автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Снижение автотранспортного загрязнения придорожных территорий соединениями свинца

о л

На правах рукописи

/ 2 ДЕ1! 1 ч/

Канищев Александр Николаевич

УДК 625.72: 502.7 665.13. 002.637

СНИЖЕНИЕ АВТОТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ СОЕДИНЕНИЯМИ СВИНЦА

Специальность 05.23.11 - Строительство автомобильных дорог и аэродромов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вороне* - 1997

Работа выполнена в Воронежской государственной архитектурно -

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

В.П.Подольский

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент В.С.Турбин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И. Е.Евгеньев; кандидат технических наук, доцент В.Я.Манохин. Ведущая организация - ГП Росдорнии.

Защита состоится 16 декабря 1997 г. в 10 час на заседании диссертационного совета К.063.79.01. при Воронежской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: г.Воронеж, ул 20-летия Октября, д.84. зал заседаний.

С диссертацией нохно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной архитектурно-строительной академии (ВГАСА)

Автореферат разослан "14" ноября 1997 г.

УиоииД гоугчотгти

строительной академии (ВГАСА)

Ю. Н.Спасибухов

ОбЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. ■ При рассмотрен!::: взаимодействия автомобильной дороги с окружающей средой наибольшую экологическую опасность представляет эмиссия токсичных твердых частиц, в состав которых входят сала. соединения серы, тяжелые металлы, в том числе соединения свинца, образующиеся при сжигании этилированных бензинов с добавкой тетраэтилсринца. В настоящее время приняты международные рекомендации по переходу к 2000 году на улучшенные сорта бензинов без добавок соединений свинца. Такие ограничения введены в России пока только в двух городах: Москве и Санкт-Петербурге. в связи с тем, что повсеместный переход на новые антидетонационные ■ добавки требует значительных капитальных затрат и времени для создания новых технологических линий по их производству. Для внедрения систем нейтрализации отработавших газов (СНОГ) в России отсутствует нормативно - правовая база и технические условия для их производства.

Внедрение'новых антидетонационных добавок позволит в будущем исключить эмиссию соединений свинца, но остаются актуальными вопросы снижения загрязнения придорожных территорий другими твердыми частицами, концентрации которых в окружающей среде, почвах и растительности также нормируются.

Разработка методов прогнозирования и технических решений по снижению загрязнения придорожных территорий автомобильных дорог твердыми частицами является актуальной проблемой, так как ее решение позволит обеспечить экологическую безопасность зоны влияния автомобильных дорог за счет снижения эмиссии твердых частиц до уровня ниже предельно допустимых концентраций.

Цель работ. Целью диссертационной работы является усовершенствование:

- теоретической двумерной модели конвективно-диффузионного перемещения контаминантов в пространстве с разработкой методики прогнозирования автотранспортного загрязнения атмосферы и литосферы твердыми частицами на примере соединений свинца;

- технических решений по сникению транспортного загрязнения придорожных территорий твердыми частицами с использованием абсорбционных методов очистки и нейтрализации загрязнителей.

Научная новизна работы. На основе развитая известных диффузионных моделей миграции загрязнителей в окружающей среде уточнено решение двумерной теоретической диффузионной'модели загрязнения твердыми частицами и разработан алгоритм расчета загрязнения 'придорожных территорий соединениями свинца "Р1ишЬиш-3" на основе одномерных моделей диффузии контгминантов. Для получения большей точности при прогнозировании загрязнения твердыми частицами решена задача о диффузионном перемещении твердых кон-таминантов в пространстве и их осаждения на подстилающую поверхность с учетом условий эксплуатации автомобильных дорог, что позволило уточнить алгоритм одномерной диффузионной задачи "РШтЬит".

Разработана усовершенствованная установка жидкостной очистки отработавших газов, произведено математическое моделирование процессов абсорбции твердых частиц, представлен алгоритм расчета диффузионных параметров абсорбции и массопередачи.

