ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/1138| Title: | Екологічна оцінка впливу пересувних джерел на атмосферу |
| Authors: | Жицька, Людмила Іванівна Степанець, Владислав Миколайович |
| Keywords: | ВИКИДИ АВТОТРАНСПОРТУ;АТМОСФЕРНЕ СЕРЕДОВИЩЕ;ДЕРЕВНА РОСЛИННІСТЬ;ФІТОІНДИКАЦІЯ;ЕКОЛОГІЧНІ ЗАХОДИ |
| Issue Date: | 2020 |
| Abstract: | Степанець «В.М. Екологічна оцінка впливу пересувних джерел на атмосферу». Випускна кваліфікаційна робота бакалавра: 57 с.; 9 рисунків; 17 таблиць; 20 джерел; мультимедійна презентація. Мета роботи: встановлення існуючих зав’язків між забрудненням атмосферного середовища викидами пересувних джерел і функціонуванням деревної рослинності та прогнозування рівня забрудення повітря м. Черкаси, з подальшою диференціацією екологічного стану урботериторій. Завдання роботи: проаналізувати рівень антропогенного навантаження у Черкаській області та м. Черкаси; за допомогою рослин-індикаторів провести ранжування екологічних умов визначених мікрорайонів міста; запропонувати заходи зниження впливу транспортних викидів на атмосферу міста. Об’єкти дослідження: автомобільні викиди на основних магістралях міста і деревна рослинність. В роботі охарактеризовано екологічні умови території дослідження, доведено існуючий зав’язок між забрудненням атмосферного середовища викидами пересувних джерел і станом деревної рослинності, запропоновано заходи щодо покращення екологічних умов. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/1138 |
| Appears in Collections: | 101 Екологія (Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природо-користування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Бакалавр_ Степанець_робота.pdf Restricted Access | 1.14 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
1
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Будівельний факультет
Кафедра екології
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до випускної кваліфікаційної роботи бакалавра_______
на тему: ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ВПЛИВУ ПЕРЕСУВНИХ ДЖЕРЕЛ НА
АТМОСФЕРУ
Виконав: студент ІV курсу, групи
ЕКск-66
Спеціальності 101 «Екологія»
(шифр і назва спеціальності)
Степанець В.М.__________________
(прізвище та ініціали)
Керівник: Жицька Л. І.____________
(прізвище та ініціали)
Рецензент: Бондаренко Ю.Г._______
(прізвище та ініціали)
Черкаси – 2020 рік
2
ЗМІСТ
Вступ 3
1 Аналітичний огляд літератури 5
1.1 Відомості стосовно розвитку транспортної галузі України 5
1.2 Характеристика джерел викиду небезпечних речовин на 10
вуличних магістральних шляхах і автомобільних дорогах
1.3 Оптимізація дорожніх умов 15
1.4 Основні напрямки зниження впливу транспортних засобів на 16
довкілля
1.5 Система заходів для запобігання дії відпрацьованих газів 17
транспортних засобів на довкілля
2 Екологічна оцінка впливу пересувних джерел на атмосферу 24
2.1 Метеорологічні особливості досліджуваної території 24
2.2 Джерела утворення забруднень та їх динаміка 29
2.3 Дослідження впливу забруднювачів на атмосферу м. Черкаси за 37
допомогою тест - об’єктів
2.3.1 Характеристика території дослідження 37
2.3.2 Методики визначення забруднення та основні розрахунки 39
2.3.3 Результати дослідження та їх обговорення 41
2.4 Висновки та рекомендації щодо забруднення в атмосферному 49
середовищі м. Черкаси
Висновки 53
Перелік посилань 55
Додаток А. Апробація результатів роботи 59
3
ВСТУП
Сучасний економічний стан України характеризується підвищенням ролі
транспорту, який забезпечує життєдіяльність населення, функціонування і
розвиток промисловості держави, збереження її обороноздатності, можливість
досягнення зовнішньоекономічних цілей країни.
На сьогодні, автомобільний транспорт є однією з найважливіших сфер
підприємницької, сільськогосподарської і промислової діяльності, оскільки у
процесі господарювання кожний суб’єкт господарської діяльності чи фірма
потребує перевезення матеріалів, сировини, готової продукції, при цьому вони
використовується як власний автотранспорт, так і транспорт чи послуги
автотранспортних підприємств. Також автотранспорт відіграє важливу роль в
соціально-економічному розвитку держави, адже на сьогодні більш як 100 тис.
автомобільних перевізників надають послуги з перевезення 52 % пасажирів та 64
% вантажів.
В умовах сьогодення транспорт у цілому задовольняє потреби національної
економіки та населення у перевезеннях, але структура парку автобусів та
вантажних автомобілів є недосконалою, більшість транспортних засобів за своєю
конструкцією, пасажиромісткістю, вантажоємністю, типами кузова, класом
комфортності, видам і питомою витратою пального, екологічністю не
відповідають сучасним вимогам.
Оновлення парку рухомого складу автомобільного транспорту відбувається
повільними темпами – майже 70 % рухомого складу є технічно та/або морально
застарілими, а 50 % автобусів експлуатуються більш як 10 років. Крім того,
викиди в атмосферу шкідливих речовин, що здійснюються автомобільним
транспортом, становлять 95 % валового показника викидів, які здійснюються
пересувними джерелами забруднення.
4
Недосконалість українського законодавства щодо регулювання діяльності
автомобільних перевізників та інших суб’єктів підприємницької діяльності, які
забезпечують безпечність перевезень пасажирів та вантажів, а також системи
контролю за його дотриманням сприяють підвищенню рівня забруднення у
промислових містах, особливо в у «час пік», і впливають на функціонування
убоекосистеми та здоров’я населення. Тому удосконалення системи моніторингу
транспортних викидів та їх екологічна оцінка є важливим елементом у створенні
сприятливих умов для процесів самоочищення в атмосферному середовищі. З
огляду на це тема бакалаврської роботи є актуальною.
5
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Відомості стосовно розвитку транспортної галузі України
Автомобільний транспорт займає важливе місце в єдиній транспортній
системі. Він перевозить 10-80% народногосподарського вантажу, що обумовлено
високим маневруванням, можливістю доставки вантажу вчасно без додаткових
перевантажень в дорозі, а отже, високою швидкістю доставки і збереженням
вантажу.
На даному етапі розвитку стан транспортної системи України є
незадовільним. На жаль, характерними рисами сучасного стану діяльності
транспортної галузі України є критичний рівень фінансового стану і практично
зношений рухомий склад та матеріальна і технічна база. В першу чергу, це
стосується залізничного і автомобільного транспорту. Розвиток усіх видів
транспорту України вимагає збільшення загального обсягу перевезення вантажів,
пропускної и провізної спроможності автомобільних шляхів, залізничних
магістралей, аеропортів, морських та річкових портів. Україна має в своєму
розпорядженні розгалужену систему шляхів сполучення. Загалом, якщо не
враховувати тимчасово окуповані території АРК і частини зони проведення АТО,
то протяжність автодоріг складає понад 163 тис. км, з яких майже 98% з твердим
покриттям. Довжина залізничних шляхів загального користування становить
20948,1 км, з яких 48% електрифіковано, а за довжиною мереж залізниць Україна
посідає третє місце в Європі [ 1 – 2 ].
У структурі вантажоперевезень найбільша частка належить залізничному
транспорту, а з перевезень пасажирів домінує автомобільний транспорт, який має
частку (дані 2017 року) близько 43,4%, залізничний – 0,35, водний – 0,01,
трамвайний – 14,5, авіаційний – 0,23, тролейбусний – 22,8, метрополітен -15,5,
рисунок 1.1.
6
%
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
Рисунок 1.1 – Структура пасажиро-перевезень в Україні
Як свідчать дані рисунка 11 в Україні переважають автобусні пасажиро-
перевезення [ 3 – 4 ].
Автомобілі поділяються на транспортні (вантажні і пасажирські), спеціальні
і спортивні. Вантажні автомобілі призначені для перевезення вантажу і пасажирів,
спеціальні - для виконання різних технічних функцій (підйомні крани, пересувні
компресори), спортивні - переважно для досягнення певних рекордів швидкості та
інших спортивних досягнень.
Вантажні автомобілі в свою чергу поділяються на три основні категорії:
пасажирські, до яких відносяться легкові автомобілі та автобуси; вантажні – для
перевезення різного вантажу та тягачі, які не мають власних вантажних єдностей і
призначені для буксировки напівпричепів і причепів.
Інформація про кількість типів транспортних засобів, які закріплені за
ліцензіатами як засоби провадження господарської діяльності на 01.01.2020 року
7
становила 142759 одиниць. Структура загальної кількості одиниць
автотранспорту в Україні приведена на рисунку 1.2.
одиниць
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
Рисунок 1.2 – Кількість типів транспортних засобів в Україні
Згідно Постанова КМ України від 9.03.99 № 343 щодо порядку організації
та проведення моніторингу в галузі охорони атмосферного повітря, класифікація
транспортних засобів, що забруднюють атмосферу викидами шкідливих речовин
встановлена наступним чином: дорожні транспортні засоби, серед яких
автомобілі (класифікація яких наведена в таблиці 1.1) та мотоцикли і мопеди; не
дорожні транспортні засоби і машини, до яких відносять, насамперед:
сільськогосподарські та лісові трактори й машини, промислові та будівельно-
дорожні машини, а також інші ручні механізми – газонокосарки, ланцюгові
електро- і бензинові пили тощо [ 4 – 6 ].
8
Таблиця 1.1 – Класифікація транспортних засобів
Категорія Тип автомобіля Повна Примітка
автомобіля маса, тон
(згідно з
переліком
Правил ЄЕК
ООН
М1 Автомобіль призначений для Не Легкові автомобілі
перевезення пасажирів, що мають не регламен-
більше 8 місць для сидіння (крім місця тується
водія)
М2 Автомобіль призначений для До Автобуси
перевезення пасажирів, що мають більше 5,0
8 місць для сидіння (крім місця водія)
М3 Автомобіль призначений для Більше Автобуси, зокрема
перевезення пасажирів, що мають більше 5,0 зчеплені
8 місць для сидіння (крім місця водія)
N1 Автомобілі з двигуном, призначені для До Вантажні авто,
перевезення вантажів 3,5 Спеціальні авто
N2 Автомобілі з двигуном, призначені для Від Вантажні авто,
перевезення вантажів 3,5 до спеціальні тягачі,
12,0 спеціальні авто
N3 Автомобілі з двигуном, призначені Більше Вантажні авто,
для перевезення вантажів 12,0 спеціальні тягачі,
спеціальні авто
Також в Україні, в залежності від вантажопідйомності, вантажні автомобілі
поділяють на класи: особливо малої вантажопідйомності (до 0,5 т), малої (від 0,5
до 2 т), середньої (від 2 до 8 т), великої (від 8 до 16 т) і особливо великої
вантажопідйомності (понад 16 т).
За шляховими регламентаціями всі автомобілі поділяються на три основні
групи. До першої групи "А" відносяться автомобілі шляхового типу, призначені
для використання тільки на дорогах з досконалим асфальтованим покриттям і
повною масою до 52 тон. До другої групи "Б" належать автомобілі шляхового
типу, які допускаються до експлуатації на всій мережі доріг загального
використання з повною масою до 34 тон.
Крім того, існують автомобілі, що не допускаються до експлуатації по
дорогах загального використання, які мають навіть асфальтоване покриття. Ці
9
автомобілі призначені для роботи по спеціально побудованих для них кар'єрних,
лісовозних або інших дорогах, а також поза мережею доріг.
