Расчет загрязнения почвы придорожной полосы автотранспортными выбросами свинца

МИНОБРНАУКИ РОССИИ                                                                   Ухтинский государственный технический университет

Кафедра технологии и машин лесозаготовок  и прикладной геодезии 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЁТНО  – ГРАФИЧЕСКИЕ  РАБОТЫ

по дисциплине: «Лесотранспорт как система-водитель-автомобиль-дорога-природная среда» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил

студент гр. ЛИ - 07:                                                                       Арутюнян А. Ю. 

Проверил

преподаватель:                                                                               Воронина М. А.   
 

Ухта 2011 г.

Расчетно-графическая  работа № 1

«Расчет загрязнения почвы придорожной полосы автотранспортными выбросами свинца»

     При работе двигателей транспортных средств  образуются «условно твердые» выбросы, состоящие из аэрозольных пылевидных частиц. В наиболее значительном количестве образуются выбросы соединений свинца и углерода (сажи); при большой интенсивности движения существенное воздействие могут оказать выбросы кадмия и цинка.

     Выбросы соединений цинка происходят одновременно с выбросами отработанных газов при работе двигателей внутреннего сгорания автомобилей на этилированном бензине. Соединения свинца в настоящее время употребляются в качестве антидетонирующей добавки в этилированном бензине марки А-76 в количестве 0,17 г/кг и для А-93 в количестве 0,37 г/кг.

     Считается, что около 20 % общего количества свинца разносится с газами в виде аэрозолей, 80 % выпадает в виде твердых частиц размером до 25 мк и водорастворимых  соединений на поверхности прилегающих к дороге земель накапливается в почве на глубине пахотного слоя или на глубине фильтрации воды атмосферных осадков. Опасность накопления соединений свинца в почве обусловлена высокой доступностью его растениям и переходом по звеньям пищевой цепи в животных, птиц и человека.

     Предельно допустимая концентрация свинца в почве  по общесанитарному показателю с  учетом фонового загрязнения установлена 32 мг/кг.

     Оценка  загрязнения придорожных земель выбросами автомобилей следует вести на основе определеного расчетным путем уровня загрязнения поверхностного слоя почвы.

     Цель  работы. Определить величину отложения свинца в почве в условиях реконструкции лесовозной автомобильной дороги IY_в категории по нормативам II_в категории.

     Исходные  данные: для выполнения расчётно-графических работ приведены в таблице 1, (зачётная книжка № 071142).

     Таблица 1

1. Расчет для случая отказа от реконструкции дороги 

      По  рисунку 1 в соответствии со средней  скоростью транспортного потока определяется коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия (m_р).

Рисунок 1 – Зависимость величины коэффициента “m_p” от средней скорости транспортного потока

m_p = 2,5 
 

2. Определение эмиссии свинца 

      К_П = 0,74 – коэффициент пересчета единиц измерения;

      т_р – коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия, принимается по рисунку 1 в зависимости от средней скорости транспортного потока (т_р=2,5);

      К_О – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов (К_О=0,77);

      К_т – коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде твердых частиц в общем объеме выбросов (К_т=0,80);

      N_i – среднесуточная интенсивность движения автомобилей данного типа (марки), средняя за срок службы дороги, авт./сут.;

      P_i - содержание добавки свинца в топливе, применяемом в автомобиле данного типа, г/кг.

3. Определяется количество отложений свинца на поверхности земли для разных значений величины расстояния от кромки проезжей части 

      К_l – коэффициент, учитывающий расстояние от края проезжей части, принимается согласно заданию;

      U_V  - коэффициент, зависящий от силы и направления ветров (U_V=0,7);

      Т_р – расчетный срок эксплуатации дороги в сутках, принимается согласно варианту (Т_р=5475 сут);

      Р_Э – мощность эмиссии свинца при данной среднесуточной интенсивности движения средней за расчетный период, в мг/м сут. (Р_Э=40,39 мг/м сут.);

      F – фоновое загрязнение поверхности земли, мг/м²_, при расчетах можно принять как отсутствующее.

      мг/м.сут.;

        мг/м.сут.;

      мг/м.сут.;

      мг/м.сут.;

      мг/м.сут;.

