ИССЛЕДОВАНИЕ ОПАСНОГО ВЛИЯНИЯ МАЛОМЕРНЫХ СУДОВ И АВТОТРАНСПОРТА НА СРЕДУ ОБИТАНИЯ В ЗОНАХ ИХ СОВМЕСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Региональная ассоциация воздушного планирования Центральных Штатов (CENRAP) реагирует на США мандат Агентства по охране окружающей среды (EPA) по защите видимости в районах класса I путем изучения вопросов, связанных с видимостью, и разработки регионального плана дымки для региона CENRAP, который включает Техас, Оклахома, Луизиана, Арканзас, Канзас, Миссури, Небраска, Айова и Миннесота. Неавтомобильные источники выбрасывают первичные твердые частицы (которые выбрасываются непосредственно в атмосферу в виде твердых частиц) и прекурсоры вторичных твердых частиц (которые образуются в результате химических превращения в атмосфере газообразных видов-предшественников, таких как аммиак, оксиды азота, оксиды серы и летучие органические соединения). Первичные и вторичные твердые частицы вносят свой вклад в региональную дымку в регионе CENRAP. В знак признания этих проблем CENRAP спонсировала разработку усовершенствованных кадастров выбросов неавтомобильных источников для каждого из девяти штатов CENRAP. В предварительном НЭИ 2002 года выбросы из этих источников составляли от 6% до 49% от общих кадастров оксидов азота (NOx), летучих органических соединений (VОС), твердых частиц аэродинамический диаметр 2,5 мкм или менее (PM2,5) и диоксид серы (SO2).

Для оценки вероятной важности источников, не связанных с дорогами, для видимости в районах класса I, NEI и Рабочая группа по кадастру выбросов CENRAP рассмотрела записи NEI для округов CENRAP, содержащих или прилегающих к районам класса I. Этот обзор показал, что на прогулочные суда и коммерческие морские суда приходится от 57% до 74% выбросов первичных и прекурсоров, не связанных с дорогами, в этих округах. Поэтому эти категории источников были приоритетными для обработки “снизу вверх”, которая включала сбор и использование данные о деятельности по конкретным регионам для составления оценок выбросов.

Ключевые слова: CENRAP, NEI, EPA, Техас, Оклахома, Луизиана, Арканзас, Канзас, Миссури, Небраска, Айова, Миннесота.

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Оценки выбросов прогулочных судов на уровне округов были подготовлены с использованием модели EPA 2004 NONROAD. Однако, данные о деятельности по умолчанию и коэффициенты пространственного распределения, используемые в качестве входных данных для модели, были заменены данными, полученными в результате опросов зарегистрированных владельцев лодок в каждом из штатов CENRAP. Аналогичным образом, местные данные о деятельности коммерческих морских судов были собраны от таких агентств, как Управление долины Теннесси, Инженерный корпус армии США и местные портовые операторы. Эта информация использовалась в сочетании с руководящими указаниями АООС для разработки кадастров выбросов для коммерческих морских судов

Выбросы от прогулочных лодок были смоделированы с использованием последней версии (2004) EPA нетрадиционная модель. Категории не дорог типы оборудования по коду SCC. Коды, относящиеся к прогулочным лодкам, перечислены в таблице 1.

Таблица 1.

Категории источников, не относящиеся к рекреационным лодкам

Для каждой из этих категорий источников модель NONROAD предоставляет коэффициенты выбросов выхлопных газов в единицах граммов выбросов на лошадиную силу в час (г/л. с.-час) в зависимости от типов и размеров двигателей. NONROAD также включает в себя следующие базы данных по умолчанию о рекреационной деятельности на лодках, которые могут быть обновлены с использованием данных о деятельности снизу-вверх или по регионам, если таковые имеются.

Данные о деятельности, необходимые для обновления NONROAD исходных данных для рекреационных лодок, были собраны с помощью опроса снизу вверх репрезентативных групп владельцев рекреационных лодок. Обследование было разработано для сбора данных о характеристиках судна, часах использования, расходе топлива, нагрузке двигателя, временных и географических моделях использования в каждом штате CENRAP, а также для контроля за искажениями отчетности*. Репрезентативный пул из почти 1400 зарегистрированных владельцев лодок был набран по телефону для участия в учебt. Каждому участнику была разослана анкета для опроса и стимул к участию, а через неделю - открытка с напоминанием. Для целей разработки исследования предполагалось, что для почтового опроса будет обеспечена 50—процентная отдача; однако на самом деле был достигнут значительно лучший показатель ответов-более 70%. Географический охват и репрезентативность результатов обследования были признаны превосходными для всех государств региона CENRAP. Результаты обследования были проанализированы и использованы для оценки годовых часов использования и коэффициентов загрузки двигателя для каждого штата и каждого типа лодки.

Для пространственного распределения выбросов необходимо определить округа, в которых фактически используются прогулочные лодки, а не округа, в которых зарегистрированы лодки, поскольку эти данные не подходят для пространственного распределения. Вопросник обследования включал одну или несколько карт с подробным описанием судоходных водных путей в регионе респондентов, что позволило респондентам легко определить округа, в которых они обычно эксплуатируют свои суда. (Участники указали свои регионы во время телефонного набора.) Эти ответы были преобразованы и использованы для расчета активности на уровне округа для прогулочных лодок.

В анкете опроса также спрашивалось, как распределяется рекреационная деятельность на лодках по месяцам года, дням недели и часам дня. Большие различия в климате и привычках катания на лодках по всему региону CENRAP, временные модели варьировались от штата к штату. Ответы на эти вопросы были проанализированы и использованы для расчета сезонных, дневных и суточных временных профилей для каждого штата и типа судна. После того, как из данных о деятельности были получены соответствующие NONROAD входные данные, модель была запущена для каждого состояния CENRAP с использованием входных данных температуры конкретного состояния и характеристик топлива (таких как давление паров бензина и содержание серы).

Коммерческие Морские суда

Оценки выбросов были подготовлены для коммерческих морских судов, эксплуатирующихся на коммерчески активных водных путях в регионе CENRAP. Инвентаризация включала речные баржи и другие коммерческие суда, работающие на внутренних водных путях, а также океанские суда, портовые буксиры и другие коммерческие суда, работающие на прибрежном водном пути залива (GIWW).

Коэффициенты выбросов были взяты из Анализа регулирующего воздействия EPA (RIA) выбросов коммерческих морских судов (Агентство по охране окружающей среды США, 1999). RIA оценило выбросы для трех категорий судовых двигателей, приведенных в таблице 2. В EPA (RIA) также перечислены коэффициенты выбросов для судовых двигателей категории 1 и приведены коэффициенты выбросов для судовых двигателей категорий 2 и 3 из предыдущего доклада EPA (Агентство по охране окружающей среды США, 1998). В таблице 3 приведены основанные на работе коэффициенты выбросов в граммах на киловатт-час (г/кВт-час) для судовых двигателей каждой категории. Эти коэффициенты выбросов были преобразованы из рабочей основы в топливную основу с использованием приведенного ниже уравнения 1.

EF_{Топливо} = (EF_Работа / Расход Топлива) * Коэффициент пересчета,          (1)  

где

EF_{Топливо} = Коэффициент выбросов на основе топлива (грамм загрязняющего вещества на килограмм топлива);

EF_Работа = Коэффициент выбросов на основе работы (г/кВт-ч);

Расход топлива = удельный расход топлива двигателя (г/кВт-час) Коэффициент пересчета = 1000 грамм на килограмм.

Оценки выбросов были основаны главным образом на данных об использовании топлива снизу-вверх для внутренних речных систем в регионе CENRAP, полученных на основе модели расчета стоимости барж Управления долины Теннесси (TVA). Эта модель была разработана для оценки использования топлива сегментом внутренних рек для целей налогообложения топлива. Входные данные для модели включают мощность двигателя и характеристики хода для каждого судна, которое путешествует по данному сегменту водного пути в данном году. Модель использует эти данные для оценки общего расхода топлива, общего объема перевозимого груза и средней мощности судна по сегментам³. Каждый год оценки расхода топлива сравниваются с фактическими налоговыми поступлениями, и ошибки модели в среднем составляют всего 1,5% в год с 1996 года.

ВЫВОДЫ

Кадастры выбросов, подготовленные для прогулочных катеров и коммерческих морских судов в регионе CENRAP из девяти штатов, представляют собой значительные улучшения по сравнению с существующими кадастрами благодаря использованию местных данных о деятельности, собранных с помощью обследований и других методов. Результаты этой работы показывают, что выбросы NOx, VОС, SO₂ и PM_2,5 при использовании рекреационных лодок в регионе CENRAP в 2-4 раза превышают выбросы выше, чем оценки, включенные в предварительный национальный кадастр выбросов за 2002 год (NEI), в то время как выбросы от деятельности коммерческих морских судов в регионе примерно в три раза ниже оценок NEI. Кроме того, пространственное распределение выбросов, как с прогулочных катеров, так и с коммерческих морских судов было значительно улучшено за счет замены суррогатов, не связанных с распределением данных, полученными по результатам обследований (прогулочные катера), и сбора данных о деятельности судов в конкретных портах (коммерческие морские суда).