УДК 656.13 Организация и эксплуатация автомобильного транспорта. Движение автомобилей. Общие вопросы
В работе представлены результаты выбросов вредных веществ автомобильным парком по методике COPERT-5 с использованием дан-ных официальной статистики Государствен-ной инспекции по безопасности дорожного движения. COPERT-5 позволяет скомбиниро-вать информацию о времени использования транспортных средств с реальными объемами проданного топлива и рассчитывает суммар-ные выбросы загрязняющих веществ в атмо-сферу в расчете на год.
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ, ВРЕДНЫЕ ВЫБРОСЫ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА, МЕТОДИКА COPERT.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Пробки на дорогах и загрязнение атмосферы – это две основные проблемы, от которых страдают современные города и у них есть общие причины [1]. Заторы возникают в результате движения автотранспорта по улицам и проспектам с ограниченной пропускной способностью [2], что оказывает значительное влияние на эффективность транспортно-экспедиционной деятельности транспортных предприятий [3, 4]. Загрязнение происходит из-за того, что выбросы вредных веществ, большая доля которых приходится на транспортные средства, превышают поглощающую и разрежающую способность воздушного бассейна, в котором расположен город.
Поэтому разумно предположить, что транспортная политика и меры, разработанные для уменьшения заторов в городе, также окажут влияние на загрязнение воздуха.
Атмосферные загрязнители можно разделить на две большие группы:
1) загрязнители, которые оказывают местное и региональное воздействие;
2) загрязнители, которые оказывают глобальное или планетарное воздействие.
Основными загрязнителями атмосферы первой группы являются твердые частицы, диоксид серы, монооксид углерода, озон, оксиды азота и летучие органические соединения [5]. Кроме того, многие тяжелые металлы присутствуют в твердых частицах в атмосфере [6].
Твердые частицы в атмосфере представляют собой сложную смесь органических и неорганических веществ, начиная от морской соли и частиц почвы и заканчивая частицами сажи, образующимися при сжигании ископаемого топлива [7]. Твердые частицы в результате сгорания могут выбрасываться непосредственно в виде элементарного и органического углерода или могут образовываться в атмосфере из других загрязняющих веществ. Они также могут выделяться при повторном осаждении уличной пыли. Общее количество твердых частиц, присутствующих в атмосфере, называется общим количеством взвешенных частиц.
Диоксид серы или сернистый ангидрид (SO2) представляет собой бесцветный газ, который образуется из-за присутствия серы в топливе, в первую очередь, в дизельном топливе. Позже он окисляется в атмосфере и образует сульфаты, которые входят в состав твердых частиц.
Монооксид углерода (CO) – это бесцветный газ без запаха, который образуется в результате неполного сгорания. CO препятствует транспортировке кислорода в кровь, а в высоких концентрациях он вызывает смерть.
Озон, окислитель, является основным загрязнителем атмосферы, составляющим так называемый фотохимический смог, который образуется в результате химических реакций в атмосфере в присутствии ультрафиолетового излучения. Аэрозоли, образующиеся в результате фотохимического процесса, приводят к снижению видимости, придавая атмосфере красновато-коричневый оттенок.
Наиболее важными оксидами азота являются оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2). Диоксид азота поглощает свет в видимом диапазоне, что ухудшает видимость и является частью цепной реакции, которая приводит к образованию фотохимического смога.
Кроме перечисленных выше загрязняющих веществ в атмосфере можно обнаружить много тяжелых металлов. Свинец, пожалуй, является наиболее распространенным из них из-за его использования в качестве добавки в обычных бензинах.
Основными глобальными загрязнителями являются так называемые парниковые газы. Наиболее важными из них являются углекислый газ (CO2), метан (CH4), закись азота (N2O) и тропосферный озон (O3). Эти газы улавливают инфракрасное излучение, повторно излучаемое землей в космос, поэтому увеличение их концентрации вызывает нагрев атмосферы. Результатом является увеличение числа экстремальных погодных явлений и других климатических последствий. Эти газы имеют длительный срок службы и распределяются по всей атмосфере, поэтому их действие не зависит от места, где они выбрасываются.
