Общая экология.-4

121

6.ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

6.1.Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов

Предприятие: «ЭТАЛОН».

1. Характеристики предприятия:

									Таблица 6.1
	№	Условное название		Высота	Диаметр			Темпе-	Выброс
	п/п	предприятия,		трубы,	трубы,			ратура	вредного
		вредное вещество		м	м			ГВС, 0С	вещества,
									г/с
	1	2		3		4		5	6
	21	«ЭТАЛОН»		29		1,4		87
		зола							0,2
		окислы азота							2,5
		фенол							0,8
		ртуть							0,3
	2. Определение максимальной концентрации вредных веществ в ат-
мосфере:
	Из описания работы следует, что А = 200,						F = 1, Г = 1.
	∆Т = 87 – 24,7 = 62,3 0С.
	V1 = 0,785 1,42 7 = 10,770.
	r = 1000 72 29–2 62,3–1 = 1,309;						r < 100.
	q = 0,65 (10,770 62,3/29)1/3 = 1,852;					0,5 < q < 2.

m= (0,67 + 0,1 1,3091/2 + 0,34 1,3091/3)–1 = 0,865.

n= 0,532 1,8522 – 2,13 1,852 + 3,13 = 1,010.

Cmax = 200 M 1 0,865 1,010 1 29–2 (10,770 62,3)–1/3 = 0,024 M. Cmax (зола) = 0,024 0,2 = 0,005 мг/м3;

Cmax (окислы азота) = 0,024 2,5 = 0,060 мг/м3;

122

Cmax (фенол) = 0,024 0,8 = 0,019 мг/м3;

Cmax (ртуть) = 0,024 0,3 = 0,007 мг/м3.

3. Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества:

Так как r < 100, 0,5 < q < 2, то

k = 4,95 1,852 (1 + 0,28 1,3091/3) = 11,975;

xmax = 0,25 (5 – 1) 11,975 29 = 347,275 м; xmax ≈ 347,3 м.

4. Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе:

Так как r < 100, 0,5 < q < 2, то Umax = 1,852; Umax ≈ 1,8 м.

5. Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов:

α = 500/347,275 = 1,440.

S1 = 1,13 (0,13 1,4402 + 1)–1 = 0,890, так как 1 < α < 8.

Концентрацию каждого загрязняющего вещества С500 на расстоянии 500 м от источника выбросов следует рассчитать с той же точностью, с какой приведено соответствующее значение ПДКс.с. в Приложении. (В том случае, когда математические порядки чисел значений ПДКс.с. и С500 значительно различаются, необходимо привести числовое значение С500 с точностью до 1-й округленной значащей цифры. В частности, в данном примере для золы ПДКс.с. равно 0,5 мг/м3, а рассчитанное с помощью калькулятора значение С500 равно 0,00445 мг/м3. Следовательно, в отчете необходимо привести значение С500, равное 0,004 мг/м3.)

С500 (зола) = 0,890 0,005 = 0,004 мг/м3;

С500 (окислы азота) = 0,890 0,060 = 0,05 мг/м3;

С500 (фенол) = 0,890 0,019 = 0,017 мг/м3;

123

С500 (ртуть) = 0,890 0,007 = 0,0062 мг/м3.

Для каждого загрязняющего вещества следует рассчитать величину отношения его концентрации на расстоянии 500 м от источника выбросов к ПДКс.с.. Результат необходимо привести с точностью до 1-го знака после запятой (или с точностью до первой значащей цифры после запятой в случае, если отношение меньше единицы):

зола: С500/ПДКс.с. = 0,004/0,5 = 0,008;

окислы азота: С500/ПДКс.с. = 0,05/0,04 = 1,2;

фенол: С500/ПДКс.с. = 0,017/0,003 = 5,7;

ртуть: С500/ПДКс.с. = 0,0062/0,0003 = 20,7.

Отчет по работе представляется в виде таблицы и выводов.

Таблица результатов, полученных при выполнении работы

	Вариант 21. Предприятие «ЭТАЛОН»
Вещество		М, г/с	Сmax, мг/м3	С500, мг/м3	С500/ПДКс.с.
(ПДКс.с., мг/м3)
зола	(0,5)	0,2	0,005	0,004	0,008
окислы азота (0,04)		2,5	0,060	0,05	1,2
фенол	(0,003)	0,8	0,019	0,017	5,7
ртуть (0,0003)		0,3	0,007	0,0062	20,7

H = 29 м;	D = 1,4 м;	Т = 87 0С;	∆Т = 62,3 0C; V1 = 10,770;
r = 1,309;	q = 1,852;	m = 0,865;	n = 1,010; Cmax = 0,024M;
k = 11,975;	xmax ≈ 347,3 м; Umax ≈ 1,8 м/с; α = 1,440; S1 = 0,890;

Выводы:

1.Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы

предприятием «ЭТАЛОН» составляет по золе 0,008 ПДКс.с., окислами азота 1,2 ПДКс.с., по фенолу – 5,7 ПДКс.с., по ртути – 20,7 ПДКс.с..