Адекватность .теоретических моделей загрязнения твердыми частицами окружающей среды, почв и растительности на примере соединений свйнца и абсорбционной очистки отработавших газов автомобилей в жидкостном нейтрализаторе подтверждена путем сравнения теоретических4, расчетов с данными натурных замеров концентраций соединений свинца в.воздухе, • почвах, растительности и в отработавших газах, а также экспериментальными данными других авторов.

Практическая ценность и реализация результатов научных исследований. На основе,теоретичесдох исследований разработан более эффективный жидкостной нейтрализатор для абсорбции твердых частиц и тяжелых металлов, внедрение которого в автомобильном парке России позволит на 85 - 95 % снизить эмиссию соединений.свинца и. сажи в отработавших газах, значительно уменьшить ' отравляющее воздействие твердых частиц на каталитический нейтрализатор.

Разработаны программное обеспечение, "Р1игаЬит"расчета с применением ЭВМ загрязнения придорожных территорий на-основе модели одномерной диффузии, внедренное в Воронежском филиале нГип-' родорнии". блок-схема "Р1игаЬига-2" расчета загрязнения соединениями свинца с применением более точной двумерной диффузионной модели миграции загрязнителей в окружающей среде и инженерный метод прогнозирования с помощью номограммы.

Результаты диссертационной работы используются при курсовом

и дипломном проектировании по кафедре строительства автомобильных дорог ВГАСА.

На защиту выносятся:

- обоснование теоретической модели загрязнения окружающей среды, почв и растительности, математическое моделирование конвективно - диффузионного перемещения, осаждения и миграции соединений свинца; алгоритм и блок - схема "Р1шпЬит-2" расчета загрязнения придорожных территорий автомобильных дорог соединениями свинца на основе теоретических зависимостей двумерной диффузии; инженерный метод расчета с помощью номограммы;

- усовершенствованная конструкция жидкостного нейтрализато- . ра с несколькими ступенями массопередачи для снижения эмиссии твердых частиц в отработавших газах автомобилей; обоснование-теоретической модели абсорбционной очистки отработавших газов от твердых контаминантов. математическое моделирование абсорбционных процессов в жидкостном нейтрализаторе и алгоритм расчета процессов абсорбции, массопередачи и конструктивных параметров.

Апробация работ.' Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены: на республиканской конференции в г. Суздале в 1994г. на научно-практической конференции: "Проблемы дорожного хозяйства Европейского Севера России" в г. Архангельске в' 1996 г.. на 48. 49 и 50-й научно - технических конференциях ВГАСА в 1994 - 1996 гг.. на научном расширенном семинаре ВГАСА в ' 1997г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ и одна принята к печати, внедрено программное обеспечение "Р1итЬипГ. входящее как составляющее программного комплекса "Экодор", опубликованного в работах В.П. Подольского.

Стщ/кшура и объем работа!. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, изложена на 163 страницах машинописного текста, включает 21 рисунок, 6 таблиц, список литературы из 96 наименований.

_ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

/

Во введении обоснована актуальность диссертационной темы, сформулирована цель работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ современного уровня исследуемой проблемы прогнозирования загрязнения окружающей среды, почв и растительности твердыми контаминантами и его снижения по данным опубликованных литературных источников. Наиболее полно вопросы прогнозирования загрязнения, его снигения за счет влияния антропогенных, метеорологических и планировочных условий проектирования и эксплуатации автомобильной дороги рассмотрены в работах И.Е. Евгеньева. А.А.Миронова. В.П.Подольского. Анализ технических и теоретических решений по снижении эмиссии твердых контамлнантов в отработавшие автомобильных газах приводится в обзорах В.Н.Луканина и Ю.В.Трофименко (сер.ВИНИТИ:'"Итога науки и техники). Как следует из анализа литературных источников, в основу современных методов обеспечения экологической безопасности при проектировании автомобильных дорог и экологической чистоты автомобильных "двигателей положена международная концепция "устойчивого развития"» реализация которой возможна при тдотельной оценке экологической ситуации в зоне влияния автомобильных дорог. В качестве критериев экологической безопасности, автомобильных дорог вводится коэффициент экологической безопасности дорога, а токсичности двигателей - экологическая чистота ДВС. Количественная оценка экологической безопасности дороги' производится, как правило» на основе экспертной оценки, включавшей в том числе поле концентраций контанинантов на придорокнэй территории. Существующие методы теоретических оценок базируются на эмпирических одномерных диффузионных моделях загрязнения -округакздй среды, почв и растительности тяаелыми металлам!, обобщенные в работах Р.Х.Измайлова. .

