UDK 656.13 Организация и эксплуатация автомобильного транспорта. Движение автомобилей. Общие вопросы
The paper presents the results of emissions of harmful substances by the automobile fleet according to the COPERT-5 methodology using official statistics of the State Road Safety Inspectorate. COPERT-5 allows you to combine information about the time of use of vehicles with the actual volumes of fuel sold and calculates the total emissions of pollutants into the atmosphere per year.
ROAD TRANSPORT, HARMFUL EMISSIONS, AIR POLLUTION, COPERT METHODOLOGY.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Пробки на дорогах и загрязнение атмосферы – это две основные проблемы, от которых страдают современные города и у них есть общие причины [1]. Заторы возникают в результате движения автотранспорта по улицам и проспектам с ограниченной пропускной способностью [2], что оказывает значительное влияние на эффективность транспортно-экспедиционной деятельности транспортных предприятий [3, 4]. Загрязнение происходит из-за того, что выбросы вредных веществ, большая доля которых приходится на транспортные средства, превышают поглощающую и разрежающую способность воздушного бассейна, в котором расположен город.
Поэтому разумно предположить, что транспортная политика и меры, разработанные для уменьшения заторов в городе, также окажут влияние на загрязнение воздуха.
Атмосферные загрязнители можно разделить на две большие группы:
1) загрязнители, которые оказывают местное и региональное воздействие;
2) загрязнители, которые оказывают глобальное или планетарное воздействие.
Основными загрязнителями атмосферы первой группы являются твердые частицы, диоксид серы, монооксид углерода, озон, оксиды азота и летучие органические соединения [5]. Кроме того, многие тяжелые металлы присутствуют в твердых частицах в атмосфере [6].
Твердые частицы в атмосфере представляют собой сложную смесь органических и неорганических веществ, начиная от морской соли и частиц почвы и заканчивая частицами сажи, образующимися при сжигании ископаемого топлива [7]. Твердые частицы в результате сгорания могут выбрасываться непосредственно в виде элементарного и органического углерода или могут образовываться в атмосфере из других загрязняющих веществ. Они также могут выделяться при повторном осаждении уличной пыли. Общее количество твердых частиц, присутствующих в атмосфере, называется общим количеством взвешенных частиц.
Диоксид серы или сернистый ангидрид (SO2) представляет собой бесцветный газ, который образуется из-за присутствия серы в топливе, в первую очередь, в дизельном топливе. Позже он окисляется в атмосфере и образует сульфаты, которые входят в состав твердых частиц.
Монооксид углерода (CO) – это бесцветный газ без запаха, который образуется в результате неполного сгорания. CO препятствует транспортировке кислорода в кровь, а в высоких концентрациях он вызывает смерть.
Озон, окислитель, является основным загрязнителем атмосферы, составляющим так называемый фотохимический смог, который образуется в результате химических реакций в атмосфере в присутствии ультрафиолетового излучения. Аэрозоли, образующиеся в результате фотохимического процесса, приводят к снижению видимости, придавая атмосфере красновато-коричневый оттенок.
Наиболее важными оксидами азота являются оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2). Диоксид азота поглощает свет в видимом диапазоне, что ухудшает видимость и является частью цепной реакции, которая приводит к образованию фотохимического смога.
Кроме перечисленных выше загрязняющих веществ в атмосфере можно обнаружить много тяжелых металлов. Свинец, пожалуй, является наиболее распространенным из них из-за его использования в качестве добавки в обычных бензинах.
Основными глобальными загрязнителями являются так называемые парниковые газы. Наиболее важными из них являются углекислый газ (CO2), метан (CH4), закись азота (N2O) и тропосферный озон (O3). Эти газы улавливают инфракрасное излучение, повторно излучаемое землей в космос, поэтому увеличение их концентрации вызывает нагрев атмосферы. Результатом является увеличение числа экстремальных погодных явлений и других климатических последствий. Эти газы имеют длительный срок службы и распределяются по всей атмосфере, поэтому их действие не зависит от места, где они выбрасываются.
Автомобили являются одним из основных источников загрязнения атмосферы в крупных городах [8-10]. Автомобили, работающие на двигателях внутреннего сгорания, в целом выделяют три типа загрязняющих веществ:
1) выбросы из выхлопных труб;
2) выбросы в результате испарения;
3) пыль, поднимаемая с улицы.
Выбросы из выхлопной трубы являются продуктом сгорания топлива (будь то бензин, дизельное топливо или другое производное нефти) [11]. Поскольку сгорание не является совершенным, образуется ряд загрязняющих веществ, таких как монооксид углерода и оксиды азота. Кроме того, в процессе сгорания в атмосферу выбрасываются некоторые загрязняющие вещества, присутствующие в топливе, такие как свинец и сера [12]. Выбросы из выхлопных труб зависят от характеристик транспортного средства, его технологии и объема двигателя; например, тяжелые транспортные средства, как правило, имеют более высокие единичные выбросы (выбросы на пройденный километр), чем легкие транспортные средства [13]. Выбросы также зависят: от наличия элементов, снижающих выбросы, таких как каталитические нейтрализаторы; от технического состояния транспортного средства; от эксплуатационных факторов, таких как скорость движения и уровень ускорения; характеристик топлива, например, содержания серы.
1. Terentyev, O. V. Influence of urbanization on road traffic / O. V. Terentyev, G. K. Rembalovich // Modern directions of increasing the efficiency of the use of transport systems and engineering structures in the agro-industrial complex. Materials of the student scientific and practical conference. – Ryazan, 2022 – pp. 283-287.
2. Goryachkina, I. N. Forecasting the occurrence of congestion in urban conditions / I. N. Goryachkina, V. V. Terentyev, A. V. Shemyakin // Development of scientific and resource potential of agricultural production: priorities and technologies. I am the materials of the National Scientific and Practical Conference with international participation. – Ryazan, 2021. – pp. 408-413.
3. Freight forwarding activities of motor transport enterprises: a textbook / A. V. Shemyakin, S. N. Borychev, A. B. Martynushkin, K. P. Andreev, V. V. Terentyev, I. N. Goryachkina. – Ryazan, 2022. – 188 p.
4. Terentyev, V. V. Application of intelligent systems to reduce fuel consumption in road transport / V. V. Terentyev, A. V. Shemyakin // Development of scientific and resource potential of agricultural production: priorities and technologies. I am the materials of the National Scientific and Practical Conference with international participation. – Ryazan, 2021. – pp. 460-465.
5. Terentyev, O. V. Assessment of the level of environmental emissions in the region / O. V. Terentyev, I. N. Goryachkina, O. A. Teterina // Modern directions of increasing the efficiency of the use of transport systems and engineering structures in the agro-industrial complex. Materials of the student scientific and practical conference. – Ryazan, 2022 – pp. 288-293.
6. Analysis of emissions of pollutants from motor transport in congestion situations / K. P. Andreev, N. V. Anikin, G. K. Rembalovich, V. V. Terentyev // Organization and safety of road traffic. materials of the XIII scientific and practical National Conference with international participation. Tyumen, 2020. pp. 234-238.
7. Yan F., Vinikul E., Jung S., Bond T. S. and Streetsm D. G. Global forecasts of particulate matter (PM) emissions : I. Exhaust emissions of road vehicles. Atmosphere. Environment, 2011.
8. Tarasova, E. V. Assessment of environmental safety of motor vehicles / E. V. Tarasova, S. V. Dorokhin // Alternative energy sources in the transport and technological complex: problems and prospects of rational use. – 2014. – № 1. – pp. 294-296.
