Розрахунок системи пилогазовловлювання

ВСТУП

Підготовка професійно компетентних і досвідчених управлінських кадрів усіх рівнів і галузей господарства вимагає формування та набуття фахівцями достатніх практичних навичок для вирішення повсякденних виробничо-господарських проблем і завдань економічного, організаційного та екологічного характеру.

Практикум “Регіональна економіка”, модуль 2 “Екологія”містить теоретичні та нормативні матеріали щодо економічних інструментів регулювання природокористування, оцінки впливу на стан навколишнього середовища, стягнення зборів за забруднення природного середовища та використання природних ресурсів, а також відповідні практичні завдання.

Практичні вправи підібрані відповідно до навчальної програми курсу. Завдання складені на основі нормативних матеріалів та передбачають здійснення розрахунків, які подібні до тих, що проводяться підприємствами при заповненні екологічного паспорта, та інвестиційних проектів, обґрунтованих спільно з регіональними органами влади, а також прогнозів і концепцій соціально-економічного розвитку регіонів.

Завдання мають комплексний характер. Велика увага при складанні практичних завдань приділена особливостям еколого-економічних розрахунків щодо основних об’єктів забруднення – атмосферного повітря та водних об’єктів. Виконання практичних
завдань сприятиме засвоєнню ключових питань кожної теми, методичній інтерпретації теоретичного і фактичного матеріалу, формуванню навичок аналізу і узагальнення інформації. Такий підхід дозволить підвищити прикладний характер практичних занять, дасть змогу випробувати на практиці теоретичні знання, відпрацювати методичні прийоми їх застосування.

Дані рекомендації можуть використовувати студенти денної та заочної форм навчання.

Практичне заняття 1

АНТРОПОГЕННЕ ЗАБРУДНЕННЯ ТА ІНЖЕНЕРНА ОЦІНКА СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ЗА МЕТОДОМ В.Г. ГМОШИНСЬКОГО

Оцінити стан навколишнього природного середовища можна лише приблизно через великий обсяг статистичних даних, які необхідні для повної характеристики (про тип і кількість різних забруднювачів, їх поширення у просторі і часі, вплив на людський організм і екосистеми тощо), та відповідно значні витрати на їх збір та обробку.

В.Г. Гмошинський запропонував експрес-методи якісного і кількісного оцінювання навколишнього середовища, що дозволяють
виявити потреби у проведенні заходів з оздоровлення довкілля.

Вагомою складовою методики інженерного оцінювання стану навколишнього середовища за методом Гмошинського є процес розподілу сукупності подібних елементів (екологічних об’єктів, забруднювачів тощо), послідовне формування їх за принципом зменшення або збільшення прояву певної ознаки, властивої кожному з них. Для цього краще застосовувати один з методів експертної оцінки – парних або послідовних порівнянь, оскільки вони дозволяють відкоригувати положення кожного об’єкта в сформованій послідовності.

Врахування вагомості кожного з елементів в наступних розрахунках здійснюється через застосування коефіцієнта зважування, який визначається шляхом експертної оцінки або обчислюється за допомогою такої математичної функції:

, (1.1)

де і – номер (ранг) елемента в ранговій послідовності.

Для кількісної оцінки рівня забруднення навколишнього середовища В.Г. Гмошинський запропонував коефіцієнт забруднення навколишнього середовища, що визначається за формулою:

, (1.2)

де m – загальна кількість забруднюючих речовин, виявлених у повітрі;

N_і – фактична кількість і-ї забруднюючої речовини;

j_і – коефіцієнт зважування для і-ї забруднюючої речовини;

Ф_і – фізіологічна норма і-ї забруднюючої речовини, тобто його ГДК.

Якісна оцінка стану навколишнього середовища здійснюється за
табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Оцінка стану навколишнього середовища

Коефіцієнт Q	Токсичність
Менше 1	Нешкідлива
1-1,99	Мала
2-2,99	Істотна
3-3,99	Інтенсивна
4-5	Досить інтенсивна
Більше 5	Катастрофічна

Потреба у здійсненні природоохоронних заходів певної категорії за методом В.Г. Гмошинського визначається на підставі даних про характер впливу забруднення навколишнього середовища на різні екологічні об’єкти.

Вихідним моментом є розподіл екологічних об’єктів за ознакою зменшення їх значення для людини. Прикладом розподілу, який може застосовуватися в практичному використанні методики В.Г. Гмошинського, є така послідовність екологічних об’єктів (і – ранг об’єкта):

1) людина (i = 1);

2) домашні тварини і культурні рослини (i = 2);

3) промислові тварини і дикорослі рослини (i = 3);

4) домінуючі види біоценозу (i = 4);

5) малочисельні види рослин і тварин, які нейтральні щодо господарської діяльності людини (i = 5).

Для екологічних об’єктів, на які впливає забруднення, визначається коефіцієнт зважування за формулою 1.1. При цьому вважається, що для екологічного об’єкта “людина” коефіцієнт зважування j_і = 2.

Наступним кроком при визначенні потреби в природоохоронних заходах є формування загальної екологічної таблиці, за якою відбувається коригування коефіцієнтів зважування з врахуванням характеру негативного впливу стану довкілля на певні екологічні об’єкти (табл. 1.2).