Наиболее эффективными методами, обеспечивающими экологичес-• кую чистоту двигателей, являются фильтрация и нейтрализация отработавших газов в СНОГ (системы нейтрализации отработавши газов). По данным В.Н.Луканина и В.Трофименко, в связи с отравлением каталитизаторов зернистые нейтрализаторы СНОГ в нааей стране не получили широкого внедрения.

В конце первой главы на основе проведенного анализа литера-

турных источников представлены цель и задачи исследования загрязнения окружающей среды, почв и растительности придорожных территория автомобильных дорог и сорбционной очистки отработавших газов, снижающей эмиссию твердых контаминантов.

Во второй главе рассмотрены физико-химические основы модели загрязнения воздуха и придорожных территорий твердыми контами-нантаки:- сажей, соединениями свинца и др.. зарождающимися стохастически в процессе горения топлива при небольших избытках воздуха (casa) и при использовании тетраэтилевинца в качестве антидетонационноя добавки (соединения свинца).

Модель диффузионных перемещений и миграций тяжелых металлов рассмотрена применительно к пассивным контаминантам в зависимости от воздействия на них физико-химических процессов, протекающих в атмосфере, почвах и растительности придорожных территорий: они до выпадения на .подстилающую поверхность почвы не претерпевают изменений в результате химических реакций с водяным паром, озоном и другими кокпонентаии.

Репение диффузионной задачи получено с использованием тео-р:ш потенциала, успесно примененной в теории теплопроводности без учета влияния на процесс перечисленных факторов, кроме гравитационных полей и стоксовских сил, наиболее существенно влияю-прс на процесс миграции тяжелых металлов в воздухе. Анализ диффузионной модели показывает, что плотность потока массы загрязнителей, поле концентраций над подстилающей поверхностью зависят от бесконечного нногества параметров модели, дискретное влияние которых на граничные условия оценить невозможно. Поэтому математическое моделирование диффузионных процессов миграции тяжелых контаминантов и теоретический анализ полученного решения проводятся в безразмерных координатах: анализируемые концентрации отнесены к предельно допустимым и представлены как функции безразмерных комплексов - критериев подобия и координат поперечников автомобильной дорога, отнесенных к условной сирине придорожной полосы, на границе которой наблюдаются фоновые концентрации загрязнителя. Таких образом, в работе анализируются доли концентраций от предельно допустимых как функции безразмерных параметров с определенным физических смыслом, что очень наглядно и удобно для анализа результатов исследования.

Резерве имеет вид [1] :

- ветер параллелен оси дороги:

С = [ О • £/2яНб г г 1 ехр {- [ у^п/Н+п2 £/2б г 2 ]); (1)

>

- ветер перпендикулярен оси дороги:

С = [¿Ч/2ЖН бгг]ехр{-[^8ц/Н+(3/2г1бгг]}. (2)

П .

