СПОСОБ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ГОРОДОВ, ИМЕЮЩИХ ГОРНО-КОТЛОВИННОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ, ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
METHOD OF PROTECTION ATMOSPHERIC AIR OF CITIES HAVING MOUNTAIN-FOSSE LOCATION, FROM POLLUTION WITH EXHAUST GASES

Предлагаемый способ относится к технологии создания зеленых городских лесозащитных зон.
В настоящее время известны города, имеющие горно-котловинное месторасположение и одновременно самые высокие показатели индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), который имеет максимальные показатели в нижних точках котловин. В пределах территории этих городов, как и везде, имеются открытые автомобильные стоянки и подземные гаражи - стоянки. Имеются зеленые городские насаждения вдоль дорог, зданий, во дворах домов и т.п.
Недостатком защиты атмосферного воздуха таких городов, имеющих горно-котловинное расположение, является отсутствие специальной системы зеленых лесозащитных зон, привязанных к рельефу, а также к открытым автомобильным стоянкам и подземным гаражам - стоянкам. Недостатком открытых автомобильных стоянок и подземных гаражей - стоянок является отсутствие или недостаточность систем очистки атмосферного воздуха от загрязнения токсичными и вредными веществами (ТВ и ВВ), входящими в состав отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей и выбрасываемых в наибольшем количестве именно на автомобильных стоянках при неустойчивых режимах работы ДВС во время запуска и прогрева.
Целью предлагаемого способа является создание системы естественной очистки атмосферного воздуха от загрязнения токсичными и вредными веществами от отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания в теплое время года.
Цель достигается тем, что способ защиты атмосферного воздуха городов, имеющих горно-котловинное расположение, от загрязнения отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания автомобилей, заключается в том, что в местах скопления загрязнений токсичными и вредными веществами, а именно в пределах нижних точек котловин, создают технологические парки, а рядом с открытыми автомобильными стоянками и над закрытыми подземными гаражами-стоянками создают технологические скверы, расположенные таким образом, что сами скверы и парки размещены с подветренной стороны и вытянуты в сторону основного направления ветра по розе ветров, при этом применяют для засадки технологических парков и скверов тополь и сирень и/или акацию, представляющие собой двухуровневую систему, при этом площадь парков и скверов рассчитывают по формуле:
<mrow><mi>S</mi><mo>≡</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow><mi>K</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>
2
где S - площадь требуемых технических скверов и парков, м (га);
авт
N - количество автомобилей;
авт
V - выброс одного автомобиля, кг (т);
2
K - удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), кг/м (т/га).
На фиг.1 изображен город с горно-котловинным месторасположением, на фиг.2 - открытая автомобильная стоянка с технологическим сквером, на фиг.3 - подземный гараж-стоянка с технологическим сквером.
На фиг.: город (1); технологический парк (2); система технологических скверов (3); основное направление ветра по розе ветров (4).
Технологический парк (2), является естественным фильтром для очистки атмосферного воздуха от ТВ и ВВ, скапливающихся в нижних точках котловин. ТВ и ВВ в составе ОГ ДВС автомобилей, вместе с воздушными массами с автомобильных стоянок, попадают в технологические скверы (3), рассеиваясь в сторону основного направления ветра по розе ветров (4) по всей площади технологических скверов.
В результате этого в городах, имеющих горно-котловинное месторасположение, в летнее время года происходит естественная очистка атмосферного воздуха от загрязнения ТВ и ВВ, входящими в состав ОГ ДВС автомобилей.
Над парками и скверами возникают нисходящие потоки воздуха, потому что поверхность листьев значительно прохладнее асфальта и металла. Пыль, увлекаемая нисходящими токами воздуха, оседает на листьях. Один гектар деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 тонн пыли, а лиственных - около 100 тонн. Парки и скверы, привязанные при строительстве к рельефу, могут быть активными проводниками чистого воздуха в центральные районы города. Качество воздушных масс значительно улучшается, если они проходят над парками и скверами. При этом количество взвешенных примесей снижается на 10-40%. Практика показала, что это является достаточно эффективным средством борьбы с вредными выбросами автомобильного транспорта, эффективность которых может варьироваться в довольно широких пределах - от 7% до 35%.
Площади парков и скверов можно рассчитать по формуле:
<mrow><mi>S</mi><mo>≡</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow><mi>K</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>
2
где S - площадь требуемых технических скверов и парков, м (га);
авт
N - количество автомобилей;
авт
V - выброс одного автомобиля, кг (т);
2
K - удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), кг/м (т/га)
Пример расчета площади требуемых технологических скверов и парков для г. Чита в 2012 году.
