26.3. Компоненты и размеры загрязнения окружающей среды

Автомобильный парк России ежегодно потребляет около 50 млн т моторного топлива. При этом в атмосферу с ОГ автомобилей выбрасывается более 200 раз­личных веществ, часть из которых токсична (табл. 26.2).

По степени воздействия на организм человека токсичные вещества подразде­ляются на четыре класса: 1 - чрезвычайно опасные, 2 - высокоопасные, 3 - уме­ренно опасные, 4 - малоопасные.

В число токсичных выбросов автомобилей входят: диоксид серы и соединения свинца - 1-й класс опасности; диоксид азота и альдегиды - 2-й класс; сажа - 3-й класс; оксид углерода и углеводороды - 4-й класс опасности.

Для токсичных веществ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) (табл. 26.3):

• в рабочей зоне (ПДК_р.з);

• среднесуточная в атмосфере населенных мест (ПДК_сс);

• максимальная разовая в воздухе населенных мест (ПДК_м.р).

Массовые выбросы токсичных веществ в атмосферу от автомобильного парка распределяются следующим образом (Россия/США), %: СО - 74,0/77,5; С_хН_у -10,4/8,6; NO_х - 13,2/10,5; SО₂- 1,9/1,1; С-0,5/2,3; РЬ-0,02/0,002.

Поскольку опасность токсичных веществ неодинакова, приоритетность меро­приятий, обеспечивающих повышение экологической безопасности АТК, следует определять не только по массовым выбросам (G_Mi), но и по приведенным (С_пi). Пос­ледние определяются следующим образом. По каждому i-му веществу рассчиты­вается показатель относительной опасности его в воздухе

, (26.1)

а затем его относительная агрессивность

(26.2)

где λ_i - поправка, учитывающая вероятность накопления данного вещества в окру­жающей среде и пищевых цепях; δ_i - поправка, учитывающая действие данного вещества на живые организмы (табл. 26.4).

Взвешенные по агрессивности и приведенные к СО выбросы определяются по

Таблица 26.2

Состав и концентрации компонентов ОГ автомобильных двигателей

Компонент	Пределы концентрации
	Бензиновый двигатель	Дизельный двигатель
Азот (N2), %	74-77	74-78
Кислород (О 2), %	0,3-8,0	2,0-18
Водяной пар (Н 2 O), %	3,0-13	0,5-9,0
Диоксид углерода (СО 2), %	5,0-12	1,0-12
Оксид углерода (СО), %	0,5-12	0,01-0,4
Оксиды азота (NO2), %	0,01-0,8	0,004-0,5
Углеводороды (СхНу) %	0,2-3,0	0,01-0,3
Альдегиды (RСНО), %	0-0,2	0-0,01
Бензпирен (С 2 4H 12), мг/м3	0-20	0-10
Сажа (С), мг/м3	0-100	0-2000
Диоксид серы (SO 2 ), мг/м3	0-0,003	0-0,02
Соединения свинца, мг/м3	0-60	-

Таблица 26.3

Масса выбрасываемых с ОГ в атмосферу токсичных веществ, кг/т топлива, и их предельно допустимые концентрации, мг/м³

формуле

(26.3)

где G_Mi- массовый выброс /-го вещества.

Если отнести затраты на соответствующее мероприятие S_n к получаемому в результате его реализации сокращению приведенного загрязнения окружающей среды i -м компонентом ΔG_ni, то полученный показатель будет характеризовать эколого-экономическую эффективность и может служить инструментом выбора первоочередных мероприятий, направленных на обеспечение экологической безопасности АТК.

Распределение взвешенных по агрессивности и приведенных к СО выбросов в атмосферу от автомобильного парка России, по сравнению с распределением массовых выбросов, изменяется следующим образом - приведенные (массовые), %: СО - 5,9 (74,0); С,Н,-1,8 (10,4); N0, - 43,3 (13,2); S0₂ - 2,5 (1,9); С - 1,3 (0,5); Рb - 45,2 (0,02).

Из приведенных данных видно, что приоритетными являются мероприятия, обеспечивающие для бензиновых автомобилей сокращение выбросов N0^ и соединений свинца, а для дизельных - NO_x и сажи.

С целью ограничения выбросов вредных веществ в атмосферу уровни ток­сичности ОГ автомобилей в большинстве стран, в том числе в России, регла­ментированы специальными стандартами и правилами. Необходимо иметь в виду, что для оценки токсичности новых или подготавливаемых к производству автомо­билей применяются одни стандарты, а для оценки токсичности автомобилей в эксплуатации - другие (рис 26.4).

В первом случае на дорогом и сложном оборудовании заводы-изготовители определяют токсичность ОГ новых автомобилей и двигателей.

