Методика контроля загрязнения атмосферного воздуха в окрестности аэропорта

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИИ

Департамент воздушного транспорта

Государственный научно-исследовательский

институт гражданской авиации

СОГЛАСОВАНО	УТВЕРЖДЕНО
Начальник управления Экологического контроля и анализа Минэкологии России А.П. Львов «6» апреля 1992 г.	Начальник отдела развития перспективных систем научно- технических программ Департамента ВТ Минтранса РФ «6» апреля 1992 г.

МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО

ВОЗДУХА В ОКРЕСТНОСТИ АЭРОПОРТА

Москва, 1992 г.

Составитель Ю.Н. Кулагин, канд. техн. наук

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение

1.        Контроль эмиссии двигателей воздушных судов в эксплуатации

2.        Рекомендации по снижению эмиссии двигателей воздушных судов

      в эксплуатации

3.   Контроль загрязнения атмосферного воздуха в зоне аэропорта и прилегающей

к нему местности

4.   Концентрация загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности

5.   Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха в зоне аэропорта

6.   Валовый выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов

7.   Испарение углеводородных топлив

8.   Нормативно-технические требования к экологическому паспорту авиапредприятия (выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов)

9.   Нормативы платы за выброс ЗВ авиапредприятиями

Приложение.

      Пример расчета валовых выбросов и определение

      лимитов выброса загрязняющих веществ двигателями

      воздушных судов

Литература

В В Е Д Е Н И Е

Работа выполнена в рамках научно-технической программы ГКНТ 0.85.04 «Разработать и внедрить методы наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, средств контроля ее качества и источников загрязнения», вытекающей из основных положений Закона РФ об охране окружающей природной среды от 19 декабря 1991 г, обязывающего министерства и организации, осуществляющие эксплуатацию самолетов и других передвижных средств и установок, разработать и осуществить комплекс мероприятий по предотвращению и сокращению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ этими средствами и вести ведомственный контроль за охраной атмосферного воздуха и соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вредных воздействий на него.

Выброс загрязняющих веществ двигателями ВС регламентирован Приложением 16 к международной конвенции о гражданской авиации, т.п, эмиссия авиационных двигателей. Действие стандарта распространяется на турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой больше 26,7 кН. Стандарт не распространяется  на двигатель малой тяги, поскольку при относительно незначительных выбросах загрязняющих веществ этими двигателями их доработка часто затруднена.

Аналогичные требования закреплены ГОСТ 17.2.2.04.86 «Охрана природы. Атмосфера. Двигатели газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ», разработанным в рамках настоящей работы.

Требования по эмиссии для вновь разрабатываемых двигателей установлены в соответствии с целевыми нормативами, предложенными ИКАО.

Модель загрязнения аэропорта, используемая в данной методике, разработана КИИ ГА – ГосНИИ ГА.

Введение ограничений на выброс загрязняющих веществ двигателями ВС потребовало проведения широкого комплекса работ по снижению эмиссий серийно выпускаемых и находящихся в эксплуатации двигателей. Проведены сертификационные испытания и получен сертификат соответствия двигателя Д-36 международному стандарту по эмиссии, проведены доработки по эмиссии двигателя НК-86. В настоящее время модифицированный вариант этого двигателя проходит летные доводочные испытания. Проведены стендовые сертификационные испытания двигателя на соответствие международному стандарту по эмиссии, материалы испытаний представлены для сертификации. Продолжаются работы по доводке двигателя ДЗО-КУ по эмиссии. На двигателе НК-8-2У П серии существенно на 30-40% снижена эмиссия НС и СО. Дальнейшее снижение эмиссии двигателя подобной схемы за счет доводки камеры сгорания считается невозможным. Предполагается, что этот двигатель будет заменен двигателем ДЗО-КУ, на котором по имеющимся данным удается получить более глубокое снижение эмиссии.

Двигатель НК-8-2У является самым массовым двигателем ГА дает существенный вклад до 65 % в общее загрязнение атмосферного воздуха от двигателей ВС. Достигнутое на двигателях НК-8-2У П серии снижение на 30-40% эмиссии НС и СО за счет совершенствования может представлять существенный вклад в снижение загрязнения атмосферного воздуха, хотя и не обеспечивает современный уровень требований к изготовляемым двигателям. В последнее время появляются разработки, подтверждающие возможность дополнительного снижения эмиссии этого двигателя за счет перераспределения подачи топлива на режиме малого газа по контурам двигателя, подобная схема реализована на двигателе НК-86. Работы в этом направлении предполагается продолжить на базе ГосНИИ ГА совместно с предприятием-изготовителем.

Вместе с работами по эмиссионному совершенствованию двигателей ВС ведутся работы по снижению эмиссии двигателей в эксплуатации и отработке контроля загрязнения атмосферного воздуха от двигателей.

В соответствие с Рекомендациями ИКАО продолжаются работы по совершенствованию моделей загрязнения мониторингу загрязнения воздушной среды в зоне/окрестности аэропортов с целью накопления данных, подтверждающих необходимость введения контроля загрязнения воздушной среды в зоне аэропортов.

Настоящая методика обобщает опыт, накопленный в области контроля загрязнения воздушной среды при эксплуатации ВС и может быть использована в работах, связанных с проведением ведомственного контроля за охраной атмосферного воздуха и соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

1.  КОНТРОЛЬ ЭМИССИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

Эмиссия двигателей воздушных судов определяет загрязнения атмосферного воздуха в зоне и окрестности аэропорта.

Допустимые уровни эмиссии оксида углерода (СО), несгоревших углеводородов (НС) и оксидов азота (NO_х) для двигателей ВС регламентированы Приложением 16 ИКАО, т.2 «Эмиссия авиационных двигателей» и аналогичным ему отечественным стандартам. В указанном Приложении предложена общая методика проведения сертификационных испытаний и эмиссии, а также даны основные технологические требования к газоанализирующей аппаратуре, необходимой для проведения таких испытаний.

Соответствие типа двигателя стандарту по эмиссии двигателей определяется стендорыми  испытаниями. Однако, фактические характеристики эмиссии двигателей в условиях эксплуатации могут существенно отличаться от стендовых вследствие экземплярного разброса, наработки двигателя, регулировки его систем, что важно учитывать при контроле эмиссионных характеристик двигателя в эксплуатации. Следует учитывать также изменение атмосферных условий (температура, давление, влажность окружающего воздуха), которые могут меняться в достаточно широком диапазоне. Поэтому, определение эмиссионных характеристик двигателей в натурных исследованиях, является важной составной частью проблемы контроля эмиссии авиадвигателя.

1.1      Назначение методики.

Данная методика предназначена для проведения измерений эмиссии газообразных загрязняющих веществ турбореактивных и турбовентиляторных двигателей ВС, работающих на углеводородных топливах, и определения соответствия данного экземпляра (или типа) двигателя требованиям по эмиссии двигателей, оценки экземплярного разброса характеристик эмиссии.

1.2.  Подготовительные работы.

1.2.1. Исследования проводятся на двигателе в обычной для данного типа ВС компоновке.

1.2.2. Измерения проводятся на двигателе в обычном для данного типа ВС компоновке.

1.2.3. Газоаналитическая аппаратура для измерения эмиссии двигателей размещается вблизи двигателей самолета (сбоку от самолета) на расстоянии не более 20 м от исследованного двигателя.

1.2.4. Обеспечивается электропитание (220 В, 50 Гц) газоанализирующей аппаратуры.

1.2.5.  Устанавливается радиосвязь (СПУ) между кабиной экипажа и операторами газоанализирующей аппаратуры.

1.2.6.  Пробоотборник устанавливается на соплом исследуемого двигателя на подвижной платформе с помощью выдвижной штанги таким образом, чтобы точки пересечения трубок отбора совпала с осью двигателя, а плоскость отбора проб была параллельна срезу сопла и находилась на удалении не более 0,5 диаметра сопла двигателя.

1.2.7.           Обеспечивается надежное закрепление подвижной платформы.

1.2.8.           Прогрев газоанализирующей аппаратуры выполняется не менее чем на четыре часа до начала гонки двигателя, до стабилизации режима работы измерительных систем.

1.2.9.           После выхода на режим и стабилизации параметров работы аппаратуры производится ее калибровка.

1.3.               Технические требования к газоаналитической аппаратуре.

1.3.1.           Газоаналитическая измерительная аппаратура, применяемая при контроле эмиссии двигателей ВС, должна отвечать требованиям ГОСТ 17.2.2.04-86.

1.3.2.           Анализ содержания в пробе оксида и диоксида углерода (СО и СО₂) проводится с помощью инфракрасных анализаторов, использующих принцип дифференциального поглощения энергии в параллельных, соответствующим образом стабилизированных элемента, содержащих отобранный и стандартный газ. Конструкция анализаторов должна обеспечивать функции управления и регулирования потоков температуры газа, содержащегося в пробах, а также потоков нулевого и калибровочных газов.

1.3.3.  Анализ содержания в пробе оксидов азота (NO, NO_x) проводится с помощью анализаторов, с использующих для измерения концентрации оксида азота (NO) метод хемилюминесценции, в соответствии с которым, интенсивность излучения вступающего в реакцию оксида азота (NO) с добавлением озона (О₃) пропорциональна концентрации (NO). Предварительно проводится преобразование диоксида азота (NO₂)  в оксид азота (NO) в конвекторе, обладающем необходимой эффективностью. Результат измерения концентрации оксида азота (NO) в совокупности с концентрацией преобразованного оксид азота диоксида азота (NO₂) пропорционален содержанию в пробе оксидов азота (NO_x).

Конструкция анализатора должна обеспечивать функции управления и регулирования потоков и температуры газа, а также процедуры тарировки нуля, диапазона измерений и эффективности конвертера.

1.3.4.   Анализ содержания в пробе суммарных углеводородов (общего содержания углеводородов, суммы углеводородов – С₂ Н₄) проводится с помощью анализатора, использующего метод пламенной ионизации, заключающийся в пропускании потока пробы газа через пламя топливного газа, находящегося между электродами подогретого пламенно- ионизационного детектора.

Ионизационный ток, проходящий между электродами пропорционален массовому расходу углеводородов, вступающих а процесс горения водорода, входящего в состав топливного газа. Конструкция анализатора должна обеспечивать функции регулирования температуры перепуска и расхода проб газов, а также проведение эффективных контрольных тарировок диапазона измерений и нуля.

1.4. Технические требования к пробоотборной системе.

1.4.1  Пробоотборная система, используемая при проведении измерений эмиссии двигателей, должна отвечать требованиям ГОСТ 17.2.2.04.86.

