Методички ЭД-203фк / Безопасность жизнедеятельности. Часть 2. Учебно-методические материалы для практических занятий и самостоятельной работы

ГЛАВА III. ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ОТ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Цель занятия. Ознакомиться с некоторыми экологическими понятиями, краткими сведениями о нормировании вредных примесей атмосферы. Научиться определять категорию опасности предприятия, предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух.

3.1. Нормирование примесей атмосферы

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация – масса вещества (мг) в единице объема воздуха (м3) при нормальных условиях. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия веществ на окружающую среду и человека и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Для атмосферного воздуха населенных пунктов установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих вредных веществ. Они регламентированы перечнем [6]. Для вредных веществ, ПДК которых не установлены, определены ориентировочно безопасные уровни вредности (ОБУВ) загрязняющих веществ. Для воздуха рабочей зоны производственных помещений предельно допустимые концентрации регламентированы ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ [1].

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе населенных пунктов – максимальная концентрация, отнесенная к определенному периоду осреднения (30 мин, 24 ч, 1 мес., 1 год) и не оказывающая при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающая работоспособности человека и не ухудшающая его самочувствия.

Различают максимальную разовую и среднесуточную предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе населенных пунктов.

Максимальная кратковременная (разовая) концентрация (ПДКМР) – наиболее высокая из числа 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения. ПДКМР – основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения отклонений рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световая чувствительность, биоэлектрическая активность головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей.

Среднесуточная концентрация (ПДКСС) – средняя из числа концентраций. выявленных в течение суток, или отбираемая непрерывно в течение 24 ч. Она установлена для предупреждения общетоксичного, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека.

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.ССБТ [2] вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса опасности:

∙1-й – чрезвычайно опасные;

∙2-й – высоко опасные;

∙3-й – умеренно опасные;

∙4-й – мало опасные.

Класс опасности конкретному веществу устанавливается в зависимости от его токсичности, летучести, а также от отдаленных последствий в виде

41

мутагенного (изменения наследственной информации) и канцерогенного (раковые заболевания) действий.

Значения ПДКмр, ПДКсс для ряда загрязняющих вредных веществ различных классов опасности приведены в приложении (табл.2).

Если в атмосфере присутствует одно вредное вещество или несколько вредных веществ разнонаправленного действия достаточно, чтобы концентрации этих веществ не превышали ПДК.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких веществ, обладающих однонаправленным действием, отношение концентрации к ПДК должно удовлетворять условию

C 1

С 2

Сn

,

(1)

+

+ ... +

≤ 1

где С1, С2,

…, Сn –

ПДК 1

ПДК

2

ПДК

n

концентрации

вредных веществ

в приземном

слое

атмосферы, замеренные в одной и той же точке

местности, мг/м3;

ПДК1,

ПДК2, …,

ПДКn –

предельно

допустимые

концентрации

этих

вредных веществ, мг/м3.

Эффектом однонаправленного действия обладают, например, такие группы веществ: диоксиды серы и азота; этилен, пропилен, бутилен и амилен; озон, диоксид азота и формальдегид; ацетон и фенол; диоксид серы и сероводород и др.

3.2. Категория опасности предприятия

Для включения предприятий в систему государственного учета выбросов вредных веществ в атмосферу, ускорения и упрощения работ на стадии разработки ведомственных проектов по установлению величины предельно допустимых выбросов, для разработки проектов планов по охране атмосферного воздуха, а также при инспекционных проверках предприятий необходимо четкое их деление на категории опасности.

Категория опасности присваивается предприятию в соответствии с [7] в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ по коэффициенту КОП, определяемому по формуле

	n		Мi		αi
КОП =						,	(2)
	∑
	i=1		ПДК сс
				1

где Мi – масса выбрасываемого вещества, т/год; ПДКссi – среднесуточная

предельно допустимая концентрация данного вещества, мг/м3; при отсутствии ПДКссi в расчетах используются ПДКМР или ОБУВ (см. приложение, табл.П2); αi –

коэффициент, зависящий от класса опасности данного вещества (табл.1).

42

					Таблица 1
	Значения коэффициента αi
Класс опасности вещества	1	2		3	4
по ГОСТ 12.1.007-76
Коэффициент αi	1,7	1,3		1,0	0,9

По значению коэффициента КОП определяется категория опасности предприятия (табл.2).

	Таблица 2
Категории опасности предприятия
Значение коэффициента КОП	Категория опасности предприятия
КОП ≥ 106	1
106 > КОП ≥ 104	2
104 > КОП ≥ 103	3
КОП < 103	4

В зависимости от присвоенной категории опасности устанавливается перечень документации, которая должна вестись не предприятии, а также периодичность отчетности и сроки контроля деятельности предприятия по загрязнению атмосферного воздуха природоохранными органами (см.табл.1 приложения).

