Методика моделирования распространения вещества в атмосферном воздухе (ОНД-86)
Назначение сервиса. По методике ОНД-86 рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в воздухе на различных расстояниях от промышленных труб и делается вывод о влиянии данного предприятия на окружающую среду в заданном районе путем сравнения расчетной концентрации загрязняющего вещества с уровнем предельно допустимой концентрации (ПДК) данного вещества.В ходе расчетов определяются следующие величины:
- уровень максимальной концентрации загрязняющего вещества (См), который может быть достигнут при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях;
- опасная скорость ветра (Uм);
- расстояние от источника выбросов (Хм), на котором максимальная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях может быть достигнута.
Отчет оформляется в формате Word и Excel (см. пример).
Алгоритм расчета
Расчет уровня максимальной концентрации вещества в воздухе (Сm) выполняется по формуле:
где А– безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (таблица 1); М(г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (см. приложение);m и n– коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из источника; Н (м) – высота источника над уровнем земли; G– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; dТ(град)– разность между температурой выбрасываемой смеси (Тг) и температурой окружающего воздуха (То=27.4оС); V1 (м3/с) – расход газовоздушной смеси.
Таблица 1 – Определение коэффициента А для различных регионов
| Регион | Значение А |
| Территория РФ южнее 50 с.ш., Казахстан, Дальний Восток, Сибирь | 200 |
| Средняя Азия южнее 40 с.ш., Бурятская ССР, Читинская обл. | 250 |
| Европейская часть теорритории РФ и Урал от 50 до 52 с.ш. кроме Украины | 180 |
| Европейская часть территории РФ и Урал севернее 52 с.ш., Украина | 160 |
| Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская | 140 |
| Ивановская области | 120 |
Расход газовоздушной смеси V1 определяется по формуле:
,
гдеD (м) – диаметр источника выбросов, (трубы);Omo(м/с) – средняя скорость выхода газовоздушной смеси (дыма) из устья источника. Если данных по величине Omoнет, то принимается Omo=7 м/с.
КоэффициентА определяется из таблицы.
Коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f и Vm, которые рассчитываются по нижеприведенным формулам.
где безразмерный коэффициент d при f < 100 определяется по формуле:
Основными метеорологическими факторами, влияющими на концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе, являются скорость и направление ветра. Определение опасной скорости ветра Um(м/с), при которой достигается на расстоянии Хm(м) от источника выбросов максимально возможное значение концентрации вредного вещества (См), определяется по нижеприведенным формулам.
Если f < 100, то опасная скорость ветра рассчитывается по формуле:
При опасной скорости ветра Um приземная концентрация вредных веществ С (мг/м3) в атмосферном воздухе на различных расстояниях Х (м) от источника выбросов определяется по формуле:
C=S1·Cm
где S1 – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения R=Х/Хm:
C=S2·Cm,
где
Зона экотоксикологической опасности
Под зоной экотоксикологической опасности (ЗЭО) понимают территорию, на которой комплексный (обобщенный) показатель качества окружающей среды (ОС) превышает некоторое предельное (пороговое) значение. Граница ЗЭО – это изолиния, удовлетворяющая условию:R=Rпр,
гдеRпр– предельно допустимое качество ОС на территории, проживание на которой не принесет ущерба для здоровья населения. Комплексный показатель качества ОС, в общем случае, должен учитывать качество всех компонент среды: воздуха, почвы, подземной и поверхностной воды и др. компонент территории. В данной работе предлагается рассматривать только качество атмосферного воздуха. В качестве комплексного показателя (показателя, который учитывает наличие в воздухе всех веществ, даже тех, у которых их концентрация не превышает ПДК) качества атмосферного воздуха наиболее часто используют индекс загрязнения атмосферы (ИЗА):
где i– количество вредных веществ, обнаруженных в атмосферном воздухе территории; Ci–концентрация i-того вещества, мг/м3; ПДКi– предельно допустимая концентрация i-того вещества; μi– коэффициент экологической опасности i-того вещества.