Пробоотборник с помощью подвижной штанги, установленной на подвижной тележке, подводится к срезу сопла двигателя, и тележка закрепляется с помощью грузов. В зависимости от типа и размеров двигателя определяется место и расположение точек отбора пробы, обеспечивающих представительность проб, остальные отверстия пробоотборной системы заглушаются.

1.5. Требования к проведению измерений.

1.5.1.  Измерения эмиссии двигателей ВС в условиях эксплуатации имеет следующие особенности:

- контроль, измерение и установка режима работы двигателей производится по штатным приборам, установленным в кабине экипажа. Регистрация режимов работы двигателей проводится визуально по штатным приборам или по данным бортового самописца (МСРП).

1.5.2.  Значения тяги двигателя (R), расхода топлива и воздуха (G_т, G_в), температура и давление воздуха на входе в камеру сгорания (F_к) определяется по характеристикам двигателя в зависимости от частоты вращения ротора двигателя. Параметры окружающей среды (температура, давление и влажность воздуха) определяется по данным метеослужбы для условий аэропорта.

1.5.3.  Измерения проводятся последовательно во всем диапазоне эксплуатационных режимов с шагом, необходимым для получения функциональных зависимости индексов эмиссии (EI), от режима работы двигателей. При этом, каждая точка характеристики определяется дважды при прямой и обратном ходе измерения режима, позволяющим учесть влияние прогрева двигателя.

Выбор режимов в диапазоне от малого газа (земного) до взлетной должен обеспечить надежное определение приведенных к стандартным атмосферным условиям значений индексов эмиссии на каждом из четырех режимов, составляющих условный цикл взлетно-посадочных операций (ГОСТ 17.2.2.04-86). В зоне режимов близких к малому газу, измерения следует проводить не менее, чем на трех режимах.

1.5.4.  Установка режима двигателя производится по указателям оборотов ротора каскада низкого давления (n_нд).

1.6.       Требования безопасности.

1.6.1.  При выполнении измерений эмиссионных характеристик двигателей в эксплуатации, а также при проведении регулировочных, наладочных, калибровочных и подготовительных и измерениям работ должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

- система эмиссионных измерений должна быт надежно заземлена, если в розетках отдельных анализаторов не предусмотрен третий заземляющий контакт, необходимо использовать вилку для заземления;

- в анализаторе оксидов азота (NО_x) боковые и верхняя поверхности левой части прибора (от оператора, находящегося лицом к передней панели сигнализатора), а также передний скос в режиме работы прибора имеют повышенную температуру. Во избежании ожога требуется соблюдать меры предосторожности при соприкосновении с этими поверхностями;

- при работе анализатора NО_x генерируется токсичный газ-озон. Перед началом работ по обслуживанию, демонтажу и работ, связанных с разъединением трубопроводов следует отключить электропитание;

- при работе анализатора NО_x во избежание контакта операторов с токсичными газами, необходимо выходные штуцеры «cyhaust» (выхлоп) и «sypass» (перепуск), находящиеся на задней панели анализатора, соединить отдельными трубопроводами диаметром равным или более 6,3 мм (1/4) с вентиляционной линией;

- в процессе нормальной эксплуатации анализатор NО_x не вскрывается. Работы внутри корпуса анализатора должны производиться только квалифицированным специалистом. Для безопасности работы обслуживающих специалистов некоторые части анализатора смонтированы под щитками или футлярами. Запрещается снимать указанные щитки и футляры;

- при работе анализатора суммарных углеводородов (С₂Н₄) в целях безопасности работы должна проводиться непрерывная индикация наличия горящего пламени горелки с автоматической отсечкой топливного газа в случае срыва пламени;

- до подключения электропитания особенно тщательно следует проверить герметичность топливных линий. Утечки топливного газа могут привести к взрыву;

-  для обеспечения безопасности работы при остановке прибора необходимо сначала выключить подачу топливного газа, затем воздуха и аналитического газа. При необходимости разборки прибора, после отключения электропитания следует дать термостату охладить до комнатной температуры (3 часа);

- при проверке электрических утечек и необходимого в этом случае отсоединения высокоомного кабеля от горелки в целях безопасности и предотвращения выхода из строя транзистора схемн, необходимо убедиться, что кабель заземлен;

-  для замены фильтра в линии отбора после выхода прибора на рабочий режим и прогрева термостата, необходимо использовать асбестовые рукавицы.

Расчет индексов эмиссии загрязняющих веществ.

1. По данным испытаний определяются концентрации загрязняющих веществ в пробе выхлопных газов исследуемого двигателя (диоксида углерода – CO₂, оксида углерода – СО, суммарных углеводородов – СН и оксидов азота NO_x для i-режима).
2. Определяются коэффициенты атомарного соотношения содержания водорода и углерода (Н/С и c) соответствующие применяемому при испытаниях топливу.
3. Значения измеренных по штатным приборам оборотов ротора каскада низкого давления приводятся по атмосферным условиям.
4. Рассчитывается соотношение воздуха к топливу:

где

[CO]_i [CO₂]_i [HC]_i – концентрации оксида углерода, диоксида углерода и суммарных углеводородов соответственно.

5. Рассчитываются значения коэффициента избытка воздуха:

                              

6. Рассчитываются значения отношения концентраций оксида азота к сумме оксидов азота в пробе:

                                  [NO];/[NО]_x;

где [NO] ; [NО_x] – концентрации оксида азота и оксидов азота соответственно.

7. Рассчитывается индексом эмиссии оксидов азота (NО_x), оксида углерода (СО) и углеводородов (Н_с);

                    ЕINO_xi = 46,008 [NО_x]_i /А;

                    ЕICO_i = 28,011 [CO]_i /А;

                    ЕIH_ci = 16,043 [H_c]_i / А;

8. Рассчитываются также значения полноты сгорания

                     h_i = 1 – 24,10^-5 (EICO_i + 4,83 EIHc_i)

и значения соотношения индекса оксида углерода и индекса углеводородов:

                                          b = EICO_i / EIHc_i

2.            РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ ЭМИССИИ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1.   Снижение эмиссии и источников.

Двигатели воздушных судов отечественного производства не удовлетворяют требованиям международного стандарта Приложение 16 и Конвенции о международной гражданской авиации, т.П. Эмиссия авиационных двигателей. Исключение составляет двигатель Д-36, прошедший сентификационные испытания и имеющий сертификат соответствия международному стандарту в полном объеме требований. Стандарт распространения на турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой более 26,7 кН, изготовленные после января 1986 г.

В соответствии с решениями МАП-МГА продолжаются работы по доводке отечественных двигателей до уровня требований международного стандарта и их сертификации по эмиссии. Закончены сертификационные испытания двигателя НК-86. Однако, предоставленные предприятием-изготовителем материалы сертификационных испытаний содержат значительные отступления от процедур проведения таких испытаний, установленных стандартом в части методом и измерительных систем, используемых при сертификационных испытаниях двигателей. Одновременно с этим, двигатель в варианте предложенных предприятием-изготовителем доработок прошел испытания на базе ГосНИИ ГА, оснащенной необходимыми средствами измерения, отвечающими требованиям стандарта. Результатами испытаний не подтверждены результаты, полученные предприятием-изготовителем. В настоящее время двигатель доработан по результатам совместных МАП-МГА испытаний и должен быть представлен для повторных испытаний.

Проведение сертификационных испытаний двигателя Д-ЗОКУ также задерживается, но по данным предварительных испытаний двигатель ДЗО-КУ имеет лучшие перспективы по сравнению с двигателем НК-8-29. Однако, используемые в этих испытаниях измерительные системы также не отвечают требованиям стандарта. Для обеспечения сертификации этих двигателей необходимо оснастить предприятия-изготовителей необходимой измерительной аппаратурой или использовать в этих испытаниях измерительные системы, имеющиеся в распоряжении смежных организаций.

Двигатели подпадающие под действие международного стандарта (Приложение 16, т.П. Эмиссия авиационных двигателей) должны отвечать следующим требованиям по эмиссии газообразных веществ:

масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателем за условный валентно-посадочный цикл определенный в соответствии с процедурами установленными стандартами, отнесенная к валентной тяге, не должна превышать:

углеводороды (НС) – 19,6 г/кН

оксид углерода (СО) – 118 г/кН

оксиды азота (NО_x) – 40+2 Пк

где ПК – степень повышения давления за компрессором.

На эксплуатируемых двигателях, не подпадающих под действие стандарта или подлежащих замене, дающих значительный вклад в загрязнение воздушной среды, в соответствии со сложившейся международной практикой также должны быть снижены уровни эмиссии. К числу таких двигателей в первую очередь относится двигатель НК-8-2У, дающий порядка 65% общего загрязнения воздушной среды в результате операция ВС.

На двигателе НК-8-2У П серии достигнуто существующее на 30-40 % снижение выброса НС и СО. Дополнительные возможности снижения эмиссии этого двигателя связана с перераспределением подачи топлива в контурах двигателя на режиме малого газа, обеспечивающего более эффективное горение, позволяющего повысить эффективность процессов горения в камере сгорания двигателя с уменьшением выброса двигателем продуктов неполного сгорания, подобно тому, как это осуществлено на НК-86. Предполагается продолжить эти работы совместно МАП-МГА. При положительных результатах этих работ перенастройка регуляторов подачи топлива на двигателях НК-8-2У может быть выполнена в эксплуатации.

Другой массой двигатель Д-30 в настоящее время снят с производства. Общий вклад этого двигателя в загрязнение воздушной среды от двигателей ВС существенно ниже, около 10 % и при предполагаемой замене в эксплуатации воздушных судов, на которых они установлены, на новые типы, доработка этих двигателей не целесообразна.

На вновь разрабатываемые двигатели распространяются «Временные нормативы на эмиссию загрязняющих веществ для новых типов двигателей, разрабатываемых для самолетов гражданской авиации, Мап-МГА, 1983 г.»

Эти нормативы соответствуют целевым нормативам для перспективных двигателей, предложенных ИКАО и включают более жесткие по сравнению с действующим стандартом требования по эмиссии газообразные веществ

углеводороды (НС) – 9,06 г/кН при Пк < 16,2

-          35 (0,92)^ПК г/кН при 16,2 £ ПК < 25

-          4,35 г/кН при ПК ³ 25

оксид углерода (СО) – 100 г/кН при ПК < 16,5

-          26300/П²к г/кН при 16,5 £ ПК < 25

-          42 е/кН при ПК ³ 25

оксида азота (NО_x) – (32 + 0,8 ПК) г/кН

где ПК – степень повышения давления за компрессором.

