Расчет выброса загрязняющего вещества в атмосферу от стационарного источника (завод железобетонных изделий)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

1. Теоретическая часть

1.1 Атмосферный воздух, его состав и значение

1.2 Источники загрязнения атмосферы

1.3 Последствия загрязнения атмосферы

1.4 Архитектурно-планировочные мероприятия по снижению загрязнения атмосферного воздуха

2. Выполнение индивидуального задания

2.1 Характеристика объекта

2.2. Расчет индивидуального задания

Выводы

Литература

1. Теоретическая часть

1.1 Атмосферный воздух, его состав и значение

Атмосферный воздух - это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившейся в ходе эволюции Земли. Самый нижний слой атмосферы называется тропосферой, она содержит около 84% атмосферного воздуха и в ней происходят все метеорологические процессы образования облаков и туманов, ветров и ураганов, выпадения дождя и снега. Верхняя граница тропосферы проходит на полюсах на высоте 6-8 км, на экваторе - 16-17 км. В различных частях планеты и на разных широтах тропосфера нагревается, неодинакова, поэтому в ней постоянно происходит конвективное перемешивание воздуха, что является причиной всех ветров, бурь и циклонов. Выше тропосферы до высоты примерно 55 км простирается стратосфера. В ней на высоте 25-30 км имеется озоновый слой. Общее содержание озона невелико: толщина (приведенного к нормальному давлению) слоя всего 3 мм. Слой озона защищает поверхность Земли и все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Уменьшение общего содержания озона в атмосфере может привести к усилению прохождения ультрафиолетового излучения Солнца и земной поверхности, что может способствовать повышению вероятности возникновения рака кожи у людей, повлиять на продукцию сельского хозяйства. На высоте 55-75 км находится мезосфера, где преобладает вертикальное движение воздуха, и температура не падает. Выше 80 км - ионосфера - до высоты 1000-1200 км. Здесь воздух разряжен и, несмотря на высокие скорости отдельных молекул, они не нагревают ни обычный термометр, ни человека. Самое внешнее ажурное покрывало Земли состоит из протонов и называется протоносферой, и оно постепенно сходит на нет, как бы растворяясь в межпланетном пространстве. Высота ее от 1000-1200 до 1500 км. Далее находится радиационный пояс Земли (от 1500 до 60000 км). Атмосферный воздух относится к неисчерпаемым природным ресурсам, и общая масса ее определяется в 500 трлн. тн., из них - кислорода 105 трлн. тн. Ежегодное потребление кислорода 10 млрд. тн, т.е. 0,01%, хотя кислородного голодания не предвидится, ныне сложившийся состав атмосферы должен быть сохранен, поскольку все живые организмы приспособлены к нему и создан на Земле наиболее благоприятный биологический режим. Естественный атмосферный воздух имеет следующий газовый состав (в процентах):

• Азот -70,08

• Кислород -20,95

• Аргон -0,93

• Углекислый газ - 0,03

• Гелий

• Неон - 0,01

• Ксенон

• Родон

Кроме того, в воздухе содержатся во взвешенном состоянии частицы пыли и водяные пары. Приведенный газовый состав имеют нижние слои атмосферы, а выше 1000 км атмосфера состоит из гелия и выше 2000 км - из водорода.

1.2 Антропогенное воздействие на атмосферу

Постоянство состава воздуха - важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения его состава рассматриваются как загрязнение.

В норме атмосферный воздух содержит следующие компоненты: азот - 78 %, кислород - 20 %, аргон - 0,9 %, углекислый газ - 0,03 %, озон - менее 0,001 %. Соотношение между основными компонентами воздуха в процессе развития цивилизации существенно не изменилось, однако в период промышленной и научно-технической революций увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения. Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий. Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд. т/год (приблизительно 0,7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы - 200 млн. т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов - 1 млн. т/ год; выброс свинца - 0,4 млн. т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца - в 20 раз, двуокиси серы - в 15 раз.

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественные (извержение вулканов, лесные пожары, разложение живых организмов) и искусственные (промышленность, транспорт, ЖКХ). В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения воздуха стали значительно превышать по масштабам естественные. Например, техногенное поступление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн. известных) в 10-100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбрасывают на поверхность около 3 млрд. т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.

Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Причем значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, азота и серы, фенолы, формальдегид, углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются: на газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода), жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей). И твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества).

Загрязняющие вещества, выброшенные в атмосферу, могут:

- оседать под действием силы тяжести;

- физически захватываться оседающими частицами (туманами и осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

- включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота);

- изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться, вступать в химические реакции с другими загрязнителями);

- находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь воздушными потоками в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

Сводные данные о количестве наиболее распространённых выбросов показывают, что их подавляющая часть приходится на промышленно развитые страны Северной Америки и Европы и в меньшей степени Азии. Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами. В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы - 12 % (США - 21 %), оксидам азота - около 6 % (США - более 20 %), оксиду углерода - 10 % (США - 70 %).

Наличие предприятий, выделяющих вредные выбросы, даже при высокой эффективности очистных установок, нейтрализующих до 95% загрязняющих веществ, существенно влияет на состояние атмосферного воздуха населенных мест. Так, в сельской местности загрязненность атмосферы в 10 раз, а в промышленных городах -- в 150 раз выше, чем над океаном.

В последние годы несколько изменилась структура загрязнения атмосферного воздуха по ингредиентам. Нельзя не обратить внимание на увеличение процента проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по бензопирену, который составил в среднем по России в 1999 г. 11,31 % (в 1998 г. - 7,3 %), и на 3,21 % выше 5 ПДК (в 1998 г. - 2,5 %). Особенно значителен процент проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по данному веществу, на автомагистралях в зоне жилой застройки (17,96%).

В нашей стране существует сеть мониторинга качества воздуха, который включает 710 станций в 260 городах страны. Наблюдение ведется за взвешенными веществами, оксидами азота, оксидом углерода, формальдегидом.

Установлено, что средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах мира. Так концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе, диоксида азота в 93, бензапирена - в 39, формальдегида - в 96 городах. При этом распределение различных загрязнителей по городам происходит неравномерно. Так, в Москве приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха являются: двуокись азота, оксид углерода и формальдегид, а в Магнитогорске - двуокись азота, сернистый ангидрид, окись углерода.

Загрязнение воздуха имеет многообразные вредные последствия. Воздействия его могут быть различны в зависимости от вида загрязнителя, концентрации его в воздухе, длительности и периодичности воздействия. В неблагоприятное действие веществ, обладающих токсичными свойствами, при проникновении в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития.

Загрязнение атмосферы снижает продуктивность и плодовитость домашних и диких животных, птиц. Выпадая на почву и в водоемы, вредные примеси, загрязняя атмосферу, ведут к уничтожению растительности. Под действием атмосферного загрязнения происходит разрушение зданий и сооружений, памятников истории, архитектуры, культуры и искусства. Во многих промышленно развитых странах экономический ущерб от загрязнения окружающей среды составляет 3-5 % валового национального продукта. Так, например, в США годовой материальный ущерб, обусловленный загрязнением атмосферы городов, оценивается в 24 млрд. долларов.

Загрязнение атмосферного воздуха, кроме локальных эффектов, является причиной последствий глобального масштаба. Кислотные дожди, глобальное потепление, нарушение озонового слоя Земли вызваны загрязнением атмосферного воздуха.

Так наиболее известным газом, содержание которого в атмосфере резко изменялось за последние 150 лет, является диоксид углерода. Он же углекислый газ, относящийся к парниковым газам, то есть газам, создающим в атмосфере условия, задерживающие инфракрасные лучи, в результате чего нагреваются поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Количество диоксида углерода в атмосфере при современных темпах потребления ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата на 1°С к 2025 году и на 3°С к концу следующего столетия.

Другим газом в составе атмосферы, влияющим на парниковый эффект на нашей планете, является метан. Основной природной причиной образования метана является деятельность ряда бактерий, разлагающих углеводы на метан. Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных. Антропогенное образование метана происходит в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют останки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.

