4.13. Определение высоты трубы

При разработке мероприятий по сокращению выбросов не рекомендуется предусматривать выбросы вредных веществ через большое количество низких труб, вентиляционных шахт, аэрационных фонарей и т.п. Необходимо направлять эти выбросы через как можно меньшее количество труб, высота которых Н не менее чем в 2,5 раза должна превышать высоту близлежащих к ним зданий в радиусе 4…5Н.

Значение высоты выброса (трубы) Н при найденном выбросе вредных веществ М=ПДВ, при которой обеспечивается значение суммы С_м+С_ф максимальных приземной и фоновой концентраций вредного вещества, которое не превышает ПДК, определяется таким образом.

Значение Н определяется приблизительно, если выброс рассматривается как холодный:

(4.45)

Если рассчитанному по этому уравнению значению Н отвечает значение V_м>2 м/с, где V_м определяется по формуле (4.17), то полученное значение Н является искомой минимальной высотой выброса и не требует дальнейшего уточнения. Если же найденному в первом приближении значению Н отвечает значение V_м<2 м/с, то необходимо уточнить полученное величину Н. Для этого необходимо найти безмерный коэффициент n в зависимости от значения V_м по выражениям (4.12) – (4.14). Затем минимальная высота выброса уточняется в соответствии с зависимостью

(4.46)

где n_i, n_i-1 – величины коэффициента n, найденные соответственно по значениям Н_і и Н_і-1.

Значение Н следует уточнять до тех пор, пока два последовательно рассчитанные значения Н_і и Н_і-1 практически не будут отличаться одно от другого. Если при этом рассчитанное значение Н меньше или равно , то оно определяет искомую высоту трубы.

Если найденное значение Н больше или для данного типа источника это превышение очевидно, то для определения предшествующего значения высоты трубы используется зависимость:

(4.47)

По рассчитанному значению Н определяются величины f и V_м, и уточняется в первом приближении произведение безразмерных коэффициентов m и n. Дальнейший расчет Н трубы выполняется по формуле

(4.48)

где m_i и n_i отвечают Н_і, а m_i-1, n_i-1 – Н_і-1.

При Т>0 (горячие выбросы) значение Н сначала рассчитывают также по формуле (4.45). Если при этом найденное значение Н, то оно окончательное, а если больше, то выполняются дополнительные расчеты согласно (4.47). Если источник выбрасывает несколько разных вредных веществ, то при установлении ПДВ за минимальную высоту выброса должно приниматься наибольшее из значений Н, которые определены для каждого вредного вещества в частности и для каждой группы веществ с эффектом суммации вредного влияния.

4.14. Регламентация вредных веществ автомобильных

выбросов

Загрязнение среды обитания выбросами автотранспорта приобретает все больший размах. При этом широкая гамма токсичных соединений выбрасывается не только на транспортных магистралях, но и в жилых районах в приземной слой воздуха, в зону дыхания человека.

В состав выхлопных газов автотранспорта, выбрасываемых в атмосферу, входят более 500 химических соединений. Кроме компонентов топлива (бензина и дизельного топлива) в составе газов присутствуют оксиды азота и углерода, альдегиды, кетоны, ненасыщенные соединения, фенол, нитрозоамины, серусодержащие соединения, сажа, ПАУ и их кислород- и азотпроизводные. Содержание вредных компонентов в отработавших газах автомашин приведено в табл. 4.7.

Таблица 4.7 – Состав отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей (% об.)

Компоненты выхлопных газов	Бензиновые двигатели	Дизельные двигатели
Оксид углерода	0,5…12,0	0,01…0,5
Диоксид азота	0,01…0,8	0,004…0,5
Диоксид серы	0,006…0,01	0,003…0,05
Углеводороды	0,2…0,3	0,01…0,5
Альдегиды	0…0,2	0,001…0,009
Сажа (г/м^3)	0,01…1,1	до 0,4
3,4-бензпирен (мкг/м^3)	до 20	до 10

Как видно из табл. 4.7, бензиновые двигатели выбрасывают больше несгоревших углеводородов и продуктов их неполного окисления (оксида углерода и альдегидов), чем дизельные двигатели.

В состав автомобильных выхлопов входят более 40 ПАУ, обладающих канцерогенным и мутагенным эффектом. Наиболее токсичный среди них – 3,4-бензпирен, являющийся сильным канцерогеном. Установлено, что концентрация БП в выхлопных газах возрастает с повышением содержания ароматических углеводородов в исходном бензине. Относительная токсичность компонентов отработавших газов (за единицу принимается токсичность СО) составляет:

Оксид углерода	– 1	Сажа	– 60
Углеводороды	– 0,63	Формальдегид	– 100
Оксид азота	– 41	Свинец	– 4470
Диоксид азота	– 75	3,4-бензпирен	– 3^.10^6
Диоксид серы	– 60

В 21 городе Украины, где концентрация вредных веществ в атмосфере превышает ПДК в 15 раз, более 30% общего объема вредных выбросов приходится на автотранспорт, а в таких городах, как Львов, Харьков, Одесса,Киев, эта цифра превышает 60…80%. Вклад БП в общее загрязнение воздушной среды канцерогенными веществами составляет 75…80%.

Среднегодовая концентрация БП в воздушной среде г. Днепропетровска превышает ПДК в 3 раза, а максимальные и среднемесячные концентрации этого канцерогена могут достигать 13…21 ПДК.

