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:
  1. уровень максимальной концентрации загрязняющего вещества (См), который может быть достигнут при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях;
  2. опасная скорость ветра (Uм);
  3. 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).
Для формирования отчета необходимо выбрать
количество источников выбросов

Алгоритм расчета

Расчет уровня максимальной концентрации вещества в воздухе (Сm) выполняется по формуле:
Расчет уровня максимальной концентрации вещества в воздухе
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; (град)– разность между температурой выбрасываемой смеси (Тг) и температурой окружающего воздуха (То=27.4оС); V13/с) – расход газовоздушной смеси.
Таблица 1 – Определение коэффициента А для различных регионов
РегионЗначение А
Территория РФ южнее 50 с.ш., Казахстан, Дальний Восток, Сибирь200
Средняя Азия южнее 40 с.ш., Бурятская ССР, Читинская обл.250
Европейская часть теорритории РФ и Урал от 50 до 52 с.ш. кроме Украины180
Европейская часть территории РФ и Урал севернее 52 с.ш., Украина160
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская140
Ивановская области120

Расход газовоздушной смеси V1 определяется по формуле:
Расход газовоздушной смеси,
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.
скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе

условия выхода газовоздушной смеси из источника
Определение расстояния Хm(м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С(мг/м ) достигает максимального значенияСм(мг/с), выполняется по формуле:
расстояния от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения
где безразмерный коэффициент d при f < 100 определяется по формуле:
При f ≥ 100 значения d находят по формулам:

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:
опасная скорость ветра, при которой достигается максимально возможное значение концентрации вредного вещества
При f ≥ 100 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:
Концентрация загрязняющего вещества в воздухе на расстоянии Х от источника при реальных метеорологических условиях (при скорости ветра U≠Umax) определяется по формуле:
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): индекс загрязнения атмосферы
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 веществаХарактеристика веществаПравило определенияЗначение μi
1особо опасныеПДК < 0.11.37
2опасные0.1 < ПДК < 11.1
3умеренно опасные1 < ПДК < 101.0
4неопасныеПДК > 100.9
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 1-5ИЗА, 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: Геоквант – участок территории произвольной формы, на котором можно считать концентрации веществ const или изменяющимися столь незначительно, что их можно принять за const.

Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе населенных мест (среднесуточные)

ВеществоПДК, мг/м3Коэффициент оседания, F
Азота диоксид0.0851
Азотная кислота0.41
Акролеин0.031
Аммиак0.21
Анилин0.031
Ацетон0.351
Бензин1.52
Метанол0.51
Мышьяк0.0032
Пыль0.152
Ртуть0.00032
Сажа0.052
Свинец0.00072
Серная кислота0.11
Диоксид серы0.052
Соляная кислота0.21
Углерода оксид11
Углерода диоксид31
Фенол0.011
Формальдегид0.0121
Хлор0.031
Хром0.00021

Список литературы

  1. Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций / Под ред. О.Н. Русака. – Л.: ВАСОТ, 1999. – 146 с.
  2. 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.
  3. 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.
ВКонтакте +7 912 459 33 67