Помимо диоксида углерода и метана, к парниковым газам относятся фреоны, оксид азота, озон, а также пары воды (табл. 6.2). Все эти соединения присутствовали в атмосфере почти весь период её существования, но в крайне незначительном количестве. Резкий же рост их концентрации в атмосфере отмечается в последние сто лет.

Таблица 1. Основные парниковые газы и доля их влияния на глобальное потепление на Земле

Газ	Современный уровень среднегодового прироста концентрации, %	Доля влияния на глобальное потепление, %
Диоксид углерода (СО 2)	0,5	55
Хлорфторуглероды (фреоны)	4	24
Метан (СН4 )	0,9	15
Гемиоксид азота (N2O)	0,8	6

На межправительственной мадридской конференции в 1995 году ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом. Обеспокоенность мирового сообщества данной проблемой привела к разработке и принятию международной Конвенции по изменению климата. В декабре 1997 г. в Киото (Япония) на конференции был подписан Протокол к Конвенции, установивший для государств - участников количественные обязательства по сокращению выбросов диоксида углерода. Так, члены Европейского союза и Швейцария должны к 2012 годам снизить выбросы на 8 %, США - на 7 %, Япония - на 6 % относительно базового 1990 г.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Поэтому переговоры по вопросу сокращения идут очень сложно. Такие страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, не подписали соглашение. Джордж Буш отказался подписать Киотский протокол, притом, что США выбрасывают углекислого газа в атмосферу втрое больше, чем все страны Западной Европы.

Основным препятствием на пути международного взаимодействия по вопросу предотвращения «парникового эффекта» является научная неопределенность. Поскольку многие видные ученые, например академик А.П. Капица, настаивают на том, что никакого потепления нет, а на самом деле продолжается длительный ледниковый период и на него накладываются более короткие климатические циклы потепления. Кроме того, подписание Киотского протокола влечет за собой серьезные экономические последствия - сворачивание загрязняющих производств и дорогостоящую модификацию очистных технологий.

Тем не менее, факт остается фактом - за последние сто лет среднегодовая температура поднялась более чем на полградуса. В докладе ООН под названием «Климатические изменения 2001: последствия, адаптация и уязвимость» предсказывается, что в течение нынешнего столетия средняя глобальная температура повысится на 5,8°С.

В последние десятилетия большое внимание ученых привлекают пространства в озоносфере с пониженным содержанием озона. Это явление представляет собой сложную экологическую проблему, заключающуюся в истощении озонового слоя Земли. Известно, что озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км и защищает земную поверхность от солнечного излучения высокой энергии (УФ-лучей), избыток которой губителен для живых существ.

Общее количество озона в атмосфере невелико, тем не менее, это один из наиболее важных её компонентов. Благодаря озону ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 7 000 раз. Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, и нарушению теплового баланса планеты. Избыток ультрафиолета губителен для живых существ. Так, например, установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1 % приводит к увеличению раковых заболеваний на 2 %. Кроме того, уменьшение содержания в атмосфере озона и увеличение УФ-излучения может быть причиной катаракты глаз, ослабления иммунной системы человека, понижения эффективности вакцинации против инфекционных заболеваний.

Одной из главных причин истощения озонового слоя Земли является загрязнение атмосферы за счет выбросов в нее фреонов, которые широко применяются в быту в качестве хладоагентов, пенообразователей и растворителей в аэрозольных упаковках. Эти газообразные вещества поднимаются, не разлагаясь, до высоты озонового слоя, где они подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Помимо фреонов, серьезным катализатором разложения озона являются оксиды азота. Продукты неполного сгорания органического топлива сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов также разрушают озоновый слой. За счет них разрушается до 10 % озонового слоя атмосферы. Только один запуск космического корабля «Шаттл» приводит к разрушению примерно 10 млн. т озона.

Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г., его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Наиболее глубоко научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

Известно, что при нормальном природном составе воздуха обычная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 5,5 ... 5,6). Подкисленные атмосферные осадки (pH ниже 5,5) возникают из-за повышенного содержания в воздухе в первую очередь оксидов серы и оксидов азота, которые, взаимодействуя с парами воды, образуют соляную, азотную и серную кислоты.

