авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

1

Министерство Защиты Окружающей Среды Израиля

Центр Экологических Систем и Технологий (ЭКОСТ)

АВТОТРАНСПОРТ И ЭКОЛОГИЯ ГОРОДОВ ИЗРАИЛЯ

Пособие для русскоязычных репатриантов

При финансовой поддержке Министерства Защиты окружающей среды

При поддержке:

* Министерства Абсорбции Израиля

* Муниципалитета Иерусалима

* Управления Абсорбции Муниципалитета Иерусалима * Иерусалимского Общинного Дома Иерусалим, 2012 2 Авторский коллектив:

Д-р. Валерий Анфимов- Введение, главы 1-7, 8,10,12-15.

M.Sc. Елена Гольдман- главы 6,7,9,11,14.

Под научной редакцией проф. Ноны Манусовой и д-р. Валерия Анфимова Содержание Введение …………………………………………………………………. 1. Город - как большая система. Классификация городов. Города Израиля. Особенности больших городов………………………………… 2.Автомобилизация и ее параметры. Парк автомобилей в Израиле. Парк автомобилей в городах Израиля………………………………………… 3.Структурная схема системы ВАДОС. Процессы, происходящие при движении автомобилей в городах……………………………………… 4. Характеристика отходов от работы автомобильного транспорта.

Отходы от работы двигателей (полютанты). Отходы от износа тормозов. Отходы от износа шин. Отходы от износа асфальтобетонных покрытий…………………………………………………………………. 5.Модели для определения объемов отходов от работы автомобильного транспорта………………………………………………………………… 6.Режимы движения автотранспорта в городах. Интенсивность и состав движения. Скорость движения…………………………………………..74.

7.Влияние состояния дорог и улиц на скорость движения. Зависимость объемов отходов автотранспорта от скорости движения для различных типов автомобилей………………………………………………………. 8.Определение объемов отходов автотранспорта от износа тормозов, пневматических шин и асфальтобетонного покрытия………………. 9.Определение объемов отходов автотранспорта по улицам и перекресткам в городе ( на примере Иерусалима)…………………… Влияние отходов автотранспорта на уровень заболевания 10.

населения.……………………………………………………………… 11.Трансформация отходов автотранспорта………………………….. 12.Комплексная модель системы ВАДОС…………………………….. 13 Метод определения объемов отходов в городах на основе данных статистической отчетности…………………………………………….. 14 Районирование городской территории на основе биотопов……… 15.Управление системой ВАДОС. Мероприятия по снижению объемов загрязнения от автотранспорта………………………………………… Литература………………………………………………………………. Введение Уважаемые читатели! Перед Вами книга, которая посвящена вопросу экологии городов Израиля с учетом действия автомобильного транспорта. Она является естественным продолжением недавно изданной книги Устойчивое развитие Израиля на основе системного анализа, вышедшей под эгидой Министерства Защиты Окружающей Среды и Центра ЭКОСТ.

Автотранспорт является наиболее развивающейся отраслью в мире.

Он приносит 60-80% загрязнения атмосферы и территории. В Израиле парк автомобилей насчитывает более 2.4 млн. единиц транспортных средств с ежегодным приростом около 0.25 млн. автомобилей. С ростом уровня автомобилизации страны, возрастает объем отходов от работы автотранспорта, в особенности в городах. Это требует составления карт загрязнения города отходами автотранспорта по улицам и проспектам с целью разработки мероприятий по снижению загрязнения и улучшению экологического состояния окружающей среды.

В первой главе представлен город - как большая система с различными подсистемами. Приведены классификации городов по различным признакам. Дана классификация городов Израиля и рассчитана величина жизненного пространства для них. Приведены особенности больших городов и их проблемы.

Во второй главе рассмотрена автомобилизация и ее параметры.

Приведен парк автомобилей в Израиле и в отдельных городах по годам на основе данных статистической отчетности. Показаны темпы развития автомобилизации для Иерусалима, Телль - Авива и Хайфы.

В третьей главе представлена структурная схема системы ВАДОС, а также рассмотрены процессы, происходящие при движении автомобилей в городах.

Четвертая глава посвящена характеристики отходов от работы автотранспорта. Даны подробное описание отходов от работы двигателей, от износа тормозов, шин и асфальтобетонного покрытия с учетом исследований, выполненных в различных странах.

В пятой главе рассмотрены различные модели для определения отходов от работы автотранспорта. Дан анализ моделей, используемых метеорологами. Приведена модель ВАДОС и последовательность ее применения.

В шестой главе представлены режимы движения автотранспорта в городах. Даны основные параметры режимов движения для улиц Хайфы и Иерусалима. Приведен богатый фактический материал по различным группам улиц.

В седьмой главе показано влияние состояния улиц и дорог на скорость движения автомобилей. Приведены параметры изменения скорости движения от прочности, ровности и сцепления на улицах.

Даны формулы определения объемов отходов от работы двигателей для различных типов автомобилей в зависимости от скорости движения.

В восьмой главе приведены зависимости по определению объемов отходов от износа тормозов, шин и асфальтобетонного покрытия, Приведены расчеты по определению объемов отходов для улиц с различной интенсивностью движения.

В девятой главе приведены результаты определения объемов отходов по некоторым улицам и перекресткам Иерусалима на основе системы ВАДОС и даны годовые объемы загрязнения по отдельным улицам.

В десятой главе дан анализ влияния автотранспорта на загрязнение территорий и заболевание населения. Приведены данные из обзоров литературы по США и Евросоюзу. Приведены данные по загрязнению территорий городов и заболеванию раком в Израиле. Даны зависимости уровня заболеваний от расстояния до дороги (улицы).

Одиннадцатая глава посвящена трансформации отходов от автотранспорта и определению объемов трансформации при действии климатических факторов (ветра, температур, осадков) с учетом материалов зданий и сооружений, наличия растительности и специальных поверхностей.

В двенадцатой главе приведена комплексная система ВАДОС с учетом трансформации отходов.

В тринадцатой главе дан метод укрупненного определения объемов отходов в городах, на основе данных статистической отчетности с учетом объемов отходов автотранспорта и промышленности.

В четырнадцатой главе приведено районирование городской территории на основе биотопов. Оно позволяет выделить опасные места в городе и предложить мероприятия по улучшению экологической обстановки.

В пятнадцатой главе приведено управление системой ВАДОС на основе сетевого метода планирования и управления. Приведен график работы системы и состав работ. Даны семь групп мероприятий по снижению объемов отходов и рассчитан экономический эффект для некоторых из них.

Литература содержит 109 наименований на русском, иврите, английском, немецком и французском языках.

Книга является пособием для русскоязычных репатриантов и может использоваться для подготовки специалистов по проблемам экологии городов.

Просим присылать Ваши замечания и предложения по адресу:

E-mail, rita_valery@hotmail.com,Телефон: 04-8746382, 050-779-1984.

1. Город - как большая система. Классификация городов. Города Израиля. Особенности больших городов. Город и экология.

Современная наука рассматривает город в виде большой системы, которая, включает подсистемы населения, производства, транспорта, сферы услуг, культуры и образования, медицины, сферы отдыха и другие. Все подсистемы увязаны между собой и обеспечивают нормальное функционирование города. Главной подсистемой в городе является население, остальные подсистемы направлены на удовлетворение ее требований. Изменения, происходящие в любой подсистеме, вызывают также изменения в других подсистемах.

Город является центром расселения жителей и компактного сосредоточения промышленных и непромышленных предприятий. С экономической точки зрения город- это населенный пункт не связанный по роду занятий с сельским хозяйством [1,2, 3].

В литературных источниках имеются различные классификации городов, выполненные по разнообразным признакам. Однако главным определителем городов является их величина (с точки зрения количества жителей) и функциональный профиль. Эти признаки положены в основу классификации городов[2, 3, 4, 5]. Некоторые авторы подходят к определению города через урбанистическую концентрацию населения, то есть сосредоточенность большого числа жителей на ограниченной территории.

По численности населения города делятся на малые, средние, большие, крупные и миллионеры. Особо выделяются мегаполисы, которые представляют собой конгломерат нескольких крупных городов и миллионеров, расположенных вблизи друг друга. С течением времени, в связи с ростом городов их границы сливаются, и образуется огромный мегаполис (термин введен Ж. Готманном в США).

Малые города имеют население до 50 тыс. человек, средние от 50 до 100 тыс. человек, большие от 100 до 500 тыс.человек, крупные от до миллиона человек. Города миллионеры имеют население более миллиона человек.

Города разделяются также по следующим признакам [5, 6,7, 8]:

- по функциям (промышленные города и непромышленные), - по количеству отраслей (многоотраслевые и моноотраслевые), - по культурным функциям (региональные центры, университетские, литературно- художественные, города- музеи, города фестивалей, ярмарок и другие), -по генезису (города новые, возникшие на пустом месте, города, новые, развитые из старых, города старые, но сильно обновленные и другие) В литературе приведены также и другие классификации, однако авторы отмечают, что любая классификация носит условный характер, так как можно выделить различные классификационные признаки, имеющие достаточную размытость границ. Например, в разных странах к малым городам относят города с дополнительной градацией до 10 тыс. человек от 10 до 20 тыс. человек от 20 до 50 тыс. человек. В Дании к малым городам относят населенные пункты, в которых более 250 человек. В статье[3] приведена новая классификация городов России, которая отличается от старой более узким диапазоном численности населения, что дает возможность точнее разрабатывать подсистемы городов. ООН считает, что город начинается с 20 тыс.

человек. Согласно постановлению правительства в Израиле статус города присваивается населенному пункту, в котором проживает более 20 тыс. человек Следует отметить, что классификация городов решает вопросы социального, демографического, экономического и экологического характера, а также позволяет разработать систему безопасности от аварий, пожаров, техногенных катастроф, стихийных бедствий, и террористических актов.

С точки зрения экологии города представляют гетеротрофную, антропогенную систему, имеющую три особенности (по Мазингу В.)[9] 1.Зависимость от ресурсов и энергии, поступающих извне.

2.Невозможность достижения экологического равновесия.

