Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Комплексная оценка техногенного воздействия на экологическую ситуацию промышленных центров (г. Бийск) 10
1.1 Социально экологическая ситуация промышленного центра (г. Бийска). .. 10
1.2 Воздействие антропогенных факторов на здоровье населения и окружающую природную среду 25
1.3 Влияние выбросов загрязняющих веществ автотранспортных средств на человека и окружающую среду 41
Выводы 62
Глава 2. Исследование выбросов загрязняющих веществ и проведение расчетов рассеивания (г. Бийск) 63
2.1 Исследование плотности транспортных потоков основных магистралей промышленного центра и расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом 63
2.2 Проведение районирования территорий г. Бийска по городской застройки и расчет выбросов загрязняющих веществ от отопительных систем частного сектора 77
2.3 Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере города и расчет уровней загрязнения от выбросов автотранспорта и отопительных систем частного сектора 87
Выводы 108
Глава 3. Разработка методов снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленных центров 109
3.1 Разработка технических направлений по снижению негативного воздействия автотранспортных средств на уровень загрязнения атмосферы г. Бийска 109
3.2 Совершенствование отопительных систем частного сектора городской застройки и использование альтернативных видов топлива ІЇ8
3.3 Оценка экономического ущерба, причиняемого выбросами загрязняющих веществ в атмосферу города 128
Выводы 134
Заключение 136
Литература 139
Приложение 148
- Социально экологическая ситуация промышленного центра (г. Бийска).
- Исследование плотности транспортных потоков основных магистралей промышленного центра и расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом
- Разработка технических направлений по снижению негативного воздействия автотранспортных средств на уровень загрязнения атмосферы г. Бийска
Введение к работе
Актуальность темы. Негативное влияние антропогенных факторов на окружающую среду является на сегодняшний день проблемой требующей первоочередного решения. Защита атмосферы от вредных воздействий, возникающих в результате эксплуатации автомобильного транспорта, промышленных предприятий и других объектов, является крайне актуальной, поскольку от качества атмосферного воздуха в наибольшей степени зависит не только здоровье человека, но и в целом качество жизни на планете.
С каждым годом растет число автотранспортных средств, совершенствуются системы отопления частного сектора, выбросы которых осуществляются в приземный слой атмосферы над территорией промышленных центров, появляются новые технологии борьбы с вредными выбросами, но, несмотря на это, качество атмосферного воздуха оставляет желать лучшего. Поэтому разработка методологий снижения выбросов загрязняющих веществ (ЗВ), средств контроля и управления уровнем загрязнения с целью уменьшения техногенного воздействия на атмосферу является в настоящее время очень актуальной.
В данной работе при решении задачи формирования техносферы разработаны теоретические и практические основы комплексной оценки сложившейся ситуации промышленного центра (на примере г. Бийск) в результате антропогенного воздействия на окружающую среду автотранспорта и частного сектора, предложена базовая модель расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха и перспективные пути управления и оздоровления экологической ситуации.
Состояние проблемы. Город Бийск, как типичный промышленный центр, испытывает большие экологические нагрузки по ЗВ, которые содержатся в выбросах различных источников загрязнения окружающей
природной среды (ОПС). По оценке состояния атмосферы, проведенной в
2003г., г. Бийск включен в список самых загрязненных городов Российской
Федерации. Для конкретной территории техногенное воздействие этих
веществ негативно определяется географическим местом расположения
города. Кроме этого, ситуацию усугубляют факторы, характерные для всего
Алтайского края, такие как радиоактивное загрязнение в результате
испытаний ядерных устройств на Семипалатинском полигоне, применение
> пестицидов в сельском хозяйстве, падение отделяющихся ступеней ракет,
трансграничные переносы ЗВ, радоновое загрязнение определенных зон и т.д. Поэтому, разработка методологии получения достоверной информации по уровню загрязнения определенных зон промышленного центра, с учетом выбросов автотранспортных средств, количество которых ежегодно увеличивается, и других неконтролируемых источников, таких как частный сектор, является крайне актуальной для проведения природоохранной деятельности. Актуальность этих проблем и необходимость их решения в комплексе определили выбор темы исследования. Анализ литературы по теме диссертации показывает, что основными источниками загрязнения атмосферы промышленных центров являются промышленные предприятия, а также автомобильный транспорт и отопительные устройства частного сектора, выбросы которых производятся непосредственно в зону дыхания человека, произрастания растений и развития животного мира. Исходя из выше изложенного, были сформулированы цель и задачи исследований.
