Оренбургский государственный университет

Разработка новых подходов по нейтрализации отработавших газов двигателей автомобилей для снижения влияния автотранспортного комплекса на экологические системы городов Оренбургской области

Для реализации предложенных подходов по нейтрализации отработавших газов проведена серия экспериментов с использованием стационарного нейтрализатора отработавших газов. комбинированного с криогенной ловушкой, работающих по принципу «задержать и уничтожить» (патент РФ № 154120). Применение криогенной ловушки при температурах от минус 160 до минус 100 °С позволило полностью сконденсировать в камере накопителя конденсата большинство токсичных веществ из состава отработавших газов. Расчеты показали, что применение криогенной ловушки позволит снизить оптимальную температуру в реакторе до 500 °С, при которой полностью очищаются окислы углерода и азота, а также углеводороды. Опытный образец стационарного нейтрализатора отработавших газов с криогенной ловушкой для гаражей и крытых стоянок позволит локализовать и обезвредить бо́льшую часть выбросов за время «холодного запуска», внутригаражного маневрирования или проведения технического осмотра и ремонта АТС. На основе проведенных научно-исследовательских работ нами заключен договор с ОАО «Научно-исследовательский и проектный институт экологических проблем» по выполнению комплекса проектных работ и изготовлению конструкторской документации на разработку стационарного нейтрализатора отработавших газов.

Разработана методика и алгоритм оценки концентраций дисперсных частиц (ДЧ) в продуктах изнашивания тормозных механизмов, что позволит не только определить их вклад в загрязнение приземного слоя атмосферы, но и провести комплексную оценку экологической безопасности автотранспортных потоков. Согласно разработанной методике оценки, нами проведена серия экспериментов по определению концентраций ДЧ в продуктах изнашивания тормозных механизмов на легковых автомобилях категории M1. Проведенные исследования концентраций и количества ДЧ от продуктов изнашивания дисковых тормозных механизмов АТС счетчиком частиц Ht-9600 позволили установить, что около 60 % ДЧ выделяется с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм. При этом из общей массы выбросов дисперсных частиц 65,5 % ДЧ2,5 и 54,0 % ДЧ10 оседают на внутренней поверхности штампованного колесного диска, а соответственно 34,5 % ДЧ2,5 и 46,0 % ДЧ10 поступают в окружающую среду.

На основе разработанных методики и алгоритма оценки концентраций вредных веществ в почвенном покрове проведена оценка степени загрязнения почвы в придорожной полосе автомобильных дорог г. Оренбурга. Обосновано, что основными показателями, необходимыми для контроля загрязнения почвы на придорожной территории автомобильных дорог, являются: нефтепродукты, цинк, свинец, кадмий, хром, кобальт, никель, бенз(α)пирен. Наибольшее содержание свинца (4,61 мг/кг) отмечается в верхнем слое (0–5 см) почвы на расстоянии до 5 м от края дороги. В почвах у дорожных магистралей с интенсивным движением транспорта наблюдается заметное накопление кадмия — на расстоянии до 10 м от дороги около 1 мг/кг. Максимальная концентрация цинка, зафиксированная непосредственно у дорожного полотна, составляет (14,43 ± 4,33) мг/кг при ПДК 23 мг/кг. На перекрестках ул. Терешковой / ул. Орская и просп. Победы / ул. Шевченко обнаружены концентрации бенз(α)пирена — канцерогена первого класса опасности, — близкие к ПДК: (0,012 ± 0,005) мг/кг и (0,011 ± 0,004) мг/кг, что еще раз подчеркивает важность проведения геохимического мониторинга придорожной территории автомобильных дорог.

На основе РД 52.04.830-2015 разработана методика и алгоритм оценки концентрации ДЧ на придорожной территории автомобильных дорог. Мониторинг ДЧ на придорожной территории 36 перекрестков автомобильных дорог г. Оренбурга позволил составить экологическую карту степени загрязнения ДЧ автотранспортными потоками. Составлен рейтинг наиболее загрязненных участков улично-дорожной сети г. Оренбурга. Выделены участки дорог с наибольшей интенсивностью движения, а также проведен углубленный гранулометрический и гравиметрический анализ ДЧ вблизи этих участков. Получены зависимости изменения концентраций ДЧ10 и ДЧ2,5 в атмосферном воздухе от скорости движения воздуха и интенсивности автотранспортного потока.