3.Постоянное аккумулирование твердого вещества за счет превышения ввоза над вывозом, что приводит к повышению уровня поверхности городов. Такое явление наблюдается в археологии при раскопках городов (например, в Иерусалиме, Риме и других местах).

Один из крупных ученых- экологов Одум Ю.[10] образно назвал города “паразитами биосферы”, так как они потребляют много кислорода (в атмосфере городов наблюдается пониженное содержание кислорода - до17% вместо 21%) и других ресурсов. Города являются главными загрязнителями окружающей среды Города находятся в постоянном развитии. С этой точки зрения можно выделить несколько направлений:

- Чикагскую школу, которая представляла город как живой организм, имеющий фазы юности, зрелости и старения.

-Системную динамику города (по Д. Форрестеру), связывающую городские и макроэкономические процессы.

-Город- сад (по Э.Говарду и В.Межуеву) и его модификации.

-Микроячейки города (по П.Аберкромби и Е.Иохенесу), связанные с массовым жилищным строительством.

-Ресурсные модели города (по В.Мазингу).

-Города - природа (глобальные города).

В последнее время были проведены ряд региональных и международных конференций по проблемам больших городов. В году в Мюнхене прошла конференция с призывом ”Спасите наши города”, которая впервые назвала глобальные проблемы городов:

большой социальный диспаритет, быстрый рост населения, чрезмерное потребление ресурсов, огромное количество отходов и тяжелая экологическая обстановка [11]. Все эти проблемы так и остались нерешенными до настоящего времени и лишь только усугубились.

В 1992 году в Рио-де-Жанейро прошла конференция ООН по окружающей среде и развитию, на которой рассматривались этапы экологизации производства[12] Первый этап - загрязнитель платит (Polluter Pays), на котором предприятия стремятся уйти от штрафных санкций и делают очистные сооружения.

Второй этап - предотвращение загрязнения окупается (Pollution Prevention Pays),связан с уменьшением загрязнения за счет смены технологии.

Третий этап - от колыбели до могилы(From cradle to grave) или от колыбели до колыбели (From cradle to cradle). На этом этапе решают проблему на всем пути от добычи до уничтожения или утилизации остатков, отслуживших срок.

В 2010 году в Москве прошла международная научно- практическая конференция “Биотехнология: экология больших городов”, на которой рассматривались фундаментальные проблемы экологии и особенности среды обитания в мегаполисе [13]. Одновременно в С.Петербурге[14] был открыт международный форум ”Экология большого города 2010”, где были представлены современные технологии борьбы с загрязнением окружающей среды. Ученые отмечали, что рынок и сохранение окружающей среды трудно совместить, так как максимизация прибыли берет верх над интересами общества, что требует разработки комплекса мероприятий в различных сферах.

По данным ООН к 2025 году большинство населения земли будет жить в городах (77% от жителей планеты). Сейчас в мире города занимают около 2% территории суши, в них проживает более 50% населения. Вся территория суши Земли (без Антарктиды) составляет 135.8 млн. км2, а площадь, занимаемая городами, равна 2.72 млн. км2.

Однако следует учитывать, что города оказывают негативное влияние на окружающую среду в радиусе от 60 до 100км от города, имеющего население более 1 млн. человек. Эта территория именуется экологическим следом города (ЭСГ), под ним понимается площадь продуктивных земель и акваторий, необходимых для производства ресурсов и ассимиляции отходов, образующихся в результате жизнедеятельности определенного количества жителей, имеющих соответствующий жизненный уровень[15].

Экологический след города зависит от его размера, промышленности транспорта, климатических условий, уровня развития технологий и других параметров. В литературе приводятся примеры ЭСГ для различных городов. Так, например, Лондон, имеющий площадь тыс. га с населением более 8 млн. человек имеет экологический след города площадью 21 млн. га, что в 124 раза больше его территории.

Такие расчеты выполнены Г.Жирарде, который был соучредителем организации London Trust. Профессор У.Рис (Университет Британской Колумбии) подсчитал ЭСГ Ванкувера (Канада), который оказался в 174 раза больше площади города.

Помимо термина ЭСГ в экологии используется понятие” жизненное пространство” (ЖП) [15]- это средняя площадь, приходящаяся на одного человека, необходимая для удовлетворения его нужд при данных социально-экономических условиях. Для стран Европы этот показатель равен 0.6-.0.7 га на одного человека, для США-2.0га на одного человека. Если сравнить ЭСГ и ЖП, то первый показатель примерно в 100 раз больше второго. В дальнейшем в книге произведены расчеты для городов Израиля по второму показателю с учетом особенностей технологий производства.

Площадь территории Израиля составляет 20.8 тыс.км 2 (без западного берега Иордана и сектора Газа). На ней размещаются городов, из которых 15 имеют население более 100 тыс. человек.

Наиболее крупными городами являются Иерусалим (773.8 тыс. чел.), Телль- Авив (393.4 тыс. чел.) и Хайфа (269.6 тыс. чел.) по данным статистической отчетности за 2009 год.

С экологической точки зрения представляет интерес количество населения, проживающего в различных городах. В табл.1.1 приведены данные о количестве населения проживающего в различных по величине городах [16, 17]. Городские жители проживают в городах, начиная с 20 тыс. жителей, сельские жители проживают в поселках, кибуцах и мошавах с числом жителей менее 20 тыс. человек.

Таблица 1. Общее количество населения Израиля, проживающего в различных городах и других населенных пунктах Величина города и Общее количество Процент от общего населенного пункта, населения, тыс. количества жителей в тыс. человек человек Израиле Более 200 1563.4 22. От 100 до 199.999 1499.9 21. От 50 до 99.999 618.0 9. От20 до 49.999 1486.7 21. От 10 до 19.999 571.1 8. Кибуцы, мошавы 1130.4 16. Как видно из табл.1.1, городские жители составляют 75.8% от общего количества населения, а сельские-24.2%, Израиль разделен на 6 округов, характеристика каждого округа приведена в табл. 1.2[17, 18].

Таблица 1. Характеристика городов по округам Израиля с населением более 20тыс. жителей (2004 год) Округ Количество Население в Средняя Площадь, км2 городов городах, тыс. плотность человек населения, чел/км Северо- 14 493.7 355. восточный округ, Округ Хайфа- 9 599.4 1019. Крайот, Центр,1242 11 751.1 1361. Гуш дан,170 14 1622.3 9542. Иерусалим,627 7 920.2 1467. Южный 12 774.8 71. округ, Всего 67 5161. В табл.1.2 средняя плотность населения в округе дана с учетом сельского населения.

С точки зрения экологии наибольший интерес представляют города с населением более 100 тыс. человек. В Израиле в таких городах проживает 44.6% от общего числа жителей. Характеристика городов с населением боле 100 тыс. человек приведена в табл. 1.3 [16 19].

Таблица 1. Характеристика городов с населением более 100 тыс. человек Город Количество Площадь Плотность Жизненное города, км2 населения, жителей, пространство, чел/ км2 км тыс.

человек Ашдод 211.3 47.442 4473 1267.8/633. Ашкелон 111.7 47.788 2337 670.2/335. Бат Ям 128.9 8.167 15783 773.4/386. Беер Шева 197.8 35.870 5514 1186.8/593. Бней Брак 155.8 7.343 21217 934.8/467. Иерусалим 773.8 125.156 6183 4642.8/2321. Натания 181.2 28.954 6258 1087.2/543. Нацерет 129.9 14.125 9196 779.4/389. Петах 197.8 35.87 5514 1186.8/593. Тиква Реховот 109.5 23.041 4752 657/328. Ришон ле 227.6 58.710 3877 1365.6/682. Цион Рамат Ган 135.3 13.229 10227 811.8/405. Тель-Авив 393.9 51.788 7606 2363.4/1181. Хайфа 269.6 63.666 4235 1617.6/808. Холон 172.4 18.927 9109 1034/517. Как видно из приведенных данных, плотность населения в городах Израиля колеблется в широком диапазоне от 2337 до 21217 чел/ км2, то есть минимальное значение отличается от максимального в 11 раз.

Здесь же приведено значение жизненного пространства для каждого города. В качестве норматива взята среднеевропейская величина(0. км2). Однако в Израиле интенсивность сельского хозяйства превышает среднеевропейскую норму примерно в 2 раза, так как по ряду сельхозкультур снимают урожай 2 раза в год, а по ряду овощей осуществляется непрерывный круглогодичный цикл снятия урожаев. В табл.1.3 ЖП городов приведено под чертой. Если принять площадь ЖП за круг, то его радиус будет изменяться от 8 до 27.2 км.

Крупные города имеют ряд особенностей, которые связаны с микроклиматом, формируемым на городской территории. По данным, приведенным в литературе и Интернете [8, 10, 20-26], над крупными городами наблюдается:

-в 10 раз больше аэрозолей, образуемых интенсивной работой автотранспорта;

-в 25 раз больше газов, связанных с работой автомобилей. При этом исследователи отмечают, что 60-70% всех загрязнений дает автомобильный транспорт.

- увеличение количества осадков на 5-10% вследствие концентрации газов в атмосфере;

-ухудшение процесса самоочищения атмосферы из-за снижения скорости ветра, вследствие застройки территории домами, а также снижения на 10-15% солнечной радиации.

Если средняя плотность естественного потока энергии от земли 180 вт./м2 с долей антропогенной энергии в нем 0.1 вт./м2,то в городах доля антропогенной энергии возрастает в 30-40 раз и более (например, в Нью-Йорке на Манхеттене до 150 вт./м2).

В городах наблюдаются тепловые аномалии воздуха, связанные с малой подвижностью. Они охватывают слои до 250 м. В них наблюдается аномалия температур до 5-6 град Цельсия, что приводит к температурным инверсиям (туманам и смогам). Также наблюдается повышение водородного показателя почв из-за загрязнения их сажей до 5 % вместо 2%-3% в сельской местности.

Из-за плотной застройки наблюдается уменьшение площадей зеленых насаждений, что снижает естественную очистку воздуха от оксидов углерода. Так, в Париже на одного жителя приходится 6 м зеленых насаждений, в Лондоне-7.5 м2,в Нью-Йорке-8.6 м2,в Иерусалиме только 1.1 м2.