Таблиця 1.2

Загальна екологічна таблиця

Ранг стану довкілля, γ	Стан середовища існування	Оцінка небезпечності середовища існування для екологічних об’єктів (j = γφі)
Людина і = 1	ДТКР і = 2	ПТДР і = 3	ДВБ і = 4	Нейтра-льні і = 5
	Безпечне середовище існування, забруднювачі повітря, води та ґрунту не накопичуються	2,0	1,0	0,75	0,50	0,31
	Нормальне середовище існування, але забруднювачі поступово накопичуються	4,0	2,0	1,50	1,0	0,62
	Наявні випадки зворотних морфофізіологічних порушень, що пов’язані із змінами генетичної структури популяцій	6,0	3,0	2,25	1,5	0,93
	Наявні випадки незворотних морфофізіологічних порушень	8,0	4,0	3,0	2,0	1,24
	Гранично небезпечне середовище	10,0	5,0	3,75	2,5	1,55

Критерієм нормалізації середовища існування вважається формула:

§ для певного об’єкта:

; (1.3)

§ для всієї системи:

, (1.4)

де γ_і – зважена оцінка рівня токсичності середовища існування;

γ_mах – оцінка максимально можливого рівня токсичності.

Визначення потреби у впровадженні природоохоронних заходів відбувається на підставі критерію В за таблицею 1.3.

Таблиця 1.3

Оціночна шкала потреб у здійсненні природоохоронних заходів

Критерій нормалізації, В	Засоби техніко-біологічного впливу	Критерій складності	Рівень категорії	Критерій нормалізації за рівнями категорії складності, В
0-0,09	Практично безпечне середовище	І	–	–
0,1-0,19	Організаційні заходи	ІІ	–	–
0,20-0,49	Застосування засобів фільтрації	ІІІ	Нижній (Н)	0,20-0,29
Середній (С)	0,30-0,39
Верхній (В)	0,40-0,49
0,50-0,79	Система спеціальних техніко-біологічних засобів захисту	ІV	Нижній (Н)	0,50-0,59
Середній (С)	0,60-0,69
Верхній (В)	0,70-0,79
0,80-0,97	Повна зміна технології виробництва	V	Нижній (Н)	0,80-0,89
Середній (С)	0,90-0,95
Верхній (В)	0,96-0,97
0,98-1,0	Ліквідація підприємства	VI	–	–

Завдання 1.1

Визначити коефіцієнт забруднення повітря та оцінити ступінь забруднення навколишнього середовища для трьох населених пунктів, розташованих поблизу підприємств хімічної промисловості. Зробити висновки про необхідність впровадження природоохоронних заходів.

Фізіологічна норма та коефіцієнт зважування і-ї забруднюючої речовини наведені в табл. 1.4.

Таблиця 1.4

Фізіологічна норма та коефіцієнт зважування і-ї забруднюючої речовини

Дані	Бутифос	Нітроген	Етил-бензол	Диметіламін	Діоксид азоту	Ацетальдегід	Аміак
Фізіологічна норма (ГДК), (Фі), мг/м3	0,010	0,010	0,020	0,050	0,085	0,010	0,15
Коефіцієнт зважування (jі)), одн.	1,00	1,00	0,72	0,72	0,53	0,29	0,21

Приклад розв’язання

Таблиця 1.5

Фактичний вміст забруднювачів по населених пунктах, N_і мг/м³

Дані	Бутифос	Нітроген	Етил-бензол	Диметіламін	Діоксид азоту	Ацетальдегід	Аміак
Пункт 1	0,056	0,013	0,117	0,023	0,033	0,015	0,076
Пункт 2	0,091	0,048	0,035	0,083	0,154	0,022	0,176
Пункт 3	0,040	0,037	0,021	0,005	0,042	0,009	0,018

Розраховуємо коефіцієнт забруднення (Q) навколишнього середовища для кожного з трьох населених пунктів за формулою 1.2.

. . .

Висновки

Під час проведення інженерного оцінювання навколишнього середовища за методом В.Г. Гмошинського в трьох населених пунктах отримані такі коефіцієнти забруднення: Q₁ = 2,72; Q₂ = 4,06; Q₃ = 2,03.

Використовуючи для оцінки стану навколишнього середовища табл. 1.1, встановлюємо, що в населених пунктах 1 і 3 – істотне забруднення, а в пункті 2 – інтенсивне.

Отже, потрібно втрутитися в усі три екосистеми, тому що асиміляційний потенціал природи не в змозі самостійно подолати наслідки антропогенного забруднення. Для цього необхідно вжити такі заходи:

1. Зменшити надходження забруднюючих речовин в навколишнє середовище шляхом вжиття заходів з очищення викидів та скидів, наприклад, із застосуванням очисних споруд та устаткування.

2. Здійснити заходи щодо збільшення асиміляційного потенціалу навколишнього середовища: насадження рослин, дерев тощо.

3. В другому населеному пункті взагалі можуть бути закриті підприємства, які мають шкідливі викиди.

Перевагу слід надати першому заходу, тобто зменшенню рівня забруднення навколишнього середовища.

Завдання 1.2

Визначити якісну оцінку заходів щодо оздоровлення навколишнього середовища існування, якщо відомо:

§ забруднювачі поступово накопичуються, але на людей та домашніх тварин вони безпосередньо не здійснюють шкідливого фізіологічного впливу. За іншими екологічними об’єктами наявні зворотні морфологічні порушення;

§ забруднюючі речовини поступово накопичуються. Це на людей
безпосередньо не впливає, але зафіксовані випадки незворотних порушень у домашніх тварин та культурних рослин. За іншими екологічними об’єктами наявні зворотні морфофізіологічні порушення;

§ забруднюючі речовини поступово накопичуються. Це безпосередньо не впливає на людей, але навколишнє середовище стає гранично небезпечним для існування екологічних об’єктів, що нейтрально відносно господарської діяльності людини. За іншими екологічними об’єктами наявні зворотні морфофізіологічні порушення;

§ зафіксовані випадки зворотних морфофізіологічних порушень у людей та домашніх тварин. На інші екологічні об’єкти накопичення забруднюючих речовин у навколишньому середовищі безпосередньо не здійснює негативного впливу.

Рангові оцінки екологічних об’єктів та стану навколишнього середовища відповідають наведеним у табл. 1.2.

Приклад розв’язання

На основі даних табл. 1.2 визначимо критерії нормалізації за екологічними об’єктами, що зазнають негативного впливу довкілля:

γ₁ = 4,0; γ₂ = 2,0; γ₃ = 2,25; γ₄ = 1,5; γ₅ = 0,93.

Розрахуємо критерії нормалізації середовища для всієї системи:

.

Висновки

Ситуація, що склалася із станом навколишнього середовища, оцінюється за верхнім рівнем третьої категорії складності. Для її ліквідації, тобто створення нормальних умов існування для всіх контрольованих екологічних об’єктів, необхідно застосовувати різноманітні
засоби фільтрації викидів та скидів забруднюючих речовин.

Практичне заняття 2

ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ОЦІНКИ ПРИРОДНОГО РЕСУРСУ ЗА РЕНТНИМ ПІДХОДОМ

Інформацію про стан та обсяги природних факторів можна отримати шляхом їх оцінки. Поняття оцінки в економіці пов’язане із філософською категорією “цінність”, що відбиває значення об’єкта, обумовлене людською потребою в ньому та характерними властивостями самого об’єкта. В залежності від виду людських потреб цінність може бути матеріальною, соціально-політичною, естетичною тощо.

Економічна оцінка природних ресурсів в умовах ринкової економіки може здійснюватися за декількома підходами, основні з яких – затратний, результативний, затратно-ресурсний, рентний, відтворюваний.

Рентний підхідзаснований на використанні ренти при оцінці природних ресурсів і передбачає облік споживчих властивостей природних ресурсів, тобто їх здатність задовольняти певні потреби. Така оцінка природного ресурсу може здійснюватися двома способами: за величиною ефекту (доходу), одержаного від використання в економіці одиниці даного блага; за витратами на заміщення даних природних благ за рахунок застосування інших видів капіталу (ресурсів, фінансових коштів, трудових факторів). Рентний підхід в економічній оцінці природних ресурсів має свої переваги, а саме: кращі за якістю природні ресурси отримують вищу ціну; затрати на освоєння ресурсу зорієнтовані на певний середній рівень, тому оцінка більш об’єктивна;
враховується фактор обмеженості природного ресурсу.

Рентна концепція економічної оцінки природних факторів базується на розрахунку диференційної ренти. За економіко-матема­тичним напрямком дослідження, який найбільш поширений, диференційна рента розраховується як різниця між цінністю продукції, яка отримана під час експлуатації природного ресурсу, та нормальним рівнем індивідуальних приведених витрат на її виробництво. Цінність продукції визначається за допомогою спеціально розрахованих, так званих замикаючих витрат, тобто суспільно виправданих меж витрат на приріст виробництва відповідної продукції – граничнодопустимих витрат, які суспільство готове нести заради отримання одиниці певного ресурсу. На практиці фактичні витрати замикаючого ресурсного джерела можуть не відповідати суспільно необхідним, що є суттєвим недоліком рентного підходу.

Економічна оцінка природних ресурсів (R) за рентною концепцією розраховується за формулою:

, (2.1)

де Z – замикаючі витрати на продукцію, що виробляється шляхом експлуатації природного ресурсу, грн.;

S – індивідуальні витрати на продукцію, яка отримана при експлуатації природного ресурсу, грн.;

q – коефіцієнт продуктивності природного ресурсу (визначається за врожайністю сільськогосподарських культур та розподілом земель між ними, коефіцієнтом утилізації запасів корисних копалин тощо);

a – коефіцієнт, що враховує динаміку в часі показників Z, S, q, а також ефект знецінення майбутніх витрат та результатів (дія фактора часу).

Різниця між замикаючими та індивідуальними фактичними витратами означає розмір доходу суспільства від економії на витратах у розрахунку на одиницю даного виду природного ресурсу.

Завдання 2.1

На основі зіставлення економічної оцінки 1 га сільськогосподарських угідь визначте найбільш доцільний з наведених нижче варіантів розподілу 910 га земель за напрямками використання та обґрунтуйте свої висновки.

Вихідні дані для розрахунку наведені в додатку Б.

Приклад розв’язання (1 варіант)

Таблиця 2.1

Частка відведених угідь за варіантами розподілу

Напрямки використання	Частка відведених угідь за варіантами розподілу, %
І	ІІ	ІІІ
Вирощування фруктових садів (ФС)
Вирощування овочів (ОВ)
Пасовища (П)

Таблиця 2.2

Характеристика ділянки

Показник	Значення
Фруктовий сад
Замикаючі витрати, умов. одн./га
Індивідуальні витрати, умов. одн./га
Коефіцієнт врожайності, одн.	2,0
Овочеві культури
Замикаючі витрати, умов. одн./га
Індивідуальні витрати, умов. одн./га
Коефіцієнт врожайності, одн.	1,5
Пасовища
Замикаючі витрати, умов. одн./га
Індивідуальні витрати, умов. одн./га
Коефіцієнт врожайності, одн.	1,2
Коефіцієнт, що враховує динаміку в часі показників	1,5

Визначимо економічну оцінку 1 га сільськогосподарських угідь для кожного із зазначених напрямків їх використання на основі рентного підходу за формулою 2.1:

R (ФС) = 1,5 · 2,0 · (3120 – 1510) = 4830 грн./га.

R (ОК) = 1,5 · 1,5 · (1210 – 600) = 1372,5 грн./га.

R (П) = 1,5 · 1,2 · (274 – 139) = 243 грн./га.

Визначимо загальну економічну оцінку досліджуваних 910 га землі для кожного з трьох запропонованих варіантів розподілу між можливими напрямками використання:

R₁ = 910 · (0,1 · 4830 + 0,5 · 1372,5 + 0,4 · 243) = 1152469,5 грн.

R₂ = 910 · (0,45 · 4830 + 0,2 · 1372,5 + 0,35 · 243) = 2305075,5 грн.

R₃ = 910 · (0,3 · 4830 + 0,55 · 1372,5 + 0,15 · 243) = 2038695,75 грн.

Висновки

Серед запропонованих напрямків розподілу сільськогосподарських угідь за напрямками використання найбільш доцільним є другий варіант, оскільки він дозволяє суспільству отримати найбільш високий обсяг доходів від експлуатації даного природного ресурсу.

Завдання 2.2

Провести грошову оцінку земельної ділянки, вкритої лісом, якщо очікується, що ймовірна вартість продажу земельної ділянки після четвертого року її експлуатації становитиме 10 млн. грн.

Вихідні дані для розрахунку наведені в додатку Б.

Приклад розв’язання (1 варіант)

Таблиця 2.3

Вихідні дані

Показник	Період
Дохід від реалізації, млн. грн.: - деревини - інших лісових ресурсів
Дохід від надання, тис. грн.: - мисливських послуг - рекреаційних послуг
Технологічні витрати на вирощування лісу, млн. грн.
Витрати первинної переробки, млн. грн.	0,6	0,7	0,8	1,1
Витрати реалізації, млн. грн.	0,9	0,5	0,8	0,4
Прибуток за період обороту рубки, тис. грн.
Норма віддачі на інвеcтований в земельну ділянку капітал, %

Оскільки вибір методичного підходу при проведенні грошової оцінки земельних ділянок здійснюється за критерієм повноти інформації про об'єкт оцінки, то, проаналізувавши вихідні дані, можна
зробити висновок про доцільність застосування методу непрямої капіталізації доходу.

Розрахуємо рентний дохід, отримання якого очікується при експлуатації землі як фактора лісогосподарського виробництва протягом чотирьох років.

Д_О1 = (40 + 15 + 0,115 + 0,08) – (10 + 0,6 + 0,9) + 0,7 = 44,395 млн. грн.

Д_О2 = (21 + 12 + 0,11 + 0,095) – (12 + 0,7 + 0,5) + 0,75 = 20,755 млн. грн.

Д_О3 = (37 + 9 + 0,1 + 0,065) – (8 + 0,8 + 0,8) + 0,59 = 37,155 млн. грн.

Д_О4 = (34 + 14 + 0,095 + 0,075) – (9 + 1,1 + 0,4) + 0,8 = 38,47 млн. грн.

Визначимо ціну земельної ділянки за методом непрямої капіталізації доходу за формулою 2.2, враховуючи, що С_к = 0,15:

, (2.2)

де Д_Оі – очікуваний чистий операційний або рентний дохід за і-й рік, грн.;

Р – очікувана вартість земельної ділянки на момент її продажу у майбутньому, грн.;

t – період, який враховується при непрямій капіталізації чистого операційного або рентного доходу, рік.

млн. грн.

Висновки

Грошова оцінка земельної ділянки, вкритої лісом, становить 110,7234 млн. грн.

Практичне заняття 3

Екологічне нормування. Визначення граничнодопустимих викидів (ГДВ) шкідливих речовин в атмосферу

Екологічне нормування являє собою один з ефективних заходів охорони довкілля та раціонального використання природних ресурсів в умовах застосування недосконалих в екологічному відношенні технологій. Основу екологічного нормування становить визначення граничнодопустимої концентрації (ГДК), яка відноситься до нормативів екологічної безпеки і є постійно діючим стандартом якості навколишнього середовища.

Граничнодопустима концентрація (ГДК) – максимальна кількість шкідливих речовин в одиниці об’єму або маси середовища
(води, повітря, ґрунту, продуктів харчування), яка при достатньо тривалій дії практично не впливає на стан здоров’я людини та не викликає негативних наслідків у житті майбутніх поколінь. Дані ГДК найбільш поширених забруднюючих речовин наведені в табл. 3.1.

Для того, щоб вимоги нормативів екологічної безпеки виконувалися, кожному підприємству з урахуванням місцевих вимог і фонового рівня забруднення встановлюються нормативи, що обмежують викиди, скиди забруднюючих речовин і розміщення відходів. До обмежувальних нормативів негативного впливу відносяться ГДВ та ГДС.

Граничнодопустимі викиди (ГДВ) – це кількість шкідливих речовин, яка надходить у повітряне середовище з окремого джерела за одиницю часу та з урахуванням дії інших джерел, не створює рівня забруднення, що перевищує ГДК на межі санітарно-захисної зони (ділянка землі навколо підприємств, засаджена пилостійкими деревами, що відокремлює їх від житлових масивів з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров’я людей).

Таблиця 3.1

Граничнодопустимі концентрації деяких шкідливих речовин

ГДК шкідливих речовин
у водних об’єктах, мг/л	в атмосфері населених пунктів, мг/м3	в ґрунтах, мг/кг
Речовина	ГДК	Речовина	ГДК макс. разова	ГДК середньо-добова	Речовина	ГДК
Аміак	2,0	Нітробензол	0,008	0,008	Метали
Амонія сульфат	1,0	Діоксид сірки	0,5	0,05	Ванадій
Активний хлор	–	Сірководень	0,008	0,008	Кобальт	5,0
Ацетон	2,2	Хром	0,0015	0,0015	Марганець:
Бензол	0,5	Фосфорний ангідрид	0,15	0,05	чорнозему
Дихлоретан	ОДР 0,02	Оксиди азоту	–	0,04	дерно-підзолист. ґрунту:
Залізо	0,3	Пил бавовни	0,5	0,04	рН = 4
Кадмій	0,001	Пил нетоксичний	0,5	0,15	рН = 5,1-5,9
Капролактам	1,0	Оксиди міді	–	0,002	рН = 6
Кобальт	0,1	Формальдегід	–	0,003	Мідь	3,0
Кремній	10,0	Фенол	–	0,003	Нікель	4,0
Марганець	0,1	Пари свинцю	0,0003	0,0003	Ртуть	2,1
Мідь	1,0	Пари ртуті	–	0,0003	Свинець
Натрій	200,0	Гексахлоран	0,03	0,003	Свинець (рухлива форма)	6,0
Нафтопродукти	0,1	Кіптява (сажа)	0,15	0,05	Хром	6,0
Нікель	0,1	Метафос	0,001	-	Цинк
Нітрати	45,0	Солі нікелю	–	0,0002	Неорганічні сполуки
Нітрити	3,0	Двоокис телуру	–	0,00001	Нітрати
Ртуть	0,0005	Трихлорметан	–	0,03	Миш’як
Свинець	0,03	Пари сірчаної кислоти	0,3	0,1	Сірководень	0,4
Селен	0,01	Хлор	0,1	0,03	Суперфосфат
Скипидар	0,2	Хлорид заліза	–	0,004	Фториди
Фенол	0,001	Чадний газ	3,0	1,0	Ароматичні вуглеводні
Хром (С23+)	0,5	Пари оцтової кислоти	0,2	0,06	Бензол	0,3
Хром (С26+)	0,05	Ацетон	0,35	0,35	Ізопропилбензол	0,5
Цинк	1,0	Нафталін	0,003	0,003	Ксилоли	0,3
Етиленгліколь	1,0	Пеніцилін	0,05	0,002	Стирол	0,1
Аміак	0,2	0,004	Толуол	0,3
Диоксид вуглецю, СО2			Добрива та ПАР
Бензин		1,5	Рідкі добрива з дода­ванням марганцю
Пари фтороводню	0,02	0,005	Азотно-калійні
ПАР	0,2

3.1. Визначення граничнодопустимих викидів

Норматив ГДВ визначається для кожної забруднюючої речовини, що викидається з пилогазоповітряною сумішшю.

Величина ГДВ шкідливої речовини з одиночного точкового джерела з круглим устям при відомих висоті димаря і величині фонової концентрації даної шкідливої речовини в приземному шарі повітря, коли С_ф ≤ ГДК, визначається за формулою:

, (3.1)

де ГДВ_і – граничнодопустимий викид i-ї забруднюючої речовини, г/с;

ГДК_і – граничнодопустима (максимально разова) концентрація i-ї забруднюючої речовини в приземному шарі повітря, мг/м³ (табл. 3.1);

С_ф – фонова (природна) концентрація i-ї забруднюючої речовини у приземному шарі повітря, мг/м³;

Н – висота джерела викиду (димаря), м;

ν – об’ємна швидкість газу (втрата викинутих газів), м³/с;

А – коефіцієнт, що визначає умови розсіювання домішок у залежності від географічного регіону (табл. 3.2);

Dt – різниця температур викинутих газів і навколишнього атмосферного повітря:

Dt= t_г – t_п , (3.2)

де t_п – температура зовнішнього повітря, °С;

t_г – температура викинутих газів, °С;

F – коефіцієнт, що враховує швидкість осідання забруднюючих речовин, одн. (табл. 3.3);

m, n – коефіцієнти, що враховують умови виходу суміші з устя джерела викиду, одн.;

j – коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості (j =1,0 на рівнинній місцевості або з перепадом висоти не більше від 50 м на 1 км), одн.

Таблиця 3.2

Значення коефіцієнта температурної стратифікації атмосфери

Географічний район	А
Європейська територія СНД і Урал на північ від 520пн. ш. (за винятком центру європейської території), Україна
Для розташованих в Україні джерел на висоті 200 м у зоні від 500до 520пн. ш.
Те саме на південь від 520пн. ш.

Таблиця 3.3

Значення коефіцієнта, що враховує швидкість осідання забруднень

Вид домішок	F
Для газоподібних забруднювачів і тонкодисперсного пилу
Для крупнодисперсного пилу:
- з коефіцієнтом очищення ³ 90 %;
- з коефіцієнтом очищення від 75 до 90 %	2,5
- при відсутності очищення або з коефіцієнтом очищення < 75 %, а також при наявності водяної пари

Об’ємна швидкість газу визначається за формулою:

, (3.3)

де Q – середня кількість газів, що викидаються, м³/год.

