Жұмыстың мақсаты: жұмысты орындау автокөлік бірліктерінің саны мен түрін тіркеу және кейіннен есептеу әдісімен автокөліктің атмосфералық ауаға әсерін бағалаудың практикалық дағдыларын алуға мүмкіндік береді.

Халықтың жоғары тығыздығымен және өнеркәсіптік, көліктік және коммуналдық объектілердің шоғырлануымен сипатталатын ірі қалалар мен индустриялық орталықтардың табиғи ортасы күшті техногендік әсерге ие.

Қалалардың, әсіресе ірі қалалардың ауа ортасын ластаудың маңызды құрамдас бөлігі әлемнің бірқатар астаналарында, Ресей мен ТМД елдерінің әкімшілік орталықтарында, курорттық қалаларда жалпы шығарындылардың 60–80 % құрайтын автокөліктердің шығарындылары болып табылады.

Автокөлік қоршаған ортаға әсер етудің негізгі көздерінің бірі болып табылады, ол келесідей көрінеді:

- атмосфералық ауаның іштен жану қозғалтқыштарынан (бұдан әрі-ІЖҚ) шығарындылармен ластануы;

- автомагистральдар бойында нормативтен тыс шу және діріл өрісін құру;

- автомагистральдарды салу және пайдалану кезінде табиғи ландшафттар мен гидрологиялық режимнің өзгеруі;

- автомагистральдар бойындағы нөсер және еріген сулардың, сондай-ақ топырақтың мұнай өнімдерімен және ауыр металдармен ластануы;

- металл сынықтары, аккумуляторлар, пайдаланылған майлар, тозған шиналар, майланған шүберектер, автожуу және жергілікті тазарту құрылыстарынан мұнай шламдары және т. б. сияқты қалдықтардың көп мөлшерінің пайда болуы.

Өздеріңіз білетіндей, көмірсутектердің толық жануы кезінде соңғы өнімдер көмірқышқыл газы (СО₂) және су буы болып табылады.

Алайда, қазір жанармайдың толық жануына қол жеткізу мүмкін емес, сондықтан пайдаланылған газдарда көліктер бар:

- көміртегі оксиді түріндегі толық жанбаған өнімдер, альдегидтер, кетондар, көмірсутектер, оның ішінде канцерогенді, сутегі, асқын тотықты қосылыстар, күйе;

- азоттың оттегімен термиялық реакцияларының өнімдері, соның арқасында азот оксидтері түзіледі;

- отын құрамына кіретін Бейорганикалық заттардың қосылыстары (қорғасын қосылыстары, күкірт диоксиді және т. б.);

- артық оттегі.

Барлығы пайдаланылған газдарда 200-ден астам түрлі химиялық заттар анықталды.

Пайдаланылған газдардың мөлшері мен құрамы автомашиналардың конструкциялық ерекшеліктерімен, олардың қозғалтқыштарының жұмыс режимімен, техникалық жай-күйімен, жол төсемдерінің сапасымен, метеожағдайлармен айқындалады.

Автомобиль қозғалтқыштарының жұмысының ерекшелігі – жүктеме айнымалылары, жұмыс режимінен үдеу режиміне ауысу, тұрақты жұмыс фазасы және, сайып келгенде, тежеу.

3.3-кестеге сәйкес көлік құралдарының жекелеген түрлері үшін уытты компоненттердің шығарындылары туралы деректер қызығушылық тудырады.

 

3.3-кесте – Қозғалтқыштың әртүрлі жұмыс режимдеріндегі пайдаланылған газдардың саны мен құрамы

Қозғалтқыштың жұмыс режимі	Шығарындылардың үлесі, %
	уақыт бойынша	Шығарындылар бойынша			отын шығыны бойынша
		СО	CnHm	NOx
Бос жүріс	39,5	13–25	15 – 18	0	15
Үдеу	18,5	29–32	27 – 30	75 – 86	35
Тұрақты режим	29,2	32–43	19 – 35	13 – 23	37
Ақырындау	12,8	10–13	23 – 32	0 – 1,5	13

 

Автокөлікті ауаны ластау көзі ретінде сипаттай отырып, бензиннің октан санын көбейту үшін әртүрлі антидетонациялық қоспалар, ең алдымен тетраэтил қорғасыны қолданылатындығын көрсетуге болмайды.