Если в мире на 1 км2 территории приходится в среднем автомобилей, то в городах развитых стран количество автомобилей в 200-300 раз выше. На 1 км2 площади города ежегодно выпадает до тонн различных веществ, что в 4-6 раз больше, чем в сельской местности.

В городах также наблюдается явление типа фотохимического тумана, возникающего в загрязненном воздухе, который затрудняет фотосинтез у растений примерно в 1,5-2 раза.

Автомобили для парковки требуют значительную территорию( м2 на один автомобиль), что приводит к вытеснению зеленых насаждений и ухудшению качества воздуха.

Наблюдается также рост числа различных заболеваний, связанных с неблагоприятным состоянием окружающей среды, что приводит к снижению продолжительности жизни населения.

Над крупными городами наблюдается выпадение кислотных дождей, образуемых за счет соединения отходов автомобилей с дождевыми осадками. За сутки в больших городах испаряется значительное количество бензина. Так, в Лос-Анджелесе испаряется около 350 тонн бензина за сутки.

В мегаполисах в атмосфере содержится пониженное количество кислорода(17% вместо 21%),что приводит к различным заболеваниям дыхательных путей. Города характеризуются высоким уровнем потребления энергии, в них также повышенный уровень электромагнитного загрязнения, вследствие размещения станций для сотовых телефонов и других устройств.

В городах отмечается высокий уровень образования твердых бытовых отходов и отсутствие территории для их захоронения.

2.Автомобилизация и ее параметры. Парк автомобилей в Израиле. Парк автомобилей в городах Израиля.

Под автомобилизацией понимается процесс насыщения автомобилями страны, города и других населенных пунктов и территорий. Основным показателем автомобилизации является уровень автомобилизации (Уа), который равен количеству автомобилей на 1000 жителей. Уровень автомобилизации имеет естественный предел, который исходит из следующих предпосылок - один житель использует один автомобиль. Тогда с учетом групп населения, которые в силу возрастных и других особенностей не могут управлять транспортным средством (дети, старики, инвалиды, больные) естественный предел уровня автомобилизации равен 800 авто на 1000 жителей.

При расчете автомобилизации и ее темпов должен учитываться индекс человеческого развития (Human Development Index-HDI) определяющий уровень качества жизни. HDI включает системы образования и здравоохранения, средний уровень продолжительности жизни, уровень экономического обеспечения и другие данные. Чем выше HDI, тем выше уровень автомобилизации и тем больше объем отходов от работы автотранспорта.

В Израиле в настоящее время более 2.4 млн. автомобилей с ежегодным приростом 0.25 млн. авто. Парк автомобилей определяет возможную нагрузку на атмосферу страны, в которой он находится. В настоящее время в Израиле наиболее развит автомобильный транспорт, который осуществляет основную долю перевозок грузов и пассажиров.

Данные о составе парка автомобилей по типам и по годам [19] приведены в табл.2.1.

Таблица 2. Состав парка автомобилей по типам и по годам Тип 2005 2000 1990 1980 автомобилей/Годы Всего, единиц 2107318 1831530 1015404 539525 % 100 100 100 100 Легковые 1626388 1396947 803021 409518 автомобили, единиц % 77.2 76.3 79.1 75.9 55. Грузовые 351136 309987 153704 89043 автомобили, единиц % 16.7 16.9 15.1 16.5 24. Минибусы, единиц 16082 % 0.76 0.90 - - Автобусы, единиц 11779 11849 8886 7298 % 0.56 0.65 0.88 1.35 1. Такси, единиц 17423 14806 8699 5085 % 0.8 0.81 0.86 0.94 1. Автомобили 3706 3993 3018 3234 спецназначения, единиц % 0.18 0.22 0.29 0.60 0. Мотоциклы, 80804 77472 38076 25347 единиц % 3.8 4.22 3.75 4.7 15. За 25 лет парк автомобилей вырос в 3.9 раза. Количество легковых автомобилей за 5 лет составляло 77.2%,а грузовых автомобилей-16.7% от общего количества автомобилей в стране.

Некоторое снижение количества автобусов объясняется более высоким ростом количества легковых автомобилей, а также улучшением работы железнодорожного транспорта по перевозке пассажиров, которые предпочитают не стоять в многочисленных пробках. Прирост автомобилей в парке за 5 лет составил 15.1%.

Увеличение парка автомобилей привело к необходимости реконструкции и строительства новых автомобильных дорог, а также улиц и проспектов в городах.

Особая проблема в городах Израиля связана с парковкой автомобилей, которая приводит к снижению пропускной способности улиц.

Парк автомобилей в городах Израиля с количеством жителей более 100 тыс. человек приведен в табл. 2.2 [19].

Таблица 2. Парк автомобилей (тыс.ед.- числитель, % - знаменатель) в городах автомобилей, Специальные Мотоциклы Количество Автобусы Легковые Грузовые Город Такси всего Ашдод 39.85 32.38 5.74 0.44 0.52 0.05 0. 81.3 14.4 1.1 1.3 0.12 0. Ашкелон 25.26 20.16 3.99 0.31 0.29 0.08 0. 79.8 15.8 1.2 1.16 0.32 1. Беер Шева 41.74 33.18 6.09 0.82 0.66 0.09 0. 79.5 14.6 1.96 1.56 0.20 2. Хайфа 94.30 77.26 13.86 0.46 0.52 0.22 1. 81.8 14.7 0.49 0.55 0.24 2. Иерусалим 150.82 115.4 24.36 3.47 1.86 0.02 5. 76.5 16.1 2.30 1.20 0.16 3. Нацерет 28.95 22.47 5.29 0.62 0.25 0.03 0. 77.6 18.3 2.10 0.85 0.11 1. Натания 45.59 36.18 6.97 0.31 0.44 0.06 1. 79.4 15.3 0.69 0.96 0.13 3. Петах 111.57 94.25 12.78 0.34 0.72 0.14 3. Тиква 84.5 11.5 0.31 0.64 0.13 2. Ришон 77.90 62.07 10.87 0.47 1.06 0.10 3. ле Цион 79.7 14.0 0.60 1.36 0.12 4. Рамат Ган 49.55 37.58 5.93 0.14 0.67 0.04 5. 75.9 12.0 0.28 1.34 0.08 10. Тель-Авив 227.76 162.8 35.38 6.43 1.49 1.21 20. 71.5 15.5 2.82 0.65 0.53 8. Как видно из приведенных данных, наибольшее количество автомобилей сосредоточено в Тель-Авиве (227.76 тыс.ед.), Иерусалиме (150.82 тыс.ед.), Петах Тикве (111.57 тыс.ед.) и Хайфе (94.3 тыс.ед.).

Также по этим данным можно заключить, что количество легковых автомобилей в городах колеблется в пределах 71.5-84.5 %, грузовых автомобилей в пределах 11.5-18.3 от общего количества % автомобилей. В табл.2.3 приведены данные о количестве жителей в городах Израиля и количестве автомобилей на 1000 жителей.

Таблица 2. Количество жителей и количество автомобилей на 1000 жителей.

Город Количество Количество Количество жителей, тыс. чел автомобилей, автомобилей на тыс.ед. тысячу жителей Ашдод 204.4 39.85 Ашкелон 107.9 25.26 Беер Шева 185.8 41.74 Хайфа 267.0 94.30 Иерусалим 732.1 150.82 Нацерет 108.5 28.95 Натания 174.0 45.59 Петах Тиква 184.2 111.57 Ришон ле Цион 222.3 77.9 Рамат Ган 129.8 49.55 Тель-Авив 384.6 227.76 Парк автомобилей в городах Израиля с количеством жителей более 100 тыс. человек приведен в табл.2.3.

В табл. 2.3 приведены данные по 11 городам. Всего в 73 городах имеется 1.686 тыс. автомобилей, что составляет 80% от общего количества автомобилей по Израилю, остальные 20% находятся в сельской местности. Для определения объёма загрязнений в городах необходимо также учитывать автомобили, заезжающие в город и транзитные. В крупных городах Израиля сосредоточены высшие учебные заведения, научные учреждения, центры хайте-ка и промышленности и административные заведения. Поэтому в эти города въезжает и выезжает значительное количество автомобилей.

Так, по данным [26] за 2000-2006 год в Тель-Авив ежедневно въезжает 385 тыс. автомобилей, в Иерусалим 120 тысяч, в Хайфу около тысяч. Парк автомобилей оказывает существенное влияние на интенсивность и состав движения, что видно из анализа режима движения, приведенного в главе 6.

Как видно из табл.2.3, количество автомобилей на 1000 жителей колеблется в пределах от 195 до 606. В табл.2.4 приведена тенденция изменения количества автомобилей на 1000 жителей по трём основным городам Израиля за период 1980г.-2005г.

Таблица 2. Количество автомобилей на 1000 жителей по Иерусалиму, Тель Авиву и Хайфе.

Годы Тель-Авив Иерусалим Хайфа 1980 295 100 1982 348 135 1984 379 140 1986 380 145 1988 443 150 1990 447 155 1992 457 180 1994 535 200 1995 569 210 2000 624 233 2005 705 264 2010 787 295 2015 868 326 Изменения количества автомобилей (Y) по годам (X)описывается линейной зависимостью Y=A*X+B, (2.1) где A,B и коэффициент корреляции приведены в табл. 2.5.

Таблица 2. Значение коэффициентов А, В и коэффициента корреляции Параметры Тель-Авив Иерусалим Хайфа Коэффициент 0.975 0.961 0. корреляции В -31908 -12193 - A 16.266 6.21 8. В табл. 2.5 коэффициент корреляции близок к единице, что свидетельствует о тесной связи между изучаемыми параметрами.

Зависимость (2.1) может быть использована для прогнозирования наступления предела уровня автомобилизации в этих городах при условии постоянства принятых темпов продаж автомобилей. В этом случае предел автомобилизации для Тель-Авива наступит в 2011 году, для Иерусалима - в 2092 году, для Хайфы - в 2051 году.

Для сравнения приведем данные по уровням автомобилизации в различных странах мира за 2004 год (табл. 2.6).

