В атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	Класс опасности	ПДК, мг/м3
		максимальная разовая	среднесуточная
Пыль нетоксичная	3	0,5	0,15
NO2	2	0,085	0,04
SO2	3	0,5	0,05
CO	4	5,0	3,0
Бензин	4	5	1,5

Вопрос Для каких вредных веществ вредное воздействие суммируют?

Ответ Воздействие суммируется для веществ, оказывающих аналогичное биологическое действие, например, разрушение живых тканей кислотами. Аналогичное воздействие производят, например, такие вещества, как:

• диоксиды азота и серы, сероводород;
• сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная);
• этилен, пропилен, бутилен, анилен;
• озон, диоксид азота, формальдегид.

О процессе рассеивания выбросов

Вопрос Каковы основные способы уменьшения антропогенного загрязнения атмосферы?

Ответ Уменьшить загрязнение атмосферы можно следующими способами:

• совершенствовать процессы, технологии, оборудование для уменьшения массы выбросов;
• выполнять очистку выбросов;
• снижать концентрации вредных веществ в приземном слое воздуха за счет рассеивания выбросов.

Последний способ наименее эффективен, т.к. вредные вещества в конечном счете неорганизованно попадают в воду, почву и загрязняют их.

Вопрос Существуют ли ограничения на концентрацию пыли в газах, подвергаемых рассеиванию?

Ответ Величина предельно допустимой концентрации пыли с_п (мг/м³), подвергаемой рассеиванию, ограничена СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха". Значение с_п зависит от расхода выбросов V_г и предельно допустимой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны ПДК_рз.

с_п = 100´ k, V_г ³ 15000 м³/ч,

с_п = k´ (160 – 4V_г), V_г < 15000 м³/ч, (3.3)

k = 0,3 при ПДК_рз £ 2,

k = 0,6 ПДК_рз £ 4,

k = 0,8 ПДК_рз £ 6,

k = 1 ПДК_рз ³ 6.

Газы следует подвергать очистке, если концентрация пыли в выбросах превышает с_п или размеры частиц пыли превышают 20 мкм.

Вопрос Как классифицируются источники выбросов?

Ответ Все источники подразделяют на точечные и линейные, затененные и незатененные. Точечными считают трубы, шахты, когда их поля рассеивания не накладываются друг на друга на расстоянии двух высот здания с заветренной стороны.

Линейными считаются источники, имеющие значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру.

Незатененные, или высокие, источники располагаются в недеформируемом потоке ветра (в 2,5 раза выше высоты здания Н_зд).

Затененные, или низкие, источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени; их высота не превышает Н_зд.

В зависимости от высоты Н устья источника над уровнем земной поверхности их подразделяют на следующие классы:

а) высокие, Н³ 50 м;

б) средней высоты, Н=10…50 м;

в) низкие, Н=2…10 м;

г) наземные, Н£ 2 м.

Вопрос Что влияет на процесс рассеивания выбросов?

Ответ На процесс рассеивания вредных выбросов из труб и вентиляционных устройств оказывают влияние: расположение предприятий и источников выбросов (наличие других зданий в зоне рассеивания), характер местности (впадины, возвышения), состояние атмосферы, высота источника и скорость выброса, диаметр устья трубы, физико-химические свойства выбрасываемых веществ (плотность, размер частиц), температура газов и др.

Вопрос От чего зависит вертикальное и горизонтальное перемещение примесей?

Ответ Распространение промышленных выбросов в атмосфере подчиняется законам турбулентной диффузии. Горизонтальное перемещение примесей зависит в основном от скорости ветра, а вертикальное – от температуры и плотности газов, распределения температур по высоте (инверсия dТ_в/dh > 0, изотермия dT_в/dh = 0 и конвекция dТ_в/dh < 0, где Т_в – температура воздуха, h – высота).

Скорость ветра оказывает неоднозначное влияние на рассеивание вредных веществ. С одной стороны, ее увеличение способствует турбулентному перемешиванию загрязнений с окружающим воздухом и снижению их концентраций. С другой стороны, ветер уменьшает высоту факела над устьем трубы, пригибая его к поверхности земли и способствуя повышению концентраций в приземном слое атмосферы. Скорость ветра, при которой приземные концентрации при прочих равных условиях имеют наибольшие значения, называется опасной скоростью ветра.

Для предотвращения отклонения струи вблизи горловины трубы скорость выбрасываемых газов должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.

Вопрос Как распределяются концентрации вредных веществ под факелом организованного источника выбросов?

Ответ Характер распределения концентрации вредных веществ в атмосфере под факелом организованного источника показан на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Распределение концентрации вредного вещества в атмосфере от организованного источника выбросов при наличии фонового загрязнения

Пространство под факелом по мере удаления от источника выброса можно условно разделить на три зоны:

• зону переброса факела, характеризующуюся сравнительно невысоким содержанием вредных веществ;
• зону задымления с максимальным содержанием вредных веществ, которая распространяется на расстоянии 10…49 высот трубы (эта зона исключается из селитебной застройки);
• зону постепенного снижения концентрации вредных веществ.

Вопрос Как в расчётах процесса рассеивания учитывается направление ветра?

Ответ При оценке воздействия на атмосферу в задачах проектирования расчёты проводятся для опасного направления ветра в сторону наибольших фоновых концентраций вредных веществ селитебной территории или на центр города.

Вопрос Какого вида задачи возникают при расчетах процесса рассеивания выбросов?

Ответ Задачи расчета рассеивания можно разделить на две группы:

• прямые, заключающиеся в расчете концентраций веществ в приземном слое атмосферы при различных условиях рассеивания;
• обратные, заключающиеся в определении минимальной высоты источника выбросов или величины предельно допустимых выбросов, при которых максимальная концентрация загрязнений не превысит заданной величины ПДК – с_ф, где с_ф – фоновая концентрация вещества.

Вопрос Какие основные задачи решаются при расчете загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника?

Ответ Расчет заключается в решении следующих задач [3.4]:

1. Определение максимального значения концентрации вредного вещества с_м и расстояния по оси факела х_м, на котором будет наблюдаться значение с_м (рис. 3.1) при неблагоприятных метеоусловиях.
2. Расчет опасной скорости ветра u_м на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли).
3. Распределение приземных концентраций вредных веществ с при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра u_м в зависимости от расстояний х и y, где х – расстояние по оси факела х, а y – расстояние по перпендикуляру к оси факела.

Дополнительно можно рассчитать распределение концентраций при произвольных скоростях ветра u, определить скорости ветра, при которых на заданном расстоянии от источника выброса концентрации будут максимальны, а также определить размер зоны рассеивания (зоны влияния).

Вопрос Можно ли с помощью известных методик решать более сложные задачи, связанные с рассеиванием выбросов в атмосфере?

Ответ Методика [3.4] позволяет рассчитывать загрязнение атмосферы выбросами точечного, линейного, площадного источников, с учетом следующих усложняющих расчет факторов: сложного рельефа или застройки местности, наличия группы источников, суммации действия нескольких вредных веществ, фоновых концентраций, а также определять минимально допустимые высоты источников выбросов и величины предельно допустимых выбросов ПДВ, г/с.

Расчет концентраций вредных веществ в атмосфере

от одиночного источника выбросов

Вопрос Как рассчитывается максимальное значение концентрации вредного вещества с_м и расстояние х_м, на котором будет достигнуто значение с_м при неблагоприятных метеоусловиях?

Ответ Расчет заключается в решении следующей задачи: определение максимального значения концентрации вредного вещества с_м и расстояния х_м, на котором будет достигнуто значение с_м (рис. 3.1) при неблагоприятных метеоусловиях.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м на расстоянии х_м от источника с круглым отверстием при неблагоприятных метеоусловиях определяется по формуле:

, (3.4)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации (расслоения) атмосферы;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газов из устья источника;

h – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (при перепаде высот менее 50 м на 1 км длины h =1);

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м (для наземных источников Н = 2 м);

D Т – разность температур между температурой выбрасываемых газов Т_г и температурой окружающего воздуха Т_в, ° С, D Т = Т_г - Т_в;

V_г – расход газов,

, (3.5)

где D – диаметр устья источника выбросов, м;

w₀ – средняя скорость выхода газов из устья источника, м/с.

