Metodiki_na_pechat

Загрязнения атмосферы токсическими веществами.

Расчет рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.

Расчет максимальной приземной концентрации вредного вещества в приземном слое атмосферы

В нашей стране методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, определена Общесоюзным нормативным документом – ОНД-86. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м , мг/м³, при выбросе нагретой(ΔТ > 0°С) газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается на расстоянии х_м , м, от источника и определяется по формуле:

,

где А- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (характеризует изменение температуры с высотой), различен на разных территориях России (Европейская территория А=200);

М- массовый расход выбрасываемого из источника вредного вещества, г/с;

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F=1, для мелкодисперсных аэрозолей с диаметром частиц меньше 5 мкм и при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% F=2, при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов от75 до 90% F=2,5 , для крупнодисперсных с диаметром частиц более 20 мкм и при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов менее 75% или при отсутствии очистки F=3) ;

m и n- безразмерные параметры, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

η- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности (перепад высот не более 50м на 1км) η=1;

Н- высота источника выброса над уровнем земли, м;

ΔT- разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси T_г и окружающего атмосферного воздуха Т_в, ºС;

V₁- расход газовоздушной смеси , м³/с, определяемый по формуле

,

здесь D– диаметр устья источника, м; ω₀- средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья иcточника выброса, м/с.

Значения мощности выброса М и расхода газовоздушной смеси V₁ при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного процесса нормами.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υ_м, υ_м ^′ , f_е (эти параметры характеризуют условия истечения газовой струи из устья трубы):

; ; ; .

Коэффициент m определяется в зависимости от f по следующим формулам:

при f<100 ;

при f≥100 .

При f<100 коэффициент n определяется по следующим формулам:

если ≥2, то ;

если 0,5≤ <2, то ;

если <0,5, то .

При f≥100 или ΔT≈0 °С, то есть для холодных выбросов, расчет максимальной концентрации ведется по формуле:

. (2)

Коэффициент n определяется так же, как в предыдущем случае, но при этом υ_м= υ_м ^′.

По расчетной концентрации С_м оценивается санитарно-экологическая ситуация, которая считается благополучной при С_м≤ .

Если в выбросах присутствуют несколько вредных веществ, то оценивая санитарно-экологическую ситуацию, необходимо учитывать их функциональное действие на организм человека, при этом возможны следующие случаи:

1. Все вещества функционально-разнонаправленного действия, если при этом выполняется условие С_м≤ для каждого вещества – санитарно-экологическая ситуация соответствует гигиеническим нормативам.

2. Если все вещества функционально-однонаправленного действия (прил. 1), то сначала рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q по формуле

,

где С₁, С₂ … С_n – концентрации вредных веществ функционально-однонаправленного действия, присутствующих в выбросах, мг/м³; , , … – максимально разовые предельно допустимые концентрации веществ функционально однонаправленного действия, присутствующих в выбросах, мг/м³.

Если при этом выполняется условие q≤1 – санитарно-экологическая ситуация соответствует гигиеническим нормативам.

3. Если в выбросах имеется несколько групп функционального действия вредных веществ, то расчет ведется для каждой группы, как в п.2.

Расчет расстояния от источника, на котором достигается максимальная приземная концентрация вещества х_м

Расстояние х_м, м, от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация вредного вещества С_м в приземном слое, определяется по формуле

,

где d- безразмерный параметр, который определяется в зависимости от параметров f, υ_м, υ_м ^′ , f_е.

При f<100 (нагретые газы):

если ≤0.5, то ;

если 0,5< ≤2, то ;

если >2, то ;

при f≥100 или ΔT≈0 °С:

если υ_м′≤0,5, то ;

если 0,5<υ_м′≤2, то ;

если υ_м′>2, то .

Определение концентрации вредных веществ у поверхности земли на различных расстояниях от высотного источника выбросов

Приземная концентрация вредного вещества С, мг/м³, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х, м, от источника определяется по формуле

,

где S₁- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/х_м и коэффициента F по следующим формулам:

при ≤1 ;

при 1< ≤8 ;

при F≤1,5 и >8 ;

при F>1,5 и >8 .

Расчет минимальной высоты источника выброса Н_min

Минимальная высота источника выброса, при которой приземные максимальные концентрации выбрасываемых веществ будут соответствовать требованиям санитарно-экологических нормативов, рассчитывается для холодных выбросов (ΔT≈0 °С) по формуле

, (3)

где - максимально разовая предельно допустимая концентрация вещества для атмосферного воздуха населенных мест, мг/м³ (прил. 2);

С_ф- фоновая концентрация этого же вещества в приземном слое воздуха, мг/м³.

Фоновые концентрации по каждому компоненту выдаются региональными комитетами по гидрометеорологии (в учебных целях можно принимать С_ф=0,001 ).

Для нагретых выбросов (ΔT>0 °С) сначала расчет ведется по формуле (3). Если при этом удовлетворяется неравенство ,то расчет закончен, иначе - определяется по формуле .

Если в выбросах присутствуют несколько вредных веществ, то при расчете максимальной высоты необходимо учитывать их функциональное действие на организм человека, при этом возможны следующие случаи:

1. Если все вещества функционально-разнонаправленного действия, тогда определяется для каждого вещества и к исполнению принимается наибольшая величина.

2. Если все вещества функционально-однонаправленного действия (прил. 1), то расчет проводят по одному из веществ данной группы, а величина валовых выбросов этих веществ приводится к мощности выброса М данного вещества по формуле

.

Фоновая суммарная концентрация также приводится к концентрации вещества, к которому приводили валовый выброс по формуле

3. Если в выбросах имеется несколько групп функционального действия вредных веществ, то расчет ведется для каждой группы, как в п.2, и к руководству принимается наибольшее значение .

Увеличение высоты трубы для обеспечения рассеивания с целью соблюдения ПДК_мр в приземном слое атмосферы допускается только после полного использования всех доступных на современном уровне технологических средств по сокращению выбросов, но не более чем до 250 м для энергетических объектов и не более 200 м для других производств.

Расчет предельно допустимых выбросов

При установлении предельно допустимых выбросов (ПДВ) учитываются фоновые концентрации С_ф. Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем в случае С_ф<ПДК_мр определяется по следующим формулам:

- для нагретых выбросов (ΔT>0 °С)

;

- для холодных выбросов(ΔT≈0 °С) или при f≥100

.

В случае наличия в выбросах нескольких веществ, ПДВ рассчитывается для каждого из них независимо от функционального действия на организм человека.

Уточнение санитарно-защитной зоны с учетом розы ветров

Размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) l₀, установленные в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 “Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов”, должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы. Полученные расчетом размеры СЗЗ (п.5) должны уточняться для различных направлений ветра в зависимости от среднегодовой розы ветров района расположения предприятия по формуле

,

где l- расчетный размер СЗЗ по конкретному румбу , м;

L₀- расчетный размер участка местности в данном направлении, где концентрация вредных веществ с учетом фоновой превышает ПДК_мр , м, (принимаем L₀=Х_м, если Х_м>СЗЗ по СанПин, или L₀= СЗЗ по СанПин, если Х_м≤ СЗЗ по СанПин);

Р- среднегодовая повторяемость направления ветра рассматриваемого румба (по климатическому справочнику или данным управления Гидрометеослужбы), %;

Р₀- повторяемость направлений ветра одного румба при круговой розе ветров, %. При восьмирумбовой системе .

Предельно допустимые концентрации веществ в атмосферном воздухе населенных мест

№ п/п	Наименование вещества	Код вещества	Величина ПДК, (мг/м^3)		Класс опасности
			максимально разовая	среднесуточная
1	Азота оксид	304	0,4	0,06	3
2	Азота диоксид	301	0,085	0,04	2
3	Аммиак	303	0,2	0,04	4
4	Бенз(а)пирен	703	-	0,1·10^-5	1
5	Серы диоксид	330	0,5	0,05	3
6	Сероводород	333	0,008	-	2
7	Углерода оксид	337	5,0	3,0	4
8	Фенол	1071	0,01	0,003	2
9	Взвешенные вещества	2902	0,5		3
10	Формальдегид	1325	0,035		2

Для веществ, на которые установлено только ПДК_сс, используется приближенное соотношение между ПДК_мр и ПДК_сс: ПДК_сс ≈ 0,1ПДК_мр

По СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 “Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов”установлено 5 классов :

I Самые вредные	II	III	IV	V Наименее вредные
Не менее 1000м	500м	300м	100м	50м

Защита атмосферы от индустриального шума. Экологический расчет уровней акустического шума от оборудования промышленных предприятий города в его жилых массивах.

Расчет ожидаемых акустических полей проводится как для проектирования предприятий, так и при их реконструкции. Поскольку изучаемый шум характеризуется разнообразием частот, расчет проводится в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц. Ожидаемые уровни звукового давления определяются расчетом с точностью до десятых долей децибела, а окончательный результат округляется до целых значений.

