Instrukcja przyg do cw 5 ver01.pdf

Do uŜytku wewnętrznego

Politechnika Warszawska

Wydział Transportu

LABORATORIUM

„Technika pomiarowa w ruchu drogowym”

Ć wiczenie nr 5

„Badanie zanieczyszczeń powietrza w ruchu drogowym”

Instrukcja przygotowawcza

ver.01 08.11.2007 r.

Warszawa 2007

W wielu krajach o wysoko rozwiniętym przemyśle i motoryzacji problem ochrony

środowiska przed jego zanieczyszczeniami jest obecnie jednym z najwaŜniejszych zadań jakie

te kraje chciałyby rozwiązać. W ostatnich latach równieŜ w Polsce kwestia ta zaczyna być

powaŜnie traktowana. W poniŜszej tabeli przedstawiono wielkość emitowanych w Polsce

zanieczyszczeń do atmosfery.

Tab. 1.A. Bilans emisji głównych zanieczyszcze ń powietrza w tys. ton w 1993 r. [1]

Ź RÓDŁO

ZANIECZYSZCZENIA

RODZAJ ZWI Ą ZKU ZANIECZYSZCZAJ Ą CEGO

SO 2

PYŁY

TRANSPORT I

KOMUNIKACJA

1512 *

400

---

ENERGETYKA

ZAWODOWA

---

370

1310

420

ENERGETYKA

PRZEMYSŁOWA

---

115

420

320

TECHNOLOGIA

PRZEMYSŁOWA

---

145

250

320

INNE ŹRÓDŁA

STACJONARNE

---

100

750

520

* - Emisji tlenku węgla do atmosfery nie moŜna uznać jako głównego czynnik

zanieczyszczającego środowisko, jednak ze względu na specyfikę powyŜszej pracy jest

ona podana w przedstawionej tabeli.

Z przestawionego bilansu wynika, Ŝe w zakresie emisji gazów toksycznych pochodzących

od środków transportu, ruch drogowy moŜe odgrywać znaczącą rolę. Kierunki działania na

rzecz ograniczenia emisji spalin moŜna podzielić na kilka odrębnych grup:

1. Wprowadzenie nowych konstrukcji silników w pojazdach;

2. Planowanie urbanistyczne (odpowiednie rozmieszczenie obszarów stanowiących

potencjalne źródła przemieszczeń);

3. Planowanie i projektowanie układów komunikacyjnych (rozdzielanie róŜnych rodzajów

komunikacji, arterie obwodnicowe, trasy ruchu szybkiego, propagowanie ruchu rowerowego,

korzystne parametry geometryczne tras);

4. Prowadzenie odpowiedniej polityki komunikacyjnej (ograniczenie indywidualnego

ruchu samochodowego, strefy ruchu pieszego, preferowanie komunikacji zbiorowej);

5. Stosowanie odpowiednich środków organizacji ruchu (czytelność geometrii

skrzyŜowań, prawidłowe oznakowanie, odpowiednie instalowanie urządzeń sterowania,

segregacja ruchu).

PowyŜsze zestawienie wskazuje na złoŜoność problemu ochrony środowiska przed

zagroŜeniami pochodzącymi od ruchu drogowego. Coraz doskonalsze urządzenia kontrolno-

pomiarowe pozwalają obecnie na indywidualną ocenę pracy kaŜdego pojazdu pod względem

emisji spalin. JednakŜe w problematyce inŜynierii ruchu, gdzie rozpatrywany jest całkowity

udział pojazdów w zanieczyszczeniu środowiska, urządzenia te są mało przydatne. Pomiary

takie powinny bowiem uwzględniać całkowity efekt oddziaływania pojazdów na otoczenie.

MoŜliwość taką, chociaŜ w ograniczonym zakresie, stwarza zestaw niniejszego ćwiczenia

laboratoryjnego.

2 Wiadomo ś ci ogólne o zanieczyszczeniach powietrza

2.1. Identyfikacja zanieczyszcze ń powietrza

Podstawowym źródłem zanieczyszczeń zanieczyszczeń w ruchu drogowym jest

zastosowanie silnika spalinowego jako jednostki napędowej pojazdów. Zasadniczy wpływ na

skład zanieczyszczeń i efekt ekologiczny ma proces spalania mieszanki paliwowej. Proces ten

będący reakcją utleniania składników palnych połączoną z wydzielaniem znacznych ilości

ciepła moŜe zachodzić w róŜnych warunkach.