Диффузионные параметры 6Г. 6е. в свою очередь,' представлены в безразмерной форме, так как отнесены к ширине полосы Ь . а размерные параметры бг. б8 рассчитываются согласно литературным данным по стандартным зависимостям: бг = 2бв0+ У. где бв0 =1.5 м -"ветер параллелен оси дороги: и бв - В(у + (3)ь, где В. <1. Ь -коэффициенты, зависящие от состояния атмосферы: - неустойчивое: В = 0,02, Ь = 1,27. с! = 30; - нейтральное: В = 0.07, Ь - 1.00, с! = 21.4; - устойчивое: В = 0,177, Ь - 0,64. (3 =' 28,2 - ветер перпендикулярен оси дороги.

Для осредНенного на интервале (0,Т) источника массы, граничных и начальных условий принятой модели получена зависимость, позволяющая оценить количество выпадающих загрязнителей на 1 мг подстилающей поверхности:

W•Q/4XH•Dгexp{6+WgL./H-[(t-LвU)+ (3)

+ (п-ьву)]/45гй,

где VI ' (И, + сФ4)/И - безразмерный комплекс; Н - Н/Ь - высота цилиндрической области, отнесенная к ширине придорожной территории. где наблюдаются фоновые концентрации загрязнителя; ■Вг/(М-ю - безразмерная горизонтальная составляющая коэффициента диффузии, отнесенная к скорости ветра И и ширине придорожной по-

лосы; Ь„ = (N•11/1 - отношение максимального пути аэрозольного облака ИТ по направлению ветра к ширине придорожной полосы; 4 = х/Ь, т\ ~ у/Ь - безразмерные координаты; 0. = 0{/ (Т ■ Сп я (мг/с)/(мг/с) - безразмерный'поток загрязнителя, отнесенный к предельно допустимой его концентрации, скорости ветра и параметру Ьг; = Jg/CпдкW - безразмерная плотность потока выпадающего загрязнителя на 1 к2 подстилающей плоскости, отнесенная к скорости ветра и ПДК загрязнителя; б = 6Т - параметр, характеризую-, щий разложение или аннигиляцию загрязнителя за период времени Т. отсчитываемый от начала выброса до осаждения компонента на подстилающую поверхность;, и. V - скорости диффузионного перемещения контаминантов, отнесенные к скорости ветра V/.

Решения (1)- (3) позволяют рассчитать количество выпадающих 5агрязннтелей на подстилающую поверхность с учетом влияния достаточно многих параметров: скорости ветра и его направления, ко-орд' 1т С, 11 и Н, ширины придорожной полосы и др., их соответствуйте концентрации. В то же время достаточно сложно учесть в граничных условиях и решении диффузионной задачи специфичность свойств загрязнителя, разнообразие планировочных и метеорологических условий осаждения соединений свинца из отработавших газов автомобилей. Решения (1) - (2) диффузионных' задач доопределяются - путем введения в расчетные зависимости поправочных коэффициентов: '

-Сц * К,КгК3С. (4)'

где К, - коэффициент, учитывающий снижение концентраций 1-ого компонента за счет создания благоприятных планировочных условий на границе с придорожной полосой; К* - 1 - цн - коэффициент, учитывающий снижение токсичных выбросов Л-ого компонента за счет использования нейтрализаторов или внедрения малотоксичных рабочих процессов: (ц„- КПД нейтрализации); К3 - коэффициент, учитывающий изменения метеорологических и антропогенных условий эксплуатации автомобильной дороги: розы ветров, плотности почв, состояния поверхности (коэффициент а), уклоны продольные, про-

должительность эксплуатации автомобильной дороги, влияющей на фон загрязнения полосы тяжелыми металлами.