9. Dorokhin, S. V. The influence of motor transport on urban pollution / S. V. Dorokhin, D. L. Prokhorov // University Science – 2015. – In 4 volumes. – Mariupol : GVUZ "PSTU". – 2015. – Vol. 2. – pp. 180-181.
10. Dorokhin, S. V. Ecological safety of car service enterprises / S.V. Dorokhin, V. D. Turchaninov // University Science – 2015. – In 4 volumes. – Mariupol: GVUZ "PSTU". – 2015. – Vol. 2. – pp. 179-180.
11. Uspensky, I. A. Reduction of environmental pollution by emissions of internal combustion engines / I. A. Uspensky, I. A. Yukhin, A. S. Kolotov, A. I. Ushanev // Rural mechanizer. – 2018. – № 2. – pp. 4-5.
12. Dorofeeva, K. A. Modern world trends in solving the problem of increasing the level of environmental safety of passenger cars / K. A. Dorofeeva, I. A. Uspensky, I. A. Yukhin // Topical issues of the application of engineering science : Materials of the International Student Scientific and Practical Conference. – Ryazan : RGATU, 2019. – pp. 253-256.
13. Dorofeeva, K. A. Features of solving problems of increasing the level of environmental safety of motor transport in Russia / K. A. Dorofeeva, I. A. Uspensky, I. A. Yukhin // Topical issues of the application of engineering science : Materials of the International Student Scientific and Practical Conference. – Ryazan : RGATU, 2019. – pp. 249-253.
14. Bulgakova, O. A. Atmospheric air pollution by vehicles of the city of Ryazan / O. A. Bulgakova, L. Y. Makarova, T. V. Khabarovsk // Agrarian science as the basis of food security of the region : Materials of the 66th International Scientific and Practical Conference dedicated to the 170th anniversary of the birth of Professor Pavel Andreevich Kostychev: in 3 parts, – Ryazan: RGATU, 2015. – pp. 49-51.
15. Dorokhin, S. V. Problems of urban environment pollution by automobile service enterprises / S. V. Dorokhin, D. L. Prokhorov, E. V. Starkov // Novitni technologii v avtomobilebudivnitsvi ta transport. – Kharkiv : HNADU. – 2015. – pp. 132-133. 3.
16. Kootenev, V. F. Comparative analysis of domestic and European methods of assessing damage from atmospheric air pollution by road transport / V. F. Kootenev, A. V. Kozlov, A. S. Terenchenko // Journal of Automotive Engineers. – 2009. – № 5 (58). – Pp. 46-51.
17. Lytov, V. M. Overview of the main methods for estimating black carbon emissions from motor transport / V. M. Lytov // Problems of ecological monitoring and modeling of ecosystems – 2020. – Vol. 31, № 3-4. – pp. 73-87.
18. Maksimova, O. V. Comparison of methods for calculating emissions from motor vehicles and their sensitivity to the structuring of the fleet / O. V. Maksimova, V. A. Ginzburg, V. M. Lytov // Bulletin of SibADI, 2020. – Vol. 17, № 5. – pp. 612-622.
19. Nziakhristos L., Gkatsoflias D., Kuridis S., Samaras Z. (2009). COPERT: European Model Of The Road Transport Emissions Inventory. In : Atanasiadis I. N., Rizzoli A. E., Mitkas P. A., Gomez J. M. (eds.) Information technologies in environmental engineering. Science and technology in the field of environmental protection. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-88351-7_37.
20. Nziakhristos L. et al. (2008). European vehicle fleet database for calculating and forecasting emissions of pollutants and greenhouse gases using TREMOVE and COPERT. Laboratory of Applied Thermodynamics 08.RE.0009.V2, Thessaloniki, Greece, p.260.
21. Donchenko V., Kunin Yu., Ruzsky A., Mekhonoshin V., Barishev L., Trofimenko Yu. Assessment of emissions into the atmosphere from motor transport in Moscow based on the transport model of the city. Transportation Research Proceedings 2016. pp. 2649-2658.
