Расчет и оценка уровня загрязнения почв вдоль автодорог

7 1. Методика расчета

При работе ДВС автомобилей образуются "условно твердые" выбросы, состоящие из аэрозольных и пылевидных частиц. В наибольших количествах выбрасываются соединения свинца и сажа. При интенсивности движения более 40 тыс. авт./сутки существенными становятся выбросы кадмия и цинка. Наибольшую опасность для биосферы представляет накопление в почве соединений свинца, что обусловлено высокой доступностью его растениям и переходом по звеньям пищевой цепи в животных, птиц и человека. Выбросы соединений свинца происходят при работе ДВС автомобилей на этилированном бензине (в бензине марок А-76 и АИ-93 содержится, соответственно, 0,17 г/кг и 0,37 г/кг соединений свинца). Около 20% общего количества свинца разносится с отработавшими газами в виде аэрозолей, а 80% выпадает в виде твердых частиц размером до 25 мкм и во­дорастворимых соединений на поверхности прилегающих к дороге земель. Они накапливаются в почве на глубине пахотного слоя или фильтрации воды атмосферных осадков вдоль автодорог.

Оценку загрязнения придорожных земель выбросами свинца и выбор защитных мероприятий по уменьшению ширины их распрост­ранения следует вести на основе расчета уровня загрязнения поверхностного слоя почвы (УЗП) по следующей методике [ 8 ].

1. Определяют мощность эмиссии свинца Р_э , мг/м×сут., при среднесуточной интенсивности движения за расчетный период по формуле

Р_э = К_п×m_p× К_т× К_о(åG_i×P_i×N_i), (7.1)

где К_п = 0,74 – коэффициент пересчета; m_p – коэффициент, учитывающий дорожные условия, принимается по рис. 7.1; К_т = 0,8 – коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде твердых частиц в общем объеме выбросов; k_о = 0,8 – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов автомобиля; G_i – средний эксплуатационный расход топлива для данного типа автомобилей (см. табл. 4.1), л/км; N_i – среднесуточная интенсивность движения автомобилей данного типа, авт./сут. ,Р _i – содержание добавки свинца в топливе, применяемом в автомобиле данного типа, г/кг.

Рис. 7.1. Зависимость коэффициента m_p от средней скорости транспортного потока V

2. Рассчитывают величину отложения свинца на поверхности земли Р_п , мг/м², по формуле

Р_э = (0,4 К _l × j × T_р× P_э) + F, (7.2)

где К _l – коэффициент, учитывающий расстояние l, м, от края проезжей части, принимается по табл. 7.1; j – коэффициент, зависящий от силы и направления ветра, принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противопо­ложной рассматриваемой зоне, к общей ее площади; Т_р – рас­четный срок эксплуатации автодороги в сутках, принимается равным 7300 суток, что соответствует 20–летнему перспективно­му сроку, F – фоновое загрязнение поверхности земли, мг/м².

Примечание. Поскольку на автодорогах 1 категории транс­порт разделен на два потока, противоположных по направлению движения и отделенных друг от друга разделительной полосой шириной не менее 5 м, расчет следует вести отдельно для каж­дой проезжей части (направления) для интенсивности движения равной половине общей, т.е. сначала определяют эмиссию свинца от транспортного потока каждого направления. Затем рас­считывают величину Р_{п (1)} на заданном расстоянии l от края проезжей части ближайшего к расчетной точке А потока (нап­равления) движения по формуле (7.2). После этого рассчиты­вают величину Р_{п (2)} в точке А от потока движения противопо­ложного направления, увеличив расстояние l в формуле (7.2) на ширину проезжей части одного направления плюс 5 м. Ито­говой величиной отложения свинца в точке А от транспортных потоков обоих направлений является сумма величин Р_{п (1)} и Р_{п (2).}

3. Рассчитывают УЗП свинцом Р_с , мг/кг, на различном рас­стоянии от края проезжей части автодороги по формуле

Р_с = P_п/(h× r), (7.3)

где h – толщина почвенного слоя, м, в котором распределя­ются выбросы свинца (принимается на пахотных землях равной 0,2 м, на остальных видах угодий (в том числе и на целине) – 0,1 м), r – плотность почвы, кг/м³.

