Введение к работе
Актуальность темы. При рассмотрении.взаимодействия автомобильной дороги с окружающей средой наибольшую экологическую опасность представляет эмиссия токсичных твердых частиц, в состав которых входят сажа, соединения серы, тяжелые металлы, в том числе соединения свинца, образующиеся при сжигании этилированных бензинов с добавкой тетраэтилсвинца. В настоящее время приняты международные рекомендации по переходу к 2000 году на улучшенные сорта бензинов без добавок соединений свинца. Такие ограничения введены в России пока только в двух городах: Москве и Санкт-Петербурге, в связи с тем, что повсеместный переход на новые антидетонационные добавки требует значительных капитальных затрат и времени для создания новых технологических линий по их производству. Для внедрения систем нейтрализации отработавших газов (СНОГ) в России отсутствует нормативно - правовая база и технические условия для их производства.
Енедрение'новых антидетонационных добавок позволит в будущем исключить эмиссию соединений свинца, но остаются актуальными вопросы снижения загрязнения придорожных территорий другими твердыми частицами, концентрации которых в окружающей среде, почвах и растительности также нормируются.
Разработка методов прогнозирования и технических решений по снижению загрязнения придорожных территорий автомобильных дорог твердыми частицами является актуальной проблемой, так как ее решение позволит обеспечить экологическую безопасность зоны влияния автомобильных дорог за счет снижения эмиссии твердых частиц до уровня ниже предельно допустимых концентраций.
Цель работ. Целью диссертационной работы является усовершенствование:
теоретической двумерной модели конвективно-диффузионного перемещения контаминантов в пространстве с разработкой методики прогнозирования автотранспортного загрязнения атмосферы и литосферы твердыми частицами на примере соединений свинца;
технических решений по сникению транспортного загрязнения придорожных территорий твердыми частицами с использованием абсорбционных методов очистки и нейтрализации загрязнителей.
Научная новизна работы. На основе развитая известных диффузионных моделей миграции загрязнителей в окружающей среде уточнено решение двумерной теоретической - диффузионной'модели загрязнения твердыми частицами и разработан алгоритм расчета загрязнения 'придорожных территорий соединениями свинца "Plumbum-3" на основе одномерных моделей диффузии контгминантов. Для получения большей точности при прогнозировании загрязнения твердыми частицами решена задача о диффузионном перемещении твердых кон-таминантов в пространстве и их осаждения на подстилающую поверхность с учетом условий эксплуатации автомобильных дорог, что позволило уточнить алгоритм одномерной диффузионной задачи "Plumbum'!.
Разработана усовершенствованная установка жидкостной очистки отработавших газов, произведено математическое моделирование процессов абсорбции твердых частиц, представлен алгоритм расчета диффузионных параметров абсорбции и массопередачи.
Адекватность .теоретических моделей загрязнения твердыми частицами окружающей среды, почв и растительности на примере соединений свинца и абсорбционной очистки отработавших газов автомобилей в жидкостном нейтрализаторе подтверждена путем сравнения теоретических4, расчетов с данными натурных замеров концентраций соединений свинца в. воздухе, почвах, растительности и в -отработавших газах, а также экспериментальными данными других авторов.
Практическая ценность и реализация результатов шучньа исследований. На основе,теоретических исследований разработан более эффективный жидкостной нейтрализатор для абсорбции твердых частиц и тяжелых металлов, внедрение которого- в автомобильном парке России позволит на 85 - 95 % снизить эмиссию соединений.свинца и. сажи в отработавших газах, значительно уменьшить ' отравляющее воздействие твердых частиц на каталитический нейтрализатор.
Разработаны программное обеспечение, "Plumbum"-'расчета с применением ЭВМ загрязнения придорожных территорий на-основе модели одномерной диффузии, внедренное в Воронежском филиале Тип-' родорнии". блок-схема "Plumbura-2" расчета загрязнения соединениями свинца с применением более точной двумерной диффузионной модели миграции загрязнителей в окружающей среде и инженерный метод прогнозирования с помощью номограммы.
Результаты диссертационной работы используются при курсовом
и дипломном проектировании по кафедре строительства автомобильных дорог ВГАСА.
На защиту выносятся: - обоснование теоретической модели загрязнения окружающей среды, почв и растительности, математическое моделирование конвективно - диффузионного перемещения, осаждения и миграции соединений свинца; алгоритм и блок - схема "Plumbura-2" расчета загрязнения придорожных территорий автомобильных дорог соединениями свинца на основе теоретических зависимостей двумерной диффузии; инженерный метод расчета с помощью номограммы;
- усовершенствованная конструкция жидкостного нейтрализато- . ра с несколькими ступенями массопвредачи для снижения эмиссии твердых частиц в отработавших газах автомобилей; обоснование-теоретической модели абсорбционной очистки отработавших газов от твердых контампнантов. математическое моделирование абсорбционных процессов в жидкостном нейтрализаторе и алгоритм расчета процессов абсорбции, массопередачи и конструктивных параметров.
Апробация работ.' Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены: на республиканской конференции в г. Суздале в 1994г. на научно-практической конференции: "Проблемы дорожного хозяйства Европейского Севера России" в г. Архангельске в' 1996 'г.. на 48. 49 и 50-й научно - технических конференциях ВГАСА в 1994 - 1996 гг.. на научном расширенном семинаре ВГАСА в ' 1997г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ и одна принята к печати, внедрено программное обеспечение "Plumbum", входящее как составляющее программного комплекса "Экодор", опубликованного в работах В.П.Подольского.
Сщууктура и объем рабогш. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, изложена на 163 страницах машинописного текста, включает 21 рисунок, 6 таблиц, список литературы из 96 наименований.