Тетраэтил қорғасынынан басқа метилэтил қосылыстары, өтпелі металл карбонилдері қолданылады.

Автомобиль қозғалтқышында тетраэтил қорғасын 3.4-кестеге сәйкес қатты қорғасын оксидінің бөлшектерін қалыптастыру үшін ыдырайды.

 

3.4-кесте – Көлік құралдарының жекелеген түрлеріне арналған уытты компоненттердің шығарындылары туралы деректер

Көлік құралдары	Улы заттардың шығарындылары, г/км
	СО	CnHm	NOx	Күйе
«Ява» типті Мотоциклдер	8,2	6,7	0,1	-
Көліктер:
«Жигули»	23,9	1,9	1,35	-
«Волга»	25,7	1,6	1,4	-
«УАЗ-451»	26,1	2,0	1,0	-
«КамАЗ»	2,98	0,49	2,7	9,52
«Икарус»	2,4	0,38	2,9	0,43

 

Пайдаланылған газдардағы көміртегі оксидінің ең жоғары концентрациясы қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде және толық жүктемелерде орын алады. Көлік жылдамдағанда және тұрақты жылдамдықпен қозғалғанда, пайдаланылған газдарда азот оксидтерінің ең жоғары концентрациясы байқалады.

Уытты заттардың ең көп мөлшері автокөлікпен ауаға шағын жүрісте, жол қиылыстарында, бағдаршамдар алдындағы аялдамаларда шығарылады.

Сонымен, төмен жылдамдықта бензин қозғалтқышы атмосфераға көмірсутектердің 0,05 % (жалпы шығарындыдан), ал төмен жылдамдықта – 0,98 %, сәйкесінше 5,1 % және 13,8 % көміртегі тотығын шығарады.

Орташа алғанда, осы уақыт ішінде ол атмосфераны 4350 кг оттегіге азайтады және оны 3250 кг көмірқышқыл газына, 530 кг көміртегі тотығына, 93 кг көмірсутекке және 7 кг азот тотығына байытады.

Дизельді қозғалтқыштары бар автомобильдердің пайдаланылған газдары бензин отын ретінде пайдаланылған кезде ерекшеленеді. Дизель қозғалтқышында отынның толық жануына байланысты көміртегі оксиді мен жанбаған көмірсутектер аз түзіледі. Алайда, ауаның артық болуына байланысты онда азот оксидтері көбірек түзіледі.

Дизельді қозғалтқыштары бар автомобильдердің пайдаланылған газдары да түтінмен сипатталады. Қара түтін толық емес жану өнімі болып табылады және 0,1–0,3 мкм көміртегі бөлшектерінен тұрады. Ақ түтін буланған отын мен су тамшыларының бөлшектерінен пайда болады және қозғалтқыш жұмыс істемей тұрған кезде шығарылады. Ақ түтіннің құрамында негізінен тітіркендіргіш әсері бар альдегидтер болады. Пайдаланылған газдар ауада салқындаған кезде көк түтін пайда болады. Ол сұйық көмірсутектердің тамшыларынан тұрады. Дизельді автомобильдер шығарындыларының маңызды ерекшелігі канцерогенді полициклді хош иісті көмірсутектердің құрамы болып табылады, олардың ішінде бенз(а)пирен ең маңызды болып табылады.

Автомобиль паркі негізінен ірі қалаларда шоғырланған. Көлік ағындары қалалардың өсуімен қатар тұрғын және өндірістік аймақтарды ұтымды жоспарлауға бағынбайтын стихиялық жағдайларға байланысты өсуде. Көлік ағындарының қарқындылығы мен тығыздығы үлкен мәнге ие. Көлік ағынының үш негізгі жағдайы бар: еркін, топтық және бағаналы. Тығыздығы төмен болған кезде (10 авт./км) еркін жылдамдықпен қозғалуға болады. Топтық қозғалыс кезінде (11–30 авт./км) ағын жылдамдығының төмендеуі қосымша отын шығынына әкеледі. Соңында, баған қозғалысы кезінде             (31–100 авт./км) – кептеліске дейін азаяды, бұл қосымша отын шығынын тудырады.