Акустический расчет включает:

1. Выявление источников шума и определение их шумовых характеристик.

2. Выбор точек, для которых проводится расчет.

3. Определение путей распространения шума от источника до расчетных точек.

4. Определение влияния элементов окружающей среды (экранов, лесонасаждений) на распространение шума.

5. Определение ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках.

6. Определение допустимых уровней звукового давления на территории жилых массивов.

Если расчетные уровни звукового давления превышают допустимые, то необходимо:

1. Определение требуемого снижения уровней звукового давления.

2. Разработка мероприятий по требуемому снижению уровней звукового давления.

3. Выполнение поверочного расчета эффективности предлагаемых мероприятий.

Ожидаемый уровень звукового давления в расчетной точке определяется по формуле:

(1)

где L- октавный уровень звукового давления в расчетной точке, дБ;

L_p- октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

Φ- фактор направленности (Φ=I_н/I_ср) ( отношение интенсивности звука, создаваемого направленным источником шума, в данной точке I_н к интенсивности I_ср, которую равил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук в среду равномерно по всем направлениям );

Ω- телесный угол (пространственный) излучения звука, равный 4π- в сферу, 2π- в полусферу, π- в четверть сферы;

r- расстояние от акустического центра источника до расчетной точки, м;

β- коэффициент поглощения звука в воздухе, дБ/км;

Δ₁- дополнительное повышение уровня звукового давления за счет отражения от поверхностей, учитывающее синфазное сложение прямой и отраженной от земли волн, дБ;

Δ₂- дополнительное снижение уровня звукового давления за счет экранирования, влияния поверхности земли, а также ослабление лесополосами, дБ .

Дополнительное повышение уровня звукового давления определяется по формуле:

(2)

где =3n (n- число дополнительных отражающих поверхностей, расположенных на расстоянии <0,1r от расчетной точки);

- поправка, учитывающая синфазное сложение прямой и отраженной от земли волн.

=3дБ, если выполняются неравенства: h_р.т.<<r, H_ист<<r, f<<40·r/(h_р.т.·H_ист), где

h_р.т, H_ист- высота расчетной точки и высота источника над плоской поверхностью;

f- среднегеометрическая частота, Гц.

При невыполнении этих условий =0.

Дополнительное снижение уровня звукового давления:

(3)

где -снижение уровня звукового давления специальными экранами, дБ;

- снижение уровня звукового давления поверхностью земли с травяным или снежным покровом (дБ), при этом различают следующие случаи:

1. Звук распространяется в отдалении от поверхности земли, например, из устья дымовой трубы, тогда =0;

2. Источник и приемник удалены один от другого на большое расстояние(r>500м), тогда =3дБ;

3. Расстояние между источником и приемником r<500м, тогда

=0÷-3дБ при f≤100Гц

=0÷3дБ при f>100Гц

β_з- коэффициент ослабления звука лесополосами (дБ/м), ;

l- ширина лесополосы, м.

Суммарный уровень звукового давления в расчетной точке от нескольких источников определяется по формуле:

где N- количество источников;

L_i- уровень звукового давления i-го источника в расчетной точке, дБ.

Определение расстояния от источника до расчетной точки :

Значение коэффициента поглощения звука в воздухе β (дБ/км), при нормальном атмосферном давлении. ( при r<50м поглощение звука в воздухе не учитывается)

Темпер. воздуха, ºС	Относи-тельная влажность %	Коэффициент поглощения звука в воздухе β (дБ/км) в октавной полосе частот fс.г.,Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
30	20		0,6	1,8	3,7	6,4	14	44	154
	40		0,3	1,2	3,6	7,2	12	27	83
	60		0,2	0,9	3,0	7,5	14	25	64
	80		0,2	0,7	2,5	7,2	15	25	57
20	20		0,7	1,5	2,7	6,2	19	57	208
	40		0,4	1,3	2,8	4,9	11	34	120
	60		0,3	1,1	2,8	5,2	9,6	25	83
	80		0,2	0,9	2,7	5,5	9,7	21	66
10	20		0,6	1,1	2,9	9,4	32	90	170
	40		0,5	1,1	2,0	4,8	15	54	170
	60		0,4	2,0	2,0	3,9	10	35	125
	80		0,3	1,0	2,1	3,7	8,5	27	96
0	20		0,5	1,5	5,0	16	37	57	73
	40		0,4	0,9	2,3	7,7	26	74	141
	60		0,4	0,8	1,7	4,9	17	58	156
	80		0,4	0,8	1,5	3,8	12	41	141