Коэффициент опасности (вредности) веществ, обнаруженных в воздухе, определяется в зависимости от класса опасности вещества, который, в свою очередь, оценивается через величину предельно допустимой концентрации. Существуют четыре класса веществ, правила определения которых приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристики химических веществ
| Класс вещества | Характеристика вещества | Правило определения | Значение μi |
| 1 | особо опасные | ПДК < 0.1 | 1.37 |
| 2 | опасные | 0.1 < ПДК < 1 | 1.1 |
| 3 | умеренно опасные | 1 < ПДК < 10 | 1.0 |
| 4 | неопасные | ПДК > 10 | 0.9 |
Если качество воздуха лежит в пределах 1-5ИЗА, то у людей, длительно (постоянно) пребывающих в таких условиях, могут наблюдаться изменения в здоровье функционального характера, проходящие бесследно при временном выходе из такой зоны. Поэтому на такой территории возможно размещение производственных объектов и, в виде исключения, жилого фонда. Класс загрязненности равен двум.
При качестве воздуха 5-10 ИЗАтерритория считается сильно загрязненной. При проживании на такой территории возможны изменения здоровья патологического характера, приводящие к хроническим заболеваниям. На такой территории допустимо строительство лишь производственных объектов, на которых работники, как правило, снабжены дополнительными средствами защиты, имеют льготный режим работы. Такая территория принадлежит третьему классу загрязненности.
При ИЗА > 10 – территория является зоной экологической опасности (четвертый класс). На такой территории срочно должны быть приняты меры по улучшению экологической обстановки.
Для определения границ зон экотоксикологической опасности необходимо выполнить следующие действия:
- разделить территорию населенного пункта на N геоквантов; в качестве геокванта выбрать равные по площади участки прямоугольной формы;
- определить расстояния от заданного предприятия до центров каждого геокванта: измерить расстояния обычной линейкой, затем, зная масштаб карты, провести пересчет в реальные расстояния;
- воспользовавшись графиками, полученными ранее, определить концентрации всех веществ в центрах каждого из N-и геоквантов;
- рассчитать в каждом геокванте ИЗА;
- определить границы участков территории, принадлежащие разным классам загрязнения воздуха;
- выделить зоны экотоксикологической опасности.
Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе населенных мест (среднесуточные)
| Вещество | ПДК, мг/м3 | Коэффициент оседания, F |
| Азота диоксид | 0.085 | 1 |
| Азотная кислота | 0.4 | 1 |
| Акролеин | 0.03 | 1 |
| Аммиак | 0.2 | 1 |
| Анилин | 0.03 | 1 |
| Ацетон | 0.35 | 1 |
| Бензин | 1.5 | 2 |
| Метанол | 0.5 | 1 |
| Мышьяк | 0.003 | 2 |
| Пыль | 0.15 | 2 |
| Ртуть | 0.0003 | 2 |
| Сажа | 0.05 | 2 |
| Свинец | 0.0007 | 2 |
| Серная кислота | 0.1 | 1 |
| Диоксид серы | 0.05 | 2 |
| Соляная кислота | 0.2 | 1 |
| Углерода оксид | 1 | 1 |
| Углерода диоксид | 3 | 1 |
| Фенол | 0.01 | 1 |
| Формальдегид | 0.012 | 1 |
| Хлор | 0.03 | 1 |
| Хром | 0.0002 | 1 |
Определение границ зон экотоксикологической опасности на территории города
Под зоной экотоксикологической опасности (ЗЭО) понимают территорию, на которой комплексный (обобщенный) показатель качества окружающей среды (ОС) превышает некоторое предельное (пороговое) значение. Граница ЗЭО – это изолиния, удовлетворяющая условию:
R = Rпр,
где Rпр – предельно допустимое качество ОС на территории, проживание на которой не принесет ущерба для здоровья населения. Комплексный показатель качества ОС, в общем случае, должен учитывать качество всех компонент среды: воздуха, почвы, подземной и поверхностной воды и др. компонент территории. В данной работе предлагается рассматривать только качество атмосферного воздуха. В качестве комплексного показателя (показателя, который учитывает наличие в воздухе всех веществ, даже тех, у которых их концентрация не превышает ПДК) качества атмосферного воздуха наиболее часто используют индекс загрязнения атмосферы (ИЗА):
,где i – количество вредных веществ, обнаруженных в атмосферном воздухе территории; Ci – концентрация i-того вещества, мг/м3; ПДКi – предельно допустимая концентрация i-того вещества; mi – коэффициент экологической опасности i-того вещества.