2.Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «ЭТАЛОН» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов окислов азота, фенола и ртути.

124

6.2.Расчетпредельно допустимых выбросов и минимальной высоты источника выбросов предприятия

Предприятия: «ЭТАЛОН» + «ДИНАМО».

1.На расстоянии 3000 м от действующего предприятия «ЭТАЛОН» планируется построить предприятие «ДИНАМО».

2.Характеристики предприятий:

№	Условное название	Высота	Диаметр	Темпе-	Выброс
п/п	предприятия,	трубы, м	трубы,	ратура	вредно-
	вредное вещество		м	ГВС, оС	го веще-
					ства, г/с
1	2	3	4	5	6
21	«ЭТАЛОН»	29	1,4	87
	зола				0,2
	окислы азота				2,5
	фенол				0,8
	ртуть				0,3
7	«ДИНАМО»	38	1,2	118
	акролеин				10,0
	окислы азота				1,5
	ртуть				0,3
	сажа				1,7

Из характеристик предприятий следует, что каждое из предприятий выбрасывает окислы азота и ртуть.

3. Вначале необходимо рассчитать фоновые концентрации совпадающих загрязнителей (окислов азота и ртути), выбрасываемых предприятием «ЭТАЛОН», на расстоянии 3000 м. При этом, в зависимости от полученных результатов, возможны две разные ситуации:

–фоновая концентрация одного из двух (или обоих) загрязнителей на расстоянии 3000 м от предприятия «ЭТАЛОН» превышает (или равна)

соответствующее значение ПДКс.с.. В этом случае нет необходимости производить последующие расчеты, и делается окончательный вывод о невозможности строительства предприятия «ДИНАМО», так как в результате выбросов предприятия «ЭТАЛОН» на указанном расстоянии уже имеет место превышение ПДКс.с. (или равенство ПДКс.с. единице);

–выполняется неравенство Сф < ПДКс.с.. В этом случае следует продолжить исследование.

125

Спомощью формул (5.12, 5.13) из описания практической работы

№1 производится расчет фонового загрязнения за счет выбросов предприятия «ЭТАЛОН» на расстоянии 3000 м:

α = 3000/347,275 = 8,639,

α > 8;

S1 = 8,639 (3,58 8,6392 + 35,2 8,639 + 120)–1 = 0,012;

Сф (окислы азота) = С3000 (окислы азота) = 0,012 0,060 = = 0,00072 мг/м3 < ПДКс.с.;

Сф (ртуть) = С3000 (ртуть) = 0,012 0,007 = 0,000084 мг/м3 < ПДКс.с..

Предварительный вывод: строительство предприятия «ДИНАМО» планировать можно. Необходимо продолжить исследование ситуации.

4. Требуется рассчитать значения ПДВ окислов азота и ртути для предприятия «ДИНАМО» при условии

Cmax ≤ ПДКс.с. – Сф.

Сmax (окислы азота) = 0,04 – 0,00072 = 0,03928 мг/м3;

Cmax (ртуть) = 0,0003 – 0,000084 = 0,000216 мг/м3;

определяются параметры предприятия «ДИНАМО», необходимые для последующего расчета:

А = 200;	F = 1;	Г = 1;	Н = 38 м;
∆Т = 93,3 0С;	V1 = 7,913;	m = 1,006;	n = 1,032;

для расчета ПДВ используется формула (5.1) из описания практической работы № 1 (с заменой М на ПДВ):

ПДВ (окислы азота) = = 0,03928 382 (7,913 93,3)1/3 (200 1 1,006 1,032 1)–1 = 2,47 г/с;

ПДВ (ртуть) = 0,000216 382 (7,913 93,3)1/3 (200 1 1,006 1,032 1)–1 = = 0,0136 г/с.

126

Предварительные выводы:

–предприятие «ДИНАМО» выбрасывает в атмосферу 1,5 г/с окислов азота, что не превышает значение ПДВ для загрязнителя: М/ПДВ = 0,6;

–предприятие «Динамо» выбрасывает в атмосферу 0,3 г/с ртути, что превышает значение ПДВ для данного загрязнителя: М/ПДВ = 22,0;

–необходимо продолжить исследование ситуации, так как увеличение высоты трубы в итоге должно привести к выполнению неравенств (5.1)

и(5.2) для ртути, выбрасываемой предприятием «ДИНАМО».

5) Расчет минимальной высоты трубы предприятия «ДИНАМО», при которой неравенства (5.1) и (5.2) выполняются, следует производить с помощью формулы (5.3) из описания настоящей работы:

Нmin (окислы азота) =

= (93,3 7,913)–1/6 (200 1,5 1 1,006 1,032 1/0,03928)1/2 = 29,6 м;

Hmin(ртуть) = (93,3 7,913)–1/6 (200 0,3 1 1,006 1,032 1/0,000216)1/2 = = 178,6 м.

Оформление расчетов по работе

Таблица результатов, полученных при выполнении работы.

	Вариант 21. «ЭТАЛОН» + «ДИНАМО»
Вещество	Сф, мг/м3	Cmax, мг/м3	ПДВ, г/с			М/ПДВ	Hmin, м
окислы азота	0,00072	0,03928		2,47		0,6	29,6
ртуть	0,000084	0,000216		0,0136		22,0	178,6
«ЭТАЛОН»		«	ДИНАМО»
α = 8,639;	∆T = 93,3 0C; V1 = 7,913;			m = 1,006;		n = 1,032;
S1 = 0,012.	M (окислы азота) = 1,5 г/с; М (ртуть) = 0,3 г/с

Выводы:

1.ПДВ окислов азота для проектируемого предприятия «ДИНАМО» при высоте трубы 38 м составляет 2,47 г/с, планируемый выброс равен 1,5 г/с, что составляет 0,6 ПДВ.

2.ПДВ ртути для проектируемого предприятия «ДИНАМО» при высоте трубы 38 м составляет 0,0136 г/с, планируемый выброс равен 0,3 г/с, то есть превышает ПДВ в 22 раза.

3.При выбросе только окислов азота минимальную высоту трубы проектируемого предприятия «ДИНАМО» можно уменьшить до 29,6 м.

4.Для снижения концентрации ртути в атмосферном воздухе до зна-

чения, равного или меньшего ПДКс.с., необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ДИНАМО» до 178,6 м.

127

5. Строительство предприятия «ДИНАМО» возможно, так как в конечном итоге минимальная высота трубы составляет 178,6 м, что не превышает максимально допустимой для предприятий (200–250 м).

6.3.Определение границ санитарно-защитной зоны предприятия

Предприятие «ЭТАЛОН»

Для нахождения величины х при условии 1 < х/хmax ≤ 8 следует использовать формулу (5.13) из описания практической работы №1. После выполнения необходимых преобразований выражение для х приобретает

вид:

x = 2,77xmax(1,13Cmax/С* – 1)1/2,

где С* = 1 ПДКс.с..

Определяется значение величины х для каждого из четырех загрязняющих веществ:

х (зола) = 2,77 347,275 (1,13 0,005/0,5 – 1)1/2 = ? ;

Внимание: если в выражении для вычисления х результат в круглых скобках оказывается отрицательным или равным нулю, то это означает, что для данного загрязняющего вещества на любом расстоянии от источника выбросов (трубы предприятия) не достигается концентрация, превышающая ПДКс.с., и, следовательно, устанавливать санитарно-защитную зону по этому загрязнителю не требуется.

х(окислы азота) = 2,77 347,275 (1,13 0,060/0,04 – 1)1/2 = 801,947 м;

х(фенол) = 2,77 347,275 (1,13 0,019/0,003 – 1)1/2 = 2386,855 м;

х(ртуть) = 2,77 347,275 (1,13 0,007/0,0003 – 1)1/2 = 4844,902 м.

Из сравнения численных значений величины х для загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием «ЭТАЛОН», следует, что наибольшее значение величины х относится к ртути. Следовательно, окончательные размеры санитарно-защитной зоны предприятия «ЭТАЛОН» будут определяться выбросами ртути.

Рассчитывается соотношение Р/Ро для каждого из восьми румбов:

РЮ/Ро = 9/12,5 = 0,72;	РС/ Ро = 37/12,5 = 2,96;
РЮ-В/ Ро = 10/12,5 = 0,80;	РС-З/Ро = 16/12,5 = 1,28;
РВ/ Ро = 8/12,5 = 0,64;	РЗ/ Ро = 6/12,5 = 0,48;
РС-В/ Ро = 8/12,5 = 0,64;	РЮ-З/Ро = 6/12,5 = 0,48.

