Загрязнение атмосферного воздуха в городе и методы его контроля

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика выбросов предприятий и автотранспорта. Выбор СЗЗ

В городе проживает 500 тыс. человек. Карта города представлена в Приложении 1 в масштабе 1:35000. Источниками загрязнения атмосферного воздуха города являются:

1) коксохимическое производство;

2) завод по производству извести;

3) предприятие по производству железобетонных изделий;

4) завод полиграфических красок;

5) предприятие по производству пряжи и тканей;

6) автотранспорт.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - это территория, отделяющая предприятия, их отдельные здания и сооружения с технологическими процессами, являющимися источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) создается с целью защиты населения от влияния вредных производственных факторов (шум, пыль, газообразные и другие вредные выбросы, содержащие промышленные загрязнения).

В соответствии с СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" были установлены следующие размеры санитарно-защитных зон для данных предприятий:

1 класс опасности - коксохимическое производство (С. З. З. - 1000м);

2 класс опасности - завод по производству извести (С. З. З. - 500м);

3 класс опасности - предприятие про производству ЖБИ (С. З. З. - 300м);

4 класс опасности - завод полиграфических красок (С. З. З. - 100м);

5 класс опасности - предприятие по производству пряжи и тканей из шерсти, хлопка, льна, а также в смеси с синтетическими и искусственными волокнами при наличии красильных и отбельных цехов. (С. З. З. - 50м).

Коксохимическое производство. Производится кокс, основное топливо, используемое в доменном производстве при выплавке чугуна. Кокс получают при переработке угля.

Вредные выбросы в атмосферу образуются в процессе получения кокса, переработки отходящих газов и т.д.

Основные загрязняющие вещества: монооксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, аммиак, сероводород, фенолы, бензолы, цианистый водород, сажа, сероуглерод, бензапирен, предельные и ароматические углеводороды, оксид железа, марганец и его соединения, свинец и его соединения, серная кислота, пыль.

Завод по производству извести. На заводе производится известь в шахтных и вращающихся печах.

Основные загрязняющие вещества: диоксид углерода, оксиды азота, оксид углерода и пыль.

Предприятие по производству ЖБИ. Предприятие производит стеновые, перегородочные, вяжущие материалы и сырьё для них, конструкции и изделия сборные и железобетонные.

Основные загрязняющие вещества: оксиды железа, марганец и его соединения, оксиды азота, оксид углерода, газообразные фториды, ксилол, толуол, этанол, неорганическая пыль, н-бутиловый спирт.

Завод полиграфических красок. Завод производит офсетные краски, краски спецназначения, краски для глубокой печати, краски для жести и трафаретные, краски для флексографической печати.

Основные загрязняющие вещества: растворители различной природы (спирты, кетоны, ароматические углеводороды и прочее).

Предприятие по производству пряжи и тканей. Основные выбросы: пыль шерстяная, пар уксусной кислоты, монооксид углерода, оксиды азота.

Автотранспорт. Автотранспорт является одним из важнейших загрязнителей атмосферы города.

Основные выбросы двигателей: монооксид и диоксид углерода, бензапирен, альдегид, углеводороды, диоксид серы, сажа, оксиды азота, соединения свинца.

2. Анализ климатических характеристик города

Климатические характеристики района размещения предприятия получены на основе данных многолетних наблюдений районного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Таблица 1. Параметры розы ветров

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость направления ветров, %	16	4	4	4	9	16	16	31

3. Мониторинг

Для выявления изменений состояния биосферы под влиянием деятельности человека необходима система наблюдений. Такую систему в настоящее время общепринято называть мониторингом. Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

· наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую природную среду и за ее состоянием;

· оценку фактического состояния природной среды;

· прогноз развития состояния природной среды и оценку этого развития.

Таким образом, мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, не включающая управление качеством окружающей среды, но дающая необходимую информацию для такого управления и выработки инженерных методов защиты окружающей среды.

Виды мониторинга:

· Мониторинг по объектам наблюдения: атмосферный, водный, почвенный, климатический мониторинги и т.д.

· Мониторинг факторов воздействия: ингредиентный мониторинг (мониторинг различных химических загрязнителей), мониторинг физических факторов (шум, вибрация), мониторинг биологический.

· Мониторинг источников загрязнения: мониторинг города и т.д.

· Мониторинг по масштабу воздействия: мониторинг пространственный, временный.

· Мониторинг по характеру обобщения информации: национальный, региональный, локальный мониторинги.

Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.

Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на источники выделения и источники выбросов. К первым относятся технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси. Ко вторым - трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу.