Цель работы состоит в исследовании и разработке методов оценки и управления загрязнением атмосферы промышленного центра выбросами ЗВ автотранспорта и частного сектора путем разработки мероприятий по снижению уровня загрязнения атмосферы промышленного центра.
Поставленная в работе цель достигалась решением следующих основных задач:
»
разработать методы оценки экологической ситуации и организации экологического мониторинга промышленного центра на примере г. Бийска путем обработки данных по выбросам в атмосферу ЗВ автотранспортом и топочными устройствами частного сектора;
создать управляемую систему мониторинга, на основе объединенных программных комплексов (ПК) «Эра» и «CPS Graph», с целью гибкого управления качеством воздушного бассейна города с числовым и картографическим представлением результатов;
провести исследования по загруженности транспортных потоков городской территории и создать базу данных по параметрам выбросов ЗВ автотранспорта;
провести исследование градостроительной ситуации г.Бийска с выделением районов частного сектора и создать базу данных по параметрам выбросов ЗВ отопительных устройств частного сектора;
провести расчеты рассеивания ЗВ в атмосфере города на основе созданных баз данных по выбросам автотранспорта, частного сектора с использованием разработанного в работе программного комплекса;
разработать технико-организационные мероприятия по снижению негативного воздействия автотранспорта и частного сектора, с использованием альтернативного топлива.
Объектом исследования является уровень загрязнения в приземном слое атмосферы города от техногенного воздействия выбросов автотранспорта и частного сектора, его контроль и регулирование.
Методы исследования: В работе использовались как теоретические (математическое моделирование, численные расчеты на ЭВМ, использование теории планирования эксперимента), так и экспериментальные методы исследования. Исходные данные были получены путем обследования транспортных магистралей и анализа градостроительной ситуации г. Бийска.
*i
Определение величины выбросов от автотранспортных средств, требует обширных исследований загруженности основных городских трасс с учетом видов автомобилей, плотности потоков, расчета количества выделяемых токсичных веществ и их рассеивания в атмосфере города с использованием стандартных методик. Выбросы от отопительных систем частных котельных определяются в соответствии с расположением территорий частного сектора, конструкций и количества печей, вида и расхода топлива.
Защита воздушного бассейна территорий промышленных центров может производиться различными методами, включающими, наряду с технологическими методами, средства по предотвращению негативного воздействия на окружающую среду. Поэтому разработка и эффективное внедрение таких мероприятий является перспективным направлением в решении выше названной проблемы.
Научная новизна заключается в следующем и включает:
Решение задачи создания управляемой системы экологического мониторинга атмосферы промышленного центра на основе полученных в ходе проведения работы данных по выбросам ЗВ и их рассеивания.
Разработку объединенного блока геоинформационной системы на основе ПК «Эра» и «CPS Graph», позволяющего осуществлять гибкое управление и контроль за качеством атмосферного воздуха города с получением результатов в числовом и картографическом виде.
Проведение исследований по загруженности транспортных магистралей г. Бийска автотранспортными средствами на основании натурных измерений.
Проведение районирования территории г.Бийска по жилой застройке и выделение территорий частного сектора.
Создание базы данных по выбросам загрязняющих веществ от автотранспорта и частного сектора в атмосферу г. Бийска.
Проведение расчетов уровней загрязнения атмосферы города от выбросов ЗВ автотранспортом, частным сектором и их совместном воздействие с получением результатов в численном и картографическом вариантах.