Пример определения категории опасности предприятия (Завод ЖБИ-1) с исходными данными и результатами расчета величины коэффициента КОП приведены в табл.3.

					Данные по ЖБИ-1							Таблица 3
Видовой	Мi,	ПДК	сс	,		Класс			Мi			М				α	i
состав	т/год					опасности	αi
			i						ПДКсс				i
выбросов		мг/м3				веществ
												ПДКсс
									i
													i
1	2	3				4	5		6			7
Пыль	737,10	0,050				3	1,0		14742,0			14742,0
неорганичес-кая
									Окончание табл.3
1	2	3			4		5		6			7
Оксид азота	41,87	0,060			3		1,0		698,0			698,0
Оксид	0,001	0,001			2		1,3		1,0			1,0
марганца
Оксид	0,001	0,0015			1		1,7		0,7			0,5
хрома

КОП =	n		М			α i	= 15442.
				i
	∑
	i =1		ПДК	i

Полученное значение коэффициента КОП дает основание присвоить ЖБИ-1 2-ю категорию опасности.

43

Задание 1. Определить категорию опасности предприятия по одному из указанных вариантов.

Порядок выполнения задания.

1.Получить у преподавателя номер варианта. Исходные данные приведены в табл.4 приложения.

2.Исходные данные и результаты расчета коэффициента КОП оформить в виде таблицы, аналогичной табл.3. Значения ПДКсс и класса опасности веществ приведены в табл.2 приложения.

3.С помощью табл.2 по полученному значению КОП установить категорию опасности предприятия.

4.Используя табл.1 приложения, привести перечень природоохранных работ с учетом присвоенной предприятию категории опасности.

3.3.Расчет нормативов предельно допустимых выбросов вредных веществ,

загрязняющих атмосферный воздух

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 [3] для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ. ПДВ – объем (количество) загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей природной среде или опасно для здоровья человека (ведет к превышению предельно допустимых концентраций в окружающей источник загрязнения среде). ПДВ назначаются таким образом, что выбросы вредных веществ от расчетного источника и от совокупности других источников населенного пункта при рассеивании этих веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира, т.е. для приземного слоя должно выполняться условие

См + Сф ≤ ПДК,

(3)

где См ─ максимальная концентрация вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником выброса, мг/м3; Сф – фоновая концентрация вещества, принимаемая по данным гидрометеослужбы, мг/м3.

Максимальные величины приземных концентраций вредных примесей для случая, когда газовоздушная смесь имеет температуру выше температуры окружающей среды, определяются по формуле (4), а для холодных выбросов, когда эти температуры почти одинаковы, ─ по формуле (5)

См =	AMFmnη					,	мг/м3;	(4)
	H2		DT
		Q
	AMFnη			×	D		3
См =							, мг/м ,	(5)
	H4/3				8Q

где А – коэффициент, зависящий от температурного градиента (стратификации) атмосферы и определяющий условия вертикального (зависящего от разности температур выбрасываемой газовоздушной смеси и наружного воздуха) и горизонтального (зависящего от скорости ветра) рассеивания вредных примесей;

	для Урала А = 160 с2/3 мг	гр1/3	; F ─ безразмерный коэффициент, учитывающий
		г

скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; его значения приведены в табл.4; m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; их значения

44

определяются по формулам (6, 7, 10, 11, 12); η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, для равнины η = 1; Н – высота источника выброса над уровнем земли, м; Q – объем газовоздушной смеси, выбрасываемой через устье трубы, м3/с, его значение определяется по формулам (14) или (15); ∆Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней

температуре самого жаркого месяца в 13 ч, 0С; D – диаметр устья трубы, м. Таблица 4

Значения коэффициента F

Характеристика вредных примесей	Величина коэффициента F
Газообразные	1
Аэрозоли при среднем коэффициенте	2
очистки не менее < 90%
То же от 75 до 90%	2,5
То же менее 75%	3

Значения коэффициента m определяются в зависимости от параметра f по формулам

m =

1

при

f < 100;

(6)

0,67 + 0,1

+ 0,343

f

f

m =

1

при

f ≥ 100.