Промышленные выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованный промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применять для очистки от загрязняющих веществ соответствующие установки. Неорганизованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

К базовым веществам относятся: оксиды углерода, оксиды азота, оксиды серы, взвешенные вещества, углеводороды и специфические вещества (диоксины, фураны).

4. Посты наблюдений загрязнения атмосферного воздуха

Стационарный пост наблюдений ? это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеорологических параметров по установленной программе. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных или наиболее распространенных загрязняющих веществ. Для обеспечения оптимальных условий проведения стационарных наблюдений отечественной промышленностью выпускаются стандартные павильоны-посты наблюдений или комплектные лаборатории типа ПОСТ.

Место для установки стационарного поста выбирается, как правило, с учетом метеорологических условий формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха. При этом заранее определяется круг задач: оценка средней месячной, сезонной, годовой и максимальной разовой концентраций, вероятности возникновения концентраций, превышающих ПДК и др.

Перед установкой поста следует проанализировать: расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников; особенности застройки и рельефа местности: перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности, энергетики, коммунального хозяйства; транспорта и других отраслей городского хозяйства, функциональные особенности выбранной зоны; плотность населения; метеорологические условия данной местности и др. Пост должен находиться вне аэродинамической тени зданий и зоны зеленых насаждений, его территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию близкорасположенных низких источников (стоянок автомашин, мелких предприятий с низкими выбросами т.п.). Количество стационарных постов в каком-либо городе (населенном пункте) определяется численностью населения, рельефом местности, особенностями промышленности, функциональной структурой (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), пространственной и временной изменчивостью полей концентраций вредных веществ. выброс загрязняющее мониторинг концентрация

На стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими параметрами должны проводиться круглогодично, во все сезоны, независимо от погодных условий. Для постов наблюдений, как правило, устанавливаются три программы наблюдения: полная, неполная и сокращенная. По полной программе наблюдения проводятся ежедневно (выходные-воскресенья, субботы - чередуются) в 1, 7, 13 и 19 часов местного декретного времени, либо по скользящему графику: вторник, четверг, суббота - 7, 10 и 13 ч; понедельник, среда, пятница - 15, 18 и 21 ч. По неполной программе наблюдения проводятся ежедневно (воскресенья и субботы чередуются), но только в 7. 13 и 19 ч местного декретного времени.

В районах, где температура воздуха ниже 45^oС, наблюдения проводятся по сокращенной программе ежедневно, кроме воскресенья, в 7 и 13 ч по местному декретному времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить также в местах, где средние месячные концентрации меньше 1/20 ПДК_мр или меньше нижнего предела диапазона измерений примеси используемым методом.

Маршрутный пост наблюдений ? место на определенном маршруте в городе. Он предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижной аппаратуры. Маршрутные наблюдения осуществляются на маршрутных постах с помощью автолабораторий. Такая передвижная лаборатория имеет производительность около 5000 отборов проб в год, в день на такой машине можно произвести отбор 8-10 проб воздуха. Порядок объезда маршрутных постов ежемесячно меняется таким образом, чтобы отбор проб воздуха на каждом пункте проводился в разное время суток. Например, в первый месяц машина объезжает посты в порядке возрастания номеров, во втором - в порядке их убывания, а в третий - с середины маршрута к концу и от начала к середине и т.д.

5. Программа мониторинга атмосферного воздуха в городе и перечень контролируемых параметров

В данной работе контроль загрязнения атмосферы в городе осуществляется по полной программе мониторинга. Загрязнение атмосферного воздуха города контролируется замерами, которые проводятся на пяти стационарных и трех маршрутных постах.

Также на территории города установлена фоновая станция, которая находится на северо-западе в лестном массиве и удалена от антропогенных источников вредных выбросов.

В процессе мониторинга проводится контроль следующих метеопараметров: скорость и направление ветра, температура, влажность, давление, количество осадков, вид осадков.

Контроль будет осуществляться следующими средствами:

· газоанализаторы - приборы, измеряющий содержание загрязняющих веществ в воздухе;

· термометры - приборы для измерения температуры;

· анемометры - приборы для измерения скорости ветра;

· гигрометры - приборы для прямого определения относительной влажности;

· барометры - приборы для измерения атмосферного давления.

6. Мониторинг сброса загрязняющих веществ в поверхностные воды

Завод по производству железобетонных изделий осуществляет сброс сточных вод в реку. Для оценки воздействия на водный объект источника загрязняющих веществ забор воды осуществляется в двух контрольных точках на расстоянии 500 м выше и ниже по течению от источника.

