автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Методика оценки экстремального загрязнения воздуха в окрестности автомагистрали

00504^1^

На правах руко.

Лукьянов Сергей Владимирович

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА В ОКРЕСТНОСТИ АВТОМАГИСТРАЛИ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 МАЙ 2012

Санкт-Петербург 2012

005043736

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре организации перевозок, управления и безопасности на автомобильном транспорте

Научный руководитель: заслуженный деятель науки Российской

Федерации, доктор технических наук, профессор

ЛОЖКИН Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ШУЛЬГИН Василий Валентинович

(Санкт-Петербургский университет сервиса и экономики, профессор кафедры технологии обслуживания транспортных средств);

кандидат технический наук, доцент ТАНЕВИЦКИЙ Игорь Владимирович

(Санкт-Петербургский государственный Горный университет, доцент кафедры организации перевозок и безопасности движения)

Ведущая организация: ООО «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ДИЗЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ» (ООО «ЦНИДИ»)», г. Санкт-Петербург

Защита состоится 30 мая 2012 г. в db часов на заседании диссертационного совета Д 212.223.02 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190103, Санкт-Петербург, Курляндская ул., дом 2/5, ауд. 340-К. Факс (812) 316-58-72 e-mail: rector@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан <<гу> апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.223.02 доктор технических наук

С. В. Репин

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы. Опасность проживания населения в городах сегодня в значительной степени определяется эмиссией в окружающую среду с продуктами горения топлива в цилиндрах ДВС автомобильного транспорта вредных (загрязняющих) веществ: СО, СН, NOx, БП, РМ, опасных для здоровья людей, находящихся длительное время в зоне выброса отработавших газов и топливных испарений. При высокой плотности и интенсивности транспортного потока в «часы пик», неблагоприятных метеорологических условиях и неудачной застройке кварталов, примыкающих к автомагистралям, препятствующих естественной очистке воздуха от вредных автомобильных выбросов, могут сложиться неблагоприятная ситуация (НС) для людей, жизнедеятельность которых проходит в непосредственной близости от автомагистралей. Известны случаи локального загрязнения атмосферы автомобильным «легким смогом» в странах ЕЭС в такой степени, которая требовала эвакуации населения.

Как показывают современные мониторинговые исследования городской воздушной среды, такие НС возникают в связи с неблагоприятным суммированием целого ряда техногенных и природных факторов, обусловленных техническим состоянием автомобильного транспорта, его составом, интенсивностью движения, ландшафтным рельефом местности, этажностью и характером городской застройки, а также метеорологическими параметрами местности, в которой находится автомагистраль.

При решении конкретных задач, связанных с мониторингом НС, физико-математические модели, в виду невозможности постановки натурных экспериментов, становятся единственным инструментом оценки вероятных негативных последствий воздействия автотранспорта на население, проживающего вблизи автомагистралей. При этом научное обоснование выбора методологического подхода является ключевым звеном точности и достоверности численных результатов виртуальных исследований таких НС.

Актуальность решения данной проблемы определила формирование научной идеи, выбор темы, обоснование объекта, предмета, цели и задач диссертационного исследования.

Степень изученности проблемы

Проблема опасного воздействия продуктов сгорания топлива в двигателях ТС на человека достаточно подробно исследовалась в трудах М.Е. Берлян-да, С.А. Батурина, И.Л. Варшавского, Р.В. Малова, Ю.Б. Свиридова, В.А. Зво-нова, В.И. Смайлиса, E.JI. Гениховича, В.З. Махова, Т.Р. Филлипосянца, В.Ф. Кутенева, Б.С. Стефановского, В.Н. Луканина, Ю.В. Трофименко, В.Н. Ложкина, Н.Я. Говорущенко, A.B. Николаенко, В.А. Лиханова, А.Я. Хеси-ной, Ю. Якубовского, J. Sachse, М. Torge, А. Peters, М. Heier и многих других исследователей.

На основе ранжирования опасных факторов эксплуатации автомобилей установлено, что не менее 30 % риска приходится на химическое загрязнение

воздушной среды отработавшими газами (в том числе ЫОх - 8,3 %, ПАУ - 7,4 %, твердые частицы — дымность - 5,6 %). При общей доле опасности физического загрязнения (шум, электромагнетизм) - 8,9 %, параметров технического состояния ТС, влияющих на ДТП, - 6,5 %. Данная проблема контролируется Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и для ее решения в РФ в 2006 году осуществлено прямое введение европейских стандартов безопасности ТС (Постановление Правительства РФ №609 от 12 октября 2005 года): Правила №24, № 49 и № 83 ЕЭК ООН.

Объективность расчета концентраций вредных веществ вблизи автомагистралей в значительной степени зависит от правильности оценки мощности выброса ОГ ТС в НС, то есть, - от выбора методики определения выбросов вредных веществ ТС, движущимися по автомагистрали.

Реальные выбросы вредных веществ ТС зависят от большого количества факторов (технического состояния транспортного средства, качества дорожного полотна, характера движения, вида и качества топлива, погодные условия, индивидуальные особенности вождения и т. д. и т. п.), учесть которые в полном объеме невозможно и которые, в той или иной степени, учитываются в современных методиках в зависимости от конкретных задач, решаемых с их помощью. Значения этого важнейшего параметра определяются принятой условной разбивкой ТС на учетные группы и способом определения выброса вредных веществ для каждой из групп.

Детальный анализ американских, европейских и отечественных методик (в РФ в настоящее время основными разработчиками специализированных методик такого рода являются ФГУП «НИИ Атмосфера» - г. С.-Петербург и ГНИИАТ - г. Москва), позволил сделать вывод о необходимости существенного уточнения подхода оценки «пробеговых выбросов» ТС на основе данных испытаний по «ездовым циклам» с учетом современных тенденций изменения структуры ТС в соответствии с действующим законодательством, а также усовершенствования методики организации наблюдений за интенсивностями движения ТС по городским магистралям в течение дня и года.

Научная идея диссертации — на основе критического анализа отечественных и зарубежных физико-аналитических моделей диффузии химических веществ обосновать методику экспериментально-расчетного мониторинга потенциального воздействия отработавших газов (ОГ) транспортных средств вблизи автомагистралей на городское население в условиях неблагоприятных транспортно-метеорологических ситуаций.

Цель диссертационной работы - обоснование методики мониторинга и исследование загрязнения атмосферы вблизи автомагистрали при НС на основании обработки базовой и оперативной информации о: структуре, техническом состоянии, интенсивности движения и выбросах вредных (загрязняющих) веществ автотранспорта, метеорологических условиях. С тем, чтобы прогнозировать, объективно оценивать и адекватно реагировать на опасные ситуации загрязнения воздушной среды ОГ автотранспорта.

Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач:

1. Разработка общей методики диссертационного исследования, включающей: определение места разрабатываемой методики в системе контроля воздействия автотранспорта на атмосферу городов; обоснование основополагающих принципов и алгоритма ее реализации; оценку предполагаемой достоверности прогнозов с учетом погрешностей определения выбросов вредных веществ с ОГ двигателей; выбор объекта - автомагистрали для проверки работоспособности методики.

2. Обоснование физико-математической модели мониторинга загрязнения атмосферы вблизи автомагистрали при НС в «часы пик» на основе использования данных о техническом состоянии транспортных средств и качестве применяемого топлива.

3. Разработка программы и проведение натурных экспериментов на характерных участках городской автомагистрали по определению структуры, интенсивности и характера движения ТС в «часы пик».

4. Выполнение расчетного исследования с анализом результатов и выявлением закономерностей распределения концентраций вредных веществ вблизи автомагистрали; определение путей уменьшения последствий опасного воздействия ТС на население, проживающее в окрестности автомагистрали.

5. Разработка рекомендаций по расширению применимости методики мониторинга воздушной среды вблизи автомагистрали при НС: определение задач, решаемых с ее помощью при принятии управленческих решений.

Методы исследования: теоретический анализ закономерностей образования в двигателях автомобилей и распространения в атмосфере вредных веществ; экспериментальное исследование выбросов вредных веществ двигателями в лабораторных стендовых условиях по оригинальным и стандартизованным отечественным и международным методикам; экспериментальное исследование структуры и интенсивности движения ТС по автомагистрали.

Объект исследования - автомобильный транспорт, перемещающийся по городской автомагистрали с высокой интенсивностью движения (КАД Санкт-Петербурга).

Предмет исследования - мониторинг НС сверхнормативного (в отношении санитарно-гигиенических параметров качества воздушной среды) загрязнения атмосферы ОГ автотранспорта вблизи КАД Санкт-Петербурга.

Научная новизна результатов

- обоснованы применение физико-математической модели и инженерная методика численного мониторинга загрязнения атмосферы вблизи автомагистрали при неблагоприятной ситуации (НС) «в часы пик» на основе использования данных о техническом состоянии транспортных средств (ТС) и качестве применяемого топлива;

- уточнены значения удельных пробеговых выбросов загрязняющих веществ по категориям ТС в зависимости от средней скорости движения в автотранспортном потоке и вида используемого топлива, выявленных на основе

анализа испытаний двигателей и автомобилей в стендовых и дорожных условиях. Определена перспектива их изменения к 2015 и 2020 годам;

- выполнено экспериментально-расчетное исследование по апробированию методики, показавшее сопоставимость оценок с данными инструментального мониторинга, с анализом результатов и выявлением закономерностей изменения интенсивностей движения автотранспорта на КАД Санкт-Петербурга и распределения концентраций вредных веществ вблизи автомагистрали.

Обоснованность и достоверность результатов исследований. Результаты диссертации обоснованы применением современных широко апробированных теоретических представлений о механизмах образования вредных веществ непосредственно в цилиндрах автомобильных двигателей, их миграции в приземном слое атмосфере в окрестностях автомагистрали. Достоверность результатов проверена сопоставлением расчетных значений концентраций загрязняющих веществ с данными инструментального мониторинга стационарными станциями наблюдения за качеством воздушной атмосферы вблизи автомагистралей, а также с данными исследований других известных отечественных и зарубежных авторов и научных школ; обоснованиями удельных выбросов загрязняющих веществ путем использования результатов стендовых испытаний автомобильных двигателей, в том числе, по ездовым 13-ти ступенчатым циклам. Использованием поверенных газоанализаторов и контрольно-измерительных приборов с оценками погрешностей измерения и расчета соответствующих параметров.

