КГ Акулов

Рис. 53. Зависимость уровня концентрации от высо­ ты выброса (схема).

а — поперечное	сечение	факела и	расстояние до осевой
линии низкого источника;		б — то же для высокого источни­
ка. Пунктиром	указана осевая линия		факела.

жаются медленнее, так как, касаясь поверхности земли, факел деформируется. Значение этой поправки нарастает по мере удаления от источника, в связи с чем скорость падения концентрации загрязнений по мере удаления от источника замедляется. Подтвержденная многочисленны­ ми данными закономерность падения концентрации по мере удаления от источника использована в санитарном законодательстве СССР и определяет санитарные требова­ ния при функциональном зонировании территории насе­ ленных мест, а также организации санитарно-защитных зон между промышленными предприятиями и селитебной территорией.

Определенное влияние на величину приземной концен­ трации оказывает высота выброса. Чем выше от повер­ хности земли осуществляется выброс загрязняющих ве­ ществ,- тем при прочих равных условиях ниже их концен­ трация в приземном слое. Снижение концентрации с повышением высоты выброса связано с двумя закономер­ ностями распределения загрязнений в факеле: снижением концентрации вследствие увеличения поперечного сечения факела и удалением от его осевой линии, несущей основную массу загрязнений, от которой они распростра­ няются к периферии факела (рис. 53). Имеют значение и более высокие скорости ветра над устьем высокой трубы, так как ослабляется тормозящее влияние поверхности земли. Высокая труба не только снижает уровень призем­ ной концентрации, но и удаляет начало зоны задымления. Вместе с тем следует учитывать, что высокая труба увеличивает радиус задымления, хотя и при более низких концентрациях. Зона максимального загрязнения находит­ ся в пределах расстояния, равного 10—-40 высотам трубы при нагретых высоких выбросах и 5— 20 высотам — при

холодных и низких. В связи со строительством высоких

труб	(180— 320 м) дальность	влияния отдельных источни­
ков	может составлять 10	км и более. Для высоких

источников при отсутствии неорганизованных выбросов имеется зона переброса, так как точка касания факелом поверхности земли тем дальше, чем выше труба.

Наличие закономерностей в распространении промыш­ ленных выбросов позволило создать математические мо­ дели расчета ожидаемых уровней загрязнения, т. е. соз­ дать формулы для расчета прогнозируемого загрязнения. Наличие таких расчетов в проектных материалах помогает санитарному врачу оценить будущую санитарную ситу­ ацию. Однако существующие указания по расчету прогно­ зируемого загрязнения приземного слоя атмосферы отно­ сятся лишь к условиям равнины и отсутствия инверсий. В связи с этим они неприменимы для пересеченного рель­ ефа, а при частых и длительных инверсиях требуют введения повышающего коэффициента, значение которого устанавливается индивидуально для конкретной террито­ рии.

Влияние неровностей местности на уровень приземной концентрации связано с изменением характера движения воздуха, что приводит к изменению поля концентраций. В низинах наблюдаются явления застоя воздуха, что повы­ шает опасность накопления загрязнений. При высоте отметок 50— 100 м с углом наклона 5— 6° отличие макси­ мальных концентраций может достигать 50% при относи­ тельно невысоких трубах. Влияние рельефа уменьшается с повышением высоты выброса. Большое значение имеет расположение источника на подветренном или наветрен­ ном склоне. Увеличение концентрации может наблюдаться и при расположении источника выброса на возвышенно­ сти, но вблизи подветренного склона, где снижаются скорости ветра и возникают нисходящие течения.

Влияние неровностей местности на характер движения воздуха настолько сложно, что требует иногда моделиро­ вания условий с целью определения характера распростра­ нения промышленных выбросов. В настоящее время име­ ются предложения по введению коэффициентов, учитыва­ ющих влияние рельефа на рассеивание выбросов.

Существенное влияние на рассеивание выбросов ока­ зывает сам город, изменяющий температурно­ радиационный, влажностный и ветровой режимы. С одной стороны, город представляет «остров тепла», в результате чего возникают местные конвективные восходящие и нисходящие потоки, с другой — в условиях города чаще возникают туманы (часто за счет загрязнения его), что ухудшает рассеивание загрязнений. Направление и ско­ рость ветра деформируются за счет изменения подстила-

ющей поверхности и экранирующего влияния высоких зданий. В таких условиях непригодны расчеты, созданные для равнинной местности, и используются специальные методы расчета с учетом аэродинамической тени, создава­ емой зданиями.

