Расчет предотвращенного ущерба от выхлопных газов двигателей транспортных средств воздушному бассейну

Особенности методики и основные этапы расчета абсолютного и предотвращенного ущербов, наносимых воздушному бассейну выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Аэрозоли как дисперсные системы, состоящие из мелких твердых или жидких частиц.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

"Расчет предотвращенного ущерба от выхлопных газов двигателей транспортных средств воздушному бассейну"

Введение

ущерб бассейн выхлопной газ

На долю выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания приходится 50-60 % основных загрязнителей атмосферного бассейна, в мегаполисах уровень загрязнения еще выше - 85-90 %.

В данной работе приведена методика расчета абсолютного и предотвращенного ущербов, наносимых воздушному бассейну выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.

Только одного улучшения качества исходного моторного топлива можно в значительной мере снизить социально-экологический ущерб. В совокупности с комплексом инженерных методов защиты окружающей среды, например, использование на борту транспортных средств каталитических нейтрализаторов, снижение ущерба будет еще более весомым.

Цели работы:

1. Определить абсолютный ущерб от действия токсикантов выхлопных газов двигателей транспортных средств воздушному бассейну.

2. Определить предотвращенный ущерб воздушному бассейну при замене высокотоксичного топлива на менее токсичное.

3. Определить величину удельного предотвращения ущерба воздушному бассейну.

4. Разработать рекомендации по снижению ущерба воздушному бассейну от выхлопных газов двигателей транспортных средств.

Теоретическая часть работы

В результате антропогенной деятельности в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, военно-промышленном комплексе наносится ущерб окружающей среде, обусловленный выделением вредных токсичных компонентов, теплоты, электромагнитных полей, ионизирующих излучений, шума, вибраций, биологических токсикантов, тяжелых металлов, минеральных удобрений, моющих и поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов. В результате совокупного воздействия этих выделений на окружающую среду нарушается один из основных законов экологии - принцип взаимосвязи, взаимодействия человека с окружающей средой, что приводит к ущербу.

Ущерб, наносимый окружающей среде, распределяется следующим образом между оболочками Земли: воздушный бассейн - 70 %, водный бассейн - 20 %, литосфера - 10 %.

Абсолютный ущерб может быть рассчитан в зависимости от вклада вредных выделений рассматриваемого объекта антропогенной деятельности по эмпирическим и теоретическим моделям (выражается в руб./год).

Предотвращенный ущерб, , руб./год, определяется по формуле:

где и - величина абсолютных ущербов, приходящихся на разное время: - до внедрения природоохранных мероприятий и - после внедрения новых природоохранных мероприятий.

Практическая часть работы

В результате сжигания углеводородного топлива в двигателях транспортных средств (ДТС) образуются выхлопные газы, содержащие более 250 наименований токсикантов. На долю выхлопных газов приходится более 60 % основных загрязнителей воздушного бассейна. При сжигании топлива в ДТС на выхлопе образуется аэрозоль - бидисперсная структура в системах «пары-воздух», «пыль-воздух», то есть растворимые в воздухе пары жидкой фазы или пыль (тяжелые металлы, сажа). Основные виды топлива, используемые в ДТС: бензин, дизельное топливо, ракетное топливо (керосин), мазут. Бензины подразделяются на этилированные, содержащие соединения свинца для повышения октанового числа и неэтилированные, не содержащие в своем составе соединений свинца. Этилированные бензины относятся к категории высокотоксичных, а неэтилированные - к малотоксичным.

Расчет

Бензин этилированный в сравнении с неэтилированным

Рисунок 1. Принципиальная схема работы ДТС и получение выхлопных газов: Т - топливо, В - воздух, ТВС - топливная смесь, Q - теплота, выделяемая при сжигании топлива, А - работа; ВГ - выхлопные газы, Аэр - аэрозоль ВГ, СВ - соединения свинца, н/б, э/б - соответственно неэтилированный и этилированный бензин, ТИ - тепловой импульс, К_н - каталитический нейтрализатор.

Для упрощения расчетов в случае использования неэтилированного бензина принимается, что выхлопной газ содержит аэрозоль, а в случае этилированного бензина ВГ содержит аэрозоль и соединения свинца.

Аэрозоли - это дисперсные системы, состоящие из мелких твердых или жидких частиц, взвешенных в газовой сфере, обычно в воздухе.

Абсолютный ущерб, наносимый выхлопными газами ДТС, , руб./год, определяют по формуле:

, где

- константа, численное значение которой равно руб. на условную тонну выбросов, руб./усл.т.;

- показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над различными территориями (таблица 1);

- поправка, учитывающая характер рассеяния примеси в атмосфере. При скорости оседания примеси со скоростью менее 1см/с.

, где

- геометрическая высота устья источника, м;

- среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с, обычно принимают равным 3 м/с;

- безразмерная поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере, вычисляемая по формуле:

, где

- среднегодовая разность температур в устье источника и в атмосфере ⁰С.

Для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 м/с (по исходным данным 2,7 м/с):

Значения показателя от типа территории

Таблица 1

Тип загрязняемой территории
Территории курортов, заповедников, заказников Территории пригородных зон отдыха и садовых участков Территории населенных пунктов с плотностью населения n чел/га Территории промышленных предприятий (включая защитные зоны) Леса: 1-ая группа 2-ая группа 3-я группа Пашни: южные зоны (южнее 500с.ш.) центральный черноземный район, Южная Сибирь Прочие районы Сады, виноградники Пастбища, сенокосы	10 8 (0,1га/чел)n 4 0,2 0,1 0,025 0,25 0,15 0,1 0,5 0,05

 - приведенная масса годового выброса средних компонентов выхлопных газов, поступающих в атмосферный бассейн. , т/год, определятся по формуле:

, где

- безразмерный показатель относительной опасности вредного компонента i-го вида;

- число компонентов выхлопного газа;

- масса выброса вредного компонента i-го вида, т/год.

В зависимости от рассматриваемых вариантов на этилированном или неэтилированном бензинах находим, соответственно, абсолютные величины ущербов У_э/б и У_н/б. Далее находим предотвращенный ущерб, П, руб./год, полученный в результате перехода на менее токсичное топливо - неэтилированный бензин:

,

и удельный предотвращенный, руб./т, ущерб:

, где

- масса израсходованного топлива, т/год.

Исходные данные заносим в таблицу 2.

Исходные данные

Таблица 2

№ варианта	Расход топлива (т/год)	Скорость оседания примесей (см/с)	Высота устья источника (м)	Концентрация токсикантов (кг/т)	Показатель относит. опасности	(м.д.)
				Ссв	Саэр	Асв	Аэ/б	Ан/б
13	20000	2,7	0,6	0,18	3,3	3500	400	200	0,7

С_св, С_аэр - соответственно, концентрация соединений свинца (ТЭС) и аэрозоли, кг/т.;

А_св, А_э/б, А_н/б - соответственно, показатель относительной опасности соединений свинца и аэрозоли при работе ДТС на этилированном и неэтилированном бензине;

- доля летучих соединений свинца, поступающих с вых...