Соотношение компонентов выхлопных газов изменяется в зависимости от режима работы двигателя: у тормозящей машины увеличивается выброс углеводородов и СО, при ускорении хода – растет количество выбрасываемых СО и NO_х. И в том и в другом случае количество СО в отработавших газах автомобиля может увеличиться в 2…8 раз. Минимальное количество СО выбрасывается при равномерной скорости движения автомобиля – 60 км/ч.

Расход топлива автомобилем на малом ходу или перед светофорами увеличивается почти в 2 раза, а концентрация СО в отработавших газах при этом повышается с 2,7 до 6,9%. Снижение концентрации СО до нормы (1,5%) позволило бы уменьшить загрязнение атмосферы крупных городов выбросами автотранспорта почти в 4 раза.

Для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами необходим повседневный технический контроль состояния автомобиля. Низкий уровень технического обслуживания, отсутствие контроля приводят к расстройству узлов и систем автомобиля, и выбросы вредных веществ в атмосферный воздух возрастают. Поэтому сегодня особенно актуальной является задача не только и не столько совершенствовать конструкции автомобилей с точки зрения ограничения токсичности, сколько повышать уровень технического обслуживания и совершенствовать контроль технического состояния автотранспорта.

В мире действует три основных стандарта, по которым измеряются предельно допустимые выбросы автомобиля страны-производителя:

– европейский международный стандарт, утвержденный в 1933г., действует на территории всех европейских государств и является действительным по всему миру;

– более жесткий американский стандарт, который в последнее время планируется объединить с европейским для упрощения процедуры контроля;

– самый строгий стандарт–японский, который также действительный во всем мире.

Отечественный стандарт экологической безопасности не только не соответствует мировым требованиям, но и отстает от них на 10…15 лет.

Международное сотрудничество в области транспорта в рамках ООН включает выполнение требований Комитета по экологической политике Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК ООН). Украина является участником соглашения ЕЭК ООН и обязана соблюдать при международных транспортных перевозках правила НЭК ООН, которые постоянно пересматриваются и дополняются в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации. Требования по токсичности отработавших газов изложены в Правиле № 49 ЕЭК ООНи последующих поправках к нему.

Хронология ужесточения требований ЕЭК ООН по токсичности отработавших газов транспортных двигателей

Правило № 49…………………………..	1982г
Поправка 01…………………………….	1990г
Поправка 02 (Евро І)…………………...	1993г
Дополнение к Поправке 02 (Евро ІІ)….	1996г
Поправка 03 (Евро ІІІ)…………………	2000г
Евро IV………………………………….	2005г

Требования предусматривают ограничение выбросов основных токсичных компонентов, присутствующих в отработавших газах автотранспорта. В табл. 4.8 представлены выдержки из требований ЕЭК ООН, относящихся к карбюраторным и дизельным автомобилям.

Применение правила № 49 ЕЭК ООН предусматривает, что автомобиль должен соответствовать тем требованиям, которые действовали на момент его производства.

Например, автомобиль, выпущенный в 1995году, должен соответствовать требованиям, вступившим в силу к этому моменту, то есть требованиям Евро II. В последующие годы к такому автомобилю не применяются вновь вводимые более жесткие нормативы токсичности.

Таблица 4.8 – Ограничение токсичности отработавших газов автомобильных двигателей согласно правилам ЕЭК ООН

Вещество	Категория машин	Единица измерения	Евро І	Евро ІІ	Евро ІІІ	Евро IV
CО	Легковые	г/км	2,72	2,2 (Б) 1,0 (Д)	2,3 (Б) 0,64 (Д)	1,0 (Б) 0,5 (Д)
	Грузовые менее 2,5 т	г/км	2,72–6,9	2,72–6,9	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5 т (Г, Д)	г/кВт^.ч	4,5	4,0	Разрабатывается
CmHn	Легковые	г/км	–	–	0,2 (Б)	0,1 (Б)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	–	–	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5 т (Г, Д)	г/кВт^.ч	1,1	0,4	Разрабатывается
NOx	Легковые	г/км	–	–	0,5 (Д)	0,25 (Д)
	Грузовые менее 3,5 т	г/км	–	–	Разрабатывается
	Грузовые свыше 3,5 т (Г, Д)	г/кВт^.ч	8,0	7,0	Разрабатывается

Подавляющая часть отечественных моделей автотранспортных средств сертифицирована на соответствие ранним требованиям Правил ЕЭК ООН, действовавшим в Европе до 1992года.

Значительная часть автопарка с возрастом более 20 лет (около 10% общей численности) вообще не проходила экологической сертификации в современном понимании этой процедуры.

В небольших количествах на украинский рынок поступают автомобили с каталитическими нейтрализаторами отработавших газов (уровень Евро І и выше). Однако высокие экологические характеристики этих автомобилей достаточно быстро ухудшаются (или теряются) вследствие отсутствия эффективной системы их контроля в эксплуатации: не разработана правовая база контроля и нормативные требования к этим автомобилям, не хватает современных приборов экологического контроля и т.п.

К сожалению, поступление в атмосферный воздух самого токсичного компонента выхлопных газов – 3,4-бензпирена ни одним стандартом не регламентируется. Кроме того, стандартами не ограничивается содержание в бензине ароматических углеводородов, которые являются исходным продуктом для образования БП в процессе работы двигателя.