Розрахунки коефіцієнта m

Значення коефіцієнта m залежить від параметра f, що розраховується за формулою:

, (3.4)

де D – діаметр устя джерела викиду, м;

w₀ – середня швидкість виходу пилогазоповітряної суміші з устя, м/с, розраховується за формулою:

, (3.5)

Розрахунок коефіцієнта m здійснюється за таким алгоритмом:

1) якщо f < 100:

; (3.6)

2) якщо f ≥ 100:

. (3.7)

Розрахунки коефіцієнта n

Величина коефіцієнтаn є функцією додаткового параметра v_м, який дорівнює:

. (3.8)

Залежно від значення допоміжного параметра v_м, коефіцієнт п розраховується:

1) якщо v_м < 0,5, то ; (3.9)

2) якщо 0,5 < v_м < 2, то ; (3.10)

3) якщо v_м > 2, то n = 1. (3.11)

Розрахунок системи пилогазовловлювання

Якщо з будь-якої причини відбулися зміни у технологічному процесі, і внаслідок цього змінилася кількість викидів забруднюючих речовин, необхідно зробити перерахунок ГДВ по кожній забруднюючій речовині. Потім визначити, чи придатна існуюча на підприємстві система очищення газів, чи її необхідно удосконалити за певним забруднювачем. Такий аналіз проводиться у два етапи:

1. Визначається початкова запиленість (Z_поч) або концентрація газоподібних забруднюючих речовин у газах, що надходять (г/м³), по кожній забруднюючій речовині за формулою:

, (3.12)

де q₁ – середня кількість і-ї забруднюючої речовини, що викидається, кг/год;

Q – середня кількість газів, що викидаються, м³/год.

2. Визначаються вимоги до концентрації шкідливих речовин на викиди системи пилогазоуловлювання з урахуванням ГДВ. Розраховується допустима концентрація для кожної забруднюючої речовини (Z_доп , г/м³) за формулою:

. (3.13)

Якщо Z_доп < Z_поч, необхідно провести очищення газів.

На основі таких розрахунків здійснюється відбір апаратів для очищення газів, що викидаються.

Завдання 3.1

Визначити граничнодопустимий викид для деяких забруднюючих речовин, що викидаються з газами ливарного виробництва. Встановити, чи потрібне додаткове очищення газів по відповідній забруднюючій речовині чи ні.

Для розрахунку при виборі ГДК₁ та ГДК₂ використовувати дані для таких забруднюючих речовин (табл. 3.1):

§ варіанти 1, 5, 9, 13 – сажа і діоксид сірки SO₂ (коефіцієнт F = 1);

§ варіанти 2, 6, 10, 14 – аміак і діоксид сірки SO₂ (коефіцієнт F = 2,5);

§ варіанти 3, 7, 11, 15 – вуглекислий газ (діоксид вуглецю СО₂) і діоксид сірки SO₂ (коефіцієнт F = 3);

§ варіанти 4, 8, 12 – пил нетоксичний і вуглекислий газ (діоксид вуглецю СО₂) (коефіцієнт F = 2).

Дані про фонову концентрацію забруднюючих речовин і температуру зовнішнього повітря подані в табл. 3.4. Величину фонової концентрації прийняти для всіх інгредієнтів викиду.

Таблиця 3.4

Фонова концентрація та температура зовнішнього повітря

Варіант	Сф, мг/м3	tп, °С
1,6,11	0,001	25,1
2,7,12		20,7
3,8,13	0,002	18,6
4,9,14	0,03	21,5
5,10,15	0,05	22,1

Інші вихідні дані для розрахунку наведені в додатку В.

Приклад розв’язання (1 варіант)

Розрахуємо об’ємну швидкість газу, використовуючи формулу 3.3:

м³/с.

Розрахуємо різницю температур Dt за формулою 3.2:

Dt = t_г – t_п = 160 – 25,1 = 134,9 °С.

Для визначення коефіцієнта n знайдемо параметр v_м за формулою 3.8:

.

Отже, якщо v_м = 1,272, то n знаходимо за формулою 3.10:

.

Для визначення коефіцієнта m розрахуємо середню швидкість виходу пилогазоповітряної суміші w₀ з устя за формулою 3.5:

м/с.

Визначимо допоміжний параметр f за формулою 3.4:

.

Враховуючи, що f ≤100, можна знайти m за формулою 3.6:

.

Отже, можна розрахувати ГДВ₁ та ГДВ₂ за формулою 3.1:

г/с.

г/с.

Розрахуємо початкову запиленість або концентрацію газоподібних забруднюючих речовин за формулою 3.12:

;

.

Визначимо концентрації шкідливих речовин на викиді системи пилогазоуловлювання з урахуванням ГДВ за формулою 3.13:

;

.

Тобто:

Z_доп1= 0,78; Z_поч1= 8,823;

Z_доп2= 2,66; Z_поч2= 1,471.

Висновки

Початкова концентрація сажі (Z_поч1= 8,823) значно більша за допустиму концентрацію (Z_доп1= 0,78), тому необхідно проводити додаткові заходи щодо очищення газів від неї.

Менш небезпечна ситуація спостерігається стосовно вмісту в газах діоксиду сірки (SO₂). Початкова концентрація SO₂ не перевищує допустиму концентрацію (Z_поч2= 1,471; Z_доп2= 2,66), що свідчить про відсутність необхідності додаткового очищення викидів від цієї забруднюючої речовини.

Практичне заняття 4

ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИХ ЗБИТКІВ ВІД ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

Економічні збитки – це виражені у вартісній формі фактичні і можливі витрати, заподіяні економічним суб’єктам внаслідок екодеструктивного впливу, а також додаткові витрати на компенсацію цих збитків.

У практиці управління і планування процесом природокористування розрізняють п’ять видів економічних збитків: фактичні, можливі, відведені, ліквідовані, потенційні. Для їх визначення користуються емпіричним методом. Емпірична (спрощена) методика дозволяє встановити лише приблизні масштаби економічних збитків і ефективності заходів щодо запобігання або ліквідації збитків від забруднення.

При цьому оцінка економічного збитку, заподіяного річними викидами забруднюючих речовин в природне середовище (атмосферне та водне) від окремих стаціонарних джерел забруднення, визначається за формулою:

1) для водних об'єктів:

; (4.1)

2) для атмосфери:

, (4.2)

де m_i – фактичний обсяг (маса) викиду забруднюючої речовини;

a_i – відносна агресивність (рівень небезпечності для живого) і-ї забруднюючої речовини (табл. 4.1 – 4.2);

γ – вартісна оцінка збитку від одиниці викиду шкідливих речовин (коефіцієнт переведення обсягів забруднення у грошові одиниці);

σ – коефіцієнт, що враховує регіональні особливості території зони активного забруднення (табл. 4.3 – 4.4);

f – коефіцієнт, що враховує характер розсіювання забруднюючої речовини у атмосфері та визначається на підставі інженерно-технічних розрахунків:

§ для газоподібних домішок та дрібнодисперсних часток (пил та аерозолі) з дуже малою швидкістю осідання (менше 1 см/с) вважається, що:

, (4.3)

де h – геометрична висота устя джерела по відношенню до середнього рівня зони активного забруднення, м;

φ – поправка на підйом факела викидів в атмосферу, що розраховується за формулою:

, (4.4)

де ΔТ – середньорічне значення різниці температур в усті джерела (труби) та навколишньому середовищі, ⁰С;

u – середньорічне значення швидкості вітру на рівні флюгера, м/с. У випадках, коли його значення невідоме, вважається, що u = 3;

§ для часток пилу та аерозолів, що осідають зі швидкістю від 1 до 20 см/с, вважається, що:

; (4.5)

§ для часток, які осідають зі швидкістю більше 20 см/с, вважається, що незалежно від значення h, φ, ΔТ та
u: f = f₃ = 10.

Таблиця 4.1

Значення величини А_і для деяких речовин, умов. т/т

Речовина	Аі
Окис вуглеводу
Сірчаний ангідрид
Сірководень	54,8
Сірчана кислота
Окиси азоту	41,1
Аміак	10,4
Ацетон	2,22
Метил меркаптан
Фенол

Продовження табл. 4.1

Речовина	Аі
Ацетальдегід	41,6
3,4 – бензопирен	12,6 · 105
Ціаністий водень
Пари газоподібних з’єднань фтору
Хлор молекулярний	89,4
Окиси алюмінію	33,8
Двоокис кремнію	83,2
Сажа без домішок (пил без врахування домішок)	41,5
Окиси натрію, магнію, калію, заліза, стронцію, вольфраму, вісмуту	15,1
Дров’яний пил	19,6
П’ятиокис ванадію
Марганець та його окиси
Нікель та його окиси
Окис цинку
Окис миш’яку
Неорганічні з’єднання ртуті
Неорганічні з’єднання свинцю

Таблиця 4.2

Значення А_і для деяких видів пилу, умов. т/т

Вид пилу	Аі
Зола вугілля
Коксівний пил та агломераційний пил, що викидається підприємствами чорної металургії
Кам’яновугільний пил
Цементний пил
Пил тальку
Пил гіпсу, вапна
Пил слюди

Таблиця 4.3

Значення показника, який враховує регіональні особливості
території активного забруднення

Тип території	σj
Курорти, санаторії, заповідники, заказники
Приміські зони відпочинку, садові та дачні кооперативи і товариства
Населені місця із щільністю населення п чол./га	0,1 (чол./га) · п
Центральна частина міст з населенням понад 300 тис. чол.
Території промислових підприємств (з врахуванням захисних зон промислових вузлів)
Ліси
Група 1	0,2
Група 2	0,1
Група 3	0,025
Сільськогосподарські землі
Рілля в Південній зоні	0,25
Рілля ЦЧР	0,15
Сади, виноградники *	0,5
Пасовища, сінокоси *	0,05

^*Для пасовищ, садів, виноградників та сінокосів, що зрошуються, вказані значення необхідно помножити на 2.

Таблиця 4.4

Значення показника відносної небезпечності забруднення
водогосподарських ділянок

№ ділянки	Басейни рік	Адміністративний склад	σj
	Дністер, устя	Львівська (південь), Івано-Франківська (без південної частини), Тернопільська (південь та центр), Чернівецька (північ), Вінницька (південно-західна частина), Хмельницька (південь) області	1,84
	Дніпро	Рівненська, Волинська, Хмельницька (північ), Житомирська, Чернігівська (без півдня), Київська (північ), Тернопільська (північ), Сумська (північ) області	1,75
	Дніпро, Каховський гідровузол	Київська (південний схід), Черкаська (північ та схід), Полтавська, Сумська (південь), Харківська (захід), Дніпропетровська (без західної частини), Запорізька (північ), Херсонська (північ), Донецька (захід) області	2,33
	Дніпро	Херсонська (захід), Дніпропетровська (захід) області	0,99
	Сіверський Донець, устя	Харківська (схід та центр), Луганська, Донецька (північ) області	3,79

Якщо вихідними даними забруднення атмосфери є концентрація шкідливих речовин, то обсяг економічних збитків (З_а) визначається за формулою:

З_а =∑ З_з.н. · R + ∑З_к.г · R + ∑З_с.г · S + ∑З_пр · Ф, (4.6)

де З_з.н – питомі збитки, завдані здоров’ю населення, грн. на 1 особу (табл. 4.5);

З_к.г – питомі збитки комунальному господарству, грн. (табл. 4.5);

R – кількість населення в зоні впливу підприємства;

З_с.г – питомі збитки сільському і лісовому господарству, грн. (табл. 4.6);

S – площа сільськогосподарських і лісових угідь, га;

З_пр – питомі збитки промисловості, грн. на 1 млн. грн. фондів (табл. 4.6);

Ф – вартість основних промислово-виробничих фондів, млн. грн.