авт
1) N - общее количество автомобилей (легковых, грузовых, автобусов) в г. Чита по статистическим данным ГИБДД на 2012 год составляет - 124095: а) легковые - 102656; б) грузовые - 15439; в) автобусы - 6000.
авт
2) V - выброс одного автомобиля был рассчитан по формуле:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>V</mi><mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>а</mi><mi>в</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где V - суммарный выброс всех типов автомобилей.
Данные для расчетов были получены при исследовании загрязнения атмосферного воздуха в регионах с резкоконтинентальным климатом отработавшими газами автомобилей (таблица 1).
Таблица 1
Значения суммарных выбросов токсичных и вредных веществ для различных групп автомобилей г.Чита, т/год в 2012 г.
Тип автомобилей
Количество автомобилей
Суммарный выброс одного автомобиля
Суммарный выброс
Легковые
102656
1,65
169382
Грузовые
15439
0,01
154,39
Автобусы
6000
0,02
120
Итого:
169656.39
авт
Выброс одного автомобиля составил: V=1,37 т/год.
3) Деревьями для засадки технологических парков и скверов, обладающими наилучшими показателями по очистке атмосферного воздуха от ТВ и ВВ, являются тополь и акация и/или сирень, представляющие собой двухуровневую систему, наиболее эффективную в данном случае.
K - удельное поглощение загрязнения было рассчитано по формуле:
<mrow><mi>K</mi><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>т</mi><mi>о</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>а</mi><mi>к</mi></mrow></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
топ
где K - удельное поглощение тополем,
ак
K - удельное поглощение акацией.
При расчетах учитывались только тяжелые металлы, в частности свинец (основной в выбросах автомобилей) и газ СО - основные элементы, участвующие в фотосинтезе.
Данные для расчетов были взяты из автореферата Копылова Л.В., 2012 г. / «Накопление тяжелых металлов в древесных растениях на урбанизированных территориях Восточного Забайкалья».
Таблица 2
Среднее содержание тяжелых металлов в листьях древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, мг/кг.
Pb
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
5.7
4,5
Таблица 3
Среднее количество листьев древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, кг/дерево, куст.
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
45
17
Было получено:
Таблица 4
Среднее содержание тяжелых металлов в листьях древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, кг/дер., куст.
Pb
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
0,000257
0,000077
См. А.А. Бабурин, Г.Ю. Морозова, 2009 / Вестник Тихоокеанского государственного университета. «Оценка экологической значимости зеленых насаждений».
Таблица 5
Среднее содержание CO в листьях древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, мг/кг.
CO
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
1,83
1,83
Было получено:
Таблица 6
Среднее поглощение CO листьями древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, кг/дер., куст.
CO
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
0,000082
0.000031
Таблица 7
Общее поглощение ТВ и ВВ листьями древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, кг/дер., куст.
Pb+CO
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
0,000339
0.000108
См. Московский государственный университет леса ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова ЗАО «ПРИМА-М» / Москва, 2001 «Методическое руководство и технические условия по реконструкции городских зеленых насаждений».
Таблица 8
Среднее количество деревьев (кустов) на одном гектаре.
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
Количество растений на га
200
1000
Было получено:
Таблица 9
Удельное поглощение ТВ и ВВ листьями древесных растений в зависимости от видовой принадлежности, кг/га.
Pb+CO
г. Чита
Тополь (Populus balsamifera)
Акация (Caragana arborescens)
0,068
0.108
Таблица 10
Удельное поглощение ТВ и ВВ листьями древесных растений, т/га.
Pb+CO
г. Чита
0,000176
Удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ составило: K=0,000176 т/га.
Площадь требуемых технических скверов и парков для г. Чита на 2012 г. составила: S=9,7 га.
По данным Управления архитектуры в г. Чита в 2012 году было зарегистрировано 25 автомобильных стоянок открытого и закрытого типа.
Вывод: исходя из официальных данных и расчетов в г. Чита, к примеру, можно построить 20 технологических скверов, для автомобильных стоянок площадью 0,25 га каждый и технологический парк в Железнодорожном районе (основание Читино-ингодинской котловины) площадью 4,7 га, что в летнее время снизит, по прогнозам, общее загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом на 20-30%.