Таблица 2. Уровень автомобилизации (Уа) по некоторым странам мира Страна Уа Страна Уа США Россия 810 Италия Румыния 745 Германия Иран 655 Франция Индия 615 Канада Китай 591 Япония Англия В среднем по Израилю уровень автомобилизации составляет 338 авто на 1000 жителей. В то же время в различных городах этот показатель колеблется в широком диапазоне от 195 до 606 автомобилей на жителей.

С ростом уровня автомобилизации в городах возрастает транспортная нагрузка на город, которая характеризуется рядом отрицательных черт, таких как многочисленные пробки на улицах и светофорах, повышение объемов отходов от работы двигателей автомобилей и загрязнение окружающей среды, повышение уровня заболеваемости населения. Постоянный рост количества автомобилей в городах требует решения проблемы их парковки, а также совершенствования улично-дорожной сети, обеспечивающей снижение уровня загрязнения атмосферы и окружающей среды.

3.Структурная схема системы ВАДОС. Процессы, происходящие при движении автотранспорта в городах.

Автотранспорт включает в себя транспортные средства, пути передвижения и вспомогательные устройства, обеспечивающие перевозку грузов и пассажиров в соответствии с запросами хозяйства и населения страны [27, 28].Структурная схема системы “ Водитель автомобиль-улица (дорога) - окружающая среда (город)” (ВАДОС) приведена на рис.3.1. Здесь же показаны факторы, ухудшающие экологию города от работы автотранспорта, такие как шум и вибрация от движения автомобилей, отходы от работы двигателей, тормозов и сцепления, отходы от износа пневматических шин и отходы от износа поверхности качения (асфальтобетона). Эти факторы влияют на объекты воздействия - атмосферу города, поверхностные и подземные воды, растительный и животный мир, почвы и жителей. Отходы автотранспорта загрязняют окружающую среду и снижают продолжительность жизни населения.

Автотранспорт (АТ) состоит из трех блоков: водитель, автомобиль, улица, взаимодействующих в окружающей среде.

Водитель получает информацию от окружающей среды (1) о климате (дождь, туман и так далее) и от дороги (состояние проезжей части, знаки, различные табло, светофоры, разметка проезжей части и так далее) и воздействует через органы управления на автомобиль (2) с целью изменения скорости движения и местоположения в потоке автомобилей.

Рис.3.1 Структурная схема системы ВАДОС Изменение скорости движения автомобиля от V=0 до V=V max приводит к изменению потребления топлива (бензина, дизтоплива, газа и другого) и изменению объемов отходов от работы двигателя.

Одновременно изменяется уровень шума и вибрации, которые оказывают влияние на жителей города.

Автомобиль воздействует на улицу (3) и приводит к истиранию и износу поверхности качения, образуя продукты износа в виде резиновой крошки (пыли) от износа шин и частиц асфальтового бетона (битума и каменных материалов). В свою очередь улица воздействует на город (4),его климат и жителей. Имеются также обратные связи. Так, например, окружающая среда воздействует на дорогу (улицу), изменяя ее прочность, ровность и шероховатость (5).Это связано с действием климата (температур, осадков, ветра, солнечной радиации и так далее), а также подземных и поверхностных сточных вод и вод от прорывов канализации и водопроводов.

Окружающая среда приводит к снижению прочности дорожной одежды и преждевременному разрушению покрытия, ухудшению его ровности, что в свою очередь снижает скорость движения автомобиля и увеличивает объем отходов от работы двигателя. Дорога воздействует на автомобиль (6) приводит к колебанию его элементов (кузова, двигателя, колес и так далее), что снижает состояние комфортности и ведет к изменению скорости движения. Автомобиль воздействует на водителя (7),что позволяет установить нормы вибрации, шума, загазованности и другие.

В результате работы системы АТ появляются факторы, ухудшающие экологию города в виде продуктов от сжигания топлива, износа тормозов, шин и поверхности качения (асфальтобетона), которые оказывают влияние на изменение состояния объектов города (атмосферы, поверхностных и подземных вод, растительного и животного мира) а также жителей.

В дальнейшем в работе рассматриваются параметры вышеприведенной системы, характеризующие ее отдельные элементы, и предлагается система мероприятий, позволяющая значительно улучшить экологическую обстановку.

Рассмотрим процессы, происходящие при движении автомобильного транспорта в городах, Автомобильный транспорт в городах движется по улицам, проспектам и дорогам, которые можно представить в виде аэродинамической трубы с боковыми отверстиями (промежутками между зданиями, боковыми улицами) и открытой верхней плоскостью, соединяющейся с воздушным бассейном.

Улица (дорога) располагается между зданиями различной этажности. Поверхности зданий препятствуют эвакуации отходов от работы двигателей автотранспорта. Автомобили передвигаются в прямом и обратном направлении с различными скоростями, осуществляют обгоны и остановки. При движении автомобиля в его лобовой части создается сжатие воздуха, в задней части наоборот создается зона разряжения, в которую устремляется воздух с различных сторон. Чем выше скорость движения автомобиля, тем больше лобовое сопротивление, больше давление на слой воздуха и тем меньше давление воздуха сзади автомобиля. Сила сопротивления движению (Pf) определяется по формуле [28]:

Pf=k*F*V/13, (3.1) где k - коэффициент сопротивления воздуха, k=0.030…0.075;

F-лобовая площадь автомобиля, F=1.6…9.0 м ;

V- скорость автомобиля, км/час.

Сила сопротивления воздуха движению возрастает пропорционально квадрату скорости движения, то есть весьма интенсивно, что сказывается на турбулентности движения воздуха с отходами от сгорания топлива. Поскольку потоки направлены в разные стороны, воздух с отходами от работы двигателей перетекает от мест с меньшей скоростью движения к местам с большей скоростью движения. В верхней части улицы на уровне ограниченном высотой зданий осуществляется движение воздуха под действием ветра и потоков, связанных с перепадом температур при нагревании поверхностей. Струи потоков воздуха взаимодействуют друг с другом, вследствие чего происходит частичное проникновение воздуха с отходами в воздушный бассейн окружающей среды.

По исследованиям ряда авторов в городах в атмосферу проникает до 20 % воздуха с отходами. Остальной воздух с отходами осуществляет турбулентное движение в пространстве улицы, что затрудняет его естественную очистку [29-32].

В городах создается особый микроклимат, отличающийся повышением температуры, вследствие нагревания поверхностей зданий и отдачи тепла, повышенной солнечной радиацией и изменением величины испарения воды во время осадков.

Изменение микроклимата приводит к ухудшению аэрации и естественной очистке воздуха на улицах микрорайонов, в, особенности, расположенных в нижних частях холмов, а также в местах высотной застройки и на улицах, имеющих направление господствующих ветров близкое к 90 градусам по отношению к оси проезжей части [30].

Отметим что отходы от работы двигателей автомобилей в виде газов (CO, CO2, NOx, SOx,) дыма, копоти и частиц несгоревшего топлива, а также продуктов износа пневматических шин, тормозов и асфальтобетонного покрытия (HC,SPM) тяжелее воздуха[15].

Данные о молекулярных весах и плотности некоторых отходов приведены в таблице 3. Таблица 3. Молекулярный вес и плотность основных полютантов Показатели Воздух CO CO2 SO2 SO4 NO NO Молекулярный 28.01 44.01 64.06 96.06 30.008 46.008 14. вес Плотность при 1.250 1.977 2.930 - 1.340 1.980 1. и T=16-20°С Р=760 мм р.с.

Отходы от сгорания топлива стремятся занять положение в нижней части пространства улицы и адсорбируются на поверхностях бетона и камня зданий и сооружений, а также на асфальтобетонном покрытии дорог и на грунте. Продолжительность жизни отходов различна и зависит от ряда факторов. При наличии некоторых газов, например, озона, отходы могут образовывать долгоживущие ядовитые вещества[15,30].

Очистка улиц (дорог) в городах от отходов автотранспорта осуществляется под действием ветра, солнца, а также дождевых осадков. В дневное время при наличии солнечного света в очистке воздуха принимают участие растения (деревья, кустарники и травы), которые поглощают СO2,перерабатывают его с помощью фотосинтеза и выделяют в атмосферу кислород. К сожалению, в городах Израиля наблюдается недостаточное количество зеленых насаждений. У большинства городов нет естественных легких в виде лесных массивов.

В настоящее время в институте им. Вейсмана создают новые растения, у которых имеется ген, позволяющий увеличить в десятки раз объемы поглощения газов из атмосферы, что позволит в дальнейшем увеличить эффективность работы растений по очистке воздуха [32].

Определенный вклад в загрязнение воздуха и окружающей среды вносит износ шин автотранспорта, тормозов и асфальтобетонных покрытий. Зная интенсивность и состав движения по улице, а также ее длину, можно определить общую длину пути, которую пройдут автомобили за год, и рассчитать количество изношенных шин, а также объем продуктов износа.

Износ асфальтобетонных покрытий происходит под действием природных факторов, а также при движении автомобилей. При качении колес в пятне контакта образуется вакуум, который приводит к отрыву частиц битума и каменного материала. Кроме того, износ покрытия происходит вследствие торможения автомобиля, то есть передвижения с блокированными колесами. Наибольший износ покрытий наблюдается у перекрестков, на спусках и в местах с повышенным уровнем коэффициентов аварийности. При износе асфальтобетонных покрытий наблюдается процесс истирания и дезинтеграции слоя в местах торможения. Величина износа покрытия зависит от качества каменного материала и битума, а также от интенсивности и состава движения[27,28].

4.Характеристика отходов от работы автотранспорта Отходы от работы АТ состоят из: отходов от работы двигателей (выхлопные газы), отходов от работы сцепления и тормозных систем, отходов от износа пневматических шин, отходов от износа поверхности качения (асфальтобетона и других материалов). Все отходы от АТ делятся на следующие группы: газообразные отходы (полютанты) включающие CO2, CO, NOx, SOx,CmHn и другие образования (более 200наименований), жидкие отходы в виде пара воды, несгоревшего топлива, масел и смол битума, твердые отходы в виде сажи, шинной пыли, продуктов износа асфальтобетонного покрытия, колодок и дисков тормозных систем (в виде тяжелых металлов). Общая схема отходов автотранспорта приведена на рис. 4.1.