Автомобілі розрізняють також за видом двигуна. В залежності від виду
встановленого двигуна автомобілі бувають таких типів: автомобілі з бензиновим
двигуном внутрішнього згорання – найбільш розповсюджені серед легкових
автомобілів; також дизельні автомобілі, що працюють на дизельному паливі та
автомобілі з газовими та комбінованими двигунами [ 7 ].
Автомобілі малої вантажопідйомності призначені для перевезення пошти,
розвезення продуктових і промислових товарів. Автомобілі малої
вантажопідйомності застосовують для освоєння незначного вантажообігу з
невеликими перевезеннями. Їх також використовують як вантажні таксі та
автомобілі технічної допомоги.
Автомобілі середньої і великої вантажопідйомності використовують для
перевезення масових вантажів великими партіями. Такі автомобілі застосовують для
масового перевезення сировини, палива, будівельних матеріалів і
сільськогосподарських вантажів.
Автомобілі особливо великої вантажопідйомності використовують при
потужних і постійних вантажних потоках на спеціальних дорогах або поза дорогами
загальної мережі (на великих будівництвах, при розробці корисних копалин
відкритим способом, для перевезення гірської породи).
Одним з негативних факторів є зростаючий шкідливий вплив їх на навколишнє
середовище та здоров'я людини. Це зумовлено, насамперед, викидом значної
кількості шкідливих речовин та шумом, що супроводжує роботу автомобіля.
Потрапляючи в атмосферу, водойми, ґрунт шкідливі речовини негативно впливають
на біосферу [ 8 ].
Розглянемо для початку самі дороги. Чим вища категорія дороги, тим
більший потік автомобілів вона пропускає і тим більш вдосконаленою є в технічному
відношенні. Залежно від інтенсивності руху, дозволеної швидкості руху і різних
10
технічних характеристик, автомобільні дороги поділяються на 5 категорій, які
приведені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 – Існуючі категорії доріг
Параметри Категорія
I II III IV V
Середньодобова інтенсивність руху Понад 7000- 3000- 1000- Менше
автомобілів в обох напрямках 7000, 0 3000 1000 200 200
Розрахункова швидкість руху, 150 110 100 80 60
км/год
Ширина проїзної частини, м ≥15 7,5 7 6 4,5
Найменший радіус кривої в площі, м 1000 600 400 250 125
Те ж саме смуги руху, м 3,75 3,75 3,5 3,0 –
Найбільш допустиме навантаження
від осі автотранспорту 10,0 10,0 10,0 6,0 6,0
Автомобільна дорога включає в себе ґрунтове полотно і штучні споруди, на
яких будується проїзна частина. Траса повинна бути, по можливості, прямою з
пологими кривими в площі і щоб поздовжній нахил не перевищував 30% на І
категорії чи 70% на V категорії [ 9 ].
На дорогах вищих категорій роблять розділяючі смуги для визначення
потоків автомобілів, які рухаються у зустрічних напрямках.
1.2 Характеристика джерел викиду небезпечних речовин на вуличних
магістральних шляхах і автомобільних дорогах
Головним джерелом емісії шкідливих речовин на автомобільних дорогах і
міських вулицях є транспортні засоби [2]. Вплив транспортних потоків на
оточуюче середовище являє собою суму впливів одиночних автомобілів.
11
Небезпека одиночних автомобілів полягає не тільки у його конструкції, але
визначається і режимом руху.
Забруднення довкілля уздовж міських вулиць та автомобільних доріг, а
також на території промислових баз автотранспортних підприємств та дорожніх
господарства поділяють на два типи – транспортні та позатранспортні
забруднення.
Серед транспортних забруднень виділяють такі: вихлопні гази, паливно-
мастильні матеріали та їхні відходи, продукти стирання гальмових накладок і
шин, електромагнітне випромінювання, шум.
Серед поза транспортних забруднень виділяють:
– на вулицях і дорогах: солі проти ожеледиці, будівельно-дорожні
матеріали, а також в’яжучі, зливні стоки з поверхонь дорожнього покриття,
поверхневий пил, побутове та промислове сміття;
– на базових виробничих об’єктах: природний та антропогенно-
промисловий пил, газові викиди з установок виготовлення дорожньо-будівельних
матеріалів, змиви протиожеледних солей з для зберігання транспорту і
обладнання, виробничі відходи, зливові стоки від миття машин, деталей, вузлів та
агрегатів [3].
В автомобільних двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) у світі щорічно
спалюється приблизно 2 млрд. тон нафтового палива. При цьому ККД складає у
середньому близько 23%.
Основна причина забруднення повітря полягає в неповному і нерівномірному
згоранні палива. Всього 15% його витрачається на рух автомобіля, а 85% марно
вилітає. У загальній структурі викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря,
викиди від пересувних джерел у 2005 році досягли 13%, а серед них викиди від
автомобільного транспорту 78%.
Традиційно прийнято вважати, що автомобільними забрудненнями є лише
вихлопні гази. Це помилковий погляд, адже разом з ними (65%) у повітря надходять
12
продукти розкладу мастил після картерного двигуна (20%), випаровування бензину
з бензобаку та паливної системи (9%) та частки гуми і металів (6%) [4].
Максимальний відсоток у всіх групах викидів становлять головні
компоненти: оксид вуглецю, оксиди азоту та вуглеводні, різниця полягає лише у
кількісних співвідношеннях, що наведено у таблиці 1.3.
Таблиця 1.3 – Дані відносного складу компонентів у викидах автомобілів, %
по масі
Джерело забруднення СО СmHn NOx
Відпрацьовані гази 100 55 100
Картерні гази – 25 –
Гази з системи живлення – 20 –
Відпрацьовані гази, продукти зносу механічних частин автомобілів, а також
дорожнього покриття складають близько половини атмосферних викидів
антропогенного походження. Найбільш дослідженими є викиди двигуна і картера
автомобілів, які зображені в таблиці 1.4. До складу цих викидів входять такі шкідливі
компоненти, як оксид вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту [8, 9].
Таблиця 1.4 – Шкідливі викиди автомобілів [5]
Вид двигуна Відпрацьовані гази, Паливне
% Картерні гази, % випаровування, %
СО СmНn NOx СО СmНn NOx СО СmНn NOx
Бензиновий 95 55 98 5 5 2 0 40 0
Дизельний 98 90 98 2 2 2 0 8 0
Отже, основну небезпеку щодо забруднення довкілля і, зокрема, атмосферного
повітря представляють відпрацьовані гази. До складу відпрацьованих газів входить
більше 1000 різних сполук, лише 200 з них ідентифіковано. До основних серед них
відносяться: оксид вуглецю (СО), вуглеводні (СmHn), альдегіди, канцерогенні
13
речовини (бенз(а)пірен – С20Н12), оксиди азоту (NOx), сполуки сірки (SO2), тверді
частинки (сажа), сполуки свинцю (PbO2).
Склад відпрацьованих газів залежить від виду застосованих палив, присадок
і масел, режимів роботи двигуна, його технічного стану, умов руху автомобіля.
Токсичність відпрацьованих газів бензинових двигунів залежить від вмісту оксиду
вуглецю та оксиду азоту, а дизельних двигунів - оксиду азоту та сажі. Граничний
вміст кожного компоненту відпрацьованих газів регламентується відповідними
документами. В таблиці 1.5 наведено порівняльні показники для бензинових та
дизельних палив [10, 11].
Таблиця 1.5 – Граничний вміст основних шкідливих речовин у
відпрацьованих газах бензинових та дизельних двигунів
Компоненти Одиниці Бензинові двигуни Дизельні двигуни
Азот % 74-77 76-78
Кисень % 0,2-8,0 2-18
Пари води % 3,0-13,5 0,5-10,0
Вуглекислий газ % 5-12 1-10
Діоксид вуглецю % 5,0-14,0 1,0-12,0
Оксид вуглецю % 0,1-10 0,01-0,3
Оксиди азоту % 0,1-0,6 0,001-0,2
Альдегіди % 0-0,2 0-0,05
Вуглеводні % 0,2-2,0 0,01-0,5
Сірчаний газ % 0-0,002 0-0,03
3
Діоксид сірки мг/м 0,0-0,003 0,0-0,015
3
Сполуки свинцю мг/м 0-60 —
3
Сажа мг/м 0-100 0-2000
3
Бенз(а)пірен мг/м 0-25 0-10
14
В автомобільних двигунах реакція горіння перетворює енергію палива в
теплоту, а потім в механічну роботу. В результаті реакції горіння утворюються
токсичні компоненти. Вони викидаються двигунами в складі відпрацьованих газів.
Відпрацьовані гази доповнюються побічними продуктами горіння, які є в паливах
нафтового походження або в присадках до енергоносіїв і мастил.
Частина газів через нещільність поршневих кілець потрапляє з циліндрів у
картер, де стикаючись з парами мастила, утворює картерні гази. Атмосферне
повітря забруднюється також безпосередньо паливним випаровуванням з
паливних баків, паливопроводів, карбюраторів.
Як бачимо з таблиці 1.4, основними компонентами відпрацьованих газів є
азот, кисень, пари води, двоокис та оксид вуглецю та інші речовини. До токсичних
компонентів відносяться оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, альдегіди,
діоксид сірки, сажа і бензапірен. Але при аналізі табличних даних 1.4 показує, що
більш екологічно чистими є дизельні двигуни. Негативний вплив від дизельного
палива дає сажа, але за умови зниження її вмісту можна віддати перевагу цьому
виду палива.
При згоранні 1 кг бензину при середніх швидкостях і вантажах виділяється
приблизно 300-310 г токсичних компонентів (225 г оксидів вуглецю, 55 г оксидів
азоту, 20 г вуглеводнів, 1,5-2,02 г оксиду сірки, 0,8-1 г альдегідів, 1-1,5 г сажі).
При згоранні 1 кг дизельного палива виділяється близько 80-100 г токсичних
компонентів (20-30 г оксиду вуглецю, 20-40 г вуглеводів, 10-30 г оксидів сірки,
0,8-1,0 г альдегідів, 3-5 г сажі) [6, 9].
Дизелі частіше встановлюють на автомобілях підвищеної вантажопідйомності,
хоча на даний час існує тенденція застосовувати дизелі на автомобілях середньої і
навіть малої вантажопідйомності.
В порівнянні з карбюраторними двигунами дизелі мають такі переваги:
1) більш висока паливна економічність (на 30-40%);
2) висока надійність;
3) менша токсичність.
15
До недоліків дизеля необхідно віднести:
1) велику масу і розміри при однаковій з карбюраторними двигунами
потужності;
2) більш важкий запуск двигуна;
3) підвищений рівень шуму при роботі;
4) значні викиди з відпрацьованими газами сажі, яка може бути причиною
утворення канцерогенних речовин.
Перехід автомобільного транспорту з рідкого на газове паливо економічно і
технічно виправданий. Газ краще за бензин змішується з повітрям, тому він
повніше згорає в двигунах, а отже, і шкідливих речовин у відпрацьованих газах
менше [11, 12].
1.3 Оптимізація дорожніх умов
Оптимізація дорожніх умов з метою зниження загазованості при-
дорожнього довкілля передбачає такі основні заходи:
1) Зниження поздовжнього ухилу доріг з урахуванням гранично
допустимих концентрацій шкідливих речовин відпрацьованих газів у
атмосферному повітрі.
2) Запровадження однобічного руху на спусках доріг.
3) Підтримання у належному стані покриву доріг.
4) Регулювання швидкості руху.
5) Улаштування дворівневого перетину доріг (загазованість повітря
знижується майже у два рази порівняно з однорівневим перетином доріг).
6) Виведення транзитного руху на окружні дороги.
7) Обмеження руху, а також раціональне розташування автомобільних
стоянок (у першу чергу біля об'єктів охорони здоров'я, дитячих закладів та ін.).
8) Влаштування автомобільно-дорожніх тунелів на ділянках доріг з
найбільш напруженим рухом.
