Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»(ВлГУ)

Кафедра экологии

Лабораторная работа №1

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗ-НЕНИЙ, ПОПАДАЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТА»

Выполнил

Козин А.В.

Владимир 2015г.

Цель работы: определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта на заданном участке автомобильной дороги.

Теоретическая часть:

Во многих странах, и в первую очередь индустриально развитых и густонаселенных, нарастает загрязнение поверхности Земли механическими примесями в виде золы, пыли, шлаков. Такое загрязнение особенно велико в районах размещения крупных транспортных узлов.

При сжигании в автотранспортных установках топлива, в воздух выбрасывается с продуктами сгорания и сернистый ангидрид, который, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты, попадающие, в конечном счете и в почву, и в воду. Подобные агрессивные вещества оказывают сильное вредное влияние, прежде всего, на растительный мир, угнетая леса на больших территориях. Скапливаясь в воздухе, они угрожают также животному миру и человеку, интенсивно разрушают металлические конструкции, лакокрасочные покрытия, бетонные и каменные сооружения. Большой вред наносится зданиям, мостам, архитектурным памятникам и другим сооружениям.

Доля отработавших газов автомобилей в загрязнении атмосферного воздуха больших городов изменяется в зависимости от времени и пропорциональна интенсивности движения транспортных средств. Минимальная концентрация вредных веществ наблюдается в ночные часы, когда их содержание в воздухе в несколько раз меньше, чем днем. Максимальная концентрация отмечается в часы пик. Атмосфера улиц самоочищается в результате проветривания. При одной и той же интенсивности движения большее загрязнение воздуха отмечается в районах плотно застроенных высокими зданиями, и вдоль дорог с узкой проезжей частью.

По воздействию на организм человека компоненты отработавших газов подразделяются на:

Токсичные - оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды, альдегиды, соединения свинца;

Канцерогенные - бенз(а)пирен;

Раздражающего действия - оксиды серы, углеводороды.

Влияние перечисленных компонентов отработанных газов на организм человека зависит от их концентрации в атмосфере и продолжительности действия.

Оксид углерода при вдыхании попадает в кровь и образует комплексное соединение с гемоглобином - карбоксигемоглобин. Оксид углерода реагирует с гемоглобином в 210 раз быстрее, чем кислород, что приводит к развитию кислородной недостаточности. Признаками кислородной недостаточности являются нарушения в ЦНС, поражения дыхательной системы, снижение остроты зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации оксида углерода способствуют возрастанию смертности лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксид углерода в воздухе в зависимости от степени концентрации вызывает слабое отравление через 1 ч (концентрация С=0,05 об.%), потерю сознания через несколько вдохов (С=1 об.%).

Из оксидов азота наибольшую опасность представляет диоксид азота NO₂. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушению функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени подвержены дети и люди, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Оксиды азота в воздухе в зависимости от концентрации вызывают раздражение слизистых оболочек носа и глаз (С=0,001 об.%), начало кислородного голодания (С=0,001 об.%), отек легких (С=0,008 об.%).

Сернистый ангидрид в воздухе даже в относительно низких концентрациях увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, способствует возникновению бронхитов, астмы и других респираторных заболеваний.

Углеводороды в результате фотохимических реакций с оксидами азота образуют смог. Бенз(а)пирен, попадая в организм человека, постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование злокачественных опухолей.

Сажа не представляет непосредственной опасности для человека. Сажа является адсорбентом канцерогенных веществ и способствует усилению влияния других токсических компонентов, например сернистого ангидрида.

Свинец способен накапливаться в организме, попадая в него через дыхательные пути, с пищей и через кожу. Поражает ЦНС и кроветворные органы.

Роль автотранспорта, а значит и выбросов от него, во всем мире растет. Сейчас в мире ежегодно выпускается около 25 млн. машин. К 2000 г. численность мирового автопарка приблизилась к 500 млн. машин из них 400 млн. легковых. В среднем же нормально эксплуатируемый автомобиль в сутки выбрасывает 4 кг только углекислого газа! Для многих городов России выбросы автотранспорта являются превалирующими.

Известно, что количество бензапирена в выхлопных газах резко возрастает на режимах торможения автомобилей - до 50-100 мг за 1 мин. работы на низкосортном бензине. Если это количество распределить равномерно, оно способно создать концентрацию, равную ПДК, в громадном объеме воздуха - чуть меньше 1 км³. Пути снижения вредного воздействия этих выбросов следующие.

Отказ от этилированного бензина для исключения выбросов соединений свинца и уменьшения непредельных углеводородов. Переход на газ или неэтилированный бензин (токсичность при этом снижается в 18-22 раза), повышение полноты сгорания за счет автоматического управления процессом, специальных систем и регулировок. Это сказывается и на расходе бензина. Уже сегодня в Японии достигнут уровень 2,5 л на 100 км.

Замена карбюраторных двигателей, где это возможно, дизельными, дающими менее вредные выбросы.

Решение вопросов по созданию электротранспорта, в т.ч. по величине пробега с одной зарядки и снижению выбросов от аккумуляторных батарей. Перевод общественного транспорта на электрическую тягу там, где нет дефицита энергии (метро, троллейбусы и др.).

Для исследования выбран участок автотрассы вблизи первого корпуса ВлГУ длиной 2,53 км. Определено число единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 20 минут и общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа по формуле:

L_j= N_j*L,

Где j - обозначение типа автотранспорта;

L - длина участка, км;

N_j - число автомобилей каждого типа за 1 час.

Таблица 1 - общий путь, пройденный автомобилей каждого типа.

Рассчитываем количество топлива (Q_j, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:

Qj = L_j*Y_j,

где Y_j - удельный расход топлива

Таблица 2 - Нормы расхода топлива

Определяем общее количество сожженного топлива каждого вида.

Таблица 3 - Расход топлива

Рассчитаем объем выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего.

V=K*Q

Таблица 4 - Коэффициенты выброса

Таблица 5 - Объем выбросов

Рассчитаем массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле:

,

газ токсический автомобильный топливо

где М - молекулярная масса.

И количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно допустимых условий окружающей среды по формуле:

,

где m -масса вредных веществ (г), ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ (мг/м³).

Таблица 6 - Масса выделившихся вредных веществ и количество чистого воздуха

Учитывая собственный рост (1,8 м), ширину дороги (12,5 м) и протяжённость исследуемого участка (2530 м), рассчитываю доступное количество воздуха для разбавления выделившихся вредных веществ:

(м³)

Рассчитываем концентрацию вредных веществ C(m/V):

C_CO=510,3*1000/ 49018,75=10,4 мг/м3>ПДК (ПДК=3мг/м3)

C_NO2=249,17*1000/ 49018,75=5 мг/м3>ПДК (ПДК=0,04мг/м3)

C_C6H6=74,46*1000/ 49018,75=1,5 мг/м3>ПДК (ПДК=0,1мг/м3)

Вывод: вблизи исследуемого участка автомобильной дороги чистого воздуха недостаточно для разбавления вредных веществ, выделяющихся при работе двигателей автомобилей и автобусов. Учитывая близость к автомагистрали жилых и общественных зданий, район можно отнести к экологически загрязнённым и признать достаточно вредным для проживания.

Размещено на Allbest.ru