Коэффициент опасности (вредности) веществ, обнаруженных в воздухе, определяется в зависимости от класса опасности вещества, который, в свою очередь, оценивается через величину предельно допустимой концентрации. Существуют четыре класса веществ, правила определения которых приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристики химических веществ
| Класс вещества | Характеристика вещества | Правило определения | Значение mi |
| 1 | особо опасные | ПДК<0,1 | 1,37 |
| 2 | опасные | 0,1< ПДК< 1 | 1,1 |
| 3 | умеренно опасные | 1< ПДК<10 | 1,0 |
| 4 | неопасные | ПДК>10 | 0,9 |
Если участок территории характеризуется качеством атмосферного воздуха в пределах 0 ¸1 ИЗА, то такая территория является экологически безопасной (зоной экологического благополучия). На ней могут быть размещены любые (в том числе и экологически уязвимые) объекты: детские учреждения, больницы, санатории и др. Такой территории присваивается первый класс загрязненности воздуха.
Если качество воздуха лежит в пределах 1 ¸ 5 ИЗА, то у людей, длительно (постоянно) пребывающих в таких условиях, могут наблюдаться изменения в здоровье функционального характера, проходящие бесследно при временном выходе из такой зоны. Поэтому на такой территории возможно размещение производственных объектов и, в виде исключения, жилого фонда. Класс загрязненности равен двум.
При качестве воздуха 5 ¸10 ИЗА – территория считается сильно загрязненной. При проживании на такой территории возможны изменения здоровья патологического характера, приводящие к хроническим заболеваниям. На такой территории допустимо строительство лишь производственных объектов, на которых работники, как правило, снабжены дополнительными средствами защиты, имеют льготный режим работы. Такая территория принадлежит третьему классу загрязненности.
При ИЗА>10 – территория является зоной экологической опасности (четвертый класс). На такой территории срочно должны быть приняты меры по улучшению экологической обстановки.
Для заданного предприятия города:
1. Провести моделирование распространения выбрасываемого вещества в атмосфере:
- определить максимально возможную концентрацию См загрязняющего вещества, которая может быть достигнута в атмосферном воздухе города при самых неблагоприятных метеорологических условиях;
- определить наиболее опасную скорость ветра, при которой может быть достигнута максимальная концентрация;
- построить графики зависимости концентраций всех загрязняющих веществ от расстояния до источника выбросов (до труб предприятий). На графиках провести линии ПДК – предельно допустимой концентрации - «приведены в Приложении 1»;
- по графикам сделать вывод о влиянии предприятия на окружающую среду, т.е. сравнить полученные значения концентрации с величиной ПДК;
- определить расстояния (по две точки для каждого графика), на которых концентрация равна ПДК, т.е. определить зону (в виде кольца вокруг трубы) повышенного влияния предприятия на окружающую среду. Определить расстояние, на котором влияние предприятия практически отсутствует (дальнюю точку, на которой концентрация равна 0,1´ПДК);
- на карте города нарисовать изолинии концентраций, равных ПДК, для каждого выбрасываемого вещества.
2. Определить границы зон экотоксикологической опасности на территории населенного пункта (см. рис. 1), для этого выполнить следующие действия:
- разделить картосхему населенного пункта на 25 прямоугольных участков (геоквантов);
- рассчитать в каждом геокванте ИЗА;
- определить границы участков территории, принадлежащие разным классам загрязнения воздуха;
- особо выделить зону экотоксикологической опасности и определить, какие объекты попали в эту зону.
Примечания. 1. Карта города N изображена на рис. 1. Масштаб карты определяется следующим образом: расстояние от точки А до точки В (по прямой) равно 7 км. 2. Скорость выхода газовоздушной смеси из трубы (Omo) принять равной 7 м/с.
Рисунок 1 - Карто-схема города N (Расстояние А-В равно 7 км)
Предприятие № 8, расположено в восточной части города на территории с перепадом высот более 50 м. Имеет 2 источника выбросов:
1) труба высотой 45 м и диаметром 2,2 м
температура ГВС = 120 град. С
Выбрасывает в атмосферу:
фенол 5,5 г/с
акролеин 12,2 г/с
сажа 13,2 г/с
пыль металлическая 0,7 г/с
2) труба, расположенная в 100 м южнее первой:
высота 18 м, диаметр 0,5 м
температура ГВС = 130 град. С
Выбрасывает в атмосферу:
сажа 3,4 г/с
пыль металлическая 7,7 г/с
Для первого источника
Средняя температура воздуха самого жаркого месяца (июля) в городе равна 24.7 град С. Разность температур между температурой ГВС и окружающим воздухом равна dT = 120 – 24,7 = 95,3
Расход газовоздушной смеси равен
Рассчитаем параметры, необходимые для определения максимальной концентрации ВВ.