Эти нормативы распространяются на турбореактивные к турбореактивные двухконтурные двигатели. В соответствии с имеющимися рекомендациями ИКАО, эти нормативы могут быть распространены на турбовинтовентиляторные двигатели нового поколения двигателей. Предполагается провести разработку таких предложений в рамках ИКАО.

Доработка турбовинтовых двигателей и газотурбинных двигателей малой тяги (меньше 26,7 к/Н) не представляется целесообразной (Рекомендации ИКАО) из-за незначительного вклада двигателей этого типа в суммарное загрязнение воздушной среды и относительно большей стоимости таких доработок.

Отдельно рассматриваются ограничения по эмиссии вертолетных двигателей. Это связано, в первую очередь с тем, что вертолеты используются в большем приближении к населенным пунктам, часто непосредственно в зоне города. Подготовка предложений но нормированию вертолетных двигателей ведется в рамках ИКАО. В этой связи предполагается продолжить начатые ГосНИИ ГА работы по оценке выброса загрязняющих веществ двигателями вертолетов, в том числе, при использовании в качестве топлива газа.

Эксплуатационные методы снижения эмиссии двигателей.

Эксплуатационные методы снижения эмиссии двигателей связаны со снижением эмиссии в источнике (2), выбором режимов выполнения отдельных операция ВС в зоне аэропорта, позволяющих уменьшить выброс загрязняющих веществ (6).

2.2.1 Регулировка двигателей

Снижение эмиссии двигателя эксплуатационными методами связано с установлением более жестких допусков на регулировку двигателей, обеспечивающих снижение валовых выбросов загрязняющих веществ или снижению эмиссии двигателей на отдельных точках в зоне аэропорта или прилегающей к нему местности.

В частности, смещение допуска регулировки оборотов ротора низкого давления в области режима малого газа существенно влияет на величину индекса эмиссии НС и СО, что подтверждается данными испытаний. Однако, эффективность таких методов с учетом экземплярного разброса параметров двигателей и их регулировки двигателей невелика и в настоящее время не может быть рекомендована для эксплуатации.

2.2.2. Оптимизация режимов полета.

Оптимизация режимов полета на этапах разбега взлета, набора высоты, а также захода на посадку в общем случае при некотором возможном снижении массы выброса загрязняющих веществ практически не оказывает влияние на концентрации загрязняющих веществ на поверхности. Исключение может составлять выполнение ВС, когда это позволяет длина ВПП, на номинальном режиме работы двигателей. Такой прием предусматривается руководствами по летной эксплуатации некоторых типов ВС с целью увеличения ресурса работы двигателей.

Применение взлета ВС на номинальном режиме работы двигателей дает существенное снижение выброса NО_x в зоне аэропорта. Вместе с тем, использование этого метода возможно только на некоторых типах ВС при обеспечении безопасности полетов (длина ВПП, условия видимости т и.п.) и не является определяющим в настоящее время.

2.2.3. Оптимизация режимов и схем выполнения операций ВС в зоне аэропорта.

По данным анализа взлетно-посадочных циклов ВС около 80 % сумраков массы выброса загрязняющих веществ приходится на этапы запуска и прогрева двигателей, руления самолета от мест стоянки до ВПП, ожидание взлета.

При осуществлении посадочного цикла движения вклад этапа руления в общий уровень загрязнения составляет около 50 %, при этом более 90 % суммарной массы выброса загрязняющих веществ при рулении ВС составляет продукты неполного сгорания. Оптимизация режимов и схем выполнения руления ВС в зоне аэропорта, включая прогрев двигателей и запуск двигателей, позволяет существенно уменьшить загрязнение воздушной среды в зоне аэропорта.

В таблице 2.1. приведены эксплуатационные приемы уменьшения массы выброса загрязняющих веществ и эффективность их использования на этапе руления ВС, рис. 1.

Наиболее эффективными приемами уменьшения массы выброса загрязняющих веществ является руление ВС на части работающих двигателей или применение буксировщика для транспортировки самолета. При выполнении руления ВС на части двигателей требуется дополнительные затраты времени для выполнения запуска и прогрева неработающего двигателя. Выполнение руления на меньшем числе работающих двигателей для выполнения руления. Эффективность выполнения руления на меньшем количестве двигателей определяется величиной эффективного времени руления:

                                          

где DH_i – приращение массы выброса загрязняющих веществ для данного ингредиента загрязнения;

      DQ_i – приращение производительности выброса загрязняющих веществ для данного ингредиента загрязнения.

Выполнение руления на части работающих двигателей, также как и буксировка самолета позволяет добиться перераспределения поля концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и снизить уровни концентрации загрязняющих веществ в отдельных точках в зоне аэропорта на прилегающей к нему населенной местности.

Таблица 2.1.

Эффективность применения эксплуатационных приемов снижения выброса

загрязняющих веществ при рулении ВС

Эксплуатационные приемы	Уменьшение массы выброса, %
	продуктов не полного сгорания СО, Нс	оксидов азота NOx	расхода топлива Gт
1. Применение буксировки самолета	35-50	5-10	26
2. Руление самолета на части двигателей	30	-	3
3. Упорядочение графики движения, уменьшение задержек	7	1-3	1-2
4. Оптимальное распределение самолетов по ВПП при наличии нескольких полос	15	5	10

Относительная величина выброса загрязняющих

веществ и величина эффективного времени руления воздушного

 судна на различном числе работающих двигателей

                               Q

                                 100    

                                                                                                                                                                                          СО

                                                                                                                                                                                                               NO_x

                                 50

                                                       1             2             3               п_дв           

                     t рул. эф, с.

                               400

                               300

                              200

                               100

                                                      1             2             3               п_дв

Рис. 1.

2.2.4 Выбор схем руления ВС.

Оптимизация схем руления ВС в зоне аэропорта, включая возможность выбора преимущественного направления курса взлета и посадки ВС в данном аэропорту позволяет дополнительно использовать возможности более благоприятного перераспределения поля концентрации загрязняющих веществ вблизи зон размещения авиапассажиров (аэровокзал) или прилегающей к аэропорту населенной местности.

Выбор схем и режимов выполнения операция ВС в зоне окрестности аэропортов осуществляется по данным модели загрязнения, рассчитанной для данных атмосферных условий, интенсивности движения ВС и уровней предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ применительно к зоне и окрестности аэропорта.

2.2.5. Применимость рекомендаций

При разработке мероприятий по снижению загрязнения воздушной среды в отдельном аэропорту необходимо исходить из следующих оценок:

-          валового выброса загрязняющих веществ в данном регионе и непосредственного вклада рассматриваемого аэропорта в это загрязнение;

-          концентрации загрязняющих веществ в зоне и окрестности аэропорта и возможности превышения предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему населенной местности;

-          соответствия характеристик эмиссии двигателей, которыми оснащены ВС, выполняющие операции в данном аэропорту, стандарту по эмиссии, Приложение 16 ИКАО, т.П, Эмиссия авиационных двигателей, и наличие сертификата соответствия двигателя этому стандарту;

-          массы выброса загрязняющих веществ двигателями ВС за взлетно-посадочный цикл или при пролете ВС над территорией данного региона.

Последнее определяет размеры возможной компенсации (штрафа) за принесенный ущерб. Система таких штрафов, взимаемых двигателями  ВС в зоне и окрестности аэропорта или при пролете территории данного региона (страны) устанавливается начиная с 1989 г. рядом стран. Предполагается, что независимо от наличия на борту ВС сертификата соответствия стандарту ИКАО по эмиссии двигателей.

В то же время властями аэропорта в соответствии о существующей практикой может быть наложен запрет на полеты того или иного типа ВС, если последний не имеет сертификата соответствия двигателей, установленных на этом ВС, международному стандарту.

Фактические уровни загрязнения (масса выброса и концентрация загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему населенной местности) определяется в каждом отдельном случае в объеме необходимом для решения той или иной задачи в рамках контроля загрязнения воздушной среды. При этом измерения производятся в точках, где ожидается появление максимальных концентраций загрязняющих веществ или превышение предельно допустимых концентраций.

При превышении предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и его окрестности необходимо идентифицировать источники загрязнения воздушной среды в зоне аэропорта и провести необходимые мероприятия по снижению эмиссии двигателей ВС в зоне аэропорта, рекомендуемых настоящей методикой. Введение таких мероприятий не должно снижать требования эксплуатационной надежности и безопасности полетов ВС.

3. КОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОО ВОЗДУХА

В ЗОНЕ АЭРОПОРТА И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ К НЕМУ МЕСТНОСТИ

Загрязнение воздушной среды в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности определяет валовый выброс (М) загрязняющих веществ в зоне данного аэропорта (региона) и концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему населенной местности.

Масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС в зоне аэропорта (региона), определяется с помощью методов, изложенных в разделе 6 настоящей методики. Применительно к воздушным судам предельно допустимыми выбросами является масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателем воздушного судна в течение взлетно-посадочного цикла, определенная в соответствии с ГОСТ 17.2.2.04-86 и отнесенная к величине взлетной тяги двигателя.

Концентрация загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности определяется с помощью методов, изложенных в разделе 4 настоящей методики. Поле загрязнения воздушной среды (уровни равной концентрации) в зоне аэропорта и прилегающей к нему населенной местности, рассчитанные с помощью модели загрязнения аэропорта, описанной в разделе 4 методики может быть уточнено выборочными измерениями в отдельных точках в зоне распространения примеси загрязняющих веществ от двигателей ВС, выполняющих операции в данном аэропорту.

По данным модельных исследований устанавливаются область распространения и концентрации загрязняющих веществ от двигателей ВС в зоне и окрестности аэропорта при наиболее неблагоприятных условиях распространения (скорость и направление ветра) примеси загрязнения, определяющих загрязнение примывающей к аэропорту населенной местности, или отдельных зон аэропорта, в которых могут находиться авиапассажиры, или других зон, защищаемых от загрязнения.

Превышение предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в зоне данного аэропорта и прилегающей к нему населенной местности определяется по данным измерений максимально разовой концентрации загрязняющих веществ в отдельных точках, где можно ожидать превышения установленных нормативов чистоты воздуха.

Применительно к зоне аэропорта контролю подлежат выбросы оксидов углерода (СО), углеводородов (НС) и оксидов азота (NO_x). При этом выбросы СО и НС, характерны для зоны, в которой производится запуск двигателя ВС, зоны руления ВС при подготовке взлета и после посадки и зоны ожидания взлета ВС, а выброс NО_x – для зоны разбега и взлета ВС. Механизм распространения СО в зоне аэропорта аналогичней  механическому распространению НС. Допускается проведение контроля одного из компонентов.