Разработку технологических и организационных мероприятий по снижению уровня загрязнения, вызванного автотранспортными средствами и системами отопления частного сектора, и оценку их экономической эффективности.
Практическая ценность. На основе натурных исследований созданы базы данных по параметрам выбросов транспортных потоков на 12 автодорогах города Бийска, разделенных на 65 прямолинейных участков, и отопительных устройств частного сектора с районированием городской территории по жилой застройке для 23 участков частного сектора.
На основе созданной геоинформационной системы получены величины уровней загрязнения атмосферы города Бийска в числовом и картографическом вариантах. Определены зоны распространения токсичных веществ в атмосфере от выбросов автотранспорта, частного сектора и их совместного воздействия. Разработаны рациональные схемы движения автотранспорта и перевода его на работу с использованием нефтегазового топлива. Произведен выбор рациональных систем отопительных котельных малой мощности для централизованного отопления зданий частного сектора, для чего определены две конструкции водогрейных котлов типа KB-1,8-95ШП и КВ-1,8-95ГМ с использованием твердого и газообразного топлива.
Предложенные к реализации мероприятия по предотвращению выбросов ЗВ в атмосферу, позволят снизить их количество и достичь нормативно допустимых выбросов, соответствующих требованиям ОНД-86. В результате проведения расчетов была определена экономическая эффективность природоохранных мероприятий.
Достоверность защищаемых в работе научных положений подтверждается использованием при расчетах приземных концентраций ЗВ
в атмосфере программного комплекса «Эра», согласованного в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (г. С.-Петербург), сертифицированной карты города и широкое использование вычислительной техники. Полученные результаты по уровню загрязнения соизмеримы с показаниями станций контроля Гидрометобсерватории г. Бийска.
Реализация результатов рекомендуется в Управлениях благоустройства и дорожного хозяйства, отделах ГИБДД, учебном процессе при подготовке специалистов.
Результаты работы использованы в главном управлении природных ресурсов и охраны окружающей среды по Алтайскому краю, в департаменте по охране окружающей среды администрации Алтайского края и в отделе ГИБДД при разработке планов организации безопасного дорожного движения в г. Бийске. Научно-исследовательские работы, выполненные в рамках диссертационной работы для предприятий Алтайского края, получили высокую оценку соответствующих организаций и имеют значительный социальный и экономический эффекты. Результаты исследований подтверждены соответствующими актами о внедрении.
Представления о процессах взаимодействия в системе «человек -окружающая среда» используются при чтении лекций и ведении практических занятий по дисциплинам «Экология», «Охрана окружающей среды», «Безопасность жизнедеятельности», «Благоустройство города», проводимых для всех специальностей в Алтайском государственном техническом университете. Полученные разработки легли в основу подготовки учащихся экологического лицея №120 г. Барнаула в области изучения средств и методов охраны окружающей среды.
Диссертационная работа выполнена в рамках целевых комплексных программ «Экология и природные ресурсы Алтайского края на 2003-2010 года», «Экология Алтайского края на период 1991-1995 до 2005 года», утвержденных администрацией Алтайского края.
і»
Апробация работы. Материалы и результаты исследований были представлены на следующих научно-практических конференциях и конкурсах: «Гуманизация производственной среды и экология человека» Барнаул, 2004 г.; «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири», Барнаул, 2003 г.; «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири - проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», Барнаул, 2003 г.; «Современные аспекты управления охраной труда в регионе», Барнаул, 2003 г.
Автор выносит на защиту:
Разработанный метод оценки экологической ситуации и организация экологического мониторинга атмосферы промышленного центра на основании обработки данных по параметрам выбросов ЗВ автотранспортом и частным секторам.
Созданная информационная система, позволяющая осуществлять гибкое управление уровнем загрязнения атмосферы города, объединяющая ПК «Эра» и «CPS Graph».