Перечень параметров воды, подлежащих контролю: pH, цвет, запах, БПК (биохимического потребления кислорода), ХПК (химического потребления кислорода), концентрации сульфат ионов, хлорид ионов, взвешенных веществ, железа, никеля, меди, цинка, хрома, свинца, алюминия, марганца.

7. Расчет рассеивания выбросов в атмосферу

Задание. Провести расчет максимальной приземной концентрации и расстояния, на котором она проявляется, для диоксида азота в атмосферном воздухе.

Исходные данные. Предприятие по производству ЖБИ выбрасывает в атмосферу 0,413 г/с диоксида азота при скорости ветра 5 м/с. Высота трубы составляет 100 м. ПДК (NO₂) = 0,04 мг/м ³.

Расчет:

Максимальная приземная концентрация NO₂ определяется по формуле:

С_m=0,24·Q/(v·h²),

где Q - мощность выброса;

v- скорость ветра;

h - высота трубы.

С_m=0,24·0,348/(5·100²)=0,198·10^-5 г/м ³ = 0,00198 мг/м ³

Расстояние, на котором концентрация NO₂ будет равна максимальной:

,

где D_z - фактический коэффициент диффузии, равный 0,12;

n - безразмерный параметр, равный 0,25.

= 2178 м.

Максимальная приземная концентрация диоксида азота меньше ПДК, следовательно, выбросы NO₂ предприятием не приведут к сверхнормативному загрязнению атмосферного воздуха.

8. Расчет концентрации загрязнителя на уровне земли

Концентрация загрязнителя (NO₂) предприятием по производству ЖБИ на уровне земли рассчитывается по формуле:

С(1500)=.

где х - расстояние до ближайшего ЖК (1500м).

D_z= D_у при h ? 100 м.

C(1500) = =1,25•10^-6 г/м ³=

=0,00125 мг/м ^3.

С(1500)<ПДК (NO₂).

9. Расчет разбавления сточных вод

Задание. Провести расчет кратности разбавления сточных вод на расстоянии 1000 м от места сброса.

Исходные данные. Комбинат завода по производству извести сбрасывает в реку сточные воды 0,5 м ³/с круглосуточно. Река относится к равнинным, расход воды составляет 40 м ³/с, средняя глубина реки 5,0 м, скорость течения 0,3 м/с, коэффициент извилистости реки - 1,2. Сброс сточных вод осуществляется у берега.

Расчет:

Кратность разбавления определяется по следующей формуле:

,

где b - коэффициент степени полноты смешения и разбавления;

Q - расход воды в водоеме;

q - расхорд сточных вод.

а - коэффицент учитывающий гидравлические факторы смешения;

L- расстояние от места сброса стока до рассматриваемого створа по форватору реки.

,

j - коэффициент, зависящий от места выпуска стока, у берега равен 1;

f - коэффициент извилистости реки;

D - коэффициент диффузии, для равнинных рек:

D= v_ср·H_ср/200,

v_ср- средняя скорость течения реки;

H_ср - средняя глубина реки.

D= 0,3·5/200= 0,0075 м ²/с,

=0,147.

=0,229.

b= = 0,0397.

= 4.

Вывод: кратность разбавления сточных вод на расстоянии 1000 м от места сброса равна 4.

10. Корректировка СЗЗ предприятия с учетом розы ветров

Задание. Откорректировать нормативную СЗЗ с учетом розы ветров для производства пряжи и тканей.

Исходные данные. Предприятие относится к 5 классу опасности. Годовая повторяемость направления ветров в районе расположения предприятия приведена ниже.

Годовая повторяемость направления ветра, %.

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость направления ветров, %	16	4	4	4	9	16	16	31

Расчет:

1. На основании СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" предприятия 5-го класса опасности должны иметь нормативный размер СЗЗ, равный 50 м.

2. Определяем повторяемость направления ветров одного румба при круговой розе ветров по формуле:

Р ₀=100/N_p,

где N_p - число румбов в используемой розе ветров.

Р ₀=100/8=12,5.

3. Расчет расстояния, которое следует отложить от источника загрязнения атмосферы в сторону, противоположную направлению ветра:

L_k,j,i=L₀·K_рв,

K_рв= Р_К/ Р ₀ при Р_К > Р ₀

при Р_К ? Р ₀ K_рв= 1

где L₀ - размеры нормативной СЗЗ для конкретного источника загрязняющих веществ;

Р_К - среднегодовая повторяемость направления ветра.

Результаты расчета:

	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
РК	16	4	4	4	9	16	16	31
Kрв	1,28	1	1	1	1	1,28	1,28	2,48
Lk,j,i	64	50	50	50	50	64	64	124

Размещено на Allbest.ru

...