Известен также “синдром кислотных частиц”, при котором наблюдается оседание твёрдых частиц сульфатов или нитратов в отсутствие влаги с дальнейшим их растворением в воде с образованием кислот.

В результате попадания кислотных дождей (или снега, тумана, града) в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и других водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Так, проведенные в Европе исследования показывают, что в последние 10 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 20-30 %.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции и на юге Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах выпадает именно на их территории, а коренные породы, слагающие ложе озер в этих странах, обычно представлены гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. В итоге, только в Канаде из-за частых кислотных дождей уже стали мертвыми 4000 озер.

Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистыми почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия, которые через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных же условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По такой же схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов и разрушения зданий. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах.

Другой пример неблагоприятного воздействия кислотных дождей может проявиться в том, что при заборе питьевой воды с повышенной кислотностью токсические материалы из труб могут растворяться в ней и неблагоприятно воздействовать на организм человека.

Еще одним серьезным следствием антропогенного загрязнения атмосферного воздуха является смог, представляющий собой ядовитую смесь дыма, тумана и пыли, вызывающую тяжелые последствия в организме живых существ.

Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип). Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях, таких как отсутствие ветра и температурная инверсия. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха в интервале 300-400 м от поверхности земли вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха нарушается - дым, и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти.

5 декабря 1952 г. почти над всей Англией возникла и сохранялась несколько дней подряд зона высокого давления и безветрия, сопровождавшаяся частым для этих мест густым туманом. В результате в воздухе возникла температурная инверсия. Смертность в Лондоне резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии тумана она снизилась до обычного уровня. Было установлено, что прежде других умирали горожане старше 50 лет, люди, страдающие заболеваниями лёгких и сердца, а также дети в возрасте до одного года.

Английские специалисты зафиксировали, что концентрация диоксида серы в те дни достигала значений выше 10 мг/м3, при предельно допустимой концентрации этого вещества в воздухе населённых мест 0,5 мг/м3. Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. Впервые он был зафиксирован в 1944 г. в Лос-Анджелесе, когда в результате большого скопления автомобилей была парализована жизнь всего города. В результате фотохимических реакций образуются соединения, например органические перекиси и нитриты, сильно раздражающие слизистые оболочки дыхательных путей и глаз и, вызывающие увядание и гибель растений. Смог лос-анджелесского типа усиливает коррозию металлов, разрушение строительных конструкций, резины и других материалов. По официальным данным, например, в Афинах в дни образования фотохимического смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Новокузнецк, Медногорск), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей вероятность образования фотохимического смога яркие солнечные дни резко увеличивается.

1.3 Источники загрязения атмосферы

Воздух это основной источник жизни на нашей планете, а от его чистоты во многом зависит качество нашей жизни.

В 1997 году более 160 стран подписали Киотский протокол, обязывающий основные промышленно-развитые страны снизить выбросы углекислого газа в атмосферу. К сожалению ситуация в данном вопросе улучшилась не намного. Так если передовые страны за это время уменьшили объемы выбросов, то развивающиеся страны наоборот их только увеличили. Одним из источников загрязнения атмосферы являются выхлопные газы автомобилей.

Во всем мире миллионы автомобилей сжигают огромно количество нефтепродуктов, загрязняя атмосферу, особенно это происходит в больших городах - мегаполисах. Но все, же основными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные производства. Так, одна теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует в сутки до 20 тыс. тонн угля и выбрасывает в атмосферу за это время до 650 тонн углекислого газа, 130 тонн золы и сажи, 200 тонн оксидов азота. А как мы знаем, выбрасываемый углекислый газ приводит к образованию парникового эффекта.

В большой степени на загрязнение воздуха оказывают металлургические предприятия, например, при выплавке одной тонны стали в атмосферу, выбрасывается 0,04 тонны твердых частиц, 0,03 тонн оксидов серы и до 0,05 тонн оксида углерода, а также в меньших количествах (марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути др.). Существенными источниками загрязнения атмосферы является цветная металлургия, предприятия которой выбрасывают в атмосферу (окислы азота, хлор, сероводород, фтор, а также частицы ртути и мышьяка).

Химические и нефтехимические заводы, целлюлозно-бумажные комбинаты, котельные, предприятия по производству алюминия, стекла, керамики, удобрений, красителей - это далеко не весь перечень производств осуществляющих выбросы вредных веществ в атмосферу.

Непоправимый вред атмосфере наносят аэрозоли (твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии). Особенно опасные для живых организмов (ртуть, кадмий, сурьма, йод-131), они способны переноситься на большие расстояния. Основными источниками аэрозолей являются теплоэлектростанции, металлургические и цементные заводы.

Для всего живого нет ничего дороже атмосферы.

К примеру, без еды человек может прожить 30 дней, без воды - 3 дня, а без воздуха - не более 3 минут. Сейчас никого не удивляет использование прошедшую через фильтры воду. Недалек тот день, когда в продаже может появиться и чистый воздух.

Последствия загрязнения атмосферы.

Основными загрязняющими последствиями являются:

• Парниковый эффект.

• Кислотные дожди.

• Озоновая дырав атмосфере.

• Смог.

Парниковый эффект -- повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

При неизменности солнечной постоянной и, соответственно, потока солнечной радиации, среднегодовые приповерхностные температуры и климат, определяются тепловым балансом Земли. Для теплового баланса выполняются условия равенства величин поглощения коротковолновой радиации и излучения длинноволновой радиации в системе Земля-атмосфера. В свою очередь, доля поглощенной коротковолновой солнечной радиации определяется общим (поверхность и атмосфера) альбедо Земли, на величину потока длинноволновой радиации, уходящей в космос, существенное влияние оказывает парниковый эффект, в свою очередь, зависящий от состава и температуры земной атмосферы.

Кислотный дождь -- все виды метеорологических осадков -- дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно -- оксидами серы, оксидами азота).

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде. Особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения -- оксид серы IV (сернистый ангидрид), оксид серы VI (серный ангидрид), сероводород -- (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы, под воздействием солнечного излучения, или так называемых «фотохимических реакций»), которые превращаются в растворы кислот -- серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю. Первая стадия -- начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия -- кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон -- крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Третья стадия -- кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем. По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше.

Озоновая дыра -- локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор - и бром содержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, см. например доклад Всемирной метеорологической организации.

Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на Землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки, и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.

Смог -- аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах.

Первоначально под смогом подразумевался дым, образованный сжиганием большого количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO2). В 1950-х гг. был впервые описан новый тип смога -- фотохимический, который является результатом смешения в воздухе следующих загрязняющих веществ:

- оксиды азота, например, диоксид азота (продукты горения ископаемого топлива);

- тропосферный (приземный) озон;

- летучие органические вещества (парым бензина, красок, растворителей, пестицидов и других химикатов);

- перекиси нитратов.

Все перечисленные химикаты обычно обладают высокой химической активностью и легко окисляются, поэтому фотохимический смог считается одной из основных проблем современной цивилизации.

Смог также образуется при извержениях вулканов, когда в воздухе достигается высокая концентрация сернистого газа. Такой вулканический смог называется англ. vog. Горящие леса в Индонезии создают дымку, похожую на смог, распространяющуюся на территорию Малайзии, Филиппин, Сингапура и Таиланда.

1.4 Архитектурно-планировочные мероприятия по снижению загрязнения атмосферного воздуха

1) зонирование территорий - промышленная зона специально отделяется от жилой разрывом не менее 500 м, который называется санитарно-защитной зоной,

2) располагается с наветренной стороны по розе ветров,

3) застройка жилых кварталов отдельно расположенными домами - рядами или отдельными зданиями или с двух противоположных сторон квартала - для лучшего проветривания.

В Москве часто квартал располагается кольцом: внутри детские учреждения (дошкольные и школа) - это снижает загрязнения и шум от транспорта. При создании санитарно-защитных зон используется самоочищение атмосферы с помощью разбавления свежим воздухом при проветривании, окисления кислородом; поглощения осадками - дождем, снегом; действия разрядов молнии, солнечных лучей и растительности. Поэтому в благоустройстве городов важно озеленение: зеленые насаждения очищают воздух, снижают его загазованность, обогащают кислородом и фитонцидами, уменьшают силу ветра, ослабляют жару, загрязнения и шум; способствуют полноценному отдыху жителей, улучшают настроение и повышают жизненный тонус. Не рекомендуется высаживать хвойные деревья, быстро засыхающие от загрязнений. Лучшие газоустойчивые деревья - лиственные: тополь, ясень, береза, осина и кустарники.