Полученные картографические результаты уровней загрязнения атмосферы г. Бийска путем создания банка данных по выбросам загрязняющих веществ автотранспортом и частным сектором.
Предложенные конструкции котельных агрегатов для отопления зданий частного сектора с использованием альтернативного газового топлива и рациональная организация работы внутригородского и транзитного автотранспорта, их экономическая оценка.
Публикации. Теоретические и практические результаты исследований изложены в 8 печатных работах и отчетах по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, изложена на 147 страницах, включающих 40 рисунков, 19 таблиц и приложение.
>»
Социально экологическая ситуация промышленного центра (г. Бийска).
Город Бийск - второй по величине и развитию промышленного комплекса среди городов Алтайского края. Численность население города Бийска и подчиненных его администрации населенных пунктов 232,6 тысячи человек. Динамика роста населения города Бийска представлена на рис. 1.1.
За почти трехсотлетнюю историю города Бийска существенному изменению подверглись все компоненты природной среды: поверхностные и подземные воды, растительный и почвенный покров, животный мир, воздушный бассейн города и, в меньшей степени, его рельеф. Изменение природы и ухудшение экологического состояния среды были связаны с ростом города и его промышленного комплекса, отсутствием контроля за последствиями деятельности человека и экологического прогнозирования.
Город Бийск расположен в юго-восточной части Западно-Сибирской равнины и Алтайского края. Географические координаты города Бийска -5230" с.ш. и 8455" - 8520" в.д. Центр Бийского района, расположен в 163 км к юго-востоку от Барнаула. Город протягивается с юго-запада на северо-восток вдоль рек Бия и Обь. Территория города включает в себя левобережье Бии, в том числе приречный бор, от нового автомобильного моста на северо-восток до посёлка Многоотраслевого комбината на юго-западе и далее незастроенную часть поймы и террасы Бии с дачными участками до посёлка Усть-Катунск. С юга город граничит со Смоленским и Бийским районами.
На правом берегу граница города начинается от автомобильного моста у пос. Боровой, включая сам посёлок, и заканчивается на юго-западе у русла р.Чемровка. Таким образом, пос.Фоминское и Жаворонки находятся в пределах города. В городскую черту попадает также промышленная зона и остатки лесных массивов между основной частью города и выше названными посёлками. На север город протягивается до пос. Новый, который является одним из городских районов. С севера город граничит с Зональным и Бийским районами. Правобережная и левобережная части Бийска соединены мостом. Бийск является начальным пунктом Чуйского автомобильного тракта, идущего через Алтай к границе с Монголией, длина которого 619 км.
Наибольшая протяжённость города с юго-запада на северо-восток составляет 34 км. С севера на юг расстояние между границами 12 км, с востока на запад - около 20 км. Протяжённость рек Бия и Обь в пределах города 38 км. Площадь города - 28,105 тыс. га [70].
Климат г.Бийска резко континентальный, характеризующийся суровой зимой с устойчивым снежным покровом, коротким теплым летом, короткой сухой весной с поздним возвратом холодов, непродолжительной осенью с ранними заморозками.Преобладающее направление ветров - юго-западное (19%). В теплый период увеличивается повторяемость северных и северо-западных ветров. В июле преобладают юго-западные ветры.
Состояние температурной инверсии характеризуется состоянием воздушных масс, что является неблагоприятным фактором для рассеивания выбросов из труб, а в сочетании с застоями воздуха создает условия для накопления продуктов выбросов у поверхности земли.
В г.Бийске число инверсий велико. В году максимум повторяемости приземных инверсий приходится на зиму и лето, минимум отмечается весной и осенью. Повторяемость приземных инверсий при различных направлениях соответствует розе ветров. Приземные инверсии образуются при штиле или слабых ветрах. На климат, почвы и растительность оказывает влияние близость к Горному Алтаю, предгорья которого находятся в 60-70 км южнее города.