16
9) Раціональне регулювання руху транспортних потоків [10, 12].
1.4 Основні напрямки зниження впливу транспортних засобів на довкілля
Зниження шкідливого впливу автомобілів на довкілля − це створення
нових типів силових установок, удосконалення наявних типів двигунів,
застосування нейтралізаторів і фільтрів, використання альтернативних видів
палива, уведення нормативів і стандартів щодо допустимого рівня викидів і
сплати за його перевищення, удосконалення процесів управління і організації
процесів перевезення.
На сучасному етапі розв'язання проблеми особливу увагу потрібно
приділяти контролю технічного стану автомобілів, що перебувають у тривалій
експлуатації, як одному з основних резервів зниження шкідливих викидів у
атмосферу.
У нашій країні цей напрямок реалізовано через створення на
автотранспортних підприємствах контрольно-регулювальних постів, оснащених
сучасним газо-аналітичним обладнанням, що забезпечує контроль екологічних
характеристик автомобіля.
Ефективним засобом є також зниження токсичності автомобілів після
встановлення нейтралізаторів. Проте розвиток цього напрямку стримується
недостатністю у нашій країні неетильованих бензинів.
Потребують свого вирішення питання розроблення процедури контролю
автомобілів і методики встановлення величини викидів при визначенні плати за
понаднормативні викиди шкідливих речовин автотранспортними
підприємствами.
Потрібно розглядати автомобільні дороги як лінійні джерела забруднення
довкілля. Необхідно розробити екологічні принципи проектування, будівництва
й експлуатації автомобільних доріг. Слід змінити точку зору щодо негативного
впливу автотранспорту на довкілля сільської місцевості, оскільки до останнього
17
часу забруднення довкілля автомобілями вважалось лише міською
проблемою [13].
1.5 Система заходів для запобігання дії відпрацьованих газів транспортних
засобів на довкілля
Серед основних заходів для зниження токсичності відпрацьованих газів
транспортних засобів потрібно виділити такі:
1) Використання нових типів силових двигунів, з меншим викидом
шкідливих речовин.
Такими заходами є розроблення газотурбінних автомобільних двигунів,
адіабатних дизелів, двигунів Стерлінга, електричних акумуляторних силових
агрегатів.
Використання альтернативних двигунів із низькою токсичністю стримує їх
висока вартість, недостатня надійність, малий запас ходу і гірші
паливо-економічні характеристики порівняно з поршневими двигунами
внутрішнього згорання.
2) Змінення конструкції, робочих процесів, технології виробництва
автомобілів для зниження токсичності відпрацьованих газів.
Більшість розробок спрямовано на підвищення усталеності займання і
швидкості згорання збіднених паливо-повітряних сумішей, що забезпечує
низьку токсичність відпрацьованих газів. Для цього у бензинових двигунах
використовують удосконалені камери згорання і впускові тракти, що
забезпечують турбулентність паливо-повітряної суміші під час згорання,
системи запалювання зі збільшеною енергією розряду, системи впорскування
бензину, що характеризуються рівномірністю розподілу компонентів суміші у
циліндрах, форскамерно-факельний робочий процес. Щоб підвищити точність
керування складом паливо-повітряної суміші і кутом випередження запалювання,
використовують мікропроцесорну техніку.
18
3) Застосування пристроїв очищення або нейтралізації відпрацьованих
газів.
Для автомобілів із бензиновими двигунами дуже ефективними є
каталітичні нейтралізатори потрійної дії, які окислюють вуглець та вуглеводні і
відновлюють оксиди азоту. Але використання етильованих бензинів за наявності
нейтралізатора призводить до отруєння каталізаторів та їх виходу з ладу. Для
дизельних автомобілів застосовують фільтри, які очищають відпрацьовані гази
від сажі.
4) Використання альтернативного палива або змінення характеристик
застосовуваного палива.
До перспективного палива, яке забезпечує зниження токсичності
відпрацьованих газів, належать: водень, спирти (етанол, метанол), стиснений
природний газ, скраплений нафтовий газ, неетильовані високооктанові бензини.
З перелічених назв палива нині широко застосовують стиснений
природний газ. Із розширенням виробництва неетильованих бензинів
заплановано відмовитись від використання етильованих спочатку у великих
містах, а потім і в усій країні.
5) Законодавче обмеження викидів шкідливих речовин нових автомобілів
та тих, що перебувають в експлуатації, а також дотримання митних вимог щодо
імпорту старих автомобілів.
Для цього державні стандарти зі вказаної проблеми потрібно зорієнтувати
на врахування вимог Європейського Союзу. Поетапне підвищення вимог
стандартів стимулює проведення заходів щодо зниження токсичності
відпрацьованих газів автомобільними заводами і станціями технічного
обслуговування.
6) Розроблення нормативів, процедур контролю, а також технологій, що
забезпечують підтримання технічного стану автомобілів на рівні, який гарантує
викиди шкідливих речовин у нормативних межах.
19
Істотного підвищення інтенсивності науково-дослідних робіт у цьому
напрямку в нашій країні можна очікувати від уведення практики виплати
штрафів за понаднормативний викид шкідливих речовин автотранспортними
засобами.
7) Удосконалення процесів керування автомобілем, транспортними
потоками, поліпшення дорожніх умов, а також удосконалення планування і
організації перевезення вантажів.
Підвищення ефективності перевезення вантажів (зниження зустрічних
перевезень, скорочення простоїв та безвантажних пробігів, підвищення
вантажопідйомності автомобілів, вибір оптимальних маршрутів руху) − це
суттєвий резерв для зниження викидів шкідливих речовин у довкілля [3].
8) Технічне обслуговування як складник зниження негативного впливу
на довкілля викидів транспортних засобів.
Протягом експлуатації технічний стан автомобіля змінюється, а разом з
ним змінюються його екологічні характеристики. Вплив технічних
несправностей на збільшення викидів шкідливих речовин може бути як прямим,
так і опосередкованим. У першому випадку зростає концентрація того чи
іншого компонента у відпрацьованих газах, у іншому − водій для підтримання
швидкісного режиму після зниження через несправності потужності двигуна
змушений більше подавати паливної суміші в циліндри, збільшуючи тим самим
об'єм відпрацьованих газів і викиди шкідливих речовин.
Суттєвіше збільшують викиди шкідливих речовин виниклі несправності у
двигуні автомобіля. Для бензинового двигуна до них можна віднести:
відхилення паливо-повітряної суміші від оптимального складу
внаслідок порушення регулювання і змінення продуктивності дозувальних
елементів карбюратора, забруднення повітряного фільтра, відсмоктування
повітря поза карбюратором, недостатньої продуктивності паливного насоса;
відхилення кута випередження запалювання від оптимального через
неправильне регулювання цього кута, несправності відцентрового або
20
вакуумного автоматів;
несправності свічок або неправильне регулювання зазору між
електродами у них, дефекти проводів високої напруги, розмикача-розподільника
та інших елементів системи запалювання, що порушують процеси займання
суміші;
зношення деталей циліндрово-поршневої групи;
порушення герметичності клапанів через неправильне врегулювання
теплових зазорів або дефектів клапанів та сідл;
порушення герметичності системи вентиляції картера [ 14] .
Побічно впливають на викиди шкідливих речовин несправності трансмісії
і ходової частини, що збільшують втрати потужності під час руху автомобіля.
Серед експлуатаційних несправностей найчастіше бувають проблеми з
системами живлення та запалювання. Неправильне регулювання системи
холостого ходу зустрічається у 70% автомобілів, збагачення понад норму суміші
на тягових режимах − у 23%, збіднення суміші − у 7-9%. До 60% автомобілів
мають свічки з тими чи іншими несправностями, у 16% зустрічаються відхили
від норми кута випередження запалювання.
Найбільше впливає на викиди шкідливих речовин з відпрацьованими
газами змінення складу паливо-повітряної суміші.
Вміст оксиду вуглецю у відпрацьованих газах тим вищий, чим багатша суміш.
Характерно, що на залежність змінення концентрації оксиду вуглецю від складу
суміші такі параметри, як кут випередження запалювання, робочий об'єм циліндрів
або ступінь стиснення в двигуні, впливають незначною мірою.
Ця особливість утворення оксиду вуглецю в бензинових двигунах дозволяє
використовувати CO як діагностичний параметр, який характеризує технічний
стан системи живлення.
Однак контроль системи живлення тільки за вмістом CO має ряд недоліків.
По-перше, якщо паливо не займається і не згорає в окремих циліндрах або
21
робочих циклах, то оксид вуглецю в них не характеризує технічний стан
системи живлення.
Однак контроль системи живлення тільки за вмістом CO має ряд недоліків.
По-перше, якщо паливо не займається і не згорає в окремих циліндрах або
робочих циклах, то оксид вуглецю в них не наведено залежність вмісту оксиду
вуглецю у відпрацьованих газах від правильності регулювання системи холостого
ходу двигуна ГАЗ-24-01 у разі, якщо працюють усі циліндри або один не працює. За
тих самих положень гвинта якості вміст оксиду вуглецю у відпрацьованих газах у
разі роботи всіх циліндрів у 2-6 разів більший, ніж якщо один циліндр не працює.
Тобто, незважаючи на те, що двигун задовольняє нормативні вимоги щодо вмісту
СО у газах, його технічний стан потрібно визнати незадовільним. Роботу такого
двигуна характеризує підвищена вібрація, перевитрата палива, зниження
потужності і значне збільшення (у 4 рази і більше) викиду вуглеводнів (CmHn).
Особливо важко зафіксувати збої у роботі циліндра в двигунах з 6-ма чи 8-ма
циліндрами, де така несправність, як свідчить практика, трапляється досить часто.
Контролюючи склад суміші тільки за оксидом вуглецю та намагаючись
мінімізувати його вміст, легко збіднити суміш понад межу ефективного
збіднення, що є також недоліком. Наприклад, якщо обидва значення 1,5% та
0,3% вмісту CO у відпрацьованих газах відповідають чинним нормам, однак у
другому випадку суміш збіднено так, що це призводить до погіршення паливної
економічності двигуна і збільшення викиду вуглеводнів.
Цих недоліків не має двокомпонентний (CO, CmHn) контроль суміші за
складом відпрацьованих газів. Контроль вмісту вуглеводнів дозволяє помітити
пропуски запалювання і згорання у циліндрах двигуна. Крім того,
унеможливлено збіднення суміші, що супроводжується збільшенням викиду
вуглеводнів. Вимірювання вмісту двох компонентів дозволяє встановити ознаки,
за якими можна здійснити контроль і досягти оптимального регулювання
системи живлення. Надмірно збагаченій суміші відповідає підвищений вміст CO
та CmHn, збідненій − низький CO і підвищений CmHn. Оптимальному
22
регулюванню (за паливною економічністю) відповідає мінімальний вміст обох
компонентів.
Таким чином, контролювання і регулювання двигуна за вмістом оксиду
вуглецю і вуглеводів у відпрацьованих газах згідно з вимогами стандартів
забезпечує підтримання не лише екологічних характеристик роботи двигуна,
але й забезпечує паливну економічність автомобіля.
Якщо забезпечено правильне функціонування системи живлення і
нормативні тягові характеристики автомобіля у зазначених режимах, то тим
самим разом з його екологічністю забезпечується відповідність паливо-
економічним нормативам.
Змінення технічного стану дизеля, як і бензинових двигунів, призводить
до змінення викидів шкідливих речовин.