атмосфера парниковый антропогенный

2. Выполнение индивидуального задания

2.1 Характеристика объекта

Объект исследования - точечный источник выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Распологается на территории предприятия изготовляющего железобетонные изделия в городе Запорожье.

Климатические характеристики г. Запорожье, необходимые для расчетов: средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца (июля) в населенном пункте согласно СНиП 2.0101-82 28,9 ?С.

Преобладающие направления в городе Запорожье: юго-восточное, северо-восточное, северное,северо-западное.

Рельеф местности ровный слабопересеченный с перепадом высот не превышающем 50 м на 1 км.

Характеристика выброса: наименование выброса кремневая пыль; мощность выброса источника загрязнения 12 г/с; температура выброса 136 ?С, скорость выброса 18 м/с, высота выброса 78 м, диаметр устья выброса 0,6 м.

Техническая характеристика - очистка отсутсвует, так как значение коэффициента F равно 2. (по заданию).

Фоновая концентрация в данном месте принимается 11% от предельно-допустимой концентрации выброса (по заданию).

Класс опасности промышленного предприятия. Нефтеперерабатывающие предприятия относятся к первому классу опасности с шириной санитарно-защитной зоны - 1000 м.

Предельно допустимые концентрации для кремневой пыли: ПДКм.р. составляет 0,15 мг/м3; ПДКс.с. - 0,05 мг/м3.

Расчет проводится для неблагоприятных метеорологических условий.

В соответсвии с индивидуальным заданием необходимо провести расчеты:

в соответсвии с вышеуказаными методиками:

- расчет максимальной приземной концентрации при неблагоприятных метеорологических условиях Сmax;

- расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация С при неблагоприятных метерологических условиях достигает максимального значения Xmax ;

- расчет предельно-допустимых выбросов в атмосферу ПДВ;

- расчет снижения выбросов при установлении очистки до значения не привышающего ПДВ;

- расчет санитарно-защитной зоны от точечного источника и ее графическое изображение;

- расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

2.2 Расчет индивидуального задания

Исходные данные для расчета: Масса выброса 12 г/с, температура газовоздушной смеси 136°С, диаметр устья 0,6 м, высота источника 78 м, скорость выброса 18 м3/с, источник расположен в Запорожье, выброс пыль кремневая неорганическая, F=2 (по исходным данным задания, см. табл.8).

1. Расчет максимальной приземной концентрации вредного вещества Сmax (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси от точечного источника проводится по формуле (1):

Сmax= .

- Определяем значение коэффициента А для Запорожья. Т.к. Луганск расположен южнее 50? с.ш., то коэффициент А принимается равным 200.

- Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу за единицу времени (М).

- Безразмерный коэффициент F.

- Высота источника выброса над уровнем земли Н.

- Коэффициент з = 1, т. к. местность ровная или слабопересеченая, перепад

высот, не превышающим 50 м на 1 км.

- Определим расход газовоздушной смеси. Подставим исходные данные в формулу (2):

V1= = =5,0868 м3,

где р - число Пи, равняется 3,14; D - диаметр устья источника выброса, определяется по табл. 8; що - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

- Определяем ?Т= Тг-Тв, (?С). Температуры газовоздушной смеси Тг и окружающего атмосферного воздуха Тв наиболее жаркого месяца. Соответственно,

?Т = Тг - Тв = 136-28,9 = 107,1 0С.

Определим параметры f, нм , v?м и fe коэффициентов m и n. Подставляем исходные данные в формулы (3) - (6):

f = = = 0,29

vм= = = 1,24;

v?м = = = 0,18;

fe= 800·(v?м)3 = 800·(0,51)3 = 4,66.

Значения D, що и Н определяем по табл. 8.