Характеристика выхлопных газов автотранспорта. Выхлопные газы образуются в двигателях автомобилей в результате сгорания смеси органического топлива и воздуха. Состав автомобильных выхлопных газов приведен в табл.4.1 [15].

Таблица 4. Состав выхлопных газов (содержание по объему в %) Составляющие Бензиновый Среднее Дизель Среднее Отношение двигатель(Б) значение (Д) значение Б/Д Азот-N2 74-77 77.5 76-78 77.0 0. Кислород- O2 0.3- 8.0 4.15 2-18 10 0. Вода (пары)- 3.0-5.5 4.25 0.5-4 2.75 1. H2O Углекислый газ 0- 16 8.0 1-10 5.5 1. Угарный газ * 0.1-5.0 2.55 0.01- 0.255 10. 0. Оксиды азота * 0-0.8 0.4 0.0002- 0.25 1. 0. Углеводороды 0.2-3.0 1.6 0.09- 0.295 5. ** 0. Альдегиды * 0-0.2 0.1 0.001- 0.005 20. 0. Сажа, г/м3 ** 0-0.04 0.02 0.01- 0.56 0. 1. Бензапирен, До 0.01-0.02 0.015 0.01 1. мг/м3** 0. *-токсичные компоненты, ** - канцерогенные компоненты Данные из табл.4.1 свидетельствуют, что дизельный двигатель меньше загрязняет атмосферу, чем бензиновый по всем компонентам за исключением такого компонента, как сажа.

При сгорании 1 л. бензина образуется 16 м 3(16000л.) смеси различных газов, для сжигания 1 кг бензина требуется 3.5 кг кислорода. Горение бензина можно описать уравнением:

8C8H16 +25O2= 16CO2+18H2O+Q(тепло) При этом может быть два варианта - либо идеальное сгорание топлива, либо неполное сгорание.

В Израиле соотношение между компонентами выхлопных газов в атмосфере приведено в [19]. На основании этих данных определена структура годовых выбросов выхлопных газов в атмосферу (табл.4.2).

Таблица 4. Соотношение между компонентами выхлопных газов по годам Наименование 2006 2005 отходов, т/% Двуокись 13540000/97.63 13108000/97.38 12942000/96. углерода Окись 224904/1.63 243621/1.82 363799/2. углерода Оксиды серы 433/0.003 419/0.0031 2620/0. Оксиды азота 59085/0.426 62273/0.463 88159/0. Углеводороды 42426/0.306 44751/0.333 66119/0. Твердые 1871/0.0135 2008/0.0149 2992/0. частицы Свинец 9/0.000065 9/0.000067 16/0. Всего 13867280 13461081 отходов, тонн Табл. 4.2 свидетельствует, что за период с 2000 по2006 годы соотношение между компонентами изменилось в сторону увеличения углекислого газа и снижения угарного газа в 1.6 раза, оксидов серы в 6.3 раза, оксидов азота в 1.52 и углеводородов (несгоревшего топлива) в 1.6.раза. Это связано с улучшением качества топлива, улучшением нейтрализаторов-катализаторов на автомобилях, а также повышением транспортно-эксплуатационных показателей дорог и улиц и повышением уровня организации движения в городах и на магистралях дорог.

Одновременно отметим, что загрязнители (контаминанты) воздуха обладают различной степенью агрессивности, что следует учитывать при расчете общего загрязнения атмосферы. Агрессивность загрязнителей приведена в табл.4.3.

Таблица 4. Агрессивность контаминантов в атмосфере воздуха [34].

Название контаминантов Коэффициент агрессивности Окись углерода (CO) 1. Сернистый газ (SOx) 16. Оксиды азота (NOx) 41. Сажа без примесей (SPM) 41. Соединения ртути Серная кислота (H2SO4) 49. Пятиокись ванадия Оксид цинка Никель и его оксиды Пыль известняка Характеристика контаминантов, входящих в состав выхлопных газов приведена ниже по данным [15].

Двуокись углерода(CO2) входит в состав атмосферы. Увеличение CO приводит к парниковому эффекту и потеплению климата, что вызывает таяние льдов, повышение уровня мирового океана и изменение климата. В составе выхлопных газов занимает максимальный объем, не ядовит, используется в пищевой промышленности. Перерабатывается растительностью при фотосинтезе, разлагается на углерод и кислород.

Углерод служит для построения древесины, а кислород для дыхания.

Плотность углекислого газа-1.9769 кг/м3.(плотность воздуха 1.2047 1.424 кг/м3,среднее значение-1.2929кг/м3 при температуре 0 градусов Цельсия и давлении 101.3 Кпа).

Окись углерода (CO)- угарный газ. Продукт неполного сгорания топлива в двигателях, без цвета и запаха. Время жизни в атмосфере 2- месяца. Угарный газ является ядом, он не накапливается в организме и процесс неблагоприятного воздействия обратим. Хроническое отравление наступает в результате долговременного воздействия при низких концентрациях 2-10 ПДК мр. Природный фоновый уровень 0.01-0.23 мг/м3,в городах фоновый уровень возрастает. В зоне автомагистралей за 1 час наблюдается концентрация CO до 60 мг/м3, а за 8 часов до 20 мг/м3. Моноксид углерода быстро диффундирует в воздухе, его активно поглощают микроорганизмы в почве и при наличии сильных окислителей(O, O3) перекисных соединений и свободных радикалов окисляется до CO2. Согласно ВОЗ концентрация CO не должна превышать 100 мг/м3 за 15 минут, 60 мг/м3 за минут,30 мг/м3 за один час и 10 мг/м3 за 8 часов. Плотность угарного газа равна 1.25г/л и составляет 0.968 от плотности воздуха.

На платино-палладиевых катализаторах происходит дожигание CO при высокой температуре по схеме 2 CO+O2=2CO2. Угарный газ вызывает кислородное голодание, изменяет состав крови и поражает нервную систему человека.

Оксиды азота(NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5), наиболее токсичный элемент в выхлопных газах, бесцветный газ, иногда при превращении NO в NO2 желтовато – бурого цвета. Ухудшает видимость. Время жизни в атмосфере около 3 суток. Оксиды азота образуются в камере сгорания при температуре 2800 градусов Цельсия при давлении около МПа. В составе выхлопных газов NO занимает 90% от объема оксидов азота. Согласно ВОЗ среднегодовая концентрация оксидов азота мкг/м3, при кратковременном воздействии за 1 час до 200 мкг/м 3, максимальная разовая концентрация 85 мкг/м3. На трехкомпонентных катализаторах (платино - палладиевых и родиевых) NOx превращаются в азот согласно уравнениям 2NO+2CO=N2+2CO2 и 2NO+2H2=N2+2H2O.При попадании на поверхность окиси титана(TiO2) оксиды азота разлагаются на кислород и азот, при этом окись титана служит катализатором (метод апробирован в Японии и на Тайване).

Оксиды азота способствуют образованию фотохимического тумана, снижают урожайность, при концентрации 0.5-6.0 мг/м3 проявляют вредное влияние на растительность. Плотность – 1.34 г/см3,тяжелее воздуха, что приводит к накоплению NOx в нижних ярусах улиц и проспектов. Оксиды азота соединяются с углеводородами при участии ультрафиолетовой солнечной радиации и образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон, перекись водорода, которые являются основой фотохимического смога и вызывают воспаление глаз, кашель и действуют на нервную систему. NO под действием солнечного света интенсивно окисляется до NO2. Кинетика дальнейшего превращения NO2 определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атмосферный кислород в фотохимических смогах.

Углеводороды CmHn- продукты несгоревшего в двигателе топлива, которые включают несколько десятков наименований полициклических и ароматических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами (например, бензапирен, этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и другие, всего около 200наименований). Пары бензина токсичны. Допускаемая концентрация 1.5мг/м3. Количество CmHn в выхлопных газах увеличивается при холостом ходу, торможении и снижении скорости движения Пары бензина (несгоревшее топливо) и оксиды азота образуют фотооксиданты являющиеся основой ядовитого смога – тумана, образованного аэрозолями из дыма, пыли, сажи, капелек жидкости и других компонентов. Особо следует выделить группу альдегидов, включающих формальдегид, акролеин, и уксусный альдегид.

Формальдегид (HCHO)- бесцветный газ, с неприятным запахом, тяжелее воздуха, поражает нервную систему и дыхательные пути.

Акролеин оказывает воздействие на слизистые оболочки. Уксусный ангидрид (CH3CHO) газ с резким запахом, весьма токсичен.

Углеводороды дожигаются в нейтрализаторах с образованием углекислого газа и воды по схеме CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+(n/2)H2O.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям окислению, полимеризации, взаимодействию с различными загрязнителями под действием солнечной радиации, в результате образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

Твердые частицы (сажа) имеют размер от 5 до 100 мкм. Обладают большой поверхностной энергией и на их поверхностях адсорбируются частицы бензопирена (C20H12) и другие. В таком виде (сажа+бензопирен) твердые частицы оказывают отрицательное воздействие на организм человека в большей степени, чем в чистом виде. Частицы менее 5 мкм не осаждаются и находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Частицы более 100мкм практически безвредны, так как быстро осаждаются. Норма сажи 0.8 г/м 3. Частицы диаметром менее 10 мкм (PM-10) признаны наиболее опасными. В табл.4. приведены данные о загрязнении твердыми частицами некоторых городов мира (1995 г.) Таблица 4. Загрязнение городов твердыми частицами Загрязнение мкг/м Город Население, млн.чел.

Дели 9.948 Пекин 11.299 Мехико 16.562 Шанхай 13.584 Бомбей 15.138 Рио де Жанейро 10.187 Москва 9.269 Сеул 11.609 Нью-Йорк 16.332 Париж 9.523 Оксиды серы (SOx)- продукты сжигания топлива. Сернистый газ (SO2) в составе выхлопных газов находится в пределах около 0.003 0.02%,растворим в воде (11.5г SO2 на100г воды при температуре град. Цельсия) с образованием серной кислоты в период дождей.

