Основні теоретичні відомості

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Тема: «ВИЗНАЧЕННЯ РІВНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ МОНООКСИДОМ ВУГЛЕЦЮ (CO)»

Мета: навчитись обчислювати концентрацію чадного газу на ділянці автомагістралі.

Основні теоретичні відомості

Під забрудненням атмосферного повітря розуміють збільшення концентрації фізичних, хімічних, біологічних компонентів понад рівень, що призводить до виведення природних екосистем з стану рівноваги.

Промисловість, безперечно, дає найбільший внесок в забруднення атмосфери по кількості забруднюючих речовин. Проте, автотранспорт є домінуючим джерелом щодо забруднення атмосфери токсичними речовинами в містах.

Загальний світовий парк автомобілів нараховує 800 млн. одиниць, з яких 83-85% складають легкові автомобілі. Якщо тенденції росту випуску автотранспортних засобів залишаться незмінними, то до 2015 р. кількість автомобілів може зрости до 1,5 млрд. одиниць.

Викликає тривогу той факт, що викиди забруднюючих речовин в атмосферу від автотранспортних засобів збільшується в рік в середньому на 3,1%. В результаті величина щорічного екологічного збитку від функціонування транспортного комплексу України складає більше 0,7 млрд. доларах і продовжує рости. Автомобільний парк України складає близько 7 млн. шт., у тому числі понад 5 млн. шт. легкових автомобілів. Середній вік автотранспортних засобів залишається значним і складає 10 років, у тому числі 10% парку повністю зношені і підлягають списанню.

Автомобілі використовують кисень атмосфери, для них щорічно розширюють мережу доріг з твердим покриттям, які густою мережею обвивають планету.

Вивчення режимів рухів автотранспортних засобів показує, що у великих містах, наприклад, тривалість роботи легкових автомобілів на холостому ходу складає 17%, на режимах прискорення - 42%, на постійній швидкості - 16% і в режимах уповільнення - 25%.

А кількість викидів токсичних речовин від автомобілів знаходиться у певній залежності від швидкості руху. Так, викид СО при малих швидкостях зростає у 1, 5 - 2, 2 рази.

В глобальному балансі забруднення атмосфери частка автотранспорту складає близько 15%, але в містах вона зростає до 80%.

Один автомобіль щорічно поглинає з атмосфери десь 4 т кисню, викидаючи при цьому з відпрацьованими газами близько 800 кг чадного газу.

Необхідно відзначити, що з погляду екологічного збитку, що завдається, автотранспорт лідирує у всіх видах негативної дії: забруднення повітря - 95%, шум - 49,5%, дія на клімат - 68%.

Значні матеріальні витрати на створення екологічно чистих машин, пов'язані не з благородністю і альтруїзмом західних моторобудівних компаній, а визначаються тиском державних законів. Побічно ці закони торкнулися і України — до нас значно збільшився потік зарубіжних автомобілів, які в розвинених країнах були визнані екологічно небезпечними, Необхідно визнати, що вироблені в Україні автомобілі по всіх показниках у тому числі і по екології відстають від автомобілів, що випускаються в даний час в промислово розвинених країнах.

Останнім часом з метою зменшення негативного впливу автотранспорту на довкілля і здоров’я людей вживають заходи, серед яких:

· заборона на використання домішок тетраетилсвинцю в пальне;

· перехід на природний газ;

· створення економніших двигунів (двигуни вітчизняних авто на 1 км пройденої відстані викидають у 3-5 разів більше шкідливих речовин, ніж закордонні аналоги);

· створення авто, у яких джерелом енергії буде водень та електроенергія.

