4.2.1. Основные теоретические положения

Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха в городах. Роль автотранспорта в загрязнении атмосферы обусловлена не только абсолютной массой выбросов. Специфика подвижных источников загрязнения (автотранспорта) на атмосферу проявляется в ряде факторов, к числу которых можно отнести:

• высокие тенденции роста численности автомобилей по сравнению с числом стационарных источников загрязнения;

• пространственную рассредоточенность, что создает повышенный общий фон загрязнения;

• непосредственную близость к жилым районам;

• сложность технической реализации средств защиты от загрязнений на движущихся источниках;

• поступление выхлопных газов непосредственно в приземный слой атмосферы, где незначительные скорости ветра, худшие условия рассеивания по сравнению с выбросами предприятий через высокие заводские трубы;

• высокую токсичность выбросов.

Загрязнение атмосферы подвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработанными газами через выпускную систему автомобильного двигателя, а также, в меньшей степени, картерными газами через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопроводов) при заправке и в процессе эксплуатации. Химический состав выхлопных газов зависит от типа двигателя, режима его работы и качества используемого топлива. Состав отработавших газов автомобиля [1] в зависимости от типа двигателя приведен в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Состав отработавших газов автомобиля, % по объему

Компоненты	Двигатели
	Карбюраторные	Дизельные
N2	72- 75	74-76
O2	0,3 - 0,8	1,5-3,6
Н2О	3-8	0,8-4
СО2	10- 14,5	6-10
СО	0,5 - 1,3	0,1 - 0,5
NOx	0,1 - 0,8	0,01 - 0,5
СnНm	0,2 - 0,3	0,02 - 0,5
Альдегиды	0-0,2	0 - 0,01
Частицы, г/м3	0,1 - 0,4	0,1 - 1,5
Бенз(α)пирен, мкг/м3	10-20	до 10

Для оценки величин максимально разовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками применяется расчетный метод, установленный [3].

В основу методики расчета выбросов вредных веществ автомобильным транспортом заложен нормируемый удельный выброс по автомобилям отдельных групп (грузовые, автобусы, легковые) и классов (по грузоподъемности, габаритным размерам для автобусов, по рабочему объему двигателя для легковых автомобилей) для каждого типа двигателя (бензиновый, дизельный) в зависимости от движения по городу или вне населенных пунктов. При этом выброс вредных веществ корректируется в зависимости от ряда наиболее существенных факторов. В результате, в общем виде, расчет массы вредных выбро­сов, поступающих в атмосферный воздух от АТС средств, проводится по формуле:

где М_i - масса i-го вредного вещества (оксида углерода - СО, углеводородов – С_nН_m, оксидов азота – NO_x и др.); j - количество групп автомобилей; k - количество классов автомобилей в данной группе; g - количество типов двигателей, используемых в данном классе автомобилей данной группы; m_ijkg - пробеговый выброс i-го вредного вещества автомобилем j-ой группы k-гo класса с g-ым типом двигателя при движении по городу или вне населенных пунктов, г/км; ПК_ijkg - произведение коэффициентов влияния «n» факторов на выброс i-го вредного вещества автомобилем j-ой группы k-гo класса с g-ым типом двигателя.

Для отдельных групп автомобилей учитывают различные коэффициенты влияния, в результате чего расчетные формулы для i-гo загрязняющего вещества имеют вид:

• для легковых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:

т (2.1)

где m_ikg - пробеговый выброс i-го вредного вещества легковыми авто­мобилями k-гo класса (c двигателем k-го рабочего объема) с двигателями g-гo типа при движении по территории населен­ного пункта или вне его, г/км (табл. 2.2.); L_kg - пробег легковых автомобилей k-ro класса с двигателем g-го типа по территории населенного пункта или вне его, млн.км; K_rig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ легковыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (включается в формулу толь­ко при расчете движения по населенным пунктам); К_tig - коэффициент, учитывающий влияние технического состоя­ния легковых автомобилей.

