МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Методика расчета основана на поэтапном определении эмиссии (выбросов) токсичных веществ (оксида углерода – СО, углеводородов – CnHm, оксидов азота – NOx)с отработавшими газами автомобильного транспорта, концентрации загрязнения воздуха этими веществами на различном удалении от дороги и сравнении полученных данных с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) данных веществ в воздушной среде.
При расчете выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия.
В качестве расчетной принимается интенсивность движения различных типов автомобилей в смешанном потоке, которая определяется студентом или группой студентов на заданном участке автомагистрали.
Мощность эмиссии CO, CnHm, NOx в отработавших газах отдельно для каждого газообразного вещества определяется по формуле:
, (1)
где q – мощность эмиссии данного вида загрязнений от транспортного потока на конкретном участке дороги, г/м·с; 
– коэффициент перехода к принятым единицам измерения;
m – коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные условия, принимается по графику (рис. 1), в зависимости от средней скорости транспортного потока;
– средний эксплуатационный расход топлива для данного типа (марки) карбюраторных автомобилей, л/км; для оценочных расчетов может быть принят по средним эксплуатационным нормам с учетом условий движения, которые приведены в табл. 2;
– то же, для дизельных автомобилей, л/км;
– интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей, авт./ч.;
– то же, для дизельных автомобилей, авт./ч.;
и 
– коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения для карбюраторных и дизельных типов двигателей соответственно по табл. 3.
При расчете рассеяния выбросов от автотранспорта и определения концентрации токсичных веществ на различном удалении от дороги используется модель Гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах.
Рисунок 1 – Зависимость величины коэффициента m, учитывающего дорожные и автотранспортные условия движения, от средней скорости транспортного потока
Таблица 2 – Средние эксплуатационные нормы расхода топлива на 1 км пути в литрах
| Тип автомобиля | Средний эксплуатационный расход топлива, л/км |
| Легковые автомобили | 0,11 |
| Малые грузовые автомобили карбюраторные (до 5 т) | 0,16 |
| Грузовые автомобили карбюраторные (6 т и более), например ЗИЛ-130 и др. | 0,33 |
| Грузовые автомобили дизельные | 0,34 |
| Автобусы карбюраторные | 0,37 |
| Автобусы дизельные | 0,28 |
Таблица 3 – Значения коэффициентов и
| Вид выбросов | Тип двигателя | |
| карбюраторный | дизельный | |
| Оксид углерода (СО) | 0,6 | 0,14 |
| Углеводороды (CnHm) | 0,12 | 0,037 |
| Оксиды азота (NOx) | 0,06 | 0,015 |
Концентрация загрязнений атмосферного воздуха окисью углерода, углеводородами, окислами азота вдоль автомобильной дороги определяется по формуле:
(2)
где C – концентрация данного вида загрязнения в воздухе, г/м 
;
– стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; принимается по табл. 4;
– скорость ветра, преобладающего в расчетный месяц летнего периода, м/с;
– угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги. При угле от 90 до 30° скорость ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30° – коэффициент 0,5;
F – фоновая концентрация загрязнения воздуха, г/м .
Таблица 4 – Значения стандартного Гауссового отклонения при удалении от кромки проезжей части
| Приходящая солнечная радиация | Значения стандартного Гауссового отклонения при удалении от кромки проезжей части, в метрах
| ||||||||
| Сильная | |||||||||
| Слабая | |||||||||
| Примечание: Сильная солнечная радиация соответствует ясной солнечной погоде, слабая – пасмурной (в т. ч. дождливой). Величина должна приниматься в расчетный период наибольшей интенсивности движения (летний период). Уровень солнечной радиации принимается в зависимости от того, какая погода превалирует в расчетный месяц. |
Результаты расчета по формуле (2) сопоставляются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), установленными органами Министерства здравоохранения с учетом класса опасности для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных мест; они приведены в табл. 5.
По полученным результатам строится график загрязнения отработавшими газами придорожной зоны. Пример графика приведен на рисунке 2.
Таблица 5 – Предельно допустимая концентрация токсичных составляющих отработавших газов в воздухе населенных мест, мг/м3
| Вид вещества | Класс опасности | Среднесуточные предельно допустимые концентрации, мг/м
|
| Оксид углерода (СО) | 3,0 | |
| Углеводороды (СnHm) | 1,5 | |
| Оксиды азота (NOx) | 0,04 |
Для уменьшения ширины распространения загрязнения следует предусматривать защитные зеленые насаждения, экраны, защитные валы, прокладку автомобильной дороги в выемке. Снижение концентрации загрязнений защитными сооружениями в процентах к величине концентрации приведено в табл. 6.
Рисунок 2 – Снижение концентрации СО за счет устройства
трехрядных посадок деревьев
Таблица 6 – Снижение концентрации загрязнений различными типами защитных сооружений и зеленых насаждений
| Мероприятие | Снижение концентрации, % |
| 1. Один ряд деревьев с кустарником высотой до 1,5 м на полосе газона 3-4 м | |
| 2. Два ряда деревьев без кустарника на газоне 8-10 м | |
| 3. Два ряда деревьев с кустарником на газоне 10-12 м | |
| 4. Три ряда деревьев с двумя рядами кустарника на полосе газона 15-20 м | |
| 5. Четыре ряда деревьев с кустарником высотой 1,5 м на полосе газона 25-30 м | |
| 6. Сплошные экраны, стены зданий высотой более 5 м от уровня проезжей части | |
| 7. Земляные насыпи, откосы при проложении дороги в выемке при разности отметок от 2 до 3 м | |
| 8. То же, 3-5 м | |
| 9. То же, более 5 м |
Выбор защитных мероприятий следует осуществлять на основе сравнения следующих основных вариантов:
– изменение параметров дороги, направленное на повышение средней скорости транспортного потока;
– ограничение движения отдельных типов автомобилей полностью или в отдельные интервалы времени;
– усиление контроля за движением автомобилей с неотрегулированными двигателями по участку, чувствительному к загрязнению воздушной среды, в целях минимизации токсичных выбросов;
– устройство защитных сооружений.