Поясним методику определения параметров, входящих в формулу (3.4).

Коэффициент А принимается для неблагоприятных метеоусловий, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна. Для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Ивановской, Калужской областей А =140.

Величины М, V_г, Т_г определяются расчетом в технологической части проекта или по паспорту установки. Для изменяющихся во времени значений М, V_г, Т_г принимаются такие их величины (усредненные в 20¸ 30-минутном), при которых с_м максимально.

Температура воздуха Т_в принимается равной средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца по СНиП 2.01.01–82 или средней температуре самого холодного месяца для отопительных котельных.

Значение коэффициента F для вредных газообразных веществ принимается равным единице (F = 1), а для пыли и золы в зависимости от степени предварительной их очистки m (F = 2 при m ³ 90, F = 2,5 при 75 £ m < 90 и F = 3 при m < 7 5 %).

Напомним, степенью очистки называют отношение в процентах уловленной массы пыли и золы к поступившей.

Значения коэффициентов m и n определяют в зависимости от параметров f, v_М, v и f_e:

, (3.6)

,(3.7)

, (3.8)

. (3.9)

Коэффициент m (m = 0,4...1,6) определяется в зависимости от f по рис. 3.2 (приближенно) или по формуле:

(3.10)

Для f_e < f < 100 коэффициент m вычисляется по формуле (3.10) при f = f_е.

Рис. 3.2. Коэффициент m в зависимости от f или f_e

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от v_м по рис. 3.3 (приближенно) или по формуле:

;

;

. (3.11)

Для f³ 100 (или D Т» 0, холодные выбросы) при расчете с_м вместо формулы (3.4) используется формула

, (3.12)

где . (3.13)

Рис. 3.3. Коэффициент n в зависимости от v_м и v

Причем n рассчитывается по формулам (3.11) при v_м=v.

В случае предельно малых опасных скоростей ветра при f < 100 и v_м<0,5 или f ³ 100 и v < 0,5 расчет с_м выполняется по другой формуле:

,(3.14)

где m_н = 2,86 ´ m при f < 100, v_м < 0,5;

m_н = 0,9 при f ³ 100, v < 0,5. (3.15)

Расстояние x_м от источника выбросов, при котором достигается максимальное значение концентрации с_м, определяется по выражению

, (3.16)

где безразмерный коэффициент d находится по формуле

при vм 0,5, при 0,5 < vм 2, при vм > 2. (3.17)

При f >100 или D Т» 0 значение d находится по-другому:

d = 5,7 d = 11,4´ v d = 16 ´

при v 0,5, при 0,5 < v 2, при v > 2. (3.18)

Значение опасной скорости u_м на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение с_м, в случае f < 100 определяется по формуле:

uм = 0,5 uм = vм

при vм 0,5; при 0,5 < vм 2; при vм > 2. (3.19)

При f ³ 100 или D Т» 0 значение u_м находится по другим выражениям:

uм = 0,5 uм = v uм = 2,2

при v < 0,5, при 0,5 v 2, при v > 2. (3.20)

Вопрос Как рассчитать распределение приземных концентраций под факелом выбросов для ортогональной координатной сетки [х, у]?

Ответ При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с в атмосфере на различных расстояниях х от источника выброса определяется по формуле

c = s_{1 ´} c_м, (3.21)

где s₁ – безразмерный коэффициент, зависящий от X = x/x_м и коэффициента F, определяется по рис. 3.4 (приближенно) или по формуле:

s 1 = 3X4 - 8X3 + 6X2	при X 1,
s 1 =	при 1 < X 8,
s 1 =	при F 1,5 и X > 8,
s 1 =	при F > 1,5 и X > 8. (3.22)

Рис. 3.4. Коэффициент s₁в зависимости от Х=х/х_м и F

При низких источниках выброса H 10 м при X < 1 величина s₁ в (3.21) заменяется на s₁^н, которая рассчитывается по формуле

s₁^н = 0,125´ (10-H)+0,125´ (H-2) ´ s₁ при 2 Н<10. (3.23)

