Строительство автомобильной дороги

Сажа (С)

- вызывает негативные изменения в системе дыхательных органов (3-й класс опасности).

Сажа также очень опасный компонент отработавших газов.

Помимо углерода, сажа является носителем канцерогенных

углеводородов, адсорбирующихся на ее поверхности.

Диоксид серы (SО2)

- бесцветный, с острым запахом газ, который, взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту (3-й класс опасности).

Нарушает белковый обмен, поражает легкие и верхние дыхательные пути.

В отработавших газах карбюраторного двигателя содержатся также в малых количествах окислы серы, которые угнетающе действуют на кроветворные органы.

Кроме того, у автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами, реакция серных соединений с парами воды приводит к образованию серной кислоты.

Соединения свинца (РЬ)

- чрезвычайно вредны и отнесены, поэтому к 1 -му классу опасности.

Попадая в организм при дыхании, через кожу и с пищей, вызывают отравление, приводящее к нарушениям функций мозга, органов пищеварения, нервно-мышечных систем.

Около 70 - 80% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, вместе с отработавшими газами попадает в атмосферный воздух.

Соединения свинца, накапливаясь в организме, вызывают изменения кроветворных органов и нарушения в обмене веществ.

Кроме отработавших газов ДВС источниками загрязнения атмосферы являются картерные газы и испарения топлива из карбюратора и топливного бака.

С картерными газами выделяется до 20% CnHm, на испарения из карбюратора и топливного бака приходится в среднем 15% CnHm.

Еще одним источником загрязнения атмосферы твердыми частицами является загрязнение пылью от износа резины (до 1, 6 кг в год на один автомобиль), тормозных колодок и дисков сцепления автомобилей, а также продуктами истирания поверхности дорог.

Исследованиями доказано, что в промышленных центрах с высокими уровнями загрязнения атмосферы возрастает количество различных заболеваний.

Последствия воздействия отдельных компонентов на организм человека подробно изучены.

Действие токсичных веществ может усиливаться при неблагоприятных погодных условиях, приводящих к образованию смогов.

Автомобили в процессе движения, как правило работают

с переменными нагрузками на неустановившихся режимах,

с последовательными циклическими переходами

- с режима холостого хода на режим разгона,

- установившийся режим работы и далее торможения.

Установлено, что в период торможения двигателем выделяется большое количество углеводородов.

Максимальные концентрации СО наблюдаются при работе двигателей на холостом ходу и при полных нагрузках.

По данным НИИАТа концентрация СО при работе двигателя на холостом ходу превышает этот показатель на установившемся режиме в 2, 1 раза, а на режимах принудительного холостого хода - в 1, 6-1, 9 раза.

При разгоне автомобиля и при движении с установившейся скоростью в ОГ характерна большая концентрация окислов азота.

В области режимов работы двигателя на обогащенных смесях наблюдается практически линейная зависимость концентраций СО от коэффициента избытка воздуха (ά).

В диапазоне средних нагрузок (40-70%) при составе смеси, близком к стехиометрическому, концентрации СО и CnHm, незначительны, а концентрации NОХ могут достигать максимальных значений.

Высокие концентрации газообразных примесей принято оценивать в процентах по объему (% об.),

- меньшие - количеством частей на 1 млн. (млн.) или массовой концентрацией (мг/м3).

Концентрации пересчитывают из объемных единиц в массовые с учетом молекулярного веса примеси при определенных значениях температуры и давления.

Концентрации компонентов в ОГ еще не характеризуют токсичность двигателя.

Например, концентрации СО при работе на холостом ходу являются, как правило, наибольшими, но общее количество выделяемых ОГ невелико.

Проведенные испытания показали, что автомобилем ГАЗ-24 "Волга" на режиме холостого хода выделяется (по массе) в 2, 5 раза меньше СО, чем при движении со скоростью 50 км/ч на подъемах с уклоном 3%.

Однако концентрация СО на холостом ходу в 6 раз больше, чем при движении со скоростью 60 км/ч.

Характеристики режима работы двигателя автомобиля и показатели токсичности в цикле городского движения (данные автополигона НАМИ), представлены в табл. 3.

Таблица 3

Наиболее неблагоприятными, с позиций токсической характеристики двигателя, являются режимы разгона, замедления и холостого хода.

Поэтому, наличие средств регулирования дорожного движения на городских магистралях, эффективно решая проблему обеспечения безопасности движения, приводит к увеличению выброса вредных веществ.

Для экологической оценки автомобильных двигателей как источника загрязнения используют показатели, учитывающие химический состав и количество ОГ, а также энергетические показатели транспортных средств в конкретных или осредненных условиях эксплуатации.

Количество i-го компонента, выделяемого двигателем в единицу времени:

CТi = Ci ∙ Qог

где Ci - концентрация рассматриваемого токсичного компонента, г/м3; Qог - объемный расход ОГ, м3/ч.

Используется также показатель удельного уровня выброса вредных веществ (аналогично удельному расходу топлива), определяемый из соотношения:

qi = CТi / Ne

где Ne - эффективная мощность двигателя, кВт.

Для сравнительной оценки токсичности двигателя используется удельная эквивалентная токсичность двигателя, приведенная к СО:

n

qCO = ∑ KiCO ∙ qi

i=1

где KiCO - коэффициенты, представляющие собой отношение среднесуточной ПДК для СО и ПДК для i-го вещества в воздухе населенных мест.

В различных странах мира, в том числе в СНГ, для оценки токсичности двигателя и определения количества вредных выбросов на участках улично-дорожной сети городов применяется так называемый пробеговый выброс, т. е. абсолютное количество выбросов токсичного вещества за единицу пройденного пути автомобилем: qi = Ci / U

Для оценки токсичности автомобилей по выбросу вредных веществ используются ездовые испытательные циклы, которые воспроизводят средние режимы движения автомобилей при имитации действительных условий их эксплуатации в городах. Ездовые циклы представляют собой определенную последовательность наборов режимов, включая холостой ход, разгон, движение с постоянной скоростью, замедление.

Критерий экологической безопасности автотранспорта.

Для интегральной оценки качества отработавших газов (ОГ) любого автомобиля используется комплексный показатель опасности автомобиля (КОА), который отражает совокупность количества выбросов всех примесей, содержащихся в отработавших газах, а также класс опасности и токсичность:

m m

КОАj = ∑ КОВi = ∑ (Mi / ПДКi)ά (i) (1)

i=1 i=1

где Мi - количество выбросов i-й примеси в атмосферу, г/с;

ПДКi - максимально-разовая предельно допустимая концентрация г/м3 ;

ά (i) - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы (III степень опасности).

Использование КОА дает то преимущество, что позволяет сравнивать между собой опасность автомобиля (передвижного источника) и промышленного предприятия (стационарного источника загрязнения атмосферы).

Но КОА не позволяет судить о соответствии ОГ данного автомобиля действующим нормам по выбросам.

Поэтому необходимо модифицировать критерий КОА, т. е. выработать критерий экологической безопасности автомобиля (Кa), который позволит сопоставить его с некоторым эталоном.

Предлагается в качестве эталона выбрать категорию опасности автомобиля, сертифицированного по правилам № 83 ЕЭК ООН (иначе ЕВРО).

Тогда критерий экологической безопасности автомобиля будет определяться по формуле:

Ка = КОАj /КОАЕВРО (2)

где КОАj, - категория опасности автомобиля, определяемая для реальных условий эксплуатации;

КОАЕВРО - категория опасности автомобиля удовлетворяющего ЕВРО.

Из формулы (2) очевидно, что если Ка > 1, то техническое состояние такого автомобиля с позиции экологической безопасности следует считать неудовлетворительным.

Для расчёта категории опасности автомобиля выбросы примесей представляются в виде потока частиц вещества (в единицах массы, отнесенной к единице времени).

В свою очередь, значение предельных выбросов вредных веществ в нормах ЕВРО представляется в единицах массы, отнесенных к расстоянию.

Пересчет рекомендуется выполнять по формуле:

Мit = MiL ∙ Lц /tц,

где MiL - удельный выброс i-го вещества на 1 км пробега, г/км;

Lц = 11 км - протяженность цикла;

tц = 1220 с - время цикла.

Далее, используя полученные по формулам (1) и (2) коэффициенты рассчитывается значение критерия экологичности Кai, на основании которого строится таблица уровней экологической безопасности автомобиля (табл. 4).

Таблица 4. Границы уровней экологической безопасности автомобилей

В качестве эталонного норматива следует использовать уровень экологической безопасности (Ка ≤ 1) автомобиля, удовлетворяющего четвертой поправке к правилу ЕЭК ООН, а именно - ЕС 2005 ЕЭК ООН (ЕВРО IV) (табл. 5)

Таблица 5. Величины выбросов вредных веществ с отработанными газами для разных автомобилей.

На основании данных табл. 5 по предложенной выше схеме расчета вычислены интегральные характеристики экологической опасности отработавших газов автомобилей (КОВ и КОА) (табл. 6).

Таблица 6. Зависимость экологической опасности от марки автомобиля

Если значения табл. 6 подставить в уравнение (2), то получим значения критерия экологической безопасности (табл. 7)

Таблица 7. Критерии экологической безопасности автомобилей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10