Настоящая методика устанавливает методы выполнения измерений концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности.

Средства измерения.

В качестве стандартного прибора для измерения концентрации ЗВ в атмосферном воздухе используются универсальный газовый монитор, представляющий собой количественный газоанализатор с управлением от микропроцесса, позволяющий проводить с высокой точностью, надежностью и стабильностью определение содержания газов.

Принцип работы основывается на методе фотоакустического инфракрасного анализа, позволяющего регистрировать в атмосферном воздухе газы, поглощающие инфракрасный свет. Прибор должен быть оснащен соответствующими оптическими фильтрами (максимум 5 фильтров), что позволяет селективно определить концентрацию пяти газов и водяного пара, содержащихся в пробах воздуха.

Имея одинаковую базовую концентрацию, оптические фильтры имеют различные характеристики. Каждый фильтр содержит комбинацию трех инфракрасных фильтров: полосового фильтра, длинноволнового заграждающего фильтра и коротковолнового заграждающего фильтра. Общая характеристика пропускания оптического фильтра определена характеристикой полосового фильтра и характеристиками заграждающих фильтров, предотвращающих прохождение света с более длинными и короткими длинами волн, при этом полосовой фильтр определяет среднюю длину волны и ширину полосы пропускания оптического фильтра, и благодаря этому поддающийся выявлению газ или газы.

Водяной пар, который почти всегда присутствует в окружающем воздухе, поглощает инфракрасный свет практически во всем диапазоне спектра. Специальный оптический фильтр в диске прибора способствует определению содержания водяного пара во время каждого измерительного цикла, осуществляя тем самым автокомпенсацию влияния водяного пара.

Принцип действия прибора.

Проба воздуха с помощью насоса отсасывается через два воздушных фильтра в измерительную камеру, герметично закрываемую с помощью впускного выпускного клапана.

Моделированный свет от источника проходит через один из оптических фильтров и селективно поглощается контролируемым газом. Поглощение света вызывает изменение температуры газа, которая повышается и понижается вследствие пульсаций света, что приводит к соответствующему повышению и понижению давления газа в закрытой камере. Два микрофона, установленных в камере, воспринимают изменение давления, которое прямо пропорционально концентрации контролируемого газа, находящегося в камере.

Длительность рабочего цикла при измерении содержания только одного газа или водяного пара (проба отбирается из окружающего прибор воздуха) около 30 сек, а при анализе пяти газов и водяного пара приблизительно до 105 сек.

4. КОНЦЕНТРАЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЗОНЕ АЭРОПОРТА

И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ К НЕМУ МЕСТНОСТИ

При расчете предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ для источников загрязнения атмосферного воздуха используются максимально разовые концентрации загрязняющих веществ, период осреднения которых равен 30 мин.

4.1. Максимально разовая концентрация загрязняющих веществ

Значение максимально разовой концентрации загрязняющих веществ в исследованной точке (x, y, z) в результате выброса загрязняющих веществ двигателями воздушного судна определяются соотношением:

                                                                                                                      (1)

где q_мр – максимально разовая концентрация загрязняющих веществ, мг/м³

      q_мм – максимальное значение мгновенной концентрации загрязняющего вещества в точке (х, у, z) в момент tм рассчитывается по следующей формуле:

Максимальное значение мгновенной концентрации загрязняющего вещества в точке (x, y, z) в момент t_м рассчитывается по следующей формуле:

                             (2)

где х^’, у^’, z^’ – текущие координаты источника примеси.

x^’= х_о + U_nt^’ +

y^’ = y_o + V_nt^’ +

z^’ = z_o + W_nt^’ +

График определения коэффициента пересчета К_зо

К_зо

 

 

160

140

120

100

              80

              60                                                                              Dt_эф 0

                                                                                                       40

             40         600

                                                                                                                              80

            20                                                                                                                                160

                                                                   1800

                 3                        4                                 5                               6                                7  ln t_м

Рис.2.

Определение угла

 

 

                                                                      y                                    

                                           U_н                                                               U_стр

                                                                      U_в

Рис.3.

x_o, у_o, z_o – начальные координаты источника м;

U_n, V_n, W_n – составляющие вектора скорости источника м/с;

a_n, b_n, c_n – составляющие вектора ускорения источника м/с;

U_в – вектор скорости ветра м/с;

t_o, t₁ – интервал времени действия источника (время этапа или цикла движения        источника), с;

Н – результирующий подъем оси струи над поверхностью, м;

к_х, к₁, к₇ – коэффициент турбулентности диффузии м²/с;

t – время интегрирования, с;

Q – производительность выброса загрязняющего вещества г/с;

s_х, s_у, s_z – значения дисперсий рассеивания примеси загрязняющего вещества в момент начала воздействия атмосферной турбулентности, м.

Необходимые для расчета значений концентрации загрязняющих веществ по выражению параметры выхлопной струи двигателя определяются следующим образом. Результирующий подъем оси выхлопной струи двигателя самолета Н вычисляется по формуле:

                                      Н = h_дв + 37 / U_в + s_z                                                         (3)

Величины дисперсий рассеивания примеси загрязняющих веществ в момент начала воздействия атмосферной турбулентности, обусловленные расширением выхлопной струи авиадвигателя, s_х, s_у, s_z, определяются следующим образом:

s_z = 14,75 – 0,44 х U_в cos Y

а) ось ОХ поля параллельна направлению движения источника

s_x = s_z ; s_у =

б) ось ОХ поля перпендикулярна направлению движения источника

;                        

где n – количество двигателей;

     l – расстояние между центральными осями крайних работающих двигателей, м;

       y - угол между векторами скорости истечения струи и скорости ветра (рис.2.).

Производительность выброса загрязняющих веществ является одной из характеристик двигателя и определяется режимом его работы.

Коэффициенты турбулентной диффузии к_х, к_у, к_z определяется по данным состояния атмосферы. При расчете концентрации загрязняющих веществ по формуле (2) выбор значений к_х, к_у, к_z осуществляется с помощью таблицы 1.

Таблица 1.

Определение условий рассеивания примесей в загрязнениях

веществ в атмосферном воздухе

Тип	Интенсивность атмосферной турбулентности	Скорость ветра в м/с	кz м/c	кх, ку м2/с	Облач-ность	Время суток	Полу-годие
1	Отсутствует	штиль	0	0	ясно	ночь	теплое
2	Очень слабая	1,5 -²-	0,4 -²-	0,6 -²-	-²- переменно	день ночь	холод год
3	Слабая	1,5 ¸ 3	0,5¸1,3	0,6¸1,0	ясно	-²-	-²-
4	Умеренная	1,5¸3 3¸6	1,3¸2,5 -²-	0,7¸1,2 1,2¸2,5	-²- пасмурно	-²- ночь	год год
5	Развитая	-²- 6¸9	2,5¸3,5 -²-	-²- 2¸4,5	ясно пасмурно	день ночь	-²- -²-
6	Сильная	6¸10 -²-	3,5¸5 -²-	5¸10 -²-	ясно переменно	-²-	-²-
7	Очень сильная	11¸12 -²-	5 -²-	10 -²-	ясно переменно	-²- -²-	-²- -²-

При расчете концентрации загрязняющих веществ с целью определения величины предельно допустимых выбросов для различных источников, размещенных в зоне аэропорта, выбор значений среды осуществляется из условий, что диффузия примеси загрязняющих веществ будет минимальной. Модель расчета (2) в условиях штиля не действительна.

Время tм установления в точке (х,y,z) максимальной концентрации загрязняющих веществ определяется по формуле:

                                    

Где: L – расстояние от источника до исследуемой точки поля м;

        U_в – скорость ветра м/с.

Величина коэффициента пересчета К₃₀ определяется по графику из рис.1 или с помощью следующих выражений:

К₂₀ = 13,3 – (lgt_м – 4,6) х 3,35 x К₁ для lgt_м ≤ 4,6                                                        (6)

К₃₀ = 13,3 – (4,6 – lgt_м) х 9,57 х К₁, для lgt_м > 4,6

где К₁ = 6 – 1,07 х 10^-4Δt_эф                     для Δt_эф ≤ 560

      К₁ = 1 – (Δt_эф – 560) 0,0004        для 560 < Δt_эф

      К₁ = 0,522

В формулах (6) величина интервала времени переноса загрязняющих веществ через точку (х, у, z) определяется:

                                                                                            (7)

где U_в – скорость источника, м/с

5. МОНИОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

В ЗОНЕ АЭРОПОРТА.

В соответствии со стандартами качества воздуха применительно к двигателям воздушных судов регламентируется выброс:

-          оксида углерода (СО)

-          суммарных углеводородов (НС)

-          оксидов азота (NO_x, NO₂, NO)

-          взвешенных частиц (сажа)

-          диоксида серы (SO₂)

По имеющимся данным загрязнение атмосферного воздуха в зоне аэропорта не превышает 3-4 % от общего загрязнения и обычно не требует проведения специального контроля. Однако, если к зоне аэропорта близко примыкает населенная местность или особенности рельефа и метеоусловия, так же как и повышение фоновые концентрации могут вызывать повышенные уровни загрязнения в этих районах, проведение мониторинга загрязнения может значительно облегчить контроль качества воздуха в окрестности аэропорта.

В последнее время предложены автоматизированные системы контроля загрязнения воздуха, позволяющие значительно повысить точность и надежность измерений и имеющих низкую эксплуатационную стоимость. Применение этих систем для мониторинга загрязнения воздуха на территории и в окрестности может обеспечить эффективный контроль загрязнения воздуха в окрестности аэропортов ГА.

Выбор параметров контроля.

Образование и распространение примесей оксида углерода (СО) и углеводородов (НС) от двигателей воздушных судов в зоне аэропорта определяют практически одни и те же механизмы. Выброс оксидов углерода  и углеводородов связан с неполным сгоранием топлива, особенно на режимах малого газа (руление воздушного суда) и соответственно эти компоненты загрязнения в большей мере присутствуют в зоне запуска и руления воздушных судов. В зоне валентно-посадочной полосы преобладает выброс оксидов азота.

Проведение модельных и натуральных исследований позволили получить надежные  методы  расчета   максимальных  разовых   концентраций     загрязняющих веществ (осредненная за получасовой период), применяемых при расчете предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ. Использование модели загрязнения позволяет вести мониторинг по одному из компонентов загрязнения. Обычно это СО и НС.

Размещение мониторинга.