,
так как f < 100, то определим коэффициент m
Т.к. Vm>2, n=1
Подставив все вычисленные параметры в основную формулу, получим значение максимальной концентрации ВВ в воздухе (для всех сажи и пыли F=2)
. фенол
. акролеин
. сажа
. пыль
Определим расстояние от источника выбросов, на котором эта концентрация ВВ может возникнуть при неблагоприятных метеорологических условиях.
Так как Vm>2, а f<100 , то безразмерный коэффициент d определяется по формуле
Расстояние от источника выбросов до точки территории, в которой достигается максимальная концентрация, равна
| ВВ | Хм |
фенол | 611,8799 |
акролеин | 611,8799 |
сажа | 458,9099 |
пыль | 458,9099 |
Xmax = 611,8799
Максимальная концентрация ВВ может возникнуть только при определенной скорости ветра, которая определяется по формуле
Um=2,2Vm = 2,7151 м/с (Так как Vm>2).
Построим график зависимости концентрации ВВ в воздухе от расстояния от источника выбросов, для этого введем величину
, где Х – расстояние от источника выбросов (в метрах), Xm - расстояние, на котором достигается максимальная концентрация вещества. Определим параметр S1(X), который рассчитывается по трем формулам в зависимости от величины Х:
если точка, для которой определяется S1(X) лежит до Xm, то
,
для точек, лежащих за Xm, но не дальше, чем (8´Xm),
, иначе 
.
Определив S1(X), рассчитаем концентрацию ВВ для различных значений Х и построим график C(X)=f(X), на котором покажем линию концентрации, равной предельно допустимой.
График приведен на рис. 1
Таблица значений для фенола
| x | x/Xm | S(x) | С(x) |
| 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 60 | 0,0981 | 0,0504 | 0,0020 |
| 180 | 0,2942 | 0,3380 | 0,0131 |
| 300 | 0,4903 | 0,6728 | 0,0262 |
| 420 | 0,6864 | 0,9057 | 0,0352 |
| 660 | 1,0786 | 0,9815 | 0,0382 |
| 900 | 1,4709 | 0,8819 | 0,0343 |
| 1140 | 1,8631 | 0,7786 | 0,0303 |
| 1380 | 2,2553 | 0,6802 | 0,0264 |
| 1980 | 3,2359 | 0,4786 | 0,0186 |
| 2580 | 4,2165 | 0,3413 | 0,0133 |
| 3180 | 5,1971 | 0,2505 | 0,0097 |
| 3780 | 6,1777 | 0,1896 | 0,0074 |
| 4380 | 7,1583 | 0,1475 | 0,0057 |
| 4980 | 8,1389 | 0,1152 | 0,0045 |
| 5580 | 9,1194 | 0,0943 | 0,0037 |
| 6180 | 10,1000 | 0,0779 | 0,0030 |
| 6780 | 11,0806 | 0,0654 | 0,0025 |
| 7380 | 12,0612 | 0,0558 | 0,0022 |
| 7980 | 13,0418 | 0,0483 | 0,0019 |
Таблица для акролеина
| x | x/Xm | S(x) | С(x) |
| 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 50 | 0,0817 | 0,0358 | 0,0031 |
| 150 | 0,2451 | 0,2536 | 0,0219 |
| 250 | 0,4086 | 0,5396 | 0,0465 |
| 350 | 0,5720 | 0,7871 | 0,0679 |
| 550 | 0,8989 | 0,9962 | 0,0859 |
| 750 | 1,2257 | 0,9454 | 0,0815 |
| 950 | 1,5526 | 0,8604 | 0,0742 |
| 1150 | 1,8795 | 0,7744 | 0,0668 |
| 1650 | 2,6966 | 0,5809 | 0,0501 |
| 2150 | 3,5138 | 0,4338 | 0,0374 |
| 2650 | 4,3309 | 0,3286 | 0,0283 |
| 3150 | 5,1481 | 0,2542 | 0,0219 |
| 3650 | 5,9652 | 0,2009 | 0,0173 |
| 4150 | 6,7824 | 0,1619 | 0,0140 |