Автокөліктің пайдаланылған газдарымен атмосфералық ауаның ластануын азайту жолдары белгілі. Олар келесідей:

- қозғалтқыштың реттеуі мен конструкциясын өзгерту есебінен пайдаланылған газдардың уыттылығын азайту;

- пайдаланылған газдарды рециркуляциялау;

- дизельді қозғалтқыштардың пайдаланылған газдарының түтіндігі мен уыттылығын азайту үшін отынға арналған қоспаларды қолдану;

- картерлік газдармен және қозғалтқыштың отын жүйесінен улы шығарындыларды азайту;

- пайдаланылған газдарды бейтараптандыру;

- отынды ауыстыру және т. б.

Айта кету керек, бұл әдістердің барлығы ластаушы заттардың шығарылуын толығымен жоя алмайды. Тек электр көліктерін, соның ішінде күн энергиясын пайдаланатын көліктерді дамыту және кеңінен енгізу ғана түбегейлі өзгеріс енгізе алады. Олардың бензин немесе дизельді қозғалтқыштары бар автомобильдерге қарағанда айтарлықтай артықшылықтары бар. Дегенмен, олар үшін батареялармен байланысты елеулі кемшіліктер де бар.

Пайдаланылған газдардың уыттылығы көбінесе автомобильдердің қозғалтқыштарына байланысты. Қозғалтқыштың конструкциясында жану камерасының пішіні мен өлшемдері маңызды. Пайдаланылған газдардың шығарындылары қоспаны байыту, тұтану уақытын азайту, қысу коэффициентін азайту, қозғалтқыштың айналу жиілігін арттыру, сору коллекторына суды айдау және пайдаланылған газдың ішінара рециркуляциясы арқылы да азаяды. Соңғы жылдары ұшқын тұтанатын қозғалтқыштардағы және дизельдік қозғалтқыштардағы пайдаланылған газдың рециркуляциясы сияқты шара қолданылды.

Дизельдік қозғалтқыштардың пайдаланылған газдарымен күйе атмосфералық ауаға түседі, оның бөлшектерінде, мысалы, бензо (а) пирен, сонымен қатар ішінара тотығу өнімдері (альдегидтер және т.б.) адсорбцияланады. Осы шығарындылардың уыттылығын азайту үшін әртүрлі отын қоспалары қолданылады. Бұл шара пайдаланылған газдардың мөлдірлігін азайтады.

Атмосфераның қорғасынмен ластануын жою үшін соғуға қарсы қоспаларды, атап айтқанда, тетраэтил қорғасынды мотор отынына жаңа қоспалармен ауыстыру маңызды.

Жалынды бейтараптандырғыштар көміртегі тотығы мен көмірсутектердің жанудың соңғы өнімдеріне дейін тотығуын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Көмірсутектер мен көміртек оксидін жағу, азот оксидтерін ыдырату үшін каталитикалық түрлендіргіштер көбірек енгізілуде. Көптеген елдерде сәтті енгізілген конвертерлерді пайдалану пайдаланылған газдардағы көміртегі тотығы, көмірсутектер және азот оксидтері концентрациясының тиімді төмендеуін қамтамасыз етеді.

Каталитикалық түрлендіргіштер химиялық заттардың өзара немесе артық оттегімен реакциясын қамтамасыз етеді. Бұл жағдайда көміртегі оксидінің көміртегі диоксидіне, көмірсутектердің көміртегі диоксиді мен су буларына тотығуы, азот оксидтерінің, негізінен көміртегі оксидінің азот пен көміртегі диоксидіне азаюы байқалады.

Каталитикалық түрлендіргіштер көміртегі оксиді мен көмірсутектері аз шығатын газдарды өңдейтін дизельге және ұшқынмен жанатын қозғалтқыштарға арналған бензинге бөлінеді, олар, керісінше, автомобильдердің пайдаланылған газдарының жоғары құрамымен сипатталады.

