МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

 

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

 

 

Кафедра «Технологии и организации автосервиса»

 

Ю.В. Пялисова

 

автомобили
и окружающая среда

 

методические указания

по выполнению контрольной работы
для студентов специальности 230100
«Сервис транспортных и технологических
 машин и оборудования (Автомобильный транспорт)»

 

Санкт-Петербург

2005

Одобрены на заседании кафедры ТОА, протокол № 8 от 29 апреля 2005 г.

 

Утверждены Методическим Советом ИСТС, протокол № 5 от 4 мая 2005 г.

 

Автомобили и окружающая среда. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 230100 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)». – СПб.: Изд-во СПбГУСЭ, 2005. – 15 с.

 

Составитель: Ю.В. Пялисова

 

Рецензент: д-р тех. наук, проф. В.В. Дыбок

 

Ó Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики 2005 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 4

Цели и задачи контрольной работы... 5

Общие указания по выполнению и оформлению контрольной работы... 6

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ... 7

1. Теоретический вопрос. 7

2. Задача 1. 8

3. Задача 2. 8

4. Задача 3. 9

РАЗДЕЛ 1. Экономическая оценка экологического ущерба от выбросов автомобильного транспорта. 10

РАЗДЕЛ 2. Определение количества выбросов вредных веществ за период выработки ресурса. 12

РАЗДЕЛ 3.ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ. 13

Литература.. 14

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 15

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия перед автостроением и автосервисом назрело большое количество глобальных проблем, от решения которых зависит здоровье и жизнь всего человечества. Одна из них – это загрязнение окружающей среды, связанное с несовершенством существующих технологических процессов, интенсивным развитием промышленности и транспорта, урбанизацией населения.

Огромный вклад в загрязнение окружающей среды вносит детище научно-технического прогресса – автомобиль. Он является источником повышенной опасности, как  для человека, так и для других живых организмов, из-за возможного вовлечения в дорожно-транспортные происшествия. В процессе его эксплуатации происходит нарушение газового и энергетического равновесия в атмосфере, так как автомобиль поглощает необходимый для протекания жизни кислород и вместе с тем интенсивно обогащает воздушную среду токсичными компонентами. Истощаются ресурсы полезных ископаемых и пресной воды. При использовании автомобиля как массового транспортного средства приходится отчуждать значительные площади территорий для строительства дорог, автотранспортных предприятий, станций техобслуживания, автомобильных стоянок.

Но в то же время, автомобильный транспорт играет важную роль в обеспечении движения материальных потоков. Он способствует развитию культурных и политических связей, стимулирует научно-технический прогресс, повышает доступность социально-бытовых услуг для потребителей. На сегодняшний день наше общество просто не может полноценно существовать и развиваться без автомобильного транспорта. Поэтому уже сегодня необходимо принятие широкомасштабных и комплексных мер по предотвращению, нейтрализации или хотя бы существенному сокращению негативных последствий, вызванных автомобилизацией общества. Автомобиль должен стать экологически безопасным.

Учебная дисциплина «Автомобили и окружающая среда» помогает оценить степень воздействия автомобиля на экологию, углубляет знания, полученные при изучении курса «Экологии». В процессе обучения рассматриваются следующие направления:

-         выявление в автомобиле источников загрязнения окружающей среды;

-         выявление причин образования этих загрязнений;

-         воздействие на организм человека и окружающую его природу этих загрязнителей;

-         пути предотвращения загрязнения окружающей среды в процессе эксплуатации автотранспортного средства.

Цели и задачи контрольной работы

При выполнении контрольной работы студенты подробно изучают одну из проблем, рассматриваемых в курсе «Автомобили и окружающая среда», приобретает навыки в оценке последствий негативного воздействия автотранспорта на природу и человека.

Целью контрольной работы является формирование у специалиста сервиса экологического мировоззрения, ознакомление со средствами, позволяющими эксплуатировать автомобиль безопасно для окружающей среды.

 

Общие указания по выполнению и оформлению контрольной работы

Контрольная работа выполняется на листах формата А-4. На титульном листе указывается: название предмета, Фамилия, Имя, Отчество, номер шифра и номер варианта студента. В конце работы следует привести список используемой литературы.