(7)

3

f

Выражение для определения параметра f имеет вид

f =

1000

U 2 0 D ,

(8)

H 2 T

где U0 – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника м/с; D – диаметр устья круглой трубы, м. Если источник имеет прямоугольное устье, то в формулу (8) следует подставлять величину

2LB
Dэ = L+ B,	(9)

Значение коэффициента n зависит от опасной скорости ветра (скорость, при которой приземные концентрации примесей имеют наибольшее значения) Um для данного источника и определяется следующим образом [4]:

n = 1,0		(Um − 0,3)(4,36 − Um )				при Um ≥ 2 м/с;					(10)
n = 3 -							при 0,3 < Um < 2 м/с;				(11)
n = 3,0						при Um ≤ 0,3.					(12)
Формула для определения опасной скорости имеет вид
				Um = 0,65		3		Q T			(13)
								H
Объем газовоздушной смеси Q определяется по формулам
Q=	πD		2	U0 , м/с-для круглого устья							(14)
	4
Q = LBU0, м3/с для прямоугольного устья.											(15)

45

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы, по каждому веществу отдельно с учетом того, что некоторые вещества

обладают эффектом однонаправленного действия.

Расчетные формулы для определения норм ПДВ зависят от конструкции источника загрязнения. Ниже будут приведены формулы для некоторых из них.

3.1. Формула для определения ПДВ из одиночной незатененной трубы с круглым или прямоугольным устьем в случае, когда выбросы имеют температуру выше температуры окружающего воздуха

мр −

С

Н

2

ПДВ =

ПДК

(16)

ф

Q T, г

с

,

АFmn

η

где ПДКМР – максимальная разовая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3 (см. табл.2 приложения); СФ– фоновая концентрация, мг/м3; при расчетах ПДВ для действующих и реконструируемых источников используется значение фоновой концентрации Сф1, из которой исключен вклад рассматриваемого источника; значение СФ1 вычисляется по формулам

1				C			при См ≤ 2Сф;	(17)
Сф	= Сф	1	− 0,4		м
				С
					ф

Сф1 = 0,2Сф при См > 2Cф, (18)

См – максимальная расчетная концентрация, определяемая по формулам (4) и (5); для вновь строящегося предприятия в формулу (16) следует подставлять значение СФ.

Примечание. Незатененной называется труба, возвышающаяся над соседними зданиями со значительным перепадом высот.

3.2. Формула для определения ПДВ из источника, указанного в п.3.1,

осуществляющего холодные выбросы (					Т≈0).
		− С				4
					Н	3
ПДВ =	ПДК
			ф					8Q	, г	.	(19)
		AFn η						D	с

Таким образом, для каждого источника загрязнения конкретного предприятия устанавливаются нормы ПДВ вредных примесей, загрязняющих атмосферный воздух. Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе, нормативы ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты в настоящее время, то по согласованию с местными органами (областными, городскими, зональными, районными комитетами по экологии и природопользованию) допускается планировать поэтапно, с указанием продолжительности каждого этапа снижения выбросов до нормируемых величин, обеспечивающих соблюдение ПДК в воздухе населенных пунктов. При этом значение лимитирующих или временно согласованных выбросов (ВСВ) устанавливаются с учетом передового экологического опыта в технологии данного производства. ПДВ и ВСВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

Задание № 2. Определить нормативы ПДВ для вредных примесей из незатененных источников вновь строящегося предприятия по одному из указанных вариантов (см.табл.4, 5 приложения). Результаты расчетов ПДВ оформить в виде таблицы (см.табл.3 приложения).

При расчетах принять следующие дополнительные данные: ∙ выбросы осуществляются из источника с круглым устьем;

46

∙температура окружающего атмосферного воздуха tв = 250С;

∙температура выбрасываемой газовоздушной смеси tг равна: 1250С (варианты 1, 3 и 5), 1000С (варианты 2, 8 и 10), 260С (остальные варианты);

∙коэффициенты очистки аэрозолей перед выбросом: 0% (варианты 1 и 7); 75% (варианты 2, 5 и 10); 95% (остальные варианты).

3.4. Контроль за соблюдением нормативов ПДВ источника выброса

Контроль ПДВ промышленных предприятий осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 [3]. Систему контроля разрабатывает промышленное предприятие. Контролю подлежат выбросы, поступающие от дымовых труб; вытяжных систем плавильных и разливочных агрегатов; сушильных установок; нагревательных и электротермических печей; кузнечно-прессовых и термических цехов; аспирационных систем смесеприготовительных участков; участков приготовления формовочных и стержневых смесей, очистки и обрубки отливок; цехов механической обработки материалов; сварочных постов и оборудования для резки металлов и сплавов; отделений для нанесения химических, электрохимических и лакокрасочных покрытий, от газоходов и воздуховодов, отводящих загрязненный газ и т.д.

Проведение контроля качества атмосферного воздуха является главной задачей Госкомгидромета РФ. Контроль за загрязнением атмосферного воздуха ведется практически во всех промышленных городах России.