Бийск богат поверхностными водами. Через него протекает р. Бия. Ограничивают город реки Обь и Чемровка. В городе много родников и озер естественного и искусственного происхождения.
Бия - основная водная магистраль города - является рекой I порядка и относится к бассейну р. Обь. Протяженность её в пределах города 25 км, ширина долины - 4-5 км. Русло слабоизвилистое (1,2-1,6), дробится на рукава. Уклон реки 0,3 промилей, ширина в районе грузового порта Бийска 760 м, глубина 2,9 м, скорость течения 0,7 м/с. Площадь водосборного бассейна реки 37 тыс. км , из них покрыто лесом около 17 тыс. км (по данным на 1969 г.). Средний расход воды в р.Бия 50 м3/с. Водопотребление города превышает 400 млн. м3 в год и увеличивается год от года. Почти 80% воды расходуется промышленностью и на хозяйственно-бытовые нужды.
Река Бия, основная водная артерия города, послужившая одной из причин выбора места для строительства города, делит его на две неравные части. На левобережье находится пойма, частично затапливаемая в половодье, и низкие террасы, с расположенным на них бором. Сосновый лес является крайней юго-западной частью приречного бора и служит заповедной водоохранной зоной и своеобразными лёгкими города. Это обстоятельство ограничивает возможности роста города в южном и юго-восточном направлениях.
В 1998 г. по заказу городского Комитета по охране природы были выполнены геохимические исследования подземных вод. Было проанализировано содержание около 40 микроэлементов и органических токсикантов. За состоянием воды в скважине Водоканала, снабжающей город, ведется постоянное наблюдение службой мониторинга.
В повышенных концентрациях в подземной воде опорной городской скважины установлены хром (0,018 мг/л), никель (0,015 мг/л) стронций (0,47 мг/л), фосфор (0,16 мг/л), все эти значения на уровне ПДК. Однако, показатель химического загрязнения вод по девяти микроэлементам выше ГОСТа, 1,8. Из органических токсикантов в скважине были обнаружены нефтепродукты в количестве 1, 2 мг/л, количество взвешенных веществ составляет 11,8 мг/л. Из макроэлементов отмечены железо двухвалентное (0,8) и трехвалентное (0,24) и свинец (менее 0,002 мг/л).
Грунтовые воды I, II, III аллювиальных отложений надпойменных террас имеют небольшую мощность (до 10 м) и существенно загрязнены.
Концентрация катионов кальция, магния и щелочей варьируют в интервалах 72-171, 0, 1-79, 25-179,6 мг/л, соответственно, что в 3 раза выше, чем таковые в грунтовых водах Западно-Сибирского мегабассейна. Содержание сульфат (36-396 мг/л) и хлорид (10,1-159 мг/л)-анионов в 3-20 раз превышают таковые в ЗСМБ.
Из органических токсикантов в грунтовых водах определены азотистые соединения, нефтепродукты, фенолы. Нитраты содержатся в водах 1, 2 и 3 надпойменных террас в количестве 9,6, 38,37 и 25,35 мг/л, соответственно. Нитриты обнаружены только в водах 1 террасы в содержании 0,01-0,032 мг/л, нефтепродукты во всех пробах 1,1-2,7, что составляет 4-9 ПДК. Содержание фенолов в водах 2 террасы 0,013-0,015 или 13-15 ПДК. Содержание фтора ниже допустимого уровня. Различие в загрязнении водоносных горизонтов можно объяснить разной интенсивностью воздействия человека на их состав. Сильное загрязнение отмечается вблизи бензоколонок и при прорывах канализационных труб [82, 83].