Научная и практическая значимость. Научное значение результатов состоит в обосновании применимости известной физико-математической модели диффузии вредных веществ в приземном слое атмосферы (К-теория) для прогнозирования ситуаций воздействия на городское население загрязнения воздушной среды в окрестности автомагистрали, классифицируемых как опасные. Практическая значимость результатов исследования определяется соответствием уровня предлагаемой методики и решений по мониторингу НС воздействия ТС на городское население, требованиям Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года; доступностью разработанной методики к применению, что подтверждается актами внедрения результатов.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на второй международной научно-практической конференции «Измерения в современном Мире — 2009» (Санкт-Петербург, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет», Дом ученых в Лесном, 8-10 декабря 2009 г.); научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 23-24 апреля 2008 г.); на третьем международном конгрессе «Безопасность на дорогах ради безопасности жизни» (Санкт-Петербург, Таврический дворец, 29 октября 2010 г.).

Результаты выполненного исследования используются в учебном процессе автомобильно-дорожного факультета СПбГАСУ по курсу «Экология». Были использованы при разработке «Методики расчета годовых выбросов передвижных источников на автомагистралях Санкт-Петербурга на основе обследования структуры автотранспортных потоков», прошедшей государственную экологическую экспертизу в декабре 2011 года.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей, две из которых изданы в «Вестнике гражданских инженеров» СПбГАСУ и электронном журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованные ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 146 страниц. Она содержит 17 таблиц и 30 рисунков. Список использованной литературы включает 124 наименования, 32 из которых относятся к зарубежным источникам.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Обоснование физико-математической модели процесса формирования экологически неблагоприятной ситуации (НС), обусловленной сверхнормативным загрязнением атмосферы вблизи автомагистрали отработавшими газами движущихся АТС в особых метеоусловиях.

Несмотря на принятые меры в сфере контроля выбросов ТС, проблема загрязнения воздуха ОГ вблизи автомагистралей при неблагоприятных транс-поргно-метеорологических условиях (высокие интенсивности движения ТС в «часы пик», температурные инверсии и штиль - значения скорости ветра 0,5-1 м/с), приобрела масштабы чрезвычайного бедствия, непосредственно связанного с такими заболеваниями, как ишемия, врожденные пороки у детей первого года жизни, ОРЗ, раковые заболевания, изменения генетического кода и т. д.

На основании анализа специфики НС сделан вывод, что при решении конкретных задач, связанных с оздоровлением воздушной среды городов, в виду невозможности постановки экстремальных натурных экспериментов, физико-математические модели становятся единственным инструментом прогнозирования негативных последствий. При этом научное обоснование выбора методологического подхода является ключевым звеном достоверности численных результатов виртуальных исследований.

При анализе возможности использования, для решения поставленной цели, современных подходов математического моделирования диффузии веществ в атмосфере, применяемых в РФ и за рубежом: эмпирико-статистические; статистические; аналоговое моделирование; математическое моделирование (энергетические и гидродинамические модели, в частности, основанные на уравнениях Навье-Стокса), сделан вывод, что для моделирования НС на малых и средних расстояниях от автомагистралей, оказались более приемлемыми подходы

на основе использования рассеивания веществ по формулам Гаусса или, - теории массопереноса по «градиентным» моделям, в частности, «К - модели», основанной на решении уравнений турбулентной диффузии.

Таблица 1

Состав и характеристика опасности основных соединении ОГ ДВС

Вещество или класс веществ Содержание, % Качественная характеристика токсичности Класс опасно сти пдкцр м г/м3

Азот (N2), 75-78 нетоксичен - -

Кислород (Ог), 2-20 нетоксичен - -

Углекислый газ (С02) 0,5-12 нетоксичен - -

Пары воды 10-12 нетоксичен - -

Водород (Н2) 0,01-0,5 нетоксичен - -

Окись углерода (СО) 0,001-1,0 КЯ, НС 4 5

Углеводороды (СН) в пересчете на пропан (СзНв) по керосину по бензину 0,001-0,2 КЯ, КТ, Г, НС, Н, П, ПО, СС, С, РС 2-4 1,2 5

Окислы азота (ЬЮХ) в пересчете на Ы02 0,02-0,2 КЯ, КТ, НС, О, П, РС 2 0,2

Сажа 0,01-1,0 г/м3 4 0,15

Альдегиды в пересчете на акролеин (С,Н40), 0,001-0,01 Г, Н, НЯ, НС, о, п. ПО, РС, с 2-3 0,02

Формальдегид (СН20) 0,000100,0019 О, П, ПО, НС, РС,С 2 0,035

Бенз(а)пирен - к, м 1 1,0-10"4

Примечание. Принятые в табл. 1 сокращения обозначают следующее: Г - поражение зрительного нерва и сетчатки глаз, помутнение хрусталика, ожоги роговицы; КТ - яды, действующие на кроветворение (вызывают изменение количества лейкоцитов, эритроцитов и т. д.); КЯ - кровяные яды (вызывают непосредственное изменение состава крови); К - канцероген; M - мутаген; H - наркотики; НС - поражение нервной системы; НЯ - нервные яды; О - общее токсическое действие; ПО - поражение почек; П - поражение печени; PC - раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей; СС - поражение сосудистой системы; С - образование смога; У - удушающее действие.

Гауссовы модели официально рекомендованы ВМО, МАГАТЭ и метеослужбами ряда стран. Проанализированы различные версии гауссовых моделей - американские модели CALINE-4 (California Line Source Model), HIWAY-2, GM (General Motors), GFLSM (General Finite Line Source Model), финская модель - CAR-FMI (Contaninants in the Air from a road, By the Finnish Meteorological Institute) и другие. Однако, гауссов подход, по сути, является сугубо эмпирическим, т. е. не универсальным, что могло бы препятствовать распростране-

нию результатов на практически важные случаи НС. Он рассматривает начальное состояние атмосферы как невозмущенное, а распределение температуры, давления, инверсии, влажности воздуха и других физических параметров по высоте сводит к соответствию с моделью Международной стандартной атмосферы, что в реальных условиях НС может не наблюдаться. Модель прогнозирует пространственно-временную картину загрязнения атмосферы, по сути, формально, не учитывая (не привязываясь) конкретно к рельефу местности и метеорологическим факторам. Не учитывает зависимость диффузионных коэффициентов от высоты магистрали, поэтому позволяет строго описать приземное поле концентраций преимущественно источников выбросов фиксированной высоты.

Анализ многочисленных исследований позволил сделать вывод о том, что метеорологические условия, являющиеся одними из самых важных факторов, влияющих на рассеивание и распределение концентраций вредных веществ в атмосфере, следует обязательно учитывать при моделировании НС загрязнения воздуха автотранспортом. Поэтому модели на основе К-теории, базирующиеся на уравнениях турбулентной диффузии и являющиеся наиболее проработанными в теоретическом плане, по которым Россия занимает лидирующее место в мире благодаря научной школе М.Е. Берлянда (ГГО им. А.И. Воейкова-методика ОНД-86), целесообразно использовать для решения поставленных в диссертации цели и задач.

Опасность техногенной ситуации оценивается по отношению к выполнению (невыполнению) действующих предельно допустимых гигиенических нормативов проживания (нахождения) людей вблизи автомагистрали. Эта ситуация складывается в результате одновременно действующего комплекса неблагоприятных процессов и факторов, а именно:

1) интенсивность эмиссии вредных веществ, определяемая:

— количеством ТС в конкретном месте автомагистрали и временем их эксплуатации;

— режимом работы двигателей ТС и их техническим состоянием;

2) распространение вредных веществ в атмосфере вблизи автомагистрали, определяемое процессами:

— химических превращений в атмосфере (фотосинтез, окисление, конденсация и т. п.);

— турбулентности нижних слоев атмосферы, зависящей в значительной мере от времени дня, облачности и топографии местности, наличия инверсии и стратификации; эти и другие факторы определяют накопление вредных веществ в определённых местах приземного слоя атмосферы и в почве;

— осаждения частиц с 1,0 < 6 < 100 мкм и вымывания мелкодисперсных частиц с (1 < 1,0 мкм в процессе переноса аэрозольного (газового) облака ОГ над подстилающей поверхностью;

— почвенно-биологических превращений веществ.

Приращение концентрации вредного (загрязняющего) вещества за счёт

притока ОГ ТС в точке пространства с координатами х, у, г будет определяться

по следующему выражению:

дфу,--) = С0 _ Сдиф _ сп _свьш ± спрев ^ (1)

где С° - концентрация вредного вещества (ВВ) в отработавших газах;

С,еьш, С" - снижение концентрации вредного вещества за счёт его вымывания или осаждения на подстилающую поверхность;

£,диф _ снижение концентрации ВВ за счёт турбулентной диффузии;

±С"рев - снижение (-) или увеличение (+) концентрации ВВ за счёт химических превращений в атмосфере;

д£■(*,>',-) _ ПрИр0СТ концентрации вредного вещества над фоновым загрязнением атмосферы за счет АТС.

Таким образом, уровень техногенной нагрузки для точки с координатами х, у, 2 можно определить по выражению:

=(с1ф+АС,}х'^ /[С, ], (2)

где, СЦ-у-2) - фоновая концентрация ВВ в точке с координатами х, у, г.

[с,- | - предельно допустимая концентрация ВВ, например ПДКмр.

В условиях реальной эксплуатации ТС имеют место только турбулентные потоки в атмосфере, когда количество движения переносится крупнообъёмными движущимися массами воздуха вблизи почвы. Теоретические закономерности распространения и пространственно-временного распределения загрязняющих примесей в атмосфере определяются путем решения уравнения атмосферной диффузии. Это уравнение (3) в частных производных, представляет собой математическую формализацию физического закона сохранения потока вещества и в этом смысле дает описание распространения атмосферных примесей.

+ у и дЯ _ у д дд _

где ц - рассчитываемая примесь; х. - координаты примеси, в дальнейшем обозначаются черезх,у, г; г^-скорость ветра тюх,у, г; АГ - составляющие средней скорости перемещения примеси и коэффициента обмена, относящиеся к направлениям оси х(/ = 1, 2, 3); а - коэффициент, определяющий изменение концентрации за счёт атмосферного метаболизма (превращения примеси).

Использование данного подхода математического моделирования турбулентной диффузии, который называют К-теорией, совместно с обоснованными упрощениями и эмпирическими уточнениями, лежащими в основе нормативного документа по расчету рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе «ОНД-86», нашло выражение в математической модели (4). По данному выражению рассчитываются с применением унифицированной программы

10

«Эколог» значения наибольшей суммарной концентрации вредной примеси С (мг/м3), которая устанавливается на некотором расстоянии (X ) от места выброса от транспортных средств как от близко расположенных друг к другу источников на отдельных участках магистралей.

_ АМРт'ц

С»= „7/3 , (4)

где А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М- масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени (г/с), в случае автотранспортного потока - масса вещества, выбрасываемого группой автомобилей, образующих поток; Т7- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость гравитационного оседания твердых частиц (пыли) в атмосферном воздухе на подстилающую поверхность, при расчете рассеивания в атмосфере сажи при работе двигателей передвижных транспортных средств рекомендуется принимать значения параметра Р = 1; т'~ безразмерный коэффициент, равный 0,9; т] - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, Т}= 1; Я — высота магистрали, как неорганизованного источника выброса, над уровнем земли.

Таким образом, транспортные потоки произвольных геометрической конфигурации и распределения интенсивности движения ТС по автомагистрали представляются в виде совокупности линейных источников вредных выбросов, в окрестностях которых определяется загрязнение воздушной городской среды. Использование такой расчетной схемы позволяет учитывать целый ряд важнейших для НС обстоятельств, а именно:

— степень не благоприятности местных климатических условий для устойчивого рассеивания примесей в воздухе, в частности, инверсионные («застойные») состояния атмосферы;

— влияние рельефа местности, качества подстилающей поверхности, геометрических параметров прилегающей к автодорогам застройки;

— фотохимический метаболизм веществ и, в частности, важнейший для автотранспортных выбросов процесс трансформации N0 в МОх;

— возможность оперирования с базой данных ПДКмр, то есть, иметь экстремальную ситуационную картину загрязнения атмосферы вблизи автомагистрали, действующую на протяжении 20-ти минутного интервала в реальном масштабе времени. С учетом, таким образом, определенных граничных условий, рассчитываются значения концентрации по заданным координатам местности, в окрестности автомагистрали.

Сделаны выводы о том, что

— известные ограничения модели (применимость при условии, когда размер облака выброса больше, чем размер доминантной турбулентности; описания вертикальной диффузии у поверхности земли на расстояние, примерно, до 10 км от магистрали, и только для относительно слабых источников, не вносящих сильный перегрев газов в зоне автомагистрали, без мощного турбулентно-

го перемешивания от перегрева; то есть перенос относительно холодных и стационарных во времени выбросов), оказываются приемлемыми для моделирования выбросов от магистрального потока ТС в «часы пик»;

- модель на основе уравнений турбулентной диффузии позволяет на единой основе решить практические задачи прогнозирования НС и при этом: учесть рельеф местности, застройку, времени осреднения (разовые, годовые), фотохимические реакции, метеоусловия (нормально неблагоприятные и аномально неблагоприятные). Также возможно рассмотрение различных видов стилизации автотранспортных источников: в конфигурациях точечного, линейного, площадного.

2. Усовершенствованная методика численной (экспериментально-расчетной) оценки экстремального загрязнения воздушной среды отработавшими газами АТС, движущимися в «часы пик» по автомагистрали.

Сущность концепции предлагаемого методического подхода состоит в том, что, с позиций обеспечения интересов здоровья населения в условиях НС, вопреки установившейся в РФ практики контроля, предлагается назначать уровень, то есть «жесткость» нормативов «токсичности отработавших газов» ТС, в прямой зависимости от соблюдения ПДКмр в конкретных местах эксплуатации автотранспорта с учетом метеорологических факторов, особенностей градостроительства, потребных транспортных объемов движения, фоновых экологических нагрузок, характера отчуждения территории (промышленная, селитебная или рекреационная), состояния здоровья населения, социальной обстановки в регионе и так далее. Причем при экстремальных интенсивностях движения ТС на дорогах и неблагоприятных метеорологических условиях.

Ключевое значение, для решения задачи в такой постановке, приобретала сопоставимость оценок, что, в свою очередь, могло достигаться только единообразием установочных требований и допущений, в ущерб излишней детализации и «натурализации» анализа, которые бы потребовали существенных экономических затрат. В этой связи,

во-первых, реальные выбросы автотранспорта, которые, в общем случае, определяются инструментальным мониторингом, заменялись гипотетическими выбросами, определяемыми расчетным путем на основе моделирования типажа, структуры и режима движения автомобилей;

во-вторых, из-за многообразия типов автомобилей, все ТС подразделялись на условные группы, характеризующиеся, в основном, принадлежностью к отечественным или зарубежным моделям; грузоподъемностью и классом (легковые, микроавтобусы и автофургоны, грузовые двух категорий и автобусы); способу организации рабочего процесса двигателей (с воспламенением от сжатия или от искры); вида применяемого топлива (бензин, дизельное топливо, природный и сжиженный нефтяной газ - для современных условий в РФ, в связи с ничтожно малым количеством газобаллонных АТС, — последнее, пока, не актуально).

в-третьих, для каждой группы выявлялся «унифицированный» (характерный по массовости использования на 2010-2011 года в РФ) тип автомобиля, выброс отработавших газов которого характеризовал средний выброс ОГ данной группы автомобилей.

Рабочий объем двигателей ТС необходимо было учитывать, поскольку он характеризует количество выбрасываемых отработавших газов; удельную мощность, - так как она, в основном, определяет режимы работы двигателя автомобиля; скорость ТС, - так как ею определяется тенденция изменения выбросов с ОГ продуктов неполного сгорания и окислов азота.

Моделирование в пределах унифицированных категорий осуществлялось на основе обработки данных многолетних экспериментальных исследований выбросов конкретных марок легковых автомобилей в НПО ЦНИТА, НАМИ, КЭТУКИ (Венгрия, автобусы ИКАРУС), АО КамАЗ, АО ЗИЛ и многих других организаций: для легковых и автофургонов - по «горячим» городским ездовым циклам на беговых барабанах; для двигателей большегрузных автомобилей и автобусов - по 13-ти ступенчатому циклу на динамометрических стендах. Для определения состава ОГ, в частности, использовалась комплексная ГС АСГАТ; оптической плотности ОГ- дымомер МК-3 «НаПпс^». В табл. 2 представлены метрологические параметры ГА, используемого для оценки газообразных составляющих ОГ двигателей ТС.

Таблица 2

Значения основных погрешностей измерения компонентов ОГ

Измеряемый компонент Диапазон измерений (объемные доли) Предел допустимой основной погрешности, %

Оксид углерода (СО) 0...10% ±2,5

0...2.5 % ±4,0

0...1,0% ±5,0

0...1000 ррт ±5,0

0...500 ррт ±5,0

Диоксид углерода (С02) 0... 15 % ±4,0

0...5 % ±4,0

Углеводороды (по СН,() 0...5 % ±5,0

0...1 % ±5,0

0...2000 ррт ±5,0

0... 1000 ррт ±10,0

0...500 ррт ±10,0

0...200 ррт ±10,0

0...100 ррт ±15,0

0...50 ррт ±15,0

Оксиды азота (по N0) 0..Д5 % ±15,0

0...1000 ррт ±15,0

0... 500 ррт ±15,0

0...200 ррт ±15,0

0...100 ррт ±20,0

0...50 ррт ±20,0

Подсчет ТС, реально непрерывно проезжающих по автомагистрали, для повышения точности обследования, осуществляется по усовершенствованной методике - ТС в потоке подсчитываются не наблюдателями (что вносит погрешность из-за субъективных особенностей, состояния, опыта наблюдателя и условий наблюдения), а определялись путем анализа материалов фильмиро-вания потока ТС цифровой камерой. На выбранной магистрали производится экспериментальное обследование автотранспортного потока по отмеченным категориям (в одном и противоположном направлениях) в рабочие дни в «часы пик» (в период с 9—11 часов и с 16—19 часов) за 20-минутный интервал времени (не менее 4-6 раз на каждом участке).

За основу уточненной таким образом модели оценки выбросов загрязняющих веществ ТС, то есть оценки М, входящей в формулу (4), был взят расчетный алгоритм методики, разработанной в 1998 году ФГУП «НИИ АТМОСФЕРА» и утвержденной приказом Госкомэкологии России № 66 от 16 февраля 1999 года. Использование методики допускается в соответствии с дополнительным приказом Госкомэкологии России от 7 мая 1999 г. N 230. Изменения и уточнения касались обоснования новых учетных категорий ТС и их пробего-вых выбросов для характерных режимов движения на участках автомагистрали. Это необходимо было сделать в связи с реальным существенным изменением структуры транспортного потока и характеристик выбросов вредных веществ (реально наблюдаемого в Санкт-Петербурге в связи с принятием Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года).

Удельный выброс 1-ого загрязняющего вещества (г/с) движущимся автотранспортным потоком на соответствующем участке автомагистрали с фиксированной протяженностью Ь (км) определяется по формуле:

где М" (г/км) - удельный выброс г-го вредного вещества автомобилями к-ой группы для городских условий эксплуатации, определяемый по табл. 3; к — количество групп автомобилей;

Ок (1/час) — фактическая наибольшая интенсивность движения, т. е. количество автомобилей каждой из к групп, проходящих через фиксированное сечение выбранного участка автомагистрали в единицу времени в обоих направлениях по всем полосам движения;

1/3600 - коэффициент пересчета часов в секунды; Ь (км) - протяженность автомагистрали (участка автомагистрали). гук - поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортного потока (у^, км/час) на выбранной автомагистрали определяемый по табл. 4.

(5)

Таблица 3

Значения базовых пробеговых выбросов Л/* (г/км) для различных групп

автомобилей

Наименование категории АТС Выброс, г/км

СО мо, (в пересчете на N02) СН сажа so2 Формальдегид бенз(а)-пирен

Легковые: отечественные зарубежные 5,0 2,0 1,3 0,7 1,1 0,4 0.03 0,02 0,03 0,03 0,005 0,002 0,4 10"6 0,2 Ю"6

Микроавтобусы и автофургоны 12,0 2,0 2.5 0.08 0,05 0,011 0,8 106

Автобусы бензиновые 35,0 5,2 8.5 - 0,04 0,04 1,2'10'6

Автобусы дизельные 7,0 6,0 5.0 0,3 0,07 0,025 2,010б

Грузовые бензиновые свыше 3,5т. 60,0 5,2 10,0 - 0,05 0,05 4,010"6

Грузовые дизельные до 12т. 9,0 7,0 5,5 0,4 0,1 0,025 2,0 10'6

Грузовые дизельные свыше 12т. 12,0 8,0 6,5 0,5 0,12 0,03 2,4 I О'6

Таблица 4

Значения коэффициентов учитывающих изменения количества выбрасываемых вредных веществ в зависимости от скорости движения АТС

Скорость движения V, км/ч

V 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 100 110 120

Tvtl 1,4 1.35 1.30 1,20 1,10 1,00 0,90 0,75 0,65 0,50 0,30 0,40 0,5 0 0,65 0,75 0,95

r.ti (NOx) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,5

Для выполнения перспективных прогнозов ОС, связанных с экстремальным загрязнением атмосферы вблизи автомагистрали, необходимо учитывать внедрение на автомобильном транспорте природоохранных технологий, перспектива внедрения которых в РФ анализируется в этой связи. В табл. 5 представлены сводные результаты проведенных перспективных оценок в связи с ожидаемым, по Постановлению № 609 Правительства РФ, обновлением парка ТС в Санкт-Петербурге.

Базовые (исходные) значения коэффициентов для СО, СН (аналогично, -для формальдегида и бенз(а)пирена), 1\т02 (как для 1МОх) и сажи (как для частиц) определялись, в среднем для парка ТС, по отношению уровней ЕВРО-Ш (2014/2015 года) и ЕВРО-1У / ЕВРО-У (2018/2020 года) к ЕВРО-О (Правила ЕЭК ООН 15-04, директива ЕС 88/77, ОСТ 37.001.054-86, ОСТ 37.001.234-86).

Коррекция базовых значений коэффициентов осуществлялась с учетом Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 г.ив предположении сохранения наблюдаемой тенденции роста численности иномарок по отношению к численности отечественных автомобилей.

Таблица 5

Значения коэффициентов вероятного сокращения выбросов вредных веществ автотранспортными средствами к 2014/2015 и 2018/2020 годам от существовавшего уровня

Ингредиент Тип двигателя транспортного средства Расчетный год

2014/2015 2018/2020

Оксид углерода СО Дизельный 0,25 0,05

Бензиновый 0,1 0,03

Сумма окислов азота, приведенных к Ы02 Дизельный 0,6 0,2

Бензиновый 0,12 0,06

Сумма углеводородов СН Дизельный 0,3 0,1

Бензиновый 0,2 0,1

Сажа Дизельный 0,05 0,03

Соединения свинца Бензиновый 0 0

Формальдегид Дизельный 0,4 0,2

Бензиновый 0,3 0,2

Бенз(а)пирен Дизельный 0,05 0,03

Бензиновый 0,1 0,05

Диоксид серы ЭОз Дизельный 0,2 0,02

Бензиновый 0,1 0,01

В качестве критерия качества атмосферного воздуха принимается значение предельно-допустимой концентрации (ПДКмр) соответствующего опасного вещества в атмосферном воздухе, утвержденного Министерством здравоохранения. При этом для каждогоу'-го вещества, выбрасываемого ТС, назначается требование выполнения соотношения:

с/

Й1=-— (6)

] ПДК] к '

где С— расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха на уровне дыхания человека в окрестности автомагистрали, где расположены жилые застройки. На топологическую карту города в окрестности исследуемого участка автомагистрали наносятся изолинии значений превышения ПДКмр. Превышение ПДКмр квалифицировалось как медленная ЧС.

3. Закономерности изменения превышения концентраций вредных веществ, выделяемых с ОГ автотранспорта, над ПДКир вблизи жилых застроек на уровне дыхания человека при НС, на примере кольцевой автомобильной дороги (КАД) Санкт-Петербурга.

В качестве дорожного объекта исследования была выбрана самая крупная, и одновременно, мощная по интенсивности транспортных потоков в Санкт-Петербурге «кольцевая автомобильная дорога» (КАД) вокруг города (рис. 1). Рассматриваются параметры 11 характерных участков на южном, восточном и северном направлениях, необходимых для учета в модели. В качестве сценария виртуальной НС реализуется один из наиболее вероятных неблагоприятных исходов воздействия ТС на воздушную среду, а именно: «сочетание» реально регистрируемых максимальных интенсивностей движения ТС в «часы пик» с реально повторяемыми в регионе С.-Петербурга в течение календарного года, так называемых в гидрометеорологии, «нормально неблагоприятных метеорологических условий».

С введением КАД Санкт-Петербург оказался в «автомобильной экологической блокаде», которая при неблагоприятных транспортно-метеорологичес-ких условиях может привести к опасному загрязнению ОГ ТС воздушной среды примыкающих районов. Оценке опасности таких неблагоприятных ситуаций и была посвящена демонстрационная экспериментально-расчетная часть диссертационного исследования.

Экспериментальная часть исследования на КАД проводилась в марте-июне 2011 года на 11 перегонах. Южный участок КАД: от Московского шоссе до Софийской ул.; от Софийской ул. до пр. Обуховской обороны; Большой Обу-ховский мост - от пр. Обуховской обороны до Октябрьской наб.; от Октябрьской наб. до Мурманского шоссе. Восточный участок КАД: от Мурманского шоссе до Косыгина пр.); от пр. Косыгина до Шафировского пр.; от Шафиров-ского пр. до Токсовского шоссе; от Токсовского шоссе до пр. Культуры. Северный участок КАД: от пр. Культуры до пр. Энгельса; от пр. Энгельса до Выборгского шоссе; от Выборгского шоссе до Приморского шоссе.

По результатам исследования интенсивности движения и структуры транспортного потока на КАД Санкт-Петербурга в период марта-июня 2011 сделаны следующие выводы.

Средняя интенсивность движения автотранспортного потока на Южных участках КАД в «часы пик» изменялась в диапазоне 3900-4500 авт/час. При этом максимальное значение интенсивности достигало 4500 авт/час на участке КАД от пр. Обуховской обороны до Октябрьской наб. - Большой Обуховс-кий мост. На Восточных участках, - в диапазоне 3300-3700 авт/час. На Северных участках, -1400-3200 авт/час. При этом минимальное значение интенсивности характерно для участка КАД от Выборгского шоссе до Приморского шоссе, - 1375 авт/час.

Основная роль в создании НС на КАД принадлежит легковым ТС, доля которых в общем потоке ТС изменялась в диапазоне 57-65 %. А в среднем составляла 61 %. Максимальная доля легкового автотранспорта была зафиксирована на Южном участке КАД (от Московского шоссе до Софийской ул.) и составляла 65 %, а минимальная доля (56,8 %) - на Восточном участке КАД (от Мурманское шоссе до пр. Косыгина).

Вклад грузового автотранспорта в общую интенсивность движения автотранспортных потоков в 2011 году составлял в среднем 38 %. Максимальная доля грузового автотранспорта была зафиксирована на Северном участке КАД (от пр. Культуры до пр. Энгельса) 42 %, а минимальная доля (34 %) - на Южном участке КАД (от Московского шоссе до Софийской ул.). Дизельный грузовой автотранспорт составлял по отдельным участкам от 56 до 68 % от общего числа грузового автотранспорта.

Доля автобусов в общем потоке АТС в 2011 году не превышала 1,2 %. При этом максимальная доля автобусов (1,83 %) была зафиксирована на Южном участке КАД (от Октябрьской наб. до Мурманского шоссе), а минимальная (0,48 %) - на Восточном участке КАД (от Токсовского шоссе до пр. Культуры). Дизельные автобусы составляли, в среднем, около 45 % от общего числа автобусов.

На рис. 2, в качестве примера, представлены результаты расчетов по разработанной методике максимальных приземных концентраций диоксида азота, отнесённые к максимальной разовой ПДКмр, равной 0,2 мг/м3, в расчётных

Рис. 2. Карта загрязнения атмосферы Ы02 в окрестности КАД Санкт-Петербурга

точках вблизи характерных участков КАД. Признаками нормальной ситуации, в отличие от опасной, является соблюдение санитарных гигиенических критериев качества атмосферного воздуха в районе ближайшей жилой застройки, то есть, если значения расчетных максимально-разовых концентраций загрязняющих веществ не превышают значения ПДКмр.

Общие выводы по диссертации

1. В последние годы в крупных городах России наблюдается резкое увеличение количества ТС. При этом реальное состояние улично-дорожной сети, техническое состояние ТС и качество используемого топлива не претерпело адекватных этим темпам прироста ТС положительных изменений.

Данные обстоятельства привели сегодня к проблеме опасного загрязнения вредными веществами ОГ ТС атмосферного воздуха городов РФ (превышение ПДКмр при неблагоприятных метеорологических условиях в десятки раз) и, как следствие, - нарастающему ухудшению состояния здоровья городского населения, прежде всего, групп повышенного риска.

2. В связи с этими опасными фактами, в системе государственного контроля безопасности ТС в последние годы произошли серьезные позитивные изменения.

Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года принят специальный технический регламент «О требованиях к выбросам вредных (загрязняющих) веществ колесных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации». Данным Постановлением определен порядок и сроки поэтапного введения требований ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года (Евро-2) до 2014 года (Евро-5).

3. Не смотря на регистрируемые в последние годы тенденции существенного сближения структуры и технического состояния ТС в Санкт-Петербурге с городами стран ЕС, при неблагоприятных метеорологических условиях и ин-тенсивностях движения ТС, характерных для «часов пик», в районе ближайших к КАД жилых застроек вероятно существенное (до 2-3 и более раз) превышение концентраций диоксида азота N02 относительно ПДКмр; менее существенное (до 2 раз) по оксиду углерода и саже.

Загрязнение атмосферы вблизи КАД оксидом азота NO, сернистым ангидридом S02, формальдегидом, легкими углеводородами (в пересчете на бензин), углеводородами (в пересчете на керосин - дизельные двигатели), бенз(а)-пиреном С20Н]2 не превышает ПДКмр;

5. При этом следует особо отметить, что, не смотря на имеющее место незначительное загрязнение воздуха бенз(а)пиреном С20Н12 (до 0,05 ПДКМР, в отдельных очагах до 0,1 ПДКмр) в жилых кварталах, примыкающих к КАД, нужно принимать во внимание тот факт, что, согласно данным ВОЗ, опасным следует рассматривать и любое превышение по данному канцерогенному и мутагенному веществу над фоновым природным уровнем;

6. В виду достаточно большого периода времени регистрации таких опасных ситуаций на КАД (в настоящее время продолжительность «часов пик» занимает значительную часть суток — с 8-9 часов до 11—12 часов утром и с 14—15 часов до 19-20 часов вечером), который существенно (от 24 до 30 раз) превышает период предельно допустимого времени воздействия (20 минут),

такие ситуации сверхнормативного, по санитарным гигиеническим параметрам качества воздушной среды, загрязнения атмосферы для Санкт-Петербурга следует признать опасными ситуациями, как для самих водителей (участников дорожного движения), так и для населения, проживающего в районах, примыкающих к КАД.