Контрольная работа состоит из одного теоретического вопроса (объем не менее 5 печатных листов) и трех задач. Задачи должны содержать вывод, представляющий собой анализ полученных результатов.

Вариант задания выбирается по последней цифре шифра студента. Если шифр оканчивается цифрой «0», то выполняется задание «10» варианта.

Выполняется работа в межсессионный период, сдается на проверку и защищается в сессию. 

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

1. Теоретический вопрос

Тема теоретического вопроса выбирается из таблицы 1 в соответствие с вариантом.

Необходимо подобрать литературу по данному вопросу, подробно изучить ее и изложить в контрольной работе в форме реферата. При защите работы нужно ответить на вопросы преподавателя, заданные по этой теме.

Таблица 1

Темы для задания 1.

№ варианта	Тема теоретического вопроса
1	Различие в образовании токсичных веществ в бензиновых и дизельных двигателях.
2	Утилизация автомобилей и ее проблемы.
3	Альтернативные и улучшенные виды топлива, перспективные конструкции автомобилей.
4	Проблема шума от автомобиля и транспортного потока. Мероприятия по защите от шумового загрязнения окружающей среды.
5	Конструкторские и технологические проблемы снижения токсичности или обезвреживания отработавших газов.
6	Глобальные изменения окружающей среды под действием автомобилей (парниковый эффект, разрушение озонового слоя и др.).
7	Организация очистки сточных вод автотранспортных и авторемонтных предприятий.
8	Международные и Российские экологические стандарты. Система экологического контроля в РФ.
9	Отрицательное воздействие на окружающую среду основных этапов жизненного цикла автомобиля (создание/добыча и переработка сырья/, производство автомобиля, эксплуатация, восстановление работоспособности, утилизация).
10	Проблема электромагнитного излучения и выбросов теплоты от автомобиля. Вибрация от автомобиля.

2. Задача 1

Рассчитайте годовой экологический ущерб, наносимый окружающей среде одиночным автомобилем, проходящим в среднем L км  в день по территории населенного пункта с плотностью населения n человек на га.

Нормативный экологический ущерб от выбросов в атмосферу принять равным 1000 руб./усл.т., коэффициент индексации равным 2,5.

Необходимые для расчетов данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Данные к задаче 1.

№ вар.	Средний пробег, L км в день	Плотность населения, n чел.	Выбросы вредных веществ автомобилем в условиях эксплуатации, г/км						Класс автомобиля
			СО	SO2	NOx	CxHy	Pb	сажа
1	100	20	12,4	0,14	1,9	2,1	0,024	-	BM 1
2	200	10	40,2	0,27	1,3	3,1	0,045	-	BM 2
3	250	30	140	0,82	12,7	8,2	0,135	-	BM 3
4	50	50	3,1	0,53	5,6	1,1	-	0,18	DM 1
5	300	40	1,6	0,87	2,0	0,4	-	0,35	DM 2
6	200	20	7,1	3,96	11,2	4,7	-	0,96	DM 3
7	300	50	3,1	0,02	0,7	1,8	-	-	CHГ М 1
8	250	30	10	0,02	0,5	2,9	-	-	СНГ М 2
9	150	35	39,6	0,2	3,0	4,0	0,033	-	BN 1
10	400	40	5,1	0,6	8,3	1,6	-	0,36	DN 1

 

3. Задача 2

Рассчитайте количество выбросов вредных веществ от автомобиля за период выработки ресурса, если известны удельные выбросы нового автомобиля w_i ,   и его пробег до момента выработки ресурса L_а.

При решении задачи необходимо учитывать изменения выбросов на разных пробегах автомобиля с начала эксплуатации по мере выработки ресурса двигателя (износа деталей цилиндро-поршневой группы, топливоподающей аппаратуры, нарушения заводских регулировок).

Данные для расчета приведены в таблице 3.

 

Таблица 3

Данные к задаче 2.