Исследование плотности транспортных потоков основных магистралей промышленного центра и расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом
Несмотря на то, что основной вклад в загрязнение атмосферы крупных городов вносят промышленные предприятия (преимущественно предприятия теплоэнергетики), выбросы которых характеризуются большими объемами и широким качественным составом выбрасываемых веществ, наиболее опасными по воздействию на окружающую среду и в частности на человека являются выбросы автотранспортных средств. Влияние на реципиентов вредных веществ, находящихся в составе отходящих газов автотранспорта, может быть более тяжелым, поскольку высота, на которой происходит выброс, находится в зоне дыхания, и возможность рассеивания в городских условиях более ограничена, за счет близко расположенных зданий, особенностей ландшафта, чем выбросов через высокие трубы на предприятиях (на высоте около 50-100 м).
Исследования состояния загрязнения промышленных центров выбросами автотранспорта необходимы для оценки существующего состояния в системе управления дорожным движением, обоснования мероприятий по их улучшению, корректировки параметров управления транспортными потоками и организации их движения, разработки объемов и очередности реконструкции магистралей.
Причинами высоких приземных концентраций загрязняющих веществ могут быть несовершенство двигателей внутреннего сгорания, качество сгораемого топлива, износ оборудования ДВС и дорожных покрытий, несовершенная система распределения основных транспортных магистралей в промышленном центре, планировка городской застройки и расположение промышленных объектов и т.д. Решающее влияние на уровень вредных выбросов двигателей оказывает способ организации рабочего процесса: по способу смесеобразования и воспламенения смеси двигателя разделяют с внешним - карбюраторные, газовые с подачей газа во впускной трубопровод; с внутренним - дизели, газодизели с подачей газа в цилиндр и т.д. [102]
В каждом типе двигателей складываются определенные физико-химические условия сгорания топлива, распределение топлив в воздушном заряде, испарение топлив, воспламенение. Вследствие этого сгорание происходит с различными скоростями, при различных давлениях, что в свою очередь определяет условия образования вредных веществ, появление продуктов неполного сгорания.
Влияние основных транспортно-планировочных показаний городских магистралей (частота перемещений, интенсивность, состав и скорость движения, уровень организации и регулирования потоков в узлах) находит свое отражение в такой обобщенной характеристике движения, как среднее время проезда.
Объемы и количество выбросов загрязняющих веществ автотранспорта и прочих объектов должны ограничиваться с тем, чтобы концентрация загрязняющих веществ в атмосфере не превышала допустимого уровня. Основой для принятия решения об ограничении выбросов служит оценка вкладов каждого источника в загрязнение атмосферы, а также роли основных автомагистралей движения транспортных средств в черте городской застройки, в зависимости от рационального размещения транспортных потоков, использования современных методов нейтрализации загрязняющих веществ в ДВС. Получение этих оценок сопровождается разработкой объемных информационных баз данных для обеспечения расчета рассеивания загрязняющих веществ, а также широкой информации по загруженности автотранспортных магистралей в черте городской застройки. Обработка этой обширной информации связана с проведением трудоемких вычислений, что приводит к необходимости использования автоматизированных систем обработки информации. [45, 66, 68]
В последние годы классифицированы отдельные источники негативного воздействия транспортных объектов на окружающую среду, установлены причинно-следственные связи для управления уровнем экологической безопасности транспортного комплекса. Можно считать методически завершенным этап разработки расчетных методик оценки удельных (на единицу пробега - пробеговых) выбросов одиночных транспортных средств и погонных (на единицу длины пути в единицу времени) выбросов транспортных потоков на участках дорожной сети, загрязнения придорожной полосы токсичными веществами, формирования парка машин региона с использованием экологических критериев. Установлена мера экологической безопасности (чистоты) транспортных средств различного назначения и экологические требования к этим объектам, определены причинно-следственные связи влияния на этот показатель различных инженерно-технологических и организационных факторов. Установлены закономерности «экологического поведения» совокупности машин на улично-дорожной сети крупных городов, которые, с одной стороны, налагают ограничения на поведение одиночных автомобилей в транспортном потоке, алгоритмы управления движением, а с другой - не позволяют распространить принцип аддитивности при оценке выбросов вредных веществ транспортными потоками и парком, состоящим из конкретных марок автомобилей. Экологические оценки уже не ограничиваются расчетом валовых выбросов отдельных веществ, ставится задача определения и расчета концентраций примесей в атмосфере на значительной площади территории с учетом трансформации отдельных веществ, риска заболеваний людей.
