Оцінка варіантів підвищення екологічної безпеки експлуатації автомобільного транспорту,
Методика оцінки сумарної токсичності викидів
1. Оцінити сумарну токсичність викидів автомобілями з дизельними та бензиновими двигунами за рік за двома варіантами природоохоронних заходів.
2. Розрахувати частку основних компонентів газів, що відпрацювали, в загальну токсичність викидів.
3. За результатами розрахунків збудувати гістограми, проаналізувати екологічну ефективність запропонованих заходів.
4. Порівняти економічність запропонованих варіантів природоохоронних заходів, зробити висновок про більшу доцільність одного з них.
Середній пробіг автомобіля за рік,L……………10 000 км
Середня витрата палива на 100 км:
- для бензинових двигунів ………………………………………….10 л
- для дизельних двигунів……………………………………………30 л
Середня вартість палив:
- дизельних палив……………………….15 руб/л
Вартість одного каталітичного
нейтралізатора для автомобіля
з бензиновим двигуном………………..10 000 руб.
Вартість комбінованої системи
фільтр-нейтралізатор для автомобіля
з дизельним двигуном ………………12 000 руб.
Термін служби каталітичного нейтралізатора ………….3 роки
Строк служби комбінованої системи
Вартість багатофункціональної присадки:
- для дизельних палив……………………….6 коп/л
Методика визначення сумарної токсичності викидів у повітря
Заходи з охорони навколишнього середовища підприємства, у якого в автопарку знаходяться автомобілі з бензиновими та дизельними двигунами, пропонуються, спираючись на те, що автомобілі з бензиновими двигунами обладнані системою упорскування палива таспоживають лише неетильований бензин. Використання каталітичних нейтралізаторів та системи фільтр-нейтралізатор збільшує витрату палива на 10%.
Для зменшення кількості токсичних викидів, що виробляються автомобілями підприємства, запропоновано 2 альтернативні природоохоронні заходи:
- експлуатація трикомпонентних каталітичних нейтралізаторів для автомобілів з бензиновими двигунами та комбінованої системи фільтр-нейтралізатор для автомобілів з дизельними двигунами (природоохоронний захід 1);
– використання багатофункціональної присадки до бензинів та дизельних палив.
Відомості про викиди забруднюючих речовин одним автомобілем на одиницю пробігу представлені у табл. 1.1.
Забруднення повітря міст токсичними речовинами, що викидаються автотранспортом, тягне за собою у багатьох випадках скупчення токсичних речовин у повітрі в зоні дихання, що у багато разів перевищують безпечні для здоров'я людини. Викиди токсичних речовин автомобілями залежать як від технічної досконалості автомобілів та їх двигунів, і від екологічних властивостей моторних палив.
При згоранні моторних палив у бензинових та дизельних двигунах при стехіометричному (=1) або надстехіометричному (>1) співвідношенні кисень повітря/паливо крім основних продуктів повного окислення - води та діоксиду вуглецю - утворюються і викидаються з відпрацьованими газами в повітря токсичні речовини: вуглецю, азоту, органічні кисневмісні сполуки, незгорілі вуглеводні, сажа, а при використанні свинцевих антидетонаторів (етильованих бензинів) свинець (у вигляді бромідів та хлоридів). Утворення токсичних речовин у бензинових та дизельних двигунах має свої відмінності та особливості, тому і складвідпрацьованих газів різний. Головні токсичні продукти відпрацьованих газів бензинових двигунів (у сучасних бензинових двигунах співвідношення повітря/паливо автоматично підтримується в межах 1,00 - 1,02 щодо стехіометричного) - продукти неповного горіння палива: оксид вуглецю (CO) та недогорілі вуглеводні (CmHn).
Дизельний двигун працює зі значним надлишком повітря, і мікродифузійний режим згоряння палива створює умови утворення токсичних речовин, які значно відрізняються від умов бензинових двигунів.
Таблиця 1.1 Вихідні дані на вирішення
* Викиди до проведення природоохоронного заходу.