№ вар.	Пробег автомобиля, Lа тыс. км	Удельные выбросы нового автомобиля, wi г/км					Класс автомобиля
		СО	NOx	CxHy	SO2	сажа
1	130	2,2	0,5	0,5	0,1	-	BM 1
2	130	1,0	0,9	0,9	0,3	0,1	DM 1
3	150	3,5	0,8	1,0	0,2	-	BM 1
4	150	2,0	1,1	0,5	0,4	0,5	DM 1
5	100	2,9	2,7	0,8	2,0	0,6	DN 2
6	120	2,4	2,9	0,4	3,5	0,4	DM 3
7	130	2,8	0,5	1,5	0,02	-	СНГ М 1
8	100	25	3,0	9,4	0,03	-	СНГ N 2
9	120	105	11,0	7,5	0,7	-	BM 3
10	100	108	9,3	10,1	0,4	-	BN 2

 

4. Задача 3

Рассчитайте относительную опасность двух автомобилей А и В в сравнении с эталонным Э. В расчет принимаются два вида загрязнения окружающей среды: выбросы вредных веществ с отработанными газами автомобиля и шум при разгоне.

Для эталонного автомобиля (экологически безопасного для окружающей среды) количество выбросов составляет 9 г/кВт ч, а уровень шума при разгоне – 72 дБА.

Экспериментально установлена следующая значимость (вес) каждого загрязнителя: выброс отработанных газов  γ_ог = 0,8; шум при разгоне  γ_шум  = 0,2.

Значения выбросов и уровня шума для оцениваемых автомобилей А и В приведены в таблице 4.

Таблица 4

Данные для задачи 3.

№ варианта	Автомобиль А		Автомобиль В
	Выбросы вредных веществ, г/кВт ч	Уровень шума, дБА	Выбросы вредных веществ, г/кВт ч	Уровень шума, дБА
1	15	82	25	92
2	10	95	15	80
3	45	90	50	80
4	20	85	15	90
5	17	80	20	75
6	30	87	20	90
7	25	92	23	101
8	11	85	15	75
9	27	94	28	82
10	19	78	23	80

 

РАЗДЕЛ 1. Экономическая оценка
экологического ущерба от выбросов автомобильного транспорта

Экономическая оценка экологического ущерба Y_{а ,} причиняемого годовыми выбросами загрязняющих веществ в атмосферу,  для всякого источника определяется по формуле:

Yа = α _*γ _* σ _* ƒ _* М,                                          (1.1)

где:  α – коэффициент индексации

σ – показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха в зависимости от типа территории;

γ – нормативный экологический ущерб от выбросов в атмосферу (руб./усл.т);

ƒ –  коэффициент, учитывающий характер рассеивания примеси в атмосфере;

М – приведенная масса годового выброса загрязняющих веществ (усл.т./год).

Коэффициент определяют в зависимости от скорости оседания частиц. Так как загрязнение от автотранспорта поступает в приземный слой, то рассеивания практически не происходит. Следовательно, коэффициент принимает максимальное значение (ƒ = 10).

Показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха для территории населенного пункта вычисляется:

σ  = (0,1 га/чел.) _* n                                           (1.2)

Величина приведенной массы М годового выброса загрязняющих веществ в атмосферу из источника определяется по формуле:

М =  (1.3)

где:  m_i – масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу (т/год);

Аi – показатель относительной опасности (агрессивности) примеси i-го вида (усл.т/т);

N – общее число примесей, выбрасываемых источником в атмосферу.

Значения показателей агрессивности для некоторых веществ приведены в таблице 1 приложения.

При оценке ущерба от выбросов в атмосферу необходимо учитывать все выбрасываемые в атмосферу вещества, включая микропримеси. Игнорирование наличия примеси в составе выбросов может привести к заниженной оценке ущерба, что в свою очередь, может дать заниженную оценку эффекта атмосфероохранных мероприятий.

 

РАЗДЕЛ 2. Определение количества выбросов вредных веществ за период выработки ресурса

Уровень выбросов зависит от природно-климатических факторов, технического состояния агрегатов (отклонение регулировочных параметров от допустимых в результате износа и неисправности систем) и др

Выбросы вредных веществ (CO₂, CO, CxHy, NOx, SO₂, сажи, соединений свинца), а также расходы топлива и масла в зависимости от срока службы (пробега автомобиля) за период выработки ресурса определяются по формуле:

W_j = w_j L_a k_wj /100                                             (2.1)

где:  w_i – удельные (на км пробега) выбросы одиночных АТС (новых) , г/км;

L_а – пробег АТС с начала эксплуатации, тыс.км;

k_wi – изменение пробеговых выбросов i-го вещества АТС, %.

