Расчет рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы

Загрязнения атмосферы токсическими веществами.

Расчет максимальной приземной концентрации вредного вещества в приземном слое атмосферы

В нашей стране методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, определена Общесоюзным нормативным документом – ОНД-86. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м , мг/м³, при выбросе нагретой(ΔТ > 0°С) газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается на расстоянии х_м , м, от источника и определяется по формуле:

,

где А- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (характеризует изменение температуры с высотой), различен на разных территориях России (Европейская территория А=200);

М- массовый расход выбрасываемого из источника вредного вещества, г/с;

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газов F=1, для мелкодисперсных аэрозолей с диаметром частиц меньше 5 мкм и при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% F=2, при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов от75 до 90% F=2,5 , для крупнодисперсных с диаметром частиц более 20 мкм и при среднем значении эксплутационном коэффициенте очистки выбросов менее 75% или при отсутствии очистки F=3) ;

m и n- безразмерные параметры, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

η- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности (перепад высот не более 50м на 1км) η=1;

Н- высота источника выброса над уровнем земли, м;

ΔT- разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси T_г и окружающего атмосферного воздуха Т_в, ºС;

V₁- расход газовоздушной смеси , м³/с, определяемый по формуле

,

здесь D– диаметр устья источника, м; ω₀- средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья иcточника выброса, м/с.

Значения мощности выброса М и расхода газовоздушной смеси V₁ при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного процесса нормами.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υ_м, υ_м ^′ , f_е (эти параметры характеризуют условия истечения газовой струи из устья трубы):

; ; ; .

Коэффициент m определяется в зависимости от f по следующим формулам:

при f<100 ;

при f≥100 .

При f<100 коэффициент n определяется по следующим формулам:

если ≥2, то ;

если 0,5≤ <2, то ;

если <0,5, то .

При f≥100 или ΔT≈0 °С, то есть для холодных выбросов, расчет максимальной концентрации ведется по формуле:

. (2)

Коэффициент n определяется так же, как в предыдущем случае, но при этом υ_м= υ_м ^′.

По расчетной концентрации С_м оценивается санитарно-экологическая ситуация, которая считается благополучной при С_м≤ .

Если в выбросах присутствуют несколько вредных веществ, то оценивая санитарно-экологическую ситуацию, необходимо учитывать их функциональное действие на организм человека, при этом возможны следующие случаи:

1. Все вещества функционально-разнонаправленного действия, если при этом выполняется условие С_м≤ для каждого вещества – санитарно-экологическая ситуация соответствует гигиеническим нормативам.

2. Если все вещества функционально-однонаправленного действия (прил. 1), то сначала рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q по формуле

,

где С₁, С₂ … С_n – концентрации вредных веществ функционально-однонаправленного действия, присутствующих в выбросах, мг/м³; , , … – максимально разовые предельно допустимые концентрации веществ функционально однонаправленного действия, присутствующих в выбросах, мг/м³.

Если при этом выполняется условие q≤1 – санитарно-экологическая ситуация соответствует гигиеническим нормативам.

3. Если в выбросах имеется несколько групп функционального действия вредных веществ, то расчет ведется для каждой группы, как в п.2.

Расчет расстояния от источника, на котором достигается максимальная приземная концентрация вещества х_м

Расстояние х_м, м, от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация вредного вещества С_м в приземном слое, определяется по формуле

,

где d- безразмерный параметр, который определяется в зависимости от параметров f, υ_м, υ_м ^′ , f_е.

При f<100 (нагретые газы):

если ≤0.5, то ;

если 0,5< ≤2, то ;

если >2, то ;

при f≥100 или ΔT≈0 °С:

если υ_м′≤0,5, то ;

если 0,5<υ_м′≤2, то ;

если υ_м′>2, то .