МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКОЙ

CONSTRUCTION MACHINERY AIR POLLUTION MONITORING

Yana Eroshenko

senior Lecturer of the Department of Mathematical and Software Information Systems

FSAEIoHE"Belgorod State National Research University"

Russia, Belgorod

Koba Samkharadze

student

Institute of Engineering Technology and Natural Sciences

FSAEIoHE"Belgorod State National Research University"

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается проблема необходимости снижения загрязнений атмосферного воздуха дорожной техникой. Приведена реализация метода для непрерывного процесса наблюдения и регистрации выбросов строительной техники, в сравнении с заданными ПДК. А также показана зависимость концентрации пыли в воздухе от выбросов отдельных единиц строительной техники. Учитывая прямую корреляционную зависимость между уровнем загрязнения воздуха и количеством заболеваний органов дыхания можно прогнозировать эти величины и принимать меры по предотвращению их увеличения.

ABSTRACT

This article stands for construction machinery air pollution reducing problem. It proposes a method for the continuous process of monitoring and recording emissions of construction equipment, in comparison with the specified MPC. Also, the dependence of the dust concentration in the air on the emissions of individual units of construction equipment is shown. Given the direct correlation between the level of air pollution and the number of respiratory diseases, these values can be predicted and measures taken to prevent their increase.

Ключевые слова: качество воздуха, пыль, предельно допустимые концентрации, загрязнение воздушной среды, строительство.

Keywords: air quality, dust, maximum permissible concentrations, air pollution, construction.

2017 год в России объявлен годом экологии, основные мероприятия которого призваны улучшить экологическую обстановку в стране [3].

Проблемы экологии всегда были и остаются актуальными. Многоотходное промышленное производство,  стремительно развивающееся в последнее время, а также влияние непосредственно самого человека на среду обитания и природу, все это привело к предельно критическим размерам ухудшения экологической обстановки. В связи с этим и вопрос об угрозе самому существованию человечества вследствие исчерпания природных ресурсов и опасного для жизни человека загрязнения среды его обитания приобрел решающий характер.

Транспорт и промышленность, используемые человеком, потребляют большое количество кислорода из атмосферы, и при этом человек не восполняет потери и не выполняет установленных норм по очищению отходов до выхода их в атмосферу, поэтому одной из основных экологических проблем выступает проблема загрязнения атмосферного воздуха.

В 60-х годах считалось, что загрязнение атмосферы характерно только для больших городов. Однако впоследствии выяснилось, что вредные выбросы могут распространяться на огромные расстояния [1].

По данным Росстата число случаев высокого загрязнения атмосферного воздуха растет из года в год (см. рис. 1).

Рисунок 1. Число зарегистрированных случаев высокого загрязнения атмосферного воздуха

Ежегодно в атмосферу поступает не менее 15500 тыс. тонн оксида углерода, до 4100 тыс. тонн диоксида серы, почти 3400 тыс. тонн оксида азота, а также многие другие вредные химические элементы [6].

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания, что в большей или меньшей степени оказывает отрицательное влияние на здоровье человека.

Угарный газ и оксиды азота – это одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности, а сернистый газ имеет способность воздействовать на генетический аппарат, что может привести к бесплодию и врожденным уродствам. Вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям.

Более широкое распространение заболеваний органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования приходится на большие города [5, с. 42].

Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, а также болезни глаз.

К примеру, по данным Росстата количество зарегистрированных пациентов  болезнями органов дыхания выросло в 2015 г. по сравнению с 2013 г. на 896 человек, что составляет 1,84% (см. рис. 2) [4, с. 221].

Рисунок 2. Количество заболевших болезнями органов дыхания, чел.

К решению экологической проблемы по загрязнению атмосферы не обязательно подходить глобально – можно начать с удовлетворения локальных требований.

И для этого нет необходимости в каких-либо сверхкрупных мероприятиях: все решается культурой населения, технологической и, главным образом, экологической грамотностью и дисциплиной местных чиновников.

Рассмотрим, к примеру, загрязнение воздушной среды дорожным транспортом при строительстве и реконструкции автомобильных дорог.

Главными причинами повышенного загрязнения атмосферного воздуха дорожной техникой являются низкие технико-эксплуатационные показатели парка дорожно-транспортных средств, отсутствие должного контроля за качеством дорожных работ и, как следствие, неудовлетворительное состояние дорог, требующих повторного их ремонта и др.

Характеристика основных источников выбросов в атмосферу ДСМ при строительстве дорог представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика источников выбросов в атмосферу

Для инвентаризации выбросов загрязняющих веществ дорожно-строительными машинами (ДСМ) в атмосферный воздух Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта» (ОАО «НИИАТ») разработана специальная методика.