Влияние многочисленных факторов на рассеивание промышленных выбросов требует от санитарного врача их знания и учета для объективной оценки санитарной,

ситуации.

4 _

Падение концентраций атмосферных загрязнений про- * исходит вследствие не только разбавления выброса возду­ хом, но и постепенного самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные физические, физи- ко-хими_'Тес^иеи.ип- химические процессы. Прежде всего необходимо указать на щэоцессы седиментации: Вцпаде­ ние взвешенных веществ^ из*”"атмосферного воздуха—- общеизвестный факт. Однако этот положительный с точки зрения чистоты атмосферы процесс причиняет* большие неприятности населению, проживающему вблизи мест выброса, так как оседающая пыль сильно загрязняет здания, оконные стекла, домашнюю обстановку и т. п. Процесс седиментации быстро освобождает атмосферу только от грубых частиц. Дальнейшее самоочищение атмосферы за счет седиментации происходит крайне мед­ ленно. Следует учесть также, что для последних десяти­ летий характерны переход от слоевого сжигания топлива

кпылеугольному и повышение в результате этого диспер­ сности уноса. Еще в большей степени сказанное относится

кгазообразным загрязнениям атмосферы. Процесс ней­

трализации и связывания газов в открытой атмосфере

:имеет место, однако средний срок «жизни» в атмосфере газообразных соединений достаточно длителен, например для сернистого газа он составляет 1 ‘/г сут.

Определенную роль в освобождении атмосферы от загрязнений играет зеленая растительность вследствие как механической сорбции на поверхности, так и химического связывания некоторых соединений. Процессы самоочище­ ния атмосферы находятся в известной зависимости от количества и интенсивности атмосферных осадков. Осво­ бождение атмосферного воздуха от загрязнений при выпа­ дении осадков в зимнее время интенсивнее, чем в летнее.

Таким образом, процессы самоочищения атмосферы, несомненно, имеют место в естественных условиях и играют определенную роль в освобождении ее от загряз­ нений. Однако самоочищение идет крайне медленно. Если бы процессы самоочищения протекали быстро, то накоп­

ления больших количеств загрязнений в период антицик­ лонов и температурной инверсии не происходило бы, не наблюдались бы переносы загрязнений на большие рас-

стояния, а также случаи массовых отравлений населения. Поэтому в санитарной практике мы должны рассчитывать не на самоочищение атмосферы, а на активные меры ее защиты и прежде всего на снижение выбросов в атмосфе­

ру-

Глава 20

С7 ОБЩ ИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ

СЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Проблема защиты атмосферы от вредных выбросов является сложной и комплексной. Можно выделить три основные группы мероприятий^т^щщющч^сю^е^тлани^о- вочнуе 1^анитарн^техничес»ш е, осуществление которых позволяет о5есп?чшъ"сохрг?Яен?[е допустимых санитарных

.^условий жизни населения.

IV Основное значение в защите атмосферы от вредных выбросов имеют т е х н о л о г и ч е с к и е мероприятия. В нашей стране( приоритет отдается мероприятиям, направ­ ленным на ограничение или прекращение поступления вредного вещества в атмосферу, т. е. на источник выброса вредных веществ. Известно, что и с экономической точки зрения дешевле бороться с вредными веществами в местах их образования, а не в случаях их выброса в атмосферу.

Радикальной мерой борьбы с загрязнением атмосфер­ ного воздуха является создание замкнутых технологиче­ ских процессов, при которых отсутствовали бы хвостовые газы или абгазы. Однако эту меру можно рассматривать только как отдаленную перспективу. На современном уровне научно-технического прогресса более реальным для снижения выбросов в атмосферу следует рассматри­ вать внедрение в производство принципа рационального использования природных ресурсов, т. е. извлечения всех полезных компонентов и утилизации отходов. Целью является достижение максимального экономического эф ­ фекта и минимума отходов, загрязняющих окружающую среду, в частности атмосферный воздух.