** Викиди після природоохоронного заходу 1.
*** Викиди після природоохоронного заходу 2.
У результаті дизельних двигунах утворення оксидів азоту значно більше, ніж у бензинових двигунах, а утворення оксиду вуглецю - набагато нижче. У той самий час значно більше ступінь повного і неповного окислення вуглеводнів, отже, значно нижчі загальні викиди вуглеводнів та його оксипроизводных (але частка викидів альдегідів в 1,5 . 4 разу вище), ніж у бензинових двигунах. Крім цього, у викидах дизельних двигунів завжди міститься сажа, через особливості дифузійного горіння.
Для оцінки загальної токсичності газів, що відпрацювали, потрібно знання ГДК токсичних компонентів викидів. Найчастіше при оцінці токсичності речовин, які автотранспорт викидає в атмосферу, виходили із значень максимальної разової ГДК. Наразі міста настільки насичені автомобілями, що вірніше використовуватиме середньодобові ГДК. Є значна невизначеність у величині ГДК для групи токсичних речовин CmHn, оскільки визначається сума горючих, крім СО,які включають малотоксичні і надзвичайно токсичні речовини (табл. 1.2).
Таблиця 1.2 Гранично допустимі концентрації деяких речовин, що входять до групи CmHn відпрацьованих газів АТС
Оскільки усереднення ГДК у разі важко, ми беремо групи CmHn ГДК, рівне ГДК NO2 (у нормах ПДВ країн ЄС до 2000 р. CmHn і NOx, зумовлені як NO2, лімітувалися сумарно). Далі вказані середньодобові ГДК головних токсичних компонентів газів, що відпрацювали:
Речовина ПДКСС, мг/м3
Тверді частки (сажа)………………………. 0,05
Якщо при спалюванні 1 кг палива виділяєтьсяGAг токсичної речовиниАі гранично допустима середньодобова концентрація його дорівнює ГДКА, то концентраціяАповітрі дорівнюватиме ГДКА. Тоді обсяг повітря, в якому розбавлені продукти згоряння (коефіцієнт розведення - Кр(А), м3), дорівнює
Аналогічний ступінь забруднення повітря речовиною, або Кр(В) = Кр(А). Отже забруднення повітря речовиноюВможна розрахувати через вагуGА,г:
Звідси сумарне забруднення повітря різними токсичними речовинами можна виразити через вагу однієї речовиниGА,г, яка прийнята за еталон, визначаючи
Підсумовування ведеться за видами токсичних речовин.
За зразок приймемо оксид вуглецю. Отже, сумарне забруднення повітря токсичними речовинами, що утворюються при спалюванні 1 кг моторного палива, обчислюватиметься формулою
деgco - вага оксиду вуглецю, що дає таке ж забруднення, як усі токсичні речовини в сумі, р.
gCO0 = 12,41 + (19 / 0,04) * 3 + (2,11 / 0,04) * 3 = 12,41 +142,5 +158,25 = 0,31316 кг
Використовуючи цей спосіб, можна порівняти екологічніхарактеристики різних типів автомобілів за інтегральною характеристикою токсичності газів, що відпрацювали, яка виражена через еквівалентну вагу оксиду вуглецю, можна порівнювати екологічну ефективність методів зниження токсичності відпрацьованих газів автомобілів, оцінити екологічні властивості різних сортів бензинів і дизельних палив і т.д.
Для оцінки загальної токсичності викидів автомобілями фірми протягом року потрібно враховувати середньорічний пробігL. Сумарна токсичність викидів за рікi-ї токсичної речовини одним автомобілемGco, кг, розраховується за такою формулою:
деgi- викидиi-ї токсичної речовини автомобілем на кілометр пробігу, г;
gCO - вага оксиду вуглецю, що дає таке ж забруднення, як сума токсичних викидів на кілометр пробігу автомобіля, г;
10 -3 - коефіцієнт переведення річних викидів у кілограми;
GCO - вага оксиду вуглецю, що дає таке ж забруднення, як сума токсичних викидів автомобілем за рік, кг.
Зважаючи на те, що в автопарку фірми є автомобілі, і з бензиновими, і з дизельними двигунами, формула перетворюється так:
деj- тип двигуна (дизельний чи бензиновий);gij- викидиi-ї токсичної речовини автомобілемj-го типу на кілометр пробігу, г;j GCO - еквівалентна за токсичністю цим викидам вага оксиду вуглецю, кг.
У роботі розрахунок сумарної токсичності проводиться окремо для автомобілів із дизельними та бензиновими двигунами.