        мг/м.сут.;

       мг/м.сут.;

      мг/м.сут.;

      мг/м.сут.;

      мг/м.сут. 

4. Определение количества свинца в почве 

    Р_с – уровень загрязнения поверхностного слоя почвы свинцом, мг/кг;

      h – толщина почвенного слоя (метров), в котором распределяются выбросы свинца (h=0,3 м);

ρ – плотность почвы, принимается 1600 кг/м³;

      Р_пов - величина отложения свинца на поверхности земли, мг/м².

 мг/кг;    мг/кг;

 мг/кг;    мг/кг;

 мг/кг;    мг/кг;

 мг/кг;    мг/кг;

 мг/кг;    мг/кг 

      Результаты  расчета сводятся в таблицу.

     По  результатам расчета строится график зависимости загрязнения почвы  свинцом Р_с = f(L). 
 
 
 

Рисунок 2 – График зависимости загрязнения почвы свинцом. 

Вывод: после проведения расчётов становится ясно, что с увеличением коэффициента, учитывающего расстояние от края проезжей части увеличивается уровень загрязнения поверхностного  слоя почвы свинцом.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-графическая  работа № 2

«Расчет загрязнения атмосферы токсичными компонентами отработанных газов»

                 Загрязнение воздуха ухудшает качество среды обитания всего населения придорожных территорий, и контрольные санитарные и природоохранные органы обосновано обращают на него первоочередное внимание. Загрязнение поверхности земли транспортными и дорожными выбросами накапливается постепенно, в зависимости от числа проходов транспортных средств и сохраняется очень долго даже после ликвидации дороги [1]. Накапливающиеся в почве химические элементы, особенно металлы, охотно устраиваются растениями и через них по пищевой цепи переходят в организм животных и человека. Часть их растворяется и выносится стоковыми водами, попадает затем в реки, водоемы и уже через питьевую воду также может оказаться в организме человека. В состав отработанных газов двигателей автомобильного транспорта входит ряд компонентов, из которых существенный объем занимают токсичные газы: окись углерода – СО, углеводороды – С_nН_m, окислы азота – NO_x, соединения свинца. Оценку уровня загрязнения воздушной среды указанными отработавшими газами следует производить на основе прогнозов в соответствии с расчетами. Методика расчета основана на поэтапном определении эмиссии (выбросов) отработавших газов, концентрации загрязнения воздуха этими газами на различном удалении от дороги и затем – сравнении полученных данных с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) данных веществ в воздушной среде [2]. При расчете выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия. В качестве расчетной принимается интенсивность движения различных типов автомобилей в смешанном потоке в соответствии с Руководством по определению пропускной способности автомобильных дорог, Минавтодор, 1982 г. С учетом п. 1.5 СниП 2.05.02-85.

     Цель  работы. Определить концентрацию загрязнения атмосферного воздуха СО, C_nH_m, NO_x свинца на различном расстоянии от автомобильной дороги на расчетном поперечнике.

1. По рисунку 3 в соответствии со средней скоростью транспортного потока определяется коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия (т).

Рисунок 3 – Зависимость коэффициента “m”, учитывающего дорожные и автотранспортные условия движения от средней скорости транспортного потока 

m = 0,29. 

        2. Определение удельной эмиссии загрязняющих веществ по компонентам: 

      q – мощность эмиссии данного вида загрязнений от транспортного потока на конкретном участке дороги, г/м.с;

      - коэффициент перехода к принятым  единицам измерения;

     т – коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия, принимается по рисунку 2 (m = 0,29);

     G_ik – средний эксплуатационный расход топлива для данного типа (марки) карбюраторных автомобилей, л/км;

     G_ig – средний эксплуатационный расход топлива для данного типа (марки) дизельных автомобилей, л/км;

     N_ik – расчетная перспективная интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей, авт./час;

     N_ig – расчетная перспективная интенсивность движения каждого выделенного типа дизельных автомобилей, авт./час;

     К_k и K_g – коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения для карбюраторных и дизельных типов двигателей соответственно, принимаются по таблице 3.

