？УДК 504.3.054: 625.7

       АНАЛ？З ЗАБРУДНЕННЯ ПОВ？ТРЯ ТРАНСПОРТНИМИ

       ПОТОКАМИ

       П.Ф. Горбачов, доцент, к.т.н., О.О. Холодова, асистент, ХНАДУ

       Анотац？я. Наводиться анал？з забруднення пов？тря в м. Харков？ та об？рунтову？ться величина потр？бно？ к？лькост？ зам？р？в шк？дливих викид？в, необх？дних для забезпечення достатньо？ точност？ результат？в оц？нки р？вня забруднення.

       Ключов？ слова: транспортн？ потоки, ？нтенсивн？сть руху, концентрац？я шк？дливих речовин, фактори впливу, окис вуглецю, вулично-дорожня мережа.

       Вступ

       ？нтенсивне зростання к？лькост？ автотранспортних засоб？в (АТЗ) за останн？ десять рок？в призвело до перевантаження вулично-дорожньо？ мереж？ (ВДМ) м？ст Укра？ни, особливо в ？х центральних частинах. При такому швидкому зростанн？ автомоб？льного парку та зм？н？ його структури в Укра？н？ виника？ необх？дн？сть вир？шення серйозних проблем, як？ пов’язан？ ？з нанесенням автотранспортом шкоди для сусп？льства ？ навколишнього середовища через викид шк？дливих речовин в атмосферу.

       Л？кв？дувати проблему можна комплексно впливаючи на р？вень забруднення пов？тря за трьома напрямками: по-перше, зменшенням токсичност？ викид？в в？д кожного окремого автомоб？ля шляхом удосконалення окремих агрегат？в та використання б？льш безпечних вид？в палива (техн？чн？ заходи); по-друге, зниженням концентрац？？ шк？дливих речовин в атмосферному пов？тр？ за рахунок рац？онального планування та забудови примаг？страль-них територ？й, а також газозахисних споруд та озеленення (м？стобуд？вн？ заходи); по-трет？ зменшенням обсяг？в викид？в в？д поток？в автотранспорту на маг？стралях шляхом удосконалення транспортно-планувальних характеристик ВДМ та покращенням орган？зац？？ дорожнього руху (ОДР).

       До останнього напрямку в？дносяться введення св？тлофорного регулювання, обмеження загально？ ？нтенсивност？ транспортних пото-

       к？в (ТП), корегування ？х складу, вид？лення безтранспортних зон, утворення п？шох？дних зон, будування паркинг？в, у тому числ？ п？дземних для в？дстою АТЗ та ？нш？ заходи. Особливо？ актуальност？ рац？ональна ОДР набува？ у центральних частинах м？ст, де озеленення, застосування ？нженерних споруд або ？нших м？стобуд？вних заход？в у б？льшост？ випадках не можливо (недоц？льно) ？з-за в？дсутност？ необх？дно？ територ？？ чи з естетичних м？ркувань.

       Першим кроком на шляху рац？онал？зац？？ ОДР з точки зору еколог？чно？ безпеки повинне стати встановлення законом？рностей впливу транспортних поток？в на р？вень викид？в шк？дливих речовин в пов？тр？.

       Анал？з публ？кац？й

       ？сну？ багато вар？ант？в розрахунку розм？р？в викид？в шк？дливих речовин. Оц？нка стану пов？тряного басейну в населених пунктах проводиться шляхом пор？вняння реальних концентрац？й з гранично-припустимими концентрац？ями (ГПК) [1]. Але все зводиться т？льки до оц？нки р？вня забруднення навколишнього середовища, механ？зм зменшення еколог？чного навантаження шляхом впровадження необх？дних заход？в, в？дсутн？й [1]. Необх？дно в？дм？тити, що критер？？м еколог？чно？ безпеки дор？г ？ така градац？я: при концентрац？？ СО до 3 мг/м3 познача？ ？в？дм？нно？ або ？еколог？чно безпечно？, при СО в？д 3 до

       5 мг/м3 - ？добре？ або ？еколог？чно слабо небезпечно？, при СО в？д 5 до 20 мг/м3 -

       ？задов？льно？ або ？еколог？чно пом？рно небезпечно？ та при СО в？д 20 мг/м3 та вище ？незадов？льно？ або ？еколог？чно небезпечно？ [2].

       Методи прогнозування ？ моделювання процесу забруднення пов？тря м？ста поки в？дстають в？д розрахункових метод？в визначення концентрац？й шк？дливих викид？в стац？онарних джерел. Тому основна увага спец？ал？ст？в направлена на створення ？ удосконалення моделей для розрахунку приземних концентрац？й шк？дливих речовин, як？ враховують вплив р？зних фактор？в на характер дисперс？？ цих речовин в умовах примаг？стрально？ забудови. Оск？льки кожний метод розрахунку включа？ р？зн？ параметри, сл？д прид？ляти увагу розробц？ б？льш точно？ ун？версально？ методики розрахунку [3 - 5].

