2. Геотехническая система "Промышленное предприятие – окружающая среда"
Территориальное размещение промышленных объектов определяется целым комплексом факторов:
доступность сырьевой базы (в том числе, полуфабрикатов);
доступность топливно-энергетической базы (с учетом стоимости топлива и энергии);
особенности окружающей ландшафтно-геохимической среды;
состояние и потенциальная емкость рынка сбыта продукции;
развитость транспортной инфраструктуры;
обеспеченность рабочей силой (не только наличие, но и квалификация).
К сожалению, нередко размещение той или иной отрасли на конкретной территории обусловлено в большей степени историческими условиями, чем учетом указанных выше факторов. Это положение, в первую очередь, характерно для крупных городов, являющихся промышленными центрами, и экологически развитых районов. Размещение в них предприятий представляется выгодным с той точки зрения, что нет необходимости вкладывать средства в налаживание определенных экономических связей (они уже, как правило, имеются), создание новой инфраструктуры, обучение и размещение трудовых ресурсов.
При этом не учитываются перегруженность энергетических систем, дополнительные затраты на транспортировку сырья, степень урбанизации и уровень техногенной нагрузки на рассматриваемой территории и т.д.
Усиление внимания к системно-экологическому обоснованию рациональности размещения промышленности, наблюдаемое в последнее время, несколько изменило ситуацию в сторону освоения новых территорий. Стимулирующими факторами в этом направлении выступают, в первую очередь, сравнительно низкие требования к экологической безопасности производств (в виду более низкого уровня техногенной нагрузки на малоосвоенных территориях) и заинтересованность местной администрации (повышение уровня занятости и образованности населения, дополнительные налоговые поступления и т.д.), следствием которой являются определенные льготы при налогообложении.
Действие же сдерживающих факторов, таких как необходимость размещения и подготовки рабочей силы, налаживание инфраструктуры и рынка сбыта и др., требующие достаточно больших капитальных вложений, в значительной степени замедляют процесс освоения новых территорий.
Необходимость крупных капитальных вложений в индустриализацию на уровне макроэкономических преобразований под силу лишь крупным фирмам и банкам, а в отдельных случаях мощным корпорациям. Это обстоятельство также выступает в роли сдерживающего фактора, для смягчения действия которого необходимы меры государственного уровня.
Любой промышленный объект не зависимо от степени рациональности его территориального размещения воздействует на компоненты окружающей природной среды.
2.1. Воздействие на приземной слой атмосферы
Воздействие промышленного объекта на атмосферу в основном заключается в загрязнении её приземного слоя, которое осуществляется двумя путями: прямым и косвенным [].
Прямой путь подразумевает наличие организованных источников выбросов, т.е. специальных устройств и систем, обеспечивающих удаление загрязняющих веществ из рабочей зоны в атмосферу, а также устройств и систем, предназначенных для нейтрализации вредных факторов производственной среды (в первую очередь – высокой температуры и влажности в производственных помещениях) за счет подачи в помещения свежего воздуха или отвода из них части воздуха (в основном это системы вентиляции).
Такие источники выбросов в зависимости от степени сосредоточенности на территории могут быть точечными (отдельно стоящие источники) или линейными (группа близко расположенных источников с протяженностью до 200м); в зависимости от расположения производственных зданий – высокими (факел которых проходит выше аэродинамической тени зданий) и низкими (факел которых проходит в аэродинамической тени зданий).
Организованные источники выбросов располагаются на территории промышленной площадки и достаточно хорошо изучены. Распространение их влияния на приземной слой атмосферы зависит от высоты расположения, так высокие источники преимущественно загрязняют периферию импактной зоны и зону влияния техногенного объекта; низкие источники – импактную зону.
Состав и объем выбросов определяются спецификой и мощностью производства, их состав также зависит от эффективности работы газоочистных систем. Приземная концентрация в этом случае может быть определена в любой заданной точке.
Косвенный путь связан с наличием неорганизованных источников выбросов, т.е. источников поступления загрязняющих веществ в атмосферу, для которых нельзя определить характерные размеры, или их размеры в плане значительно больше высоты. Последние принято называть наземными или плоскостными. Они обычно располагаются за пределами промышленной площадки и в расчетах загрязненности приземного слоя атмосферы учитываются как совокупность множества точечных и линейных источников с помощью программ автоматизированного расчета.
Остальные неорганизованные источники являются низкими и образуются в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы аспирационных систем в местах образования газопылевых смесей. Они создают максимальные концентрации загрязняющих веществ на промышленной площадке. Неорганизованные источники выбросов мало изучены и в расчетах, в связи с образованием в них ненаправленных потоков газопылевой смеси, учитываются весьма приблизительно, хотя их вклад в загрязнение приземного слоя атмосферы может быть существенным.
Вклад каждого из рассмотренных типов источников выбросов схематично представлено на рис.5.
Одной из важнейших характеристик источников выбросов вредных веществ в атмосферу является скорость выхода газовоздушной смеси. Чем выше значение этой характеристики, тем интенсивнее происходит процесс рассеивания. Кроме того, высокие значения скорости выхода позволяют осуществить выброс выше аэродинамической тени, т.е., таким образом, снизить влияние низких источников на состояние воздушной среды в пределах промышленной площадки. Оптимальной принято считать скорость выхода газовоздушной смеси из источников выброса равную 10-15 м/с.
Рис.5. Формирование общего загрязнения атмосферы
С – концентрация загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы; S– расстояние от источника выброса.
1 – плоскостной источник; 2- низкий источник; 3 – высокий источник; 4 – суммарное загрязнение приземного слоя атмосферы.
Неорганизованные наземные и плоскостные источники выбросов характеризуются чрезвычайно низкими скоростями выхода газовоздушной смеси (за частую, они равны скорости ветра или скорости испарения с поверхности). В этом случае вредные вещества практически не рассеиваются, а образуют наземный стелящийся слой.
Максимальные значения концентраций загрязняющих веществ наблюдаются в полях концентраций, образованных наложением материально-энергетических полей, генерируемых двумя или более источниками. В отношении территории промышленной площадки максимальная концентрация вредных веществ определяется низкими, наземными и плоскостными источниками. Что касается санитарно-защитной зоны, то здесь наибольшее влияние имеют высокие организованные источники, а также низкие, наземные и плоскостные источники, расположенные в этой зоне и образующие наземный стелящийся слой загрязняющих веществ.
При разработке мероприятий и технических средств защиты атмосферы необходимо учитывать, что нельзя копировать комплекс указанных мероприятий и средств, разработанных для одного промышленного объекта, на другой, даже однотипный с первым. Для каждого предприятия необходимо разрабатывать свои мероприятия, максимально учитывающие местные условия. При этом, вполне допустимо использование одинаковых технических средств, но при условии обязательной экспериментальной проверки их эффективности.
Целесообразность такого подхода во многом объясняется отсутствием в настоящее время достаточно надежной классификации выбросов, учитывающей все характерные физико-химические свойства, определяющие процессы массопередачи не только в окружающей среде, но и в аппаратах газоочистки. Отсутствие такой классификации вынуждает проектировщика использовать необоснованные интуитивные решения, что далеко не всегда способствует повышению эффективности предполагаемых мероприятий и средств.