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере c_у на расстоянии у по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по концентрации с

с_у = s_{2 ´} с, (3.24)

где s₂ – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости ветра u, м/c и отношения x/y, определяется по рис. 3.5 (приближённо) или по формуле:

s₂ = (1 + 5 ´ t_y + 12,8 ´ t_y² + 17 ´ t_у³ + 45,1 ´ t_у⁴)^-2, (3.25)

где t_y = u ´ y²/x² при u 5,

t_y = 5 ´ y²/x² при u > 5. (3.26)

Рис. 3.5. Коэффициент s₂ в зависимости от комплекса t_y

Задача Определить максимальное значение концентрации c_м газа SO₂ и расстояние х_м при неблагоприятных метеоусловиях для следующих исходных данных: А=240, V=10,8 м³/с, = 100 ° С, М=12 г/с, Н=35 м, D=1,4 м, h =1. Наименования параметров приведены выше.

Решение Средняя скорость выхода газов из устья истечения выбросов определяется из формулы (3.5):

w₀ = 10,8/(0,785´ 1,4²)=7,02 м/с.

Коэффициент F для газовых выбросов равен единице

F = 1.

Вспомогательные параметры f, v_м , v, f_e найдутся по (3.6) … (3.9):

f=1000´ 7,02^2´ 1,4/(35^2´ 100)=0,563;

v_м

v ;

f_e .

Коэффициент m рассчитается по формуле (3.10) при f <100 и f<f_e (0,563<38,8):

m

Коэффициент n определится по формуле (3.11) при f<100:

n=1, т.к. v_м³ 2.

Максимальная концентрация SO₂ в приземном слое воздуха найдется по (3.4):

c_м .

Безразмерный коэффициент d вычислим по формуле (3.17) при v_м>2

d .

Расстояние x_м определим по формуле (3.16)

x_м .

Задача При какой опасной скорости ветра будет достигнута концентрация c_м=0,223 мг/м³? (Исходные данные из предыдущего решения.)

Решение Опасная скорость ветра u_м при f>100 определится по формуле (3.19) при v_м>2 и составит:

u_м .

Задача Как распределяются приземные концентрации с по оси факела при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра? (Исходные данные из предыдущих ответов, если с_м=0,223 мг/м³, x_м=430 м).

Решение Расчет концентраций на различных расстояниях х выполняется по формуле (3.21) с учетом (3.22) при F<1,5. Результаты расчета приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Распределение концентрации вредного вещества (SO₂)

Под осью факела

Параметр	Значение
х	100	200	300	400	500	600	800	1000	1200	1400	1600	2000	4300
Х	0,23	0,46	0,70	0,93	1,16	1,62	1,86	2,32	2,79	3,26	3,72	4,65	10
s1	0,232	0,633	0,914	0,999	0,961	0,902	0,78	0,664	0,562	0,476	0,404	0,296	0,079
c	0,052	0,142	0,204	0,223	0,215	0,202	0,174	0,149	0,126	0,106	0,09	0,066	0,018

В качестве примера рассмотрим расчет концентрации для трех точек х=300; 1000; 4300, для которых соответственно получим Х=0,7; 2,32; 10:

c=(3´ 0,7⁴–8´ 0,7³ +6´ 0,7²)´ 0,223=(0,72-2,74+2,94)´ 0,223=2,04;

с=1,13´ 0,223/(0,13´ 2,32²+1)=0,252/1,70=1,49;

с=10´ 0,223/(3,58´ 100-35,2´ 10+120)=0,018 мг/м³.

Задача Как распределяются приземные концентрации с в точках, удаленных от оси факела на расстояниях у при условиях, взятых из предыдущего ответа?

Решение Поскольку расчет выполняется для опасной скорости ветра, u=u_м=2,2 м/с.

Определим значение концентрации SO₂ в точке с координатами [х=1000 м, у=100 м] по формулам (3.26), (3.25), (3.24), учитывая, что u£ 5:

t_y = 2,2´ 100²/1000² = 0,022;

s₂ = 1/(1+5´ 0,022+12,8´ 0,022²+17´ 0,022³+45,1´ 0,022⁴)² = 0,8;

c_y = 0,8´ 0,149 = 0,119 мг/м³.