Таблица 2.2

Пробеговые выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями

с бензиновым двигателем, г/км

Рабочий объем дви­гателя, л	Населенный пункт			Вне населенного пункта
	СО	СnНm	NOX	СО	СnНm	N0x
Менее 1,3	11,4	2,1	1,3	4.8	1,2	2,3
1.3 - 1,8	13	2,6	1,5	5,5	1,5	2.7
1,8 - 3,5	14	2,8	2.7	6	1,6	4

- для грузовых автомобилей k-го класса с двигателем g-го типа:

т (2.2)

где m_ikg- пробеговый выброс i-ro вредного вещества грузовыми авто­мобилями k-гo класса (k-ой грузоподъемности) с двигателями g-гo типа при движении по территории населенного пун­кта или вне его, г/км (табл. 2.3.); L_kg - пробег грузовых автомобилей k-гo класса с двигателями g-гo типа при движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн.км; K_nig – коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега; K_rig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязня­ющих веществ грузовыми автомобилями при движении по территории населенного пункта (только для движения по населенным пунктам); K_tig - коэффициент, учитывающий влияние технического состоя­ния грузовых автомобилей.

- для автобусов k-го класса с двигателем g-го типа, использующимся на перевозках h-го типа

т (2.3)

где m_ikg - пробеговый выброс i-го вредного вещества автобусом k-гo класса (k-го габарита) с двигателями g-гo типа при движе­нии по территории населенного пункта или вне его, г/км (табл. 2.4.); L_kgh - пробег автобусов k-гo класса с двигателями g-го типа при ис­пользовании в качестве маршрутного или на других видах перевозок при движении по территории населенного пункта или вне населенного пункта, млн.км; K_kgh - коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от вида перевозок; K_rig - коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняю­щих веществ автобусами при движении по территорий населен­ного пункта (только для движения по населенным пунктам); K_tig - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автобусов.

Таблица 2. 3

Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями, г/км

Грузоподъёмность автомобиля или автопоезда, т	Тип двигателя	Населенный пункт			Вне населенного пункта
		CO	СnНm	NOx	CO	СnНm	NOx
0,5-2,0	Б	22	3,4	2,6	15,2	1,9	2,1
2,0-5,0	Б	52,6	4,7	5,1	26,3	2,6	4,1
2,0-5,0	Д	2,8	1,1	8,2	2,5	0,8	6,9
5,0-8,0	Б	73,2	5,5	9,2	40,8	4,1	8
5,0-8,0	Д	3,2	1,3	11,4	2,6	1,2	9,1
8,0-16,0	Б	97,8	8,2	10	50,5	4,5	8,5
8,0-16,0	Д	3,9	1,6	13,4	3,2	1,4	10,7
Более 16,0	Д	4,5	1,8	16,4	3,6	1,5	13,1

Таблица 2.4

Пробеговые выбросы загрязняющих веществ автобусами, г/км

Класс автобуса (L габаритная длина, м)	Тип двигателя	Населенный пункт			Вне населенного пункта
		CO	СnНm	NOx	CO	СnНm	NOx
Особо малые (L менее 5)	Б	13,5	2,9	3	6	1,6	4
Малый (6,0<L<7,5)	Б	44	3,4	6,1	24	2,3	5
Средний	Б	67,1	5	9,9	34	3,9	8,2
	Д	4,5	1,4	9,1	3,3	1,2	8
Большой (10,5<L<12)	Б	104	7,7	10,4	62	4,6	9,5
	Д	4,9	1,6	10	3,5	1,3	18
Особо большой (L>12)	Д	5	1,6	11	3,6	1,3	18,8

Значения коэффициентов влияния приведены в Приложении 2.

При расчетной оценке уровней загрязнения воздуха в зонах перекрестков исходят из наибольших значений содержания вредных веществ в отработавших газах, характерных для режимов движения автомобилей в районе пересечения автомагистралей (торможение, холостой ход, разгон).

Выброс i-го загрязняющего вещества (ЗВ) в зоне перекрестка при запрещающем сигнале светофора определяется по формуле:

где: (мин) – продолжительность действия запрещающего сигнала светофора (включая желтый цвет); - количество циклов действия запрещающего сигнала светофора за 20-минутный период времени; - количество групп автомобилей; (г/мин) – удельный выброс i-гo загрязняющего вещества автомобилями, k-й группы, находящихся в "очереди" у запрещающего сигнала светофора; - количество автомобилей k группы, находящихся в "очереди" в зоне перекрестка в конце n-го цикла запрещающего сигнала светофора.

Значения определяются по табл. 2. Приложения 2, где приведены усредненные значения удельных выбросов (г/мин), учитывающие режимы движения автомобилей в районе пересечения перекрестка (торможение, холостой ход, разгон).

Значения показателей , , устанавливаются по результатам натурных обследований.