Для прогнозирования загрязнения придорожной полосы соединениями 'свинца в работе увязано решение, характеризующее концент-' рацию металлов на подстилающей поверхности при г = О (Н - 0). с решением задачи о миграции соединений свинца в глубину почв и растений с учетом предыстории дороги или времени ее эксплуатации. В результате получена зависимость, позволяющая определить концентрацию твердых частиц в почве и растительности:

Р„ » Рфп+Р0^{ехр[-4,1-утГ- Ь +.0.43) К5 «т/К4 К. (5)

где + 0.0465 (Т - 1)] Мт365Т/2 - транспортный поток за Т

лет эксплуатации дороги; Р0 - концентрация твердого контаминанта

£

на подстилающей поверхности, обусловленная эмиссией соединений свинца транспортного приведенного потока (транспортный поток

приведен к автомобилю ЗИЛ-130). определяемая в виде:

- _

Р0 = Ро,( I п,^)^- Кв-С4-С,дЕ-1«/(рГр-11.-У-РИд,)-,

С 1=1 - (6)

^•И'Спдк/ргр-По-У-Рпд»

с учетом зависимостей (1) - (3) и

Р01 - Лв-иргр-П.Рв»,. (7)

где Р„, - концентрация свинца от одиночного приведенного автомобиля ЗИЛ-130. Коэффициенты приведения транспортного потока к автомобилям ЗИЛ-130 представлены в работе.

Аналогичная' зависимость получена для расчета концентрации тяжелых металлов в растительности.

Коэффициенты К,. Кг. К3 позволяют оценить снижение степени загрязнения воздуха, почвы и растительности за счет планирования и использования технических решений при проектировании и строительстве автомобильных дорог.

Как одно из эффективных технических решений в работе рассмотрено использование абсорбционной очистки и нейтрализации отработавших газов автомобилей, снижающее эмиссию твердых частиц в окружающую среду.

Адсорбционные и абсорбционные методы очистки отработавших газов автомобилей еще не достаточно внедряются в отечественном автомобилестроении из-за практических трудностей, .связанных с отравлением адсорбентов'и катализаторов. В то же время внедрение предвключенных абсорберов-нейтрализаторов в схеме с адсорбцион-но-каталитическими фильтрами будет способствовать снижению отравления дорогостоящих катализаторов, забивания их сажей, так • как твердые частицы, включая соединения свинца и сажу, наиболее эффективно улавливаются в предвключенной ступени абсорбера. Автором рассмотрена теоретическая модель многоступенчатой абсорбции, на основе которой выполнена реальная конструкция гиДкостно-го нейтрализатора. Абсорбер включает в качестве первой ступени абсорбции трубу Вентури, второй - ударную пенную поверхность абсорбции и третьей - барботажную ступень части отработавших газов. В качестве абсорбента применялась вода с добавлением железного купороса для создания флотационного механизма оседания твердых частиц и придания устойчивости пене. При этом каждая ступень соответствует одной секции полного перемешивания частиц потока в пределах объема камеры абсорбции: конечная концентрация компонента в ступени абсорбции трубы Вентури будет начальной для ступени взаимодействия загрязнителя с пенной поверхностью квазинеподвижного слоя абсорбента, а конечная концентрация насыщенного неподвижного слоя жидкости будет начальной для модели барбо-тажа. В результате рассмотрения условий абсорбции в каждой ступени получены теоретические решения, позволяющие рассчитать поле. концентраций в абсорбате и в очищенных газах, скорость и эффективность Пн абсорбции (нейтрализации):

Сг ■ ехрЦх/у- Ре,/2)» егГс( т ): (8) Й. - /2-х - 1/2 у£х~]; (9)

Е - кФо,/хт ; • (10)

Пн= Сг - (С,„- с,к)/с,„:' ^ (И)

где индексы "н" и "к"- характеризуют состояние отработавших газов до и после нейтрализации.

Скорость абсорбции также- может характеризовать . эффективность нейтрализации: как это следует из формул (9)-(10).