Зависимости изменения выбросов, расхода топлива на разных пробегах автомобиля с начала эксплуатации по мере выработки ресурса двигателя (износа деталей цилиндро-поршневой группы, топливоподающей аппаратуры, нарушения заводских регулировок) имеют вид:

k_wi = A₀ + A₁La + A₂La² + A₃La³                                    (2.2)

где: А0, А1, А2, А3 – параметры в уравнении регрессии, значения которых приведены в таблице 2 приложения.

 

Если не учитывать влияние технического состояния двигателя по мере выработки ресурса на выбросы и расход топлива, то значения выбросов СО2, СО, CxHy, сажи при выполнении транспортной работы оказываются заниженными примерно в 1,2 - 2 раза, NOx – завышенными в 1,1 – 1,6 раза.

 

РАЗДЕЛ 3. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
ОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЯ

Для оценки экологической опасности эксплуатации автомобиля необходимо сравнить его эксплуатационные качества с качествами эталонного автомобиля, то есть экологически безопасного автомобиля. При решении этой задачи находят интегральный коэффициент (К^и_эо) экологической опасности эксплуатации автомобиля по формуле:

            К^и_эо = γ_i * K_i                                                                              (3.1)

где:  γ_i – коэффициент значимости веса каждого вида загрязнения (отработанные газы, шум, вибрация и т.д.);

К_i – коэффициент опасности отдельного вида загрязнителя.

 

Например, для автомобиля А интегральный коэффициент находят по формуле:

К^и_эо = γ_ог * К_огА + γ_шум * К_шумА                                              (3.2)

Частные коэффициенты (К_i) опасности отдельных видов загрязнителей рассчитываются по формуле:

 К_i = А_э / А_ф                                                                                   (3.3)

где:  А_э – эталонный уровень воздействия на окружающую среду;

А_ф – фактический уровень воздействия на окружающую среду.

В качестве критерия используют значение К^и_эо = 1, то есть значение показателя идеального (эталонного) автомобиля.

 

 

Литература

1.    Амбарцумян В.В., Носов В.Б., Тагасов В.И., Сарбаев В.И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. ООО Изд-во «Научтехлитиздат», 1999 г.

2.    Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы. М: Форум – Инфра-М, 2002 г.

3.    Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология. – М.: Высш. шк., 2003 г.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Показатели относительной опасности (агрессивности)
для некоторых веществ

 

Вещество	Показатель относительной опасности, усл.т/т
Монооксид углерода ( СО )	1
Сернистый ангидрид ( SO2 )	22
Оксиды азота в пересчете (по массе) на NO2	41,4
Углеводороды ( СxHy )	1,26
Свинец и его соединения	22400
Сажа	41,5

 

Таблица 2

Значения коэффициентов в уравнении (2.2)

Наименование вещества	А0	А1	А2 10-6	А3 10-6	R2
СО	100,73	0,16	357,69	-0,87	0,999
CxHy	101,04	0,079	646,25	0,43	0,999
NOx	97,92	0,015	-1174,42	1,12	0,989
Сажа	99,28	0,284	911,29	0,94	0,999
CO2, SO2, Pb	99,999	0,2	-0,03	0	1,0

 

Таблица 3

Классификация АТС, принятая в странах ЕС

Группы АТС	Полная масса, кг	Примечания
Пассажирские: М 1 М 2 М 3 Грузовые: N 1 N 2 N 3	Менее 2500 2500 – 5000 Более 5000   Менее 3500 3500 – 12 000 Более 12 000	До восьми мест Более восьми мест Более восьми мест

Примечание. Каждая из шести подгрупп АТС разделяется по виду используемого топлива – бензиновые (В), дизельные (D), конвертированные из бензиновых и работающие на сжиженном нефтяном (СНГ) и сжатом природном газе (СПГ), конвертированные из дизельных и работающие на сжатом природном газе (СПГ-д), а также двухтопливные, работающие на дизельном топливе и сжатом природном газе (ГД).