7. Оценки вероятного неблагополучия проживания населения вблизи КАД Санкт-Петербурга были выполнены для, так называемых, нормально неблагоприятных, достаточно часто регистрируемых, метеорологических условий. При вероятных аномальных состояниях атмосферы, существенно затрудняющих протекание естественных физических процессов конвективного газообмена и усугубления химических процессов опасного атмосферного метаболизма

вредных веществ, например, - образования фотооксидантов (смога), - такие ситуации следует рассматривать как особо опасные.

8. При разработке мероприятий по ослаблению воздействия НС, связанных с эксплуатацией ТС в Санкт-Петербурге, предложено учитывать две группы факторов и условий, определяющих экстремальное загрязнение атмосферы.

Факторы и условия, формирующие состав и объемы вредных выбросов ТС в атмосферу: структура ТС (типаж по грузоподъемности) в транспортном потоке и применяемое топливо; дорожные условия, определяющие режим (интенсивность) движения ТС на автомагистрали; техническое состояние транспортных средств, определяющее экологические характеристики их выбросов.

Факторы, влияющие на условия распространения автотранспортных примесей в атмосфере: придорожная застройка; зеленые насаждения; микроклиматические условия (скорость ветра, распределение температуры, осадки и т. п.); рельеф местности и вид «подстилающей поверхности» (водная гладь, травяной покров и т. п.).

При этом в качестве доминирующих мероприятий по ослаблению НС эксплуатации ТС применять: ужесточение региональных стандартов на выбросы транспортными средствами с ОГ опасных веществ; более строгие стандарты на качество моторного топлива; повышение энергетической эффективности двигателей транспортных средств; изменение структуры парка транспортных средств, в частности, уменьшение их грузоподъемности, и расхода топлива, на котором работает двигатель ТС; совершенствование организации управления движением транспортных средств; диагностику, улучшение технического обслуживания и контроля ТС в эксплуатации.

III. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В изданиях, рекомендованных ВАК

1. Лукьянов, C.B. Оценка загрязнения воздушной среды в окрестности автомагистрали при неблагоприятных метеоусловиях / С. В. Лукьянов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3 (41).

2. Результаты апробирования методики экспериментально-расчетного исследования воздействия автотранспорта на примере кольцевой автомагистрали Санкт-Петербурга / В.Н. Ложкин, Н.С. Буренин, C.B. Лукьянов, О.В. Ложкина // Вестник гражданских инженеров. -2011. -№ 4(29). - С. 117-122.

В других изданиях

3. Лукьянов C.B. Методика диагностирования эколого-экономических показателей автотранспорта применительно к условиям эксплуатации / C.B. Лукьянов, В.Н. Ложкин, Д.А. Лакеев, // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения : информационный бюллетень. - СПб. -2011. -№ 1-2 (43-44). - С. 23-40.

4. Лукьянов C.B. О связи состава рабочей смеси и отработавших газов с организацией процесса газообмена в автомобильных силовых установках /

C.B. Лукьянов, В.H. Ложкин, Д.А. Лакеев // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения : информационный бюллетень. - СПб. - 2011. -№ 1-2 (43-44). -С. 41-52.

5. Лукьянов C.B. О связи процесса сгорания с образованием вредных веществ в двигателях автомобилей / C.B. Лукьянов, В.Н. Ложкин, Д.А. Лакеев // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения : информационный бюллетень. — СПб. - 20 И. - № 1 -2 (43-44). - С. 68-81.

6. Лукьянов C.B. Экспериментально-аналитические исследования загрязнения атмосферы вблизи КАД Санкт-Петербурга / C.B. Лукьянов, В.Н. Ложкин, О.В. Ложкина // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2012. -№2(20).-С. 7-15.

7. Применение экспертных диагностических исследований для выявления технических причин аварийных режимов работы топливно-каталитических систем автотранспорта / В.Н. Ложкин, А.Г. Башкардин, Д.А. Лакеев, C.B. Лукьянов, A.A. Сергеев // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения : информационный бюллетень.-СПб.-2011.-№ 1-2 (43-44). - С. 82-101.

8. Стандартизованные методы и технические средства контроля экологических показателей конструктивной безопасности автотранспорта / В.Н. Ложкин, Д.А. Лакеев, C.B. Лукьянов, A.A. Сергеев // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения : информационный бюллетень. - СПб. - 2011. -№ 1-2 (43-44). -С. 102-148.

Компьютерная верстка И. А. Яблоковой

Подписано к печати 26.04.12. Формат 60х84 1/16. Бум. офсетная. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 120 экз. Заказ 55. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4. Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 5.

РМ - дисперсные частицы (например, сажи), содержащиеся в ОГ ДВС; ПДКмр - максимальная разовая предельно допустимая концентрация вредного (загрязняющего) вещества в воздухе населенных мест, вдыхание которого в течение 20 минут не вызывает рефлекторных реакций в организме человека; СО - оксид углерода (угарный газ); СН - содержание в отработавших газах углеводородов;

НС - неблагоприятная ситуация, это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате особых (экстремальных) метеорологических, градостроительных, технических и транспортно-технологических условий, которые повлекли за собой превышение ПДКмр от выбросов вредных веществ ОГ АТС.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.

1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования.

1.1. Характеристика автотранспорта как источника загрязнения воздушной среды городов.

1.2. Современное состояние контроля загрязнения атмосферы вредными (загрязняющими) выбросами автотранспорта.

1.3. Мероприятия, применяемые для уменьшения загрязнения атмосферы вредными выбросами автотранспорта.

1.4. Анализ применимости подходов физического и математического моделирования распространения примесей в атмосфере к оценкам загрязнения атмосферы выбросами АТС.

1.5. Анализ применяемых методик по оценке выбросов вредных веществ АТС, движущихся по автомагистралям.

1.6. Выводы по обзору. Цель и задачи исследования.

2. Общая методика диссертационного исследования.

2.1. Методика теоретического обоснования оценки загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта.

2.2. Методика натурных и лабораторных исследований условий движения и характеристик АТС применительно к городским магистралям, оценка погрешностей

3. Обоснование методики расчета загрязнения атмосферы ОГ автотранспорта на автомагистрали при НС.

3.1. Обоснование физико-математической модели загрязнения атмосферы ОГ автотранспорта на автомагистрали при НС.

3.2. Обоснование методики и программных средств расчета загрязнения воздушной среды ОГ АТС на автомагистрали при НС.

4. Постановка и результаты экспериментально-аналитического (численного) исследования загрязнения атмосферы ОГ АТС, на примере КАД Санкт-Петербурга при НС.

4.1. Обоснование объекта и сценариев развития НС, связанных с экстремальными условиями эксплуатации АТС.

4.2. Результаты расчетного исследования («численного эксперимента») НС на КАД Санкт-Петербурга. Выводы и рекомендации.

Опасность проживания населения в городах сегодня в значительной степени определяется эмиссией в окружающую среду с продуктами горения топлива в цилиндрах ДВС автомобильного транспорта вредных (загрязняющих) веществ [3, 4, 20, 41, 49, 92, 100], опасных для здоровья людей, находящихся длительное время в зоне выброса отработавших газов и топливных испарений: СО, СН, NOx, БП, РМ [30, 39, 40, 48, 51, 57, 71, 86, 120]. При неблагоприятных метеорологических условиях, препятствующих естественной очистке воздуха от вредных автомобильных выбросов, могут сложиться неблагоприятные условия (неблагоприятная ситуация НС) для людей, жизнедеятельность которых проходит в непосредственной близости от автомагистралей [62, 65, 87].

Как показывают мониторинговые исследования [1, 49, 62, 94], такие НС возникают в связи с неблагоприятным суммированием целого ряда техногенных и природных факторов, обусловленных техническим состоянием автомобильного транспорта, его составом, интенсивностью движения, ландшафтным рельефом местности, этажностью и характером городской застройки, а также метеорологическими и климатическими параметрами ареала, в котором находится автомагистраль.

В последние годы в крупных городах России наблюдалось резкое увеличение количества транспортных средств [54, 56, 60, 63]. Так, в городе Санкт-Петербурге с 1980 года по настоящее время количество транспортных средств возросло более чем в восемь раз, примерно, с 200 тыс. до 1 млн. 700 тыс. единиц [66].

Уже по состоянию на начало 2007 года в Санкт-Петербурге было зарегистрировано за физическими лицами 1 279 493 ед. АТС. Из них: 1 013 764 легковые автомобили, 104 841 грузовые, 18 735 автобусы и 58 158 единиц мототранспорта. Если учесть еще и транспортные средства в количестве 441 068 единиц, принадлежащих юридическим лицам, то общее количество ТС, заре гистрированных в Санкт-Петербурге, составило 1 720 561 единиц [64]. К началу 2010 года число легковых АТС увеличилось до 1 421 214 ед.

Возрастает несоответствие численности АТС пропускной способности улично-дорожной сети, что привело к стесненному движению, заторам и «пробкам» на дорогах, вызывающих увеличение в таких местах концентраций опасных веществ.

В составе структуры транспортных средств пока преобладают автомобили старых моделей (Евро-0, Евро-1). При этом рынок предприятий по ремонту и техническому обслуживанию автотранспорта, в основном представлен кустарными гаражными мастерскими, не имеющими государственной регистрации и не способных обслуживать современные электронно-управляемые автомобили, оснащенные бифункциональными системами нейтрализации ОГ, ка-талитически-регенерируемыми сажевыми фильтрами, бортовой диагностикой и т. д. [44, 53].

Данные обстоятельства привели сегодня к проблеме высокого загрязнения отработавшими газами автотранспорта атмосферного воздуха городов РФ (превышение ПДКмр в десятки и более раз). Ежегодный экологический ущерб в России от функционирования автотранспорта оценивается (по данным Минтранса РФ) в 4-5 млрд. долларов (120-150 млрд. рублей). При сохранении существующих негативных тенденций, к 2015 году этот ущерб увеличится еще на 30-40% [65].

Следует положительно отметить, что в системе государственного контроля экологической безопасности транспортных средств, в последние годы происходят серьезные изменения [81]. На уровне Правительства РФ по инициативе Министерства автомобильного транспорта РФ

- принят специальный технический регламент «О требованиях к выбросам вредных (загрязняющих) веществ колесных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации» (Постановление правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года). В соответствии с данным Постановлением определен порядок и сроки поэтапного введения требований

ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года (Евро-2) до 2014 года (Евро-5). «Экологической планкой» для автомобилей, выпускаемых в обращение на территории РФ, начиная с 2006 года, стал уровень нормативов Евро-2; а с 2010 года - Евро-4.

- вступили в силу новые стандарты, регламентирующие проведение контроля транспортных средств по техническим нормативам дорожной и экологической безопасности (конструктивной безопасности транспортных средств): ГОСТ Р 51709-2001, ГОСТ Р 52160-2003, ГОСТ Р 52033-2003, ГОСТ Р 17.2.02.06-99 [22-29] и т. д.

На уровне Министерства природных ресурсов РФ и Роскомгидромета проводится ежегодно сбор данных по автотранспорту, и составляются сводные тома загрязнения атмосферы городов с учетом выбросов автотранспорта.

Однако методологическое обеспечение прогнозирования НС применительно к сфере эксплуатации автомобильного транспорта в городах имеет серьезнейшие недостатки, главным из которых является несоответствие действующей системы мониторинга негативного воздействия АТС на воздушную среду крупных городов вышеотмеченным изменившимся условиям, а также международным требованиям, в частности, - принятых сегодня в РФ европейских стандартов.

Решение данной проблемы, приобретающей масштабы глобальной экологической катастрофы, затрагивающей интересы не только сопредельных с Россией государств, но и всех цивилизованных государств Мира, может быть обеспечено только нетрадиционными наукоемкими методологическими средствами, основанными на внедрении технологий виртуального мониторинга чрезвычайного воздействия на городскую среду и альтернативных экологически чистых энергосиловых установок на транспорте.

Следует отметить, что уровень современного развития фундаментальных знаний об атмосферных явлениях, а также техники и технологии производства АТС позволяет управлять отмеченными негативными явлениями [1, 2, 4-8, 15, 19, 33, 34, 38, 52, 55, 70, 73, 121-123], способными приводить к опасным чрезвычайным ситуациям. Например, теоретическими предпосылками управления процессами образования вредных веществ является изучение физики и химии (кинетики) воспламенения и горения топлив в естественных условиях [43, 46, 47, 75, 84] и их сгорания непосредственно в цилиндрах ДВС [5, 13, 37, 58, 61, 82, 83, 78, 101, 102]. А для управления атмосферными техногенными процессами, - использовать фундаментальные теоретические основы распространения загрязняющих веществ в тропосфере, с учетом реальных физических факторов и химического метаболизма [10,11, 74, 91, 94-96].

Эффективным способом решения обозначенных проблем является применение новых конструкций АТС и нетрадиционных альтернативных топлив [45,59, 90, 93,97, 98, 104, 110, 113, 118, 119 и др.].

Таким образом, мы сталкиваемся с вопросом управления НС сверхнормативного загрязнения воздушной среды вредными выбросами АТС путем экспериментально-расчетного прогнозирования опасных ситуаций и альтернативной оценки эффективности применения организационно-технических мероприятий по минимизации негативных последствий эксплуатации АТС при неблагоприятных метеорологических явлениях [8-11, 67, 72, 74, 95, 112].

Решение отмеченных научно-прикладных задач легли в основу настоящего диссертационного исследования, выполненного автором в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете при непосредственном взаимодействии с рядом заинтересованных организаций, в частности, - ГГО им А.И. Воейкова, ФГУП «НИИ АТМОСФЕРА».

Научная новизна результатов диссертации определяется выбором обоснованных гипотез распространения (диффузии) и метаболизма группы специфических загрязняющих веществ АТС применительно к неблагоприятным метеорологическим условиям в тропосфере; обоснованными, путем анализа стандартных и реальных «ездовых циклов», значениями удельных пробеговых выбросов загрязняющих веществ по предложенным учитываемым категориям АТС, в зависимости от вида и качества используемого топлива; выявленными, на основе анализа природы образования вредных веществ непосредственно в цилиндрах ДВС, тенденциями изменения выбросов загрязняющих веществ в зависимости от нагрузочного и скоростного режимов эксплуатации АТС; полученными, на основе экспериментальных исследований состава, структуры и интенсивности движения АТС, новыми закономерностями изменения концентраций загрязняющих веществ вблизи автомагистралей и вероятного изменения ситуации в связи с внедрением на АТС показателей безопасности по Техническому регламенту Постановления Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года применительно к реальным эксплуатационным условиям.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре организации перевозок и управления безопасностью автотранспорта автомобильно-дорожного факультета Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета. Отдельные лабораторные и стендовые эксперименты проводились в ООО «ЦНИДИ».

Результаты выполненного исследования используются в учебном процессе СПбГАСУ по курсу «Экология», ИБДД СПбГАСУ при проведении экспертиз; нашли применение в обоснованиях пробеговых выбросов вредных веществ АТС ФГУП «НИИ АТМОСФЕРА». Полученные результаты могут быть использованы специализированными организациями, осуществляющими контроль опасного загрязнения воздушной среды городов ОГ АТС.

По результатам диссертационного исследования на защиту выносятся следующие положения.

1. Обоснование физико-математической модели процесса формирования экологически неблагоприятной ситуации, обусловленной неконтролируемым сверхнормативным загрязнением атмосферы вблизи автомагистрали отработавшими газами движущихся АТС в особых метеоусловиях.

2. Усовершенствованная методика численной (экспериментально-расчетной) оценки экстремального загрязнения воздушной среды отработавшими газами АТС, движущимися в «часы пик» по автомагистрали.

3. Закономерности изменения превышения концентраций вредных веществ, выделяемых с ОГ автотранспорта, над ПДКмр вблизи жилых застроек на уровне дыхания человека при НС, на примере кольцевой автомобильной дороги (КАД) Санкт-Петербурга.

Общие выводы по диссертации

1. В системе государственного контроля экологической безопасности АТС в последние годы произошли серьезные позитивные изменения.

Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 года принят специальный технический регламент «О требованиях к выбросам вредных (загрязняющих) веществ колесных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации». Данным Постановлением определен порядок и сроки поэтапного введения требований ЕЭК ООН по нарастающему уровню в период с 2006 года (Евро-2) до 2014 года (Евро-5).

Вступили в силу новые стандарты, регламентирующие проведение контроля АТС по техническим нормативам дорожной и экологической безопасности (конструктивной безопасности транспортных средств): ГОСТ Р 517092001, ГОСТ Р 52160-2003, ГОСТ Р 52033-2003, ГОСТ Р 17.2.02.06-99 и др., по сути, реализующие европейские требования контроля показателей безопасности АТС.

Министерством природных ресурсов РФ ежегодно стал проводиться сбор данных по выбросам загрязняющих веществ промышленности и транспорта, на основании анализа которого составляются сводные тома, карты и атласы загрязнения атмосферы городов с учетом выбросов АТС.

2. Однако, не смотря на эти меры, экологическую ситуацию в городах РФ нельзя признать удовлетворительной. Так в Санкт-Петербурге с 1980 года по настоящее время количество АТС возросло более чем в восемь раз, примерно, с 200 тыс. до 1 млн. 700 тыс. единиц. При этом реальное состояние улично-дорожной сети, техническое состояние АТС и качество используемого топлива не претерпело адекватных этим беспрецедентным темпам прироста АТС положительных изменений.

Данные обстоятельства привели сегодня к проблеме опасного загрязнения вредными веществами ОГ (СО, ИОх, РМ) АТС атмосферного воздуха в районах, примыкающих к автомагистрали при неблагоприятных условиях (до 2-3) и более (до 10) раз и, как следствию, - нарастающему ухудшению состояния здоровья городского населения, прежде всего, групп повышенного риска -пожилых людей, женщин детородного возраста и детей.

3. Как показал выполненный в диссертации критический анализ состояния проблемы, это во многом связано с недостатками методологического обеспечения прогнозирования НС, связанных с сверхнормативным загрязнением воздушной среды городов выбросами АТС.

Действующие системы расчетного и инструментального мониторинга воздействия АТС на население крупных городов не позволяют получить объективную информацию для принятия адекватных управленческих решений, связанных с анализом НС подобного рода, поскольку они не отражают произошедшие за последние годы радикальные изменения в законодательстве и стандартизации вредных выбросов АТС, качестве применяемого топлива, а также наблюдаемые тенденции тотального изменения реального технического состояния, структуры и характера движения АТС по городским автомагистралям.

4. На основании детального критического анализа современных методов исследования метеорологического режима и загрязнения атмосферы городов, а именно, эмпирико-статистических, статистических, аналогового и математического моделирования, предпочтение было отдано модели на основе К-теории, базирующейся на уравнениях турбулентной диффузии, по теоретической проработке которой Россия занимает лидирующее место в мире.

В соответствии с данным подходом, ставшим основой разработанной методики, степень загрязнения воздуха выбросами вредных веществ АТС, как непрерывно действующих источников, определяется по наибольшему рассчитанному значению разовой приземной концентрации (См), которая устанавливается на некотором расстоянии (Хм) от автомагистрали при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения (1/Л1) и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен, обусловленный интенсивным движением АТС в противоположных направлениях.

5. Критический анализ применяемых в настоящее время отечественных и зарубежных методик по оценке выбросов вредных веществ АТС, движущихся по автомагистралям, показал невозможность их непосредственного применения для выполнения прогнозов чрезвычайного воздействия АТС на население городов.

Решение данной научной проблемы связано с необходимостью одновременного учета неблагоприятных метеорологических условий, технического состояния и режимов эксплуатации АТС, качества применяемого топлива и динамики реального изменения состояния конкретных технических систем двигателей АТС на ближайшую перспективу в связи с изменениями требований, устанавливаемых законодательством (для РФ - Постановлением Правительства № 609 от 12 октября 2005 года), новыми стандартами и международными правилами (ЕЭК ООН).