Пайдаланылған газдарды бейтараптандырудың негізгі реакциясының сипатын ескере отырып, каталитикалық түрлендіргіштер тотығу, тотықсыздану және үш компонентті болып бөлінеді. Тотықтырғыш заттар көміртегі оксидінің, көмірсутектердің және альдегидтердің тотығуын қамтамасыз етеді. Тотықсыздандырғыштар аз қолданылады, негізінен азот оксидін азайту үшін.

Үш компонентті бейтараптандырғыштар пайдаланылған газдарды көміртегі оксидінен, көмірсутектерден, азот оксидтерінен тазартуға арналған.

Катализаторлар өте тиімді, алайда олардың құны өте жоғары. Бейтараптандырғыштар автомобильдерге қозғалтқыш пен өшіргіш арасында орнатылады.

Автокөліктің пайдаланылған газдарымен атмосфералық ауаның ластану деңгейін бағалау (СО концентрациясы бойынша)

Көміртегі тотығының концентрациясы (3.1) формуласы бойынша анықталады:

 

    (3.1)

мұндағы 0,5 – көліктік емес атмосфералық ауаның фондық ластануы, мг / м³;

                  N – қалалық жолдағы автомобильдер қозғалысының жалпы қарқындылығы, авт./ сағ;

                  КТ – көміртек тотығының атмосфераға шығарындылары бойынша автомобильдердің уыттылық коэффициенті;

                  КА – жергілікті жердің аэрациясын ескеретін коэффициент;

                  КУ – бойлық еңіс шамасына байланысты атмосфералық ауаның көміртегі тотығымен ластануының өзгеруін ескеретін коэффициент;

                   КС – желдің жылдамдығына байланысты көміртегі тотығы концентрациясының өзгеруін ескеретін коэффициент;

                   КВ – ауаның салыстырмалы ылғалдылығына байланысты бірдей;

                   КП – атмосфералық ауаның қиылыстардағы көміртегі тотығымен ластануын арттыру коэффициенті.

 

Автомобильдердің уыттылық коэффициенті (3.2) формуласы бойынша автомобильдер ағыны үшін орташа өлшенген ретінде айқындалады:

 

,          (3.2)

 

мұндағы, Pi – бірлік үлесіндегі автокөлік құрамы,

                 Kti – 3.5-кестеге сәйкес анықталады.

 

3.5-кесте – Атмосфераға көміртегі тотығының шығарындылары бойынша автомобильдердің уыттылық коэффициенттерінің көрсеткіштері

Автомобильдің типі	Коэффициент КТ
Жеңіл	1,0
Жеңіл жүк	2,3
Орташа жүк	2,9
Ауыр жүк (дизельді)	0,2
Автобус	3,7

 

Жергілікті жердің аэрациясын ескеретін КА коэффициентінің мәні 3.6-кестеге сәйкес айқындалады.

 

3.6-кесте – Жергілікті жердің аэрациясын ескеретін коэффициенттер көрсеткіштері

Аэрация дәрежесі бойынша жергілікті жердің типі	Коэффициент КА
Көлік тоннельдері	2,7
Көлік галереялары	1,5
Магистральды көшелер мен екі жағында көпқабатты үйлер бар жолдар	1,0
Бір қабатты экран сақтағышы бар тұрғын көшелер, кесілген көшелер мен жолдар	0,6
Қала көшелері және бір жақты құрылыстары бар жолдар, жағалаулар, эстакадалар, биік жағалаулар	0,4
Жаяу жүргіншілер туннельдері	0,3

 

Бойлық еңіс шамасына байланысты ауаның көміртегі тотығымен ластануының өзгеруін ескеретін КУ коэффициентінің мәні 3.7-кестеге сәйкес анықталады.

 

3.7-кесте – Бойлық еңіс шамасына байланысты атмосфералық ауаның көміртегі тотығымен ластануының өзгеруін ескеретін КК

Бойлық еңіс	Коэффициент КУ
0	1,00
2	1,06
4	1,07
6	1,18
8	1,55

 

КС жел жылдамдығына байланысты көміртегі тотығы концентра-циясының өзгеру коэффициенті 3.8-кестеге сәйкес айқындалады.