В качестве примера комплексного использования сырья можно привести предприятия цветной металлургии. Сырье этой отрасли промышленности характеризуется большим количеством химических элементов. И если в 1913 г. предприятиями цветной металлургии извлекалось 15 элементов, а в 1930 г.— 20, то в 1970 г. их количество достигло 74. Только в медном сырье содержится 25 элементов. В настоящее время из него извлекается 21 элемент, в том числе тяжелые цветные металлы (медь, цинк, свинец, никель, олово), благородные металлы (золо­ то и серебро), редкие металлы (молибден, кобальт, кад­

мий, селен, теллур, германий, рений) и другие компоненты (сера, висмут, сурьма, барий, железо). Из никелевых руд, помимо никеля, кобальта, сопутствующих тяжелых метал­ лов и серы, извлекают всю гамму платиновых металлов. В настоящее время многие редкие, рассеянные, в том числе редкоземельные, элементы получают только при комплек­ сной переработке сырья основных цветных металлов. В результате попутного извлечения ценных компонентов в этой отрасли промышленности получают более Ч4 произ­ водимой в стране серной кислоты.

Большие возможности в использовании отходов раз­ ных отраслей промышленности имеются на предприятиях строительных материалов. Это вскрышные породы при добычи угля, руд, нерудных ископаемых, отходы (хвосты) обогащения угля, руд, шлаки и зола ТЭС, металлургиче­ ские шлаки, огарки, бой стекла, отработанные шины автотранспорта. До недавнего времени все эти отходы занимали огромные территории, являясь источником запыления и загрязнения атмосферного воздуха.

Ценным продуктом для комплексной переработки яв­ ляется мазут, широко используемый в настоящее время для сжигания. В процессе переработки нефти в остаточ­ ном продукте — мазуте — концентрируется от 70 до 90% серы, в результате чего ее содержание возрастает. Кон­ центрируются в мазуте также ванадий, никель, магний, силиций и др. Разработаны способы десульфиризации мазута способом гидрирования, позволяющим снизить содержание серы до 0,5%. Однако пока этот процесс еще очень дорогостоящий, поэтому он используется лишь при небольшом потреблении мазута. Получают распростране­ ние и методы предварительной очистки мазута на электро­ станциях. Так, на производственном объединении «Азот» работает опытно-промышленная, а на Дзержинской ТЭЦ — промышленная установки по газификации мазута. Сущность процесса заключается в неполном сжигании мазута при температуре 300° С и относительном недостат­ ке воздуха. Образующийся газ охлаждается, промывается водой и идет на сжигание. Из промывной воды извлекают­ ся сажа, зола и ванадий, после чего вода регенерируется с извлечением сероводорода, из которого получают элемен­ тарную серу. Возможен и крекинг мазута при нагревании до 760— 920° С с образованием жидких продуктов, газа и пылевидного кокса. Из жидкой фазы получают бензол и другие ароматические углеводороды. Кокс газифицируют с получением водорода. Отмывка газа дает сероводород. На основании этой технологии созданы установки, полу­ чившие название «ЭТИМ».

Приведенные примеры не исчерпывают всех разрабо­ танных и применяемых в настоящее время технологий

комплексного использования природных ресурсов, но они дают представление о производствах будущего, для кото­ рых будет характерно снижение или отсутствие вредных

отходов.

Кроме создания новых, более прогрессивных с точки зрения уменьшения загрязнения атмосферного воздуха технологий, в группу технологических мероприятий следу­ ет включить и более частные приемы, снижающие опас­ ность загрязнения. К ним относятся:

1) замена вредных веществ в производстве безвредны­ ми или менее вредными. Примером может служить пере­ вод котельных со сжигания угля и мазута на газ; замена бензина в двигателях автомобилей газом, водородом. Запрещение использования в производстве потенциальных канцерогенов ((3-нафтиламин, хлористоводородный ортотолидин и др.) с заменой их менее опасными соедине­

ниями; 2) очистка сырья от вредных примесей. Примером

может служить описанное выше удаление серы из мазута. Хорошие результаты в этом отношении достигнуты по очистке от серы сжигаемых газов (природный, коксовый, водяной, нефтяной и др.). Что касается удаления серы из твердого топлива, то пока производится только удаление сернистого колчедана методом сепарации, что лишь нес­ колько снижает выброс сернистого газа;

3)замена сухих способов переработки пылящих мате­ риалов мокрыми. Эффективность такого мероприятия может быть показана на примере перевода мельниц сухого помола в цементной промышленности на мокрый помол, в результате чего ликвидируется выброс пыли в атмосферу

вэтой стадии технологического процесса. К мероприяти­ ям этой подгруппы следует отнести и те, которые направ­ лены на подавление мокрым способом пыления или самовозгорания отвалов пустых пород, либо открытых складов пылящего сырья;

4)замена пламенного нагрева электрическим. Кроме ликвидации продуктов сгорания топлива, это мероприятие снижает загрязнение атмосферного воздуха за счет под­ держания оптимальных (с точки зрения выделения вред­ ных веществ) режимов температуры нагрева путем точно­ го ее регулирования. Так, на одном из московских заводов алюминиевых сплавов перешли на плавку лома в электри­ ческих индукционных печах вместо шахтных печей, что привело к существенному оздоровлению воздушного бас­

сейна в районе завода; 5) герметизация процессов, использование гидро- и

пневмотранспорта при транспортировке пылящих матери­ алов. Опыт асфальтобетонных заводов, построенных в последние годы и использующих пневмопередачу пыля-

щих материалов, показал высокую эффективность этого мероприятия;

6) замена прерывистых процессов непрерывными. Неп­ рерывность технологического процесса, как правило, ис­ ключает залповые выбросы загрязнений, что весьма ха­ рактерно для прерывистых процессов. Как известно, периоды розжига топок, начало обработки сырья всегда характеризуются наибольшим выбросом в связи с неу­ стойчивостью технологического режима в этот период. Имеется множество примеров, когда замена прерывистых процессов непрерывными способствовала ощццаоцдению воздушного бассейна.

Перечисленное вТлше технологические мероприятия, безусловно, не охватывают всех возможных приемов рационализации технологии с точки зрения снижения вредных выбросов в атмосферу. Тем не менее это свиде­ тельствует о необходимости тесного сотрудничества сани­ тарных врачей и технологов, направления усилий послед­ них на использование технологических мероприятий в

санитарной охране атмосферного	воздуха.
£2* В группу п л а н и р о в о ч н ы х	м е р о п р и я т и й —входит,
комплекс приемов, включающих зонирование территории
города, борьбу с природной запыленностью, организацию
санитарно-защитных зон, планировку жилых районов,

озеленение населенных мест. Следует подчеркнуть, что планировочные мероприятия базируются на основных закономерностях распространения промышленных выбро­ сов в атмосфере.

Основные принципы и условия рационального разме­ щения промышленных предприятий и их комплексов определяются схемами районных планировок, генеральны­ ми планами городов и санитарными нормами.

При выборе площадок для строительства предприятий следует учитывать аэроклиматическую характеристику и рельеф местности, условия туманообразования, определя­ ющие естественное проветривание и рассеивание в атмос­ фере промышленных выбросов.

При решении вопросов зонирования территории города большое значение придается «розе ветров» и рельефу местности. Обычно промышленные зоны размещают на хорошо проветриваемых территориях города подветренно по отношению к жилым районам. Следует учитывать не только среднегодовую «розу ветров», но и сезонные, а также скорости ветров отдельных румбов. При выборе территории под промышленную зону следует учитывать сезонные нагрузки размещаемых там промышленных предприятий, частоту «опасных» скоростей ветров отдель­ ных румбов и др. Важно помнить, что, с одной стороны, в зимнее время чаще возникают неблагоприятные метеоро-

логические ситуации для рассеивания промышленных вы­ бросов, а с другой — население летом больше времени проводит на открытом воздухе.

Борьба с природной запыленностью связана с общим благоустройством города, включая асфальтирование или использование другого непылящего покрытия улиц, озеле­ нение, очистку города от твердых отходов.

В соответствии с требованиями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий» (СН-245— 71) при составлении генеральных планов промышленных предприятий с технологическими процессами, являющими­ ся источниками выделения в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ, эти предприятия должны отделяться от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размеры этих зон устанавливаются непосред­ ственно от источников загрязнения атмосферного воздуха до границ жилой застройки. Источниками загрязнения воздуха являются организованные (сосредоточенные) вы­ бросы через трубы и шахты, рассредоточенные — через фонари здания, неорганизованные — от открытых складов и отвалов, мест разгрузки, площадок хранения промыш-* ленных отходов и пр.

В СССР для предприятий, являющихся источниками загрязнения атмосферы промышленными выбросами, в зависимости от мощности, специфики технологического процесса, количественного и качественного состава выде­ ляемых в окружающую среду вредных веществ, а также с учетом предусматриваемых мер по уменьшению неблагоп­ риятного влияния выбросов на окружающую среду уста­ новлены следующие размеры санитарно-защитных зон:

Для	предприятий	I к л ас са ..........................................................................		I ООО м
		II	» ......................................................................	500	»
		III	» ......................................................................	300	»
		IV	» ......................................................................	100 »
»	»	V	» ......................................................................	50	»

При надлежащем гигиеническом обосновании санитар- но-защитная зона для предприятий может быть увеличена по совместному решению Главного санитарноэпидемиологического управления Министерства здравоох­ ранения СССР и Госстроя СССР, но не более чем в 3 раза. Основаниями для увеличения размера санитарнозащигной зоны являются недостаточная эффективность предусмотренных методов очистки выбросов в атмосферу или отсутствие подобных методов, размещение жилой застройки с подветренной стороны по отношению к предприятию, неблагоприятные местные климатометеоро­ логические условия (частые штили, туманы, инверсии), строительство новых производств, недостаточно изучен-

Рис. 54. Санитарно­ защитная зона, уточнен­ ная в зависимости от пов­ торяемости ветров отдель­ ных румбов (схема).