Paliwa będące mieszaniną wielu węglowodorów mogą bowiem tylko z teoretycznego

punktu widzenia ulegać tzw. spalaniu zupełnemu. Podstawowymi czynnikami na jakie ulegają

rozkładowi węglowodory w procesie spalania są węgiel C i wodór H, które w efekcie

końcowym dają dwutlenek węgla i wodę. Spalanie jest zupełne, jeŜeli produktami reakcji są

związki, które nie mogą ulec dalszemu utlenianiu. Warunkiem koniecznym do spalania

zupełnego jest dostateczna ilość tlenu. Miarą tego jest współczynnik nadmiaru powietrza K.

K = L t /L t = 1

L t - ilość powietrza rzeczywiście spalonego;

L t - ilość powietrza potrzebnego do spalania.

Występujące w praktyce spalanie niezupełne paliwa orz jego dodatki i zanieczyszczenia

powodują złoŜoność procesu spalania i inny od teoretycznego skład spalin. Skład ten w

duŜym stopniu zaleŜy takŜe od takich czynników jak: rodzaj zapłonu, warunki pracy silnika,

rodzaj paliwa, technika jazdy, elementy geometryczne drogi.

Przykładowo, rzeczywisty skład spalin przy spalaniu niezupełnym moŜe być zbliŜony do

przedstawionego na Rys. 2.1.

azot = 71%

dw utlenek w ę gla- 18%

w oda - 9%

skł. szkodl.

tlen, gazy szlachetne

Rys 2.1. Przykładowy, rzeczywisty skład spalin samochodowych [9]

Przedstawione składniki spalania niezupełnego moŜna podzielić na szkodliwe i

nieszkodliwe dla człowieka i środowiska. Podział ten przedstawia tabela Tab. 2.A.

Tab. 2.A. Produkty spalania paliw samochodowych [3]

PRODUKTY SPALANIA

SZKODLIWE

NIESZKODLIWE

Tlenki azotu N X O Y

Azot N 2

Tlenki węgla CO

Dwutlenek węgla CO 2

Węglowodory C m H n

Para wodna H 2 O

Sadza C

Wodór H 2

Dwutlenek siarki SO 2

Aldehydy R COH

Związki ołowiu Pb

Stopień toksyczności poszczególnych składników spalin w odniesieniu do najmniej

toksycznego produktu spalania – tlenku węgla CO ilustruje Tab.2.B.

Tab. 2.A. Skala toksyczno ś ci składników spalin w stosunku do tlenku w ę gla [3]

SUBSTANCJA TOKSYCZNA

WSKA Ź NIK TOKSYCZNO Ś CI

Pył i sadza C

SO 2

C m H n

103

NO 2

125

5000

Ogólny bilans mas składników toksycznych w ciągu roku w Polsce przez pojazdy

samochodowe przedstawia Tab. 2.C.

Tab.2.C. Bilans mas składników toksycznych wydzielanych przez pojazdy samochodowe w

ci ą gu jednego roku w tys. ton [1]

Nazwa

zwi ą zku

1980

1985

1990

1991

1992

udział % silników o

zapłonie

iskrowym samocz.

Tlenek węgla 1457

1192

1418

1470

1512

Węglowodany 403

337

401

410

424

Tlenki azotu 463

460

469

460

478

Dwutlenek

siarki

---

Sadza

25 *

---

100

Ołów

1,36

1,01

1,16

---

* - dane z roku 1989;

--- brak danych w aktualnym roczniku statystycznym.

Z przedstawionych danych wynika, Ŝe najbardziej toksycznym składnikiem spalin

samochodowych jest ołów Pb. Spośród w/w związków toksycznych w największej ilości

występuje w spalinach samochodowych tlenek węgla CO (składnik najmniej toksyczny). Ze

względu na wielkość emisji, CO powszechnie uwaŜany jest za główny składnik

charakteryzujący spaliny samochodowe.

2.2. Miary st ęŜ e ń gazów

Miarą stęŜenia substancji toksycznych jest procent objętości. Dla małych stęŜeń substancji

/m 3 . Do roku 1990 obowiązywała w Polsce jednostka

mg/m 3 . W krajach anglosaskich często stosowaną jest jednostka ppm (parts per milion –

części na milion wagowo lub objętościowo). Większość urządzeń pomiarowych wyskalowana

jest takŜe w tych jednostkach.

1ppm = 1000M/22,4 [mg/m 3 ]

M- masa cząsteczkowa przeliczanego związku

toksycznych stosuje się jednostkę

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: