Загрязнение окружающей среды – ущерб, наносимый природе, среде обитания вредными веществами, выбросами отходами.

Определяющие источники антропогенного загрязнения окружающей среды – энергетика; металлургическая промышленность; химическая, нефтехимическая и целлюлозно-бумажная промышленность; транспортно-дорожный комплекс и связь; сельское и лесное хозяйство, а также военно-промышленный комплекс.

Основные виды антропогенного загрязнения – механическое (пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твердые частицы в воде и почве), биологическое (все виды организмов, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред: грибы, бактерии, сине-зеленые водоросли и т.д.) и химическое (газообразные, жидкие и твердые соединения и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой: кислоты, щелочи, оксиды, металлы и т.д.).

Ключевые инструменты контроля за качеством окружающей среды - экологический мониторинг, необходимый для учета, анализа, оценки и прогноза изменения состояния природной среды на различных уровнях, а также экологическая экспертиза, представляющая собой систему комплексной оценки состояния территорий, охватывающая все виды хозяйственной деятельности.

Кардинальные последствия антропогенного загрязнения:

- ухудшение качества окружающей среды;

- образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств при добыче и заготовке человеком сырья и материалов, которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере;

- необратимое разрушение, как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, в том числе взаимодействие на глобальные физико-химические параметры окружающей среды:

• потери плодородных земель;
• снижение продуктивности экологических систем и в целом всей биосферы;
• прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека – главной производительной силы общества.

Расчетные работы, включенные в данный сборник, иллюстрируют методы и инструменты экологического регулирования экологических ситуаций, возникающих в результате загрязнения окружающей среды.

Расчетная работа № 1

Составление приоритетного списка вредных примесей, подлежащих контролю в атмосфере

Цель работы

1) Определить комплексные показатели состояния загрязнения атмосферы для определенного предприятия и конкретной территории (ТПВ₁ и ТПВ_2, РПВ₁ и РПВ₂)

2) Составить вариант приоритетного списка вредных примесей, подлежащих контролю в атмосфере, используя заданный массив данных по выбросам анализируемого объекта.

Введение

Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (№ 96-ФЗ от 04 мая 1999 г.) является законодательной базой снижения выбросов вредных веществ в атмосферу за счет планирования и осуществления государственных программ и мероприятий путем введения высокоэффективных методов очистки и перехода на малоотходные и безотходные технологии.

Вклад основных видов деятельности в суммарные выбросы вредных веществ, отходящих от стационарных источников, на промышленных предприятиях в России в 2003 г. выглядела следующим образом:

- добыча полезных ископаемых – 27,7%;

- обрабатывающие производства – 34,0%;

- производство и распределение электроэнергии, газа и воды – 22,2%;

- транспорт и связь – 12,3%;

- прочие виды экономической деятельности – 3,8%;

В России в 2008 году выбросы в атмосферу составляли 20,1 млн. т. По объемам выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников на первом месте располагаются обрабатывающие производства (третья часть суммарного объема по России) за счет металлургического производства. Другой крупный блок источников загрязнения атмосферы образуют производства по добыче полезных ископаемых (27,7%), в первую очередь предприятия, занимающиеся добычей сырой нефти и нефтяного попутного газа. Значительные объемы выбросов в атмосферу характерны для предприятий электроэнергетики и трубопроводного транспорта.

Вместе с тем уловлено или обезврежено в 2008 г. было 16,6 млн.т. (82,7% от общего числа отходящих загрязняющих веществ от стационарных источников).

Итак, промышленные предприятия и автотранспорт выбрасывают в атмосферу тысячи наименований вредных веществ. Наиболее сложными и трудоемкими являются операции инвентаризации источников вредных воздействий, выбросов, а также расчеты норм ПДВ.

Инвентаризацию проводят с целью учета неблагоприятных воздействий поступления вредных веществ в окружающую среду, их обезвреживания и улавливания, разработки мер по снижению и ликвидации воздействий от поступления вредных веществ.

Периодичность плановых инвентаризаций – обычно 1 раз в 5 лет, но при необходимости инвентаризацию проводят чаще.

Инвентаризацию осуществляют расчетно-аналитическими методами и прямыми методами инструментальных измерений и контроля при работе оборудования в нормальном режиме.

Фактические показатели (качественные и количественные) поступления в окружающую среду вредных веществ и неблагоприятных факторов сопоставляются (расчетным путем) с нормами ПДВ. На этом основании делаются выводы о приемлемости или неприемлемости деятельности предприятия по природоохранным показателям для данных экологических и природно-климатических условий:

- разрешающее деятельность предприятия;

- разрешающее деятельность предприятия при условии проведения неотложных мероприятий;

- запрещающее деятельность предприятия.

На рис.1.1 приведена блок-схема инвентаризации поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

Согласно этой схеме, на основании расчетов и прямых измерений на первом этапе определяется номенклатура вредных веществ, поступающих в окружающую среду в нормальном режиме функционирования.

Далее проводится расчет концентрации этих вредных веществ в соответствующих компонентах окружающей среды, при этом учитывается воздействие климатических факторов, как правило, снижающих концентрацию за счет ветропереноса, атмосферных осадков, течений и т.п.

Расчеты по составу и количеству вредных веществ

Источник поступления вредных веществ

Прямые измерения и контроль состава и количества

Номенклатура поступающих в атмосферу вредных веществ: состав, концентрация, удельный выход, суммарный годовой выход

Учет воздействия климатических факторов: ветер, температура, влажность, осадки, течения и т.д.

По сочетанию вредных веществ

По каждому вредному веществу

Расчет суммарных концентраций вредных веществ

Фоновые концентрации вредных веществ

Сопоставление с действующими нормами ПДК

Запрещение функционирования

Ограничение функционирования, природоохранные меры

Разрешение функционирования

Полученные суммарные значения концентраций сопоставляют с действующими нормами ПДК и по результатам сравнения принимают соответствующее решение о дальнейшем функционировании источников.

Рисунок 1.1 – Блок-схема алгоритма инвентаризации источников выбросов

Анализ природно-климатических факторов проводится с целью определения тенденций повышения или понижения концентраций для данной территории. Для этого используется база данных многолетних климатических наблюдений и характеристик исследуемой территории. Размеры учитываемой территории (зоны влияния) зависят от того, каков характер анализируемых выбросов.

Сопоставляя фоновые концентрации, ПДК и климатические характеристики, рассчитывают ПДВ для данной территории по списку приоритетных вредных веществ.

При превышении уровня ПДК, ПДВ ставится вопрос о мероприятиях, которые способны привести к нормам выбросы загрязняющих веществ, в том числе – о выделении необходимых ресурсов для замены или ремонта очистных сооружений, замены технологии очистных сооружений либо основной технологии производства.

Контролировать содержание всех веществ в атмосфере невозможно по экономическим причинам и целесообразности. Существуют критерии выбора вредных веществ, подлежащих контролю, и правила определения очередности организации контроля, которые основываются на составлении приоритетного списка контроля вредных веществ.

Принцип выбора веществ, включаемых в приоритетный список, основан на использовании двух комплексных показателей состояния загрязнения атмосферы[1].

Первый параметр – требуемое потребление воздуха (ТПВ, тыс.т/год/мг/м³). Это объем воздуха, необходимый для разбавления i-того вещества в количестве М_i (тыс.т/год) до уровня концентрации, равной ПДК_нм[2].

В связи с наличием двух нормативов качества атмосферного воздуха населенных мест (ПДК_сс и ПДК_мр) в Рекомендациях указаны две величины ТПВ: ТПВ₁ – среднесуточный норматив и ТПВ₂ – максимально разовый. Определяются они следующими выражениями:

ТПВ₁ = М_i / ПДК_сс (1.1)

ТПВ₂ = М_i / ПДК_мр (1.2)

Второй параметр – величина реального потребления воздуха (РПВ). Она характеризует объем воздуха, который обеспечивает разбавление выбросов i-того вещества в количестве М_i (тыс. т/год) до уровня концентрации q_i, наблюдаемой в данном месте. Используют также две величины показателя РПВ: РПВ₁, рассчитываемый с учетом среднего уровня концентрации примеси, и РПВ₂, рассчитываемый с учетом максимального уровня концентрации примеси:

РПВ₁ = М_i / q_ср (1.3)

РПВ₂ = М_i / q_макс (1.4)

Установлено, что показатель РПВ зависит от рассеивающей способности атмосферы (характеризуется специальным параметром загрязнения атмосферы (ПЗА)[3], от территории города или анализируемой зоны (L) и параметров источников выбросов в городе (анализируемой зоне).

Способ выбора примесей для контроля их содержания в атмосфере данного населенного пункта основан на сравнении соответствующих значений ТПВ и РПВ. При этом определяется, будет ли оцениваемая средняя или максимальная концентрация вредного вещества при заданных выбросах превышать соответствующие значения ПДК_сс или ПДК_мр.

Если ТПВ ³ РПВ, (1.5)

т.е. М_i / ПДК_{нм i} ³ М_i / q_i, (1.6)

тогда q_i ³ ПДК_{нм i}, (1.7)

т.е. оцениваемая концентрация примеси будет равна или превысит ПДК_нм, и i-тую примесь следует включить в список веществ, которые необходимо контролировать.

Из приведенного выше ясно, что необходимо провести сравнение ТПВ₁ с РПВ₁ и ТПВ₂ с РПВ₂.