4. Полученные расчетные значения величины p_c и их измене­ние от расстояния до края проезжей части l необходимо пред­ставить в графической форме (см. рис. 4.2) и сопоставить с ПДК свинца в почве по общеcанитарному показателю, равному 32 мг/кг.

5. При необходимости уменьшения ширины загрязнения придо­рожной полосы свинцом следует предусматривать защитные мероприятия, аналогичные c рассмотренными в подразделе 4.4. Учет эффективности защитных сооружении по снижению УЗП свинцом следует производить по табл. 4.5.

7.2. Задание на расчет

Задание № 7.2.1. Выполнить расчет и оценку уровня загряз­нения придорожных земель выбросами свинца по исходным данным табл. 7.2 и выбрать защитные мероприятия по уменьшению шири­ны их распространения в условиях: 1) реконструкции дороги III категории по нормативам I категории; 2) в случае отказа от реконструкции.

Расчетный период эксплуатации автодороги 20 лет (7300 су­ток); исходя из розы ветров, коэффициент j = 0,7; фоновое загрязнение отсутствует; тип земель – пахота с параметрами h = 0,2 м и r = 1600 кг/м³; шифры типов автомобилей в транс­портном потоке соответствуют обозначениям табл. 4.1. Средняя интенсивность движения в расчетный период N_a, авт./сут.; средняя скорость движения транспортного потока в варианте от­каза от реконструкций V₁, км/ч, то же после реконструкции – V₂, км/ч. Легковые автомобили используют бензин АИ-93, а грузовые (карбюраторные) – А-76. Селъхозугодья начинаются на расстоянии 50 м от внешней кромки проезжей части автодороги, а ширина проезжей части одного направления автодороги I ка­тегории составляет 11,25 м.

7.3. Методические указания по выполнению задания и анализу результата расчета

Перед началом выполнения задания студент должен вниматель­но изучить методику расчета и оценки УЗП свинцом, а также задание № 7.2.1, изложенные в подразделах 7.1 и 7.2. После этого он выполняет расчеты величины УЗП свинцом на расстоя­ниях от внешней кромки проезжей части автодороги, указанных в табл. 7.1, используя формулы (7.1...7.3). При этом в рас­четах, связанных с вариантом реконструкции автодороги по нормативам I категории, необходимо принять во внимание реко­мендации примечания подраздела 7.1.

Итоговые результаты расчета как для варианта реконструк­ции автодороги, так и в случае отказа от него необходимо представить графически (см. рис. 4.2) в координатах P_c и l и сопоставить с ПДК свинца в почве. С помощью построенного графика студент определяет ширину полосы от кромки проезжей части автодороги, в которой превышен ПДК, для обоих вариан­тов и делает вывод о влиянии реконструкции автодороги на этот экологический показатель. Если ширина полосы опасного УЗП пересекает границу сельхозугодий, следует предусмотреть защитные мероприятия, экологическую эффективность которых студент должен оценить по табл. 4.5, и полученные результаты нанести на итоговый график.

7.4. Инженерные решения по результатам расчета

На первом этапе принятия инженерных решений по результа­там расчета студент проверяет экологическую обоснованность проведения реконструкции автодороги по нормативам I катего­рии и в случае ухудшения показателя УЗП в придорожной полосе предлагает от нее отказаться.

На втором этапе, если установлена необходимость уменьше­ния ширины загрязнения придорожной полосы свинцом, студент должен предусматривать защитные зеленые насаждения, экраны, защитные валы, прокладку автомобильной дороги в выемке. Перечень защитных мероприятий в табл. 4.5 составлен в порядке возрастания приведенных расходов на возведение и содержание объектов природоохранного назначения. Студент должен стре­миться к достижению безопасного УЗП в расчетной точке на гра­нице сельхозутодий, но с наименьшими затратами.

В итоговом заключении студент делает выводы по результа­там расчета и оценки УЗП свинцом как для случая реконструк­ции автодороги, так и в случае отказа от нее. При реконст­рукции автодороги он дает перечень защитных мероприятий, обеспечивающих безопасный УЗП свинцом.

Дата добавления: 2014-11-07