Факторы эмиссии опасных загрязняющих веществ в информационных системах контроля экологической безопасности автотранспорта

ФАКТОРЫ ЭМИССИИ ОПАСНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ КОНТРОЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТА

О.В. Ложкина, доцент, к.х.н., доцент, В.Н. Ложкин, профессор, д.т.н., профессор, О.В. Сорокина, преподаватель, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

г. Санкт-Петербург

Развитию информационных процессов и систем контроля загрязнения атмосферы городов вредными (загрязняющими) выбросами от автотранспорта в СПб университете ГПС МЧС России уделяется большое внимание [1]. Для оценки качества атмосферного воздуха применительно к городам, аналогично мировым подходам, мы применяем как инструментальный, так и расчетный мониторинг [2]. Расчетные методы, позволяющие не только проводить оценку качества атмосферного воздуха в реальном режиме времени, оценивать вклад конкретного источника, но также давать прогнозные оценки состояния загрязнения атмосферы с учетом развития улично-дорожной сети, широко используются на практике. При этом базовыми параметрами любого расчетного метода, от которых в значительной степени зависит достоверность расчетных оценок, являются значения усредненных удельных выбросов - факторов эмиссии загрязняющих веществ (ЗВ), - для выбранных категорий транспортных средств, которые определяются на основании экспериментальных исследований химического состава отработавших газов автомобилей.

Представленное исследование посвящено изучению динамики выбросов оксида углерода (СО), углеводородов СН, оксидов азота (NOX) и взвешенных частиц (РМ) легковыми автомобилями при пуске двигателя и прогреве на холостом ходу с целью определения факторов эмиссии этих поллютантов, которые будут использованы для оптимизации информационной системы контроля экологической безопасности автотранспорта.

Для бортового исследования были выбраны 9 бензиновых автомобилей экологических классов Евро 3 - Евро 5, их характеристики представлены в таблице 1. Концентрацию CO и NOX непосредственно в выхлопной трубе измеряли с помощью газоанализатора Testo-300 (Testo, Германия); концентрации взвешенных частиц PM10 и PM2.5 определяли с помощью лазерного спектрометра DUCTTRAK 8530 (TSI Incorporated, США). Концентрации СО и СН на заданном удалении от трубы измеряли с использованием газоанализаторов ПГА-200 (ЗАО «НПП «Электростандарт»», Россия) и Колион-1А (ООО «Бюро аналитического приборостроения «Хромдет-Экология»», Россия).

Измерения проводили на автомобилях с холодными двигателями, находившимися в состоянии покоя до испытаний не менее 6 часов, в ноябре и октябре 2015 года при температуре воздуха от +2 до +6 0С.

Таблица

Характеристики испытанных легковых автомобилей

№ Марка АТС Год Объем Тип Пробег, Тип Эколог.

выпуска двигателя, л трансмиссии км топлива класс

1 Subaru Forester (1) 2006 1994 Автомат. 112563 92 Евро 3

2 Chevrolet Lacetti 2009 1598 Мех. 149871 92 Евро 3

3 Reno Logan 2009 1598 Мех. 27000 95 Евро 3

4 Suzuki SX4 2013 1600 Автомат. 29875 95 Евро 4

5 Subaru Forester (2) 2011 1994 Автомат 58146 95 Евро 4

6 Nissan Qashqai+2 2012 1997 Автомат. 22657 95 Евро 4

7 Skoda Yeti 2012 1197 Мех. 21986 98 Евро 5

8 BMW Х3 2013 1997 Автомат. 11756 95 Евро 5

9 Mercedes GLA 2014 1991 Автомат. 6230 95 Евро 5

Результаты измерений подтвердили временную неэффективность систем обезвреживания токсичных веществ СО, CH и NOX на бензиновых автомобилях экологических классов Евро 3 - Евро 5 при пуске и прогреве двигателя. Для исследованных ТС пиковые значения выбросов CO и СН достигали 0.5-1.8 г/с и 0.018-0.048 г/с, соответственно, при температуре окружающей среды от 2 до 6 0С. В качестве примера на рисунке представлен график мощности выбросов СО на бензиновых автомобилях Евро 3 - Евро 5 при пуске и прогреве двигателя.

Выбросы СО, г/c

1,8

-Sí 1,6 ЬТ 1,4

8 ч

¿3 0,8

а 0,6 1 0,4 И 0,2 0

-Subaru Forester

Евро 3

-----Subaru Forester

Евро 4

--BMW X3 Евро 5

15 45 75 105 135 165 195 225 255 285 315 345 375 Время, С

Рис. Динамика мощности выбросов СО, г/с, на бензиновых автомобилях Евро 3 - Евро 5 при

пуске и прогреве двигателя

Максимальные выбросы оксидов азота варьировались в диапазоне 7-9 мг/c. Максимальная мощность выбросов PM была зафиксирована для автомобиля Subaru Forester (2) - Евро 3, которая составила 0,063 мг/с. Для всех остальных автомобилей данный показатель был существенно ниже. Таким образом, можно признать, что автомобили с исправными бензиновыми двигателями практически не опасны с точки зрения выбросов взвешенных частиц.

На основании проведенных экспериментов были определены значения факторов эмиссии основных загрязняющих веществ СО, CH, NOX и взвешенных частиц для двигателей легковых автомобилей экологических классов Евро 3 -

Евро 5. Полученные результаты рекомендуется использовать для совершенствования и оптимизации баз данных в информационных процессах и системах контроля экологической безопасности автотранспорта.

Список использованной литературы

1. Lozhkina O.V., Lozhkin V.N., Ushakov A. Using K-Theory in Geographic Information Investigations of Critical-Level Pollution of Atmosphere in the Vicinity of Motor Roads // World Applied Sciences Journal. - 2013. - № 23. - р. 96-100.

2. Lozhkina O.V., Lozhkin V.N. Estimation of road transport related air pollution in Saint Petersburg using European and Russian calculation models // Transport. Res. Part D. - 2015. - № 36. - р. 178-189.