Продолжительность жизни SO2 -4-5 дней. Оксиды серы от работы автотранспорта в Израиле составляют 0.003% от объема выхлопных газов. Согласно евростандартам (1996 г.) содержание серы в топливе не должно быть более 0.005 г/л, плотность 1.4 кг/м3. В свободной атмосфере сернистый газ окисляется до серного ангидрида (SO3) или вступает в соединения с углеводородами. В сухом воздухе сернистый газ медленно окисляется, в темноте не окисляется, при наличии оксидов азота скорость окисления возрастает. Сероводород и сероуглерод адсорбируется на поверхности твердых частиц.


Свинец (Pb)- высокотоксичное вещество, влияющее на нервную систему человека. Норма свинца-10 мг в 1 кг травы. Свинец присутствует в бензине в виде присадок повышающих октановое число. Свинец и другие тяжелые металлы аккумулируют в воздухе, почве и растениях, создавая угрозу живым организмам в виде хронических заболеваний и рака. В Израиле отходы свинца в выхлопных газах ежегодно уменьшаются и составляют 0.000065% от общего объема отходов. Этилированный бензин в странах Европы резко ограничен, так как приводит к выходу из строя дорогостоящие нейтрализаторы.

Городской воздух содержит смесь газообразных загрязнителей, которые оказывают влияние на разные органы человека по отдельности, а также совместно (синергетически). В настоящее время еще не разработаны вопросы синергетического воздействия загрязнителей, поэтому трудно делать выводы о причинах и следствиях общего загрязнения. В ВОЗ считают, что в совокупном влиянии на здоровье человека 50% отводится образу жизни,20%-среде обитания, 20%-наследственности и 10% - медико-санитарной помощи Выхлопные газы (ВГ) автомобилей распространяются и трансформируются в стесненных условиях атмосферы городов.

Эффект падения концентрации атмосферных загрязнений связан как с разбавлением ВГ воздухом, так и способностью очищения атмосферы.

В основе самоочищения атмосферы лежат различные физические, физико-химические и химические процессы:

-выпадение тяжелых частиц размером более 100мкм (седиментация) освобождает атмосферу только от грубых частиц, -процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере происходят в течение от нескольких суток до нескольких месяцев. При этом значительную роль играет растительность в процессе фотосинтеза, -осадки оказывают сильное влияние на процессы очищения атмосферы, так как они растворяют газы (образуя кислоты) и адсорбируют их на поверхностях, -частицы менее 0,1 мм и газовые примеси CO,CO2, CmHn, NOx, SOx распространяются в атмосфере под действием диффузии, вступают во взаимодействие между собой (физико-химические процессы).

Все это происходит на локальных территориях города в пространстве улиц и проспектов, ограниченном зданиями и сооружениями при постоянном действии метеорологических факторов [35,36].

На уровень загрязнения атмосферного воздуха в городах оказывают влияние метеорологические факторы, такие как вертикальное распределение температур (термическая стратификация), скорость ветра и давление воздуха. Перенос и рассеивание контаминантов, поступающих в атмосферу, происходит по законам турбулентной диффузии. Если температура с высотой падает и возникает неустойчивая стратификация, то создаются условия интенсивного турбулентного обмена, который приводит к уменьшению концентрации загрязнителей. Если в приземном слое атмосферы температура с высотой растет (инверсия температуры), то рассеивание загрязнителей уменьшается, вследствие возникновения удерживающих слоев и концентрация их возрастает.

Неблагоприятные метеоусловия (штиль, туман, опасное направление и малая скорость ветра, задерживающие слои, высокая температура воздуха) могут увеличить ожидаемую концентрацию загрязнителей в 2 4 раза[35]. Учитывая вышеизложенное, отметим, что на концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере будут оказывать влияние интенсивность и состав движения, возраст автомобилей, режимы движения (холостой ход, ускорение, торможение и другие), пробки и задержки у перекрестков, состояние проезжей части, износ шин и асфальтового бетона, а также климат и метеорологические факторы.

Характеристика отходов от износа тормозных систем. В режиме движения автомобиля можно выделить несколько этапов: холостой ход(16%), разгон (37%), установившееся движение (18%) и замедление с торможением(29%).Таким образом, около около1/3 времени расходуется на торможение, которое приводит к износу тормозных систем и выбросам в атмосферу микрочастиц асбеста, железа, меди и органического углерода. Ученые Бернского Университета и института труда и здоровья в Лозанне установили, что износ тормозов добавляет около 20% загрязнителей в атмосферу от общего числа выбросов отравляющих веществ [37].По данным Киселева(1966г.) при интенсивности движения 1200-1600 авт/ час образуется 0.15-0.20 кг/км частиц от износа тормозных колодок. Сравнительная оценка экологичности тормозных систем [38] позволила установить массу изнашиваемого фрикционного материала за год для одного автомобиля с накладками из Ferodo(FER 5103 FSL 1318) и Smart brake (TDY1908C) для легковых автомобилей-489 грамм, грузовых автомобилей- грамм и автобусов-1966 грамм.

Характеристика отходов от износа пневматических шин В городах одним из источников поступления канцерогенных веществ в окружающую среду являются пневматические шины автотранспорта, которые изнашиваются и стареют под действием климатических условий и режимов движения автомобилей. Под действием солнечной радиации и высоких температур происходит выделение канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ). Только в протекторе легковых автомобилей их содержится 234.1 мг/кг резины. В таблице 4. приведены данные о содержании ПАУ в шинах и выхлопных газах легковых автомобилей [39,41,45].

Таблиц 4. Относительные концентрации ПАУ в легковых автомобилях ПАУ Класс Пневматики Выхлоп Выхлоп опасности карбюраторного дизеля двигателя Фенантрен 3 22.2-44.42 - 35. Флуорантен 3 8.89-44.42 9.9-75.6 23. Пирен 3 2.13-4.44 13.8-14.3 22. Бензаантрацен 2А 0.36-1.11 1.10-7.4 0.9-4. Бензапирен 3 1.17-2.13 1.5-2.6 4. Данные таблицы 4. 5 свидетельствуют, что относительная концентрация ПАУ в шинах находится в таких же пределах, что и выхлопе двигателей. Наибольшую опасность для человека представляет шинная пыль (ШП). Исследования качества воздуха вблизи автодорог показало, что в 1м3 воздуха находится 3800- резиновых фрагментов, из которых 58% имеют размеры менее 10мкм, которые легко проникают в верхние дыхательные пути и поражают их [39,40]. Из каждой шины в год выбрасывается в среднем 1. 14 кг шинной пыли и мелкодисперсного аэрозоля [40]. Для примера объем содержания шинной пыли в воздухе США (1991г.) - 886.782 тонны. В Швеции (1994г.) от износа шин образовалось 10000тонн ШП. Только в Лос-Анджелесе ежегодно образуется около 5 тонн ШП. На каждого американца приходится в год 13г ШП. Европейцы определили отходы от шин за европейский ездовой цикл (ЕЕЦ) равный 13 минутам и сравнили их с отходами двигателя. Данные приведены в табл.4. [39,45].

Таблиц 4. Сравнение отходов от работы двигателя и от износа шин за ЕЕЦ в относительных единицах Вид отходов Двигатель Шины Общий объем отходов 99.0 1. Объем канцерогенов 44.0 56. Бензапирены 43.0 57. Нитразамины 61.0 39. Резиновая пыль, сажа 74.0 26. Данные свидетельствуют о превышении объема канцерогенов при износе шин по сравнению с работой двигателя.

В шинной пыли присутствуют более 140 химических соединений различной степени токсичности. Особенно опасны полиароматические углеводороды и летучие канцерогены(N-нитрозамины) [41,42].

Данные о содержании летучих канцерогенов в атмосферном воздухе г. Москва приведены в табл.4.7 (ПДК для нитрозаминов -50 нг/м3)[43].

Таблица 4. Количество летучих нитрозаминов в различных районах Москвы Место отбора Нитрозодилметиламин, Нитрозодилэталомин, нг/м3 нг/м проб Автомагистрали 86-92 151- Промзона 496-546 86- Жилые районы 55-65 44- В рабочей зоне шинного производства концентрация нитрозоморолина в складе готовой продукции до 110мкг/м 3 [44]. Исследования, проведенные в 1997-2001годах, позволили установить, что в каждом килограмме шинной пыли присутствует 70.0 мкг. нитрозаминов. Среди тех, кто работает с шинами, смертность от рака в 2.5 раза выше, чем у остального населения.

В Англии, Германии, Голландии, Дании, Канаде, США, Швейцарии ввели национальные нормы содержания канцерогенов в резиновых изделиях.

Отметим, что шинная пыль содержит натуральный и искусственный каучук, технический углерод (содержащий ПАУ), минеральные масла и нитрозамины.

В табл.4.8 приведены данные по содержанию летучих веществ в протекторах легковых автомобилей [39,41].

Таблица 4. Экологический анализ шин разного производства (данные для шин типа 175/70R-13) Производство шин Концентрация нитрозаминов мг/кг резины легковых автомобилей Barum OR-52 5. Bridgestone SF-322 5. Rosavastart BU-20 16. Pirelli P2000 30. Kumho Gr745 16. НИИШП-И-508 39. КАМА 578 70. По данным ЕТРА (Европейская ассоциация по вторичной переработке шин), в 2000 году износ шин составил: в Европе-2.5 млн.

тонн, в США-2.8 млн. т, в Японии- 1.0 млн. т. Ежегодно в Израиле выбрасывают на свалку около 5млн. штук изношенных шин. В мире используется несколько технологий по переработке шин, основанных на физических и химических методах.[46]. В том числе шины используются как топливо для электростанций (США - Фирма Oxford Energy,г. Модесто) эксплуатирует электростанцию 14 MBT для сжигания 50 тыс. т. шин в цельном виде в год. В Англии строится электростанция для сжигания 12 млн. т. шин в год.

Кроме того шины используют в качестве добавок в асфальтобетон.

