Do u\
ytku wewnętrznego
Politechnika Warszawska
Wydział Transportu
LABORATORIUM
 Technika pomiarowa w ruchu drogowym
Ćwiczenie nr 5
 Badanie zanieczyszczeń powietrza w ruchu drogowym
Instrukcja przygotowawcza
ver.01 08.11.2007 r.
Warszawa 2007
W wielu krajach o wysoko rozwiniętym przemyśle i motoryzacji problem ochrony
środowiska przed jego zanieczyszczeniami jest obecnie jednym z najwa\
niejszych zadań jakie
te kraje chciałyby rozwiązać. W ostatnich latach równie\
w Polsce kwestia ta zaczyna być
powa\
nie traktowana. W poni\
szej tabeli przedstawiono wielkość emitowanych w Polsce
zanieczyszczeń do atmosfery.
Tab. 1.A. Bilans emisji głównych zanieczyszczeń powietrza w tys. ton w 1993 r. [1]
y
RÓDA
O RODZAJ ZWI
ZKU ZANIECZYSZCZAJ
CEGO
ZANIECZYSZCZENIA CO NO SO2 PYA
Y
TRANSPORT I 1512* 400 90 ---
KOMUNIKACJA
ENERGETYKA --- 370 1310 420
ZAWODOWA
ENERGETYKA --- 115 420 320
PRZEMYSA
OWA
TECHNOLOGIA --- 145 250 320
PRZEMYSA
OWA
INNE y
RÓDA
A --- 100 750 520
STACJONARNE
*
- Emisji tlenku węgla do atmosfery nie mo\
na uznać jako głównego czynnik
zanieczyszczającego środowisko, jednak ze względu na specyfikę powy\
szej pracy jest
ona podana w przedstawionej tabeli.
Z przestawionego bilansu wynika, \
e w zakresie emisji gazów toksycznych pochodzących
od środków transportu, ruch drogowy mo\
e odgrywać znaczącą rolę. Kierunki działania na
rzecz ograniczenia emisji spalin mo\
na podzielić na kilka odrębnych grup:
1. Wprowadzenie nowych konstrukcji silników w pojazdach;
2. Planowanie urbanistyczne (odpowiednie rozmieszczenie obszarów stanowiących
potencjalne z
ródła przemieszczeń);
3. Planowanie i projektowanie układów komunikacyjnych (rozdzielanie ró\
nych rodzajów
komunikacji, arterie obwodnicowe, trasy ruchu szybkiego, propagowanie ruchu rowerowego,
korzystne parametry geometryczne tras);
4. Prowadzenie odpowiedniej polityki komunikacyjnej (ograniczenie indywidualnego
ruchu samochodowego, strefy ruchu pieszego, preferowanie komunikacji zbiorowej);
5. Stosowanie odpowiednich środków organizacji ruchu (czytelność geometrii
skrzy\
owań, prawidłowe oznakowanie, odpowiednie instalowanie urządzeń sterowania,
segregacja ruchu).
2
Powy\
sze zestawienie wskazuje na zło\
oność problemu ochrony środowiska przed
zagro\
eniami pochodzÄ…cymi od ruchu drogowego. Coraz doskonalsze urzÄ…dzenia kontrolno-
pomiarowe pozwalajÄ… obecnie na indywidualnÄ… ocenÄ™ pracy ka\
dego pojazdu pod względem
emisji spalin. Jednak\
e w problematyce in\
ynierii ruchu, gdzie rozpatrywany jest całkowity
udział pojazdów w zanieczyszczeniu środowiska, urządzenia te są mało przydatne. Pomiary
takie powinny bowiem uwzględniać całkowity efekt oddziaływania pojazdów na otoczenie.
Mo\
liwość taką, chocia\
w ograniczonym zakresie, stwarza zestaw niniejszego ćwiczenia
laboratoryjnego.
2 Wiadomości ogólne o zanieczyszczeniach powietrza
2.1. Identyfikacja zanieczyszczeń powietrza
Podstawowym z
ródłem zanieczyszczeń zanieczyszczeń w ruchu drogowym jest
zastosowanie silnika spalinowego jako jednostki napędowej pojazdów. Zasadniczy wpływ na
skład zanieczyszczeń i efekt ekologiczny ma proces spalania mieszanki paliwowej. Proces ten
będący reakcją utleniania składników palnych połączoną z wydzielaniem znacznych ilości
ciepła mo\
e zachodzić w ró\
nych warunkach.
Paliwa będące mieszaniną wielu węglowodorów mogą bowiem tylko z teoretycznego
punktu widzenia ulegać tzw. spalaniu zupełnemu. Podstawowymi czynnikami na jakie ulegają
rozkładowi węglowodory w procesie spalania są węgiel C i wodór H, które w efekcie
końcowym dają dwutlenek węgla i wodę. Spalanie jest zupełne, je\
eli produktami reakcji sÄ…
związki, które nie mogą ulec dalszemu utlenianiu. Warunkiem koniecznym do spalania
zupełnego jest dostateczna ilość tlenu. Miarą tego jest współczynnik nadmiaru powietrza K.
K = LÄ/Lt = 1
LÄ - ilość powietrza rzeczywiÅ›cie spalonego;
Lt - ilość powietrza potrzebnego do spalania.
Występujące w praktyce spalanie niezupełne paliwa orz jego dodatki i zanieczyszczenia
powodują zło\
oność procesu spalania i inny od teoretycznego skład spalin. Skład ten w
du\
ym stopniu zale\
y tak\
e od takich czynników jak: rodzaj zapłonu, warunki pracy silnika,
rodzaj paliwa, technika jazdy, elementy geometryczne drogi.
3
Przykładowo, rzeczywisty skład spalin przy spalaniu niezupełnym mo\
e być zbli\
ony do
przedstawionego na Rys. 2.1.
azot = 71%
dw utlenek węgla- 18%
woda - 9%
skł. szkodl.
tlen, gazy szlachetne
Rys 2.1. Przykładowy, rzeczywisty skład spalin samochodowych [9]
Przedstawione składniki spalania niezupełnego mo\
na podzielić na szkodliwe i
nieszkodliwe dla człowieka i środowiska. Podział ten przedstawia tabela Tab. 2.A.
Tab. 2.A. Produkty spalania paliw samochodowych [3]
PRODUKTY SPALANIA
SZKODLIWE NIESZKODLIWE
Tlenki azotu NXOY Azot N2
Tlenki węgla CO Dwutlenek węgla CO2
Węglowodory CmHn Para wodna H2O
Sadza C
Wodór H2
Dwutlenek siarki SO2
Aldehydy R COH
Związki ołowiu Pb
Stopień toksyczności poszczególnych składników spalin w odniesieniu do najmniej
toksycznego produktu spalania  tlenku węgla CO ilustruje Tab.2.B.
Tab. 2.A. Skala toksyczności składników spalin w stosunku do tlenku węgla [3]
SUBSTANCJA TOKSYCZNA WSKAy
NIK TOKSYCZNOÅšCI
CO 1
Pył i sadza C 67
SO2 71
CmHn 103
NO2 125
Pb 5000
4
Ogólny bilans mas składników toksycznych w ciągu roku w Polsce przez pojazdy
samochodowe przedstawia Tab. 2.C.
Tab.2.C. Bilans mas składników toksycznych wydzielanych przez pojazdy samochodowe w
ciÄ…gu jednego roku w tys. ton [1]
Nazwa 1980 1985 1990 1991 1992 1992
zwiÄ…zku
udział % silników o
zapłonie
iskrowym samocz.
Tlenek węgla 1457 1192 1418 1470 1512 83 17
Węglowodany 403 337 401 410 424 86 14
Tlenki azotu 463 460 469 460 478 25 75
Dwutlenek 62 61 54 --- --- --- ---
siarki
Sadza 24 23 25* 20 20 --- 100
Ołów 1,36 1,01 1,16 --- --- --- ---
* - dane z roku 1989;
--- brak danych w aktualnym roczniku statystycznym.
Z przedstawionych danych wynika, \
e najbardziej toksycznym składnikiem spalin
samochodowych jest ołów Pb. Spośród w/w związków toksycznych w największej ilości
występuje w spalinach samochodowych tlenek węgla CO (składnik najmniej toksyczny). Ze
względu na wielkość emisji, CO powszechnie uwa\
any jest za główny składnik
charakteryzujÄ…cy spaliny samochodowe.
2.2. Miary stÄ™\
eń gazów
MiarÄ… stÄ™\
enia substancji toksycznych jest procent objętości. Dla małych stę\
eń substancji
toksycznych stosuje siÄ™ jednostkÄ™ µ/m3. Do roku 1990 obowiÄ…zywaÅ‚a w Polsce jednostka
mg/m3. W krajach anglosaskich często stosowaną jest jednostka ppm (parts per milion 
części na milion wagowo lub objętościowo). Większość urządzeń pomiarowych wyskalowana
jest tak\
e w tych jednostkach.
1ppm = 1000M/22,4 [µg/m3]
M- masa czÄ…steczkowa przeliczanego zwiÄ…zku
5
Porównanie jednostki ppm z jednostkÄ… µg/m3 przeprowadza siÄ™ dla ka\
dego zwiÄ…zku
toksycznego oddzielnie. Poni\
ej przedstawiony został sposób porównania dla związku tlenku
węgla.
Dla tlenku węgla masa cząsteczkowa M wynosi:
M = MC + MO = 12,1 + 15,99 = 28,10
MC  masa cząsteczkowa węgla;
MO  masa czÄ…steczkowa tlenu.
1 ppm = 1000M / 22,4 = 28100/22,4 = 1254 [µ/m3] dla CO.
Dla pozostałych związków porównanie takie przedstawione jest w Tab. 2.D.
Tab.2.D. Porównanie jednostek dla ró\
nych związków
Rodzaj związku Masa atomowa danego Wartość 1 ppm
zwiÄ…zku Dla danego zwiÄ…zku
Tlenek węgla CO 28,10
1 ppm = 1254 µg/m3
Dwutlenek węgla CO2 46,00
1 ppm = 2053 µg/m3
Dwutlenek siarki SO2 64,06
1 ppm = 2859 µg/m3
Tlenek azotu NO 30,00
1 ppm = 1339 µg/m3
Maksymalne stÄ™\
enia substancji, które mogą oddziaływać na człowieka mo\
na wyrazić
kilkoma sposobami [4]:
1. Progowa wartość graniczna  średnia wa\
ona czasowo: TLV-TWA  średnia wa\
ona
czasowo stÄ™\
enia dla 8 godzin dziennie i 40 godzin tygodniowo, na które człowiek
mo\
e być wielokrotnie nara\
ony.
2. Progowa wartość graniczna  krótkookresowy limit nara\
enia: TLV-STEL 
definiowany jest jako 15 minutowe nara\
enie średnią wa\
oną czasowo  TWA, które
nie powinno wystąpić częściej ni\
4 razy w ciÄ…gu 8 godzin i przy minimalnej przerwie
między nara\
eniami wynoszÄ…cej 1 godzinÄ™.
3. Progowa wartość graniczna  szczyt TLV-C  stę\
enie, które nie powinno być
przekroczone podczas nara\
enia.
2.3. Dopuszczalne stÄ™\
enia zanieczyszczeń komunikacyjnych w Polsce
6
Dopuszczalne stÄ™\
enia zanieczyszczeń w Polsce określa Dziennik Urzędowy Ministra
Zdrowia i Opieki Społecznej z 1985 roku. Podano w nim dopuszczalne wielkości stę\
eń oraz
w jakim powinny być one mierzone. Podane zostały stę\
enia dla trzech okresów
pomiarowych:
- stÄ™\
enie dla okresu 30 min.;
- stÄ™\
enie dla okresu 24 godz.;
- stÄ™\
enie dla okresu 1 roku.
Ponadto wyró\
nione zostały dwa rodzaje obszarów, dla których obowiązują odpowiednie
stÄ™\
enia:
- Obszary chronione (parki narodowe, rezerwaty przyrody, obszary chronionego
krajobrazu, tereny uzdrowisk);
- Obszary (tereny zieleni wypoczynkowej, długiego pobytu, tereny sanatoryjne i
szpitale, tereny uczelni, szkół, przedszkoli, tereny usługowe, tereny zabudowy
administracyjnej).
Wyniki pomiarów przeprowadzanych na ulicach miast nale\
y odnosić do wartości
dopuszczalnych dla obszaru.
Wielkości dopuszczalnych zanieczyszczeń komunikacyjnych w Polsce przedstawiono w
Tab.2.E i Tab.2.F.
Tab.2.E. Dopuszczalne stÄ™\
enia zanieczyszczeÅ„ komunikacyjnych w [µg/m3]
RODZAJ OBSZARU
OBSZAR OBSZAR CHRONIONY
RODZAJ
StÄ™\
enie w czasie StÄ™\
enie w czasie
ZANIECZYSZCZENIA
30 min. 24 h średnie 30 min. 24 h średnie
roczne roczne
1 2 3 4 5 6 7
Dwutlenek azotu NO2 500 150 50 150 50 30
Tlenek węgla CO 5000 1000 120 3000 500 61
Sadza C 150 50 8 50 20 4
Dwutlenek siarki SO2 600 200 32 250 75 11
Ołów Pb --- 1 0,2 --- 0,5 0,1
7
Dopuszczalne stÄ™\
enia substancji zanieczyszczajÄ…cych powietrze uwa\
a siÄ™ za
dotrzymane, je\
eli ich wartości podane w tabelach (rubryka 2,3,5,6) są przekroczone co
najwy\
ej dwukrotnie w ciÄ…gu 2% czasu w roku dla stÄ™\
eń średniodobowych.
Wartości podane w tabelach dotyczą działania szkodliwej dawki ka\
dej substancji. Je\
eli
w powietrzu znajduje się kilka substancji szkodliwych, występuje sumaryczny efekt ich
działania tzw. synergizm.
Tab.2.F. Dopuszczalne stÄ™\
enia zanieczyszczeń komunikacyjnych w [ppm]
RODZAJ OBSZARU
OBSZAR OBSZAR CHRONIONY
RODZAJ
StÄ™\
enie w czasie StÄ™\
enie w czasie
ZANIECZYSZCZENIA
30 min. 24 h średnie 30 min. 24 h średnie
roczne roczne
1 2 3 4 5 6 7
Dwutlenek azotu NO2 0,24 0,07 0,02 0,07 0,02 0,01
Tlenek węgla CO 3,98 0,80 0,10 2,40 0,40 0,05
Dwutlenek siarki SO2 0,21 0,07 0,01 0,09 0,03 0,00
* - dla pozostałych związków jak ołów i sadza powy\
szych przeliczeń nie mo\
na
przeprowadzić.
ObowiÄ…zujÄ…cy obecnie akt prawny nie normuje jednak tego zagadnienia. W celu
przybli\
onej oceny szkodliwego działania mieszaniny substancji (których stę\
enie ka\
dej
oddzielnie nie przekracza stÄ™\
enia dopuszczalnego), mo\
na zastosować następującą
zale\
ność:
Cw1/NDS1 + Cw2/NDS2 + & & ..+ Cwn/NDSn < 1
Cwn - wartości stę\
eń substancji zmierzonych;
NDSn  wartości stę\
eń dopuszczalnych aktem prawnym.
Metody pomiaru zanieczyszczeń
Wyró\
nia się trzy główne sposoby pomiaru poziomu gazów, par, mgieł i pyłów w
atmosferze [7]:
1. Metody chemiczne
Określenie stę\
enia gazów toksycznych metodą chemiczną mo\
e odbywać się na
zasadzie:
8
- pobrania próbek, które analizowane są chemicznie w laboratorium;
- wykorzystania procesu chemicznego zachodzÄ…cego w kalorymetrycznej rurce
wskaz
nikowej (zmiana barwy w obecności gazu toksycznego).
2. Metody mechaniczne
Obejmują one analizę pyłów i cząstek zbieranych na materiałach filtracyjnych.
Zanieczyszczenia wciągane są na materiały filtracyjne przy u\
yciu próbkujących
pomp o znanych prędkościach przepływu powietrza. Zebrany materiał podlega w
następnej kolejności typowym analizom chemicznym.
3. Metody elektroniczne
Metody te wykorzystują jednocześnie zjawiska elektryczne, fizyczne i chemiczne.
Przykładowo wykorzystywane są zjawiska:
- kalorymetrii chemicznej  elektroniczny pomiar zmiany barwy substancji
próbkującej gaz;
- fotometrii  pomiar ilości energii świetlnej absorbowanej przez próbkę gazu;
- katalityczne  pomiar ciepła wydzielanego przy reakcjach chemicznych na
powierzchni katalizatora;
- półprzewodnikowe  zmiana rezystancji półprzewodnika przy absorpcji gazu przez
jego powierzchniÄ™;
- elektrochemiczne  przepływ prądu na skutek kontaktu próbki gazu z czujnikiem
chemicznym.
Spośród wymienionych metod największą popularność zdobywają ostatnie z
wymienionych. Umo\
liwiajÄ… bowiem stosunkowo szybki pomiar stÄ™\
enia z mo\
liwością jego
bezpośredniego odczytu.
3. Stanowisko pomiarowe
Wyposa\
enie stanowiska pomiarowego do badań zanieczyszczeń powietrza w ruchu
drogowym stanowi:
9
1. Miernik pomiaru zanieczyszczeń powietrza STX-70 wyposa\
ony w czujnik tlenku
węgla;
2. Zestaw komputerowy z oprogramowaniem do analizy danych pomiarowych;
3. Drukarka.
3.1. Miernik pomiaru zanieczyszczeń STX-70
Miernik STX-70 jest przenośnym urządzeniem umo\
liwiajÄ…cym m. in. pomiar takich
zanieczyszczeń występujących w układach komunikacyjnych jak:
- tlenek azotu;
- tlenek węgla;
- dwutlenek azotu;
- dwutlenek siarki.
Rodzaj mierzonego zanieczyszczenia zale\
y od zamontowanego w mierniku wymiennego
czujnika. Ze względu na zasadę działania czujnika, miernik zaliczany jest do urządzeń typu
elektrochemicznego. Podstawowymi elementami składowymi przyrządu są:
- czujnik elektrochemiczny;
- elektroniczny układ kontrolno-pomiarowy;
- wskaz
nik (cyfrowy).
BudowÄ™ czujnika przedstawiono na Rys. 3.1.
10
Membrana teflonowa
G A Z T O K S Y C Z N Y
Elektroda czuła
Elektroniczny
Układ
Kontrolny
i Pomiarowy
Przeciwelektroda
Elektrolit kwasowy
Rys.3.1. Schemat czujnika elektrochemicznego [4]
Czujnik składa się z następujących elementów:
- czułej elektrody;
- przeciwelektrody;
- obudowy zawierajÄ…cej elektrolit kwasowy;
- membrany teflonowej.
Zasada działania czujnika elektrochemicznego oparta jest na utlenianiu gazu toksycznego
na elektrodzie o kontrolowanym potencjale. Membrana czujnika pozwala na dyfuzję gazów
do miejsca reakcji zawierającego roztwór kwasowy. Cząsteczki gazów wchodzą w kontakt z
roztworem kwasowym przy elektrodzie czułej i przeciwelektrodzie, generując mały prąd.
PrÄ…d ten jest proporcjonalny do stÄ™\
enia gazu i wskazywany jest w jednostkach ppm.
Budowę miernika STX-70 z zaznaczeniem elementów funkcjonalnych jego wyposa\
enia
przedstawiono na rys.3.2.
Funkcje zaznaczonych elementów są następujące:
11
1. Przycisk wprowadzania  E /kalibracji  Cal ;
2. Przycisk funkcyjny (niebieski);
3. Włącznik podświetlenia wyświetlacz;
4. Przycisk załączenia  On / zmiany menu  + ;
5. Przycisk wyłączenia  Off / zmiany menu  -
6. Przycisk potwierdzenia  ACK / trybu pracy  M ;
7. Wejście czujnika gazu;
8. Podświetlany wyświetlacz;
9. Gniazdo danych RS-232;
10. Pokrywa baterii;
11. Pokrywa wskaz
nika alarmu;
12. Wizualny wskaz
nik alarmu.
Miernik wyposa\
ony jest tak\
e w zegar czasu rzeczywistego, kalendarz oraz pamięć.
Mo\
e obliczać:
STEL  średnie stę\
enie gazu toksycznego w ciÄ…gu ostatnich 15 minut;
TWA  średnią wa\
onÄ… gazu toksycznego w zaprogramowanym przez operatora czasie
(od 1 h do 40 h). Częstotliwość zapisu mo\
e być regulowana w zakresie od 1 [s]
do 300[s].
12
4 5
3 6
7
8
2
9
1
10
11
12 9
13
Rys. 3.2. Budowa miernika STX-70
13
Przez złącze równoległe miernik mo\
e być połączony z komputerem w celu przepisania i
analizy danych. Podstawowe dane techniczne miernika przedstawione zostały w Tab. 3.A.
Tab.3.A. Dane techniczne urzÄ…dzenia STX-70 [8]
Mie- Zakres Błąd Czas Pamięć Tempe- Max. Rodzaj
rzony pomia- pomia- stabili- własna ratura okres czujnika
związek rowy ru zacji działania pomia- pomiaro-
ru wego
symbol ppm lub % ppm lub sek. Tak/Nie h ---
°C
chemiczny %
CO 1 ppm 5 Tak -5 ÷ 40
2000 elektro-
0 ÷ 999
chemiczny
ppm
NO 1 ppm 5 Tak -5 ÷ 40
2000 elektro-
0 ÷ 999
chemiczny
ppm
SO2 0,1 ppm 5 Tak -15 ÷ 40
2000 elektro-
0 ÷ 99
chemiczny
ppm
NO2 0,1 ppm 5 Tak -15 ÷ 40
2000 elektro-
0 ÷ 99
chemiczny
ppm
O2 1% 5 Tak -20 ÷ 40
2000 elektro-
0 ÷ 30%
chemiczny
W celu przeprowadzenia miernikiem STX-70 pomiarów zanieczyszczenia powietrza
tlenkiem węgla (w taki czujnik wyposa\
ony został miernik w stanowisku pomiarowym),
nale\
y wykonać czynności opisane poni\
ej.
1. Dokonać załączenia miernika do pracy i wprowadzenia w tzw. tryb pracy w czasie
rzeczywistym:
a) Wcisnąć przycisk funkcyjny (2) wraz przyciskiem  On (4). Po krótkim sygnale
dz
więkowym nastąpi wyświetlenie sekwencji podstawowych informacji
dotyczÄ…cych:
- rodzaju czujnika  CO;
- stanu naładowania baterii  BATT  **** (wyświetlenie czterech gwiazdek
oznacza stan dobrego naładowania baterii);
- daty ostatniej kalibracji miernika  LAST CAL  MM..DD ;
- załączenia tzw. funkcji higieny umo\
liwiającej zapamiętywanie danych i
obliczenia STEL i TWA  RSETHYG.
b) Po wyświetleniu w/w komunikatów miernik przechodzi automatycznie w tryb
pracy w czasie rzeczywistym. Wyświetlacz będzie wskazywał aktualną wartość
stÄ™\
enia tlenku węgla w ppm.
14
2. Dokonać zerowania miernika (w warunkach czystego powietrza):
a) w trybie pracy w czasie rzeczywistym wcisnąć i zwolnić przycisk funkcyjny (2)
wraz z przyciskiem kalibracji  Cal (1). Po krótkim sygnale dz
więkowym miernik
rozpocznie funkcję automatycznego ustawienia zera. Będzie przekazywany komunikat
 AUTO ZERO .
b) Po ustawieniu nowego zera odniesienia nastÄ…pi:
- zatrzymanie przyrządu na około 10 [s];
- wydanie krótkiego sygnału dz
więkowego;
- powrót miernika w tryb pracy w czasie rzeczywistym;
- wyświetlenie wskazania  0000 .
c) W przypadku, gdy zerowanie przeprowadzone będzie w warunkach
zanieczyszczonego powietrza, miernik po komunikacie  AUTO ZERO przejdzie
natychmiast w tryb pracy w czasie rzeczywistym i utrzyma poprzedni poziom
zerowania.
3. Wykasować zawartość pamięci miernika
a) Czynność tę wykonuje się za pomocą oprogramowania.
4. Dokonać wyłączenia miernika w następujący sposób:
a) Wcisnąć przycisk funkcyjny (9) łącznie z przyciskiem wyłączenia  Off (5) do
czasu wydania przez przyrząd pięciu krótkich sygnałów dz
więkowych.
b) Odłączyć kabel portu szeregowego od miernika.
Przygotowany w w/w wymieniony sposób przyrząd nadaje się do przeprowadzenia sesji
pomiarowej w warunkach obiektu rzeczywistego. RozpoczynajÄ…c pomiar nale\
y postępować
zgodnie ze wskazaniami podanym w punkcie 1. PoczÄ…tek sesji pomiarowej (z zapisem
danych) ma miejsce wtedy, gdy w trakcie wyświetlania komunikatu RSET HYG dokona się
załączeni przycisku wprowadzania  E (1). Ka\
de wyłączenie miernika powoduje
zapamiętanie zarejestrowanych danych jako jednej z sesji pomiarowych. Ponowne załączenie
rozpoczyna następną sesję pomiarową.
Zastosowany miernik posiada jeszcze wiele innych dodatkowych funkcji typu:
- odczyt najwy\
szego stÄ™\
enia gazu PEAK;
- odczyt wartości TWA;
- odczyt wartości STEL;
15
- ustawienie kodu dostępu;
- ustawienie progów alarmowych (niskiego, wysokiego TWA i STEL);
- ustawienie daty i czasu.
Ze względu na to, \
e większość nastaw jest wprowadzana do miernika oraz ze względu na
mo\
liwość niekontrolowanego podziału sesji pomiarowych przy dokonywaniu ustawień, nie
podano sposobu ich przeprowadzania. Obejmuje to oryginalna instrukcja obsługi miernika
STX-70 [5]. Natomiast odczyt tych dodatkowych wskazań miernika mo\
liwy jest tak\
e po
zakończonych sesjach pomiarowych w trakcie analizy zebranych danych.
3.2. Oprogramowanie analizy danych  instrukcja u\
ytkownika
Oprogramowanie miernika słu\
y do tabelarycznej i graficznej analizy danych
zarejestrowanych w czasie poszczególnych sesji pomiarowych. Na zajęciach przedstawione
zostanÄ… najwa\
niejsze zasady korzystania z oprogramowania umo\
liwiajÄ…cego szybkie (w
ramach ćwiczenia) przeprowadzenie analizy zebranych wyników. Szczegółowe informacje
zawarte są w oryginalnej instrukcji obsługi oprogramowania [6].
4. Program badań zanieczyszczeń powietrza w ruchu drogowym  zasada
przeprowadzania pomiarów
Badania zanieczyszczeń środowiska powodowanych przez ruch drogowy mogą dotyczyć
rozpoznania wpływu wielu czynników. Do najwa\
niejszych czynników mogących wywierać
wpływ na emisję zanieczyszczeń mo\
na zaliczyć [10]:
- Parametry geometryczne dróg (pochylenia podłu\
ne, kształt drogi w planie,
kształt drogi w przekroju);
- Rozwiązania organizacji ruchu na odcinkach międzywęzłowych(oznakowanie
poziome, ograniczenia prędkości, występowanie przejść dla pieszych w
poziomie jezdni, ograniczenia ruchu spowodowane np. robotami drogowymi,
preferencje dla komunikacji zbiorowej);
- RozwiÄ…zania organizacji ruchu na skrzy\
owaniach (czytelność oznakowania,
geometria skrzy\
owania, sposoby podporządkowania wlotów, lokalizacja
przystanków komunikacji zbiorowej, skrzy\
owanie sterowane - niesterowane);
16
- Elementy sterowania ruchem (rodzaj sterowania  cykliczne, acykliczne;
programy sygnalizacji  program awaryjny, program dostosowany do wymagań
ruchu, program rozbie\
ny z wymaganiami ruchu; parametry programu
sygnalizacji  długość cyklu, podział cyklu);
- Rozwiązania układów komunikacyjnych (alternatywne trasy objazdowe, strefy
ograniczonego parkowania, koordynacja sterowania na ciÄ…gach i w sieciach
ulic).
Część z wymienionego powy\
ej programu badań wymaga dysponowania zło\
onym
stanowiskiem, umo\
liwiającym jednoczesne monitorowanie wielu punktów pomiarowych.
W warunkach wyposa\
enia ćwiczenia laboratoryjnego mo\
liwe sÄ… do przeprowadzenia
jedynie badania wpływu niektórych czynników na zanieczyszczenie środowiska. Do
czynników tych mo\
na zaliczyć:
- intensywność strumienia;
- strukturÄ™ rodzajowÄ… ruchu;
- prędkość strumienia;
- wybrane elementy rozwiązań geometrycznych drogi lub ulicy.
Ka\
de badanie zanieczyszczenia powietrza powinno odpowiadać generalnym zało\
eniom
sformułowanym na podstawie doświadczeń uzyskanych w Instytucie Ochrony Środowiska w
Warszawie. Zało\
enia te są następujące:
- Przeprowadzenie pomiarów zalecane jest w miesiącach maj  czerwiec oraz
wrzesień  paz
dziernik;
- najlepszymi dniami sÄ… dni bezwietrzne, pochmurne ale nie deszczowe;
- pomiar powinien odbywać się w bliskiej odległości od poruszających się
pojazdów (ok. 1[m]);
Zasady przeprowadzenia pomiarów i analizy wyników dla określenia wpływu wybranych
czynników na zanieczyszczenie środowiska podane zostały poni\
ej.
17
A. Badanie wpływu intensywności strumienia na stę\
enie tlenku węgla
a.1. Dokonać wyboru przekroju odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się znacznymi
wahaniami intensywności strumienia w ró\
nych porach dnia;
a.2. Dla ró\
nych pór dnia (minimum dwóch) przeprowadzić godzinne monitorowanie stę\
enia
CO zgodnie z podanymi zało\
eniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w
przedziałach 120 sekundowych.
a.3. W trakcie ka\
dej sesji pomiarowej przeprowadzać pomiar natę\
enia ruchu w 120
sekundowych przedziałach pomiarowych.
a.4. Wykorzystując testy zgodności rozkładów przeprowadzić analizę statystyczną, polegającą
na sprawdzeniu tego samego poziomu intensywności dopływu w sesji pomiarowej oraz
ustalić wartość intensywności w poszczególnych sesjach.
a.5. W przypadku, gdy w jednej z sesji pomiarowych występują ró\
ne poziomy intensywności
dopływu, dokonać takiego rozdzielenia sesji pomiarowej (tworzy się dodatkową sesję),
aby poziom intensywności dopływu w ka\
dej sesji mo\
na było uznać za stały.
Rozdzielić tak\
e monitorowane dane o stÄ™\
eniu CO tak, aby pozostały one w ścisłym
związku z wyró\
nionymi sesjami pomiarowymi.
a.6. Korzystając z oprogramowania detektora STX-70 dokonać analizy stę\
enia tlenku węgla
w funkcji czasu. W tym celu wyznaczyć dla sesji pomiarowych:
- charakterystykę wskazań czujnika tlenku węgla;
- charakterystykę zmian wartości średniego wa\
onego stÄ™\
enia tlenku węgla 
TWA;
- charakterystykę zmian wartości średniego piętnastominutowego stę\
enia tlenku
węgla w czasie sesji pomiarowej  STEL.
a.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów wartości natę\
eń
strumienia z przedziałów pomiarowych oraz zaznaczyć poziomy intensywności
strumienia.
a.8. Przeprowadzić analizę wpływu wahań natę\
enia oraz intensywności strumienia na
stÄ™\
enie tlenku węgla.
a.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego przekroju pomiarowego) TWA=f() punkty końcowe TWA.
18
B. Badanie wpływu struktury rodzajowej ruchu na stę\
enie tlenku węgla
b.1. Dokonać wyboru drogi lub ulicy charakteryzującego się stałym poziomem intensywności
strumienia i ró\
norodnÄ… strukturÄ™ rodzajowÄ… (znacznymi wahaniami w udziale
pojazdów cię\
kich tzn. ciÄ™\
arowych i autobusów).
b.2. Dla przewidywanych ró\
nych poziomów udziału pojazdów cię\
kich (minimum dwóch)
przeprowadzić godzinne monitorowanie stę\
enia CO zgodnie z podanymi zało\
eniami
generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w przedziałach 120 sekundowych.
b.3. W ka\
dej sesji pomiarowej przeprowadzić pomiar natę\
enia ruchu i struktury rodzajowej
w 120 sekundowych przedziałach pomiarowych.
b.4 Wykorzystując testy zgodności rozkładów, przeprowadzić analizę statystyczną polegającą
na sprawdzeniu tego samego poziomu intensywności strumienia w sesjach
pomiarowych. W przypadku ró\
nych poziomów intensywności w sesjach pomiarowych,
dokonać wyboru tych przedziałów czasu w sesjach, w których poziom intensywności
mo\
na uznać za stały. Ograniczyć do tych przedziałów czasu liczbę danych uzyskanych
z monitorowania stÄ™\
enia CO.
b.5. Dla jednakowych poziomów intensywności wyznaczyć wartość intensywności oraz
procentowe udziały pojazdów cię\
kich w przedziałach pomiarowych i w
poszczególnych sesjach.
b.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
b.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów procentowe udziały
pojazdów cię\
kich w poszczególnych przedziałach pomiarowych oraz zaznaczyć średni
poziom tego udziału w ka\
dej sesji pomiarowej.
b.8. Przeprowadzić analizę wpływu udziału pojazdów cię\
kich na stÄ™\
enie tlenku węgla.
b.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego przekroju pomiarowego) TWA = f(,PC) punkty końcowe TWA.
19
C. Badanie wpływu prędkości strumienia pojazdów cię\
kich na stÄ™\
enie tlenku węgla
c.1 Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, ale ró\
nymi prędkościami dopuszczalnymi. Na odcinku tym
wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe, na których ró\
ne są prędkości dopuszczalne.
c.2. W przekrojach pomiarowych przeprowadzić godzinne monitorowanie stę\
enia CO
zgodnie z podanymi zało\
eniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w
przedziałach 120 sekundowych.
c.3. W ka\
dej sesji pomiarowej przeprowadzać pomiar natę\
enia i prędkości punktowej
(pomiar za pomocą radaru) oznaczając 120 sekundowe przedziały pomiarowe.
c.4. Analogicznie jak w punkcie b.4.
c.5. Dla jednakowych poziomów intensywności wyznaczyć wartość intensywności oraz
średnie wartości prędkości w przedziałach pomiarowych i w poszczególnych sesjach.
c.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
c.7. Na wykonane charakterystyki nanieść w postaci histogramów średnie wartości prędkości
w poszczególnych przedziałach pomiarowych oraz zaznaczyć poziom średniej prędkości
w ka\
dej sesji pomiarowej.
c.8. Przeprowadzić analizę wpływu prędkości pojazdów na stę\
enie tlenku węgla.
c.9. Korzystając z wydruku podsumowania nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego odcinka drogi lub ulicy) TWA = f(,V) punkty końcowe TWA.
D. Badanie wpływu elementów organizacji ruchu (przejście dla pieszych, wygrodzenie pasa
ruchu itp.) na stÄ™\
enie tlenku węgla
d.1. Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, taką samą prędkością dopuszczalną oraz wprowadzonym
elementem organizacji ruchu. Na odcinku tym wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe, z
których jeden powinien być umieszczony w bezpośredniej bliskości elementu
organizacji ruchu, drugi zaÅ› w znacznym oddaleniu od tego elementu.
20
d.2. W przekrojach pomiarowych przeprowadzić godzinne monitorowanie stę\
enia CO
zgodnie z podanymi zało\
eniami generalnymi. Rejestracji danych dokonywać w
przedziałach 120 sekundowych.
d.3. W ka\
dej sesji pomiarowej przeprowadzić pomiar natę\
enia ruchu w 120 sekundowych
przedziałach pomiarowych.
d.4. Analogicznie jak w punkcie b.4.
d.5. Wyznaczyć wartość intensywności wspólną dla sesji pomiarowych.
d.6. Analogicznie jak w punkcie a.6.
d.7. Na wykonanych charakterystykach, nanieść w postaci histogramów wartości natę\
eń
strumienia w przedziałach pomiarowych oraz wyznaczoną w punkcie d.5. wartość
intensywności strumienia.
d.8. Przeprowadzić analizę wpływu wybranego w punkcie d.1. elementu organizacji ruchu na
stÄ™\
enie tlenku węgla.
d.9. Korzystając z wydruku podsumowania, nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego elemen4tu organizacji ruchu) TWA = f() punkty końcowe TWA. Rozró\
nić
punkt dotyczÄ…cy przekroju pomiarowego przy elemencie organizacji ruchu i poza nim.
E. Badanie wpływu parametrów geometrycznych drogi (pochylenie podłu\
ne, kształt drogi
w planie, kształt drogi w przekroju) na stę\
enie tlenku węgla
e.1. Dokonać wyboru odcinka drogi lub ulicy charakteryzującego się jednorodną
intensywnością strumienia, identyczną prędkością dopuszczalną, ale o ró\
nych
parametrach geometrycznych drogi. Na odcinku wyznaczyć dwa przekroje pomiarowe
uwzględniające ró\
ne parametry geometryczne drogi.
e.2. Analogicznie jak w punkcie d.2.
e.3. Analogicznie jak w punkcie d.3.
e.4. Analogicznie jak w punkcie d.4.
e.5. Analogicznie jak w punkcie d.5.
e.6. Analogicznie jak w punkcie d.6.
e.7. Analogicznie jak w punkcie d.7.
21
e.8. Przeprowadzić analizę wpływu wybranego w punkcie e.q. parametru geometrycznego
drogi na stÄ™\
enie tlenku węgla.
e.9. Korzystając z wydruku podsumowania, nanieść na charakterystykę zbiorczą (dotyczącą
danego odcinka drogi) TWA = f() punkty końcowe TWA z rozró\
nieniem parametrów
geometrycznych drogi, których one dotyczą.
5. Literatura
1. Rocznik statystyczny 1993 rok  Ochrona Åšrodowiska
2. Dziennik Urzędowy MZiOS 1986 rok
3. Datka St., Suchorzewski W., Tracz M.:  In\
ynierii Ruchu WKiA
1989 rok
4. Delta Service:  Twój detektor osobisty  monitorowanie atmosfery dla bezpieczeństwa
pracowników , materiały pomocnicze. Zielonka 1994 rok
5. Delta Service:  STX 70 - osobisty przyrząd do wykrywania gazów , instrukcja obsługi
6. Delta Sernice:  STX 70  oprogramowanie bazy danych higieny , instrukcja obsługi
7. Materiały Seminaryjne Polskiego Towarzystwa Sensorowego. Gdańsk 1992 rok
8. Ceglarski W.:  Stanowisko pomiarowe do badania zanieczyszczenia powietrza i poziomu
hałasu wywołanego ruchem drogowym . Praca Dyplomowa magisterska. Wydział
Transportu, Politechnika Warszawska. Warszawa 1994 rok
9. Jakubowski J.:  Motoryzacja i ochrona środowiska . WKiA
. Warszawa 1976 rok
10. Suda J., Buda M.:  Badania poziomu hałasu i zanieczyszczenia powietrza w ruchu
drogowym . Sprawozdanie z realizacji tematu 503/163/421. Wydział Transportu.
Politechnika Warszawska. Warszawa, 1993 rok. Praca niepublikowana.
22