12

УДК 502.3:574.6

Б.И.Дегтерев, Н.Н.Загоскин., И.В.Флегентов. Рассеивание в атмосфере загрязняющих веществ. Расчет приземных концентраций и ПДВ. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Экология”.

В методических указаниях приведены теоретические сведения о рассеивании примесей в атмосфере, дана методика расчета приземных концентраций загрязняющих веществ от одиночного источника и методика расчета ПДВ. Приведены необходимые справочные материалы. Составлены варианты заданий для расчетов.

Рассеивание в атмосфере загрязняющих веществ

Проблема охраны окружающей среды от загрязнения промышленными выбросами стала в ряд важнейших задач современности. Воздействия промышленных предприятий, энергетических систем, транспорта на атмосферу, водоемы и недра достигли таких размеров, что сейчас в крупных промышленных центрах уровни загрязнений существенно превышают допустимые санитарные нормы.

Источники выбросов загрязняющих атмосферу веществ могут быть подвижными (транспорт) и стационарными. Выбросы из стационарных источников подразделяются по нескольким критериям (рис.1):

ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ

По составу По организации от- По температуре По призна-

вода и контроля кам очистки

Паро- Организо- Нагретые Выбра-

газовые ванные сывае-

мые

Аэро- Точечные Холодные без

золи (одиночные) очистки

Пыли Линейные Выбрасы-

ваемые

после

Дымы Неорганизо- очистки

ванные

Туманы

Рис.1. Классификация выбросов в атмосферу

Аэрозоли - это системы, характеризующиеся наличием в газовой среде твердых или жидких частиц. Пыли содержат твердые частицы размером до 800 мкм, дымы - твердые частицы размером 0,1-5 мкм, туманы - жидкие частицы (капли) размером 0,3-5 мкм.

Неорганизованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным относятся выбросы, не имеющие фиксированного устья: выделения вредных веществ с открытых складов строительных материалов, карьеров, хранилищ отходов и т.д.

Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы. Организованные выбросы имеют фиксированное устье и подразделяются на точечные или одиночные (источники таких выбросов имеют примерно одинаковые размеры по осям координат; это трубы промышленных предприятий, выбросные шахты систем вентиляции, газоотводные трубы от аппаратов и т.п.) и линейные (источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном направлению ветра; это аэрационные фонари, близко расположенные вытяжные шахты, открытые окна, через которые удаляются вредные вещества, и т.п.).

Одиночные выбросы из стационарных источников в зависимости от высоты трубы (Н) подразделяются на

• высокие при Н  50 м (выброс осуществляется выше зоны аэродинамической тени здания, сооружения);

• средние при Н = 10...50 м;

• низкие при Н = 2...10 м (выброс поступает в зону подпора или аэродинамической тени здания, сооружения);

• наземные при Н  2 м (в этом случае в расчетах принимают Н = 2м).

Промышленные выбросы считаются нагретыми, если их температура выше температуры окружающего атмосферного воздуха.

Без очистки могут выбрасываться как неорганизованные, так и организованные выбросы, после очистки - только организованные.

С целью регламентации загрязнений атмосферы установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов (ПДК) и предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ из источников (ПДВ).

ПДК - максимальная допустимая концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не вызывает у него заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами диагностики, не оказывает вредного действия на последующие поколения и на окружающую природную среду в целом. Существует два вида ПДК для атмосферы:

• среднесуточная ПДК_с.с. [мг/м³] - это максимальная концентрация вещества, при которой оно не оказывает прямого или косвенного воздействия на человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания;

• максимальная разовая ПДК_м.р. [мг/м³] - это максимальная концентрация вещества, при которой оно при кратковременном (до 20 мин.) воздействии не вызывает рефлекторных реакций организма.. Под рефлекторными реакциями понимается ощущение неприятных запахов, появление аллергического состояния, чихания и т.д.

Действующими нормативными документами [1] установлены ПДК для более 600 вредных газов, паров, аэрозолей.

Величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы (слой высотой в 2 м от поверхности земли) не должна превышать величины ПДК_м.р.

ПДВ для данного источника (группы источников) - это максимальное количество вредного вещества, допустимое к выбросу из источника в единицу времени при соблюдении условия, что этот выброс от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создаст приземную концентрацию, превышающую его предельно допустимую концентрацию для населения, растительного и животного мира.

Основными критериями качества атмосферного воздуха при установлении ПДВ для источников загрязнения атмосферы являются максимальные разовые ПДК_м.р. При этом должно выполняться условие: отношение расчетной концентрации С_м вредного вещества в приземном слое воздуха к величине ПДК_м.р. данного вещества не должно превышать единицы:

С_м / ПДК_м.р.  1 (1)

При установлении ПДВ учитывают значения фоновых концентраций С_ф вредных веществ в воздухе (суммарное загрязнение атмосферы от остальных источников города или другого населенного пункта, в том числе и от автотранспорта, за исключением рассматриваемого источника).

Таким образом, величина ПДВ [г/с] из источника для каждого вещества устанавливается, исходя из условия:

(С_м + С_ф)  ПДК_м.р. (2)

или

(С_м + С_ф) / ПДК_м.р.  1 (3)

При одновременном присутствии в атмосфере некоторых вредных веществ они могут обладать суммацией вредного действия. Эффектом суммации обладают, например, ацетон и фенол, сернистый ангидрид и двуокись азота, сернистый ангидрид, окись углерода, фенол и пыль конверторного производства, а также целый ряд других веществ [1].

Величина ПДВ подобных веществ устанавливается, исходя из условия:

С_м1 + С_ф1 С_м2 + С_ф2 С_мn + С_фn

+ + ... +  1 (4)

ПДК_м.р.1 ПДК_м.р.2 ПДК_м.р.n