Автомобили являются одним из основных источников загрязнения атмосферы в крупных городах [8-10]. Автомобили, работающие на двигателях внутреннего сгорания, в целом выделяют три типа загрязняющих веществ:
1) выбросы из выхлопных труб;
2) выбросы в результате испарения;
3) пыль, поднимаемая с улицы.
Выбросы из выхлопной трубы являются продуктом сгорания топлива (будь то бензин, дизельное топливо или другое производное нефти) [11]. Поскольку сгорание не является совершенным, образуется ряд загрязняющих веществ, таких как монооксид углерода и оксиды азота. Кроме того, в процессе сгорания в атмосферу выбрасываются некоторые загрязняющие вещества, присутствующие в топливе, такие как свинец и сера [12]. Выбросы из выхлопных труб зависят от характеристик транспортного средства, его технологии и объема двигателя; например, тяжелые транспортные средства, как правило, имеют более высокие единичные выбросы (выбросы на пройденный километр), чем легкие транспортные средства [13]. Выбросы также зависят: от наличия элементов, снижающих выбросы, таких как каталитические нейтрализаторы; от технического состояния транспортного средства; от эксплуатационных факторов, таких как скорость движения и уровень ускорения; характеристик топлива, например, содержания серы.
1. Терентьев, О. В. Влияние урбанизации на дорожное движение / О. В. Терентьев, Г. К. Рембалович // В сб. : Современные направления повышения эффективности использования транспортных систем и инженерных сооружений в АПК. Материалы студенческой научно-практической конференции. - Рязань, 2022 - С. 283-287.
2. Горячкина, И. Н. Прогнозирование возникновения заторов в городских условиях / И. Н. Горячкина, В. В. Терентьев, А. В. Шемякин // В сб. : Развитие научно-ресурсного потенциала аграрного производства : приоритеты и технологии. Материалы I Национальной научно-практической конференции с международным участием. - Рязань, 2021. - С. 408-413.
3. Транспортно-экспедиционная деятельность предприятий автотранспортного транспорта: учебное пособие / А. В. Шемякин, С. Н. Борычев, А. Б. Мартынушкин, К. П. Андреев, В. В. Терентьев, И. Н. Горячкина. - Рязань, 2022. - 188 с.
4. Терентьев, В. В. Применение интеллектуальных систем для снижения расхода топлива на автомобильном транспорте / В. В. Терентьев, А. В. Шемякин // В сб. : Развитие научно-ресурсного потенциала аграрного производства: приоритеты и технологии. Материалы I Национальной научно-практической конференции с международным участием. - Рязань, 2021. - С. 460-465.
5. Терентьев, О. В. Оценка уровня экологических выбросов в регионе / О. В. Терентьев, И. Н. Горячкина, О. А. Тетерина // В сб.: Современные направления повышения эффективности использования транспортных систем и инженерных сооружений в АПК. Материалы студенческой научно-практической конференции. - Рязань, 2022 - С. 288-293.
6. Анализ выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта в заторовых ситуациях / К.П. Андреев, Н. В. Аникин, Г. К. Рембалович, В. В. Терентьев // В сб. : Организация и безопасность дорожного движения. Материалы ХIII Национальной научно-практической конференции с международным участием. Тюмень, 2020. С. 234-238.
7. Yan, F., Winijkul, E. Jung, S., Bond, T. C., and Streetsm D. G. Global emission projections of particulate matter (PM) : I. Exhaust emission from on-road vehicles. Atmos. Environ., 2011.
8. Тарасова, Е. В. Оценка экологической безопасности автотранспортных средств / Е. В. Тарасова, С. В. Дорохин // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе : проблемы и перспективы рационального использования. - 2014. - № 1. - С. 294-296.
9. Дорохин, С. В. Влияние автотранспорта на загрязнение городской среды / С. В. Дорохин, Д. Л. Прохоров // Университетская наука - 2015. - В 4-х томах. - Мариуполь : ГВУЗ «ПГТУ». - 2015. - Т. 2. - С. 180-181.
10. Дорохин, С. В. Экологическая безопасность предприятий автосервиса / С. В. Дорохин, В. Д. Турчанинов // Университетская наука - 2015. - В 4-х томах. - Мариуполь : ГВУЗ «ПГТУ». - 2015. - Т. 2. - С. 179-180.
11. Успенский, И. А. Снижение загрязнений окружающей среды выбросами ДВС / И. А. Успенский, И. А. Юхин, А. С. Колотов, А. И. Ушанев // Сельский механизатор. - 2018. - № 2. - С. 4-5.
12. Дорофеева, К. А. Современные мировые тенденции решения проблемы повышения уровня экологической безопасности легковых автомобилей / К. А. Дорофеева, И. А. Успенский, И. А. Юхин // Сб. : Актуальные вопросы применения инженерной науки : Материалы Международной студенческой научно-практической конференции. - Рязань : РГАТУ, 2019. - С. 253-256.
13. Дорофеева, К. А. Особенности решения проблем повышения уровня экологической безопасности автомобильного транспорта России / К. А. Дорофеева, И. А. Успенский, И. А. Юхин // Сб. : Актуальные вопросы применения инженерной науки : Материалы Международной студенческой научно-практической конференции. - Рязань : РГАТУ, 2019. - С. 249-253.
14. Булгакова, О. А. Загрязнение атмосферного воздуха транспортными средствами города Рязани / О. А. Булгакова, Л. Ю. Макарова, Т. В. Хабарова // Сб. : Аграрная наука как основа продовольственной безопасности региона : Материалы 66-й Международной научно-практической конференции, посвященной 170-летию со дня рождения профессора Павла Андреевича Костычева : в 3-х частях, - Рязань : РГАТУ, 2015. - С. 49-51.
15. Дорохин, С. В. Проблемы загрязнения городской среды предприятиями автомобильного сервиса / С. В. Дорохин, Д. Л. Прохоров, Е. В. Старков // Hoвiтнi технологiї в автомобiлебудiвництвi та транспортi. - Харькiв : ХНАДУ. - 2015. - С. 132-133. 3.
16. Кутенев, В. Ф. Сопоставительный анализ отечественной и европейской методик оценки ущерба от загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом / В. Ф. Кутенев, А. В. Козлов, А. С. Теренченко // Журнал автомобильных инженеров. - 2009. - № 5 (58). - С. 46-51.
17. Лытов, В. М. Обзор основных методик оценки выбросов черного углерода от автомобильного транспорта / В. М. Лытов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем - 2020. - Т. 31, № 3-4. - С. 73-87.
18. Максимова, О. В. Сравнение методик расчета выбросов от автотранспорта и их чувствительности к структурированию автопарка / О. В. Максимова, В. А. Гинзбург, В. М. Лытов // Вестник СибАДИ, 2020. - Т.17, № 5. - С. 612-622.
19. Ntziachristos, L., Gkatzoflias, D., Kouridis, C., Samaras, Z. (2009). COPERT : A European Road Transport Emission Inventory Model. In : Athanasiadis, I.N., Rizzoli, A.E., Mitkas, P.A., Gómez, J.M. (eds) Information Technologies in Environmental Engineering. Environmental Science and Engineering. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-88351-7_37.
20. Ntziachristos, L. et al. (2008). European database of vehicle stock for the calculation and forecast of pollutant and greenhouse gases emissions with TREMOVE and COPERT. Lab of Applied Thermodynamics 08.RE.0009.V2, Thessaloniki, Greece, p. 260.
21. Donchenko V., Kunin Y., Ruzski A., Mekhonoshin V., Barishev L., Trofimenko Y. Estimated atmospheric emission from motor transport in Moscow based on transport model of the city. Transportation Research Procedia 2016. pp. 2649-2658.
