Инженерная экология: Лабораторная работа №2 (часть 2)

1.2. Критерии оценки состояния атмосферного воздуха

Вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, попадают в организм человека главным образом через органы дыхания. Вдыхаемый загрязненный воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, откуда примеси поступают в кровь и лимфу.

В нашей стране проводятся работы по гигиенической регламентации (нормированию) допустимого уровня содержания примесей в атмосферном воздухе. Обоснованию гигиенических нормативов предшествуют многоплановые комплексные исследования на лабораторных животных, а в случае оценки реакций организма на действия загрязняющих веществ и на добровольцах. При таких исследованиях используются самые современные методы, разработанные в биологии и медицине.

Важнейшими показателями, отражающими загрязнение атмосферы, являются: ПДК, ПДКМР, ПДКСС, СИ, НП, ИЗА.

• ПДК – предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.
• ПДКМР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20 – 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
• ПДКСС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.
• СИ – стандартный индекс – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК.
• НП – наибольшая повторяемость (%) превышения ПДК.
• ИЗА – комплексный индекс загрязнения атмосферы.

Гигиенические нормативы

В настоящее время определены предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе более чем 500 веществ. Предельно допустимая концентрация (ПДК) — это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает и не окажет на него вредного влияния (включая отдаленные последствия) и на окружающую среду в целом.

Гигиенические нормативы должны обеспечивать физиологический оптимум для жизни человека, и, в связи с этим, к качеству атмосферного воздуха у нас в стране предъявляются высокие требования. В связи с тем, что кратковременные воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ могут вызвать функциональные изменения в коре головного мозга и в зрительном анализаторе, были введены значения максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДКмр.). С учетом вероятности длительного воздействия вредных веществ на организм человека были введены значения среднесуточных предельно допустимых концентраций (ПДКсс).

Таким образом, для каждого вещества установлено два норматива: ПДКмр (осредненная за 20-30 мин) и ПДКсс (для предупреждения общетоксического, мутагенного, канцерогенного действия).

В местах, где расположены курорты, на территориях санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек концентрации примесей, загрязняющих атмосферный воздух, не должны превышать 0,8 ПДК.

Практическая часть

Цель работы: оценить ожидаемый уровень загрязнения воздуха по концентрации оксида углерода II (CO) придорожной территории населенных пунктов, в частности — при выборе места для строительства жилых и общественный зданий. Сделать выводы и конкретные предложения по снижению уровня загазованности атмосферного воздуха вблизи автодороги.

Порядок выполнения работы:

1. Получение исходных данных (Приложение 1).
2. Расчетно-графическая часть:
   • 2.1. Рассчитать ориентировочный уровень концентрации угарного газа с учетом интенсивности и скорости движения, состава транспортного потока, подъемов полотна дороги на расстоянии от кромки дороги: 10, 25, 50, 75, 100 и 150 м.
   • 2.2. Привести графическую зависимость концентрации угарного газа от расстояния от края проезжей части дороги.
   • 2.3. Исходя из рассчитанного уровня загрязнения, определить необходимое расстояние между кромкой дороги и безопасной границей жилой застройки.
   • 2.4. Дать оценку уровню загрязненности, сравнив концентрации с ПДКсс=3 мг/м³.
3. Сделать вывод и предложить методы снижения загазованности (технические, градостроительные, правовые и организационные).

Методика расчета

Для ориентировочных расчетов уровня концентрации окиси углерода над кромкой проезжей части предлагается пользоваться эмпирической формулой:

СО₀ = (7,33 + 0,026 · N) · K₁ · K₂ · K₃, (1)

где:

• СО₀ – уровень концентрации углерода на высоте 1,5 м над кромкой проезжей части, мг/м³;
• N – интенсивность движения автомобилей с бензиновыми двигателями, авт./час;
• K₁ – коэффициент учета состава транспортного потока и его средней скорости (таблица 2);
• K₂ – коэффициент учета влияния подъемов на выбросы (таблица 3);
• K₃ – коэффициент учета установки нейтрализаторов (без нейтрализаторов K₃ = 1, с применением K₃ = 0,15).

Примечание: четные номера вариантов рассчитывают с учетом нейтрализаторов, нечетные — без.