Такие добавки повышают коэффициент сцепления на мокром покрытии примерно в 2 раза, повышают трещиностойкость на 30%, а также увеличивают срок эксплуатации покрытия в 1.5-2.0.раза. В настоящее время в Израиле начали применять технологию по использованию материалов из шин в качестве добавок в асфальтобетоны [47]. При этом стоимость асфальтобетона возрастает на 20%, а срок службы увеличивается в 1.5 раза при одновременном улучшении экологии окружающей среды за счет утилизации шин и уменьшения шума на дороге.


Отметим, что в Израиле при эксплуатации шин не определяются объемы летучих веществ, а также нет методики расчета объемов шинной пыли для каждой городской магистрали и дороги, что не позволяет определить полное экологическое состояние объектов и их влияние на здоровье населения.

Износ шин включает следующие процессы:

-скольжение резины по истираемой поверхности при торможении и полной блокировке колес, -образование микротрещин и их рост, -механико-химические процессы под воздействием солнечной радиации, кислорода воздуха и повышенных температур в зоне трения, -резина это классический упругий материал, основной вид разрушения которой является усталостное изнашивание.

Износ резины происходит быстрее в летние месяцы, коэффициент сопротивления качению у изношенных шин на 20-25% ниже, чем у новых шин. Снижение высоты рисунка протектора на 1 мм приводит к уменьшению коэффициента сопротивления качению на 1.25-1.55%.

Износ шины снижает коэффициент сцепления и ухудшает безопасность движения на дорогах, а также ухудшает экологическое состояние окружающей среды.

Характеристика отходов от износа асфальтобетонных покрытий Асфальтобетон-это основной материал, применяемый для строительства верхних слоев дорожной одежды. Он обладает наилучшими транспортно-эксплуатационными и экологическими преимуществами по сравнению с другими типами покрытий. К ним относятся:

- ровность покрытия, связанная с отсутствием швов, которые есть на цементобетонных покрытиях;

-обеспечение наименьшего сопротивления качению (коэффициент сопротивления качению от 0.005 до 0.015), для других покрытий этот коэффициент колеблется от 0.02 до 0.06, что оказывает влияние на скорость движения автомобиля;

-расход топлива, зависящий от состояния покрытия. Принято считать, что увеличение количества разрушений на 1% вызывает увеличение расхода топлива на 1 %,снижение скорости движения и увеличение объемов отходов от работы двигателя;

-органические вяжущие относятся к категории возобновляемых ресурсов, тогда как топливо расходуется невозобновляемо, так как снижение ровности покрытия на 1% приводит к перерасходу топлива в год до 150 л на километр дороги;

- асфальтобетон технологичен и обеспечивает стадийность строительства.

К экологическим особенностям асфальтобетона следует отнести:

-улучшение условий проезда, комфортность;

-устранение пыли, за исключением пыли, образовавшейся от износа асфальтобетона на полосах наката;

-сокращение расхода топлива и объема выхлопных газов;

- снижение шумов от движения автотранспорта.

Износ асфальтобетона происходит под действием погодно климатических факторов и под действием движущегося транспорта. В износе асфальтового бетона принимают участие солнечная радиация, ветер, дождевые осадки, кислоты, образованные в результате соединения оксидов углерода азота, серы с осадками в виде капель, пара, тумана, а так же пыль, образуемая хамсинами.

Автомобильный транспорт оказывает значительное влияние на износ асфальтобетона в результате непрерывного истирающего воздействия при качении колес и торможении.

При качении автомобильного колеса в пятне контакта возникают сжимающие и растягивающие напряжения. При отрыве колеса от поверхности в момент съезда с пятна контакта возникает значительное разряжение, которое вызывает отрыв мелких частиц асфальтобетона и их перемещение в пространстве.

Износ асфальтобетона зависит также от прочности каменных материалов и битума. Скорость износа зависит от ровности и прочности покрытия. При движении по неровному покрытию колеса перемещаются с ударами и проскальзыванием, что приводит к усилению разрушающих воздействий. Увеличение скорости движения также повышает динамический эффект в особенности на неровных покрытиях Исследователи отмечают, что износ верхнего слоя тем равномернее, чем больше прочность одежды.

Битумы, входящие в состав асфальтобетона, обладают сложной структурой, сходной со структурой полимеров. Их прочность, дуктильность, вязкость когезионно-адгезионные свойства зависят от содержания компонентов- масел, смол и асфальтенов. Так при увеличении асфальтенов возрастает вязкость и хрупкость битумов.

Увеличение содержания смол приводит к улучшению клеящей способности, а масел - к ослаблению сил взаимодействия между компонентами и уменьшению прочности.

Износ асфальтобетонных покрытий рассматривают одновременно с изучением шероховатости и коэффициента сцепления автомобильных колес с покрытием. Ниже приведем некоторые данные по странам мира:

Во Франции [49,50] производились исследования в исследовательском центре г. Нант на кольцевых стендах (диаметр стенда-35м., вес тележки-60-150 КН, скорость движения-50-100 км/ч).

Моделировалась годовая интенсивность в течение месяца, изучался износ асфальтобетона, шероховатость и сцепление колес с покрытием.

Установлена зависимость между износостойкостью покрытий и качеством материалов, структурой шероховатой поверхности, климатом, нагрузкой и технологией содержания дороги.

В Германии [51] проводились исследования в течение 10 лет по износу асфальтобетонных покрытий и изменению их шероховатости.

Прогнозировалось изменение этих показателей в зависимости от гранулометрического состава и типа пород, получены рекомендации по изменению шероховатости во времени.

В Греции [52] изучались вопросы изменения сцепления протектора с дорожным покрытием. Показано изменение коэффициента сцепления по мере износа покрытия и его полировки.

В Англии [53] проводились исследования с использованием установки SCRIM для замера величины коэффициента поперечного сцепления колеса с покрытием с учетом состояния последнего.

В США [54] использовалась методика по измерению коэффициента сцепления между слоями с применением прибора Modified Cohesion Test, с учетом состояния покрытия.

В Новой Зеландии [55] проводилась работа по изучению влияния нагрузок, скорости и ровности покрытия на интенсивность износа.

Исследования производились на кольцевом стенде (Д=18.5м.

ширина=4м., скорость движения 20-40 км/ч.). Сделан был вывод о необходимости изучения износа с учетом времени года и грузонапряженности по сезонам года.

В России [56] предложена технология мониторинга шероховатости с применением фотограмметрической съемки, которая позволяет производить мониторинг в течение всего периода эксплуатации Приведенные данные свидетельствуют о необходимости учета объемов отходов от износа асфальтобетонного покрытия с точки зрения экологической безопасности. В литературе [ 48 ] отмечается экологическая безопасность асфальтобетонов с точки зрения воздействия канцерогенов на здоровье людей, однако там не указывается влияние пыли от износа покрытия, которая обладает значительной поверхностной энергией и может адсорбировать токсичные вещества выхлопов автомобилей.

Износ асфальтобетона происходит одновременно со старением по четырем стадиям:

-первая стадия характеризуется упрочнением асфальтобетона, снижением деформативности материала, перераспределением активных соединений битума в объеме битумных пленок с концентрацией высокомолекулярных соединений, асфальтенов, на границе с минеральной частью. Это приводит к уменьшению количества масел и увеличению количества смол и асфальтенов, а также к повышению когезии битума;

-вторая стадия характеризуется практической неизменностью показателей прочности асфальтобетона, однако водостойкость последнего снижается;

-на третьей стадии происходит понижение прочности и уменьшение водостойкости асфальтобетона;

- на четвертой стадии происходит лавинное разрушение структуры.

При этом четких границ между стадиями не наблюдается.

В процессе старения изменяется групповой состав битумов, так исследования [57,58] показали, что количество ароматических и ненасыщенных углеводородов уменьшается на 30-35%, а количество асфальтенов возрастает более чем в 2 раза. Старение органических вяжущих основывается на теории цепных реакций разработанных Н. Семеновым. Для дорожных битумов этот процесс подробно разработан С. Шестоперовым и В.Золотаревым [59].

В результате комплексного воздействия на асфальтобетон климата и движения автотранспорта, происходит износ покрытия, уменьшение его шероховатости и ухудшение сцепных качеств колеса с дорогой.

При износе покрытия образуется тонкодисперсная пыль размером до 2мкм в количестве до 50% от общего объема пыли. Характер воздействия пыли на человека определяется ее дисперсностью и химическим составом. Химический состав пыли изменяется во времени за счет проходящих в ней абсорбционно-адсорбционных процессов, интенсивность которых определятся первоначальным составом пыли.

Ниже приведем данные о дисперсионном и химическом составе пыли табл. 4 9, 4.10 [60].

Таблица 4. Химический состав пыли, взятой с асфальтобетона и грунта Место SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO n.n. H2O Дорога 76.4 3.1 6.0 2.9 1.6 4.3 0. Грунт 80.8 2.2 7.1 1.7 0.5 3.7 0. Таблица 4. Дисперсионный состав пыли, взятой с асфальтобетона Размер частиц, Количество,% Размер частиц, Количество,% мкм мкм 0-60 24.8 0-2 54. 60-200 17.5 2-5 22. 200-300 10.0 5-7 8. 300-400 9.7 7-10 7. Более 400 Более 38.0 7. В табл.4.10 приведен дисперсионный анализ для пыли (ситовой метод) и для витальной пыли (ареометрический метод).

Пыль адсорбирует на своей поверхности различные токсиканты, возникающие от работы автотранспорта. В табл. 4.11 приведены данные о превышении концентрации ПДК в пробе пыли на расстоянии 10 м от дороги.[58] Таблица 4. Превышение ПДК для различных загрязнителей ПДК мг/м Загрязнитель Кратность превышения ПДК Железо 0.04 3. Цинк 0.05 2. Медь 0.002 0. Свинец 0.0007 2. Никель 0.001 1. Хром 0.0015 1. Пыль с покрытия дороги – это полидисперсный материал, насыщенный различными загрязнителями (продуктами выбросов от работы двигателя, износа тормозных колодок, износа шин и других).

Износ асфальтобетона зависит от климата, грузонапряженности на дороге, свойств битума, каменных материалов и службы эксплуатации дорог. Для расчета объемов износа асфальтобетона может быть применена зависимость [27].