До несправностей, які найбільше впливають на викиди шкідливих
речовин, можна віднести такі:
• неправильне регулювання номінальної подачі палива паливним насосом
високого тиску (ПНВТ);
• неправильне регулювання тиску, який відповідає початку
піднімання голки форсунки;
• закоксування отворів розприскувача форсунки;
• зношення спрямовуючої частини запірної голки форсунки;
• неправильне регулювання подачі палива секціями ПНВТ;
• неправильне встановлення початкового кута випередження
впорскування;
• несправність автомата випередження впорскування;
• негерметичність клапанів газорозподільчого механізму;
• зношення деталей циліндрично-поршневої групи;
• забруднення повітряного фільтра.
23
Одним із діагностичних параметрів, який дозволяє оперативно без
розбирання дизеля оцінити його технічний стан (і перш за все системи
живлення), є димність відпрацьованих газів.
Димність відпрацьованих газів визначають за вмістом сажі. Цей параметр
залежить від повноти згорання палива, обумовленої кількістю вільного кисню
у циліндрі (коефіцієнтом надміру повітря), якістю процесів сумішоутворення,
проривом оливи в камеру згорання.
Таким чином, контролюючи димність відпрацьованих газів дизеля, можна
оцінити його технічний стан та екологічні характеристики.
За відсутності пунктів діагностики на автотранспортних підприємствах
на виконання вимог стандартів щодо екологічних характеристик автомобілів
створено контрольно-регулювальні пости.
Контрольно-регулювальні пости комплектують газоаналізаторами для
визначення вмісту оксиду вуглецю і вуглеводнів, тахометром, вимірювачем
димності, а також дизель-тестером, який дозволяє вимірювати частоту
обертання колінчастого валу, кут випередження впорскування.
Хоча обладнання контрольно-регулювальних постів дозволяє
контролювати і регулювати двигуни автомобілів лише за режимів холостого
ходу, але такий контроль забезпечує істотне зниження викидів шкідливих
речовин та витрат палива автомобілем.
Обстеження автомобілів на автотранспортних підприємствах свідчить, що
значна їх частина не відповідає вимогам стандартів, які обмежують викиди
шкідливих речовин.
Також після перевірок було встановлено, що для дизельних автомобілів у
режимі вільного прискорення вимогам ГОСТ 21393-75 щодо димності
відпрацьованих газів відповідало 62,5% автомобілів. Загалом на цьому етапі
контроль вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах і технічного стану
автомобілів є визначальними елементами стратегії зниження забруднення
повітря довкілля [15].
24
2 ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ВПЛИВУ ПЕРЕСУВНИХ ДЖЕРЕЛ НА АТМОСФЕРУ
2.1 Метеорологічні особливості досліджуваної території
На формування термічного режиму, крім залежності від географічної
широти, впливають особливості атмосферної циркуляції та підстиляючої
поверхні. Вплив кожного з цих факторів на протязі року неоднаковий.
Так узимку на температурний режим істотно впливає атмосферна
циркуляція і пов`язана з нею адвекція повітря. У теплий період року термічний
режим визначається радіаційними факторами, поряд із якими значну роль відіграє
підстиляюча поверхня.
Одною з характеристик, що відображає фізико-географічні особливості
міста є середня місячна температура повітря (таблиця 2.1).
0
Таблиця 2.1 – Середня місячна температура повітря ( С)
Місяць I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Рік
Середні
значення -5,8 -5,6 -0,4 7,6 14,9 17,8 20,0 19,8 14,0 7,2 1,4 -3,5 7,2
температури
Абсолютний
мінімум -36 -37 -29 -13 -3 2 4 2 -5 -23 -24 -31 -37
температури
Абсолютний
максимум 12 11 22 30 32 37 38 38 37 29 24 13 38
температури
Найнижча середня місячна температура спостерігається у січні. Лютий по
температурному режиму не в значній мірі відрізняється від січня, оскільки
циркуляційні та радіаційні фактори цих місяців подібні. З лютого температура
25
починає підвищуватись. Інтенсивне підвищення температури відзначається від
березня до квітня і від квітня до травня.
Найбільш висока температура припадає не на червень (у період
максимального притоку сонячної радіації), а на липень. Значне зниження
0
температури (на 6,8 С) починається з вересня до жовтня.
Абсолютний мінімум температури має негативне значення з вересня до
0
травня. Найбільш низька температура (мінус 37,0 С) спостерігалась у лютому.
0
Найбільш високі значення місячного абсолютного мінімуму (4,0 С) можуть бути
у липні місяці.
В теплий період року абсолютні максимуми температури формуються при
стаціонарних антициклонах із малохмарною погодою. З травня по вересень вони
0
перевищують 30,0 С.
Річна амплітуда (різниця між середньою температурою найтеплішого й
0
найхолоднішого місяців) у місті складає 25,8 С.
Прямий вплив на характер забрудненості повітря у місті чинить напрям
вітру. Протягом року у місті мають перевагу вітри північного, північно-західного
та східного напрямків. Повторюваність штилів за рік складає близько 20 відсотків
(таблиця 2.2).
Роза вітрів зображена на рисунку 2.1.
Таблиця 2.2 – Повторюваність штилів і напрямків вітру по місту Черкаси
2005 рік
Період Повторюваність напрямків вітру в % Повторюваність
Пн Пн- Сх Пд- Пд- Пд- Зх Пн- випадків штилів (від
Сх Сх Зх Зх загальної кількості
спостережень)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Січень 15 7 6 19 13 13 4 23 5
Лютий 6 3 6 9 15 20 12 29 4
Березень 5 11 12 5 5 25 15 22 5
26
Продовження таблиці 2.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Квітень 7 19 14 5 7 16 5 27 7
Травень 4 13 5 12 7 12 15 32 4
Червень 11 14 3 4 7 16 13 32 11
Липень 5 25 12 4 5 8 13 28 19
Серпень 5 29 22 11 2 7 4 20 17
Вересень 5 11 6 3 14 19 8 34 20
Жовтень 11 4 10 6 20 22 10 17 17
Листопад 7 7 20 8 12 18 9 19 6
Грудень 14 3 0 3 17 30 7 26 3
Рік 8 12 10 7 10 17 10 26 10
Пн
30
25 Січень
ПнЗх ПнСх
20
15
10
5
Зх 0 Сх Липень
ПдЗх ПдСх
Середньорічна
Пд
Рисунок 2.1 – Роза вітрів
27
Значна повторюваність північно-західних (до 34%) та північно-східних (до
29%) вітрів пов`язана з діяльністю циклонів, яка є однією з основних форм
атмосферної циркуляції у холодний період року. Найменшу повторюваність має
вітер північного напрямку (5-7%) восени та південного напрямку (2-5%) влітку.
У теплий період року, особливо влітку та восени, переважною формою
атмосферної циркуляції є західна. Цим пояснюється велика повторюваність
західних та північно-західних вітрів.
У порівнянні з холодним періодом року у місті майже у два рази
збільшується повторюваність північних вітрів та штилів.
У річному русі найменша швидкість вітру припадає на літній період,
причому у червні – вересні середня швидкість майже однакова (близько 4 м/с).
Взимку швидкість вітру досягає значень 4,5 - 4,8 м /с (таблиця 2.3).
При дослідженні умов розподілу шкідливих домішок в атмосферному
повітрі міста враховуються як повторюваність малих швидкостей вітру – 0-1 м/с,
так і повторюваність небезпечної швидкості в межах 4 - 6 м/с.
У всі місяці, а також у середньому за рік, найбільшу повторюваність мають
слабкі вітри (до 5 м/с). Взимку повторюваність швидкостей вітру 0-1 м/с та 2-5
м/с у середньому складає 30 % від загального числа випадків, а влітку – до 40 %.
Згідно з таблицею 2.4 швидкість вітру, що перевищує 5 м/с здебільшого
спостерігається у холодну пору року при східних, північних та північно-західних
напрямках.
Таблиця 2.3 – Середня місячна й річна швидкість вітру (м/с)
Місяць
Швидкість вітру, м/с 4,5 4,6 4,5 4,2 3,7 3,4 3,1 3,1 3,2 3,5 4,0 4,6 3,9
І
ІІ
ІІІ
VІ
V
VІ
VІІ
VІІІ
ІХ
Х
ХІ
ХІІ
Рік
28
Таблиця 2.4 – Середня швидкість вітру по напрямках (м/с)
Місяць Пн ПнСх Сх ПдСх Пд ПдЗх Зх ПнЗх
Січень 5,6 3,9 4,9 4,2 4,2 4,4 5,3 6,0
Лютий 4,8 4,6 4,9 4,6 4,6 4,5 4,7 5,3
Березень 5,0 4,6 4,5 4,5 4,5 4,4 4,9 5,7
Квітень 4,8 4,5 4,8 4,2 4,8 4,7 4,7 5,1
Травень 4,8 4,4 4,8 3,8 4,6 4,4 4,5 5,0
Червень 4,7 3,9 3,7 3,6 3,9 3,8 4,5 4,8
Липень 4,4 3,7 3,4 2,7 3,5 3,5 4,5 4,5
Серпень 4,8 3,5 3,1 3,2 4,0 3,4 4,0 4,5
Вересень 4,1 3,7 4,0 3,8 3,7 3,8 4,0 4,7
Жовтень 4,8 3,4 3,4 3,2 3,7 3,9 4,7 4,9
Листопад 4,3 3,9 4,1 4,0 4,8 4,4 5,3 5,2
Грудень 4,9 3,9 4,5 4,8 4,3 4,3 5,2 5,5
Рік 4,7 4,0 4,1 3,8 4,2 4,1 4,7 5,1
Влітку при південно-східному, південному та південно-західному
напрямках, коли повторюваність їх найменша, швидкість вітру складає 2,8 – 3,8
м/с.
У добовому русі швидкості вітру у всі місяці максимум припадає на
післяполуденний час, що зв`язано з розвитком термічної конвекції й підсиленням
турбулентності атмосфери.
Згідно з таблицею 2.5 у зимові місяці середня швидкість вітру у
післяполуденний час складає 4,2 - 5,1 м/с, а в теплий період 4,4 - 5,8 м/с.
Мінімальна швидкість спостерігається у нічні часи.
29
Таблиця 2.5 – Середня швидкість вітру (м/с) у різні години доби
Місяці року Години доби
1 7 13 19
Січень 4,1 4,1 4,8 4,7
Лютий 4,7 4,3 4,7 4,8
Березень 3,9 3,7 5,1 4,7
Квітень 3,9 3,7 5,1 4,7
Травень 3,6 3,7 5,8 5,6
Червень 2,1 2,4 4,6 4,0
Липень 2,1 2,3 4,6 3,9
Серпень 2,1 3,0 4,4 3,7
Вересень 2,0 2,1 4,8 3,5
Жовтень 2,7 2,7 4,4 3,1
Листопад 3,6 3,5 4,6 3,9
Грудень 3,1 4,0 4,2 4,1
Із загальної кількості опадів близько 80 % припадає на рідкі опади і 10 – 11
% на тверді та змішані. Протягом року спостерігається у середньому 140 – 155
днів з опадами, які дають не менше 0,1 мм води. У середньому за рік
спостерігається від 35 до 70 днів із туманом [17 -18].
Таким чином мікрокліматичні особливості міста не сприяють розсіюванню
забруднень у атмосфері та їх швидкій седиментації.
2.2 Джерела утворення забруднень та їх динаміка
Джерела викидів полютантів в атмосферу є природного та антропогенного
походження. Джерелом природного походження є, зокрема, лісові пожежі,
звітрювання з підстиляючої поверхні та космічні випадіння. Антропогенними
джерелами є підприємства, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові
30
барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також агрегати ТЕС і ТЕЦ, металургійні
заводи. Потужним забруднювачем є автотранспорт.
За даними Головного управління статистики у Черкаській області в
2018 р. викиди забруднюючих речовин в атмосферу здійснювали
538 підприємств області, що мали стаціонарні джерела викидів та були взяті на
державний облік в галузі охорони атмосферного повітря. За звітний період ними
було викинуто 57,872 тис. т, що на 0,8 тис. т більше, ніж за відповідний період
минулого року.