Определяем коэффициент m, т.к. f = 15,59, а это меньше 100, то коэффициент m рассчитываем по формуле (7):

m = = = 0,943.

Определяем коэффициент n, т. к. параметр vм = 1,24, он находиться в интервале 0,5 < vм< 2, то коэффициент n рассчитываем по формуле (10):

n = 0,532·vм2 - 2,13·vм + 3,13 = 0,532·1,242 - 2,13·1,24 + 3,13 =1,3.

Определяем максимальную концентрацию. Подставляем полученные значения в формулу (1):

Сmax= = 0,118 мг/м3.

2. Расчет растояния Хmax (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация Сmax (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения.

Определяем безразмерный коэффициент d. Данный коэффициент зависит от параметров f и vм. При f < 100 и vм находиться в интервале до 0,5, то коэффициент d определяем по формуле (13):

d = = =3,63.

Подставив значения в формулу (12) определяем растояние Хmax (м):

Хmax = = = 212,355м.

3. Расчет ПДВ вредных веществ в атмосферный воздух.

Данный расчет осуществляют согласно ОНД -86 по формуле (19):

ПДВ = , г/с

где ПДКм.р - предельно допустимая концентрация вредного вещества (ингредиента) в приземном слое населенного пункта, мг/м3, определяемая по СН 245-71; Сф - фоновая концентрация загрязняющего вещества в населенном пункте, мг/м3. Фоновую концентрацию задают как процент от ПДКм.р.. В нашем примере это 10 % , следовательно Сф = ПДКм.р.· 0,11 = 0,15· 0,11=0,0165 мг/м3

Значения Н, А, m, n, з, F, V, ?Т те же, что и при расчете максимальной

концентрации загрязняющего вещества рассмотренном выше.

Определяем ПДВ подставивши значения в формулу (19):

ПДВ = = 13,56 г/с,

Сравниваем значение ПДВ с фактическим выбросом. ПДВ =13,56 г/с, а М=12 г/с.Мощность выброса на 1,56 меньше расчетного значения, что вполне удовлетворительно относительно ПДВ.

4. Расчет санитарно-защитной зоны (СЗЗ) промышленного предприятия.

По условию задания объектом загрязнения является нефтеперерабатывающий завод. В соответствии с классификацией промышленных предприятий данный завод относится к 1-му классу вредности и ширина СЗЗ = 1000 м.

Размер СЗЗ уточняется по формуле (20):

,

где, L - расчетный размер СЗЗ, м; L0 - размер СЗЗ в соответствии с классом предприятия, м (см. стр. 20); Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба, %; Ро - среднегодовая повторяемость направления ветра румба при круговой розе ветров, %.

Повторяемость направления ветра принять по 8-ми румбовой розе ветров Р0 = 100% / 8 = 12,5%

- Определяем среднегодовую повторяемость направления ветров соответствующих 8-ми румбам (табл. 2.) для г. Донецка. Для этого находим среднеарифметическую повторяемость в зимние и летние месяцы и вносим результаты в табл. 6.

- Определяем размер СЗЗ по румбам с учетом характера и направления ветра по формуле (20) и сводим все данные в табл. 6.

- Принимаемый размер СЗЗ определяем с учетом того, что при значении Р < 12,5% уменьшать размер зоны не допускается, следовательно СЗЗ = L0, а при Р > 12,5% необходимо увеличить размер зоны на рассчитанную величину, т.е. СЗЗ = L.

Таблица 2 - Уточненная ширина СЗЗ по ОНД -86

Параметр	Направление ветра
	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Процент повторяемости ветров Р, % по СНиП 2.01.01-82	17,5	18	12,5	27,5	8,5	4	5,5	16
Размер СЗЗ по румбам L,м (по формуле (20))	1400	1440	1000	2200	680	320	440	1280
Принимаемый размер СЗЗ Lп ,м	1400	1440	1000	2200	1000	1000	1000	1280