Согласно данной методике расчет выбросов загрязняющих веществ ДСМ определяют по формуле 1:

где  – коэффициент использования мощности двигателя;

– паспортное значение номинальной мощности двигателя дорожно-строительной машины j-го типа, кВт;

– среднее значение выброса i-го загрязняющего вещества на единицу мощности двигателя дорожно-строительной машины j-го типа (базовый удельный выброс), г/(кВт·ч);

– коэффициент старения (коэффициент учета возраста машины);

– коэффициент, учитывающий вид рабочего процесса двигателя [2].

Оценку уровня загрязнения воздушной среды видами выбросов ДСМ, указанными в таблице 1, следует проводить на основе прогнозов в соответствии с расчетами.

В связи с этим авторами настоящей статьи разработана специальная программа «ЭкоСтройДор», с помощью которой можно определить нанесенный ущерб окружающей среде ДСМ и оценить его с учетом условий эксплуатации дорожной техники.

При выборе типа ДСМ и вводе некоторых данных программа выдает количество загрязняющего вещества (ЗВ) и показывает его динамику на графике в процессе работы дорожной техники.

Например, на участке дороги работают одновременно следующие ДСМ:

- автогрейдер с мощностью двигателя 120 кВти временем работы 10 минут;

- каток с мощностью двигателя 50 кВти временем работы 20 минут;

- бульдозер с мощностью двигателя 100 кВт и временем работы 15 минут.

При вводе этих данных программа выдаст результат о том, что выбранные ДСМ произвели выброс твердых частиц (РМ) в атмосферу в количестве 52.985 г (12.669 г, 22.171 г и 18.145 г соответственно).

Для наглядности изменение величины выброса РМ по каждому виду ДСМ в реальном времени выводится на график (см. рис. 2).

Полученные результаты можно использовать для определения общей концентрации выбросов ЗВ, и сравнить с предельно допустимой концентрацией ЗВ в атмосферном воздухе (ПДК) согласно гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.1338-03 [7].

Если полученное значение превышает уровень ПДК, необходимо срочно применять соответствующие меры по снижению общей концентрации выбросов.

Рисунок 2. Выполнение расчетов программы

Основными мерами по снижению загрязнений атмосферного воздуха дорожной техникой и охране окружающей среды являются:

- рациональная организация  и управление дорожно-строительными работами (контроль за выбросами и увлажнение технологических грунтовых дорог, своевременный ремонт ДСМ и др.);

-повышение защитных мероприятий (использование более качественных или экологически чистых видов топлива, систематические проверки технического состояния дорожной техники, внедрение на ДСМ системы нейтрализации и фильтрации отработанных газов, своевременная профилактика заболеваний и др.).

Учитывая прямую корреляционную зависимость между уровнем загрязнения воздуха и количеством заболеваний органов дыхания можно прогнозировать эти величины и принимать меры по предотвращению их увеличения.

Все это позволит не только повысить качество автомобильных дорог, но и значительно снизить негативное воздействие на окружающую среду, создать более благоприятные условия для проживания населения вблизи крупных магистралей.

Список литературы:

1. Возможно ли решение современных экологических проблем в глобальном масштабе [Электронный ресурс]: Информационно-образовательный портал «Greenologia.ru». – Режим доступа. – URL: http://greenologia.ru/eko-problemy/globalnye.html (дата обращения 28.04.2017)
2. Гиршович В.Е., Донченко В.В., Кунин Ю.И., Рузский А.В. Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ дорожно-строительными машинами в атмосферный воздух [Электронный ресурс]: Информационный сайт «StandartGOST.ru». – Режим доступа. – URL: http://standartgost.ru/g/pkey-14293828118 (дата обращения 28.04.2017)
3. Год экологии в цифрах и фактах / 2017 год экологии в РФ [Электронный ресурс]: Информационный портал по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. – Режим доступа. – URL: http://ecoyear.ru/numbers-and-facts/ (дата обращения 28.04.2017)
4. Здравоохранение / Заболеваемость населения / Российский статистический ежегодник. 2016: статистический сборник Росстат. – М., 2016. – 725 с.
5. Ломакин В. В. Безопасность автотранспортных средств: учебное пособие. – М: МГТУ «МАМИ», 2011. – 299 с.
6. Окружающая среда / Официальная статистика [Электронный ресурс]: Сайт Федеральной службы государственной статистики. – Режим доступа. – URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/environment/# (дата обращения 28.04.2017)
7. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30 мая 2003 г. N 114 «О введении в действие ГН 2.1.6.1338-03» [Электронный ресурс]: Информационно-правовой портал «ГАРАНТ.РУ». – Режим доступа. – URL: http://ivo.garant.ru/#/document/4179333/paragraph/1356037:1 (дата обращения 28.04.2017)