Измерения потоков и распределение по категориям в диссертационной работе производились для 12 основных магистралей города Бийска. При большой напряженности транспортных магистралей последние разбивались на отдельные участки, что в значительной степени повышало достоверность учета количества автомобилей. Таких участков в процессе обработки информации о загруженности магистралей было учтено 43. В электронном варианте за счет неравномерности рельефа местности г.Бийска было выделено 65 прямолинейных участка.
Разработка технических направлений по снижению негативного воздействия автотранспортных средств на уровень загрязнения атмосферы г. Бийска
В последние годы уровень изолированного рассмотрения вопросов ограничения отрицательных последствий автомобилизации по отдельным направлениям уже не отвечает требованиям, диктуемым масштабами воздействия, поскольку оптимизация по одному из параметров нередко не обеспечивает оптимума по другим. Комплексное решение проблемы представляет собой сложную задачу, связанную с разработкой и реализацией ряда технических, организационных, экономических и управленческих мероприятий. Следовательно, необходимо создание транспортной системы, сочетающей высокую эффективность с минимальным воздействием на окружающую среду. Реализация такого подхода возможна только при согласованном развитии и совершенствовании элементов транспортной системы (водитель, дорога, автомобиль) и управляющих воздействий (управление перевозками, организация дорожного движения, транспортное градостроительство) [68].
Опасность транспортного средства для окружающей среды определяется не только его конструктивными характеристиками, но и техническим состоянием. Поэтому важным направлением оздоровления окружающей среды является поддержание в условиях эксплуатации надлежащего технического состояния узлов и агрегатов, влияющих на топливную экономичность автомобиля, выброс токсичных компонентов ОГ, уровень шума, безопасность движения [52].
Кроме того, опасность и степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду различны для городов и загородных территорий.
В городах это воздействие в наибольшей степени проявляется в повышенном расходе топлива автомобилями, потребности в значительных площадях внутри городской застройки, загрязнении атмосферного воздуха, городских водоемов и прочих видах параметрического загрязнения.
На загородных территориях это потребность в значительных площадях для строительства автомобильных дорог и других сооружений, загрязнение поверхностных слоев почвы, загрязнение водоемов и грунтовых вод, нарушение экологического равновесия в зоне строительства и эксплуатации автомобильных дорог.
Как в городских, так и в загородных условиях обществу наносится ущерб, связанный с негативными социально-экономическими последствиями развитой автомобилизации. [32, 33].
В настоящий период в городах обострились трудности, связанные с перегруженностью улиц потоком машин, загрязнением воздуха вредными веществами, увеличившимся потреблением топлива. Сегодня стали появляться автомобили, в конструкции которых учтена специфика их городской эксплуатации. Трудно найти компромисс между высокой экономичностью и малым содержанием вредных веществ в отработавших газах. Их выбросы в первом приближении пропорциональны рабочему объему двигателя. И с этой точки зрения у городской машины он должен быть как можно меньше. Оксид углерода и углеводороды образуются при неполном сгорании топлива. Чтобы снизить их содержание в отработавших газах, созданы процессы так называемого послойного смесеобразования (Хонда-синей, ГАЗ-3101), камеры сгорания с вихревым движением рабочей смеси, системы регулирования состава смеси и опережения ее зажигания, управляемые микропроцессорами, инжекторные двигатели. Но всем этим системам свойственны свои недостатки, прежде всего удорожание самого автомобиля, а также усложнение обслуживания и ремонта [45].
Защита воздушного бассейна территорий промышленных центров может производиться различными методами, включающими дожигание вредных веществ в нейтрализаторе, который является частью выпускной системы. Он содержит катализатор из платины или палладия, дороговизна которых и некоторые другие трудности пока препятствуют широкому распространению таких приборов у нас. Использование инжекторов в конструкции ДВС предусматривает в таких автомобилях наличие нейтрализаторов [46, 58].