Для других координат значения концентраций приведены в табл. 3.6, используя которую и расчеты с другими х и y, построено поле концентраций SO₂ (рис. 3.6).

Таблица 3.6

Поле концентрации SO₂ при опасной скорости ветра и неблагоприятных метеоусловиях (c_{y ´} 1000 или c_y в мкг/м³)

y, м	х, м
	100	200	300	400	500	600	800	1000	1200	1400	1600
0	52	142	204	223	215	202	174	149	126	106	90
50	0	36	112	159	173	174	160	141	121	104	88
100	0	1	18	57	90	110	124	119	108	95	83
150	0		1	11	30	52	81	91	89	83	75
200	0			1	7	18	45	62	69	68	64
250	0				1	5	21	38	32	53	53

Рис. 3.6. Поле концентраций SO₂ в приземном слое воздуха в виде линий постоянного уровня (вверху даны расстояния х, кратные высоте источника выброса Н)

Вопрос Как рассчитывается поле концентраций для неблагоприятных метеоусловий и скорости ветра u, м/с, отличающейся от опасной?

Ответ Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества c_мu, мг/м³, находится по формуле

c_мu=r´ c_м, (3.27)

где r – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения U=u/u_м по рис. 3.7 (приближённо) или по формуле:

r=0,67´ U+1,67´ U2-1,34´ U3 r=3U/(2U2-U+2)

при U£ 1, при U>1. (3.28)

Эту формулу можно использовать при u³ 0,5 м/с.

Расстояние от источника выбросов x_мu, на котором приземная концентрация составит c_мu найдётся по формуле

x_мu = p´ x_м, (3.29)

где p – безразмерный коэффициент, зависящий от U.

p=3 p=8,43´ (1-U)5+1 p=0,32´ U+0,68

при U£ 0,25; при 0,25<U£ 1; при U>1. (3.30)

Рис. 3.7. Коэффициенты r и p для расчёта c_мu при скоростях ветра,

отличающихся от опасной

Поле концентрации при u u_м рассчитывается по формулам (3.21)…(3.26), где вместо c_м и x_м подставляются значения с_мu и x_мu.

Задача Как уменьшится концентрация c в точке с [x=1000, y=100] при скорости ветра u=4,4 м/с, т.е. в два раза превышающей опасную u_м=2,2? Исходные данные из предыдущих расчётов.

Решение Максимальная концентрация c_мu находится по формуле (3.27) с учётом (3.28) и U=u/u_м=4,4/2,2=2, (U>1):

r=3´ 2/(2´ 2²-2+2)=0,75;

c_мu=0,75´ 0,223=0,167 мг/м³.

Расстояние x_мu рассчитаем по формуле (3.29) с учётом (3.30)

р=0,32´ 2+0,68=1,32; x_мu=1,32´ 430=568 м.

Концентрация c_u под осью факела на расстоянии x=1000 м по (3.21) с учётом (3.22):

Х=1000/568=1,76; 1<Х£ 8;

s₁=1,13/(0,13´ 1,76²+1)=0,81; с_u=0,81´ 0,167=0,135 мг/м³.

Концентрация в точке [х=1000, у=100] по формуле (3.24) с учётом (3.25) и U>5:

t_y=4,4´ 100²/1000²=0,044;

s₂=1/(1+5´ 0,044+12,8´ 0,044²+17´ 0,044³+45,1´ 0,044⁴)²=0,64

c_yu=0,64´ 0,135=0,087 мг/м³.

Таким образом, c_мu уменьшилась на 24 %, x_мu – увеличилось на 32 %, а c_yu – уменьшилась на [(0,119/0,087)-1]´ 100=37 %.

Вопрос Как рассчитываются поля концентраций, если в выбросах содержится несколько вредных веществ?

Ответ Расчет проводится для каждого вещества отдельно по формулам, рассмотренным выше, причем для упрощения расчета величин с_м и х_м для второго и последующего веществ могут использоваться значения с_м и х_м, найденные в предыдущих решениях для первого вещества.

