Распространение загрязняющих веществ в воздухе и определение их концентраций

для оценки состояния атмосферного воздуха и уровня его загрязнения необходимо знать концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы, который определен нормативно на высоте 2 м от поверхности Земли. Все расчеты, замеры и уровни ПДК относятся к этому слою атмосферы.

Различают источники выбросов точечные (трубы), площадные (склад песка), линейные (аэрационные фонари).

Теоретической основой процесса распространения примесей является теория массопереноса, по которой составлено основное уравнение диффузии. Решение этого уравнения связано с рядом допущений и гипотез. Статические теории (например, теория Тейлора) привели к созданию ряда формул для расчета приземных концентраций от разных источников.

В России приняты нормы Госкомгидромета, которые устанавливают методику расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промпредприятий. Эти нормы изложены в документе ОНД-86, по которому составлен ряд программ для ПЭВМ (например, «Эколог», «ЭОЛ», «Эфир» и т. д.).

Ниже приведен порядок расчета.

Максимальная концентрация С_м мг/м³, создаваемая точечным источником (для «нагретых» газов), при неблагоприятных условиях определяется по формуле:

, (22)

где А – коэффициент температурной стратификации атмосферы в районе размещения предприятия (140-180 для средней полосы России);

М – выбросы, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий оседание частиц в атмосферном воздухе. Для газообразных вредных веществ и мелких аэрозолей F = 1, для влажных пылей и крупных аэрозолей F = 2¸3 в зависимости от коэффициента очистки выбросов;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газов из трубы;

h – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабо пересеченной местности h= 1;

Н – геометрическая высота источника выброса, м;

V – расход газовоздушной смеси, м³/с, ; (23)

D – диаметр устья источника.м; w₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смечи, м/с;

DТ – разность температур газовоздушной смеси (Т_ух) и окружающей среды (Т_в).

при определении DТ значение Т_в принимают равным средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца.

Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается принимать Т_в равной средней температуре наружного воздуха наиболее холодного периода.

Значения коэффициентов m, n зависят от параметров f, v_м, v_м¢, f_е, которые определяются по рис. 9.3 и 9.4.

; (24)

; (25)

; (26)

. (27)

значение коэффициента m определяется по формулам:

при f <100, (28) при f ³. 100. (29)

Для f_е <f < 100 значение m вычисляется при f = f_е.

Коэффициент n при f <100 определяется в зависимости от v_м по формулам:

n = 1 при v_м > 2; (30)

n = 0,532 v²_м – 2,13 v_м +3,13 при 0,5 < v_м < 2; (31)

n = 4,4 v_м при 0 < v_м < 0,5. (32)

Рис. 5. Определение коэффициентов m

рис. 6. Определение коэффициентов n

Расстояние от источника х_м, на котором наблюдается максимальная концентрация С_м, составляет:

, (33)

где d – безразмерный коэффициент.

При f < 100:

при ν_м < 0,5; (34)

при 0,5 <ν_м < 2,0; (35)

при ν_м > 2,0. (36)

значение концентрации С по оси факела на различных расстояниях при опасной скорости ветра:

С = S₁ × С_м , (37)

где S₁ вычисляется по рис. 7

рис. 7. К определению значения безразмерного коэффициента S₁:

1 – легкая примесь; 2 – тяжелая примесь

В приложении приведен пример расчета выброса от котельной (ОДН-86).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час/НИИ атмосфера. – М., 1999.

2. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.- Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

3. Полонский В.М. Охрана воздушного бассейна заводов строительной индустрии: Учебное пособие. – Самара, 2006.

4. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. – Л., 1986.