| 4650 | 7,5995 | 0,1328 | 0,0115 |
| 5150 | 8,4167 | 0,1088 | 0,0094 |
| 5650 | 9,2338 | 0,0921 | 0,0079 |
| 6150 | 10,0510 | 0,0786 | 0,0068 |
| 6650 | 10,8681 | 0,0678 | 0,0058 |
Таблица для сажи
| x | x/Xm | S(x) | С(x) |
| 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 50 | 0,0817 | 0,0358 | 0,0067 |
| 150 | 0,2451 | 0,2536 | 0,0473 |
| 250 | 0,4086 | 0,5396 | 0,1007 |
| 350 | 0,5720 | 0,7871 | 0,1469 |
| 550 | 0,8989 | 0,9962 | 0,1859 |
| 750 | 1,2257 | 0,9454 | 0,1764 |
| 950 | 1,5526 | 0,8604 | 0,1606 |
| 1150 | 1,8795 | 0,7744 | 0,1445 |
| 1650 | 2,6966 | 0,5809 | 0,1084 |
| 2150 | 3,5138 | 0,4338 | 0,0810 |
| 2650 | 4,3309 | 0,3286 | 0,0613 |
| 3150 | 5,1481 | 0,2542 | 0,0474 |
| 3650 | 5,9652 | 0,2009 | 0,0375 |
| 4150 | 6,7824 | 0,1619 | 0,0302 |
| 4650 | 7,5995 | 0,1328 | 0,0248 |
| 5150 | 8,4167 | 0,1088 | 0,0203 |
| 5650 | 9,2338 | 0,0921 | 0,0172 |
| 6150 | 10,0510 | 0,0786 | 0,0147 |
| 6650 | 10,8681 | 0,0678 | 0,0127 |
Таблица для пыли
| x | x/Xm | S(x) | С(x) |
| 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 50 | 0,0817 | 0,0358 | 0,0004 |
| 150 | 0,2451 | 0,2536 | 0,0025 |
| 250 | 0,4086 | 0,5396 | 0,0053 |
| 350 | 0,5720 | 0,7871 | 0,0078 |
| 550 | 0,8989 | 0,9962 | 0,0099 |
| 750 | 1,2257 | 0,9454 | 0,0094 |
| 950 | 1,5526 | 0,8604 | 0,0085 |
| 1150 | 1,8795 | 0,7744 | 0,0077 |
| 1650 | 2,6966 | 0,5809 | 0,0057 |
| 2150 | 3,5138 | 0,4338 | 0,0043 |
| 2650 | 4,3309 | 0,3286 | 0,0033 |
| 3150 | 5,1481 | 0,2542 | 0,0025 |
| 3650 | 5,9652 | 0,2009 | 0,0020 |
| 4150 | 6,7824 | 0,1619 | 0,0016 |
| 4650 | 7,5995 | 0,1328 | 0,0013 |
| 5150 | 8,4167 | 0,1088 | 0,0011 |
| 5650 | 9,2338 | 0,0921 | 0,0009 |
| 6150 | 10,0510 | 0,0786 | 0,0008 |
| 6650 | 10,8681 | 0,0678 | 0,0007 |
По графикам делаем следующие выводы:
1. Максимальная концентрация фенола в воздухе на расстоянии 611,87 трубы достигает 0,0389 мг/куб. м, что выше ПДК в 3,8 раза, по акролеину превышение в 2,8 раза, для саже в 3,7. По пыле превышений нет.
2. Максимальная концентрация достигается при скорости ветра около 2,7 м/с, что вероятно для метеорологических условий заданного города.
3. Зона повышенной концентрации фенола на территории города (зона превышения ПДК) представляет кольцо меньшим радиусом 400 м, большим радиусом 2300 м, для акролеина 420 и 1800 соответственно, для сажи 420 и 2400.
4. Влияние источника выбросов на атмосферу можно не учитывать только на расстоянии свыше 12300 м (на этом расстоянии концентрация меньше 0.1´ПДК) – для фенола, для акролеина 9800, для сажи 11900.
Чтобы снизить влияние предприятия на окружающую среду можно рекомендовать увеличение высоты дымовой трубы, либо повышение температуры газовоздушной смеси, либо установление фильтров-уловителей ВВ.
Сформируем таблицу расстояний от источника выбросов до центров каждого из 18 геоквантов (в метрах), для каждого расстояния определим концентрацию ВВ в воздухе, затем оценим индекс ИЗА.
Таблица - Основные характеристики геоквантов для построения зон экотоксикологической опасности на карте города
| x | Cфенол | Cакролеин | Cсажа | Cпыль | Иза1 | Иза2 | Иза3 | Иза4 | ИЗА |
| 3858 | 0,0071 | 0,0158 | 0,0342 | 0,0018 | 0,9757 | 0,7215 | 0,9367 | 0,0133 | 2,6472 |
| 4168 | 0,0062 | 0,0139 | 0,0300 | 0,0016 | 0,8559 | 0,6328 | 0,8217 | 0,0117 | 2,3221 |
| 2850 | 0,0115 | 0,0255 | 0,0552 | 0,0029 | 1,5755 | 1,1649 | 1,5125 | 0,0215 | 4,2743 |
| 2960 | 0,0109 | 0,0241 | 0,0522 | 0,0028 | 1,4889 | 1,1009 | 1,4293 | 0,0203 | 4,0393 |
| 6953 | 0,0024 | 0,0054 | 0,0116 | 0,0006 | 0,3321 | 0,2455 | 0,3188 | 0,0045 | 0,9009 |
| 8274 | 0,0018 | 0,0039 | 0,0085 | 0,0004 | 0,2412 | 0,1783 | 0,2315 | 0,0033 | 0,6543 |
| 3202 | 0,0096 | 0,0214 | 0,0463 | 0,0025 | 1,3202 | 0,9761 | 1,2674 | 0,0180 | 3,5817 |
| 4517 | 0,0054 | 0,0121 | 0,0261 | 0,0014 | 0,7445 | 0,5505 | 0,7147 | 0,0101 | 2,0199 |
| 1501 | 0,0247 | 0,0547 | 0,1183 | 0,0063 | 3,3773 | 2,4972 | 3,2422 | 0,0460 | 9,1628 |
| 4699 | 0,0051 | 0,0112 | 0,0243 | 0,0013 | 0,6944 | 0,5134 | 0,6666 | 0,0095 | 1,8839 |
| 6650 | 0,0026 | 0,0058 | 0,0127 | 0,0007 | 0,3611 | 0,2670 | 0,3467 | 0,0049 | 0,9797 |
| 2298 | 0,0155 | 0,0344 | 0,0744 | 0,0039 | 2,1236 | 1,5702 | 2,0387 | 0,0289 | 5,7615 |
| 3213 | 0,0096 | 0,0213 | 0,0460 | 0,0024 | 1,3129 | 0,9708 | 1,2604 | 0,0179 | 3,5620 |
| 3945 | 0,0069 | 0,0152 | 0,0329 | 0,0017 | 0,9400 | 0,6951 | 0,9024 | 0,0128 | 2,5503 |
| 4592 | 0,0053 | 0,0117 | 0,0253 | 0,0013 | 0,7233 | 0,5348 | 0,6944 | 0,0099 | 1,9624 |
| 4180 | 0,0062 | 0,0138 | 0,0298 | 0,0016 | 0,8517 | 0,6297 | 0,8176 | 0,0116 | 2,3107 |
| 4475 | 0,0055 | 0,0123 | 0,0265 | 0,0014 | 0,7569 | 0,5596 | 0,7266 | 0,0103 | 2,0534 |
| 5483 | 0,0038 | 0,0084 | 0,0182 | 0,0010 | 0,5186 | 0,3834 | 0,4978 | 0,0071 | 1,4069 |
Для второго источника
труба на расстоянии 400 м от первого источника на север
высота 8 м; диаметр 0.5 м
температура ГВС -100 град. С
выбрасывает в атмосферу:
фенол 0.7 г/сек
хром 0.02 г/сек
Средняя температура воздуха самого жаркого месяца (июля) в городе равна 24.7 град С. Разность температур между температурой ГВС и окружающим воздухом равна dT = 100 – 24,7 = 75,3
Расход газовоздушной смеси равен
Рассчитаем параметры, необходимые для определения максимальной концентрации ВВ.
так как f < 100, то определим коэффициент m
Так как 0,5 < Vm < 2
Подставив все вычисленные параметры в основную формулу, получим значение максимальной концентрации ВВ в воздухе
. фенол
. хром
Определим расстояние от источника выбросов, на котором эта концентрация ВВ может возникнуть при неблагоприятных метеорологических условиях.