3.8-кесте – Жел жылдамдығына байланысты көміртегі тотығы концентрациясының өзгеруін ескеретін коэффициент

Жел жылдамдығы, м/с	Коэффициент КС
1	2,70
2	2,00
3	1,50
4	1,20
5	1,05
6	1,00

 

Ауаның салыстырмалы ылғалдылығына байланысты көміртегі тотығы концентрациясының өзгеруін анықтайтын КВ коэффициентінің мәні 3.9-кестеге сәйкес келтірілген.

 

3.9-кесте – Ауаның салыстырмалы ылғалдылығына байланысты коэффициент

Салыстырмалы ылғалдылық, %	Коэффициент КВ
100	1,45
90	1,30
80	1,15
70	1,00
60	0,85
50	0,75

 

Қиылыстардағы көміртегі тотығымен ауаның ластануын арттыру коэффициенті 3.10-кестеге сәйкес келтірілген.

 

3.10-кесте – Қиылыстарда атмосфералық ауаның көміртегі тотығымен ластануын арттыру коэффициенті

Қиылысу түрі	Коэффициент КП
Реттелетін қиылысу:
бағдаршаммен қалыпты	1, 8
бағдаршаммен басқарылады	2,1
өзін-өзі реттейтін	2,0
Реттелмейтін:
жылдамдықтың төмендеуімен	1, 9
сақиналы	2,2
міндетті аялдамамен	3,0

 

Атмосфералық шаралар

Атмосфераны ластауда көлік құралдарының ерекше маңыздылығын ескере отырып, «Павлодар қаласының 2015–2020 жылдарға арналған ПДҚ» қабылданды, онда келесі іс-шаралар көзделген.

 Көлік құралдарының қоршаған ортаға әсерін экологиялық бағалауды жүргізу.

Көлік тораптарын оңтайлы ажырата отырып, қаланың автомобиль жолдарында көлік құралдарының қозғалысының оңтайлы схемасын әзірлеу.

Павлодарда «Жасыл толқын» типі бойынша қозғалысты басқарудың автоматтандырылған жүйелерін ең көп жүретін тас жолдарда енгізу.

Атмосфералық ауа тұрғысынан қоршаған ортаның жай-күйін бағалау және тиісті басқарушылық шешімдер қабылдау үшін қажетті «Атмосфералық ауаны қорғау және Павлодар қаласының ШҚҚ стандарттары (МПЕ)» жиынтық көлемін әзірлеу.

Жұмыс тапсырмасы. Осы практикалық жұмысты орындау барысында әр студент келесі әрекеттерді орындауы керек:

1) Осы зертханалық жұмыста баяндалған автокөліктің қоршаған ортаға әсерін бағалау әдістемесімен танысу;

2) Тәуелсіздік, Ак көшелері ауданындағы жолдарда белгілі бір уақыт аралығында автокөлік құралдарының саны мен түрін есептеуді жүргізсін Сәтпаев, Ломов;

3) бақылау бекеті ауданындағы қоршаған ортаның жай-күйіне бағалау жүргізуге міндетті;

4) бақылау нәтижелерін бақылау хаттамасына енгізу;

5) атмосфералық ауадағы көміртегі тотығының концентрациясын мг/м³ есептеу және оны ШРК-мен салыстыру;

6) зертханалық жұмыс туралы есеп жасау;

7) эксперимент нәтижелері негізінде қорытынды жасау

Практикалық жұмысты орындау бойынша нұсқаулар. Студенттер топтарға бөлініп, әртүрлі бір жақты көшелердің белгілі бір учаскелеріне орналастырылады.

Екі жақты қозғалыс жағдайында әрбір топ өз жағына орналастырылады.

Автокөлік қозғалысының қарқындылығы 30 минут ішінде әртүрлі типтегі автомобильдерді есептеу әдісімен анықталады. автомобильдер үш санатқа бөлінеді: карбюраторлы қозғалтқышы бар, дизельді, автобустар.