Показатели относительной опасности и агрессивности веществ, выбрасываемых в атмосферу с ОГ

Бензиновые и дизельные автомобили с полной массой G_a ^ 3,5 т ис-пытываются на стенде с беговыми барабанами, имитирующем движение автомобиля с различными скоростями и нагрузками (ездовой цикл). При этом измеряются удельные выбросы, г/км, СО, С_хН_у, N0₂ и выбросы твердых частиц в граммах на одно испытание. Контролируются также выбросы картерных газов и

Рис. 26.4. Комплекс стандартов и правил, регламентирующих токсичность отработавших газов автомобилей ЕЭК - Европейская экономическая комиссия

Предельно допустимое содержание СО и C_xH_y в ОГ автомобилей

Частота вращения	Объемная доля СО,%	Объемная доля СхНу млн-1 цилиндров		, для двигателей с числом
		до 4		свыше 4
	Бензиновые автомобили
nmin	3,5	1200		3000
nпов	2,0	600		1000
Бензиновые автомобили с каталитическими нейтрализаторами
nmin	U0	400	600
nпов	0,7	200	300
	Автомобили, работающие на сжиженном газе
nmin	3,0	1000	2200
		(Vдв<3дм3)	(Vдв>3дм3)
nпов	2,0	600	900
		Vдв<Здм3)	(Vдв>3дм3)
Газобаллонные автомобили, работающие на сжатом газе
nmin	2,0	700	1800
		(Vдв<3дм3)	(Vдв>3дм3)
nпов	1,5	400	750
		(Vдв<3дм3)	(Vдв>3дм3)
Примечание,	Vдв - объем	двигателя.

автомобиля с различными скоростями и нагрузками (ездовой цикл). При этом измеряются удельные выбросы, г/км, СО, C_хH_y, NO_x и выбросы твердых частиц в граммах на одно испытание. Контролируются также выбросы картерных газов и испарения из системы питания. Токсичность бензиновых и дизельных двигателей, устанавливаемых на автомобили с полной массой G_a > 3,5 т, оценивается при испытаниях на моторном стенде при различных нагрузках (9-режимный цикл для бензиновых и 13-режимный цикл для дизельных). При этом измеряются выбросы, г/(кВт∙ч).

Сравнение полученных результатов с нормативными значениями выбросов, указанными в стандартах, позволяет оценить экологичность вновь созданных конструкций.

Контроль токсичности ОГ автомобилей в эксплуатации (на АТП, СТО, постах ГИБДД) упрощен и выполняется с помощью небольших и недорогих газоана­лизаторов и дымомеров.

В России в соответствии с ГОСТ 17.2.2.03-87, дополнением к нему № 1 (1999 г.) и ГОСТ 17.2.2.02.06-99 г., нормируемыми параметрами токсичности ОГ бензино­вых и газобаллонных автомобилей в эксплуатации являются оксид углерода (СО, %) и углеводороды (С_хН_у> млн^-1). Согласно ГОСТ 21393-75 и дополнению к нему № 2 (1999 г.) нормируемым параметром дымности ОГ дизельных автомобилей является оптическая плотность ОГ. Основным нормируемым параметром является натуральный показатель ослабления светового потока К, вспомогательным -коэффициент ослабления светового потока N.

У бензиновых и газобаллонных автомобилей измерения СО и С_хН_y проводятся на двух частотах вращения коленчатого вала (n_min и п_пов) при прогретом двигателе, работающем в режиме холостого хода. Величина частот и допустимые значения СО и С_ХН_У устанавливаются ТУ завода-изготовителя, и приводятся в инструкции по эксплуатации. Если эти значения не установлены, принимают п_тiп = 800 ± 50 мин^-1 и п_пов =3000 ± 100 ^мин-1. Предельно допустимые значения СО и С_хН_y для автомобилей, выпущенных после 01.01.99 г., должны быть в пределах, указанных заводом-изготовителем, но не выше приведенных в табл. 26.5.

Оптическая плотность ОГ дизельных автомобилей не должна превышать зна­чений, указанных в табл. 26.6.

Таблица 26.6

Предельно допустимые значения оптической плотности ОГ дизельных автомобилей в эксплуатации

Режим измерения дымности	Кдоп,м-1,не более	Nдоп, %, не более
Свободное ускорение:
дизели без наддува	1,2	40
дизели с наддувом	1,6	50
Максимальная частота вращения	0,4	15

При контрольных проверках дымности автомобилей в условиях эксплуатации, например органами ГИБДД, допускается превышение приведенных в табл. 26.6 норм для режима свободного ускорения не более чем на 0,5 м^-1.

В соответствии с законом "Об охране окружающей природной среды" ограничиваются выбросы и от производственной деятельности предприятий АТК. Каждому АТП, имеющему ПТБ (стационарные источники загрязнения), органа­ми Госкомприроды и Госкомсанэпнднадзора устанавливаются лимиты предель­но допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу, предельно допустимых сбросов загрязнений со сточными водами (ПДС) и лимиты размещения отходов производства.

За загрязнение окружающей среды в пределах установленных лимитов с предприятий взимается плата. В случае превышения лимитов плата увеличивается в 5-10 раз. Установлена также плата за землю и пользование водой.

Размеры платы за загрязнение окружающей среды (ПДВ, ПДС, размещение промышленных отходов) в разных субъектах РФ различны. Среднегодовые расхо­ды АТП по этим платежам, например, в Московской области (1999 г.) составляли: аренда земли - 350руб./1 автомобиль, водопотребление и водоотведение -6300руб./1 автомобиль, размещение и утилизация промышленных отходов -750 руб./1 автомобиль.

Порядок исчисления и размеры платы за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды определяются правительством РФ.