Так как 0,5 < Vm < 2, а f < 100 , то безразмерный коэффициент d определяется по формуле
Расстояние от источника выбросов до точки территории, в которой достигается максимальная концентрация, равна
Максимальная концентрация ВВ может возникнуть только при определенной скорости ветра, которая определяется по формуле
Um=Vm = 1,5256 м/с (Так как 0,5 < Vm < 2).
Построим график зависимости концентрации ВВ в воздухе от расстояния от источника выбросов.
График приведен на рис. 1
Таблица значений для фенола
x | x/Xm | S(x) | С(x) |
0 | 0 | 0 | 0 |
20 | 0,2235 | 0,2178 | 0,0767 |
60 | 0,6704 | 0,8922 | 0,3142 |
100 | 1,1173 | 0,9722 | 0,3424 |
140 | 1,5642 | 0,8573 | 0,3019 |
220 | 2,458 | 0,6329 | 0,2229 |
300 | 3,3519 | 0,4592 | 0,1617 |
380 | 4,2457 | 0,338 | 0,119 |
460 | 5,1395 | 0,2549 | 0,0898 |
660 | 7,3741 | 0,14 | 0,0493 |
860 | 9,6087 | 0,0856 | 0,0301 |
1060 | 11,8433 | 0,0577 | 0,0203 |
1260 | 14,0778 | 0,0422 | 0,0148 |
1460 | 16,3124 | 0,0327 | 0,0115 |
1660 | 18,547 | 0,0265 | 0,0094 |
1860 | 20,7816 | 0,0222 | 0,0078 |
2060 | 23,0162 | 0,0191 | 0,0067 |
2260 | 25,2507 | 0,0167 | 0,0059 |
2460 | 27,4853 | 0,0148 | 0,0052 |
2660 | 29,7199 | 0,0133 | 0,0047 |
Таблица для хрома
| x | x/Xm | S(x) | С(x) |
| 0,00 | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 20,00 | 0,2235 | 0,2178 | 0,0022 |
| 60,00 | 0,6704 | 0,8922 | 0,0090 |
| 100,00 | 1,1173 | 0,9722 | 0,0098 |
| 140,00 | 1,5642 | 0,8573 | 0,0086 |
| 220,00 | 2,4580 | 0,6329 | 0,0064 |
| 300,00 | 3,3519 | 0,4592 | 0,0046 |
| 380,00 | 4,2457 | 0,3380 | 0,0034 |
| 460,00 | 5,1395 | 0,2549 | 0,0026 |
| 660,00 | 7,3741 | 0,1400 | 0,0014 |
| 860,00 | 9,6087 | 0,0856 | 0,0009 |
| 1060,00 | 11,8433 | 0,0577 | 0,0006 |
| 1260,00 | 14,0778 | 0,0422 | 0,0004 |
| 1460,00 | 16,3124 | 0,0327 | 0,0003 |
| 1660,00 | 18,5470 | 0,0265 | 0,0003 |
| 1860,00 | 20,7816 | 0,0222 | 0,0002 |
| 2060,00 | 23,0162 | 0,0191 | 0,0002 |
| 2260,00 | 25,2507 | 0,0167 | 0,0002 |
| 2460,00 | 27,4853 | 0,0148 | 0,0001 |
| 2660,00 | 29,7199 | 0,0133 | 0,0001 |
По графику делаем следующие выводы:
1. Максимальная концентрация фенола в воздухе на расстоянии 89,5 м от трубы достигает 0,35 мг/куб. м, что выше ПДК в 35 раз. Концентрация хрома в раз превышает ПДК.
2. Максимальная концентрация достигается при скорости ветра около 1,5 м/с, что очень вероятно для метеорологических условий заданного города.
3. Предприятию рекомендуется срочно принять меры по снижению выбросов ВВ.