Өлшеу нәтижелері бақылау хаттамасына енгізіледі. Көлік құралын бақылау постынан өткен кезде ол 3.11-кестеге сәйкес тиісті санаттағы хаттаманың оң жақ бағанына крест түрінде тіркеледі.

 

 

Бақылау хаттамасы

Бақылау орны _______________________

Күні _________________________________

Бақылау уақыты: бастап___ сағат ___ мин. дейін ___ сағат ___ мин.

 

3.11-кесте – Бақылау хаттамасын толтыру мысалы

Көлік түрі	Бірліктер саны
Жолаушы
Жеңіл жүк (5 тоннаға дейін)
Орташа жүк (5-8 тонна)
Ауыр жүк (дизельдік) (8 тоннадан астам)
Автобус

 

Әрбір бақылау нүктесінде көшені бағалау жүргізіледі:

1) көше түрі: бір жақты құрылысы бар қала көшелері (жағалаулар, эстакадалар, үйінділер), екі жақты құрылысы бар тұрғын көшелер, ойықтағы жолдар, магистральдық көшелер және екі жағынан көп қабатты құрылысы бар жолдар, көлік тоннельдері және т. б.

2) қиылыстар (қиылыстар): реттелетін (өзін-өзі реттейтін, бағдаршам) немесе реттелмейтін (жылдамдықтың төмендеуімен, айналма және т.б.).

3) еңіс. Көз өлшегішпен немесе эклиметрмен анықталады.

4) желдің жылдамдығы. Анемометрмен анықталады.

5) ауаның салыстырмалы ылғалдылығы. Психрометрмен анықталады.

6) ағаштардан қорғаныш жолағының болуы.

Жиналған материалдар зертханалық журналға жазылады.

Көшеде эксперименттік зерттеулер жүргізу мүмкін болмаған жағдайда (ауа-райының нашарлығы және т.б.) зертханалық жұмыс оқытушыдан алынған бастапқы деректер негізінде есептеу жолымен жүргізіледі.

Мысалы: көп қабатты құрылысы бар қаланың магистральды көшесі екі жағынан (қиылыссыз), бойлық еңісі 2, желдің жылдамдығы 4 м/с, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 70 %, температурасы 20 °С екі бағыттағы автомобиль қозғалысының есептік қарқындылығы сағатына 500 автомашина (N).

Автокөлік құрамы:

- 70 % жеңіл автомобильдер;

- 10 % жүк көтергіштігі төмен жүк автомобильдері;

- 10 % Орташа жүк көтергіштігі бар

- 5 % Жүк көтергіштігі дизельді қозғалтқыштары бар және 5 % автобустар.

Нәтижелерді өңдеу бойынша нұсқаулар.

Атмосфералық ауаның көміртегі тотығының концентрациясы бойынша автомобильдердің пайдаланылған газдарымен ластануы (1) формула бойынша мг/м³ есептеледі (есептеу әдістемесі жоғарыда сипатталған). Алынған нәтиже көміртегі тотығының ШРК-мен салыстырылады. Көміртегі тотығы бойынша автокөлік шығарындыларының ШЖК 5 мг/м³ тең. Практикалық жұмыс бойынша есепті ресімдеуге қойылатын талаптар.

 

Бақылау сұрақтары

 

1. Магистральды көше учаскесіндегі көлік қозғалысының қарқындылығы қалай анықталады?
2. Бақылау бекеті ауданындағы көшені бағалау қалай жүргізіледі?
3. Рельефтің көлбеуі, желдің жылдамдығы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы қандай құрылғылармен анықталады?
4. Топырақ жамылғысын нормалау қалай жүзеге асырылады?
5. Кларк ноосферасына анықтама беріңіз?
6. Бірнеше химиялық заттардың бірлескен әрекеті кезінде адам ағзасына қандай әсер етуі мүмкін? Мысалдар
7. Факторлардың біріккен, аралас және кешенді әсеріне анықтама беріңіз?
8. Шамамен қауіпсіз әсер ету деңгейі дегеніміз не?
9. 1 және 2 қауіптілік класына жататын заттарға мысал келтіріңіз
10. Қоршаған ортаның жай-күйін мониторингтік бақылаулардың реттілігі мен құрамын сипаттау.