Так как механизмы абсорбции представлены в 3-х ступенях: труба Вентури, неподвижная поверхность абсорбента и барботаж части отработавших газов,' то суммарная эмиссия загрязнителя (скорость абсорбции) равна алгебраической сумме трех его составляющих. ^

• Как и при математическом моделировании загрязнения придорожных территорий,, в теоретических зависимостях представлены безразмерные комплексы - критерии:' g=g/g* - эмиссия загрязнителя, отнесенная к условно максимальной эмиссии при достижении в слое жидкости состояния насыщения с концентрацией С* (g'=(C'-C4)lo/to): Сг^Сг-С^ЛСг'-С®) - безразмерная концентрация загрязнителя в абсорбате с учетом концентраций насыщения и фоновой; безразмерная концентрация характеризует долю концентрационного напора по сравнению с максимальным, когда абсорбат становится насыщенным; .Ре,.Fog - характеризуют соответственно тепловое подобие диффузионных процессов и безразмерное время насыщения абсорбата с учетом физических свойств абсорбента.

Кроме того, в работе рассмотрены процессы массопередачи, получены критериальные зависимости процессов абсорбции в каждой ступени, позволяющие спроектировать жидкостной нейтрализатор.

Третья глава посвящена натурной проверке адекватности расчетных моделей реальным условиям транспортного загрязнения с рассмотрением возможностей снижения концентраций твердых конта-минантов в зоне влияния автомобильных дорог в результате использования технических воздействий на придорожную территорию и применения сорбционной очистки отработавших газов, снижающих эмиссию загрязнителей в исходных выхлопных газах.

Опыты по определению концентраций вредных выбросов отработавших 'газов.автомобилей в воздухе и почвах проводились на автомобильной дороге "Москва - Волгоград" в 1992 - 1996 гг. Кроме того, для сопоставления опыты проводились и.на автомобильных до-

рогах "Саратов - Курск", "Москва-Ростов".

Программой экспериментов предусматривается оценка уровня загрязнения окружающей среды и почв придорожной территории, отнесенного к уровню ПДК. при изменении ' направления и скорости ветра, с учетом защитной зеленой полосы лесонасаждений, расстояния от бровки земляного полотна, глубины отбора пробы, срока - эксплуатации автомобильной дороги, числа автомобилей и их марок, проезжающих по дороге, за время проведения наблюдений. Данные натурных наблюдений по концентрациям свинца в воздухе при изменении удельных параметров: скорости осаждения, приведенной координаты, высоты насыпи, высоты лесозащитной полосы и др., - находят-■ ся в удовлетворительном соответствии с расчетными данными -согласно рассмотренной теоретической модели для автомобильной дороги "Москва - Волгоград". Концентрация свинца в почвах с удалением от бровки земляного полотна убывает по экспоненциальному закону, что и следует из анализа теоретической модели (рис.1). При направлении ветра, отличном от параллельного оси автомобильной дороги, наблюдается асимметрия полей концентраций свинца в почвах. По глубине почвенного профиля концентрация свинца убывает, и на глубине Л = 0,5 м она равна фоновой (рис.2). что близко соответствует данным натурных наблюдений Р.Х.Измайлова и зарубежных исследователей.

Анализы теоретического решения и натурных наблюдений показали, что на механизм осаждения тяжелых металлов в большей степени влияет вертикальная скорость осаждения нежели турбу-лентная_составляющая диффузии. Действительно,

сш*/^ а52г/2х= а бгог/г(,. (12)

где параметр а &10 отнесен к I, - ширине придорожной территории, а параметр а См"1] характеризует взаимодействие примесей с поверхностью и

о <а б10г/24 < 1 и а а20г/24 < »«/и. (13)

• — а/д •Моспа-Астрвхаиь* (хм. 900 — 802) х — а/д «Гормлй-Паалов»

л —а/д «Горький-Арэамас» Г

• — а/д «Кишинев-Умгеи» о — а/д «Москва-Ростов»

Рис. 2. Изменение концентрации свищ ■ почвенном профиле в зависимости от глубины. • л =* — 1" 0.2;*—я=0,15

так как среднегодовая скорость ветра 'л' =1-3 м/с. а >;в обусловлена силами гравитации и равна 0.01 - 0.2 м/с. Оценочные расчеты по изменению параметров ойг/У и показывают, что на долю гравитационной составляющей приходится до 75% осаждающей тяжелой примеси и около 25>= - на механизм осаждения за счет вертикальной составляющей турбулентной диффузии. В расчетах можно принимать для свободной полосы без лесонасаждений а ® 0.5-0.Сб.

