Аналізування сумарних викидів в атмосферу, розрахунок їх розсіяння та приземних концентрацій

Регламентування викидів шкідливих речовин в атмосферу через ті або інші джерела здійснюється на основі встановлення гранично допустимих викидів (ГДВ).

ГДВ - це науково-технічний норматив, який передбачає, що концентрація забруднюючих речовин у приземному шарі повітря від джерела або їх сукупності не перевищує нормативну концентрацію цих речовин, що погіршують якість повітря.

ГДВ встановлюється для кожного джерела забруднення атмосфери за умови, що викиди шкідливих речовин від даного джерела з урахуванням розсіювання не створять приземних концентрацій шкідливих речовин, що перевищують ГДК. Розрахунки ГДВ здійснюється у такий спосіб: де ГДК - гранично допустима концентрація, г/с; H - висота труби над землею, м; ΔT - різниця температури газів, що викидаються, і повітря; А - коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери, що визначає умови

вертикального та горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі, і варіюється залежно від географічного району від 120 до 240, для України складає 160 с^2/3мггради^1/3/г; F - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання забруднювача в атмосфері (табл. 6.4); D - діаметр устя труби, м; V₁ - повна витрата газоповітряної суміші, що викидається, м³/с:

коефіцієнт, що враховує умови виходу газів із труби:

1

- для нагрітих викидів

Vm

Таблиця 6.5 - Залежність безрозмірного коефіцієнту n від конструктивного параметра

У тих випадках, коли концентрація шкідливої речовини у розрахунковій точці перевищує ГДК для даної речовини, а зниження ГДВ до необхідних значень не може бути забезпечене згідно об'єктивних причин, здійснюється поетапне зниження викидів шкідливих речовин до ГДК, тобто на кожному етапі встановлюється тимчасово погоджені викиди (ТПВ) зі строком перегляду через кожні 5 років.

Газові викиди на певній відстані досягають землі. Приземна концентрація швидко зростає до максимальної величини і потім з мірою віддалення від труби повільно зменшується. Приземна концентрація у будь-якій точці, розташованої з підвітряної сторони від труби, визначається за формулою (мг/м³):

- для холодних викидів

51 - безрозмірний коефіцієнт, що враховує зменшення приземної концентрації уздовж вітрової осі, що проходить через джерело виділення забруднюючих речовин, тобто це відношення (х/х_м). Визначається згідно графіків на рис. 6.3;

52 - безрозмірний коефіцієнт, що враховує зменшення приземної концентрації на відстані (у) від вітрової осі на лінії, перпендикулярній до цієї осі. Визначається за графіком на рис. 6.4, залежно від розрахункової швидкості вітру (u, м/с) відношення у^{1 2}/х² згідно аргументу ty знаходять наступним чином

Якщо відома швидкість вітру на висоті труби, то можна використовувати наступну формулу

Рисунок 6.2 - Аксонометрична схема приземної концентрації та точкового джерела забруднення

Слід мати на увазі, що для ряду джерел, викиди від яких незначні, приземні концентрації можуть не розраховуватися. Отже, розрахунки необхідно здійснювати для тих джерел, для яких: де Ф - фонова концентрація; M∑ - сумарне значення викидів від усіх джерел підприємства, г/с; Н - середня висота джерел викидів; Ні, Н2, Н_п - висота 1, 2, n-го джерела викидів; Мі, М2, Мп - викид певної речовини з 1, 2, n-го джерела викидів.

Рисунок 6.3 - Безрозмірний коефіцієнт Si для джерел забруднення не вище 100 м при різних значеннях х/хм

ty

Рисунок 6.4 - Безрозмірний коефіцієнт S₂, що враховує зменшення приземної концентрації на відстані (у) від вітрової осі на лінії, перпендикулярної до цієї осі

Мета:

Проаналізувати забруднення атмосфери, здійснити розрахунок їх розсіяння та приземних концентрацій.

Завдання:

1. Розрахувати величину ГДВ для гарячих газів, що містять SO₂, в умовах коксохімічного заводу, що виходять з труби висотою 100 м, діаметром - 1,83 м, зі швидкістю - 4,7 м/с. Температура газів 177°С, температура повітря 20°С.

2. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять SO₂, на території України. Висота джерела забруднення 50 м, діаметр - 1,75 м, швидкість руху газу - 5,8 м/с, його температура 10°С, температура навколишнього середовища 20°С.

3. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять SO₂, на території України. Висота джерела забруднення 70 м, діаметр - 1,5 м, швидкість руху газу - 4,8 м/с, його температура - 170°С, температура навколишнього середовища - 20°С.

4. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять пил, на території України. Висота джерела забруднення 65 м, діаметр - 1 м, швидкість руху газу - 2,9 м/с, його температура - 80°С, температура навколишнього середовища - 20°С, коефіцієнт очищення газу від пилу 83%.

5. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять NO₂, на території України. Висота джерела забруднення 40 м, діаметр - 1,35 м, швидкість руху газу - 4,75 м/с, його температура - 15°С, температура навколишнього середовища - 20°С.

6. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять пил з коефіцієнтом очищення 85%, на території України. Висота джерела забруднення 100 м, діаметр - 2 м, швидкість руху газу - 5,8 м/с, його температура - 100°С, температура навколишнього середовища - 20°С.

7. Розрахувати величину ГДВ для газів, що містять пил (коефіцієнт очищення 70%), на території України. Висота джерела забруднення 95 м, діаметр - 1,9 м, швидкість руху газів - 5,8 м/с, їх температура - 90°С, температура навколишнього середовища - 25°С.

8. Розрахувати величину ГДВ для газоповітряної суміші, що містить золу, з коефіцієнтом осідання часток рівним 1, на території України. Висота джерела забруднення 35 м, діаметр - 1,4 м, швидкість руху газів - 2,6 м/с, їх температура - 125°С, температура навколишнього середовища - 25°С. ГДК для золи складає 0,05 мг/м³.

9. Розрахувати приземну концентрацію пилу від джерела 1 у точці А, розташованої на відстані 1800 м, що перебуває на вітровій осі.

Параметри джерела наступні: висота труби - 50 м, діаметр труби - 0,6 м, об’єм димових газів - 4,24 м³/с, температура газів - 40°С, кількість викидів пилу - 40 г/с, коефіцієнт осідання часток - 2. Параметри району розташування джерела: районний коефіцієнт стратифікації атмосфери - 180, температура зовнішнього повітря - 20°С, підвищуючий коефіцієнт на рельєф місцевості -

1,2.

10. Розрахувати приземну концентрацію у точці В, що відстоїть від вітрової осі на відстані у=200 м для джерела і району з параметрами, зазначеними для попередньої задачі. Швидкість вітру 5 м/с.

11. Розрахувати приземну концентрацію пилу (коефіцієнт очищення 95%) на території України від джерела 1 у точці А, що перебуває на вітровій осі, розташованої на відстані х=1000 м, відстань до точки, де спостерігається максимальна концентрація х_м=163 м, при наступних параметрах джерела: висота труби - 20 м, діаметр труби - 0,7 м, об’єм димових газів - 5 м³/с, температура газів - 30°С, кількість викидів пилу - 30 г/с, температура зовнішнього повітря - 20°С, m:n=1,1, η=1,2, S₂=0,8.

12. Розрахувати приземну концентрацію газів, що містять NO₂, на території України від джерела 1 у точці В, що відстоїть від вітрової осі на відстані у=274 м, розташованої на х=1500 м, відстань до точки, де спостерігається максимальна концентрація х_м=257 м, при наступних параметрах джерела: висота труби - 50 м, діаметр труби - 0,9 м, об’єм димових газів - 5 м³/с, температура газів - 60°С, температура зовнішнього повітря - 20°С, швидкість вітру - 10 м/с, m:n=1,1, η=1,2, кількість викидів пилу - 25 г/с.

13. Розрахувати приземну концентрацію пилу (коефіцієнт очищення 76%), на території України від джерела 1 у точці А, що перебуває на вітровій осі, розташованої на відстані х=1280 м, відстань до точки, де спостерігається максимальна концентрація хм=256 м, при наступних параметрах джерела: висота труби - 50 м, діаметр труби - 0,7 м, температура газів - 10°С, кількість викидів пилу - 25 г/с, температура зовнішнього повітря - 20°С, n=1, η=1,2, K=0,05, S2=l.

14. Розрахувати приземну концентрацію газів, що містять SO₂, на території України від джерела 1 у точці В, що відстоїть від вітрової осі у=387 м, розташованої на відстані х=2000 м, відстань до точки, де спостерігається максимальна концентрація х_м=571 м, при наступних параметрах джерела: висота труби - 60 м, діаметр труби - 0,9 м, температура газів - 15°С, кількість викидів пилу - 40 г/с, температура зовнішнього повітря - 20°С, n=1, η=1,2, К=0,05, швидкість вітру - 4 м/с.

15. Розрахувати приземну концентрацію газів, що містять NO₂, на території України від джерела 1 у точці А, що перебуває на вітровій осі на відстані х=2500 м, відстань до точки, де спостерігається максимальна концентрація х_м=357 м, при наступних параметрах джерела: висота труби - 30 м, діаметр труби - 1 м, об’єм димових газів - 7 м³/с, температура газів - 48°С, кількість викидів пилу - 27 г/с, температура зовнішнього повітря - 20°С, m:n=1,1, η=1,2.