Значения величины L определяются в соответствии с расчетной формулой, помещенной в описании настоящей работы:

LЮ (ртуть) = 4844,902 0,72 = 3488,3 м;

128

LЮ-В (ртуть) = 4844,902 0,80 = 3875,9 м;

LВ (ртуть) = 4844,902 0,64 = 3100,7 м;

LС-В (ртуть) = 4844,902 0,64 = 3100,7 м;

LС (ртуть) = 4844,902 2,96 = 14340,9 м;

LС-З (ртуть) = 4844,902 1,28 = 6201,5 м;

LЗ (ртуть) = 4844,902 0,48 = 2325,6 м;

LЮ-З (ртуть) = 4844,902 0,48 = 2325,6 м.

В заключение на основании полученных результатов выполняется в масштабе чертеж (рисунок) санитарно-защитной зоны предприятия «ЭТАЛОН».

Оформление расчетов по работе

Таблица результатов, полученных при выполнении работы.

	Вариант № 21.			Предприятие «ЭТАЛОН».
Характери-				Загрязняющее вещество
стика		зола		окислы азота			фенол	ртуть
ПДКс.с., мг/м3		0,5			0,04		0,003	0,0003
Сmax, мг/м3		0,005			0,060		0,019	0,007
хmax, м		347,275			347,275		347,275	347,275
х, м		–			801,947		2386,855	4844,902
LЮ, м								3488,3
LЮ-В, м								3875,9
LВ, м								3100,7
LС-В, м								3100,7
LС, м								14340,9
LС-З, м								6201,5
LЗ, м								2325,6
LЮ-З, м								2325,6
РЮ/Po = 0,72;		РЮ-В/Po = 0,80;			РВ/Po = 0,64; РС-В/Po= 0,64;
РС/Po = 2,96;		РС-З/Po = 1,28;			РЗ/Po = 0,48;		РЮ-З/Po = 0,48.

Чертеж (рисунок) санитарно-защитной зоны предприятия «ЭТА-

ЛОН» в масштабе: ................................................

Вывод: размеры санитарно-защитной зоны предприятия «ЭТАЛОН» определяются выбросами ртути.

129

6.4.Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов

Предприятие «ЭТАЛОН». 1. Определение σ

Определяются размеры площадей, занимаемых различными типами территорий города, и значения σj:

населенные места – W1 = 0,402 252,1 = 101,334 км2,

следовательно, средняя плотность населенных мест г. Томска n = 480000/10133,4 = 47,368 чел./га и σ1 = 0,1 47,368 = 4,737;

территории промышленных предприятий –

W2 = 0,09 5252,1 = 23,950 км2,			σ2 = 4;
пашни – W3 = 0,16 252,1 = 40,336 км2, σ3 = 0,25;
леса 1-й группы –	W4	= 0,11 252,1 = 27,731 км2,		σ4 = 0,2;
леса 2-й группы –	W5	= 0,15 252,1 = 37,815 км2,		σ5 = 0,1.

Рассчитывается значение коэффициента σ:

σ = (1/252,1) (101,334 4,737 + 23,950 4 + 40,336 0,25 + 27,731 0,2 + + 37,815 0,1) = 2,361.

2) Определение fi f1 (зола) = 10;

f2 (окислы азота)= f3 (фенол) =

= 4 (1 + 3)–1 100 [100 + (1 + 62,3/75) 29]–1 = 0,653;

f4 (ртуть) = 4 (1 + 3)–1 {1000/[60 + (1 + 62,3/75) 29]}1/2 = 2,974.

130

3) Определение Мi*

Рассчитываются показатели аi:

a1	(зола) = 3/0,5 = 6;		а2 (окислы азота) = 3/0,04 = 75;
а3	(фенол) = 3/0,003 = 1000;		а4 (ртуть) = 3/0,0003 = 10000.
Рассчитываются значения mi (1 год = 31536000 с):
m1		(зола) = 0,2 31536000 = 6307200 г/с = 6,307 т/год;
m2		(окислы азота) = 2,5 31536000 г/с = 78,840 т/год;
m3		(фенол) = 0,8 31536000 г/с = 25,229 т/год;
m4		(ртуть) = 0,3 31536000 г/с = 9,461 т/год.

Рассчитываются значения Мi*:

М1* (зола) = 6 6,307 = 37,842 усл. т/год;

М2* (окислы азота) = 75 78,840 = 5913,000 усл. т/год;

М3* (фенол) = 1000 25,229 = 25229,000 усл. т/год;

М4* (ртуть) = 1000 9,461 = 94610,000 усл. т/год.

В заключение определяется величина экономического ущерба:

Уатм = 0,24 2,361 (10 37,842 + 0,653 5913,000 + 0,653 25229,000 + +2,974 94610,000) = 171173,04 руб.

Оформление расчетов по работе

Отчет по работе представляется в виде двух таблиц: