Курсовая работа: Разработка мероприятий по улучшению экологической ситуации на территории города

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра городского строительства и хозяйства

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

Разработка мероприятий по улучшению экологической ситуации на территории города

Выполнили:

студенты группы 1052

Старунова Е.Ю.

Мишин М.С.

Дорофеев М.А.

Карташов Е.В.

Принял:

Ходунов А.М.

Воронеж, 2009 г.

Введение

Состояние окружающей природной среды является одной из наиболее острых социально-экономических проблем, прямо или косвенно затрагивающих интересы каждого человека. Характерный для второй половины ХХ века процесс экономического роста и технического прогресса неразрывно связан с автомобилизацией. Во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства автомобильный транспорт – важнейшее звено производственного процесса. В то же время, автомобильный транспорт является одним из массовых загрязнителей атмосферы.

Проблема оздоровления окружающей среды в городах с каждым годом приобретает всё большее значение. Прогнозы развития автотранспорта в городах показывают, что за ближайшие 15…20 лет транспортный парк городов увеличится в 5 раз, пробег возрастёт на 20…30%, скорость движения увеличится на 15…25%. Всё вместе это приедёт к тому, что на магистралях города концентрация оксида углерода может составить 30…50 мг/м3, а уровень шума – 75…85 дБ. В то же время в зоне влияния магистралей могут находиться детские учреждения, школы, поликлиники, больницы, в которых уровень влияния дороги должен иметь санитарный предел меньше, чем в жилой застройке. В условиях открытого пространства для снижения уровня шума необходимо предусматривать удаление жилой застройки от магистралей на 50…300 м. В то время как санитарный разрыв по фактору загазованности составляет 50…100 м.

В данном курсовом проекте мы анализируем существующую ситуации на территории жилого района г.Воронежа, рассчитываем выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта и концентрации загрязняющих веществ в приземном слое, оцениваем уровень шумового воздействия автотранспорта и выбираем природоохранные мероприятия.

1.  Анализ ситуации

1.1  Местоположение территории в системе жилого района

Данный участок исследуемой территории расположен в Ленинском жилом районе города Воронежа, в границах улиц Пушкинская, Куцыгина, Свободы и Ф.Энгельса. Площадь территории составляет около 4,21 га. Улицы Пушкинская и Куцыгина по своему значению являются улицами общегородского значения.

1.2 Характеристика застройки территории

Территория застроена пятиэтажными жилыми домами.

Таблица 1.1 Характеристика застройки территории.

1.3 Характеристика рельефа

Рельеф местности спокойный, без резких изменений, средний уклон около 1%, наблюдается незначительное понижение рельефа от улицы Пушкинская в направлении улиц Свободы, Энгельса, Куцыгина. Нарушения рельефа не выявлены. Оврагов и карстов нет.

1.4 Интенсивность движения транспортных средств

Интенсивность движения - количество транспортных средств, которые прошли в обоих направлениях через сечение дороги за единицу времени (час или сутки)[8].

Интенсивность движения транспортных средств определяется двумя способами: по среднесуточной интенсивности движения и по интенсивности движения в час пик.

В нашем расчете мы использовали второй метод.

Весь транспортный поток распределяется по типам автомобиля:

·  грузовой от 3,0 т.

·  грузовой (дизель)

·  автобус (дизель)

·  легковой автотранспорт.

Сбор материала по загруженности улиц автотранспортом производился в час пик движения: 18.00-19.00.

Интенсивность движения автотранспорта производится методом подсчета автомобилей разных типов в каждом из сроков замеров. Транспортный поток осуществляется и фиксируется по группам и сводится в таблицу.

Таблица 1.2 Расчет интенсивности движения транспортных средств.