Резервы уменьшения выброса вредных веществ, в особенности СО и СН, заключаются также в снижении плотности улично-дорожной сети и повышении скорости движения за счет его рациональной организации, применения АСУД, улучшения дорожных условий на магистралях.[38,98]
Оптимизацией элементов транспортной системы далеко не исчерпываются возможности по ограничению вредных последствий автомобилизации. Рационализация структуры управления в транспортной системе и оптимизация транспортного процесса являются решающими направлениями в уменьшении масштабов и воздействия транспортных систем на окружающую среду.
Подход к транспортному потоку как источнику загрязнения основан на том, что его воздействие на окружающую среду рассматривается как сумма воздействий одиночных автомобилей. Экологическая безопасность одиночного автомобиля определяется не только его конструкцией, но в значительной степени и режимом движения [98].
Современный автомобильный парк города характеризуется многообразием подвижного состава. В общем потоке по улицам одновременно движутся транспортные средства, отличающиеся типом двигателей и потребляемым топливом, сроком службы и техническим состоянием, степенью загрузки и характером груза. Этими автомобилям управляют водители с различными опытом, квалификацией и манерой вождения.
Не менее многообразны и условия движения автомобилей в городах: длина перегонов и число полос движения, продольные уклоны и состояние покрытия, организация дорожного движения и т. д. [71].
При движении автомобилей по улично-дорожной сети города происходят задержки их у перекрестков. В результате этого движение автомобиля становится импульсным — движение с постоянной скоростью сменяется торможением, остановкой и последующим набором скорости. Время движения с постоянной скоростью, частота и длительность задержек зависят от класса магистрали, частоты расположения перекрестков, уровня загрузки, условий движения, параметров светофорного регулирования.
Довольно широкий диапазон изменения расхода топлива объясняется многообразием условий движения в городах, поэтому в каждом конкретном случае оценивать эффективность определенного мероприятия необходимо для конкретной магистрали с учетом параметров транспортного потока.
Проведенные в диссертационной работе исследования состояния загрязнения атмосферы промышленных центров выбросами автотранспорта позволяют дать оценку существующего состояния в системе управления дорожным движением, обосновать мероприятия по их улучшению, корректировать параметры управления транспортными потоками и организации их движения, разработать объемы и очередность реконструкции магистралей.
Для г. Бийска разработка новых систем регулирования уличного движения сведет к минимуму возможность образования пробок на основных автомагистралях и позволит снизить концентрацию вредных веществ, содержащихся в выбросах ОГ АТС. На основе собственных исследований и руководствуясь рекомендациями, изложенными в работах [35, 42, 45, 52, 51, 50], можно рекомендовать, как наиболее эффективные, следующие мероприятия.
Сокращение числа пересечений транспортных и пешеходных потоков. Создание магистралей непрерывного движения оправдано не только с позиций экономии топлива, но и с позиций снижения общего воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду, повышения безопасности движения, скоростей сообщения, поэтому эффективность данного мероприятия очень высокая. В общем случае снижение расхода топлива при безостановочном движении будет определяться состоянием трансфертного потока, его составом и расстоянием между перекрестками. При увеличении расстояния между перекрестками эффект от безостановочного потока уменьшается.
Сокращение числа остановок транспортных средств может быть достигнуто уменьшением числа действующих регулируемых перекрестков и пешеходных переходов путем изменения организации движения транспортных и пешеходных потоков, внедрения прогрессивных методов управления работой светофорных объектов, перевода некоторых из них в режим мигающего желтого сигнала в ночные часы, выходные и праздничные дни.
Похожие диссертации на Снижение уровня загрязнения атмосферы промышленного центра за счет перевода автомобильного транспорта и систем отопления на альтернативные топлива и проведения организационно-технических мероприятий (На примере г. Бийск)