2
В цілому по області в 2018 р . щільність викидів на 1 км складала 313,3 т (в
2017 р. – 257,8 т), а обсяги викидів забруднюючих речовин у розрахунку на душу
населення – 88,2 кг (в 2017 р – 71,6 кг).
За даними Головного управління статистики в Черкаській області
викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря від стаціонарних
джерел викидів в 2018 році становили 57,9 тис. т, що на 9,6 тис. т більше в
порівнянні з 2017 роком. Щільність викидів забруднюючих речовин від
2
стаціонарних джерел викидів в 2018 році у розрахунку на 1 км становила – 2,8 т
(в 2017 році – 2,3 т), а обсяги викидів забруднюючих речовин у розрахунку на
душу населення – 47,7 кг (в 2017 році – 39,4 кг). Основними забруднювачами
атмосферного повітря області в 2018 році залишилися:
– ПАТ «Черкаське хімволокно» з валовим викидом – 19,98 тис. т, що на
3,8 тис. т більше ніж в 2017 році. Зростання викидів відбулось за рахунок
використання більшої кількості кам'яного вугілля на 21 тис. т в порівнянні з
2017 роком;
– ПрАТ «Миронівська птахофабрика» з валовим викидом – 7,2 тис. т,
що на 0,4 тис. т більше ніж в 2017 році. Зростання викидів відбулось за рахунок
збільшення випуску продукції;
– ПАТ «Азот» з валовим викидом – 3,4 тис. т, що на 0,4 тис. т більше ніж в
2017 році, за рахунок збільшення випуску продукції.
31
Загальні викиди від цих підприємств становили 53% від загального
об’єму викидів, які здійснюються стаціонарними джерелами в області.
47% від викиду забруднюючих речовин в області викинуто в повітряний
басейн міста Черкаси, що на 2,3 тис. т більше ніж в
2017 році.
Значний внесок в забруднення атмосферного повітря області вносить
автотранспорт, кількість якого постійно зростає. В 2018 р. згідно даних
Головного управління статистики викиди забруднюючих речовин в атмосферне
повітря від пересувних джерел не визначалися, але, як завжди повідомлялось,
вони складали 65% - по області, 51% - по м. Черкаси. Екстраполюючи ці данні ми
можемо зазначити, що із зростанням кількості приватного автотранспорту та
одиниць транспорту транспортних підприємств міста, загальний об’єм викидів
автомобілів не знизився.
Вміст забруднюючих речовин в атмосферному середовищі міст приведено
в таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 – Вміст забруднюючих речовин в атмосферному середовищі
міст Черкаської області
№ Назва Місто Середньо- Середньо- Максимально Максимальні
п/п забруднюючої річний добові ГДК, разові, концентрації,
3 3 3
речовини вміст, мг/м мг/м мг/м
3
мг/м
1 Пил 0,10 0,015 0,50 0,70
2 Діоксид азоту 0,04 0,04 0,20 0,40
3 Сірководень 0,001 - 0,008 0,006
4 Аміак 0,04 0,04 0,020 0,57
5 Оксид вуглецю 1,00 3,00 5,00 6,00
6 Діоксид сірки 0,011 0,005 0,50 0,061
7 Формальдегід 0,006 0,003 0,035 0,030
8 Оксид азоту 0,02 0,06 0,40 0,13
м. Черкаси
32
Як бачимо, середньодобові концентрації діоксиду сірки, формальдегіду,
оксиду азоту і діоксиду азоту, оксиду вуглецю, пилу та аміаку значно
перевищують гранично допустимі показники, що небезпечно не тільки для
функціонування урбоекосистеми міста, а і для здоров’я населення.
Структура викидів забруднюючих речовин в атмосферу приведена на
рисунку 2.2.
В 2018 р. за даними Головного управління статистики, найпоширенішими
забруднюючими речовинами, які потрапляли в повітряний басейн області були:
діоксид сірки, метан, речовини у вигляді суспендованих твердих частинок, оксиди
азоту та оксид вуглецю [11].
Рисунок також показує, що найбільші об’єми забруднень стосуються
викидів метану – 36%, сполук сірки – 14%, сполук азоту – 28%, твердих часток –
16%. Викиди інших полютантів дещо нижчі: Оксиду вуглецю – 5%, ЛОС – 1,0%,
інші забруднення 0,2%.
0,2 2,7
0,7
Оксиди вуглецю
20,8 9,1
Неметанові ЛОС
Суспендовані тверді
частки
Сполуки сірки
7,9
Сполуки азоту
Метан
16,5
Рисунок 2.2 – Структура викидів забруднюючих речовин забруднюючих речовин
в атмосферне повітря у м. Черкаси, тис. т.
33
Динаміка викидів діоксиду сірки по містах області надана в таблиці 2.7 -
2.8.
Таблиця 2.7 – Динаміка викидів діоксиду сірки в розрізі міст області, тис. т
Назва населеного пункту 2016 р 2017 р 2018 р
Черкаська область 6,660 5,043 7,727
м. Черкаси 5,962 4,051 6,991
м. Ватутіне 0,140 0,128 0,127
м. Канів 0,00 0,00 0,002
м. Золотоноша 0,068 0,063 0,002
м. Сміла 0,033 0,029 0,019
м. Умань 0,056 0,140 0,111
Розглянемо також динаміку накопичення викидів оксиду азоту та
побудуємо таблицю динаміки вмісту оксидів азоту в атмосфері міст Черкаської
області.
Таблиця 2.8 – Динаміка викидів оксидів азоту в містах, т
Назва населеного пункту 2016 р 2017 р 2018 р
м. Черкаси 9853,7 9239,2 9847,0
м. Ватутіне 33,4 57,6 59,4
м. Канів 68,8 68,6 72,5
м. Золотоноша 29,4 31,7 33,3
м. Сміла 44,2 34,8 29,5
м. Умань 79,1 74,6 72,5
Як показують нам дані наведених таблиць, місто Черкаси є найбільш
забрудненим містом щодо накопичення забруднювачів поряд з іншими містами
області.
34
Постійні спостереження за станом атмосферного повітря здійснюються
Черкаським обласним центром з гідрометеорології тільки в м. Черкаси. За їх
даними в атмосферному повітрі міста у 2018 році середньорічні концентрації по
аміаку становили: – 1 ГДК (в 2017 – 1 ГДК), по формальдегіду (Дніпровський
мікрорайон міста) – 2,33 ГДК (в 2017 – 2,0 ГДК).
Лабораторією спостережень за забрудненням атмосферного повітря
Черкаського обласного центру гідрометеорології у м. Черкаси, який має 3 пости
речовин, включаючи важкі метали та бенз/а/пірен.
За останні 10 років існує тенденція до зниження середньорічних
концентрацій як по аміаку (в 2008 році – 1,23 ГДК, в 2018 – 1 ГДК) так і по
формальдегіду (в 2008 році – 3,0 ГДК, в 2018 – 2,33 ГДК) [11,18].
Динаміка рівнів забруднення атмосферного повітря оксидами азоту по
роках надана на рисунку 2.3, 2.4.
0,35
0,3 Сердньо-добові
показники, мг/м3
0,25 NO
0,2 Сердньо-добові
показники, мг/м3
0,15 NO2
0,1 Максимальне
значення середньо-
0,05 добових конц.,
мг/м3 NO
0
2014 2015 2016 2017 2018
Рисунок 2.3 – Динаміка середньорічних концентрацій оксидів азоту у
3
атмосферному повітрі м. Черкаси по роках, мг/м
35
Рисунок засвідчує постійне перевищення концентрацій оксидів азоту в
атмосферному повітрі м. Черкаси.
Впродовж останнього року забруднення атмосфери було обумовлено
підвищеним вмістом формальдегіду, аміаку, діоксиду азоту та оксиду сірки.
Особливо середньодобових концентрацій SO2 і CH2O, рисунок 2.4. В літній період
зростали концентрації пилу та оксиду вуглецю. Вміст важких металів в повітрі
міста Черкаси змінювався в межах норми.
У порівнянні з 2015 роком зменшилися середньорічні концентрації по
діоксиду сірки на всіх постах, по сірководню у Південно-західному мікрорайоні
вдвічі, по аміаку у Дніпровському мікрорайоні у 1,2 рази, по діоксиду азоту в
центрі міста у 1,5 рази. Проте, в центрі міста збільшились концентрації аміаку у
1,25 рази, а у Південно-західному мікрорайоні зросли концентрації оксиду азоту у
1,5 рази. Вміст інших домішок залишився майже без змін. По важким металам
збільшення відмічено майже по всім домішкам крім хрому та цинку [12]..
0,03
0,025
0,02
0,015 CH2O
SO2
0,01
0,005
0
2015 2016 2017 2018
Рисунок 2.4 – Динаміка забруднення атмосферного повітря діоксидом сірки та
3
формальдегіду по роках (середньодобові концентрації), мг/м
36
Лабораторія спостережень за забрудненням атмосферного повітря у м.
Черкаси розрахувала, за середніми показниками за 2018 рік концентраціями
домішок, комплексний індекс забруднення атмосфери (ІЗА). Результат свідчить,
що рівень забруднення повітря у порівнянні з 2017 роком дещо підвищився і
характеризується як підвищений рівень. Найбільш забрудненими залишаються
Дніпровський мікрорайон та центр міста.
Загалом, за даними Черкаського обласного центру з гідрометеорології,
індекс забруднення атмосферного повітря м. Черкаси збільшився з 5,5 (2017 р) до
6,24 (2018 р). Для визначення ступню забруднення атмосферного повітря
використовується комплексний індекс забруднення атмосферного повітря. Вклад
підприємств-основних забруднювачів атмосферного повітря, до яких належать
ПАТ "Черкаське хімволокно", ПрАТ "Миронівська птахофабрика" та ПАТ
"АЗОТ", становив 53% від викидів стаціонарних джерел області. Так, викиди ПАТ
"Черкаське хімволокно" становили 19,98 тис. т, що на 3,8 тис. т більше ніж в 2017
році. Обсяги викидів ПрАТ "Миронівська птахофабрика" становили 7,2 тис. т,
ПАТ "Азот" – 3,4 тис. т, що на 0,4 тис. т відповідно більше ніж в 2017 році [18].
На розсіювання домішок в повітрі значний вплив має погода. За
кліматичними даними, місто Черкаси має низький природний потенціал до
розсіювання шкідливих домішок в атмосфері. Це переважання слабо вітряної
погоди, часті тумани в осінній та весняний період року та мала кількість опадів
влітку в поєднанні з безвітряною погодою.
Такі умови призводять до застою брудного повітря в місті. Отже,
незважаючи на спад промисловості, рівень забруднення атмосферного повітря по
окремим домішкам залишається високим.
37
2.3 Дослідження впливу забруднювачів на атмосферу м. Черкаси за
допомогою тест - об’єктів
2.3.1 Характеристика території дослідження
Черкаси є транспортним вузлом України, що пов'язано, зокрема, з його
розташуванням у центрі держави. Через місто проходить залізниця, що зв'язує дві
швидкісні магістралі – Київ-Харків та Київ-Дніпропетровськ. Залізниця
проходить дамбою та мостом через Кременчуцьке водосховище, що є
стратегічним об'єктом державного значення.
Через місто проходять транспортні автошляхи національного та
регіонального значення Умань-Золотоноша, Канів-Кременчук. Між Черкасами та
Смілою, що є частиною Черкаської агломерації, збудована автомагістраль – по 2
смуги руху в різні боки з широкою, місцями засадженою деревами, розподільною
смугою.
Загальна протяжність вулично-дорожньої мережі міста становить 321,5 км.
Загальна протяжність контактної мережі (тролейбусної) в м. Черкаси становить
127,2 км.
У Черкасах функціонує залізничний вокзал, з якого здійснюється
регулярне сполучення з сусідніми залізничним вузлами – Смілою та Гребінкою.
На території міста до великих промислових підприємств прокладені додаткові
залізничні колії для вивезення продукції.
Громадський транспорт міста представлений тролейбусами, парк яких є
одним з найрозвиненіших в Україні, та маршрутними таксі (з весни 2009 року, до
того – міськими автобусами). Тролейбусний парк має як старі, так і нові моделі
тролейбусів. Маршрутні таксі представлені переважно автобусами марки
«Богдан», «Еталон» та «ПАЗ». З прилеглими селами здійснюються регулярне
приміське автобусне сполучення.
38
На західній околиці міста розташований аеропорт «Черкаси». Тут можуть
сідати всі можливі типи літаків, як пасажирських, так і вантажних. Аеропорт
наразі не працює і пасажирських перевезень не виконує.
Органічна речовина на Землі утворюється і накопичується нерівномірно.
Найбільшу його кількість утворюють тропічні ліси – гілеї (70% карбону), меншу-
північні ліси та луки, помірну - степи і щонайменшу - тундра і пустелі. В лісових
екосистемах найбільша кількість органіки накопичується в деревині (90 - 99% від
сухої маси дерев), а в листі і корі – менша. Накопичення органічної речовини є
біоіндикаційним показником, тому що забруднення навколишнього середовища
підвищує вміст в рослинній біомасі різноманітних полютантів, ослаблює процеси
фотосинтезу і зменшує масову частку органічної речовини. В ґрунті в виді гумусу
утримується від 1 до 15 % органічної речовини, яка є тисячорічним сховищем
енергії.
В зв'язку із забрудненням навколишнього середовища рослини стають
активними ланками у ланцюгу кругообігу важких металів. Дослідження, які
проводять на деревних рослинах, виявили, що важкі метали накопичуються в
органах рослин і за їх вмістом можна оцінювати міграцію металів і екологічний
стан міст і територій, які перебувають в зоні забруднення, порівнюючи з
контролем - чистою зоною, тобто фоновою.
Це накопичування відбувається як шляхом дифузії, так і внаслідок
зв'язування важких металів або їх розчинних солей в менш рухомі комплекси з
білками, дубильними речовинами, порфіровими гетероциклами та іншими
рослинними комплексонами; значну роль відіграє металевий пил і аерозолі. За
масовою часткою золи, до складу якої входять важкі метали, можна зробити
екологічні висновки про забруднення території, з якої взяті зразки: підвищення
зольності рослини свідчить про наявність важких металів і екологічну небезпеку.
При достатньому зборі матеріалу, що аналізують, і статистичній обробці
можна побудувати карту-схему забрудненої території. Важливим моментом для
цього є вибір рослин-біоіндикаторів, оскільки дуже чутливі до забруднення
39
рослини не підходять для цієї мети. Ці рослини повинні бути досить стійкі до
забруднювачів атмосфери і здатні накопичувати їх в своїх органах, а також бути
широко розповсюдженими .
2.3.2 Методики визначення забруднення та основні розрахунки
Визначення вмісту загальної сірки в форофітній рослинності проводять за
допомогою даної методики.
Органічну речовину рослин спалюють в суміші азотної і хлорної кислот в
присутності каталізатора молібдату натрію, а сірчану кислоту, що утворилася
визначають хроматойодометричним методом. Втрата сірки виключається, тому,
що окислення органічної маси відбувається в рідкому стані при температурі, що
не перевищує 100°С. Спочатку окиснювачем є азотна кислот. Сірчана кислота, яка
утворилась зв'язується молібдатом. Спалювання на киплячій водяній бані
продовжується до тих пір, поки припинеться виділення бурих випарів оксидів
азоту. Подальше спалювання проводять на повітряній бані до виділення білих
випарів хлорної кислоти. Вся операція випарювання продовжується приблизно 60
хвилин. В залишку після спалювання сірчана кислота осаджується хроматом
барію. Кількість хромової кислоти, що утворилася, визначають йодометричним
методом. Йод, що виділився, титрується тіосульфатом натрію. Після спалювання
рослинного матеріалу весь фосфор знаходиться у вигляді ортофосфорної кислоти,
що заважає визначена) сульфатів, оскільки під час нейтралізації з аміаком вона
реагує з барієм з утворенням осаду фосфату барію. Щоб попередити осадження в
розчин додають надлишок хлористого кальцію, тому утворюється осад фосфату
кальцію. Хлористий кальцій осаджується також в молібденову кислоту.
Проведення дослідження включає такі етапи: подрібнену масу рослинного
матеріалу (кора) вагою 0,25 г кладуть у порцелянову чашечку, додають 0,5 мл
10% розчину молібдату натрію, 4,0 мл 42% розчину хлорної кислоти і 10 мл
азотної кислоти, густиною 1,4. Чашку розміщують на водяну баню і випарюють
40
до зникнення бурих випарів і повного розчинення наважки. Після цього додають
ще 2 мл азотної кислоти густиною 1,4, чашку знову розміщують на водяну баню і
випаровують до сухого залишку і припинення виділення білих випарів хлорної
кислоти. До охолодженого залишку додають 5,0 мл охолодженого 0,1 н розчину
соляної кислоти, ретельно перемішують скляною паличкою і виливають розчин в
цинтрифужну пробірку промиваючи залишок дистильованою водою кількістю 5,0
мл. Далі пробірку погружають у киплячу воду, додають 2 мл 2,5% розчину
хромату барію і 1 н соляної кислоти (1, мл) і, помішуючи нагрівати протягом 5-ти
хвилин. Далі, не знімаючи з водяної бані, додають 0,5 мл 25% розчину хлористого
кальцію розмішують і нейтралізують 25% розчином аміаку, додаючи його
краплями до переходу забарвлення хрому у жовтий колір. Можна нейтралізувати
в присутності індикатора метилоранж. Після нейтралізації пробірку виймають і
залишають до повного охолодження. Далі розчин фільтрують, зливають у колбу
для титрування, а осад промивають один раз 10 мл дистильованої води і додають
до загальної кількості у колбу. Розчин, що отримали, містить кількість хрому
еквівалентну кількості сірчаної кислоти, що визначається йодометричним
методом. Для цього в розчин додають 5,0 мл розчину сірчаної кислоти (1 : 4), 2,0
мл 20 % розчину йодистого калію і титрують 0,01 н розчином тіосульфату натрію
в присутності індикатора крохмалю.
Розрахунок сірки проводять за формулою (2.1):
1,069 K a
X1 , (2.1)
n
де X – вміст сірки у %; а – кількість 0,01 н розчину тіосульфату натрію,
що пішло на титрування; n – абсолютно суха наважка, г; К – нормальність
тіосульфату натрію.
Для прорахунку на SO3, отриманий результат помножують на коефіцієнт
2,497.
X2 Õ1 2,497 (2.2)
41
Визначення рН кори проводять наступним чином: кору деревних рослин-
біоіндикаторів збирають в різних частинах місцевості, охоплюючи різні
екологічні умови. Далі 1 г рослинного матеріалу (кори) подрібнюють до розміру
2
0,5 см , заливають 25 - 50 мл KCІ 1,0 н та перемішують протягом 5 хв. Показники
рН досліджуваних розчинів вимірюють на рН-метрі [19 -20].
Для даного дослідження використовувалися такі об’єкти: гіркокаштан
звичайний (Aesculus hippocastanum); тополя пірамідальна (Populus pyramidalis);
липа серцелиста (Tilia cordata).
Метод визначення органіки в корі дерев різних частин міста полягає у
спалюванні сухого зразка в муфельній печі, визначення в ньому золи і органічної
частини, яка розраховується в % до ваги сухого зразка.
При спалюванні рослинного матеріалу (або ґрунту) Карбон, Нітроген і
Гідроген випаровуються в виді карбон (IV) оксиду, оксидів нітрогену і води.
Нелеткий залишок (попіл, зола) утримує елементи, які мають назву «зольних».
Різниця між масою всього сухого зразка і зольним залишком складає масу
органічної речовини [19 -20].
2.3.3 Результати дослідження та їх обговорення
Спільна дія кількох забруднювачів повітря (автотранспорт, промислові
підприємства) підсилює негативну дію на рослинність, в результаті чого
відбувається зниження відносного життєвого стану рослин.
В якості біоіндикаторів в міському середовищі рекомендується
використовувати наступні газочутливі види: липу дрібнолисту та серцелисту,
клен платанолистий, каштан кінський, ялина звичайну, сосну звичайну, тополю
пірамідальну та ін.
Було вибрано чотири дослідні ділянки: ЗАТ «Аврора», південно-західний р-
н м. Черкаси, центр міста Черкаси та Дахнівка. Та обрано три види досліджуваних
42
дерев: гіркокаштан звичайний (Aesculus hippocastanum), липа серцелиста (Tilia
cordata), тополя пірамідальна (Populus pyramidalis).
Дослідна ділянка № 1 – ЗАТ «Аврора», яке займається виробництвом
лакофарбових матеріалів, характеризується інтенсивним рухом приватного та
спеціального автотранспорту. На підприємстві утворюється більше як 18 тис. т
валових викидів, а серед інших оксид і діоксид вуглецю, неметалеві леткі
органічні сполуки, сажа, метали та їх сполуки, що є токсичними для рослин і
людини.
Дослідна ділянка № 2 – центр м. Черкаси, що являється однією із найбільш
забруднених дослідних ділянок, оскільки поруч спостерігається проїжджа
частина. У викидах автомобілів міститься біля 200 токсичних речовин, серед них
оксиди вуглецю, азоту, сірки, важких металів, канцерогенні та мутагенні сполуки,
вуглеводні, альдегіди, аерозолі та інше.
Дослідна ділянка № 3 – Південно-Західний р-н м. Черкаси (завод Богдан).
Поряд дорога з інтенсивним транспортним рухом, що межує з селітебною зоною.
Ступінь антропогенного навантаження середній.
Дослідна ділянка № 4 – Дахнівка , що є рекреаційною зоною м. Черкаси.
Відносно чиста територія, на якій зустрічається велика кількість дерев, різних
видів. Селітебна зона не містить великих автошляхів, але при цьому є певна
кількість автомобілів, які припарковані на даній території.
У таблиці 2.9 приведено результати із усіх дослідних ділянок за вмістом
сірки (%), SO3 (%) та рН середовища.
Найбільші показники по вмісту спостерігаються на дослідній ділянці № 4
(Дахнівка) та у центрі міста (дослідна ділянка № 2).
Перевищення вмісту SO3 на ділянці № 4:
– у порівнянні із № 1 – у 3,5 рази,
– із ділянкою № 2 – у 1,1 рази,
– із ділянкою № 3 – у 2,6 рази.
43
Таблиця 2.9 – Статистичні дані по всім дослідним ділянкам
Дослідна Об’єкт дослідження S, SO3, рH
ділянка % % кори
1 2 3 4 5
Залізничний Гіркокаштан звичайний 0,051 0,127 5,10
вокзал (Aesculus hippocastanum)
Липа серцелиста (Tilia cordata) 0,137 0,342 5,25
Тополя пірамідальна 0,158 0,395 6,75
(Populus pyramidalis.)