Среднюю скорость движения потока можно определить экспериментальным путем. Измеряется скорость одиночного легкового автомобиля при свободном движении. Количество замеров на участке (100 м) должно быть не меньше 30. После рассчитывают скорость по формуле:

V = 3600*S/t                                             (1.1)

где S – протяженность участка (100 м)

t – время прохождения данного участка

2.  Расчет выбросов загрязняющих веществ от автомобильного транспорта

2.1 Загрязнение атмосферы токсичными веществами выхлопных газов автотранспорта

Загрязняющее вещество — один из видов загрязнителей, любое химическое вещество или соединение, которое находится в объекте окружающей природной среды в количествах, превышающих фоновые значения и вызывающие тем самым химическое загрязнение [8].

Источник выбросов − объект, с которого осуществляется выброс в атмосферу загрязняющих веществ, ухудшающих качество атмосферного воздуха и ограничивающих его использование [8].

В последние десятилетие при относительном снижении загрязнения на один автомобиль, в развитых странах общее глобальное автотранспортное загрязнение атмосферы растёт из-за увеличения сжигания топлива двигателей устаревающих моделей. Резкий рост числа автомобилей в России произошёл, не с только из-за роста новых, сколько за счёт увеличения машин возрастом 5…10 лет и старше иностранного производства, а так же огромного количества автомобилей российского производства, возвращающихся из разных стран Европы. Все перечисленные автомобили находятся на грани выработки ресурса двигателя, всех систем и агрегатов автомобиля, влияющих на токсичные выбросы. Автотранспорт, как источник загрязнения отличается следующими особенностями:

во-первых, численность автомобилей в крупных городах быстро увеличивается, а месте с тем непрерывно растёт валовый выброс вредных веществ;

во-вторых, в отличие от промышленных источников загрязнения, привязанных к определённым площадкам и отделённых от жилой застройки санитарно-защитной зоной, автомобиль является передвижным источником загрязнения, широко распространенных в жилых зонах и местах отдыха;

в-третьих, автомобильные газы представляют собой смесь токсичных компонентов, поступающих в приземный слой атмосферы городской застройки, где их рассеивание затруднено;

в-четвёртых, современные методы снижения токсичности выхлопных газов ещё не в состоянии обеспечить желаемую степень чистоты воздуха.

Эти особенности ставят проблему защиты атмосферы от загрязнения автотранспорта в ряд наиболее сложных и актуальных проблем современного города.

Выбрасываемые автомобильные газы представляют смесь более 200 видов токсичных веществ, в том числе оксид углерода, окислы азота, углеводорода и наиболее опасные соединения: бензопирен, дымовой аэрозоль, фотооксидант, соединения свинца, кадмия и других тяжёлых металлов.

При движении транспортных средств выхлопные газы образуют вытянутое вдоль дороги приземное облако активных и пассивных примесей. Активные примеси при распространении в атмосфере образуют новые соединения, вступают в химические реакции с водяным паром. Пассивные примеси не меняют своего качественного состава, но от этого они не становятся менее опасными.

Загрязнение окружающей среды автомобильным транспортом происходит за счет выхлопных газов и в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов. Качественный и количественный состав выхлопных газов зависит в основном от мощности источника загрязнения.

Выбросы автомобилей, попадая в атмосферу, создают приземные концентрации загрязнителей, концентрация которых часто превышают предельно допустимые. Основным источником загрязнения при эксплуатации транспортных средств, является процесс сгорания топлива в автомобильном двигателе. Ежедневно городской житель вдыхает около 16м3 загрязненного воздуха, из которого часть оседает в лёгких, поглощается организмом, вызывая в нем биологические изменения. Доля основных загрязняющих веществ составляет: оксида углерода – не менее 80%, углеводородов – 8% ,окислов азота – 5%.

Окись углерода (СО) – бесцветный газ без запаха, является продуктом неполного сгорания топлива при работе двигателя на холостом ходу, малых и придельных нагрузках. Его вдыхание в течение 15 минут при концентрации 5мг/м3 приводит к изменению световой и цветовой чувствительности глаза при сопровождении с общей повышенной утомляемостью организма.

Окислы азота – максимальный выброс окисла азота наблюдается при ускоренном движении автомобиля. По мере охлаждения выхлопных газов и разбавления их в воздухе азотистые соединения окисляются дальше в 2-х, 3-х, 4-х окислах. Окись азота играет основную роль при образовании фотохимического смога.

При взаимодействии этих газов с водой в органах дыхания человека образуются азотная и азотистая кислоты.

Углеводороды выделяются в основном при торможении и в режиме холостого хода автомобиля. Всего насчитывается более 200 видов углеводородов, наиболее концерагенный из которых - бензопирен.

Двуокись серы (SO2) оказывает раздражающее действие на кроветворные органы человека, а также вызывает нарушение в обмене веществ. Этот газ является опасным для лесов и зеленых массивов. При длительном воздействии, даже при концентрации воздуха порядка 0,015…0,035 мг/м3 (0,3…0,7 ПДК) потеря в приросте древесины хвойных деревьев около 20%.

Распространение в атмосфере токсичных компонентов приводит к большим экономическим потерям, т.к. вызывает нарушение в росте растений, разрушает изделия из резины и пластмасс, облицовку и конструкцию зданий, асфальтобетонных и цементно-бетонных покрытий, а также вызывает коррозию автотранспортных средств. Учитывая только концентрацию выхлопных газов можно считать, что дорожные конструкции работают в сильно агрессивной среде, а примагистральные территории находятся в зоне повышенной экологической опасности.

Загрязняющие вещества попадают в окружающую среду по разным направлениям.

Первая группа – твердые частицы, особенно крупных размеров, под действием гравитационных сил оседают на землю в пределах ограниченных зон и дальнейшего участия в атмосферных процессах не принимают.

Вторая группа – окислы углерода, азота, серы и т.д., попадая в атмосферу, изменяют физико-химические свойства, взаимодействуя друг с другом и с атмосферным воздухом, что является причиной образования кислотных дождей и фотохимического смола на локальных площадях в пределах отдельных регионов.

Вредное воздействие третьей группы веществ, например двуокиси углерода, проявляется только на глобальном уровне, оказывает влияние на климат, путем изменения теплового баланса приземного слоя атмосферы.

Специфика рассеивания автомобильных выбросов заключается в том, что источником загрязнения являются отдельные автомобили одновременно находящиеся на улично-автодорожной сети и выделение вредных веществ происходит неравномерно во времени, в зависимости от режимов работы двигателей. Кроме того, на рассеивание вредных веществ оказывают влияние погодные условия, скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, особенности ландшафта, время суток, наличие экранирующих сооружений и т. д.

В данном курсовом проекте расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта производится на базе программы «Магистраль – Город».

2.2  Расчет выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта на базе программы «Магистраль – Город»

Расчет выбросов автотранспорта

ГОУ ВПО "Воронежский ГАСУ", серийный номер: 01-01-4177 Расчет произведен программой "Магистраль-Город" версии 2.3.3.41 При расчете используется методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов; утверждена приказом Госкомэкологии России N 66 от 16.02.1999

Расчетные формулы

Выброс загрязняющего вещества на перегоне:         

Ml = (L-L0)/3600 * Sum(Mк*Gk*rv),

где L0 - длина очереди на перекрестке, учитывается для каждого направления; равняется 0, если нет расчета по перекресткам;

Mк - пробеговый выброс загрязняющего вещества;

Примечание: rv=1 при расчете выброса оксидов азота если скорость не превышает 80 км/ч Выброс загрязняющего вещества на перекрестке:

Mп = T*P/40 * Sum(Mпк/60 * Gk),

Mпк - выброс загрязняющего вещества в зоне перекрестка, г/мин; деление на 60 производится для приведения г/мин в г/сек

Примечание: Sum - операция суммирования

Расчет выбросов автотранспорта

ГОУ ВПО "Воронежский ГАСУ", серийный номер: 01-01-4177 Расчет произведен программой "Магистраль-Город" версии 2.3.3.41 При расчете используется методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов; утверждена приказом Госкомэкологии России N 66 от 16.02.1999

Расчетные формулы

Выброс загрязняющего вещества на перегоне:         

Ml = (L-L0)/3600 * Sum(Mк*Gk*rv),

где L0 - длина очереди на перекрестке, учитывается для каждого направления; равняется 0, если нет расчета по перекресткам;

Mк - пробеговый выброс загрязняющего вещества; Примечание: rv=1 при расчете выброса оксидов азота если скорость не превышает 80 км/ч Выброс загрязняющего вещества на перекрестке:

Mп = T*P/40 * Sum(Mпк/60 * Gk),

Mпк - выброс загрязняющего вещества в зоне перекрестка, г/мин;

деление на 60 производится для приведения г/мин в г/сек Примечание: Sum - операция суммирования

Расчет выбросов автотранспорта

ГОУ ВПО "Воронежский ГАСУ", серийный номер: 01-01-4177 Расчет произведен программой "Магистраль-Город" версии 2.3.3.41 При расчете используется методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов; утверждена приказом Госкомэкологии России N 66 от 16.02.1999

Расчетные формулы

Выброс загрязняющего вещества на перегоне:

Ml = (L-L0)/3600 * Sum(Mк*Gk*rv),

где L0 - длина очереди на перекрестке, учитывается для каждого направления; равняется 0, если нет расчета по перекресткам; Mк - пробеговый выброс загрязняющего вещества;   Примечание: rv=1 при расчете выброса оксидов азота если скорость не превышает 80 км/ч Выброс загрязняющего вещества на перекрестке:          

Mп = T*P/40 * Sum(Mпк/60 * Gk),

Mпк - выброс загрязняющего вещества в зоне перекрестка, г/мин;

деление на 60 производится для приведения г/мин в г/сек

Примечание: Sum - операция суммирования

Расчет выбросов автотранспорта

ГОУ ВПО "Воронежский ГАСУ", серийный номер: 01-01-4177 Расчет произведен программой "Магистраль-Город" версии 2.3.3.41 При расчете используется методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов; утверждена приказом Госкомэкологии России N 66 от 16.02.1999

Расчетные формулы

Выброс загрязняющего вещества на перегоне:         

Ml = (L-L0)/3600 * Sum(Mк*Gk*rv),

где L0 - длина очереди на перекрестке, учитывается для каждого направления; равняется 0, если нет расчета по перекресткам; Mк - пробеговый выброс загрязняющего вещества;   Примечание: rv=1 при расчете выброса оксидов азота если скорость не превышает 80 км/ч Выброс загрязняющего вещества на перекрестке:          

Mп = T*P/40 * Sum(Mпк/60 * Gk),

Mпк - выброс загрязняющего вещества в зоне перекрестка, г/мин;

деление на 60 производится для приведения г/мин в г/сек

Примечение: Sum - операция суммирования

3.  Расчет концентрации вредных загрязняющих веществ атмосферного воздуха в приземном слое

3.1 Предельно допустимые концентрации вредных загрязняющих веществ

Под концентрацией вредных веществ понимается содержание их в единице объема или массе воздуха [8].

Существует несколько способов выражения концентрации: массовая, объемная, в долях, в процентах и др. При санитарной оценке воздуха пользуются объемно-массовой концентрацией – содержанием массы загрязняющего вещества (мг) в 1 м3 воздуха. Такое выражение концентрации удобно для любого агрегатного состояния вредных веществ: газов, паров, твердых веществ, капельно-жидкого состояния.

Различают концентрацию разовую, среднесуточную и среднюю за более длительный промежуток времени – среднемесячную и среднегодовую. Осредненными концентрациями характеризуют атмосферный воздух. Под разовой концентрацией понимают содержание загрязняющих веществ в воздухе при кратковременном отборе проб (до 20 мин.). Наивысшее значение концентрации, полученное при анализе многократно отобранных проб воздуха, называют максимально разовой концентрацией.

Концентрации по эффекту действия на организм человека могут быть предельно допустимыми, опасными для жизни и смертельными. При нормировании состояния окружающей среды приняты максимально разовые предельно допустимые концентрации (ПДК).

Под предельно допустимой концентрацией понимается такое количество вредного вещества, которое при ежедневном длительном воздействии на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений в нем или заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования [8].

Нормативные документы [7] устанавливают ПДК вредных веществ для воздуха рабочей зоны и воздуха населенных мест. С позиции экологии ПДК конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.

Нормы предельно допустимых концентраций для токсичных веществ выхлопных газов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Номенклатура основных токсичных веществ выхлопных газов и их ПДК в воздухе населённых пунктов [7].

Примечание - первый класс опасности – вещества чрезвычайно опасные;

второй класс опасности - вещества высокоопасные;

третий класс опасности - вещества умеренноопасные;

четвёртый класс опасности - малоопасные.

В данном курсовом проекте расчет концентрации загрязняющих веществ от автотранспорта производится на базе программы УПРЗА "Эколог" (версия 3.0).

3.2 Расчет концентрации загрязняющих веществ в приземном слое на базе программы УПРЗА "Эколог" (версия 3.0)

УПРЗА ЭКОЛОГ, версия 3.00

Copyright © 1990-2007 ФИРМА "ИНТЕГРАЛ"

Серийный номер 01-01-4177, ГОУ ВПО "Воронежский ГАСУ"

Предприятие номер 4758; Пушкинская

Город Воронеж

Адрес предприятия: 324000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, Куцигина, Ф. Энгельса, Свободы.

Разработчик Студенты Мишин, Старунова, Дорофеев, Карташов

Отрасль 40000 Транспорт

Вариант исходных данных: 1, Новый вариант исходных данных

Вариант расчета: рАЙОН ГОРОДА

Расчет проведен на лето

Расчетный модуль: "ОНД-86 с учетом застройки"

Расчетные константы: E1= 0,01, E2=0,01, E3=0,01, S=999999,99 кв.км.

Метеорологические параметры

Структура предприятия (площадки, цеха)

Выбросы источников по веществам

Вещество: 0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид)

Вещество: 0304 Азот (II) оксид (Азота оксид)

Вещество: 0330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый)

Вещество: 0337 Углерод оксид

Вещество: 0703 Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)

Вещество: 1325 Формальдегид

Вещество: 2704 Бензин (нефтяной, малосернистый) (в пересчете на углерод)

Выбросы источников по группам суммации

Группа суммации: 6009

Расчет проводился по веществам (группам суммации)

Перебор метеопараметров при расчете

Набор-автомат

Перебор скоростей ветра осуществляется автоматически

Направление ветра

Данные застройки

Координаты точек указаны в метрах

Расчетные точки

Расчетные точки

Результаты расчета и вклады по веществам

(расчетные точки)

Типы точек:

0 - расчетная точка пользователя

1 - точка на границе охранной зоны

2 - точка на границе производственной зоны

3 - точка на границе СЗЗ

4 - на границе жилой зоны

5 - точка на границе здания

Вещество: 0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид)

Вещество: 0304 Азот (II) оксид (Азота оксид)

Вещество: 0330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый)

Вещество: 0337 Углерод оксид

Вещество: 0703 Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен)

Вещество: 1325 Формальдегид

Вещество: 2704 Бензин (нефтяной, малосернистый) (в пересчете на углерод)

Вещество: 6009 Азота диоксид, серы диоксид

Результаты расчета и вклады по веществам

(расчетные площадки)

Вещество: 0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид)

Площадка: 1

Поле максимальных концентраций

Вещество: 0304 Азот (II) оксид (Азота оксид)

Площадка: 1

Поле максимальных концентраций