Например, если в выбросах содержатся три вредных вещества SO₂, NO₂ и зола с массовыми расходами M^so2 , M^NO2_, M^З и известны значения с^SO2, c^SO2_м, х^SO2_м, то концентрации с ^NO2 могут быть найдены по соотношению

с ^NO2=c^SO2´ M^NO2/М^SO2, (3.31)

где с^SO2 – концентрации SO₂ тех же точек [x, y], что и искомая концентрация с^NОx.

Поскольку коэффициенты F в (3.4) для газов и золы различны, по упрощенным соотношениям можно найти только с^з_м и х^з_м, используя формулы:

с^з_м = с^SO2_{м ´} М^з/М^SO2, (3.32)

x^з_м = x^SO2_{м ´} (5 – F^з)/4. (3.33)

Задача Рассчитать концентрацию NO₂ и золы в точках [x_м, y=0] и [x=1000, y=100] при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, если М^SO2 =12, M^NO2 =0,4, М^з=3 г/с, использовав данные предыдущих расчетов для SO₂.

Решение Для оксида азота расстояние х_м не изменится, х^NO2_м=x^SO2_м=430 м, а концентрации в точках [x_м, 0], [1000, 100] найдем по формуле (3.31):

с^NO2_м = 0,223´ 0,4/12 = 0,0074 мг/м³,

с^NO2 = 0,119´ 0,4/12 = 0,004 мг/м³.

Для выбросов золы расстояние x^з_м определим по (3.33), приняв, что золоочистка не используется и F=3 (см. пояснение к формуле (3.4)),

x^з_м = 430 ´ (5 – 3)/4 = 215 м.

Максимальную концентрацию золы с^з_м в точке [215, 0], рассчитаем по (3.31)

с^з_м = 0,223´ 3/12 = 0,056 мг/м³.

Для расчета с^з в точке [1000, 100] вначале найдем с^з_х в точке [1000, 0] по (3.21) с учетом (3.22) и величины Х = 1000/215 = 4,65 (1<X£ 8)

s₁ = 1,13/(0,13´ 4,65²+1) = 0,296,

с^з_х = 0,296´ 0,056 = 0,017 мг/м³.

Значение с^з_хy в точке [1000, 100] вычислим по (3.24) с учетом (3.25), (3.26) и u_м = 2,2 £ 5. Поскольку координаты и скорость не изменились, t_y = 0,022, s₂ = 0,8 (см. предыдущие ответы) и S^з_xy = 0,8´ 0,017 = 0,014.

Задача Оценить допустимость воздействия на атмосферу, если расчетные максимальные приземные концентрации веществ при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра соответственно составили с^SO2_м=0,223; с^NO2_м=0,0074; с^з_м=0,056, при фоновых концентрациях с^SO2_ф=0,2; с^NO2_ф=0,02; с^з_ф=0,3 мг/м³.

Решение Два вещества SO₂ и NO₂ обладают однонаправленным действием, поэтому оценка допустимости воздействия выполняется по соотношениям (3.1) для золы и (3.2) для газов:

0,3+0,056<0,5 Ù (0,223+0,2)/0,5+(0,02+0,0074)/0,085<1

или 0,356<0,5 Ù 1,16<1,

где Ù – знак логического умножения “И”, а значения ПДК взяты из табл. 3.3.

Условие не выполняется, следовательно, концентрация загрязнений превышает предельные нормы.

Минимальная высота источника выбросов вредных веществ

Вопрос Как и с какой целью рассчитывается минимальная высота источников выбросов вредных веществ?

Ответ При проектировании и реконструкции предприятий, минимальная высота источника выбросов выбирается таким образом, чтобы концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы с учетом их фоновых концентраций с_ф не превышали ПДК.

Расчеты проводятся по каждому веществу, причем, если рассеиваются вещества, обладающие суммацией вредного действия, в расчетах следует использовать приведенные массы выбросов М_с и фоновых концентраций с_ф,с:

(3.34)

c_ф,с=с_ф,1+с_ф,2´ (3.35)

Минимальная высота источника для холодных выбросов D Т» 0 находится по формуле

. (3.36)

Если найденному по формуле (3.36) значению Н соответствует v < 2 м/с, то Н уточняется методом последовательных приближений по формуле

, (3.37)

где n_i и n_i-1 – значения коэффициента n, полученные соответственно по значениям H_i и H_i-1 (при i=1 принимается n₀=1).