- На основании расчетов для данного предприятия необходимо увеличить СЗЗ по сравнению с существующей. Преобладающими ветрами является юго-восточный, восточный, северо-восточный, западный. (если ветер дует с юго-востока, то загрязняющие вещества уносятся на северо-запад), следовательно СЗЗ надо увеличить на 120 м в направлении на юго-запад; на 160 м на запад; на 140 м в направлении на северо-запад и на 80м на восток. Графическое изображение полученной санитарно-защитной зоны от точечного источника выполнено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Санитарно-защитная зона нефтеперерабатывающего завода

5. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Данный расчет осуществляют согласно постановлению Кабинета Министров Украины от 1 марта 1999 г. № 303 «Про затвердження Порядку встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору», и определяются по формуле (23):

ПА= ,

где Мі - фактический объем выброса і-того загрязняющего вещества, в тоннах (т); Нбі - норматив платы за выброс 1 тонны і-того загрязняющего вещества, в гривнах (грн/т); Кнас - коэффициент, который учитывает численность жителей населенного пункта, где размещено предприятие; Кф- коэффициент, учитывающий народнохозяйственное (функциональные) значение населенного пункта, Кинд - коэффициент индексации (в задаче принимаем равным 1);

По исходным данным в атмосферу выбрасывается кремневая пыль, мощность выброса 12 г/с это:

378,432 т/год [(12г/с ? 3600 ? 24ч ? 365 дней) / 1000000=378,432т/год]. Норматив платы для пыли равен 3 грн/т. Численность населения в Запорожье составляет 848 тыс.чел, следовательно коэффициент Кнас равен 1,55. Данный город является промышленным центром, соответственно Кф = 1,25. Подставив значения в формулу, рассчитываем величину платы:

ПА = Мi ? Нбі ?Кнас ?Кф?Кинд = 378,432?3?1,8?1,25?1= 2554,416 грн/год.

Все данные расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Результатов расчета

Расчитанные параметры задания
V1 м3	f	vм м/с	vм? м/с	fе	m	n	Сmaxмг/м3	d	Xmax м	ПДВ, г/с	Сф, мг/м3
5,08	0,29	1,24	0,18	4,66	0,943	1,3	0,118	3,63	212,355	13,56	0,0165

Выводы

Проведенный расчет позволяет сделать следующие выводы:

Максимальная приземная концентрация вредного вещества от источника выбросов при неблагоприятных метерологических условиях составляет 0,118 мг/м3, что не больше ПДКм.р.=0,5 мг/м3.

Расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация С при неблагоприятных метерологических условиях достигает максимального значения См составляет 212,355 м.

Значение ПДВ=13,56 г/с, а М = 12 г/с. Мощность выброса на 1,56 г/с меньше расчетного значения ПДВ что вполне удовлетворительно.

Для нефтеперерабатывающего завода согласно нормативу СЗЗ равна 1000 м. На основании расчетов СЗЗ для данного предприятия надо увеличить по сравнению с существующей на 1200 на юго-восток; на 440 на северо-восток; на 280 м в направлении на северо-запад,и на 400 м на север.

Плата за выбросы в атмосферу цементной пыли составит 2554,416 грн.

Литература

1. Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков. Окружающая среда и человек. М. Высшая школа 1999.

2. Охрана природы и природных ресурсов. Учебное пособие для вузов (под редакцией В.Д. Бондаренко). Львов. Высшая школа 1985.

3. Охрана окружающей среды. Учебник для вузов. М. Высшая школа 1985.

4. А.К. Бродский. Краткий курс общей экологии: Учебное пособие.2000.

5. В.П. Кучерявский. Экология. - Львів, 2000.

6. С. І. Дерій и др. Екологія, 1998.

7. В.М Черняк и др. Основи екології.,1998

8. С.В. Белов С.В. и др. Охрана окружающей среды. -М.Высш.шк. 1991.

9. Ю.В. Новиков. Экология, окружающая среда и человек, 2000.

10. ОНД-86 Методика расчета концетнрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л. Гидрометиоиздат, - 1987.

11. СН-245-71 Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий

12. СНиП II-А.6-72 Строительная климатология и геофизика. -М. Стройиздат, - 1983.

13. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища» // Екологічне законодавство України / Відповід. Ред. К.ю.н. Ковальський В.С. - К.: Юрінком Інтер, 2001. - с. 7-46.

Размещено на Allbest.ru

...