Центр Гіркокаштан звичайний 0,167 0,417 5,05
м. Черкаси (Aesculus hippocastanum)
Липа серцелиста (Tilia cordata) 0,060 0,150 5,55
Тополя пірамідальна 0,115 0,287 6,35
(Populus pyramidalis)
Південно- Гіркокаштан звичайний 0,068 0,170 5,15
Західний р-н (Aesculus hippocastanum)
міста «Богдан» Липа серцелиста (Tilia cordata) 0,064 0,160 5,5
Тополя пірамідальна 0,385 0,961 6,65
(Populus pyramidalis)
Дахнівка Гіркокаштан звичайний 0,180 0,450 5,20
(Aesculus hippocastanum)
Липа серцелиста (Tilia cordata) 0,129 0,322 5,80
Тополя пірамідальна 0,137 0,342 6,90
(Populus pyramidalis)
Перевищення вмісту S на ділянці № 4:
– у порівнянні із № 1 – у 3,52 рази,
– із ділянкою № 2 – у 1,1 рази,
44
– з ділянкою № 3 – у 2,64 рази.
Це пояснюється тим що на цій території велика кількість вихлопних газів
та пилу, які потрапляють на дерева.
Гіркокаштан звичайний (Aesculus hippocastanum) більш стресостійкий
тому його часто висаджують на алеях біля проїжджих частин.
Найбільші показники вмісту SO3 у липи серцелистої спостерігаються на
дослідній ділянці № 1 (ЗАТ «Аврора») та на дослідній ділянці № 4 (Дахнівка).
Перевищення вмісту SO3 на ділянці № 1:
– у порівнянні із № 2 – у 2,3 рази,
– із ділянкою № 3 – у 2,1 рази,
– із ділянкою № 4 – у 1,1 рази.
На цих дослідних ділянках спостерігається також перевищення вмісту
сірки у порівнянні із іншими територіями. Також, найбільші показники вмісту S
спостерігаються на дослідній ділянці № 1 (ЗАТ «Аврора»)
Перевищення вмісту S на ділянці № 1:
– у порівнянні із № 1 – у 2,28 рази,
– із ділянкою № 2 – у 2,1 рази,
– із ділянкою № 3 – у 1,06 рази.
Найбільші показники вмісту SO3 у тополі пірамідальної спостерігаються на
дослідній ділянці № 3 (південно-західний р-н м. Черкаси). Перевищення вмісту
SO3 на ділянці № 3: у порівнянні із № 1 – у 2,4 рази; із ділянкою № 2 – у 3,3
рази; із ділянкою № 4 – у 3 рази.
На цих дослідних ділянках спостерігається також перевищення вмісту сірки
у порівнянні із іншими територіями. Перевищення вмісту S на ділянці № 3: у
порівнянні із № 1 – у 2,43 рази; із ділянкою № 2 – у 3,35 рази; із ділянкою № 4 –
у 2,8 рази.
Також на всіх дослідних ділянках у всіх видів дерев було виміряно показник
рН. Результат приведено на рисунку 2.13.
45
Як видно із таблиці 2.10, у тополі пірамідальної рН кори на всіх дослідних
ділянках показав нейтральне середовище (№ 1 – 6,75; № 2 – 6,65; № 3 – 6,35; № 4
– 6,9 ). Показники рН гіркокаштана звичайного показали кисле середовище на
всіх дослідних ділянках (№ 1 – 5,1; № 2 – 5,15; № 3 – 5,05; № 4 – 5,2). Показники
рН липи серцелистої показали слабко кисле середовище на всіх дослідних
ділянках (№ 1 – 5,25; № 2 – 5,5; № 3 – 5,55; № 4 – 5,8).
Найбільше сірчистих сполук містилося переважно у корі тополі
пірамідальної. Нижчі показники вмісту у липи та каштана. Такий вміст сірчистих
сполук може бути обумовлений більш сприятливими умовами розсіювання
шкідливих викидів автотранспорту.
Для проведення подальших досліджень у ході роботи було обрано вісім
дослідних ділянок в різних районах м. Черкас. Це – «Богдан» (Південн-західний
район), залізничний вокзал, Центр міста, Митниця, Хімселище, Дахнівка, площа
700-річчя, сквер ЧДТУ. Райони обиралися в залежності від різного
антропогенного навантаження на дослідні ділянки. Дахнівка залишилась як
фонова ділянка, оскільки знаходиться на окраїні міста далеко від промислових
районів.
З даних ділянок з дерев вище вказаних порід відбирали зразки кори, які в
лабораторних умовах визначали на вміст в них органічної речовини, масову
частку золи та частку в ній важких металів.
Накопичування органічної речовини рослинного матеріалу Х (%)
розраховували за формулою (2.3):
A Z
X 100%
A t (2.3)
де А – абсолютно суха маса біоматеріалу з тиглем;
Z – маса золи біоматеріалу з тиглем;
t – маса тигля.
46
Результати розрахунків наведені в таблиці 2.10та на рисунку 2.5.
Таблиця 2.10 – Розрахунок накопичування органічної речовини в корі дерев
дослідних ділянок
Дослідні ділянки Накопичування органічної речовини, %
Липа Тополя Каштан
«Богдан» 90,5 91,5 91,5
Ж/Д вокзал 90 86,5 91,5
Хімселище 90,5 84,7 79,4
площа 700-річчя 89,2 87,4 84,2
Центр 87,2 83,8 81,5
Митниця 91,3 81,4 82,2
сквер ЧДТУ 82,7 85 86,4
Дахнівка 87,2 88 88,5
94
92
90
88
86
Липа
84
Тополя
82
Каштан
80
78
76
74
72
дослідні ділянки
Рисунок 2.6 – Гістограма залежності органічної речовини від району росту
дослідних дерев
органічна речовина, %
47
Розглянувши рисунок 2.6 можна відмітити, що кількість органічної
речовини в корі дерев коливається в межах від 79 до 91 % в різних районах.
У Дахнівці (фонова ділянка) кількість органічної речовини 87-88 % в різних
породах дерев. На інших ділянках значення органіки значно коливається як між
різними породами дерев, так і між різними ділянками. Найбільша кількість
органіки спостерігається в таких районах як «Богдан», Ж/Д вокзал, Дахнівка, а
найменша кількість – Хімселище, Центр, Митниця, сквер ЧДТУ.
Далі визначали масову частку золи за формулою (2.4):
100Õ , (2.4)
де Õ – маса частка органіки в корі дерев, %.
Результати розрахунків наведені в таблиці 2.12.
Таблиця 2.12 – Розрахунок частки золи в корі дерев дослідних ділянок
Дослідні ділянки Частка золи, %
Липа Тополя Каштан
«Богдан» 9,5 8,5 8,5
Ж/Д вокзал 10 13,5 8,5
Хімселище 9,5 15,3 20,6
площа 700-річчя 10,8 12,6 15,8
Центр 12,8 16,2 18,5
Митниця 8,7 18,6 17,7
сквер ЧДТУ 17,3 15 13,6
Дахнівка 12,8 12 11,5
48
Щоб визначити масу чистої золи треба відокремити силікати. Після
відокремлення Н2SіО3 і SіO2 ми розрахували вміст залишкової золи, вільної від
силікатів за формулою (2.5):
100% , (2.5) 0
t
де Х0 – вміст золи з важкими металами в %;
- маса золи з тиглем;
М – маса Н2SіО3 і SіO2 з тиглем.
Щоб визначити вміст важких металів необхідно розрахувати різницю між
часткою загальної кількості золи та вмістом залишкової золи, вільної від
силікатів. Результати розрахунків наведені в таблиці 2.13 та на рисунку 2.7.
Таблиця 2.13 – Визначення вмісту важких металів в корі дерев дослідних
ділянок
Дослідні ділянки Частка важких металів, %
Липа Тополя Каштан
«Богдан» 2 1,9 2,8
Ж/Д вокзал 3,6 4,4 2,6
Хімселище 3,5 4,6 8,2
площа 700-річчя 2,5 2,8 2,4
Центр 3,8 4,1 5,2
Митниця 5,2 4,8 4,2
сквер ЧДТУ 2,7 4,5 1,8
Дахнівка 2,6 3,1 2,8
Розглянувши рисунок 2.7 можна відмітити, що вміст важких металів в корі
дерев коливається в межах від 1,8 до 5,2 % в різних районах. Окремим випадком є
показники гіркокаштану в Хімселищі - вміст важких металів в його корі складає
49
8,2%. У Дахнівці (фонова ділянка) частка важких металів складає 2,6-3,1 % в
різних породах дерев.
9
8
7
6
5 Липа
Тополя
4 Каштан
3
2
1
0
н» ал е ячя тр ц ТУ ка
да кзг о ли
щ іч ен ни Д ів
о в -
р Ц т
се 0 и р
Ч
ах
н
«Б /Д м 0 М е Д
Ж Х
і
а
7
ск
в
ощ
пл
дослідні ділянки
Рисунок 2.7 – Гістограма залежності частки важких металів від району
знаходження дослідних дерев
На інших ділянках вміст важких металів значно коливається як між різними
породами дерев, так і між різними ділянками. Найбільша частка важких металів
спостерігається в корі дерев таких районів як Ж/Д вокзал, Хімселище, Центр,
Митниця, а найменша частка – Дахнівка, сквер ЧДТУ, площа 700-річчя, «Богдан».
2.4 Висновки та рекомендації щодо забруднення в атмосферному
середовищі м. Черкаси
У роботі було розглянуто та вивчено питання забруднення автотранспортом
атмосферного повітря м. Черкаси на прикладі таких мікрорайонів: «Богдан» (вул.
частка важких металів, %
50
Сумгаїтська Пд-Зх район), залізничний вокзал, Центр міста, Митниця, Хімселище,
Дахнівка, площа 700-річчя, сквер ЧДТУ.
Було визначено тенденцію зміни середнього рівня забруднення повітря м.
Черкаси . Вона характеризується як збільшення оксиду та діоксиду азоту на 0,006
3 3
мг/м та 0,005 мг/м відповідно за останні 5 років.
Рослини в природних екотопах не містять сірку у великій кількості, то саме
тому, виникла необхідність визначення вмісту цього елементу для вирішення
питання балансу сірки в різноманітних ґрунтово-кліматичних зонах.
Для дослідження ми обрали найбільш розповсюджені по місту Черкаси
породи дерев – липу, тополю, каштан. Тополя взагалі найбільш стійка із деревних
порід до різних типів повітряних забруднень. Також стресостійким являється
каштан, тому його часто висаджують на алеях біля проїжджих частин.
З даних ділянок з дерев вказаних порід відбирали зразки кори, які в
лабораторних умовах визначали на вміст в них показника рН, вмісту сірчистих
сполук, органічної речовини, масову частку золи та частку в ній важких металів.
Різна реакція рослин на токсичні гази в однакових умовах відображає їх
газостійкість та димостійкість. Рослини мають здатність накопичувати в собі
різного роду токсиканти в тому числі і сірчисті сполуки, визначення яких можна
вважити також і проявом фітоіндикаційної реакції на вплив полютантів.
З даних досліджень можна зробити висновок, що досліджувані дерева на
придорожніх ділянках знаходяться в стресових умовах, що зумовлено
забрудненням атмосферного повітря викидами автотранспорту. Про стресові
умови свідчить показник збільшення вмісту сірчистих сполук у корі та показники
рН. Вибрані дослідні породи дерев найчастіше використовують для озеленення
міста, саме по тим причинам, що вони можуть протистояти стресовому впливу.
Результати інших досліджень показали, що кількість органічної речовини в
корі дерев коливається в межах від 79 до 91 % в різних районах. У Дахнівці
(фонова ділянка) кількість органічної речовини 87-88 % в різних породах дерев.
На інших ділянках значення органіки значно коливається як між різними
51
породами дерев, так і між різними ділянками. Найбільша кількість органіки
спостерігається в таких районах як «Богдан», Ж/Д вокзал, Дахнівка, а найменша
кількість – Хімселище, Центр, Митниця, сквер ЧДТУ.