При контроле ПДВ основными являются прямые методы измерения концентрацией вредных веществ и объемов газовоздушной смеси в местах их непосредственного выброса или после газоочистных установок. Выбросы веществ определяют в течение 20 мин, а также в среднем за сутки, месяц и год. Если продолжительность выброса вещества менее 20 мин, то контроль производится по полному выбросу вредного вещества за это время.

Обследование производят в период работы оборудования на рабочем (проектном) режиме; при нестационарной работе оборудования измерения проводятся в период максимального выброса вредных веществ.

Для регистрации выбросов, а также исследования загрязнения атмосферы широко применяются лазерные методы, в которых регистрируется рассеивание излучения лазера частицами аэрозолей и молекулами газов. Рассеянная энергия улавливается приемной антенной локатора. Регистрируя и расшифровывая следы взаимодействия лазерных импульсов с атмосферными слоями, можно получить информацию о давлении, плотности, температуре, концентрации различных газовых и аэрозольных составляющих атмосферы и других параметрах.

Создание лазеров большой мощности с узким и стабильным спектром излучения с полностью автоматизированным циклом работ и передачей результатов в вычислительный центр, совершенствование методов извлечения информации из результатов зондирования позволяют осуществить оперативный контроль степени загрязнения атмосферы в широких масштабах.

Литература

1.ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Изд-во стандартов, 1988.

2.ГОСТ 12.1.007-76.ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования

безопасности. – М.: Изд-во стандартов, 1976.

47

3.ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. –

М.: Изд-во стандартов. 1987.

4.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. – Л.: Гидрометеоиздат. 1987.

5.Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. вузов/С.В.Белов, Ф.А.Борбинов, А.Ф.Козьяков и др./Под ред. С.В.Белова, 2-е изд., испр. и доп. – М.:

Высш.шк., 1991.

6.Перечень предельно допустимых концентраций(ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном

воздухе населенных мест № 07.20/65-4029 от16.07.93. – М.: Мин-во охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации.

7.Рекомендации по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.

– М.: Госкомитет по гидрометеорологии и контролю природной среды. 1987.

48

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Периодичность отчетности и контроля промышленных предприятий в зависимости от категории опасности предприятия

№№

Категория опасности

п.п.

Мероприятия

предприятия

1

2

3

4

1

2

3

4

5

6

1.

Инвентаризация источников выбросов

+

+

+

+

загрязняющих веществ в атмосферу

(1 раз в 5 лет)

2.

Пересмотр норм ПДВ в целом по городу

+

+

+

+

(1 раз в 5 лет)

3.

Разработка

(или

пересмотр) планов по

+

+

+

+

охране атмосферного воздуха по формам

статической отчетности (ежегодно)

4.

Разработка ведомственных проектов норм

ПДВ:

а) по полной схеме

+

+

б) по сокращенной схеме

+

в) не составляется

+

5.

Периодичность

контроля

деятельности

предприятия

по

охране

атмосферного

воздуха:

а) ежегодно

+

+

б) один раз в 2…3 года

+

в) выборочно (1 раз в 5 лет)

+

Таблица 2

Нормативы некоторых загрязняющих вредных веществ

Наименование

Класс

ПДКМР,

ПДКСС,

Преимущественн

загрязняющих вредных

опасности

мг/м3

мг/м3

ое агрегатное

веществ

состояние

1

2

3

4

5

Азота окись

3

0,4

0,06

п

Азота двуокись

2

0,085

0,04

п

Алюминия оксид

2

0,01

0,01

а

(в пересчете

на алюминий)

Аммиак

4

0,2

0,04

п

Ангидрид

сернистый

3

0,5

0,05

п

(сернистый газ, двуокись

серы)

Кислота азотная

2

0,4

0,15

а

Марганец

и

его

2

0,01

0,001

а

соединения

49

Окончание табл.2

1

2

3

4

5

Пыль неорганическая

3

0,15

0,05

а

Сажа

3

0,15

0,05

а

Свинец

1

0,001

0,0003

а

Сероводород

2

0,008

0,008

п

Углеводороды

4

1

1

п

предельные

Углерода окись

4

5

3

п

Фенол

2

0,01

0,003

п

Формальдегид

2

0,035

0,003

п

Условные обозначения:

п – пары или газы;

а – аэрозоль.

Таблица 3

Таблица для расчета ПДВ предприятия,

имеющего незатененную трубу с круглым устьем

Видо-

ПДКмр,

Сф,

Н,

А

F

m

n

η

U0,

D,

Q,

Tг

Тв

Т

ПДВ,

вой

мг/м3

мг/м

м

м/с

м

м3/с

г/с

состав

3

°С

выбро

сов

50