В третьей главе рассмотрены также экспериментальные данные по снижению эмиссии твердых контаминантов. содержащихся в отработавших газах, ка примере соединений свинца при - установке за выхлопным коллектором автомобиля ГАЗ-270500 жидкостного нейтрализатора. В ходе экспериментов определялась эффективность абсорбции соединений свинца путем фильтрования отработавши газов, озоленкя и спектрального анализа жидкого раствора продуктов озо-ления на содержание свинца. Одновременно проводился анализ жидких проб абсорбзта, отбор которых осуществлялся в фиксированные промежутки времени. В ходе эксперимента определялись расход отработавших газов ротаметром и перепад давлений на жидкостном и каталитическом нейтрализаторах. Получено: эффективность жидкостной абсорбции составила по свинцу 87.5 % на абсорбента поло. Расхождение экспериментальных данных спектрального анллим синица, уловленного на фильтрах и в абсорбате. не превышает 15-18 что, лежит в пределах точности проводимых экспериментов. Промежуток времен:!, через который необходимо заменять абсорбент, по данным эксперимента составил около трех суток. Как следует из опытов, с увеличением вязкости абсорбента, например при нсполь-. зевании отработавшего технического масла, эффективность абсорбции по свинцу может быть доведена до 96,3 а по саже - 5Э.8 %.

В глазе чепссртоа ка основе исследований, рассмотренных в предыдущих разделах, представлены методика прогнозирования снижения транспортного загрязнения окружающей среды, придорожных территорий и практическое приложение результатов исследований. Методика прогнозирования базируется на теоретических зависимостях, подтвержденных экспериментально с учетом коррелирующих коэффициентов К,, Кг, К3, полученных в результате наблюдений г; загрязнением свинцом дороги "Москва - Волгоград". Отмечается, что коэффициенты К1. К3 характеризуют влияние на величину концентраций свинца в почвах.и воздухе лесополосы, направления и

скорости ветра, уклонов дороги и некоторых других факторов.

Разработаны алгоритм и блок-схема расчета полей концентра-' ций соединений свинца "Р1шпЬит-2" в воздухе, почвах и растительности с применением персональных ЭВМ. которые являются усовершенствованным вариантом программного-обеспечения "Р1ишЬига", разработанного В.П.Подольским и автором на основе стандартных зави-'симостей гауссовского диффузионного механизма миграции тяжелых металлов в почвах, представленных в нормативных документах Воронежского "ГипродорНИИ".

Автором разработан инженерный метод прогнозирования загрязнения воздуха, почв и растительности соединениями свинца с помощью номограммы и графиков.' по которым определяются поправочные коэффициенты, оценивающие влияние антропогенных, метеорологических и планировочных условий на загрязнение.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ...

1. На основе развития теоретической двумерной диффузионно -конвективной модели загрязнения окружающей среды, почв и растительности придорожных территорий автомобильных дорог твердыми частицами с учетом граничных условий получены функциональные зависимости долей предельно допустимых концентраций твёрдых конта-' мннантов от безразмерных критериев, объединяющих параметры автомобильной дороги и наиболее существенно влияющих на придорожную экосистему.

2.- Показано, что при относительной высоте деревьев' 11/1! > 0.6 концентрация свинца в воздухе за лесопосадками (не менее 4-х рядов деревьев) снижается более чем в 1,8 раз. 'а перед первыми рядами деревьев концентрация свинца в почве возрастает в 1,6 раз. 9 '

3. Увеличение уклона дороги (1 > 0) способствует увеличению концентраций соединений 'свинца в воздухе и почвах: при 1=+ 20 %. концентрация свинца в воздухе возрастает в 2 раза, почвах -в 1,5 раза.