5.Модели для определения объемов отходов от работы автомобильного транспорта В настоящее время имеется несколько моделей для определения объемов отходов от работы автомобильного транспорта. Эти модели используются для различных целей. Наиболее широко распространены модели, связанные с определением объемов отходов по количеству сжигаемого топлива. Их используют для получения глобальных данных статистической отчетности по стране в целом. Однако такие модели не могут использоваться для описания объемов загрязнения воздуха и окружающей среды в конкретных городах и на конкретных улицах (дорогах).Ниже приведены характеристики некоторых моделей.

5.1Модель определения объёмов отходов (полютантов) по количеству сжигаемого топлива (рис. 5.1) Рис.5.1 Модель определения объёма загрязнения воздуха и территории по количеству сжигаемого топлива.

Дана территория площадью S, на которой работает N автомобилей. Всего за единицу времени сжигается Q тонн топлива:

Q=Q59+Q96+….+Qдиз Q95,…Qдиз - виды сжигаемого топлива.

Решение задачи основано на знании матрицы отходов от сгорания единицы топлива. При сгорании топлива образуются отработанные газы, включающие следующие основные полютанты:

CO - угарный газ, CO2 - углекислый газ, NO - оксиды азота (NO, X NO2), SOx - окись серы (SO2, SO3), HC - несгоревшее топливо, PM твердые частицы (сажа), Рb - свинец. Отметим, что в двигателях автомобилей топливо сгорает не полностью, кроме того образуются ещё и другие компоненты в незначительных количествах, которые не учитываются в расчётах.

В таблице 5.1 приведена матрица объёмов отходов от сгорания единицы топлива.

Таблица 5. Объём отходов(q, грамм) от сгорания 1 литра некоторых видов топлива Вид CO CO2 NOx SOx HC PM топлива Бензин-95 q11 q12 q13 q14 q15 q Бензин-96 q21 q22 q23 q24 q25 q Дизтопливо q31 q32 q33 q34 q35 q Газ q41 q42 q43 q44 q45 Q Известны объёмы сгоревшего топлива за единицу времени QБ=QБ95+QБ96+……+QБi+……+QБn (5.1) Qд = Qд1 +……......+ Qдj Qдm (5.2) + ….+ Qг =Qг1 +.......+Qг k Qгl (5.3) + …… + где, n,m,l-количество составляющих каждого вида топлива соответственно.

Необходимо определить величину отходов от сжигания топлива за единицу времени по формулам:

-для угарного газа qco= [QБ95 q11+....QБn qin]+[Qд1qд1+….Qдmqдm]+[Qг1qг1+….+Qг1qгl] (5.4) и так, по аналогии с вышеприведенной формулой(5.4), для остальных полютантов получают: qco2, qnox. qsox, qHc, qpm.

Далее определяют удельный объём отходов, приходящийся на единицу площади территории, на которой сжигается топливо:

qcoу=qco/s;

qco2у=qco2/s;

...qpmу=qpm//s (5.5) В случае неравномерного распределения по площади вводят коэффициенты веса (К):

Ko=K1+K2+..............Kn (5.6) C помощью этих коэффициентов корректируют общий и удельный объём отходов по видам на отдельной площади.

Модель определения объёмов отходов автотранспорта по 5. количеству сжигаемого топлива с учётом площади дорог, улиц и зон распространения отходов Имеется площадь Fo, на которой имеется сеть дорог длиной L.

Площадь, занимаемая сетью дорог Fд= l1b1+…. libi +….+lnbn, где bi ширина дороги (полоса отвода), li - длина i -ой дороги (рис.5.2).

Рис.5.2 Модель определения объёма загрязнения воздуха и территории с учётом площади занимаемой дорогами и площади распространения отходов.

Закономерность распределения отходов от автотранспорта по ширине дороги и за её границей может быть описана логарифмической кривой затухания, рис.5. qi=qmax-A*lg(li-1) (5.7) где, qi: объём отходов от автотранспорта на li расстоянии от точки максимального объёма отходов.

Тогда, отходы распространяются на площадь, занимаемую дорогой с учётом логарифмической кривой затухания.

Величину А находим из формулы:

А=qmax/lq(li-1) (5.8) Исследованиями ряда авторов (Германия, США и др.) установлено, что концентрация отходов от автотранспорта уменьшается при удалении от источника загрязнения. Данные приведены в табл.5. Сравнение измеренной величины концентрации отходов с рассчитанной по формуле 5.7 представлено в табл.5.2.

Таблица 5. Данные о фактической и теоретической концентрации отходов автотранспорта в поперечном сечении дороги Расстояние от 0 20 40 60 80 точки максимального загрязнения, м Концентрация 100 50 - 27 - отходов фактическая, % Концентрация 100 45.8 32.5 25.6 19.5 15. отходов теоретическая, % Отклонения, % 0 4.2 - 1.4 - 0. Таким образом, коэффициент А в формуле 5.7 равен 42.4,отходы от сожженного топлива будут распространяться на территорию в радиусе 100 м. от источника загрязнения. Общая площадь, занимаемая дорогами с учетом площади распространения отходов равна:

Sq=l1(b1+200)+…li(bi+200)+…ln(bn+200) (5.9) где, bi-ширина i -ой дороги,li-длина i- ой дороги.

Удельный объём отходов на единицу площади во втором методе равен:

qcoу=qco/Sq,….,qpmу=qpm/Sq (5.10) Поскольку Sq S, то удельный объём на единицу площади во втором случае будет больше, чем в первом. Однако он будет постоянный для всех дорог сети, что не соответствует действительности, так как сеть состоит из дорог с различными геометрическими параметрами и разной интенсивностью движения.

5.3 Модель определения объёмов отходов автотранспорта на основе системы ВАДОС.

Эта модель позволяет получить наиболее точные данные по определению объёмов загрязнения атмосферы и территории для каждой конкретной улицы (дороги). Модель приведена на рис. 5.4.

В основу модели положены три составляющие автомобильного транспорта - автомобиль, дорога и окружающая среда. Модель отвечает следующим требованиям:

-она отображает характерные, существенные черты объекта.

-характерные черты объекта выражаются в упрощенной форме.

-модель позволяет менять некоторые параметры с целью исследования и выработки рекомендаций.

-модель является более удобной для проведения экспериментов и более дешевой в изготовлении, чем объект.

Данная модель позволяет найти оптимальные параметры функционирования объекта (ВАДОС) а также производить прогнозирование во времени с учетом предполагаемых или случайных параметров системы.

Данная модель разработана под руководством доктора РНД Анфимова. В.А.[25,61].

Рис.5.4 Модель определения объема загрязнения воздуха на основании системы ВАДОС.

Модель включает:

автомобильный транспорт (А) с его параметрами:

интенсивностью движения, составом движения, возрастом автомобилей, скоростью движения автомобилей в потоке, износом пневматических шин и пробками на дорогах.

-дороги и улицы (Д) с параметрами, характеризующими состояние проезжей части (прочности, ровности, шероховатости), уклонами, геометрическими параметрами, износом покрытия от действия климата и автотранспорта.

окружающую среду (ОС) с параметрами климата, растительностью, характеристикой застройки. В результате взаимодействия составляющих системы ВАДОС образуются отходы автотранспорта в виде газов (CO2, CO, NOx, SOx),несгоревшего топлива в виде паров (НС) и твёрдых частиц (РМ), сажи, отходов от износа асфальтобетонного покрытия (каменные материалы и битумы) и пневматических шин. Решение задачи приведено в табл.5. Таблица 5. Последовательность решения задачи по определению объема полютантов от автомобильного транспорта для системы ВАДОС.

№ Наименование параметров Условные Расчетная формула (способ обозначения определения) Интенсивность движения N, авт./сутки Определяется на основе обследования дороги (улицы) Рост Определяется на основе q интенсивности движения обследования интенсивности движения или по проектным данным Прогноз интенсивности T,лет Прогноз на 5,10,15 лет движения Изменение интенсивности Ni,авт./сутки движения по годам для экспоненциального Ni=N1(1+q)T-1 (5.11) и линейного законов Ni=N1+qt (5.12) Состав движения Состав движения определяется по (количество автомобилей по данным обследования типам, согласно интенсивности движения классификации в Израиле), процент транспортных средств в потоке:

-легковые(Nл), a1,% Nл=Ni*a1 (5.13) тендеры и коммерческие(Nтк), a2,% Nтк=Ni*a2 (5.14) -грузовые (Nг), a3,% Nг=Ni*a3 (5.15) -такси(Nт), a4,% Nт=Ni*a4 (5.16) -автобусы(Nа), a5,% Nа=Ni*a5 (5.17) -мотоциклы (N м), a6,% Nм=Ni*a6 (5.18) -трактора(Nтр) a7,% Nтр=Ni*a7 (5.19) Возраст автомобилей В, лет Определяется по статистическим данным и по данным полиции в городах Скорость движения 1.Определяется путём прямого V,км/час автомобилей для различных замера на участке дороги при видов транспорта сборе данных по интенсивности движения.

2.Устанавливается по данным службы движения и по дорожным знакам.

Износ пневматических шин ПМш,г/км Определяется специальным расчетом (глава.8) Пробки на дорогах Объем полютантов определяется P=P1+….+Pi, i-го исходя из следующих параметров Pi-объем полютанта в пробки: количества автомобилей пробке различных видов, продолжительности нахождения в пробке, и её длины.

Геометрические параметры Геометрические параметры дороги: определяются на основании проектных данных, либо при -длина L,км обследовании состояния дороги.

-ширина b,м -количество полос Обследование дорог движения осуществляется или путём обхода N,шт.

-ширина тротуаров и визуального осмотра, или с bт,м использованием специальной -разделительная полоса Bр м передвижной дорожной лаборатории.

-перекрёстки нерегулируемые n1,штук -перекрёстки регулируемые n2,штук Дорожная одежда[27,28] Наименование слоёв, их 1-й слой толщина(h) в сантиметрах и h1,Е 2-й слой модуль упругости слоёв(E) в h2,E 3-й слой килограммах на сантиметр h3,E 4-й слой квадратный, (по проектным h4,E 5-й слой данным или по данным h5,E земполотно вскрытия).



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.