6. В теоретическую основу общей методики диссертационного исследования была положена новая концепция, согласно с которой стратегический акцент в решении проблемы обеспечения чистого воздуха в городах должен быть перенесен в плоскость нормирования ПДВ для улиц, магистралей, районов, то есть объектов транспортной инфраструктуры города, причем при экстремальных интенсивностях эксплуатации АТС на дорогах и неблагоприятных метеорологических условиях.

7. С целью реализации данной концепции разработанная новая методика моделирования и обоснования автотранспортных выбросов базировалась не на реальных выбросах автотранспорта, которые, в общем случае, должны бы были определяться инструментальным мониторингом каждого из проезжающих по автомагистрали АТС (что не возможно осуществить в реальных условиях), а на гипотетических выбросах, определяемых расчетным путем на основе моделирования типажа, структуры и режима движения АТС. При этом пробеговые выбросы АТС определялись на основе анализа испытаний двигателей и автомобилей, в частности, - на специализированных нагрузочных стендах и стендах с беговыми барабанами.

8. Апробация разработанной методики прогнозирования воздействия автомобильного транспорта на население Санкт-Петербурга при неблагоприятных метеоусловиях (НС) была осуществлена путем постановки и проведения экспериментально-расчетного исследования применительно к 11 характерным участкам самой крупной и, одновременно, мощной по интенсивности транспортных потоков «Кольцевой автомобильной дороги» (КАД) вокруг Санкт-Петербурга.

9. Проведенные исследования и анализ карт загрязнения воздушной среды вредными выбросами АТС на КАД Санкт-Петербурга позволил сделать выводы о том, что:

- средняя интенсивность движения автотранспортного потока на Южных участках КАД в «часы пик» изменялась в диапазоне 3900-4500 авт/час. При этом максимальное значение интенсивности достигало 4500 авт/час на участке КАД от пр. Обуховской обороны до Октябрьской наб. - Большой Обуховский мост. На Восточных участках, - в диапазоне 3300-3700 авт/час. На Северных участках, - 1400-3200 авт/час. При этом минимальное значение интенсивности характерно для участка КАД от Выборгского шоссе до Приморского шоссе, -1375 авт/час.

Основная роль в создании неблагоприятной ситуации на КАД принадлежит легковым АТС, доля которых в общем потоке АТС изменялась в диапазоне 57-65 %. А в среднем составляла 61 %;

- не смотря на регистрируемые в последние годы тенденции существенного сближения структуры и технического состояния АТС в Санкт-Петербурге с городами стран ЕС, при неблагоприятных метеорологических условиях и интенсивностях движения АТС, характерных для «часов пик», в районе ближайших к КАД жилых застроек вероятно существенное (до 2-3 и более раз) превышение концентраций диоксида азота N02 относительно ПДКмр; менее существенное (до 2 раз) по оксиду углерода и саже.

Загрязнение атмосферы вблизи КАД оксидом азота N0, сернистым ангидридом 80г, формальдегидом, легкими углеводородами (в пересчете на бензин), углеводородами (в пересчете на керосин - дизельные двигатели), бенз(а)пиреном С20Н12 не превышает ПДКмр;

- при этом следует особо отметить, что, не смотря на имеющее место незначительное загрязнение воздуха бенз(а)пиреном С20Н12 (до 0,05 ПДКмр, в отдельных очагах до 0,1 ПДКМР) в жилых кварталах, примыкающих к КАД, нужно принимать во внимание тот факт, что, согласно данным ВОЗ, опасным следует рассматривать и любое превышение по данному канцерогенному и мутагенному веществу над фоновым природным уровнем;

- в виду достаточно большого периода времени регистрации таких опасных ситуаций на КАД (в настоящее время продолжительность «часов пик» занимает значительную часть суток - с 8-9 часов до 11-12 часов утром и с 1415 часов до 19-20 часов вечером), который существенно (от 24 до 30 раз) превышает период предельно допустимого времени воздействия (20 минут), такие ситуации сверхнормативного, по санитарным гигиеническим параметрам качества воздушной среды, загрязнения атмосферы для Санкт-Петербурга следует признать опасными ситуациями, как для самих водителей (участников дорожного движения), так и для населения, проживающего в районах, примыкающих к КАД.

10. Оценки вероятного неблагополучия проживания населения вблизи КАД Санкт-Петербурга были выполнены для, так называемых, нормально неблагоприятных, достаточно часто регистрируемых, метеорологических условий. При вероятных аномальных состояниях атмосферы, существенно затрудняющих протекание естественных физических процессов конвективного газообмена и усугубления химических процессов опасного атмосферного метаболизма вредных веществ, например, - образования фотооксидантов (смога), - такие ситуации следует рассматривать как особо опасные.

11. При разработке мероприятий по ослаблению воздействия НС, связанных с эксплуатацией АТС в городах РФ, предложено учитывать две группы факторов и условий, определяющих экстремальное загрязнение атмосферы.

Факторы и условия, формирующие состав и объемы вредных выбросов АТС в атмосферу: структура АТС (типаж по грузоподъемности) в транспортном потоке и применяемое топливо; дорожные условия, определяющие режим (интенсивность) движения АТС на автомагистрали; техническое состояние транспортных средств, определяющее экологические характеристики их выбросов.

Факторы, влияющие на условия распространения автотранспортных примесей в атмосфере: придорожная застройка; зеленые насаждения; микроклиматические условия (скорость ветра, распределение температуры, осадки и т. п.); рельеф местности и вид «подстилающей поверхности» (водная гладь, травяной покров и т. п.).

При этом в качестве доминирующих мероприятий по ослаблению НС эксплуатации АТС применять: ужесточение региональных стандартов на выбросы транспортными средствами с ОГ опасных веществ; более строгие стандарты на качество моторного топлива; повышение энергетической эффективности двигателей транспортных средств; изменение структуры парка транспортных средств, в частности, уменьшение их грузоподъемности, и расхода топлива, на котором работает двигатель АТС; совершенствование организации управления движением транспортных средств; диагностику, улучшение технического обслуживания и контроля АТС в эксплуатации.

1. Автомобильный справочник / Под редакцией В.М. Приходько. М.: Машиностроение, 2004.

2. Автомобильный справочник. Первое издание. Перевод с английского. Издат-во «За рулём», М., 2000. 896с.

3. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Р.В. Малов, В.Н. Ерохов, В.А. Щетина, В.Б. Беляева. М.: Транспорт, 1982.

4. Безопасность жизнедеятельности / C.B. Белов, A.B. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ. ред. C.B. Белова. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999.

5. Батурин С.А., Звонов В.А., Фурса В.В. О величине локальных температур сгорания в цилиндрах дизеля // Двигатели внутреннего сгорания: Сб. науч. тр. Харьков, 1979. - № 29. - С. 38-45.

6. Батурин С.А. Физические основы и математическое моделирование процессов результирующего сажевыделения и теплового излучения в дизелях. Автореферат дисс. д. т. н. - Л., 1982.

7. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы, Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 448с.

8. Берлянд М.Е., Генихович Е.Л., Оникул Р.И. Моделирование загрязнения атмосферы выбросами из низких и холодных источников. Метеорология и гидрология. - 1990. - № 5. - С. 5-16.

9. Буренин Н.С., Соломатина И.И. Об определении вклада выбросов автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна городов.- Труды ГГО, 1975, вып. 352, С. 191-199.

10. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с.

11. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: «Машиностроение», 1977.

12. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба / Л.В. Вершков, В.Л. Гроцев, В.В. Гаврилов и др. М. - 1999. - 68 с.

13. Вайсблюм М.Е., Гусаров А.П. Экологические требования к АТС: вчера, сегодня, завтра / журнал Ассоциации Автомобильных Инженеров (ААИ), № 2 (31), 2005. С. 48-52.

14. ГН 2.1.6.1983-05 и Дополнение № 2 к ГН 2.1.6.1338-03 о предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест от 03.11.2005г.

15. Гаврилов В.Г. О механизме действия присадок, улучшающих самовоспламеняемость и горение дизельных топлив / Ж. прикл. химии. 1980. - Т. 53, № Ю.-С. 2397-2398.

16. Гаврилов A.C. Экологический программный комплекс для персональных ЭВМ / теоретические основы и руководство пользователя ЭПК «ZONE». СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 166с.

17. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура / Пер. с англ Н.С. Чернецкого. Под ред. С.А. Гольдберга. М: Металлургиздат, 1959. - 333 с. ил.

18. Гетманец Г.В., Лиханов В.А. Социально-экологические проблемы автомобильного транспорта. М.: Аспол, 1993. - 340 с.

19. Горбунов В.В., Патрахальцев H.H. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во РУДН, 1998. - 214 е., ил.

20. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 1981. 11 с.

21. ГОСТ 17.2.1.03-84 Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 11 с.

22. ГОСТ Р 51709-2001 Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки / Госстандарт России, М.: Издательство стандартов, 2001.

23. ГОСТ Р 52160-2003 Автотранспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия. Дымность отработавших газов. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния. М.: Изд-во стандартов, 2004. - 7 с.

24. ГОСТ Р 52033-2003. Автомобили с бензиновыми двигателями. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами. Нормы и методы контроля при оценке технического состояния / Национальный стандарт Российской Федерации, М.: Издательство стандартов, 2003.

25. ГОСТ 27577-2000 Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 7 с.

26. ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 6 с.

27. Гладков O.A., Лерман Е.Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990. - 106 с.

28. Гуляев С.А. Сжатый газ как моторное топливо // Автомобильная промышленность. 1995. - № 2. - С. 28-30.

29. Долганов К.Е. Автомобильные газодизели // Двигателестроение. -1995.-№5.-С. 6-10.

30. Демочка О .И., Ложкин В.Н. Пути снижения токсичности отработавших газов автотракторных двигателей / ЦНИИТЭИтракторо-сельхозмаш, Серия 1: Тракторы и двигатели, вып. 13, М. 1984.

31. Дьяченко Н.Х., Батурин С.А, Ложкин В.Н. Исследование температуры и излучательной способности турбулентного сажистого пламени в циклических процессах сгорания // Теплоэнергетика: Труды ЛПИ. Л., 1977. - № 358.-С. 96-100.

32. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / под ред. проф. A.C. Орлина.- М.: Машиностроение, 1971.

33. Дмитриев М.Т., Китросский H.A. Механизм фотохимического загрязнения атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, С.295-309.

34. Дьяченко Н.Х. Теория двигателя внутреннего сгорания. / Дьяченко Н.Х., Костин А.К., Мельников Г.В. М. - Л.: Машиностроение, 1954.

35. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. - 120 с.

36. Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1981. - 160 с.

37. Испытания двигателей внутреннего сгорания / Б.С. Стефановский, Е.А. Скобцов, Е.К. Кореи и др. М.: Машиностроение, 1972. - 368 с.

38. Котиков Ю.Г., Ложкин В.Н. Транспортная энергетика: учебное пособие / Под редакцией Ю.Г. Котикова. М.: Академия, 2006.

39. Карницкий В.В., Тер-Мкртичьян Г.Г. Газодизельные автомобили НАМИ // Автомобильная промышленность. 1993. - № 10. - С. 27-30.

40. Кратко А.П., Вихерт М.М., Грудский Ю.Г. Влияние фаз процессасгорания в дизеле на содержание канцерогенных компонентов в отработавших газах // Автомобильная промышленность. 1977. - № 6. - С. 9-12.

41. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пос. для высшей школы. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Академический Проект, 2004. - 400 с.

42. Кутенев В.Ф., Звонов В.А., Корнилов Г.С. Научно-технические проблемы улучшения экологических показателей автотранспорта // Автомобильная промышленность. 1998. - № 11. - С. 7-11.

43. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. -М.: Наука, 1971.-275 с.

44. Лернер М.О. Химические регуляторы горения моторных топлив. -М.: Химия, 1979.-224 с.

45. Ложкин В.Н. Опасные последствия автомобильного «прессинга» в крупных городах России. «Мост», №1-2 (22), февраль 1999, СПб., С. 90,91.

46. Ложкин В.Н., Грешных A.A., Ложкина О.В. Автомобиль и окружающая среда. Автомобильный транспорт, как источник загрязнения воздушной среды. Проблемы и решения: Справочно-методическое пособие. СПб.: НПК «Атмосфера», 2007.

47. Ложкин В.Н. Обоснование альтернативных направлений повышения экологической безопасности автотранспортных средств / В.Н. Ложкин, Ю.А. Шапошников // Научно-технический журнал «Вестник гражданских инженеров», №1(2), СПб.-2005.

48. Ложкин В.Н., Артамонов B.C., Баскин Ю.Г., Сухоиванов А.Ю. Диагностика дизельных двигателей пожарных автомобилей с использованием анализа состава отработавших газов: Учебное пособие. СПб. Университет МВД России, 2000.

49. Химическая промышленность», том 83, №2, СПб., 2006. С. 83-88.

50. Лиханов В.А. Природный газ как моторное топливо для тракторных дизелей. Киров: Вятская ГСХА, 2002. - 280 с.

51. Луканин В.Н. Промышленно-транспортная экология: учебник. М.: Высшая школа, 2003.

52. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968.-592 с.

53. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчётов загрязнения атмосферы городов, СПб., 1999.

54. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 376 е., ил.

55. Николаенко A.B., Шкрабак B.C. Энергетические установки и машины. Двигатели внутреннего сгорания: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2004.

56. Новиков Л.А. Основные направления создания малотоксичных транспортных двигателей // Двигателестроение. 2002. - № 2. - С. 23-27.

57. Общесоюзный нормативный документ Госкомгидромета СССР (ОНД-86). Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредныхвеществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л., Гидрометеоиздат, 1987 г. -93с.

58. Обзор «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 1996 году» // под ред.

59. A.С.Баева, Н.Д. Сорокина, СПб., 1997.

60. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергоатомиздат, 1986.-312 с.

61. О связи сервисного обслуживания транспортных средств с их техническим состоянием и загрязнением воздушной среды вредными выбросами /

62. B. Н. Ложкин, П. Е. Кычкин, О. С. Маляров, N. В. Kristensens. Научно-техническое издание (журнал) НИИ техники и технологии сервиса СПб.ГУСЭ, №2: СПб., 2007.- С. 101-108.

63. Перспективы и проблемы перевода судовых дизелей на газовое топливо / Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Свистунов H.H., Фомин H.H. // Двига-телестроение. 1998. - № 1. - С. 8-9.

64. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух (изд-е 6-е, перераб. и доп.). СПб., Библиотека «Интеграла», 2006, 392 с.

65. Постановление Правительства РФ № 609 от 12.10.2005 г. «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ».

66. Свиридов Ю.Б. Смесеобразование и сгорание в дизелях. JL: Машиностроение, 1972. - 224 е.: ил.

67. Смайлис В.И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1972. - 128 с.

68. Федеральный Закон "Об охране атмосферного воздуха", М., 1999.

69. Фельдман Ю.Г. Гигиеническая оценка автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха. М.: Медицина, 1975.-159 с.

70. Филипосянц Т.Р., Кратко А.П., Мазинг М.В. Пути снижения вредных выбросов отработавшими газами автомобильных двигателей. М.: НИИНавтопром, 1979. - 64 с.

71. Хесина А.Я. Методы мониторинга бенз/а/пирена как индикатора канцерогенных ПАУ // Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - С.249-258.

72. Чудаков Е.А. Основные проблемы сгорания топлива в автотракторных двигателях / Труды автомобильной лаб. института машиноведения АН СССР. Сгорание в транспортных поршневых двигателях. - М., 1951. - С. 7-28.

73. Шкаликова В.Н., Патрахальцев Н.Н. Применение нетрадиционных топлив в дизелях. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1993.-64 с.

74. Шпакова Е.Н. Расчетные методы мониторинга атмосферного воздуха // Обзор «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2006 году» / под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина, СПб., 2007г.

75. Яковенко Ю.Ф. Россия: пожарная охрана на рубеже веков. Тверь: Сивер, 2004, - 208 с.

76. Bach С., Heeb N. Wirkungsorientierte Bewertung von Automobilabgasen / MTZ: Motortechn. Z. 1998. - 59, N 11. - S. 716-721.

77. Berlyand M.E., Burenin N.S., Genihovich E.L. Experimental investigation of atmospheric pollution due to motor vehicles. Proc. Sov. American. Symp on mobile sourses of air pollution. V.l.St.Petersburg, 1992, pp. 105-121.

78. Benson P. A review of the development and application of the CALINE3 and 4 models. Atmos.Environ.26B:3,, 1992. p.379-390.

79. Chen T.N., Alford R.N. Combustion characteristics of large gas engines //Pap. ASME. 1971. - P. 6-8.

80. Churchill R.A., Smith J.E., Clark N.N., Turton R.A. Low-Heat Rejections Engines a concept review // SAE Techn. Pap. Ser. 1989. N 890153. P. 25-36.

81. Ceccarelli V. Metti lyemulsistem nel tuo mot ore // Tecnol. Serv. pubbl. -1987. -5 -Pp. 52-54,58-59,61.

82. Exposure to Traffic and the Onset of Myocardial Infarction // Peters A., Heier M., Hormann A., Wichmann E., Lowel H. / The NEW ENGLAND JORNAL of MEDICINE, vol. 351, no. 17, October 21, 2004. - S. 1721-1730.

83. Einflub von Polyaromaten, Schwefelgenhalt und Viskosität auf die Abgasemmisionen moderner Mersedes Benz - Dieselmotoren / Gairing M., Schafer A., Naber D., Lange W., Graupner O., Stradling R. / MTZ: Motortechn. Z. -1997.-58, N 9.-S. 528-536.

84. Few P.C., Newen H.A. Dual fuel combustion in a turbocharged diesel engine // SAE Techn. Pap. Ser. 1987. - N 871671. - 5 p.

85. Franzese P., A. K. Luhar, and M. S. Borgas (1999): An efficient Lagran-gian stochastic model of vertical dispersion in the convective boundary layer. Atmos. Environ., 33, 2337-2345.

86. Hiemesch O., Lonkai G. Das BMW Abgasreinigungskonzept fur Dieselmdelle / MTZ. - 1990. - N 5. - S. 196-200.

87. Information sheets of 16 Phare air pollution models. ETC/AQ Model Documentation System (http://www.etcaq.rivm.nl/ or www.aix.meng.auth.gr/lhtee/database.html). The sheets include more than one hundred relevant references from the Phare countries.

88. Monssavi M., Hughes K. The impacts of environmental legislation and vehicle emissions on the future of alternative fuels in the transportation industry / Transactions of the Nebraska Academy of Sciences. 1992. - 19. - P. 1-6.

89. Mollenhaner K., Zelenka P. Zur Vererennung von Wasser KraftstofFEmulsionen in stationar betrieben Dieselmotoren / MTZ - 1986. - N 47. - S. 1, 3-7.

90. Proceedings from the ETEX symposium on long-range transport, model verification and emergency response (13-16 May 1997, Vienna, Austria papers from the Phare countries).

91. Proceedings from the 5th and 6th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes (18-21 May 1998, Rhodes, Greece and 11-14 October 1999, Rouen, France papers from the Phare countries).

92. Ottl, D., J. Kukkonen, R.A. Almbauer, P.J. Sturm, M. Pohjola and J. Harkonen, 2001. Evaluation of a Gaussian and a Lagrangian model against a roadside dataset, with focus on low wind speed conditions. Atmos. Environ. 35, pp. 2123-2132.

93. Reducing truck emissions: a status report // Parrauto Bob, Adomaitis John, Tiethof Jack, Mooney John / Automotive Engeneering. 1992, February. - P. 19-23.

94. Stamatelos A.M., Kolstakis G.C., Kandilas LP. Computergestutrer Entwurf von Abgas Nachbehandlungskonzepten. Teil 1. Ottomotor / MTZ: Motor-techn. Z. 1999, N 2. - S. 116-124.

95. Tsukahara M., Yoshimoto Y. Характеристики сгорания дизеля, работающего на топливоводяной эмульсии / Nainen Kikah. Intern. Combust. Engine. -1984.-N9.-P. 27-36.

96. Thomson, D. J., 1987: Criteria for the selection of stochastic models of particle trajectories in turbulent flows. J. FluidMech., 180, 529-556.

97. Uliasz M., Stocker R.A. and Pielke R.A.: Regional modelling of air pollution transport in the south-western USA. (In:) Zannetti P. (ed.), Environmental Modelling vol. Ill Comput. Mech. Public., Southampton, 1996.

98. Willmott C., Ackleson S., Davis R., Feddema J., Klink K., Legates D., O'Donnell J. and Rowe C., 1985. Statistics for the evaluation and comparison of models. Journal of Geophysical Research, 90, C5, 8995-9005.