       У сфер？ розробки б？льш ефективних метод？в спостереження ？ належного контролю за викидами в？дпрацьованих газ？в ？ величинами ？нтенсивност？ дорожнього руху, особливо у крупних м？стах Укра？ни, ведуться досл？дження в напрямку розроблення в？дпов？дно？ мереж？ спостереження, яка забезпечить отримання необх？дних результат？в ？ допоможе швидко провести належн？ заходи по ОДР на небезпечних, з точки зору еколог？？, д？лянках ВДМ. Але розроблен？ системи спостереження не досл？джують еколог？чн？ та техн？чн？ характеристики схем ОДР безпосередньо у в？дпов？дних м？сцях на р？зноман？тних д？лянках ВДМ, з врахуванням забудови навколо дор？г [6].

       Велика увага прид？ля？ться ？ комплексним схемам ОДР та встановленню функц？ональних залежностей р？вня еколог？чних характеристик в？д техн？чних схем ОДР. Але ус？ досл？дження р？вня еколог？чних характеристик зводяться лише до того, що в ？м？тац？йних моделях врахову？ться цикл？чний характер руху автомоб？л？в в м？стах, який пов’язаний з зупинками перед перехрестями та наступним розгоном, без достатньо？ оц？нки параметр？в всього транспортного потоку [7].

       Мета та постановка задач？

       З метою встановлення законом？рностей впливу параметр？в транспортних поток？в на еколог？чний стан м？ст, необх？дна розробка методики проведення досл？дження транспортних поток？в та еколог？чного навантаження в крупних м？стах. Для детально？ розробки та-

       ко？ методики необх？дно вир？шення ряду задач, як？ можна об’？днати в три етапи. На першому етап？ провадиться об？рунтування набору еколог？чних характеристик транспортного потоку (характеристика шк？дливих речовин, характеристики параметр？в транспортних поток？в, як？ зд？йснюють вплив на зб？льшення забруднення навколишнього середовища, характеристики ВДМ).

       Другий етап присвячений орган？зац？？ проведення зам？р？в з ф？ксац？？ характеристик транспортних поток？в (об？рунтування м？сця, часу проведення зам？р？в, к？лькост？ спостережень на основ？ класиф？кац？？ елемент？в мереж？ автомоб？льних дор？г). На третьому етап？ розробля？ться спос？б ф？ксац？？ шк？дливих речовин паралельно з ф？ксац？？ю характеристик руху ТП (виб？р техн？чних засоб？в ф？ксування викид？в шк？дливих речовин, м？сць пункт？в спостереження, часу проведення зам？р？в та к？лькост？ спостережень).

       Результати досл？дження

       У ц？й статт？ визнача？ться необх？дна к？льк？сть зам？р？в викид？в забруднюючих пов？тря речовин в рамках другого етапу досл？джень. Це питання можливо вир？шити на основ？ анал？зу ？снуючих результат？в спостережень за р？внем забруднення пов？тря в м？стах.

       В табл. 1 наведено дан？ про концентрац？ю в пов？тр？ м. Харкова окису вуглецю за останн？

       6 рок？в, який ？ основним токсикантом в？дпрацьованих газ？в автомоб？л？в та склада？ 70% в загальн？й мас？ вс？х шк？дливих речовин. Ц？ дан？ отриман？ за допомогою натурних зам？р？в м？ською еп？дем？олог？чною станц？？ю. Так？ зам？ри систематично проводяться в м？стах за нормативною методикою, наведеною в [8].

       З наведених даних можна зробити висновок, що еколог？чний стан пов？тря в деяких м？сцях покращився, а в деяких пог？ршився. З одного боку, це ще раз нагаду？ про актуальн？сть питань зниження еколог？чного навантаження в м. Харков？. З ？ншого, коливання р？вня забруднення пов？тря в район？, отриман？ шляхом проведення зам？р？в за сталою методикою, диктують необх？дн？сть статистично？ перев？рки можливост？ використання цих даних для планування.

