СПОСОБ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ГОРОДОВ, ИМЕЮЩИХ ГОРНО-КОТЛОВИННОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ, ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Российский патент 2013 года по МПК A01G15/00 

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:

$$S\equiv \frac{N_{авт}\cdot V_{авт}}{K},$$

где S - площадь требуемых технических скверов и парков, м² (га);

N_авт - количество автомобилей;

V_авт - выброс одного автомобиля, кг (т);

K - удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), кг/м² (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:

$$S\equiv \frac{N_{авт}\cdot V_{авт}}{K},$$

где S - площадь требуемых технических скверов и парков, м² (га);

N_авт - количество автомобилей;

V_авт - выброс одного автомобиля, кг (т);

K - удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), кг/м² (т/га)

Пример расчета площади требуемых технологических скверов и парков для г. Чита в 2012 году.

1) N_авт - 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.

2) V_авт - выброс одного автомобиля был рассчитан по формуле:

$$V_{авт}=\frac{V}{N_{авт}},(2)$$

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

Выброс одного автомобиля составил: V_авт=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:

$$K=K_{топ}+K_{ак}(3)$$

где K_топ - удельное поглощение тополем,

K_ак - 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%.

Предлагаемый способ относится к технологии создания зеленых городских лесозащитных зон. 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. Скверы и парки располагают с подветренной стороны стоянок вдоль основного направления ветра по розе ветров. Для засадки технологических парков и скверов применяют тополь и сирень и/или акацию. Предлагаемый способ обеспечивает систему очистки атмосферного воздуха от загрязнения токсичными и вредными веществами от отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания в теплое время года. 10 табл., 3 ил.

Способ защиты атмосферного воздуха городов, имеющих горно-котловинное расположение, от загрязнения отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания автомобилей, заключающийся 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 площади парков и скверов рассчитывают по формуле
$$S\equiv \frac{N_{авт}\cdot V_{авт}}{K}$$ ,
где S - площадь требуемых технических скверов и парков, м² (га);
N_авт - количество автомобилей;
V_авт - выброс одного автомобиля, кг (т);
K - удельное поглощение загрязнения ТВ и ВВ (токсичных и вредных веществ), кг/м² (т/га).