Формулы (3.36) и (3.37) применяются при D Т>0,если при этом выполняется условие

.

В противном случае первое приближение следует найти по формуле

. (3.38)

По величине Н₁ определяются величины f, v_м, v, f_e и коэффициенты m_i=1, n_i=1. Новое приближение Н_i+1 находится по формуле

(3.39)

(при i = 1 можно принять m₀ = n₀ = 1 и Н₀ = Н₁).

Если выбрасываемые вещества не обладают суммацией среднего действия, расчет минимальных высот выполняется по каждому веществу при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра, а для сооружения принимается наибольшее значение Н.

Задача Определить минимальную высоту источника выбросов SO₂ и NO₂ при следующих исходных данных: А=240; F=1; D=2,0; M_c=20; c_фс=0,2; D Т=100; V_г=10; h =1; ПДК^SO2=0,5, где М_с и с_фс – приведенные к SO₂ по (3.34) и (3.35) масса выбросов и фоновая концентрация. Расчеты выполнить с точностью до 0,5 м.

Решение Определим Н по (3.36):

.

Проверим условие H£ w_0´

w₀=10/(0,785´ 2²)=3,18, 89,4£ 3,18´ .

Оно не выполняется, поэтому первое приближение Н найдем по формуле (3.38):

.

Уточним величины f, v_м, m и n по (3.6),(3.7), (3.10), (3.11):

f= ;

v_м ;

m₁= ;

n₁=0,532´ 1,9²-2,13´ 1,9+3,13=1,0.

Рассчитаем второе приближение Н по (3.39) и определим разницу Н₁-Н₂:

Н₂=40´ 40-42,7= -2,7 м.

Заданная точность не достигнута (|-2,7|>0,5), поэтому вновь уточним параметры f, v_м, m, n и Н:

f=1000´ ;

v_м=0,65´ ;

m₂= ;

n₂=0,532´ 1,86²-2,13´ 1,86+3,13=1,01;

H_з=42,7´

Разница Н_j+1-H_j=42,4-42,7= -0,3 по модулю меньше 0,5, поэтому расчёт закончен. Таким образом, высота трубы для рассеивания выбросов SO₂ и NO₂ должна быть не менее 42,4 м.

Нормирование массы выбросов

Вопрос Как устанавливаются зоны влияния источника загрязнений атмосферы?

Ответ Зоны влияния источника устанавливаются отдельно по каждому вредному веществу или комбинации вредных веществ с суммирующимися вредными действиями. Приближенно зона определяется площадью окружности, радиус которой принимается как наибольшее из двух расстояний от источника: х₁ и х₂, где х₁=10х_м. Значение х₂ определяется как расстояние, начиная с которого с£ 0,05ПДК. Величина х₂ находится графически или интерполяцией табличной функции с_i=c(x_i), i=1, 2,…,k, или решением уравнений (3.22) при s₁ = 0,05´ ПДК/с_м.

Задача Определить радиус зоны влияния источника загрязнений, если концентрации газов SO₂ и NO₂, приведенные к SO₂, имеют такие же значения, как в табл. 3.5, а с_м = 0,223, х_м = 430 м, ПДК_SO2=0,5.

Решение Расстояние х₁=10´ 430=4300 м. Граничное значение концентраций с_г=0,05´ 0,5=0,025 мг/м³ на расстоянии х₂ находится между значениями 0,066 и 0,018, которые соответствуют расстояниям 2000 и 4300 м. Следовательно, 2000<х₂<4300 м, х₂<x₁. Поэтому радиус зоны влияния равен х₁ = 4300 м.

Вопрос Что такое предельно допустимый выброс (ПДВ), с какой целью его нормируют и где применяют?

Ответ Величина ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что приземные концентрации вредных веществ в совокупности с фоновыми загрязнениями и с учетом перспективы их роста не превысят ПДК для населения, растительного и животного мира.

Значения ПДВ указываются в разделах "Охрана окружающей среды" предпроектной, проектной документации в "Экологическом паспорте предприятия" строящихся и действующих предприятий.

ПДВ устанавливаются не только по каждому источнику, но и для предприятия в целом для условий полной нагрузки оборудования и их нормальной работы. Величины ПДВ не должны превышаться в любой 20-минутный период времени.

Для действующих предприятий, выбросы которых превышают ПДВ, могут устанавливаться временно согласованные выбросы, которые должны поэтапно уменьшиться до значений ПДВ.

Вопрос Как рассчитывается величина ПДВ?

Ответ Величина ПДВ при с_ф < ПДК определяется по формулам

, или (3.40)

при f > 100 или D Т» 0. (3.41)

Для действующих предприятий в формулы (3.40) и (3.41) подставляются значения фоновой концентрации с^д_ф, из которой исключен вклад рассматриваемого источника.

При установлении ПДВ веществ, обладающих однонаправленным действием, сначала определяется ПДВ_с, приведенного к одному из веществ. ПДВ отдельных вредных веществ определяются по составу выбросов.

Вопрос Как определяется значение фоновой концентрации с_ф?

Ответ Фоновые концентрации определяются по нормативной методике при наличии данных наблюдений за приземными концентрациями веществ. Значение с_ф вычисляется по формуле:

с_ф = с^д_ф´ (1 – 0,4´ с_мху/ с^д_ф) при с_{мху £} 2 с^д_ф,

с_ф = 0,2´ с^д_ф, при с_мху > 2 с^д_ф, (3.42)

где с_мху – максимальная расчетная концентрация вещества от источника для точки размещения поста замера фона [х, у] при фактических скоростях и направлениях ветра;

с^д_ф – измеренное значение концентрации вещества на посту наблюдения, мг/м³.

При отсутствии данных наблюдений фоновая концентрация определяется расчетным путем.

Для вновь строящихся предприятий с_ф=с^д_ф.

Задача Определить ПДВ₁ и ПДВ₂ соответственно для газов SO₂ и NO₂ при следующих исходных данных: H=35 м; А=240; F=1; m=0,9; n=1; h =1; V_г=10 м³/с; D Т=100; с^д_ф,1=0,2; с_мху,1=0,25; с^д_ф,1=0,02; с_мху,2= = 0,025 мг/м³; М₁=10; М₂=0,4 г/с.

Решение Фоновые концентрации загрязнений при с_мху<2с^д_ф для SO₂ и NO₂ найдём по (3.42):

с_ф,1=0,2´ (1-0,4´ 0,25/0,2)=0,1,

с_ф,2=0,02´ (1-0,4´ 0,025/0,02)=0,01.

Приведённую к SO₂ фоновую концентрацию определим по (3.35) с учётом ПДК из табл 3.4.

с_ф,с=0,1+0,01´ 0,5/0,085=0,16.

Приведённое значение ПДВ_с рассчитаем по (3.40):

ПДВ_с = .

Значение ПДВ для каждого вещества определим по формулам, полученным из (3.34) при замене М на ПДВ:

ПДВ₁= ПДВ_с-ПДВ_2´ ПДК₁/ПДК₂, (3.43)

ПДВ₂=(ПДВ_с-ПДВ₁)´ ПДК₂/ПДК₁. (3.44)

Из соотношения М₁/М₂=ПДВ₁/ПДВ₂ можно выразить ПДВ₂= =ПДВ_1´ М₂/М₁ и, подставив его в (3.43), получить уравнение:

ПДВ₁= ПДВ_с- (М₂/М₁)´ ПДВ_1´ ПДК₁/ПДК₂,

из которого выразить и рассчитать ПДВ₁:

ПДВ₁= ПДВ_с/(1+(М_2´ ПДК₁/(М_1´ ПДК₂))), (3.45)

ПДВ₁=19,4/(1+(0,4´ 0,5/10´ 0,085))=15,7 г/с.

Значение ПДВ₂ найдём по (3.44):

ПДВ₂=(19,4-15,7) ´ 0,085/0,5=0,63 г/с.