Таблица - Основные характеристики геоквантов для построения зон экотоксикологической опасности на карте города
| x | фенол | хром | Иза1 | Иза2 | ИЗА |
| 3858 | 0,0029 | 0,0001 | 0,3958 | 0,0754 | 0,4712 |
| 4168 | 0,0026 | 0,0001 | 0,3598 | 0,0685 | 0,4284 |
| 2850 | 0,0043 | 0,0001 | 0,5844 | 0,1113 | 0,6957 |
| 2960 | 0,0041 | 0,0001 | 0,5557 | 0,1058 | 0,6615 |
| 6953 | 0,0014 | 0,0000 | 0,1974 | 0,0376 | 0,2350 |
| 8274 | 0,0012 | 0,0000 | 0,1624 | 0,0309 | 0,1934 |
| 3202 | 0,0037 | 0,0001 | 0,5015 | 0,0955 | 0,5970 |
| 4517 | 0,0024 | 0,0001 | 0,3264 | 0,0622 | 0,3885 |
| 1501 | 0,0110 | 0,0003 | 1,5084 | 0,2873 | 1,7957 |
| 4699 | 0,0023 | 0,0001 | 0,3112 | 0,0593 | 0,3705 |
| 6650 | 0,0015 | 0,0000 | 0,2076 | 0,0395 | 0,2472 |
| 2298 | 0,0057 | 0,0002 | 0,7858 | 0,1497 | 0,9355 |
| 3213 | 0,0036 | 0,0001 | 0,4992 | 0,0951 | 0,5943 |
| 3945 | 0,0028 | 0,0001 | 0,3851 | 0,0733 | 0,4584 |
| 4592 | 0,0023 | 0,0001 | 0,3200 | 0,0609 | 0,3809 |
| 4180 | 0,0026 | 0,0001 | 0,3586 | 0,0683 | 0,4269 |
| 4475 | 0,0024 | 0,0001 | 0,3301 | 0,0629 | 0,3929 |
| 5483 | 0,0019 | 0,0001 | 0,2593 | 0,0494 | 0,3087 |
Составим итоговую таблицу, учитывающие влияние первого и второго источников выброса ВВ.
| x | ИЗА1 | ИЗА2 | ИЗА |
| 1 | 2,6472 | 0,4712 | 3,1184 |
| 2 | 2,3221 | 0,4284 | 2,7505 |
| 3 | 4,2743 | 0,6957 | 4,9700 |
| 4 | 4,0393 | 0,6615 | 4,7008 |
| 5 | 0,9009 | 0,2350 | 1,1359 |
| 6 | 0,6543 | 0,1934 | 0,8477 |
| 7 | 3,5817 | 0,5970 | 4,1787 |
| 8 | 2,0199 | 0,3885 | 2,4084 |
| 9 | 9,1628 | 1,7957 | 10,9585 |
| 10 | 1,8839 | 0,3705 | 2,2544 |
| 11 | 0,9797 | 0,2472 | 1,2269 |
| 12 | 5,7615 | 0,9355 | 6,6970 |
| 13 | 3,562 | 0,5943 | 4,1563 |
| 14 | 2,5503 | 0,4584 | 3,0087 |
| 15 | 1,9624 | 0,3809 | 2,3433 |
| 16 | 2,3107 | 0,4269 | 2,7376 |
| 17 | 2,0534 | 0,3929 | 2,4463 |
| 18 | 1,4069 | 0,3087 | 1,7156 |
Анализ таблицы показывает, что практически вся территория города является зоной экологической безопасности. Территории №6 присвоим первый класс загрязненности воздуха.
Если качество воздуха лежит в пределах 1 ¸ 5 ИЗА (1-5,7-8, 10-11, 13-18), то у людей, длительно (постоянно) пребывающих в таких условиях, могут наблюдаться изменения в здоровье функционального характера, проходящие бесследно при временном выходе из такой зоны. Поэтому на такой территории возможно размещение производственных объектов и, в виде исключения, жилого фонда. Класс загрязненности равен двум.
При качестве воздуха 5 ¸10 ИЗА (12) – территория считается сильно загрязненной. При проживании на такой территории возможны изменения здоровья патологического характера, приводящие к хроническим заболеваниям. На такой территории допустимо строительство лишь производственных объектов, на которых работники, как правило, снабжены дополнительными средствами защиты, имеют льготный режим работы. Такая территория принадлежит третьему классу загрязненности.
При ИЗА>10 (9) – территория является зоной экологической опасности (четвертый класс). На такой территории срочно должны быть приняты меры по улучшению экологической обстановки.
Список литературы
- Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций / Под ред. О.Н. Русака. – Л.: ВАСОТ, 1999. – 146 с.
- Экология и безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие для вузов / Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей и др.; под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.
- Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов, А.И. Ильицкая и др.; под общ. ред. С.В. Белова. 2-е изд. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.