Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території підприємства при викидах точковим джерелом

- пил рослинного, вулканічного, космічного походження, продукти  ерозії ґрунту, частки морської  солі;

- тумани, дим і гази  від лісових і степових пожеж;

- гази вулканічного походження;

- продукти рослинного, тваринного, бактеріального походження.

Природні джерела звичайно бувають площинними (розподіленими) і діють порівняно короткочасно. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.

Антропогенні (техногенні) джерела  забруднення атмосферного повітря, представлені головним чином викидами промислових підприємств і автотранспорту, відрізняються численністю і  різноманіттям видів.

Джерела викидів в атмосферу  підрозділяють на: точкові, лінійні  і площинні.

Кожний з них може бути затінений і незатінений.

Точкові джерела — це забруднення, зосереджені в одному місці. До них відносяться димарі, вентиляційні шахти, вентилятори на дахах.

Лінійні джерела мають  значну довжину. Це аераційні ліхтарі, ряди відкритих вікон, близько розташовані  дахові вентилятори. До них можуть бути також віднесені автотраси.

Площинні джерела. Забруднення, що тут видаляються, розосереджені  по площині промислової площадки підприємства. До площинних джерел відносяться місця складування  виробничих і побутових відходів, автостоянки, склади паливо-мастильних матеріалів.

Незатінені, чи високі, джерела  розташовані в недеформованому  потоці вітру. Це димарі й інші джерела, що викидають забруднення на висоту, що перевищує в 2,5 рази висоту розташованих поблизу будинків і інших перешкод.

Затінені джерела розташовані  в зоні аеродинамічної тіні будинку  чи іншої перешкоди.

Джерела викидів забруднюючих речовин в атмосферу підрозділяють  на організовані і неорганізовані.

З організованого джерела  забруднюючі речовини надходять  в атмосферу через спеціально споруджені газоходи і повітряні  труби.

Неорганізоване джерело  виділення забруднюючих речовин  утвориться в результаті порушення  герметичності устаткування, відсутності  чи незадовільної роботи устаткування по відсмоктуванні пилу і газів, у  місцях завантаження, чи вивантаження чи збереження продукту. До неорганізованих  джерел відносять автостоянки, склади паливо-мастильних чи сипучих матеріалів і інші площинні джерела. [3,6]

1.3 Основні забруднювачі  атмосфери 

Найбільш розповсюдженими  забруднюючими речовинами, що надходять  в атмосферне повітря від техногенних  джерел є: оксид вуглецю СО; діоксид  сірки SО₂; оксиди азоту; вуглеводні СН; пил.

Оксид вуглецю  — найпоширеніша і найбільш значна домішка атмосфери, називана в побуті чадним газом. Вміст у природних умовах від 0,01 до 0,2 мг/м³. Основна маса викидів З утворюється в процесі спалювання органічного палива, насамперед у двигунах внутрішнього згоряння. Вміст у повітрі великих міст коливається в межах 1— 250 мг/м³, при середнім значенні 20 мг/м³. Найбільш висока концентрація спостерігається на вулицях і площах міст з інтенсивним рухом, особливо на перехрестях. Висока концентрація у повітрі призводить до фізіологічних змін в організмі людини, а концентрація більш 750 мг/м³ — до смерті.

Диоксид сірки (SО₂) — безбарвний газ з гострим запахом. На його частку припадає до 95% від загального обсягу сірчистих сполук, що надходять в атмосферу від антропогенних джерел. До 70% викидів SО₂ утвориться при спалюванні вугілля, мазуту — порядку 15%.

При концентрації диоксида сірки 20—30 мг/м3 подразнюється слизова  оболонка рота й око, у роті виникає  неприємний присмак. Досить чуттєві  до SО₂ хвойні ліси. При концентрації SО₂ у повітрі 0,23—0,32 мг/м³ у результаті порушення фотосинтезу відбувається усихання хвої протягом 2— 3 років.