Таблица 2: Коэффициент учета состава транспортного потока (K₁)

Доля бенз. авто, %	40 км/ч	50 км/ч	60 км/ч	70 км/ч	80 км/ч
10	0,72	0,65	0,54	0,46	0,55
20	0,77	0,69	0,62	0,57	0,67
30	0,82	0,73	0,70	0,66	0,75
40	0,86	0,76	0,77	0,78	0,85
50	0,91	0,80	0,84	0,90	0,95
60	0,95	0,89	0,89	0,93	1,03
70	1,00	0,87	0,95	1,04	1,12
80	1,05	0,90	—	—	—

Таблица 3: Коэффициент учета влияния подъема дороги (K₂)

Величина подъема, ‰	< 10	10 – 30	30 – 50	50 – 70
Коэффициент K₂	1	1,02	1,04	1,06

Для расчета концентрации СОₓ в точке, удаленной от кромки на расстояние X (м):

СОₓ = 0,5 · СО₀ – 0,1 · X (2)

Если при расчете COₓ < 0, уровень загрязнения считается пренебрежимо малым (принимается равным 0).

Приложение 1: Исходные данные (варианты 1-30)

№ вар.	Интенсивность (авт/ч)	Скорость (км/ч)	Подъем (‰)	Доля бенз. (%)
1	500	70	0	40
2	1700	80	70	70
3	510	60	1	40
4	1710	70	68	70
5	520	50	5	40
6	1720	80	66	60
7	530	80	9	30
8	1730	40	64	70
9	540	70	2	30
10	1740	60	62	70
11	550	60	4	30
12	1750	70	60	60
13	560	50	6	30
14	1760	80	55	50
15	570	40	8	20
16	1770	40	50	50
17	580	40	0	10
18	1780	70	45	50
19	590	80	3	20
20	1790	50	40	60
21	600	70	5	20
22	1800	80	45	40
23	610	60	7	20
24	1810	40	40	40
25	620	50	9	20
26	1820	50	35	50
27	630	80	1	10
28	1830	40	30	30
29	640	70	4	10
30	1840	70	25	40

Приложение 1: Исходные данные (варианты 31-50)

№ вар.	Интенсивность (авт/ч)	Скорость (км/ч)	Подъем (‰)	Доля бенз. (%)
31	650	80	6	10
32	1850	60	20	40
33	660	50	8	10
34	1860	50	17	40
35	670	80	0	10
36	1870	40	15	20
37	680	60	5	10
38	1880	60	13	30
39	690	70	9	10
40	1890	40	11	20
41	510	70	0	40
42	1710	80	70	70
43	520	60	1	40
44	1720	70	68	70
45	530	50	5	40
46	1730	80	66	60
47	540	80	9	30
48	1740	40	64	70
49	540	70	2	30
50	1750	60	62	70

Приложение 2: Образец титульного листа

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

Кафедра «Техносферная и экологическая безопасность»

ОТЧЕТ О ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №2
«Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта по концентрации оксида углерода»

ВЫПОЛНИЛ: ФИО студента ______________ № группы ______________ № варианта ______________

ПРОВЕРИЛ: _________________ (должность, ФИО)

Санкт-Петербург, 20__

Библиографический список

1. Федеральный закон от 04.05.1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха».
2. ГОСТ 17.2.3.02–14. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями.
3. Постановление Правительства РФ от 02.03.2000 г. № 183 «О нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух…».
4. Перечень методик, используемых в 2016 году для расчета, нормирования и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. СПб. : НИИ «Атмосфера», 2015.
5. Рекомендации по оформлению и содержанию проектов нормативов допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) для предприятий. М. : Госкомприроды РСФСР, 1990.
6. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. СПб. : НИИ «Атмосфера», 2012.
7. Методы расчетов рассеивания вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе. Утв. Приказом Минприроды России от 06.06.2017 г. № 273.
8. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. СПб. : НИИ «Атмосфера», 2015.
9. Экологический мониторинг: Учебное пособие. Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академпроект, 2008.
10. Якунина И.В., Попов Н.С. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009.
11. Горшков М.В. Экологический мониторинг. Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010.
12. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг. М.: РГОТУПС, 2003.
13. Силуков Ю.Д. Экологическая безопасность на автомобильных дорогах. Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2004.