Застосовуються і непрямі методи очищення атмосфери міст:

· забудова нових житлових кварталів в Україні передбачає роз’єднане розміщення будинків (замість суцільної забудови кварталу, як це було раніше);

· обов’язкове озеленення вулиць і дворових майданчиків;

· розширення вулиць;

· введення на деяких вулицях одностороннього руху, при якому скорочується кількість зупинок транспорту;

· створення дорожніх розв’язок на двох чи трьох рівнях з метою зменшення кількості зупинок перед світлофорами , коли різко зростає викид газів;

· встановлення в містах швидкості автотранспорту 60 км/год, за якої кількість вихлопних газів найменша;

· впровадження регульованого руху за принципом «зеленої хвилі» (автоматичне регулювання руху по цілому мікрорайону, що разом із збільшенням швидкості руху зменшує частоту гальмувань і зупинок автомобіля і, відповідно, спричинює зменшення викиду в атмосферу продуктів неповного згоряння палива);

· заборона проїзду через центр міста автомобілів, крім маршрутних мікроавтобусів та таксі;

· повне вивільнення центру міста від усіх видів транспорту;

· заборона проїзду транзитного транспорту через місто (об’їзні кільцеві дороги);

· покращення шляхового покриття;

· економічні ініціативи – податок на авто, паливо, шляхи.

Здійснюється також більш суворий контроль за технічним станом транспортних засобів, в першу чергу – за станом двигунів автомобілів.

Основні забруднювачі, які є в складі вихлопних газів: сполуки сірки, оксиди азоту, вуглеводні, альдегіди, пил (гума з покришок), монооксид вуглецю.

Монооксид вуглецю (карбонату), або чадний газ, не має кольору й запаху, погано розчиняється у воді, утворюється в результаті неповного згоряння вуглецевих матеріалів (кам’яного вугілля, природного газу, деревини, нафтопродуктів).

2С + О₂ → 2СО.

 Якщо в повітрі міститься 1% СО, то це вже негативно впливає на біоту, а 4% для багатьох видів є летальною дозою.

Ступінь отруєння людського організму СО залежить від його кількості в повітрі та від об’єму, що вдихається. Токсичність чадного газу полягає в тому, що, потрапляючи в кров, він позбавляє еритроцити здатності транспортувати кисень, настає кисневе голодування, задуха, запаморочення і навіть смерть. Він спричинює розлад серцево–судинної системи та розвиток атеросклерозу.

Викиди шкідливих речовин у відпрацьованих газах автотранспорту регламентуються стандартами. Для кожної шкідливої речовини державні органи з охорони навколишнього середовища встановлюють гранично допустиму концентрацію (ГДК).

ГДК – це гранично допустима концентрація речовини, яка ні прямо, ні опосередковано не викликає захворювань чи відхилень в стані здоров’я людини, а також її наступних поколінь протягом життя. Одиниця вимірювання – мг/м³.

Так, ГДК_СО = 5 мг/м³, а концентрація у 20 мг/м³ вже небезпечна для життя людини.

Питання:

1. Що розуміють під забрудненням атмосферного повітря?
2. Фізичні та хімічні властивості чадного газу.
3. В чому виявляється негативний вплив на здоров’я людини монооксиду вуглецю?
4. Що таке ГДК?
5. Заходи, що поліпшують стан атмосферного повітря.

РОЗРАХУНОК КОНЦЕНТРАЦІЇ СО:

К_СО = (А + 0,01NK_m) K_a К_н К_ш К_в К_{п ,}

де А –фонове забруднення атмосферного повітря (А=0,5мг/м³); N - сумарна інтенсивність руху автомобілів на ділянці вулиці (шт./год); К_m - коефіцієнт токсичності автомобілів за викидами СО в атмосферне повітря; K_a - коефіцієнт, що враховує аерацію місцевості; К_н - коефіцієнт, що враховує зміну забруднення атмосферного повітря монооксидом карбону, залежно від величини поздовжнього нахилу; К_ш - те саме відносно швидкості вітру; К_в - те саме відносно вологості повітря; К_п - коефіцієнт, що враховує збільшення забрудненості повітря на перехрестях автомагістралі з іншими дорогами.

Коефіцієнт токсичності автомобілів визначають як середньозважену величину для потоку автомобілів за формулою:

К_m= , де p_і — склад рухомого транспорту в частках одиниць (p_і=N_і /N),  визначають за таблицею.