4. Предлагается для снижения загрязнения придорожной территории соединениями свинца использовать комплекс мероприятий, включающий размещение вдоль оси автомобильной дороги лесопосадки, проектирование ее параллельно сложившему,направлению ветра.

согласно карте розы ветров. ■ а также использовать нейтрализацию отработавких газов.

5; Представлен теоретический и практический анализ жидкостного нейтрализатора токсичных отработавиих газов автомобилей и разработана более эффективная его конструкция, включающая три ступени абсорбции:"трубу Вентури, пенную поверхность и барботаж. Получены зависимости для расчета диффузионных и конструктивных параметров нейтрализаторов такого типа, времени абсорбции до уровня достижения состояния насыщения абсорбтива.

6. Разработан, сконструирован опытно-йромьшенный жидкостной нейтрализатор и проведены его комплексные испытания на автомобиле ГАЗ-270500. Эксперимент показал, что абсорбционные ступени улавливают до 87.5% соединений свинца и 98,5 % сажи. Аэродинамическое сопротивление лщкостного нейтрализатора составляет 255 Па, а устройства комплексной нейтрализации, включающей и каталитический фильтр. - 1130 Па. что эквивалентно потери мощности двигателя внутреннего сгорания не более 555.

7. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований' разработана методика расчета кинетико - диффузионных и конструктивных параметров жидкостных -нейтрализаторов тако-гб класса.

8. Представлена методика прогнозирования загрязнения придо-ронных территорий твердыми контаминантами "Pludxrai-2", которая является развитием ранее разработанного алгоритма "Plumbum", внедренного в Воронежском филиале "ГипродорНИИ" в составе программного обеспечения "Экодор". •

9. Экспериментально подтверждена адекватность принятой теоретической модели и натурных условий загрязнения придорожных территорий твердыми частицами.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Каншцев А.Н. Прогнозирование загрязнения придорожной территории, соединениями свинца // Экологический вестник Черноземья: Вып. 2.1996. - С. 87-93.

2.• Подольский В.П., Канищев А.Н. Транспортное загрязнение почв и снежного покрова придорожной полосы свинцом. Тезисы доклада межреспубликанской конференции. Суздаль. 1994.- С.156- 157.

3. Подольский В.П.. Каншцев А.Н. Фоновое содержание свинца в почве на дороге "Волгоград-Астрахань" // Автомобильные дороги. 1994, N5. С.8-10.

"4. Подольский В.П., Турбин B.C... Каншцев А.Н. Чистый выхлоп // Автомобильные дороги. 1997, N5. С. 51.

5. Подольский В.П.. Турбин B.C.. Каншцев А.Н. Прогнозирование транспортного загрязнения зоны влияния автодорог. / В сб. ВГАСА. 1997 (в печати).

6. Подольский В.П.. Турбин В.С.,Каншцев А.Н. Снижение токсичных газообразных выбросов автомобилей за счет сорбционной очистки и нейтрализации отработавших газов. // Проблемы дорожного хозяйства Европейского Севера России: Тез. доклада на научно-практической конференции. - Архангельск, 1996. - С.32-33.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С - доля ГЩК свинца .в воздухе; Q - Qt/(T-Cn,,wL2), (мг/с)/(мг/с) - безразмерный поток загрязнителя, отнесенный к предельно допус7 тимой его концентрации, скорости ветра и параметру L2: £ = x/L,

П - У/L. Н H/L; - безразмерные координаты; t = t/T - безразмерное время; Wg = (Wg + aDg)/W - безразмерный комплекс, включающий вертикальную составляющую скорости Wg и aDg- диффузионную составляющую осаждения тяжелых частиц.