4.1. Антропогенне навантаження на атмосферу великого міста

Атмосфера розглядається зараз як величезний «хімічний казан», який знаходиться під впливом численних і мінливих антропогенних і природних факторів. Гази і аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил і сажа палива, що виникають при згорянні, лісових пожежах, сорбують важкі метали і радіонукліди та при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органі дихання.

Більшу частку в забрудненні атмосфери становлять викиди шкідливих речовин від автомобілів. Зараз на Землі експлуатується близько 1 млрд. автомобілів.

Спостереження показали, що в будинках, розташованих поруч із великою дорогою (до 10 м), жителі хворіють на рак в 3-4 рази частіше, чим у будинках, вилучених від дороги на відстань 50 м. Транспорт отруює також водойми, ґрунт і рослини.

Токсичними викидами двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) є відпрацьовані гази, пари палива з карбюратора і паливного баку. Основна частка токсичних домішок надходить в атмосферу з відпрацьованими газами. З парами палива в атмосферу надходить приблизно 45 % вуглеводнів від їхнього загального викиду.

Велике значення має повсякденний контроль над автомашинами. Усі автогосподарства зобов'язані стежити за справністю машин, що випускаються на лінію. При добре працюючому двигуні у вихлопних газах окису вуглецю повинне втримуватися не більш припустимої норми. Розроблені нові системи регулювання вуличного руху, які зводять до мінімуму можливість утворення заторів, тому що, зупиняючись і потім набираючи швидкість, автомобіль викидає в кілька раз більше шкідливих речовин, ніж при рівномірному русі. Побудовані автомагістралі в обхід міст, які прийняли весь потік транзитного транспорту, який раніше нескінченною стрічкою тягся по міських вулицях. Різко знизилася інтенсивність руху, зменшився шум, повітря стало чистіше.

Створення автомобілів з урахуванням вимог екології – одна із серйозних завдань, які стоять сьогодні перед конструкторами. Удосконалювання процесу згоряння палива у двигуні внутрішнього згоряння, застосування електронної системи запалювання приводить до зменшення у вихлопі шкідливих речовин. Значно поліпшити склад вихлопних газів можна за допомогою різних добавок до палива. Учені розробили присадку, яка знижує зміст сажі у вихлопних газах на 60-90% і канцерогенних речовин – на 40%. У цей час, коли автомобіль із бензиновим двигуном став одним з істотних факторів, що приводять до забруднення навколишнього середовища, фахівці все частіше звертаються до ідеї створення «чистого» автомобіля. Мова, як правило, іде про електроавтомобіль.

В основу методики розрахунків викидів шкідливих речовин автомобільним транспортом закладений нормований питомий викид по автомобілях окремих груп (вантажні, автобуси, легкові) і класів (по вантажопідйомності, габаритних розмірах для автобусів, по робочому об’єму двигуна для легкових автомобілів) для кожного типу двигуна (бензиновий, дизельний) залежно від руху по місту або поза населеними пунктами. При цьому викид шкідливих речовин коректується в залежності від найбільш істотних факторів. У результаті в загальному виді розрахунки маси шкідливих викидів, що надходять в атмосферне повітря проводиться по формулі:

(4.1)

де М_i – маса i-ої шкідливої речовини (оксиду вуглецю, вуглеводнів, оксидів азоту і ін.);

j – кількість груп автомобілів;

k – кількість класів автомобілів у даній групі;

g – кількість типів двигунів, використовуваних у даному класі автомобілів даної групи;

m_ijkg – пробіговий викид i-ої шкідливої речовини автомобілем j-ой групи k-гo класу з g-им типом двигуна при русі по місту або поза населеними пунктами, г/км;

ПК_ijkg – добуток коефіцієнтів впливу "n" факторів на викид i-ої шкідливої речовини автомобілем j-ой групи k-гo класу з g-им типом двигуна.

За діючою методикою для окремих груп автомобілів ураховують різні коефіцієнти впливу, у результаті чого розрахункові формули для i-ї забруднюючої речовини мають вигляд:

– для легкових автомобілів k-го класу із двигуном g-го типу (т):

, (4.2)

де m_ikg – пробіговий викид i-ї шкідливої речовини легковими автомобілями k-гo класу (c двигуном k-го робочого об’єму) із двигунами g-гo типу при русі по території населеного пункту або поза ним, г/км (див. табл. 4.2);

L_kg – пробіг легкових автомобілів k-гo класу із двигуном g-го типу по території населеного пункту або поза ним, млн. км;

K_rig – коефіцієнт, що враховує зміну викидів забруднюючих речовин легковими автомобілями при русі по території населеного пункту (включається у формулу тільки при розрахунках руху по населених пунктах);

К_tig – коефіцієнт, що враховує вплив технічного стану легкових автомобілів.

Таблица 4.2. – Пробігові выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями с бензиновым двигателем, г/км

Робочий об’єм двигуна, л	Населений пункт			Поза населеним пунктом
	СО	СН	NOх	СО	СН	NОx
Менше 1,3	11,4	2,1	1,3	4.8	1,2	2,3
1,3 - 1,8	13	2,6	1,5	5,5	1,5	2.7
1,8 - 3,5	14	2,8	2.7	6	1,6	4

– для вантажних автомобілів k-го класу із двигуном g-го типу (т):

, (4.3)

де m_ikg – пробіговий викид i-ої шкідливої речовини вантажними автомобілями k-гo класу (k-ої вантажопідйомності) із двигунами g- гo типу при русі по території населеного пункту або поза ним, г/км (див. табл. 4.3);

L_kg – пробіг вантажних автомобілів k-гo класу із двигунами g-гo типу при русі по території населеного пункту або поза населеним пунктом, млн. км;

K_nig – коефіцієнт враховуючий зміни пробігового викиду від рівня використання вантажопідйомності і пробігу;

K_rig – коефіцієнт, що враховує зміну викидів забруднюючих речовин вантажними автомобілями при русі по території населеного пункту (тільки для руху по населених пунктах);

K_tig – коефіцієнт, що враховує вплив технічного стану вантажних автомобілів.

Таблица 4.3 – Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями, г/км

Вантажопідйомність автомобіля або автопоїзда, т	Тип двигуна	Населений пункт			Поза населеним пунктом
		CO	CH	NOx	CO	CH	NOx
0,5-2,0	Бензиновий	22	3,4	2,6	15,2	1,9	2,1
2,0-5,0	Бензиновий	52,6	4,7	5,1	26,3	2,6	4,1
2,0-5,0	Дизельний	2,8	1,1	8,2	2,5	0,8	6,9
5,0-8,0	Бензиновий	73,2	5,5	9,2	40,8	4,1	8
5,0-8,0	Дизельний	3,2	1,3	11,4	2,6	1,2	9,1
8,0-16,0	Бензиновий	97,8	8,2	10	50,5	4,5	8,5
8,0-16,0	Дизельний	3,9	1,6	13,4	3,2	1,4	10,7
Більш 16,0	Дизельний	4,5	1,8	16,4	3,6	1,5	13,1

– для автобусів k-го класу із двигуном g-го типу, який використовується на перевезеннях h-го типу (т):

, (4.4)

де m_ikg – пробіговий викид i-ої шкідливої речовини автобусом k-гo класу (k-го габариту) із двигунами g-гo типу при русі по території населеного пункту або поза ним, г/км (див. табл. 4.4);

L_kgh – пробіг автобусів k-гo класу із двигунами g-го типу при використанні в якості маршрутного або на інших видах перевезень при русі по території населеного пункту або поза населеним пунктом, млн. км;

K_nig – коефіцієнт, що враховує зміну про бігового викиду від виду перевезень;

K_rig – коефіцієнт, що враховує зміну викидів забруднюючих речовин автобусами при русі по території населеного пункту (тільки для руху по населених пунктах);

K_tig – коефіцієнт, що враховує вплив технічного стану автобусів.

Значення коефіцієнтів впливу наведено в таблиці 4.5.

Таблиця 4.4. – Пробігові викиди забруднюючих речовин автобусами, г/км

Особливо малий (L менш 5) Малий (6,0<L<7,5)	Бензин Бензин	Населений пункт			Поза населеним пунктом
		CO	CH	NOx	CO	CH	NOx
Середній	Бензин	13,5	2,9	3	6	1,6	4
	Дизель	44	3,4	6,1	24	2,3	5
Великий (10,5<L<12)	Бензин	67,1	5	9,9	34	3,9	8,2
	Дизель	4,5	1,4	9,1	3,3	1,2	8
Особливо великий (L>12) Особливо малий (L менш 5)	Дизель	104	7,7	10,4	62	4,6	9,5
	Бензин	4,9	1,6	10	3,5	1,3	18
Малий (6,0<L<7,5)	Бензин	5	1,6	11	3,6	1,3	18,8

Таблица 4.5. – Значения коэффициентов влияния в формуле (4.4)

Група автотранспортних засобів	Тип двигуна	Коефіцієнти	Населений пункт			Поза населеним пунктом
			CO	CH	NOx	CO	CH	NOx
Легкові автомобілі	Бензин	Kri	0,87	0,92	0,95	–	–	–
		Kti	1,75	1,48	1,00	1,75	1,48	1,00
Вантажні автомобілі	Бензин	Kri	0,89	0,85	0,79	–	–	–
		Kni	0,68	0,87	0,67	0,68	0,87	0,67
		Kti	2,00	1,83	1,00	2,00	1,83	1,00
	Дизель	Kri	0,95	0,93	0,92	–	–	–
		Kni	0,68	0,76	0,82	0,68	0,76	0,82
		Kti	1,60	2,10	1,00	1,60	2,10	1,00
Автобуси	Бензин	Kri	0,89	0,85	0,79	–	–	–
		Kni	0,90	0,96	0,89	0,70	0,88	0,67
		Kti	2,00	1,83	1,00	2,00	1,83	1,00
	Дизель	Kri	0,95	0,93	0,92	–	–	–
		Kni	0,89	0,92	0,93	0,68	0,76	0,81
		Kti	1,60	2,10	1,00	1,60	2,10	1,00