16. Є два джерела, з яких виділяється забруднююча речовина, M₁=0,03 г/с, Н =15 м, M₂=0,005 г/с, H₂=12 м. Потрібно перевірити, чи можна не здійснювати розрахунок приземної концентрації згідно забруднюючої речовини для розглянутого підприємства. Дані для розрахунку наведені у табл. 6.6.

6.1.4 Електрохімічне забруднення навколишнього середовища

Джерела електромагнітних полів (ЕМП) - антенні пристрої, лінії електропередач та ін. Ступінь шкідливості залежить від часу дії, інтенсивності та довжини хвилі джерела. ЕМП впливають на біофізичні процеси у клітинах і тканинах, вражають центральну нервову і серцево-судинну системи. На початковій стадії підвищується збудливість, потім відбувається зниження біоелектричної активності мозку, погіршення провідності серцевих м'язів. Надалі з'являються головний біль, слабкість, підвищена втомлюваність, пригнічений стан, порушення сну, дратівливість, виснаження нервової системи, зміна складу крові, ламкість нігтів, облисіння. Ці зміни є оборотними, якщо позбавитись впливу ЕМП.

Допустиме енергетичне навантаження у діапазоні надвисокої частоти (НВЧ) на організм людини не повинне перевищувати 2 Втгод/м², при опроміненні від обертових і скануючих антен - 20 Вт^.год/м². Кількісне оцінювання енергетичного навантаження визначається інтенсивністю випромінювання густоти потоку енергії (ГПЕ). На практиці вона визначається через потужність випромінювання радіотехнічного пристрою, а якщо антена спрямована, то і через її коефіцієнт підсилення, а також через відстань r між антеною та точкою спостереження

де Р - середня потужність випромінювання радіотехнічного пристрою, кВт; G - коефіцієнт підсилення випромінювання радіотехнічного пристрою; r - радіус санітарно-захисної зони, м; ГПЕ - інтенсивність випромінювання густоти потоку енергії, ГПЕ = 1 Вт/м².

Середня потужність випромінювання радіотехнічного пристрою

визначається

де Р_і - імпульсна потужність випромінювання, кВт; τ - тривалість імпульсу, мкс; F - частота повторення імпульсів, Гц.

Ця формула дійсна для випадку поширення радіохвиль у вільному просторі, зокрема, у повітрі. Реальне повітряне середовище, у якому можливе опромінення людей радіохвилями, завжди відрізняється від вільного простору тим, що на деяких кінцевих відстанях від передавальної антени знаходяться: земля, огороджувальні конструкції виробничих приміщень, різне обладнання, прилади і самі люди. Всі ці предмети, володіючи властивостями, відмінними від властивостей повітря, певним чином впливають на поширення радіохвиль у ньому, відображаючи, приломлюючі та поглинаючи їх. Допустимий час Т перебування людини у зоні опромінення ЕМП визначається за формулою

де k - коефіцієнт для обертаючих і скануючих антен k=10; W - допустиме енергетичне навантаження у діапазоні надвисокої частоти (НВЧ) на організм людини, Вт^.год/м².

Для визначення небезпечності близько розташованої радіостанції необхідно:

1. Розрахувати середню потужність випромінювання радіотехнічного пристрою.

2. Визначити розмір санітарно-захисної зони у відповідності до встановленого нормативами значення ГПЕ. Санітарно-захисна зона - це територія навколо підприємства, за межами якої шкідливий вплив від підприємства (забруднення повітря, Грунту, електромагнітні, радіоактивні випромінювання та ін.) не перевищує допустиме значення, тобто за межами санітарно-захисної зони проживання і взагалі знаходження людини безпечне.

3. Визначити ГПЕ на відстані від спостерігача та порівняти з допустимою.

4. Розрахувати допустимий час перебування людини у зоні опромінення ЕМП.

Мета:

Ознайомитися з впливом електромагнітних випромінювань на організм людини і способом розрахунку санітарно-захисної зони.

Завдання:

На полі з трав'яним покривом розташована радіолокаційна станція, що має наступні характеристики випромінювання: імпульсна потужність випромінювання Р_і, кВт; тривалість імпульсу τ, мкс; частота повторення імпульсів F, Гц; коефіцієнт посилення антени, що обертається G. На відстані S, м, від цієї станції знаходяться дачні ділянки. Розрахувати, на якій відстані від радіолокаційної станції можна перебувати людям постійно, тобто розмір санітарно-захисної зони. Визначити, чи небезпечна близькість радіостанції, і дати рекомендації людям, що там знаходяться. Дані для проведення розрахунку наведені у табл. 6.7

Таблиця 6.7 - Дані для розрахунку санітарної зони від джерела ЕМП

6.1.2