I— определяемая величина са­ нитарного разрыва (м); / 0 — величина зоны в соответствии с санитарной классификацией производств.

ных с точки зрения вредных в санитарном отношении промышленных выбросов в атмосферу.

Следует подчеркнуть, что в отношении отдельных групп, особенно комплексов крупных предприятий 1 — II класса вредности, относящихся к химической, нефтепе­ рерабатывающей, металлургической отраслям промыш­ ленности, а также мощных тепловых электростанций размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в каж ­ дом конкретном случае совместным решением Главного санитарно-эпидемиологического управления Министерства здравоохранения СССР и Госстроя СССР.

На территориях предполагаемого промышленного строительства, где средняя величина повторяемости ветра при 8-румбовой системе отсчета превышает 12,5%, т. е. отличается от круговой «розы ветров», необходимо кор­ ректировать размер и конфигурацию санитарно-защитной зоны. Такая корректировка проводится по формуле:

где /— определяемая	величина		санитарного	разрыва
(м); 10— величина зоны	в	соответствии с санитарной
классификацией производств		(м);	Ро— средняя	повторя­

емость ветра при круговой «розе ветров» 12,5%; Р— повто­ ряемость ветра в конкретном направлении (%) согласно среднегодовой «розе ветров».

Пример построения санитарно-защитной зоны с кор­ ректировкой на асимметричную «розу ветров» приведен на

рис. 54.

Санитарно-защитные зоны должны быть озеленены.

Только при наличии в полосе этих зон зеленых насажде­ ний санитарно-защитные зоны в должной мере будут являться защитным барьером от промышленных выбросов и отвечать своему назначению. Пылегазозащитная роль зеленых насаждений установлена многими отечественны­ ми исследователями. Наличие их позволяет в 2— 3 раза снизить уровни концентраций вредных веществ в атмос­ ферном воздухе, так как зеленые насаждения способны сорбировать пылевые загрязнения и некоторые газы. Известно, например, что зеленые растения улавливают из атмосферного воздуха сернистый газ и накапливают его в виде сульфатов в своих тканях. Повышенное содержание сульфатов в растениях может обнаруживаться на значи­ тельных расстояниях в соответствии с дальностью распро­ странения промышленных выбросов. Следовательно, ра­ стительность играет роль не только механического филь­ тра для пыли, но и химического фильтра для двуокиси серы и других газов.

Для озеленения санитарно-защитных зон рекомендован ассортимент газоустойчивых древесно-кустарниковых по­ род, а также конструкции лесозащитных полос.

Учитывая функциональное назначение санитарно­ защитной зоны, ее территория должна иметь точно определенные границы и правильную планировку. В борь­ бе с загрязнением атмосферного воздуха жилых кварта­ лов отработавшими газами автотранспорта все большую роль начинают играть градостроительные приемы, в ча­ стности характер планировки и застройки магистральных улиц.

Известна экранирующая функция здания, в связи с чем получает развитие зонирование застройки кварталов, граничащих с магистральными улицами. Ближайшую к магистрали зону рекомендуется застраивать зданиями коммунально-бытового назначения, следующую__ малоэтажными постройками, третью зону— зданиями по­ вышенной этажности, а четвертую — детскими, лечебными учреждениями, т. е. застройкой с повышенными требова­ ниями к качеству воздуха. Следует подчеркнуть, что максимальная концентрация отработавших газов обычно наблюдается на расстоянии, равном 3— 4 высотам экрана при снижении концентраций окиси углерода на 70__90% по сравнению с уровнями на границе проезжей части.

Для борьбы с загрязнением воздуха жилых кварталов отработавшими газами автотранспорта имеет значение и тип застройки. Так, торцовая застройка практически не оказывает влияния на снижение концентраций. Однако замкнутые приемы застройки целесообразно применять лишь в городах, где преобладают ветры больших скоро­ стей (выше 5 м/с).