ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

В процессе изучения дисциплины «Экология» студент должен выполнить контрольную работу, включающую две задачи. При подготовке к выполнению контрольной работы необходимо ознакомиться с соответствующими разде­ла­ми конспекта лекций и рекомендованной учебной лите­ра­­турой. Решение задач необходимо производить в следу­ю­щей последовательности. В начале необходимо на­ме­тить ход решения задачи и собрать все исходные дан­ные для расчета. Каждый этап расчета следует сопровождать теоретическим обоснованием (пись­мен­ным пояснением), приведением необходимых рас­чет­ных выражений, а также результатами вычислений, пу­тем использования исходных данных. Все расчеты должны производиться в единицах Международной системы единиц (СИ). Контрольные работы, включающие условия задач и ход их решения, выполняются в тетради (графическая часть работ - на листах миллиметровой бумаги, которая вклеивается в тетрадь). Выполненные контрольные работы сдаются (высылаются) в институт на рецензирование или представляются преподавателю, прибывшему на учебную точку для проверки и рецензирования. Работы, оформленные небрежно и без соблюдения указанных выше требований, на рецензирование не принимаются. Варианты и значения исходных данных задач контрольных работ определяются студентом по его шифру и должны строго соответствовать приведенным указаниям по их выбору. Поощряется выполнение студентами различных самостоятельных работ (расчеты, исследования, раз­работки и др.), связанные с решением природоохранных мероприятий предприятия, на котором работает студент. Такие работы могут заменить контрольную работу, предлагаемую настоящим методическим указанием после согласования темы самостоятельной работы с преподавателем и надлежащим образом оформленной для представления на проверку и рецензирование.

Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре шифра студента. Контрольная работа состоит из двух задач. В первой задаче производится определение количества выбросов вредных веществ отработавших газов автотранспорта на территории автостоянки, во второй - определение экологического ущерба, наносимого воздушной среде автомобилями автостоянки. Как показывает анализ санитарно-гигиенических условий, наиболее острая экологическая ситуация возникает в местах автостоянок и парковки автомобилей. Особенностью выбросов в данных условиях является нестационарная работа двигателя при холодном пуске и прогреве двигателя и выезде на линию, приводящая в резкому (более чем в 10 раз) увеличению выброса токсичных веществ по сравнению с крейсерским режимом на магистрали. При пуске, прогреве и выезде автомобиля с отработавшими газами «холодного» двигателя выбрасывается повышенное количество оксида углерода, углеводородов и сажи; при этом в условиях слабой вентиляции могут иметь место опасные для здоровья людей концентрации вредных веществ. «Холодный» автомобиль расходует топлива на 27% больше, чем «горячий», и при этом выбрасывает больше СО на 86%, СН - 40%, NOx - на 12%. Вредные выбросы автотранспортных средств концентрируются в приземном слое атмосферы (до 2 м), в зоне наиболее плотного демографического обитания и представляют особую опасность для здоровья людей. Поэтому экологическая оценка открытых автостоянок является наиболее актуальной проблемой.

РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАНСПОРТА

Рассмотрим методику расчета выбросов загряз­ня­ю­щих веществ с отработавшими газами автомобилей на территории автостоянки согласно методике «Прове­де­ние инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий рас­чет­ным методом», разработанной в НИИ автомобильного тран­с­порта и утвержденной Госкомприродой в 1999 году. Специфика автотранспортных предприятий в том, что 95% выбросов создается передвижными источ­ни­ками, для которых основным способом инвентаризации является расчетный. Расчетный способ базируется на удельных показателях выбросов в единицу времени или на единицу топлива. Расчет ведется по следующим вредным веществам: - для карбюраторных автомобилей: углерода оксид, углеводороды, азота диоксид; - для дизельных автомобилей: углерода оксид, углеводороды, азота диоксид, сажа. Для каждой группы автомобилей расчет ведется для двух климатических периодов: теплого и холодного. Теплый период - с 1 апреля по 30 сентября, холодный - с 1 октября по 31 марта. Длительность расчетных периодов для каждого региона и среднеме­сячная температура принимаются по «Справочнику по климату СССР». Общий валовый выброс определяется по формуле: Mi^О=  Mi^Т+ Mi^Х(1) где: Mi^Т, Mi^Х - выбросы, соответственно, за теплый и холодный периоды года.

Выброс i-го вещества одним автомобилем k-той группы в день при выезде с территории стоянки и при возврате на нее определяется по формулам: M ik ^’ = Mпр ik * tпр + МL ik * L1 + Mxx ik * txx1 (2) M ik ^”= М L ik * L2 + M xx ik * txx2 (3) где: M пр ik - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя k-той группы автомобилей, г/мин.; tпр - время прогрева двигателя, мин.; М L ik - пробеговый выброс при движении автомобиля по территории, г/км; L1, L2 - пробег по территории одного автомобиля в день при выезде/въезде, км; M xx ik - удельный выброс при работе двигателя на холостом ходу, г/мин.; txx1, txx2 - время работы двигателя на холостом коду при выезде/возврате автомобиля, мин. Величины M пр , tпр, M L ,М хх принимаются из таблиц «Методики» для различных периодов года, разных групп автомобилей и разных вредных веществ. Величины L и txx определяют прямыми замерами. Рассчитать выброс i-го вещества одним автомобилем k-той группы в день при выезде с территории стоянки и при возврате на нее для различных температур окружающего воздуха (табл. 4) и построить графики.

Валовый выброс для каждого периода года рассчитывается по формулам:

Мхол = В * а * К_ток * N * (M_ik^’ + M_ik^’’) * 10^-6 , т/год (4)

Мтепл = В * а * К_ток * N * (M_ik^’ + M_ik^’’) * 10^-6 , т/год (5)

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу осуществляется на холодный и теплый периоды года:

- холодный - с 1 октября по 31 марта - 182 дня,

- теплый - с 1 апреля по 30 сентября - 183 дня.

Время прогрева двигателя зависит от температуры окружающего воздуха.

где а - коэффициент выпуска автомобилей на линию;

В - количество автомобилей k-той группы на стоянке;

N - количество дней в данном расчетном периоде;

К_ток - коэффициент токсичности.

Среднее время прогрева автомобиля для холодного пе­ри­ода времени равен 20 мин., для теплого периода - 4 мин.

Максимально разовый выброс i-гo вещества в 20-минутный период времени рассчитывается по формуле:

Мхол * 10⁶

G = -------------------- , г/с,

6 * 60 * tp * 30

где tp - время разъезда автомобилей, мин.

Максимально разовый выброс рассчитывается для холодного периода.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Определить величину вредных выбросов автотранспорта в атмосферу при его хранении на открытых стоянках при различной температуре окружающего воздуха. Расчет провести для следующих вредных веществ: углерода оксид, углеводороды, азота диоксид.

Исходные данные для расчетов с вариантами числовых значений приведены в табл. 1, 2.

Величины удельных выбросов получают в результате многочисленных экспериментальных наблюдений и измерений, проведенных в различных климатических зонах. Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями при хранении на открытых стоянках приведены в табл. 3.

Время работы двигателя на холостом ходу при выезде с территории автостоянки - 1 мин., при въезде - 1 мин.

Коэффициент выезда автомобилей на ли­нию а в холодный период - 0,1; в теплый - 0,80.

Контроль токсичности К_ток отработавших газов осуществляется при ТО-2.

К_токCO = 0,88; К_токCH = 0,86;

К_токNOx = 1,0; К_токSO2 = 0,87.

Время разъезда автомобилей tp принято 120 мин.

Количество автомобилей на автостоянке примем - 200 легковых карбюраторных автомобилей.

На автостоянке, рассчитанной в качестве примера, не предусмотрен ремонт и обслуживание автотранспорта, отсутствуют эстакады для ремонта, замена масла не производится. Транспорт использует неэтилированный бензин.

Таблица 1

Количество автомобилей на автостоянке

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
150	230	280	340	420	490	530	570	610	650
Последняя цифра шифра

Таблица 2

Пробег по территории автостоянки одного автомобиля в день при выезде (возврате), L₁ = L₂ , км.

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55
Последняя цифра шифра

Таблица 3

Удельные выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями на открытых автостоянках при хранении

Вид выброса	Обозна­чение выбро­сов		Загрязняющее вещество
				СО				CXHY				NO2
				Т		Х		Т		Х		Т		Х
Удельный выброс при прогреве ДВС, г/мин.	m npik		5,0		9,1		0,4		1,0		0,05		0,1
Удельный выброс при работе ДВС на холостом ходу, г/мин.	m xxik		4,5		4,5		0,4		0,4		0,05		0,05
Пробеговый выброс при дви­же­нии со скоростью 10—20 км/ч, г/км	m lik		17,0		21,3		1,7		2,5		0,4		0,3

Таблица 4

Среднее время работы двигателя при прогреве (t пр)

Температура воздуха, °С	выше +5°	+5°-(-5°)	(-5°)-(-10°)	(-10°)-(-15°)	(-15°)-(-20 °)	(-20°)-(-25°)	ниже -25°
Время прогрева, мин.	4	6	12	20	28	36	45

Примечание. При хранении автомобиля в помещении t _пр = 0,5 мин.

Задание:

1. По полученным результатам построить графики.

2. Определить приоритетные загрязнители.

3. Наметить меры по снижению аэротехногенного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

Указания по выполнению задачи 2

Решение задачи 2 направлено на определение величины ущерба от вредных выбросов автотранспорта при его хранении на открытых автостоянках. Рассмотрим методику экономической оценки экологического ущерба. Методика предназначена для получения укрупненной эколого-экономической оценки ущерба. Под загрязнением окружающей среды в Методике понимаются антропогенно обусловленные поступления вещества и энергии в окружающую среду, приводящие к ухудшению ее состояния с точки зрения социально-экономических интересов общества. Эколого-экономический ущерб окружающей при­род­ной среде означает фактические экологические, экономические или социальные потери, возникшие в результате нарушения природоохранного законно­дательства, хозяйственной деятельности человека, стихийных экологических бедствий, катастроф. Ущерб проявляется в виде потерь природных, трудовых, материальных, финансовых ресурсов в народном хозяйстве, а также ухудшения социально-гигиенических условий проживания для населения и качественных изменений (потерь) экономического потенциала страны. Экологический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий от выбросов загрязняющих веществ (материальные и финансовые потери и убытки, связанные с повышением заболе­ва­емости населения, негативными последствиями загрязнения водных ресурсов и почв в результате атмосферных выпадений, снижением урожайности сельскохозяйственных культур, снижением биопродук­тивности природных комплексов, преждевременным износом основных фондов и покрытий, влекущем дополнительные затраты на их ремонт, а также дополнительные затраты на очистку территорий, стирку одежды и т.д., с потерями от снижения рекреационного потенциала территорий и мест отдыха, другими потерями, связанными с негативными материальными, социальными и экологическими процессами). Приведенная масса загрязняющих веществ представляет собой условную величину, позволяющую в сопоставимом виде отразить вредность или эколого-экономическую опасность всей суммы разнообразных загрязнений, поступающих в атмосферный воздух от одного или различных источников сброса (выброса) загрязняющих веществ (промышленные и коммунально-бытовые предприятия, передвижной транспорт, поверхностный сток с селитебных территорий, промплощадок, сельскохозяйственных угодий и др.). Оценка величины экологического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха передвижными источниками выбросов проводятся на основе показателей удельного ущерба для экономического района, представляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба от выброса единицы (1 условной тонны) приведенной массы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух.

Экологический ущерб от выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ передвижным транспортом рассчитывается по формуле: К N У тр = УУДr * Σ Σ ∆Mikтр * Kэi * Kэr K=1 i=1 где: У^aтр - экологический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха выбросами от передвижных источников в r-м регионе в течение отчётного периода времени, руб.; УУДr - показатель удельного ущерба атмосферному воздуху, наносимого выбросом единицы приведенной массы за­грязняющих веществ на конец отчётного периода времени для r-го экономического района РФ, руб/усл.т (табл. 5); К - количество единиц передвижного транспорта, на которых произошло снижение содержания загрязняющих веществ в выхлопных газах в результате осуществления природоохранной деятельности; Kэr - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий в составе экономических районов России; Kэi - коэффициент относительной эколого-экономической опасности i-ro загрязняющего вещества или группы веществ (табл. 6); i - индекс загрязняющего вещества или группы загрязняющих веществ; N - количество учитываемых групп загрязняющих веществ; ∆ Mikтр - фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества от k-й единицы передвижного транспорта в течение отчётного периода времени, тонн. С учетом инфляции УУДr уточняется следующим образом: УУД2005 = УУД1999 * J2000-2005 где J – индекс цен с 1999 по конец 2005 г. J2000-2005 = J2000 * J2001 * ………. * J2005 Индексы цен рассчитываются с учетом темпов инфляции за каждый месяц по формуле: Ji = 1 + hi , i = 1, 2, ………, 12. где hi – темпы инфляции за i-ый месяц. Данные темпов инфляции по годам приведены в табл. 7.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Kэ_r = 1,5

∆ Мiктр - принимается из расчетов по предыдущей методике.

Таблица 5