Использование в системе мониторинга моделей загрязнения воздуха позволяет ограничить число мониторов в зоне аэропорта. Обычно достаточно разместить мониторы в точках вблизи исполнительных стартов и в зоне запуска двигателей.

Требования к системам мониторинга.

Мониторинг токсичных газов в составе автоматизированной системы контроля представляет собой высокочувствительный с большой избирательностью измерительный прибор, предназначенный для проведения длительного мониторинга в условиях воздействия внешней среды при минимальном обслуживании.

Высокая чувствительность прибора достигается за счет применения метода фотоакустической инфракрасной спектроскопии, имеющей ряд преимущества перед используемыми ранее методами. Надежность измерений обеспечивается автопроверками, проводимыми в автоматизированном режиме. Высокая точность результатов обеспечена автокомпенсацией измерений температуры и интерференции, обусловленной присутствием водяного пара и других газов в пробе.

Монитор соединяется с ЭВМ, управляющей обменом информации, сбором данных и результатов автопроверок и выполняющей калибровку прибора.

Последовательности проведения измерений и автопроверок мониторов выполняются автоматически. Обширная процедура автопроверки прибора позволяет выявить и идентифицировать неисправность в системе и сообщить о них управляющей ЭВМ. После устранения неполадки прибор автоматически возвращается в режим измерений.

Полный рабочий цикл прибора, включая продувку измерительной камеры, занимает 45-55 сек.

Совмещение методов моделирования и мониторинга загрязнения в зоне аэропорта позволяет вести оперативный контроль загрязнения и при необходимости предприниматель действия, направленные на снижение загрязнения. К числу последних относится выбор схемы руления, изменения направления старта, выполнение валета на номинальном режиме, роллинг-старт, сокращение времени ожидания и другие эксплуатационные приемы, связанные со снижением эмиссии двигателей воздушных судов.

6. ВАЛОВЫЙ ВЫБРОС ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДВИГАТЕЛЯМИ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ.

Данные методические указания позволяют рассчитать массу загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями воздушных судов (ВС) в окрестности аэропорта.

Исходными данными для расчета являются:

-          масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями отдельных типов ВС при операциях в зоне аэропорта за взлетно-посадочный цикл;

-          интенсивность полетов, определяемая числом взлет-посадок ВС в аэропорту (определяется расписанием движения).

6.1     Эмиссия двигателей ВС.

Эмиссия двигателей воздушного судна определяется индексом эмиссии (EI), представляющим количество загрязняющих веществ (г), образующихся при сжигании 1 кг топлива, рис.1.

К числу загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями ВС, относятся окись углерода (СО), углеводороды (НС) и окислы азота (NO_x).

Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателем ВС составляет:

                                                       m = SEI_ij G_тi t_i

где G_тij – расхож топлива, кг/час; i – режим работы двигателя;

      t_i – продолжительность работы двигателя, час;

      EI_i – величина индекса эмиссии, определяемая при стендовых испытаниях  двигателя, кг/кг;

      j – составляющая загрязнения.

6.2     . Масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС в окрестности аэропортов.

Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями ВС в окрестности аэропортов рассчитывается для условного взлетно-посадочного цикла, который включает следующие операции:

1                               3                                      2

EI

г/кг

                      60

                      40

                       20

                             Ro %                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Ro %  

                              0                20               40                 60             80               100

Рис. 1. Характеристика зависимости индексов эмиссии СО, С_хН_у и NО_x от режима современных реактивных двигателей

1 – выбросы СО;

7   – выбросы С_хН_у;

8   – выбросы NO_x

Этап взлетно-посадочного цикла	Относительная тяга, %	Время работы двигат. на данном этапе полета, мин.
Взлет Набор высоты Заход на посадка Руление после посадки и перед взлетом	100 85 30 7	0,7 2,2 4,0 26,0

Приведенные в таблице параметры стандартного взлетно-посадочного цикла характерны для операций ВС в аэропортах с высокой интенсивностью движения. Эти операции оказывают наиболее неблагоприятное воздействие на окружающую среду, создавая повышенные концентрации загрязняющих веществ двигателями ВС вплоть до высоты 900 м. Предполагается, что загрязняющие вещества, выбрасываемые на большей высоте, не достигает земной поверхности при нормальных процессах диффузии, происходящих в атмосфере, и практически не влияют на качество окружающего воздуха.

По числу операций (взлет-посадок), оверваемых в данном аэропорту в соответствии с расписанием движения массе загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями ВС, занятыми в этих операциях, рассчитывается суммарная масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями ВС в окрестности аэропорта.

М_{взл. пос.} = SSn_к m_i

                                 ^{к  i}

где n – число взлетно-посадочных операций в данном аэропорту; к – тип воздушного  судна;

      m_i – масса загрязняющих веществ, выбрасываемая ВС за взлетно-посадочный цикл, кг, i – составляющая загрязнения. 

6.3     Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями

     ВС при полете по маршруту

Масса выброса загрязняющих веществ при полете ВС по маршруту определяется:

                                                 М_пол = Sк_im_т

где m_т – масса топлива (кг), расходуемая ВС данного типа при полете по маршруту (от набора высоты 900 м до снижения до 900 м при заходе на посадку), при средней продолжительности летнего времени по расписанию данного типа ВС.

      к_i – коэффициент выброса загрязняющего вещества двигателями ВС при полете по  маршруту.

Общая масса выброса загрязняющих веществ при операциях воздушных судов, определяется как

                                   М = SМ_{взл.пос} + SМ_пол

                                                                  ^{к                        к}

где М_пол – масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС при полете по маршруту в один конец;

      М_{взл. пос.} – масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС в окрестности аэропорта;

      к – количество самолетов данного типа.

6.4     Суммарная масса загрязняющих веществ, выбрасываемая

двигателями ВС в рассматриваемом регионе.

М_рег = М_{взл.пос.рег.} + М_{пол.рег}

где М_{взл.пос.рег} – масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС в аэропортах, входящих в рассматриваемый регион;

        М_{пол.рег}. – масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями ВС при полете по маршруту в данном регионе.

                                                  

где l_i – максимальная протяженность трасс ВС, ограниченных данным регионом;

      L_i – средняя дальность полета данного типа ВС.

7. Выброс загрязняющих веществ в атмосферу от средства технологического обслуживания самолетов.

Расчет производится по удельным нормам расхода топлива наземными средствами на один самолето-вылет по типам воздушных судов.

Количество топлива С_т, израсходованное наземными средствами при обслуживании воздушных судов за рассматриваемый период рассчитывается для всех видов топлива по формуле:

                                                      G_т = g x n

где: g – расход горючего при обслуживании одного самолета-вылета, л/с –в;

       n- количество самолето-вылета в расчетный период.

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями спецавтотранспорта за год при сгорании определенного вида топлива рассчитывается по формуле:

                                                 М = у_е х j x G_т

где: у_е – удельные выбросы загрязняющих веществ, г/кг;

        G_т – количество израсходованного топлива, л;

        j – удельный вес топлива, кг/л.

Удельный вес бензина – 0,7 кг/л

     дизельного топлива – 0,85 кг/л

                авиакеросина – 0,8 кг/л.

7. ИСПАРЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ.

Основной массив данных по выбросам загрязняющих веществ включает также программы для расчета загрязнения воздушной среды при операциях заправки и хранении топлива.

Потери топлива при заправке ВС и транспортных средств рассчитывается с помощью зависимости.

                                 

где L – потери при заправке, г/м³;

      S – коэффициент насыщения, S = 1,45 для налива (авиационный и автомобильный бензин), S = 0,6 для налива с погружением (керосин для реактивных двигателей);

      Р – давление паров топлива, кг/м²;

      m – молекулярный вес паров топлива;

      Т_R – средняя температура наливаемого топлива, ^оС.

При хранении топлива загрязнение воздушной среды происходит при выделении паров нефтепродуктов в процессе «больших» и «малых» дыханий резервуаров, вентиляции газового пространства, определяемого герметичностью крыши, неплотностью прилегания к стенкам резервуаров уплотняющих затворов плавающих крыш, испарении нефтепродуктов с поверхности бассейнов очистных сооружений, неправильной установке дыхательной и предохранительной аппаратуры и по другим причинам.

Потери при «малых дыханиях вызываются температурными колебаниями окружающей среды. При повышении температуры воздуха в дневное время поверхности резервуара нагреваются, давление и температура парогазовой смеси, а следовательно, и испарение нефтепродуктов, особенно легколетучих фракций, увеличиваются. Возрастание давления в парогазовом пространстве влечет за собой срабатывание дыхательного клапана и выход паровоздушной смеси в окружную среду.

«Большие дыхания» происходят при вытеснении паровоздушной смеси в окружающую среду в процессе заполнения нефтепродуктом резервуара, при этом объем газового пространства уменьшается, срабатывает дыхательный клапан. Обратное явление – поступление воздуха в резервуар отмечается при откачке продукта. Объем «большого дыхания» приблизительно соответствует поступившему в резервуар количеству продукта.

Для оценки степени загрязнения окружающей среды нефтепродуктами в результате потерь при  испарении, обусловленных «малыми дыханиями» резервуаров, можно пользоваться эмпирическими зависимостями:

 _П

G = 7,329 х 10^-5 х r(р/1,0133 – Р)^0,68 х D^1,73 x H^0,51 x T x Fв х С х Кs

               ^mg

        _П

где G – потери при «малых дыханиях», т/год;

       ^mg

r - плотность нефтепродукта, кг/м³;

Р – давление паров нефтепродуктов, Па;

D – диаметр резервуара, м;

Н – высота газового пространства принятая в формуле равной половина высота резервуара, м;

Т – изменение среднесуточной температуры окружающей среды, К.

F_в – коэффициент окраски резервуара;

С – поправочный коэффициент на диаметр резервуара

 С = - 0,016030 + 0,27160 – 0,1597

 С = 1 для D > 9 м;

 К – поправочный коэффициент на хранимый продукт

        k = 0,1081 + 1,209Р

        Приблизительное значение К для бензина равно 1, для нефти 0,58.

Наряду с «малыми дыханиями» значительные потери нефтепродуктов составляют «большие дыхания» резервуаров, величину которых можно определить:

                                                  G_бд = 4,3511 х 10⁶ х rРV x К_рК_s

где G_бд – потери при испарении в результате «больших дыханий» резервуаров, т/год;

      r - плотность нефтепродукта, кг/м³;

      Р – давление паров нефтепродуктов, Па;

      V – объем хранимого нефтепродукта, м/год;

      К_р – коэффициент оборачиваемости резервуаров;

      К_s – поправочный коэффициент, характеризующий свойства хранимого продукта;

К_s = 0,4757 + 0,7042P.

Для бензина Кs = 1; для нефти – 0,75

                            G_бд = (1 + 0,16Р) К₂/100ехр(0,039Т) М/22,4t

где Р – давление насыщенных паров, Па;

      К₂ – коэффициент, зависящий от свойств нефтепродуктов;

      М – средняя молекулярная масса паров нефтепродукта;

      t – температура газового пространства, К.

Потери от вентиляции газового пространства резервуара определяют по формуле:

                                          Gв = Vв х С х jв

где G_в – потери при вентиляции, кг/сутки.

      V_в – объем паров, теряемых при вентиляции газового пространства, м³/сутки.

      С – концентрации паров нефтепродукта, кг/м³.

                                            Vв = 86400mF

m - коэффициент расхода отверстия

F – площадь отверстия, м².

g – ускорение свободного падения, м/сек².

P – давление, при котором происходит истечение паровоздушной среды, равное разности столбов высотой Н паровоздушной смеси j_с и воздуха j_в [P = H(j_c – j_в)].

8.  НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ ПАСПОРТУ АВИАПРЕДПРИЯТИЯ (выброс ЗВ двигателями ВС).

Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов, «Экологический паспорт предприятия, основные положения, ГОСТ 17.0.0.04-90» определяют общие требования к составлению экологического паспорта предприятия. Допускается включение дополнительной информации в соответствии с требованиями территориальных природоохранных органов или по согласованию с ним.

К числу таких требований относятся дополнительные требования к составлению экологического паспорта авиапредприятия, объем которых определен:

-          методическими указаниями по определению и установлению лимитов выброса загрязняющих веществ двигателями воздушных судов а=при определении платы за выбросы загрязняющих веществ, согл. Госкомприродой СССР и утв. МГА 15-29,03,91 г.,

-           методикой контроля и рекомендациями по снижению эмиссии двигателей ВС в эксплуатации МГА-Госкомприрода СССР от 12.07.89 г.

Этими нормативными документами определен порядок эмиссии валового выброса загрязняющих веществ двигателями ВС в атмосферный воздух в зоне аэропорта и при полете по маршруту, выброса ЗВ от двигателей спецавтотранспорта, обслуживающего авиаперевозки, расчета уровней концентрации ЗВ в зоне и окрестности аэропорта, порядок определения  и установления лимита выброса ЗВ двигателями воздушных судов при определении платы за выброс ЗВ.

Нормативными документами также определены требования к обеспечению контроля качества воздуха в зоне аэропорта, необходимые мероприятия по снижению загрязнения воздуха в зоне аэропорта к проведению мониторинга загрязнения воздушной среды в зоне и окрестности аэропорта.

Специфичным для загрязнения атмосферного воздуха в зоне и окрестности аэропорта является загрязнение от двигателей ВС и спецавтотранспорта. Эти источники  являются источниками, дающими основную часть загрязнения в зоне аэропорта. Образование и распространение примеси загрязняющих веществ от этих источников определяется  режимом работы двигателей и перемещением самих источников и соответственно требует при расчете загрязнения применения моделей передвижного источника.

Выброс загрязняющих веществ другими источниками в зоне аэропорта (тепловая станция и т.п.) рассчитываются по стандартным программам для стационарных источников. Отдельно рассчитываются выбросы при хранении и заправке топлив.

С учетом влияния отдельных источников и особенностей их работы аэропорта рассматривается как комплексный источник загрязнения.

В системе региональных отношений рассматривается система аэророрт-город, включающая определение платы за выброс ЗВ.

Состав загрязнения, компоненты загрязнения, подлежащие контролю.

В соответствии со стандартными на качество воздуха в зоне и окрестности аэропорта регламентируется выброс:

оксида углерода (СО)

углеводородов (НС)

оксидов азота (NO_x, NO, NO₂)

твердых частиц (сажи)

диоксида серы (SO₂).

Эти же составляющие загрязнения лежат в основе нормирования двигателей ВС (Приложение 16 ИКАО т.П. Эмиссия авиационных двигателей и ГОСТ 17.2.2.204-86. Двигателями газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ). Содержание SO2 и выброса от двигателя определяется содержанием в топливе и не зависит от параметров самого двигателя.

Выброс загрязняющих веществ в зоне и окрестности аэропорта.

Выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов в зоне аэропорта рассчитывается в соответствии со стандартами по эмиссии (Приложение 16. т.П. ИКАО и ГОСТ 17.2.2.04-86) по словному взлетно-посадочному циклу и индексам эмиссии (количество загрязняющих веществ, выбрасываемых на 1 кг сожженного топлива) для отдельных режимов работы двигателей ВС.

Нормативным уровнем выброса загрязняющих веществ двигателями ВС в соответствии со стандартом является масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателем за взлетно-посадочный цикл и отнесенная к тяге двигателя (нормируется турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой более 26,7 кН).

Выброс загрязняющих веществ при полете по маршруту.

Влияние отработавших газов двигателей воздушных судов на верхние слои атмосферы может определяться воздействием на озонный слой. К числу загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями воздушных судов при полете по маршруту, относятся NO_x, NO, NO₂.

Снижение загрязнения воздушной среды от двигателей воздушных судов.

Одним из основных требований, связанных с обеспечением авиаперевозок, является повышение эффективности авиационных двигателей, снижение удельных расходов топлива. Последнее сопровождается форсированием двигателя и, соответственно, повышением температуры и давления в рабочей зоне и ведет к повышенным выбросам NO_x. Увеличение эмиссии NО_x частично компенсируется снижением удельных расходов топлива в результате форсирования двигателя.

Форсирование двигателя одновременно ведет к существенному снижению эмиссии СО и НС, что важно для снижения загрязнения в целом.

Валовый выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов.

Масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями воздушных судов в атмосферный воздух в зоне аэропортов, рассчитывается для условного взлетно-посадочного цикла, включающего этапы взлета, набора высоты, снижения и руления перед вылетом и после посадки. Условный взлетно-посадочный цикл представляет собой осредненный по времени и режимам выполнения отдельных этапов взлетно-посадочный цикл.

Валовый выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов рассчитывается как масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями воздушных судов данного типа, умноженная на количество отправлений воздушных судов по расписанию или фактическим данным самолето-вылетов в аэропорту за год.

При расчете лимита выброса учитывается относительная точность загрязняющих веществ.

Концентрация загрязняющих веществ в зоне (окрестности) аэропорта.

Основным критерием качества атмосферного воздуха при установлении режимов выброса ЗВ в зоне (окрестности) аэропорта являются предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе Прилегающей к зоне аэропорта населенной местности.

Расчеты проводятся для разовых значений концентраций, осредненных за 20-30 мин. Период времени. ПДК максимально-разовые также относятся к 20-30 мин. Интервалу осреднения.

При наличии в атмосферном воздухе нескольких n примесей, для которых установлена необходимость рассмотрения их суммарного воздействия, в качестве критерия при установлении лимита выброса используются суммарные оценки загрязнения.

Экологические критерии качества воздуха при установлении ПДВ должны использоваться после утверждения их в установленном порядке и в тех случаях, когда они являются более жесткими, чем ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

Моделирование дисперсии загрязнения от движущего источника применительно к загрязнению аэропорта.

Для описания диффузии загрязнения от двигателей воздушного судна используется модель линейного источника, составляющего мгновенными точечными выбросами, в соответствии со следующими допущениями:

-          дисперсия загрязнения определяется Гауссовым распределением.

-          влиянием дисперсии струи вблизи двигателя можно пренебречь по сравнению с диффузией на больших удалениях от источника.

-          учитывается эффект всплытия струи.

-          учитывается сохранение состава примеси.

При расчете концентрации ЗВ в зоне аэропорта выбор метеопара метров осуществляется из условия, что диффузия примеси ЗВ минимальна.

Мероприятия по уменьшению выброса загрязняющих веществ двигателями ВС в аэропорту.

Должны быть показаны мероприятия, осуществляемые в аэропорту, для снижения уровней загрязнения воздуха, связанных с:

-          экономией авиационного топлива,

-          не пользование эксплуатационных методов снижения эмиссии авидвигателей.

Краткая природно-климатическая характеристика района, в котором расположено авиапредприятие, должна включать необходимые для расчета дисперсии загрязнения от двигателей ВС:

-          распределение скорости и направления ветра по месяцам и в течение дня, для которого проводится расчет;

-          распределение температур и давления атмосферного воздуха.

Расчет максимально-разовых концентраций ведется для примыкающих к зоне аэропорта населенной местности при наибольшей интенсивности движения в рассматриваемый период осреднения и неблагоприятных условиях образования и распространения загрязнения от двигателей ВС (малые значения коэффициента диффузии d_х d_у).

2. Дополнения к экологическому паспорту, учитывающие особенности авиапредприятия.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в зоне аэропорта являются двигатели ВС, механизмы образования и распространения загрязняющих веществ которых существенно отличаются от моделей образования и распространения ЗВ от стационарных источников, что требует представления дополнительных данных для расчета характеристик загрязнения и изменения формы представления материалов.

Соответственно, Приложение 7, обязательное, «Характеристики выбросов в атмосферу», табл. 8 «Характеристика источников выделения и выбросов вредных веществ (стационарные источники)» дополнить табл. 8а «Характеристика источников выделения и выбросов вредных веществ (передвижные источники)»:

Приложение 7 обязательное

Табл. 8а

Характеристика источников загрязнения и выбросов

 вредных веществ (передвижными источниками).

Тип воздуш-ного судна (ВС)	Тип и кол-во двигателей, установлен-ных на ВС	Кол-во отправ-лений за год	Выброс ЗВ за взлетно-посадочный цикл, кг					Выброс ЗВ от спецавто-транспорта при стандартной схеме обслуживания			Пары топлива при хранении и заправке	Суммарный выброс ЗВ за год					Максимально-разовые концентрации, мг/м			Приведенная масса выброса загрязняющих веществ в пределах установленного лимита
			СО	NOx	CH	тв. част	SO2	СО	NOx	CH	CH	СО	NOx	CH	тв. част	SO2	СО	NOx	CH
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21

Соответственно, раздел п.8 приложения 11, касающийся воздушного транспорта, убрать.

Выброс загрязняющих веществ от спецавтотранспорта рассматривается на стандартной схеме обслуживания для отдельного взлетно-посадочного цикла типа ВС и затем суммируется.

Пары топлива при их хранении и заправке в зоне аэропорта учитываются в общем балансе загрязнения.

Максимально-разовые концентрации загрязняющих веществ в окрестности аэропорта рассчитываются для max интенсивности движения (количество взлетно-посадочных циклов) за период осреднения и наиболее неблагоприятных условий образования и распространения примеси загрязняющих веществ.

Приведенная масса выброса загрязняющих веществ рассчитывается с учетом относительной токсичности загрязняющих веществ или превышения ПДК в пределах установленного лимита для авиапредприятия.

9. НОРМАТИВЫ ПЛАТЫ ЗА ВЫБРОСЫ ЗА АВИАПРЕДПРИЯТИЯМИ.

I. В соответствии с Порядком определения и применения нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в природную среду, установленным Госкомприродой СССР, предусмотрены два вида платы за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ в природную среду:

-          постоянные платежи за выбросы загрязняющих веществ (экологический налог), направленные на предупреждение загрязнения природной среды и стимулирование использования экологически чистых производств;

-          за превышение допустимых (относительно установленных лимитов) выбросов загрязняющих веществ, предполагаемых введение экономических санкций.

2. Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в природную среду определяются на основе затрат, необходимых на проведение работ по предупреждению загрязнения природной среды с учетом отчислений в республиканский и государственный фонды охраны природы, отнесенных к общей массе выбросов загрязняющих веществ в природную среду.

Нормативы платы за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ определяются в кратном размере по отношению к нормативу платы за допустимые выбросы загрязняющих веществ, а величина этих нормативов должна обеспечить превышение затрат, которые необходимо было осуществить для снижения выбросов загрязняющих веществ до установленных лимитов.

3. В соответствии с порядком определения и применения нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ Советы Министров союзных и автономных республик, исполкомы краевых и областных Советов народных депутатов, Мосгорисполком, Ленисполком на основании долгосрочной Государственной программы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов утверждают:

-          перечень предприятий, с которых взимается плата за загрязнения природной среды;

-          перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в природную среду предприятием;

-          лимиты выброса загрязняющих веществ предприятием;

-          нормативы платы за утвержденные лимиты выбросов загрязняющих веществ.

4. Расчет лимитов выбросов загрязняющих веществ осуществляется исходя их экологической обстановки в регионе и экологических возможностей предприятия.

Размеры платы для авиапредприятий за утвержденный лимит выбросов загрязняющих веществ в природную среду определяется как произведение соответствующего норматива платы и величины утвержденного лимита выбросов за вычетом капитальных вложений, предусмотренных авиапредприятий на текущий год на осуществление собственных природоохранных мероприятий.

Источником платежей за утвержденные лимиты выбросов является прибыль авиапредприятия. Плата авиапредприятия за указанные выбросы производится за счет уменьшения отчислений в государственный бюджет при уменьшении на ту же сумму бюджетных ассигнований, выделяемых местным Советам народных депутатов на осуществление природоохранных мероприятий, предусмотренных на текущий год.

Нормативы платы за превышение утвержденных лимитов выбросов загрязняющих веществ определяется в кратном размере (но не более 5) по отношению к нормативу платы за утвержденные лимиты выбросов загрязняющих веществ.

Размеры платы авиапредприятий за превышение лимитов выбросов определяется как произведение соответствующих нормативов платы за превышение лимита и величины превышения лимита выброса.

Источником платы за превышение лимитов выбросов является хозрасчетный фонд авиапредприятия. При этом сумма платежей не должна превышать 7 % от прибыли, остающейся в распоряжении авиапредприятия.

Одновременно с направлением указанной платы в местные фонды охраны природы соответственно уточняется выделение местным Советам народных депутатов средств на осуществление природоохранных мероприятий.

                   II. Нормативы платы, установленные за выброс в атмосферу загрязняющих веществ авиапредприятиями.

2.1 За выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух устанавливается два вида нормативов платы:

-          за допустимые (в пределах установленных лимитов) объемы выбросов загрязняющих веществ;

-          за превышение допустимых (относительно установленных лимитов) объемов выбросов загрязняющих веществ.

2.2. Нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ являются основанием для определения размеров платы за загрязнение атмосферного воздуха авиапредприятием.

2.3. Нормативы платы за допустимые выбросы загрязняющих веществ определяются по формуле:

                                                                                                               (1)

где:

            P – норматив платы за допустимые выбросы загрязняющих веществ, руб/усл. т;

         j – предприятия, которым в плане экономического и социального развития региона (города, области, края) установлен лимит на выброс  загрязняющих веществ;

         П – объем затрат на осуществление комплекса необходимых для предупреждения загрязнения атмосферного воздуха мероприятий, предусмотренных планом экономического и социального развития региона, включающий капитальные вложения предприятий (за вычетом амортизационного фонда по природоохранным объектам), капитальные вложения и бюджетные средства местного Совета народных депутатов, руб.

                                                                        _m

                                             П = (К_мс + 3_мс + SS_j) ч                                                                     (2)

                                                                                                            ^j=1

где:

К_мс – капитальные вложения, необходимые местным Советом народных депутатов для осуществления природоохранных мероприятий, руб;

3_мс – бюджетные средства, необходимые местным Советом народных депутатов для осуществления природоохранных мероприятий в плановом периоде, руб;

Sⁿ_j – капитальные вложения, необходимые предприятиям в плановом периоде для достижения лимитов, руб;

ч – коэффициент, учитывающий отчисления в республиканские и государственные фонды охраны природы;

М^л_j – приведенная масса выброса в пределах лимита, установленного предприятию, усл. т/год.

Значение М^л_j определяется по формуле:

                                                _n

                                   М^л_j = S К_i x m_i                                                                               (3)

                                                                                    ⁱ⁼¹

где:

i – составляющая загрязнения, учитываемого при установлении предприятию размеров платы за загрязнения природной среды;

m_i – масса i-го загрязнения вещества, т/год;

К_i – коэффициент приведения i-го загрязняющего вещества к ПДВ, определяемый по формуле:

                                     усл. т/т                                                                                 (4)

где: ПДВij – предельно допустимый выброс  i-го загрязняющего вещества на j – м предприятии.

                                       

Где:

М – количество i-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу в зоне аэропорта за единицу времени, т/год;

ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воздухе населенных пунктов, мг/м³ (см. раздел 4);

С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в окрестности авиапредприятия, мг/м³;

С_м – расчетная максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества в воздухе авиапредприятия, мг/м³.

Максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества в воздухе авиапредприятия рассчитывается в соответствии с / 5 /.

2.3. Размер плановой платы авиапредприятия за допустимый выброс загрязняющих веществ определяется по формуле:

                                            П^пл = РМ^л - S^пл                                                                  (5)  

где:

S^пл – капитальные вложения авиапредприятия, направленные на обеспечение лимита выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух, руб.   

Размер фактической  платы авиапредприятия за выброс загрязняющих веществ в пределах лимита определяется по формуле:

                                                                                                      (6)

где:

М^ф – приведенная масса фактического выброса загрязняющих веществ (М^ф£ М^л).

2.4. Размер платы авиапредприятия за превышение допустимого выброса загрязняющих веществ (М^ф> М^л) определяется по формуле:

                                            П^пр = Р х a х DМ                                                                     (7)

где:

a - коэффициент кратности превышения норматива платы за превышение допустимого выброса загрязняющих веществ (a ³

DМ – превышение фактического выброса загрязняющих веществ предприятием над установленным лимитом:

                                       М = М^ф – М^л               усл.  т/год

П Р И Л О Ж Е Н И Е

РАСЧЕТ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИМИТОВ ВЫБРОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДВИГАТЕЛЯМИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ.

Общие положения.

Выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов регламентируется международным стандартом «Приложение 16 ИКАО т.П, эмиссия авиационных двигателей» /1/. Этим стандартом ограничен выброс двигателями ВС оксидов углерода (СО), углеводородов (С_хН_у), оксидов азота (NО_x), дымление двигателей (SN) и преднамеренный выброс жидкого топлива.

Стандарт распространяется на турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой более 26.7 кН, на которые приходится основная часть выброса загрязняющих веществ.

Аналогичные требования содержит ГОСТ 17.2.2.04-86 /2/.

В качестве нормируемого параметра  эмиссии этими стандартами установлена масса выброса загрязняющих веществ за условный взлетно-посадочный цикл, отнесенная к валетной тяге двигателя. С помощью этого параметра производятся оценки уровней загрязнения атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ от двигателей ВС в зоне аэропорта.

В соответствии с /1/ и /2/ уровни эмиссии двигателей воздушного судна (технический норматив) определяются следующим образом:

     Суммарные углеводороды, отне-

     сенные к метану (С_хН_у), г/Кн                                   Др/Foo = 19,6

     оксид углерода (СО), г/Кн                                        Др/Fоо = 118

     оксиды азота (NO_x), г/Кн                                          Др/Foo = 40 + 2 пк

     число дымности (SN), г/Кн                                      Др/Foo = 83,6 (Foo) ^–0,274

                                                                                          но не более 50

где:

Др/Foo – количество загрязняющего вещества на единицу тяги, выбрасываемого двигателем за взлетно-посадочный цикл, г/Кн, (LTO);

пк – степень повышения давления.

Те же уровни для вновь разрабатываемых двигателей соответствуют:

(СхНу) = 9,05                              пк < 16,2

                35 (0,92) пк                 16,2 £ пк < 25

                4,35                              пк ³ 25

(СО) = 100                                  пк < 16,5

             26300/пк²                       16,5 £ пк < 25

             42                                    пк ³ 25

(NО_x) = 32 + 0,8 пк                    пк < 40

              64                                   пк ³ 40

Действующие ограничения по выбросу загрязняющих веществ применительно к зоне аэропорта связаны с возможным превышением предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ для населенной местности, прилегающей к зоне аэропорта. Настоящие работы проведены в связи с введением «Порядка определения и применения нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в природную среду» / 4 / и системы стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.

1.        ВАЛОВЫЙ ВЫБРОС ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДВИГАТЕЛЯМИ ВС.

Валовый выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов в зоне (окрестности) аэропорта определяется как сумма произведения массы загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями воздушных судов за взлетно-посадочный цикл, на количество взлетно-посадочных циклов, совершаемых воздушными судами в рассматриваемый промежуток времени в данном аэропорту.

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями воздушных судов аэропорта за взлетно-посадочный цикл приведены в табл. 1.1.

Исходными данными для расчета являются:

-          масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателями отдельных типов ВС при операциях в зоне аэропорта за взлетно-посадочный цикл;

-          интенсивность полетов, определяемая числом взлет-посадок ВС в аэропорту.

Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями ВС в окрестности аэропортов рассчитывается для условного взлетно-посадочного цикла, который включает в себя следующие операции:

Этап взлетно-посадоч- ного цикла	Относительная тяга, %	Время работы двиг. на данном этапе полета
Взлет	100 %	0,7
Набор высоты 900 м	85 %	2,2
Заход на посадку с высоты 9000 м	30 %	4,0
Руление после посадки и перед взлетом	7 %	26,0

Приведенные выше параметры стандартного взлетно-посадочного цикла характерны стандартного взлетно-посадочного цикла характерны для операций ВС в аэропортах с высокой интенсивностью движения. Эти операции оказывают наиболее неблагоприятное воздействие на окружающую среду, создавая повышенные концентрации загрязняющих веществ в зоне аэропорта. В расчете учитывается выброс загрязняющих веществ двигателями ВС вплоть доя высоты 900 м. Предполагается, что загрязняющие вещества, выбрасываемые на большой высоте, не достигают земной поверхности при нормальных процессах диффузии, происходящих в атмосфере и практически не влияют на качество окружающего воздуха.

Интенсивность движения воздушных судов и климатические условия.

1.1.   Типы воздушных судов и их двигателей, эксплуатирующихся в аэропорту.

Табл. 1.1.1.

Типы воздушных судов и количество взлетов-посадок, год.

Тип. воздуш. судна	Тип двигателя	Кол-во двиг.	Кол-во взлетов-посадок
ТУ – 154	НК – 8 – 2У	3	200
ТУ – 134	Д – 30	2	333
Ил – 86	НК – 86	4	286
Ан – 26	Аи – 24	2	266
Ан – 24	Аи – 24	2	1352
Як – 40	Аи – 25	3	2805
Ан – 2	Аш – 62ИР	1	1287

1.3. Краткая природно-климатическая характеристика района аэропорта.

Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере аэропорта.

Повторяемость направления ветра (%) по данным многолетних наблюдений приведены в табл. 1.3.1.

Табл. 1.3.1.

Месяц	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ	Штиль
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Год	2 2 4 11 13 14 15 17 11 7 3 1 8	3 2 3 7 12 12 13 12 9 5 3 2 7	44 42 32 20 13 14 15 13 19 20 25 39 25	18 19 16 10 9 7 7 3 8 13 18 17 12	8 9 11 9 8 7 6 4 8 13 11 8 9	11 8 11 15 11 10 9 9 14 18 19 13 12	11 15 19 20 22 21 19 22 17 16 15 16 18	3 3 4 8 12 15 16 20 14 8 6 4 9	24 20 15 17 19 19 20 23 23 20 15 18 19

Вероятность скорости ветра по традициям (% от общего числа случаев) приведена в табл. 1.3.2.

Табл. 1.3.2.

Месяц	Скорость (м/сек)
	0-1	2-3	4-5	6-7	8-9	10-11	12-13	14-15	16-17	18-20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Год	33,8 35,9 33,8 36,5 35,5 38,9 42,0 45,8 45,7 35,5 30,5 31,9 37,2	29,6 30,4 30,0 31,0 27,5 28,3 29,2 28,8 30,0 28,4 30,3 27,3 29,2	21,6 20,2 19,5 17,2 20,5 18,8 17,3 15,8 14,4 19,3 20,9 21,7 18,9	8,6 7,2 9,2 8,4 9,2 8,4 6,8 6,6 5,7 9,3 11,3 11,1 8,5	3,5 3,1 3,9 3,4 3,6 3,2 2,7 1,8 2,4 3,3 4,3 4,1 3,3	1,0 1,0 1,1 0,9 1,2 0,9 0,4 0,3 0,4 1,2 1,4 1,0 0,9	0,9 1,0 0,9 0,6 1,4 0,8 0,7 0,6 1,1 1,6 0,6 1,0 0,9	0,6 0,4 0,5 0,4 0,2 0,2 0,2 0,1 0,04 0,7 0,3 0,8 0,4	0,3 0,6 1,0 1,2 0,7 0,4 0,6 0,2 0,3 0,6 0,4 0,8 0,6	0,1 0,2 0,1 0,4 0,2 0,1 0,1 0,1 0,04 0,3 0,1

В расчете приняты:

Направление и скорость ветра, град – м/сек: 220 – 1,0

Коэффициенты турбулентной диф: К_х = 0,3  К_у = 0,3  К_z = 0,25

2.          Валовый выброс загрязняющих веществ в зоне аэропорта.

2.1. Уровни эмиссии двигателей ВС.

В соответствии с /5/ количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух двигателями самолетов, в зоне аэропорта составляет:

Табл. 2.1.1.

Выбросы ЗВ от двигателей ВС в зоне аэропорта, т/год.

З а г р я з н я ю щ и е       в е щ е с т в а
СО	СхНу	NOx	SO	тв. част.
307	104,2	16,7	3,3	3,4

Полученные уровни валового выброса загрязняющих веществ характеризует загрязнение атмосферного воздуха в зоне аэропорта при существующей интенсивности движения и составе парка самолетов.

Возможности снижения выброса загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в зоне аэропорта связаны с:

-          снижением уровня эмиссии двигателя (конструктивные методы);

-          оптимизацией схем и режимов операций воздушного судна в зоне аэропорта (эксплуатационные методы).

3.          Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от средств

технического обслуживания самолетов.

Суммарный расход автомобильного бензина, дизельного топлива и авиакеросина на один самолето-вылет для проведения технического и коммерческого обслуживания по типам воздушных судов, эксплуатируемых в аэропорту, представлен в табл. 3.1.

Табл. 3.1.

Типы обслуживаемых ВС	Расход топлива на обслуживании ВС, л/с – в
	бензин	дизельное топлива	авиакеросин
Ил – 86 Ту – 154 Ту – 134 Як – 40 Ан – 26 Ан – 24 Ан – 2	45,6 32,0 23,7 16,5 16,1 12,9 6,1	38,9 23,9 13,1 8,8 9,1 9,8 7,0	- 117,2 90,2 90,9 90,2 90,2 -

Количества топлива Gт, израсходованное наземными средствами при обслуживании воздушных судов за рассматриваемый период, рассчитывается для всех видов топлива по формуле:

G_т = q x n

где:

q – расход горючего при обслуживании одного самолето-вылета, л/с – в;

n – количество самолето-вылетов в расчетный период.

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями спецавтотранспорта, при сгорании определенного вида топлива рассчитывается по формуле:

М = У_в х j x G_т

Где:

У_в – удельные выбросы загрязняющих веществ, г/кг;

G_т – количество израсходованного топлива, л;

j – удельный вес топлива, кг/л.

Удельный вес бензина – 0,7 кг/л

     дизельного топлива – 0,85 кг/л

                авиакеросина – 0,8 кг/л

Удельные выбросы загрязняющих веществ двигателями спецавтотранспорта при сжигании 1 кг топлива:

Табл.3.2.

Топливо	Загрязняющие вещества, г/кг
	СО	СхНу	NOx
Бензин Дизельное топливо Авиакеросин	229 29 70	49 12,5 27	30 16,7 4

Табл. 3.3.

Выбросы ЗВ от двигателей спецавтотранспорта а/п, т/год

З а г р я з н я ю щ и е       в е щ е с т в а
СО	СхНу	NOx
43,9	14,2	4,5

Суммарный выброс загрязняющих веществ от двигателей воздушных судов и спецавтотранспорта в зоне аэропорта составляет:

Табл. 3.4.

Выбросы ЗВ от двигателей ВС и спецавтотранспорта, т/год

З а г р я з н я ю щ и е       в е щ е с т в а
СО	СхНу	NOx
350,9	188,4	21,2

4.          РАСЧЕТ ЛИМИТА ВЫБРОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

ДВИГАТЕЛЯМИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ.

Приведенная масса выброса (сброса) в пределах лимита, установленного в годовом плане экономического и социального развития региона, усл. т/год, определяется в соответствии с Временными методическими рекомендациями по определению платежей за загрязнение природной среды. Госкомприрода СССР, 14.07.09 г. № 02-08-187

                                                                    _n

                                     M_j = S К_i х m_i

                                             ^{i = 1}

где:

i – вид загрязняющего вещества, учитываемого при установлении предприятию платы за загрязнение природной среды;

m_i – масса i-го загрязняющего вещества, т/год;

К_i – коэффициент приведения, определенный в зависимости от i-го вида загрязняющего вещества (усл. т/т).

Значения величины А для некоторых веществ, выбрасываемых в атмосферу:

Табл. 4.1.

В е щ е с т в о	А (усл. т/т)
Окись углерода Углеводороды Оксиды азота в пересчете (по масса) на NO Сернистый ангидрид SO Сажа без примесей (пыль углерода без учета примесей)	1 3,16 41,1 22 41,5

Указанные значения соответствуют случаю выброса примесей в зонах с количеством осадков свыше 400 мм в год. В более засушливых районах эти значения следует увеличить в 1,2 раза.

В соответствии с /4/ приведенная масса выброса в пределах лимита в зоне аэропорта составляет:

M_j = 350,9 + 3,16 х 188,4 + 21,2 х 41,1 + 22 х 3,3 + 41,5 х 3,4 = 2031,2 т.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.        Приложение 16 к Конвенции о международной гражданской авиации т.П, Эмиссия авиационных двигателей. Охрана окружающей среды, международные стандарты и рекомендуемая практика (ИКАО).

2.        ГОСТ 17.2.204-86. Двигатели газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ.

3.        Порядок определения и применения нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в природную среду. Государственный комитет СССР по охране природы, 1990 г.

4.        Временные методические рекомендации по определению платежей за загрязнение природной среды. Государственный комитет СССР по охране природы, 1989 г.

5.        Методика контроля и рекомендации по снижению эмиссии двигателей воздушных судов в эксплуатации. МГА – Госкомприрода СССР, 1988 г.

6.        Временная методика определения сумм, подлежащих взысканию в порядке искового производства за загрязнение атмосферного воздуха. Государственный комитет ССР по охране природы, 1889 г.

7.        Методика санитарно-гигиенической оценки состояния окружающей среды на предприятиях гражданской авиации. ГосНИИ ГА, 1985 г.

8.        Методические указания по определению и установлению лимитов выброса загрязняющих веществ двигателями воздушных судов при определении платы за выброс загрязняющих веществ, МГА – Госкоприрода, 1991 г.

9.        В.С. Яковлев. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей природной среды. Химия, М 1987 – 152 с.