Лекция 3. Формирование атмосферного воздуха в городах

1. Загрязнение окружающей среды при рассеивании выбросов предприятий через высокие трубы.

2. Понятие ПЗА (потенциала загрязнения атмосферы). Оценка синоптической ситуации в городах.

3. Мероприятия по защите воздушного бассейна урбанизированных территорий.

1. Загрязнение окружающей среды при рассеивании выбросов предприятий через высокие трубы зависит от многих факторов: высоты трубы, скорости выбрасываемого газового потока, расстояния от источника выброса, наличия нескольких близко расположенных источников выбросов, метеорологических условий и др.

Высота выброса и скорость газового потока. С увеличением высоты трубы и скорости выбрасываемого газового потока эффективность рассеивания загрязнений увеличивается, т.е. рассевание выбросов происходит в большем объеме атмосферного воздуха, над большей площадью поверхности земли.

 

 

Рис. 1. Схема рассеивания и распределения концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы под факелом высокого и мощного источника выбросов

 

 

Выбросы рекомендуется делать на эффективной высоте Н_Э.

 

 

 

 

 

Трубы строят как можно выше (180 – 250 м и более). Для повышения скорости истечения газов из устья трубы применяют факельный способ выброса, который предусматривает наличие на конце трубы специального устройства (конфузора с направляющими насадками). Эти устройства позволяют увеличить дальнобойность выходящей струи газа. Значение величины DН находят по формуле (5):

 

(5)

- начальная скорость газовоздушной смеси в устье трубы,

- разница температур газов и атмосферного воздуха,

- диаметр устья трубы, м

- скорость ветра, м/с

- температура атмосферного воздуха, ⁰С.

 

Если выбросы холодные, т.е. =0, то величину DН находят по формуле (6):

 

(6)

V – количество газо-воздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу, м³/с.

 

Если предприятие находится вблизи жилых домов (на расстоянии не более 5-кратной высоты зданий), то рекомендуемая эффективная высота выброса должна быть не менее 2,5×h(здания):

 

(7)

Горизонтальное перемещение выбрасываемого газового потока определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – характером изменения температуры наружного воздуха в вертикальном направлении вблизи трубы.

Скорость ветра. Ветер – турбулентное движение воздуха над поверхностью земли. Направление и скорость ветра не остаются постоянными, скорость ветра возрастает при увеличении перепада атмосферного давления. Наибольшее загрязнение атмосферы возможно при слабых ветрах 0-5 м/с при рассеивании выбросов на малых высотах в приземном слое атмосферы. При выбросах из высоких источников наименьше е рассеивание загрязнений имеет место при скоростях ветра 1-7 м/с (в зависимости от скорости выхода струи газа из устья трубы).

Температурная стратификация. Способность поверхности земли поглощать или излучать тепло влияет на вертикальное распределение температуры в атмосфере. В обычных условиях при подъеме вверх на 1 км температура уменьшается на 6,5⁰С: градиент температуры равен 6,5⁰/км. В реальных условиях могут наблюдаться отклонения от равномерного уменьшения температуры с высотой – температурная инверсия. Различают приземные и приподнятые инверсии. Приземные характеризуются появлением более теплого слоя воздуха непосредственно у поверхности земли, приподнятые – появлением более теплого слоя воздуха(инверсионного слоя) на некоторой высоте. В инверсионных условиях ухудшается рассеивание загрязнений, они концентрируются в приземном слое атмосферы. При выбросе загрязненного газового потока из высокого источника наибольшее загрязнение воздуха возможно при приподнятой инверсии, нижняя граница которой находится над источником выброса и наиболее опасной скорости ветра 1 – 7 м/с. Для низких источников выбросов наиболее неблагоприятным является сочетание приземной инверсии со слабым ветром.

Рельеф местности. Даже при наличии сравнительно небольших возвышенностей существенно изменяется микроклимат в отдельных районах и характер рассеивания загрязнений. Так в пониженных местах образуются застойные, плохо проветриваемые зоны с повышенной концентрацией загрязнений. Если на пути загрязненного потока находятся здания, то над зданием скорость воздушного потока увеличивается, сразу за зданием – снижается, постепенно увеличиваясь по мере удаления, и на некотором расстоянии от здания скорость потока воздуха принимает первоначальное значение. Аэродинамическая тень – плохо проветриваемая зона, образующаяся при обтекании здания потоком воздуха. В зависимости от типа зданий и характера застройки образуются различные зоны с замкнутой циркуляцией воздуха, что может оказывать существенное влияние на распределение загрязнений.