Таблиця 4.5.

Питомі збитки, завдані здоров’ю населення і комунальному
господарству (на 1 особу), залежно від концентрації пилу
й сірчаного ангідриду в приземному шарі атмосфери

Середньо-річна концен-трація пилу, мг/м3	Питомі збитки, грн.	Середньорічна концентрація сірчаного ангідриду, мг/м3	Питомі збитки, грн.
здоров’ю населення	комунальному господарству	здоров’ю населення	комунальному господарству
0,30			0,10
0,45			0,15
0,60			0,20
0,75			0,25
0,90			0,30
1,05			0,35
1,20			0,40
1,35			0,45
1,50			0,50
1,65			0,55

Таблиця 4.6

Питомі збитки сільському господарству (на 1 га) та промисловості
(на 1 млн. грн. фондів) залежно від концентрації пилу
та сірчаного ангідриду в приземному шарі атмосфери

Середньо-річна концентрація пилу, мг/м3	Питомі збитки, грн.	Середньо-річна концентрація сірчаного ангідриду, мг/м3	Питомі збитки, грн.
сільському і лісовому господар-ству	промис-ловості	сільському і лісовому господар-ству	промисловості
0,1			0,05		–
0,2			0,1
0,3			0,2
0,5			0,3
0,6			0,4
0,9			0,5
1,2			0,6
1,5			0,7
1,8			0,8

Якщо параметри забруднення атмосфери виражені в тоннах, економічні збитки визначаються за формулою:

З_а =∑ f₁ · f₂ · З_d^а· М_в , (4.7)

де f₁– коефіцієнт, що враховує кількість населення, якому завдано збитків (табл. 4.7);

f₂ – коефіцієнт, який враховує народногосподарське значення населеного пункту (табл. 4.8);

З_d^а – питомі збитки від 1 т шкідливої речовини, що надійшла в атмосферу, грн/т;

М_в – маса викиду в атмосферу, т/рік.

Таблиця 4.7

Значення коефіцієнта, що враховує кількість жителів населеного пункту

Чисельність населення, тис. осіб	Значення коефіцієнта f1
До 100
100,1-250	1,2
250,1-500	1,35
500,1-1000	1,55
понад 1000	1,8

Таблиця 4.8

Значення коефіцієнта, що враховує народногосподарське значення
населеного пункту

№ пор.	Тип населеного пункту	Значення коефіцієнта f2
	Організаційно-господарські та культурно-побутові центри місцевого значення з перевагою аграрно-промислових функцій (районні центри, міста районного значення, селища та села)
	Багатофункціональні центри, центри з перевагою промислових і транспортних функцій (обласні центри, міста державного значення)	1,25
	Населені пункти, віднесені до курортних	1,65

Розмір компенсації збитків в одиницях національної валюти (З_к) визначається за формулою:

З_к = М_і · 1,1П · А_і · К_т · К_зі , (4.8)

де М_і – маса і-ї забруднюючої речовини, викинутої в атмосферне повітря понаднормативно, т;

1,1П – базова ставка компенсації збитків у частках мінімальної заробітної плати (П) за 1 т умовної забруднюючої речовини на момент перевірки, од. національної валюти/т;

А_і – безрозмірний показник відносної небезпечності і-ї забруднюючої речовини;

К_т – коефіцієнт, що враховує територіальні соціально-економічні особливості;

К_зі – коефіцієнт, що залежить від рівня забруднення атмосферного повітря населеного пункту і-ю забруднюючою речовиною.

Розрахунок маси наднормативних викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря (М_і) виконується за формулою:

М_і = 0,0036 (V_і · С_і – М_ді) · Т, (4.9)

де V_і – об’ємна витрата газопилового потоку на виході з джерела, м³/с;

С_і – середня концентрація і-ї забруднюючої речовини (із серії відібраних проб), г/м³, розрахована як середня арифметична;

М_ді – потужність дозволеного викиду і-ї забруднюючої речовини для цього джерела, г/с, встановлена дозволом на викид;

Т – час роботи джерела в режимі наднормативного викиду, год.

Економічні збитки від забруднення води (З_в) визначаються за
формулою:

З_в =∑ l ·З_d^в · М_с , (4.10)

де l – коефіцієнт, який враховує розташування джерела викиду та водозабезпеченість регіону (табл. 4.9);

З_d^в – питомі збитки від скиду 1 т забруднюючої речовини у воду (табл. 4.10);

М_с – маса викиду у воду, т/рік.

Таблиця 4.9

Регіональні (басейнові) коефіцієнти l

Басейни морів і річок	Значення коефіцієнта
Азовське море	2,0
Чорне море	2,0
Дунай	2,2
Тиса	3,0
Прут	3,0
Дністер	2,8
Дніпро (від кордону України до м. Києва)	2,5
Дніпро (Каховський гідровузол до Чорного моря)	1,8
Басейни морів і річок	Значення коефіцієнта
Західний Буг та ріки басейну Вісли	2,5
Десна	2,5
Південний Буг	2,2
Річки Кримського півострова	2,8
Сіверський Донець	2,2
Міус	2,2
Кальміус	2,2

Таблиця 4.10

Питомі збитки за скиди окремих забруднюючих речовин у водні об’єкти*