Основне техногенне джерело викидів вуглеводнів — автотранспорт. Його питома вага складає більш 50% від загального обсягу викидів. При неповному згорянні палива відбувається також викид циклічних вуглеводнів, що володіють канцерогенними властивостями. Особливо багато канцерогенних речовин утримується в сажі, що викидається дизельними двигунами. З вуглеводнів в атмосферному повітрі найбільше часто зустрічається метан, що є наслідком його низької реакційної здатності. Вуглеводні мають наркотичну дію, викликають головний біль, запаморочення. При вдиханні протягом 8 годин випаровувань бензину з концентрацією більш 600 мг/м3 виникають головні болі, кашель, неприємні відчуття в горлі.

Оксиди азоту NO_X утворяться в процесі горіння при високій температурі шляхом окислювання частини азоту, що знаходиться в атмосферному повітрі. Під загальною формулою NO_X звичайно мають на увазі суму NO і NО₂. Основні джерела викидів NO_X двигуни внутрішнього згоряння, топки промислових казанів, печі.

NO₂ — газ жовтого кольору, що додає повітрю в містах коричнюватого відтінку. Отруйна дія NO_X починається з легкого кашлю. При підвищенні концентрації кашель підсилюється, починається головний біль, виникає блювота. При контакті NO_X з водяною парою, поверхнею слизової оболонки утворяться кислоти НNO₃ і HNO₂, що може привести до набряку легень. Тривалість перебування NO₂ в атмосфері — близько 3 доби.

Розмір пилинок коливається від сотих часток до декількох десятків мкм. Середній розмір часток пилу в атмосферному повітрі — 7—8 мкм. Пил впливає на людину, рослинний і тваринний світ, поглинає сонячну радіацію і тим самим впливає на термічний режим атмосфери і земної поверхні. Частки пилу служать ядрами конденсації при утворенні хмар і туманів. Основні джерела утворення пилу: виробництво будівельних матеріалів, чорна і кольорова металургія (оксиди заліза, частки Аl, Сu, Zn), автотранспорт, ще порошать місця складування побутових і виробничих відходів. Основна маса пилу вимивається з атмосфери опадами.

Викиди, що містять домішки  у виді часток пилу, диму, тумана або  пари, називаються аерозолями. Загальне число різновидів забруднюючих атмосферу  аерозолів складає кілька сотень.

Висновок на огляд  літератури. 

Таким чином, ми бачимо, що екологічна ситуація в Україні, не дивлячись на виконання ряду природоохоронних заходів, залишається надзвичайно складною. Таке положення склалося внаслідок волюнтаристського підходу до розміщення і нарощування промислових потужностей без врахування екологічних можливостей регіонів, що зумовило надзвичайно велике техногенне навантаження на навколишнє природне середовище.

Джерела викидів в атмосферу  підрозділяють на природні, обумовлені природними процесами, і антропогенні (техногенні), що є результатом діяльності людини.

Найбільш розповсюдженими  забруднюючими речовинами, що надходять  в атмосферне повітря від техногенних  джерел є: оксид вуглецю СО; діоксид  сірки SО₂; оксиди азоту; вуглеводні СН; пил.

 

РОЗДІЛ 2.

Методика проведення дослідження

Для визначення забруднення  приземного шару атмосфери використовуються затверджені в Україні програми розрахунку розсіювання речовин, що забруднюють атмосферу. Алгоритмом розрахунку є формули визначення приземної концентрації забруднюючих речовин (См), описані в методиці розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться  у викидах підприємств (ОНД-86).[9]

Для написання розрахункової  частини необхідно визначити:

- максимальне значення  приземної концентрації шкідливої  речовини См (мг/м3);

- відстань х_m від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См;

- значення небезпечної швидкості u_m (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м;

- максимальне значення  приземної концентрації шкідливої  речовини С_mu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах;

- відстань від джерела  викиду х_mu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_mu ;

- приземну концентрацію  шкідливих речовин С (мг/м3) в  атмосфері по осі факела викиду  на різних відстанях х (м)  від джерела викиду.