Щодо вмісту важких металів в корі дерев, то вміст коливається в межах
від 1,8 до 5,2 % в різних районах. Окремим випадком є каштан в Хімселищі -
вміст важких металів в його корі складає 8,2%. У Дахнівці (фонова ділянка)
частка важких металів складає 2,6-3,1 % в різних породах дерев. На інших
ділянках значення важких металів значно коливається як між різними породами
дерев, так і між різними ділянками. Найбільша частка важких металів
спостерігається в таких районах як Ж/Д вокзал, Хімселище, Центр, Митниця, а
найменша частка – Дахнівка, сквер ЧДТУ, площа 700-річчя, «Богдан».
Отже, основну небезпеку щодо забруднення довкілля і, зокрема, атмосферного
повітря представляють відпрацьовані гази. До складу відпрацьованих газів входить
більше 1000 різних сполук, лише 200 з них ідентифіковано. До основних серед них
відносяться: оксид вуглецю (СО), вуглеводні (СmHn), альдегіди, канцерогенні
речовини (бенз(а)пірен – С20Н12), оксиди азоту (NOx), сполуки сірки (SO2), тверді
частинки (сажа), сполуки свинцю (PbO2).
Основну небезпеку щодо забруднення довкілля і, зокрема, атмосферного повітря
представляють відпрацьовані гази. До складу яких входить більше 1000 різних сполук,
лише 200 з них ідентифіковано. До основних серед них відносяться: оксид вуглецю
(СО), вуглеводні (СmHn), альдегіди, канцерогенні речовини (бенз(а)пірен – С20Н12),
оксиди азоту (NOx), сполуки сірки (SO2), тверді частинки (сажа), сполуки свинцю
(PbO2).
Рекомендації щодо зменшення вмісту забруднювачів:
1. Щодо автотранспорту – замінити бензин на біопаливо чи інше екологічно
чисте паливо, запровадити об’їздні дороги, щоб не було скупчення
автотранспорту.
52
3. Здійснювати природоохоронну діяльність на автопідприємствах для
запобігання збільшення концентрації викидних газів в атмосферному повітрі
міста.
4. Здійснювати постійний моніторинг викидів автотранспорту на дорогах
міста і особливо у спальних районах.
5. Змінення конструкції, робочих процесів, технології виробництва
автомобілів для зниження токсичності відпрацьованих газів.
6. Удосконалення процесів керування автомобілем, транспортними
потоками, поліпшення дорожніх умов, а також удосконалення планування і
організації перевезення вантажів.
7. Сприяти збільшенню озеленення міста
53
ВИСНОВКИ
Автотранспорт останнім часом є основним забруднювачем атмосфери
багатьох міст України. Значний внесок в забруднення атмосферного повітря
Черкаської області також вносить автотранспорт, кількість якого постійно
зростає. В 2018 р. згідно даних Головного управління статистики викиди
забруднюючих речовин в атмосферне повітря від пересувних джерел не
визначалися, але, як завжди повідомлялось, вони складали 65% - по області, 51%
- по м. Черкаси. Екстраполюючи ці данні ми можемо зазначити, що із зростанням
кількості приватного автотранспорту та одиниць транспорту на автотранспортних
підприємствах міста, загальний об’єм викидів автомобілів не знизився.
Результати досліджень свідчить, що рівень забруднення повітря у
порівнянні з 2017 роком дещо підвищився і характеризується як підвищений
рівень. Найбільш забрудненими залишаються Дніпровський мікрорайон та центр
міста. За даними Черкаського обласного центру з гідрометеорології, індекс
забруднення атмосферного повітря м. Черкаси збільшився з 5,5 (2017 р) до 6,24
(2018 р). Така ситуація сприяє накопиченню токсичних речовин у атмосфері міста
та у об’єктах довкілля.
В якості біоіндикаторів накопичення викидів автотранспорту обрано три
види досліджуваних дерев: гіркокаштан звичайний (Aesculus hippocastanum), липа
серцелиста (Tilia cordata.), тополя пірамідальна (Populus pyramidalis) на чотирьох
дослідних ділянках: ЗАТ «Аврора», Південно-Західний р-н м. Черкаси (завод
«Богдан»), центр міста та рекреаційна зона міста – Дахнівка.
Показники рН гіркокаштана звичайного показали кисле середовище на всіх
дослідних ділянках. Показники рН липи серцелистої показали слабко кисле
середовище на всіх дослідних ділянках, тополі пірамідальної рН кори на всіх
дослідних ділянках показав нейтральне середовище.
Рослини в природних екотопах не містять сірку у великій кількості. Тополя
взагалі найбільш стійка із деревних порід до різних типів повітряних забруднень.
54
Також стресостійким являється каштан, тому його часто висаджують на алеях
біля проїжджих частин.
Вміст сірчистих сполук на дослідних ділянках, може бути обумовлений
більш сприятливими умовами розсіювання шкідливих викидів автотранспорту.
Результати дослідження показали відмінності у накопиченні сірчистих
сполук деревною рослинністю на досліджуваних ділянках та значеннями
показника рН кори, який зменшується у бік кислотності на більш забруднених
територіях. Таким чином вплив викидів автотранспорту можна прослідкувати за
рахунок зворотної реакції рослин на токсичний вплив.
Щодо накопичення металів можна відмітити, що їх вміст в корі дерев
коливається в межах від 1,8 до 5,2 % в різних районах. Окремим випадком є
гіркокаштан в мікрорайоні Хімселища - вміст важких металів в його корі складає
8,2%. У мікрорайоні Дахнівка (фонова ділянка) частка важких металів складає
2,6-3,1 % в різних породах дерев.
Найбільш забрудненими районами в місті є мікрорайон Хімселища, Центр
міста, мікрорайон залізничного вокзалу та Митниця. Інші мікрорайоні меш
завантажені транспортним рухом, тому накопичення полютантів в атмосфері
значно нижче.
Для поліпшення ситуації в місті нами запропоновані заходи, що
сприятимуть оздоровленню екологічних умов на зубруднених ділянках.\
Матеріали роботи пройшли апробацію в рамках Днів Студентської науки
ЧДТУ 2020. А також на XVI Всеукраїнській науковій on-line конференції
здобувачів вищої освіти і молодих учених з міжнародною участю "Сучасні
проблеми екології" м. Житомир, Житомирська політехніка.
55
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Державна служба статистики України [Електронний ресурс]. – Режим
доступу: http://ukrstat.gov.ua/.
2. Линник І.Е. Оцінка та прогнозування екологічного стану дорожнього
господарства [Монографія] / І.Е. Линник. – Харків: ХАНУМг ім. О.М. Бекетова,
2017. – 143 с. Закон України «Про охорону атмосферного повітря» (від 17
листопада 1992 року, № 2708-XII зі змінами) [Електронний ресурс] // Відомості
Верховної Ради України (ВВР). – Режим доступу:
http://search.ligazakon.ua/l_doc2.nsf/link1/T012556.html.
3. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища»
(від 24.12.2015 р., № 918-VIII) // Відомості Верховної Ради України (ВВР). – 2016.
– № 6. – 57 с.
4. Иванов В. Н. Влияние параметров автомобильных дорог на расход
топлива/ В. Н. Иванов, В. И. Ерохов // Автомобильные дороги : науч. журн. –
1982. – № 8. – С. 10-13.
5. Порядок затвердження конструкції транспортних засобів, їх частин та
обладнання [Електронний ресурс] / Наказ Міністерства інфраструктури України
від 17.08.2012 № 521. – Режим доступу :http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/z1586-
12.
6. Порядок організації та проведення моніторингу в галузі охорони
атмосферного повітря [Електронний ресурс] / Постанова КМ України від 9.03.99
№ 343. – Режим доступу : http://zakon5.rada.gov.ua/laws/ show/343-99-%D0%BF.
7. Линник И. Э. Оценка экологической безопасности автомобильных дорог
/ И. Э. Линник, А. Л. Шаповалов // Вестник ХГАДТУ : сб. науч. тр. – 2000. – Вып.
12–13. – С.170–173.
8. Говорун А.Г. Транспорт і навколишнє середовище / А.Г. Говорун, В.Ф.
Скорченко, М.М. Худолій. – К.: Урожай, 1992. – 144 с.
56
9. Иванов В.Н. Экология и автомобилизация / В.Н. Иванов, В.К. Сторчевус.
– К.: Будивельнык, 1990. – 128 с.
10. Иванов В. Н. Кибернетика на автомобильном транспорте / В. Н.
Иванов, А. А. Гаврилов, Н. И. Оханкин. – Москва: Высшая школа, 1971. – 124 с.
11. Линник И. Э. Оценка рассеивания загрязняющих атмосферу веществ с
учетом влияния застройки / И. Э. Линник // Вестник ХГАДТУ : сб. науч. тр. –
1997. – Вып. 6. – С. 31-33.
12. Методика розрахунку викидів забруднюючих речовин та парникових
газів у повітря від транспортних засобів. - [Електронний ресурс] / Затв. Наказом
Держкомстату України від 13.11.2008, № 452. – Режим доступу:
http://ukrstat.org/uk/metod_polog/metod_doc/2008/452/metod.htm.
13. Методика спостережень і оцінки екологічного стану на територіях,
прилеглих до автомобільних доріг і виробничих баз: МС-218-103-2007: методичні
рекомендації. – Українське державне виробничо-технологічне підприємство
«Укрдортехнологія». – Київ, 1999. – 46 с.
14. Голубев И.Я. Окружающая среда и транспорт / И.Я. Голубев, Ю.В.
Новиков . – М.: Транспорт, 1987. – 207 с.
15. Говорушенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на
автомобильном транспорте / 16. Говорушенко Н.Я. .– М.: Транспорт, 1990.–
135 с.
16. Доповідь про стан навколишнього природного середовища в
Черкаській області за 2017 рік. - [Елек тронний ресурс]. – Режим доступу :
http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/z1648-12.
17. Майже 58 тисяч тонн забруднюючих речовин минулоріч потрапили в
атмосферу черкащини: Нова доба. - [Елек тронний ресурс]. – Режим доступу:
http://vikka.ua/novini/25031-majzhe-58-tisyach-tonn-zabrudnyuyuchih-rechovin-
minulorich-potrapili-v-atmosferu-cherkaschini.htm Методичні вказівки до виконання
лабораторних робіт з курсу «Екологія і атмосфера» для студентів екологічних
57
спеціальностей денної та заочної форм навчання / Укл. Смоляр О.М., Жицька
Л.І., Плахотня Л.І. – Черкаси: ЧДТУ, 2008 . – 60 с.
18. Руденко С.С., Костишин С.С., Морозова Т.В. Загальна екологія:
практичний курс. Частина 1. Чернівці.: Рута, 2003. – 320с.
19. Демина Т. А. Экология, природопользование, охрана окружающей
среды: 3-е изд.- М.: Аспект Пресс. - 1996. - 143с.
20. Сухарєв С.М., Чундак С.Ю. Основи екології та охорони довкілля.
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. – К.: Центр
навчальної літератури, 2006. – 394 с.
58
Д О Д А Т О К
59
Додаток А
АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ
1. Жицька Л.І. Оцінка впливу викидів автотранспорту на атмосферу м.
Черкаси / Л.І. Жицька, В.М. Степанець // Тези XVI Всеукраїнської наукової on-
line конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених з міжнародною участю
"Сучасні проблеми екології" м. Житомир, 10 квітня 2020 року. – Житомир:
Житомирська політехніка, 2020. – С. 88.
2. Степанець В.М. Дослідження впливу атмосферних токсикантів на
атмосферу м. Черкаси / В.М. Степанець, Л.І. Жицька // Збірник тез доповідей
студентів науково-практичної конференції ЧДТУ, 27-30 квітня 2020 р. – Черкаси:
ЧДТУ. – С.222.