Таблица 3

Значения  коэффициентов К_k и K_g

     Эмиссия загрязняющих веществ определяется для:

– окиси  углерода q_CO:

– углеводорода q_CH:

– оксидов азота q_NO:

        3. Определение эмиссии свинца: 

где    - коэффициент перехода к принятым единицам измерения;

     т_р – коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия (т_р=2,5);

     K₀ – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов (K₀=0,77);

     К_r –- коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде аэрозолей в общем объеме выбросов (К_r=0,15);

     P_i – содержание добавки свинца в топливе, применяемом в автомобиле данного типа, г/кг. (В этилированном бензине марки А-76 в количестве 0,17 г/кг и для А-93 – в количестве 0,37 г/кг.)

– эмиссия  свинца:

          4. Определение концентрации загрязнения атмосферного воздуха различными компонентами в зависимости от расстояния от дороги. 

      С – концентрация данного вида загрязнения в воздухе, мг/м³;

     σ – стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м. Принимается по таблице 4;

     V – скорость ветра, преобладающего в расчетный месяц летнего периода, м/с (V=4 м/с);

     φ – угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги (φ=30°). При угле от 90° до 30° скорости ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30° – коэффициент 0,5.

Таблица 4

     Расчет  концентрации загрязнения атмосферного воздуха различными компонентами (С_СО, С_CH, С_NO, С_Pb) производится для нескольких величин расстояний (20, 40, 60, 80, 100, 150 метров). Пример расчета для 20 м:

– концентрация окиси углерода С_СО:

   мг/м³ ;

– концентрация углеводородов С_СН:

 мг/м^{3 ;}

– концентрация окиси азота С_NO

 мг/м^{3 ;}

– концентрация свинца С_Pb

 мг/м³

       Результаты расчетов сводятся в таблицу, затем строится график распространения загрязнений в зависимости от расстояния от дороги. 

Таблица 5

      Рисунок 4 – График загрязнения атмосферного воздуха различными компонентами. 

      Вывод: после проведения расчётов можно сделать однозначный вывод, что с увеличением расстояния от кромки проезжей части уменьшается концентрация загрязнения атмосферного воздуха различными компонентами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-графическая  работа № 3

«Расчет уровня шума»

        Оценка уровня шумового воздействия транспорта на окружающую среду производится при наличии в зоне влияния дорог мест, чувствительных к шумовому воздействию селитебных и промышленных территорий населенных пунктов, санитарно-курортных зон, территорий сельскохозяйственного назначения (при наличии специальных требований), заповедников, заказников, а также в других случаях, специально обусловленных заданием на проектирование. Возникающий при движении транспортных средств шум ухудшает качество среды обитания человека и животных на прилегающих к дороге территориях. Шум действует на нервную систему человека, снижает трудоспособность, уменьшает сопротивляемость сердечнососудистым заболеваниям [3]. Оценку производственного шума в соответствии с СНиП II-12-77 проводят по величине эквивалентного уровня измерением в дБА, что позволяет учесть неоднородность интенсивности шума во времени. Величина эквивалентного уровня транспортного шума, образующегося на эксплуатируемой дороге, зависит от следующих факторов:

     транспортные  факторы - количество транспортных средств, состав движения, эксплуатационное состояние транспортных средств, объем и характер груза, применение звуковых сигналов;

     дорожные  факторы – плотность транспортного потока, продольный профиль (подъемы, спуски), наличие и тип пересечений и примыканий, вид покрытия (шероховатость), ровность покрытия, поперечный профиль (наличие насыпей и выемок), число полос движения, наличие разделительной полосы, наличие остановочных пунктов для транспорта;

       природно-климатические факторы – атмосферное давление, влажность воздуха, температура воздуха, скорость и направление ветра, турбулентность воздушных потоков, осадки.

       Цель работы .Обеспечить допустимый уровень шума в селитебной зоне населенного пункта на расстоянии 50 метров от оси движения на высоте 12 метров от поверхности земли. Поверхность земли покрыта густым травяным покровом.

        Исходные данные:

 N – интенсивность движения, N =150 авт./час;

V – скорость потока, V =40 км/час. 

       1. Определение ; для скорости транспортного потока V (км/ч) и интенсивности движения N (авт./ч) по таблице 6. 

Таблица 6 – Значение величины

= 69,5 дБА

        2. Определение ∆L_l – снижение уровня транспортного шума при удалении точки измерения от оси движения на 50 метров по таблице 7 с поправочными  коэффициентами для травяного покрова; .