       Таблиця 1 Концентрац？？ окису вуглецю на автошляхах м. Харкова за даними м？сько？ сан？тарно？

       еп？дем？олог？чно？ станц？？, мг/м3

       М？сце проведення зам？ру Максимальна концентрац？я СО за роками,_мг/м3

       2002 2003 2004 2005 2006 2007

       Вул. К？рова - вул. Плехан？вська 3,46 3,37 3,3 - - -

       Вул. К. Маркса - вул. Ярославська - 4,0 1,7 - - -

       Вул. Пушк？нська 16,0 9,7 7,5 9,5 11,3 7,2

       Пр. Московський - 3,0 5,7 12,0 12,0 8,2

       Пр. Гагар？на - - 6,2 - - -

       Пр. 50-р？ччя СРСР - 2,6 5,0 - - -

       Вул. Полтавський шлях - 2,9 2,1 - - -

       Вул. Шевченко - 4,0 4,8 2 3,3 2,9

       Перш за все необх？дно оц？нити в？дтворюва-н？сть спостережень, що проводяться м？ською еп？дем？олог？чною станц？？ю, як результат？в експерименту. Така оц？нка проводиться шляхом перев？рки г？потези про р？вн？сть дисперс？й результат？в кожно？ сер？？ досл？д？в. Оск？льки к？льк？сть спостережень кожного року р？зна, перев？рка ц？？？ г？потези викону？ться за критер？？м Бартлета (М) [9], який використову？ться при нер？вност？ чисельност？ виб？рок, що спостер？гаються.

       М = 2,3026？ (^а2а -2— -2— ？ ^а2), (1)

       де са - зважена середня арифметична з дисперс？й; с2 - дисперс？я ？ -о？ виб？рки, п？ - чисельн？сть ？ -о？ виб？рки.

       Для формування висновк？в за критер？？м Бартлета необх？дно розрахувати константу С

       C = 1 +

       2 ---1-

       - 2 -

       3(т -1)

       (2)

       де т - к？льк？сть пор？вняльних дисперс？й.

       В результат？ розрахунк？в одержу？мо, що при 1 — а = 0,95 та п’яти степенях в？льност？ в？дношення М/С , яке розпод？лене як х2, дор？вню？ 8,0 що значно менше табличного хТ = 11,07, а це св？дчить про незначне розр？знення дисперс？й.

       Але критер？й Бартлета поступа？ться потужн？стю критер？ю Кохрана, за яким також можлива перев？рка г？потези про р？вн？сть дисперс？й результат？в спостережень. Тому було прийнято р？шення про проведення додатково？ перев？рки г？потези про р？вн？сть дисперс？й за допомогою критер？ю Кохрана [9], який явля？ собою в？дношення максимально？ з пор？вняльних дисперс？й до суми ус？х дисперс？й.

       а？

       2 2 2 ' а2 +а2 +... + а2

       (3)

       Але необх？дною умовою використання цього критер？ю ？ р？вна чисельн？сть ус？х виб？рок. Тому додаткова перев？рка проводилась лише за зам？рами за 2003 та 2004 роки, без врахування пр. Гагар？на.

       Р？зниця дисперс？й виявилась не сутт？вою також ？ за критер？？м Кохрана, фактичне значення якого = 0,59 , виявилось менше табличного qТ = 0,8534.

       П？дтвердження в？дтворюваност？ експерименту за двома критер？ями да？ над？йну основу для використання його результат？в з метою оц？нки потр？бно？ к？лькост？ досл？д？в при проведенн？ експерименту щодо визначення залежност？ р？вня забруднення пов？тря в？д параметр？в транспортних поток？в в м. Харков？.

       Розрахунок к？лькост？ досл？д？в сл？д проводити за окремими елементами транспортно？ мереж？, умови руху на яких сутт？во в？др？зняються м？ж собою. В якост？ таких вид？лен？ три елементи: перехрестя та два типи вулиць, за

       Т аблиця 2 Розрахунок потр？бно？ к？лькост？ зам？р？в для оц？нки середнього р？вня забруднення

       транспортними потоками в м. Харков？

       М？сце проведення зам？ру Перехрестя Перифер？йн？ вулиц？ Центральн？ вулиц？

       К？льк？сть м？сць проведення зам？р？в, од. 2 5 1

       К？льк？сть зам？р？в, од. 5 15 б

       Середн？ значення концентрац？？ СО, мг/м3 3,17 5,11 10,20

       Середн？ квадратичне в？дхилення концентрац？？ СО, с2, мг/м3 0,59 10,05 8,б4

       Генеральна сукупн？сть, N од. 495 1225 410

       Дов？рча ймов？рн？сть, % 95 90 90

       Значення виб？рки, п, од. 15 9б 22

       ознакою ？х завантаженост？ транспортними потоками, з умовними назвами, центральн？ (з ？нтенсивн？стю руху близькою до пропускно？ спроможност？) та перифер？йн？ (з？ значним запасом пропускно？ здатност？).

       К？льк？сть кожного типу елемент？в приймалась з двох моделей транспортно？ системи м. Харкова, розроблених на кафедр？ транспортних технолог？й в програмному середовищ？ PTV VISION VISUM: модел？ маршрутного транспорту та модел？ транспортно？ мереж？ центрально？ частини м？ста. Вих？дн？ дан？ для розрахунку потр？бно？ к？лькост？ досл？д？в наведено в табл. 2.

