |
объемом |
Карбюраторный |
14 |
2,8 |
2,7 |
0 |
0,096 |
двигателя 1,9 –3,5 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
|
Значения коэффициентов kхтс |
для различных типов подвижного состава |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
Двигатель |
|
KCO |
KCH |
KNO2 |
КС |
KSO2 |
|
подвижного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
состава |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузовые |
|
Карбюраторный |
|
2,0 |
1,83 |
1,0 |
0 |
1,15 |
|
автомобили и |
|
Дизельный |
|
1,6 |
2,1 |
1.0 |
1,9 |
1,15 |
|
автобусы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легковые |
|
Карбюраторный |
|
1,75 |
1,48 |
1,0 |
0 |
1,15 |
|
автомобили |
|
(инжекторный) |
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4. |
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. |
Для выполнения задания используются результаты заданий № 1 и 3. Полученные расчетные величины представьте в виде табл. 7 и сравните с ПДК.
Таблица 7
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу
Вид |
Интенсивность |
М СО |
МNO2 |
М С |
МСН |
МSO2 |
транспортного |
движения |
|
|
|
|
|
средства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
9
Таблица 8
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ
N |
Вещество |
Класс опасности |
ПДК , мг/м3 |
ПДК , мг/м3 |
|
|
|
МР |
СС |
1 |
Оксид углерода |
4 |
5 |
3 |
2 |
Диоксид азота |
2 |
0,085 |
0,04 |
3 |
Оксид азота |
3 |
0,4 |
0,06 |
4 |
Углеводороды суммарные |
- |
- |
- |
5 |
Метан |
- |
50 |
- |
6 |
Диоксид серы |
3 |
0,5 |
0,05 |
7 |
Углерод |
2 |
0,15 |
0,05 |
По результатам расчетов сделайте выводы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ АВТОПРЕДПРИЯТИЙ
Задание 1. Расчет выбросов загрязняющих веществ при проведении сварочных работ.
На сварочном участке применяется электродуговая сварка штучными электродами, а также газовая сварка и резка металла. Количество выделяющихся загрязняющих веществ при сварке зависит от марки электрода и марки свариваемого материала, типа швов и других параметров сварочного производства.
Расчет валового выброса загрязняющих веществ, при всех видах электросварочных работ М, т/год, проводится по формуле:
M g B 10 6 ,
где g - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества г на кг расходуемых материалов, г/кг;
В - масса расходуемого за год сварочного материала, кг. Расчет максимально-разового выброса, G , г/с,
|
g B/ |
|
G |
|
, |
t 3600 |
где g - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества г на кг расходуемых материалов, г/кг;
В/ – максимальное количество сварочных материалов, расходуемых в течение часа, кг;
t – время, затрачиваемое на сварку в течение рабочего дня, ч.
Расчет валового и максимально разового выброса загрязняющих веществ при газовой сварке ведется по тем же формулам, что и для электродуговой сварки, только вместо массы расходуемых электродов берется масса расходуемого газа. Данные для расчетов представлены в табл. 9.
10
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
Сварочный участок |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
Удельное выделение |
|
|
Номер |
Расход электродов |
|
Расход электродов, |
работы |
ЗВ, г/кг |
|
|
в течение часа, |
|
в |
марганец и |
|
|
||
варианта |
|
кг/год |
железа |
|
|||
кг |
|
смену, |
его |
|
|||
|
|
|
оксид |
|
|||
|
|
|
|
ч |
соединения |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
1 |
|
250 |
2,0 |
0,43 |
9,17 |
|
2 |
2 |
|
300 |
2,5 |
1,58 |
15,42 |
|
3 |
3 |
|
400 |
3,0 |
1,66 |
15,73 |
|
4 |
4 |
|
450 |
3,2 |
1,87 |
12,53 |
|
5 |
5 |
|
600 |
4,0 |
1,73 |
14,97 |
|
6 |
6 |
|
800 |
5,0 |
0,42 |
14,86 |
|
Задание 2. Расчет выбросов загрязняющих веществ от станков механической обработки металлов.
Механической обработке подвергаются металлы, сплавы, неметаллы. Для холодной обработки материалов используют токарные, фрезерные, шлифовальные, заточные, сверлильные и другие станки.
Характерной особенностью процессов механической обработки хрупких металлов (чугун, цветные металлы и т.п.) является выделение твердых частиц (пыли металлической). При обработке стали на шлифовальных и заточных станках, также образуется абразивная пыль, а на остальных станках – отходы только в виде стружки. При применении смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) образуются аэрозоли минеральных масел и различных эмульсоров.
Расчет валового выброса загрязняющего вещества М, т/год, определяется отдельно для каждого станка по формуле:
M 3600K t n 10 6 ,
где К - удельное выделение загрязняющего вещества технологическим оборудованием, г/с;
t - время работы одной единицы оборудования в день, час. n – количество дней работы станка в год.
При расчете валовых и максимально-разовых выбросов пыли металлической принимают во внимание, что коэффициент оседания пыли Кос составляет 0,2, т.е. в атмосферу выбрасывается 20 % массы образующейся пыли.
Расчет максимально-разового выброса G, г/сек, для пыли производится по формуле: G К KOC 10 3 ,
где Кос – коэффициент оседания пыли металлической.