Нормирование и расчет рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

В настоящее время загрязнение атмосферного воздуха является одним из основных последствий негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Атмосферный воздух – важнейший для всего живого природный ресурс, от качественного состояния которого, в значительной мере, зависит здоровье человека. Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы − самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы. Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах [1]. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного подхода – ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-за слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния приземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно – урбанизированных центрах. В качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можно использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов радиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смогов в городах. Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за сравнительно длительный период времени и позволяющий установить местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. В снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам [21]. Следовательно, с увеличением загрязнения атмосферы технологическими выбросами, особую актуальность приобретает инженерно-экологическое обеспечение промышленной безопасности и инженерной защиты окружающей среды. Основной целью курсового проекта является расчет количества выбросов загрязняющих веществ предприятием и выявление закономерностей их рассеивания в зоне влияния производства. Для достижения этой цели ставились задачи рассчитать: - масштабы загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника; - загрязнение атмосферы выбросами от группы источников; - предельно допустимый выброс источника (источников); - высоту одиночного точечного источника по заданному уровню максимальной приземной концентрации. При выполнении проекта использовалась методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86).

Попавшие в атмосферный воздух загрязняющие вещества могут переноситься на большие расстояния, оказывая воздействие на значительные территории. Расстояния, на которые переносятся примеси от различных антропогенных источников, могут достигать десятков и даже сотен километров [1]. Процессы переноса примесей, в первую очередь, определяются метеорологическими факторами и параметрами источников загрязнения. Однако, для источников, имеющих различные параметры, такие как высота, температура выбросов, скорость газовоздушной смеси на выходе, влияние метеоусловий на распространение выбросов проявляется по-разному. В непосредственной близости от высокого источника загрязнения атмосферы концентрация примесей может быть незначительной. Поступающие в атмосферу примеси перемещаются ветром и, рассеиваясь, достигают поверхности земли на некотором удалении от источника. Расположение максимума концентраций, характер изменения концентрации с расстоянием зависят от мощности выброса, параметров источника, а также от конкретных метеорологических условий. Чем выше источник выбросов, тем больше рассеивается примесь в атмосфере, прежде чем достигнет подстилающей поверхности. Наибольшего значения концентрация обычно достигает на расстоянии от 10 до 40 высот труб. Локальное воздействие на территории, находящиеся в непосредственной близости от источников, оказывают низкие и неорганизованные источники выбросов [3]. По результатам выполнения курсового проекта можно сделать следующие выводы: 1. Максимальное значение приземной концентрации для диоксида азота составило 1,66 мг/м3 (что превышает значение ПДК = 0,085 мг/м3), для древесной пыли 3,86 мг/м3 (что не превышает значение ПДК = 6,0 мг/м3). Данная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигается на расстоянии 153 м от источника выбросов при опасной скорости ветра на уровне флюгера 4,45 м/с. 2. На расстоянии 2000 м вдоль оси факела выброса и 40 м по перпендикуляру к оси факела выброса приземная концентрация NO2 достигает значения ПДК. 3. Допустимое значение максимального разового выброса вредных веществ составило: для "горячего выброса" 6,5 г/с; для "холодного выброса" − 3,17 г/с. 4. Зона влияния от одного источника загрязнения составила 3 км, это означает, что выбросы от предприятия способны оказывать воздействие как на прилегающие, так и на удаленные территории. Для снижения негативного воздействия предприятия на качество атмосферы предлагается, во-первых, увеличить высоту трубы (оптимальной будет высота трубы 80 м, при данной высоте трубы концентрация вредного вещества в приземном слое не будет превышать ПДК); во-вторых, увеличить минимально необходимую степень очистки воздуха в пылегазоочистном аппарате на 18 %.

1. Воробьева О.Г. Экология. Сборник задач, упражнений, примеров: учебное пособие / О.Г. Воробьева, Н.И. Николайкин − 2-ое изд., − М.: Дрофа, 2006. − 512 с. 2. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды в Забайкальском крае за 2017–2018 годы / Министерство природных ресурсов и экологии Забайкальского края; Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского − 284 с. 3. Медведева В.Т. Инженерная экология / В.Г. Медведева. − М.: Гардарики, 2002. − 170 с. 4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах Предприятий. ОНД-86. − Л.: Гидрометеоиздат, 1987. − 94 с. 5. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. − Доп. и перераб. − СПб.: НИИ Атмосфера, 2005. 6. Нормирование выбросов, загрязняющих веществ в атмосферу / Еремкин А.И., Квашнин И.М. М, изд. АСВ, 2000. − 176 с. 7. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. − СПб., 1998. − 137 с. 8. Предельно допустимые выбросы предприятия в атмосферу. Рассеивание и установление нормативов / И.М. Квашнин. − М.: АВОКПРЕСС, 2008. − 200 с. 9. СТО 02069024.101-2010. Работы студенческие. Общие требования и правила оформления.