       Проведення експерименту плану？ться орган？зувати за допомогою власно-випадкового методу в？дбору на т？й частин？ ВДМ м. Харкова, на як？й в？дбува？ться рух не т？льки м？сцевого транспорту, який ма？ на цих вулицях м？сце в？дправлення або прибуття, але й транзитного, в межах м？ста чи поза ними. В якост？ таких в ц？й робот？ приймаються вулиц？ на яких орган？зовано рух маршрутного транспорту.

       Розрахунок к？лькост？ досл？д？в проводиться для безповторного способу в？дбору одиниць у виб？ркову сукупн？сть [9].

       n = -

       t2-а2- N N-Л2 +12-а2

       (4)

       де ？ - нормоване в？дхилення за розпод？лом Стьюдента [9], А - гранична помилка виб？рки, мг/м3, N - генеральна сукупн？сть, од.

       Результати розрахунк？в, наведен？ в табл. 2, дають змогу для проведення подальшо？ роботи з п？дготовки та орган？зац？？ експерименту з визначення залежност？ р？вня викид？в шк？дливих речовин в？д параметр？в транспортних поток？в на найб？льш завантажен？й частин？ ВДМ м. Харкова.

       Висновок

       Анал？з л？тературних джерел показав, що питання оц？нки стану пов？тря, прогнозування та моделювання процесу забруднення атмосфери, спостереження за викидами шк？дливих речовин та розробки комплексних схем ОДР вир？шуються не в повному обсяз？. Для п？двищення якост？ ОДР з точки зору еколог？？ необх？дно визначити законом？рност？ впливу параметр？в транспортних поток？в на ступ？нь забруднення атмосфери шк？дливими речовинами.

       За результатами ？снуючих спостережень за станом примаг？стрального пов？тря в м. Харков？ можна побачити, що викиди основного токсиканта окису вуглецю перевищують ГПК в ряд？ м？сць. Необх？дн？сть зниження загазованост？ особливо гостро проявля？ться в центральних районах, що поясню？ться високою ？нтенсивн？стю руху при незначн？й площ？, велик？й к？лькост？ перехресть та вагом？й частц？ внутр？м？ського транзиту в центр？ м？ста.

       Проведення вказано？ в табл. 2 к？лькост？ зам？р？в забезпечить формулювання висновк？в в？дносно результат？в експерименту з дов？рчою ймов？рн？стю 95% для перехресть та 90%

       для обох тип？в вулиць, що ？ ц？лком прийнятним з врахуванням ц？лей проведення експерименту.

       Наступним кроком досл？джень повинна стати розробка методики проведення експерименту з визначення законом？рностей впливу параметр？в транспортних поток？в на р？вень викид？в шк？дливих речовин, результати якого забезпечать основу для досягнення к？нцево？ мети роботи - формування методики з？ зниження еколог？чного навантаження в крупних м？стах шляхом рац？онал？зац？？ схем ОДР.

       Л？тература

       1. ГСТУ 218-02071168-096-2003. Охорона

       навколишнього середовища. Автомоб？льн？ дороги загального користування. Оц？нка та прогнозування еколог？чного стану дор？г та виробничих баз. - К.: Укравтодор. М？нтрансу Укра？ни, 2003.

       2. Шаповалов А.Л. Прогнозирование загряз-

       нения атмосферного воздуха в придорожном пространстве // Вестник ХНАДУ / Сб. научн. тр. - Харьков: ХНАДУ. - 2002. - Вып. 19. - С. 82 - 84.

       3. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промыш-

       ленно-транспортная экология. - М.: Высш. шк. - 89. - 178 с.

       4. Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и

       снижение токсичности на автомобильном транспорте. - М., Транспорт, 1990.

       - 135 с.

       5. Говорущенко М.Я., Туренко А.М. Систе-

       мотехн？ка транспорту. - Харк？в: ХНАДУ, 1999. - 468 с.

       6. Степанчук О.В. Методи створення ？ веден-

       ня транспортно-еколог？чного мон？торингу в крупних ？ найкрупн？ших м？стах на приклад？: Автореф. дис. канд. техн. наук. 05.23.20 / КНУБА. - К., 2004. - 16 с.

       7. Бакулич Е.А. Усовершенствование мето-

       дов разработки схем организации дорожного движения с учетом уровня экологических характеристик: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.22.01. - К.: КАДИ, 1994. - 20 с.

       8. Руководство по контролю загрязнения ат-

       iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

       мосферы: РД 52.04.186-89. - М., 1991.

       9. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные

       математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе: Справочник. - М.: Статистика, 1979.

       Рецензент: О.П. Алекс？？в, професор, д.т.н., ХНАДУ.

       Стаття над？йшла до редакц？？ 23 листопада 2007 р.