За допомогою отриманих  значень приземної концентрації шкідливих речовин будується  карта забруднення території  на міліметровому папері., який додається  до роботи і використовується при  її захисті. Результати розрахунків  слід наносити на карту з координатною сіткою з кроком 400 м.

Максимальне значення приземної  концентрації шкідливої речовини См (мг/м3) при викидані газоповітряної суміші з одиничного джерела з  круглим гирлом, яке досягається  за несприятливих умов на відстані Х_м (м) від джерела, визначають за формулою:

 де

А – коефіцієнт, що враховує частоту температурних інверсій; для розміщених в Україні джерел висот отою менше 200м у зоні від 500 до 520 п. ш. – 180, а південніше 500 п. ш. – 200;

М – маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю  часу, г/с;

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання  шкідливих речовин в атмосферному  повітрі. Значення безрозмірного  коефіцієнта F становить:

а) для газоподібних шкідливих  речовин та дрібнодисперсних аерозолів (пил, зола та ін., швидкість впорядкованого осідання яких практично рівна нулю) – 1;

б) для дрібнодисперсних аерозолів  при середньому експлуатаційному коефіцієнті очистки викидів не менше 90% - 2, від 75 до 90 % - 2,5; та менше 75% і при відсутності очистки – 3.

Н – висота джерела викиду над рівнем землі, м;

ŋ – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості. Якщо місцевість рівна або з перепадом  висот, які не перевищують 50м на 1км, приймають ŋ = 1;

ΔТ (0С) – різниця між  температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря. При визначенні значення ΔТ (0С) необхідно  приймати температуру атмосферного повітря Тп рівною середній максимальній температурі навколишнього повітря  найбільш жаркого місяця року, а  температуру газоповітряної суміші Тг, що викидається в атмосферу – за діючими для даного виробництва технологічними нормативами.

V₁ (м3/с) – витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:

 де

D – діаметр гирла труби,  м;

ωо - середня швидкість  виходу газоповітряної суміші з гирла  джерела викиду м/с.

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; f_e; V_e:

;

;

,

;

де V_m – небезпечна швидкість вітру;

V_m’ – швидкість вітру, за якої приземні концентрації мають найбільші значення.

Коефіцієнт m визначають залежно від  параметрів f, vm, v’m та fe за формулою:

, при f<100

, при f ≥ 100.

Для f_e < f < 100 значення коефіцієнта m знаходять при f = f_e.

коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від V_m:

n = 4,4*V_m, при V_m < 0,5;

n = 0,532* V_m2-2,13 Vм+3,13, при 0,5 ≤ V_m < 2;

n = 1, при V_m >2.

Відстань х_m від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення С_м визначається за формулою:

,

де безрозмірний коефіцієнт d при f<100 знаходиться за формулами:

 при V_m ≤ 0,5;

при 0,5 ≤ V_m < 2;

 при V_m>2.

При f >100 або ΔТ ≈ 100 значення d знаходять  за формулами:

d= 5,7 при Vм’≤0,5;

d= 11,4 V_m’ при 0,5≤ V_m’<2;

 при V_m’>2

Значення небезпечної швидкості u_m (м/с) на рівні флюгера (зазвичай 10 м від поверхні землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м у випадку f<100 визначається за формулами:

u_m=0,5 при V_m ≤ 0,5;

u_m= V_m при 0,5 < V_m ≤ 2;

u_m= V_m (1+0,12 ) при V_m >2;

При f >100 або ΔТ ≈ 100 значення u_m (м/с) знаходять за формулами:

u_m=0,5 при V_m’≤0,5;

u_m= V_m’ при 0,5 < V_m’ ≤ 2;

u_m= 2,2 V_m’ при V_m’ >2;

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_mu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру u_m (м/с) визначається за формулою:

С_mu= rC_m, де

 при u/u_м≤1

Відстань від джерела викиду х_mu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_mu (мг/м3), визначається за формулою: