Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом

Міністерство аграрної політики України

Вінницький Національний аграрний університет

Агрономічний факультет

Кафедра екології та охорони навколишнього середовища


КУРСОВий проект

з дисципліни: Моделювання та прогнозування стану довкілля

на тему: Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом


Студентка: О.О. Демчук

гр. 51 ЕО,

агрономічний факультет

Викладач: М.В.Первачук

кандидат с-г наук, доцент


ВІННИЦЯ - 2013

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ)


Студента ________ Демчук Оксани Олександрівни_______________

Тема курсового проекту (роботи) Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території підприємства при викидах забруднення точковим джерелом.

Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи) ________________

Вихідні дані до проекту (роботи) Методичні вказівки, навчальна та наукова література

Перелік графічного матеріалу: графік зміни концентрації забруднюючих речовин

Дата видачі завдання


Календарний план

№ порНайменування етапів курсового проекту (роботи)Строк виконання роботиПримітка1Вступ2Огляд літератури3Методика проведення досліджень4Результати роботи5Висновки

Студент _____________ Демчук О.О.

Керівник ___________ Первачук М.В.


Реферат


Курсовий проект на тему "Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом" викладено на 38 сторінках машинописного тексту. Він складається із трьох основних розділів. При написанні використано 13 літературних джерел.

Встановлено, що при викидах газопилового потоку із котельні на відстані 1981 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація SO2, яка становить 0,45 мг/м3.

При викидах газопилового потоку із вентиляції на відстані 54.3 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація SO2, яка становить 7.05 мг/м3.

Максимальна концентрація SO2 при викиді із пічної труби становить 0.47 мг/м3 і спостерігається на відстані 1742 м.

При запровадженні очистки газопилових потоків на 90% можна досягти зниження максимальної приземної концентрації до безпечного рівня при викидах із вентиляції.

Ключові слова: атмосферне повітря, забруднення, вуглекислий газ, приземна концентрація.


ВСТУП


Використання атмосферного повітря, як і інших природних ресурсів, призводить як до позитивних так і негативних наслідків.

При інтенсивному розвитку промисловості, енергетики, автотранспорту забруднення атмосферного повітря значно зросло, що обумовлює зміни в навколишньому середовищі.

Щорічно в атмосферу викидається велика кількість різноманітних речовин, кожна з яких небезпечна для живих організмів і завдає шкоди матеріальним цінностям (будівлі, споруди, дорожні покриття тощо), наносячи великі економічні збитки.

Застосування недосконалих технологій, відсутність надійних та ефективних очисних споруд, збільшення кількості автомобілів призвели до критичного стану атмосферного повітря.

Входження України до загальноєвропейської системи екологічної безпеки вимагає проведення належної природоохоронної політики, що забезпечить екологічно безпечний соціально-економічний розвиток країни. Реалізація цього завдання можлива за умови створення надійної системи еколого-статистичної інформації, яка дасть обєктивне уявлення про обсяги природних ресурсів, якість природного середовища, інтенсивність та основні негативні наслідки антропогенного впливу на природу.

Особливо складна екологічна ситуація склалася у великих містах та промислово розвинутих регіонах України, де існують високі концентрації шкідливих речовин у повітрі.

Значну частку забруднення атмосферного повітря складають викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами автотранспорту.

Визначення антропогенного впливу на стан атмосферного повітря в межах м.Вінниця - одне з найактуальніших завдань, яке передбачає отримання достовірної інформації про концентрацію забруднюючих речовин в повітрі, про основні проблеми повязані з негативним антропогенним впливом на локальному рівні, який впливає на стан здоровя населення та атмосфери в цілому, і має важливе значення для розробки теоретичних і практичних рекомендацій, спрямованих на покращення сучасного стану атмосфери та попередження виникнення деструктивних змін в майбутньому.

Обєкт дослідження - стан атмосферного повітря.

Предмет дослідження - приземна концентрація забруднювальних речовин атмосферного повітря.

Метою цієї роботи є докладний розгляд проблеми забруднення атмосфери та проведення розрахунків забруднення атмосферного повітря викидами із точкових джерел.

При цьому забруднення представлене як сукупність забруднювачів, тому розгляд проблеми зводиться до розгляду основних забруднювачів і їх впливу на навколишнє середовище і здоров'я людини. Розкриття проблеми не можна вважати повним, якщо не вказати методи боротьби із забрудненням атмосфери.

Ці методи також знайшли віддзеркалення в кінці теоретичної частини роботи.

В завдання курсового проекту входить визначення:

максимального значення приземної концентрації шкідливої речовини;

відстані хм від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См;

- значення небезпечної швидкості um (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См;

максимального значення приземної концентрації шкідливої речовини Смu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах;

- відстані від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu ;

- приземної концентрації шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду;

- приземної концентрації шкідливих речовин в атмосфері Сy (мг/м3) на відстані у (м) по перпендикуляру до осі факела викиду.


РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ


1.1Характеристика повітряної оболонки Землі


Повітряна оболонка Землі - атмосфера є однією з найголовніших умов життя. Без їжі людина може прожити місяць, без води - тиждень, а без повітря не може прожити і двох хвилин. Атмосфера має величезне екологічне значення. Вона захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів, регулює сезонні й добові коливання температури, є носієм тепла й вологи. Через атмосферу відбуваються фотосинтез та обмін енергії й інформації - основні процеси біосфери. Атмосфера спричиняє ряд складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо). Для деяких організмів (бактерії, літаючі комахи, птахи та ін.) атмосфера є основним середовищем життя.

Атмосфера має шарувату структуру. Від поверхні Землі на гору це шари: тропосфера, стратосфера, мезосфера, іоносфера, протоносфера, магнітосфера, які виконують певні захисні функції.

Тропосфера - приповерхневий шар атмосфери товщиною в середньому 11 км, на який припадає три четверті маси всієї атмосфери. Склад тропосфери : азоту - 78,1% , кисню - 20,9%, аргону - 0,95%, вуглекислого газу - 0,032%, а решта - водяна пара , пил, сажа та інші домішки. Тропосфера нагрівається від Землі. З висотою температура повітря знижується 0,5 ° С на кожні 100м. У тропосфері дуже інтенсивний горизонтальний і вертикальний рух повітря. Частина тропосфери, в якій відбувається життєва діяльність живих організмів - біосфера. Закінчується тропосфера перехідним шаром товщиною в один кілометр - тропопаузою. В тропопаузі постійна температура (-60…-70°С) та немає вертикальних рухів повітря. Вона захищає біосферу від надмірних витрат тепла в космічний простір.

Стратосфера - шар атмосфери до висоти 40 км, в якому спостерігається підвищений вміст озону. Температура в стратосфері (-70…-90 °С). Вона захищає біосферу від довгохвильового ультрафіолетового випромінювання.

Мезосфера - шар атмосфери до висоти 80 км, в якому переважають найнижчі температури (- 100…-130 ° С). На висоті 80…100 км у межах мезосфери розташований шар динамічного стиснення космічного пилу та випаровування метеоритів з виділенням води.

Іоносфера - шар атмосфери на висоті від 100 до 1000…1200 км, в якому температура коливається в інтервалі +1000…1400 °С. В цьому шарі спостерігається висока концентрація електронів і позитивних іонів, які при взаємодії з ультрафіолетовим випромінюванням, захищають від нього і рентгенівського випромінювання біосферу.

Протоносфера - шар атмосфери на висоті від 1000 до 2000 км, що складається з іонізованого водню з незначними домішками гелію, та має температуру +400…1600° С . Цей шар захищає біосферу від електронів високих енергій.

Магнітосфера - простір, розташований вище атмосфери в якому формується магнітне поле Землі. Магнітосфера захищає біосферу від безпосередньої дії потоку високих температур, енергій, магнітного поля (Падун Г.О., Фурдуй М.М., 1995).


.2 Оцінювання стану забруднення атмосферного повітря


Людська діяльність неминуче призводить до змін атмосферного повітря. З кожним історичним періодом їх масштаби невпинно зростають, набуваючи глобального характеру. З метою обмеження шкідливих викидів у атмосферу і запровадження сучасних високоефективних методів очищення повітря необхідно здійснювати постійний моніторинг їх стану.

Забруднення атмосферного повітря - внесення в атмосферу, або виникнення нових, нехарактерних для неї фізичних, хімічних, біологічних речовин та перевищення природного рівня концентрацій речовин, які є складовими повітря.

Розвиток промислового виробництва, транспорту, сільського господарства й побуту спричинив до суттєвого забруднення атмосферного повітря, зміни його складу й захисних властивостей. Основна кількість шкідливих речовин (75%) попадає в повітря при спалюванні органічних енергоносіїв. У містах до 60% забруднення дає автотранспорт. У світі щорічно спалюється в середньому до 10 млрд. т палива. При цьому витрачається 20 млрд. т кисню та утворюється 22 млрд. т вуглекислого газу, 150 млн. т діоксиду сірки, 200…700 млн. пилу й диму та багато інших шкідливих речовин. У промислових районах за добу випадає понад 1 т пилу на 1 км2. В містах забруднення повітря в 15 разів вище ніж в сільській місцевості. Більш як 300 млн. автомобілів щодня викидають у повітря 800 тис. т оксиду вуглецю та 1 тис. т свинцю.

Забруднення атмосфери стало глобальною проблемою, особливо гострою у промислово-розвинутих країнах. Збитки завдані людству дуже великі й постійно зростають. Усе це актуалізує необхідність нарощування зусиль спрямованих на охорону повітряного басейну.

Ступінь забруднення повітря викидами шкідливих речовин біля земної поверхні залежить від кількості речовин та їх параметрів. Суттєво впливає на ступінь забруднення повітря також характер молекулярної й турбулентної дифузії, інтенсивність яких визначається вектором швидкості вітру й вертикальним температурним градієнтом.

Врахування вектора швидкості вітру дозволяє раціонально вирішувати питання розташування промислових підприємств на території населених пунктів. Промислову зону необхідно розміщувати з вираховуванням середньорічної й сезонної рози вітрів, а також швидкості вітру окремих румбів. При викидах з низьких труб найбільше забруднення спостерігається при незначних швидкостях вітру в межах 0…1 м/с. Максимальна концентрація забруднення при викидах з високих труб буде коли швидкість вітру досягає 3…6 м/с. (Сухарев С.М.,Чудак С.Ю., 2006 )


.2.1 Види та джерела забруднення атмосфери

Основними джерелами забруднення атмосфери є природні і техногенні забруднювачі, які можна обєднати у такі групи: забруднювачі природного походження (мінеральні, рослинні, тваринні, мікробіологічні); забруднювачі, які утворюються при згорянні палива для потреб промисловості, опалення житлових будинків, при роботі всіх видів транспорту; забруднювачі, які утворюються в результаті промислових викидів;забруднювачі, зумовлені згоранням і переробкою побутових і промислових відходів.

До природних джерел забруднення відносять: пилові (чорні) бурі, вивітрювання, виверження попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі (дим і сажа), насичення атмосфери кристалами солі, що утворюються при випаровуванні бризок морської води, а також через пересихання солоних водойм і дефляцію солончаків; пил, що утворюється через дефляцію ґрунтів й пісок пустель;згорання метеоритів; рослинний пилок і спори рослин; космічний пил; діяльність мікроорганізмів; виділення тварин та інші. Щорічно на земну поверхню випадає, внаслідок згорання метеоритів 2,5 млн. т космічного пилу. Біологічне розкладання речовин, в тому числі життєдіяльність ґрунтових бактерій веде до утворення й надходження в атмосферу великої кількості сірководню, аміаку, оксидів нітрогену, вуглеводнів, карбону та його оксидів.

Джерелами антропогенного забруднення атмосфери є: промисловість; енергетика; транспорт; сільське господарство; комунальне господарство; випробовування ядерної зброї; промислові й побутові відходи. До основних промислових забруднень відносять: чорну й кольорову металургію, вугільну й хімічну промисловість, нафтодобувну, нафтогазову, нафтопереробну і нафтохімічну промисловість, промисловість будівельних матеріалів. Викиди антропогенних органічних речовин, повязаних із застосуванням лаків і фарб, становить 350 тис. т на рік, інші галузі хімічної промисловості загалом виділяють 170 тис. т на рік. Автомобільний транспорт забруднює головним чином атмосферу трьома основними каналами: 1) відпрацьованими газами, що викидаються через вихлопну трубу; 2) картерними газами; 3) вуглеводнями внаслідок випаровування палива з бака, карбюратора та трубопроводів.

Антропогенні джерела забруднення атмосфери класифікують за такими ознаками:

потужність (потужні, великі, малі) ;

висота (високі, середні, низькі) ;

температура (нагріті, холодні) ;

призначення (технологічні, вентиляційні) ;

режим роботи (безперервні, періодичні, залпові, миттєві) ;

геометрична форма (точкові, площинні, лінійні) ;

ступені організованості (організовані, неорганізовані) ;

ступінь рухомості (стаціонарні, пересувні);

дальність розповсюдження (внутрішньо майданчикові, позамайданчикові).(Зеркалов Д.В., 2006)

Небезпечними антропогенними викидами, що негативно впливають на біоту, в тому числі й на організм людини є: попіл, пил, сірчистий газ, марганець, сполуки арсену, фосфору, сурми, свинцю, пари ртуті та важких металів, хлористі й фтористі сполуки оксидів феруму, алюмінію, кремнію, цинку, карбону, силікати, метан, ціанистий водень, смолисті речовини, вуглеводні, сульфід карбону, оксиди сульфуру й нітрогену, сірководень, меркаптан, альдегіди, аміак, формальдегід, стирол, дивініл, толуол, ацетон, ізопрен, радіоактивні гази, аерозолі, продукти згоряння палива, космічне сміття. Лише у вихлопних газах автотранспорту міститься більше як 200 речовин, канцерогенні вуглеводні, бенз(а)пірен, тетраетилсвинець, сажа, оксид нітрогену, який є одним із компонентів смогу, смолисті речовини та інші. При неповному згоранні бензину утворюються канцерогенні речовини, які сприяють утворенню та розвитку злоякісних пухлин. Бензинові двигуни більше забруднюють атмосферу ніж дизельні, продуктами їх окислення є оксиди карбону і альдегіди.(Білявський Г.О.,Падун М.М.,1995 )

Забруднювачі атмосферного повітря відрізняються за хімічними, фізичними показниками, а також за розмірами.

Забруднюють атмосферне повітря промислові викиди, які залежать від видів палива (твердого, рідкого і газоподібного) і способів їх спалювання, різні за хімічним складом. Спалювання вугілля, газу, нафти з різних причин рідко бувають повними. Тому промисловість викидає в атмосферу значну кількість твердих часток (сажа, зола, пил) та шкідливих газів (оксиди вуглецю, вуглеводні і оксиди азоту). Такі частки палива, а також різні розпилені продукти (цемент, фосфорити) утворюють промисловий пил. Він складається з дрібних часточок і довго тримається у повітрі у зваженому стані. Забруднення повітряного басейну сірчаним газом і пилом спричиняють ТЕС, які працюють на вугіллі. Перехід ТЕС на газ помітно зменшує шкідливі викиди.

Підприємства хімічної, енергетичної, металургійної, нафтопереробної, цементної промисловості теж викидають у повітря велику кількість газоподібних речовин, золи та пилу. Шкідливі гази і промисловий пил накопичуються здебільшого над містами.

Задимленість атмосфери вокзалів та прилеглих територій спричиняють тепловози та паровози. Переведення тяги на електричну помітно знизило отруєння повітря шкідливими газами. Локальне забруднення повітря зумовлюють також морські та річкові судна, які працюють на вугіллі та інших видах важкого палива.

Забруднені важкими газами території аеродромів. Сучасні літаки, які літають на значній висоті, можуть зруйнувати озоновий шар в результаті чого відкриється доступ ультрафіолетовим променям Сонця, що може призвести до небажаних наслідків.

Великої шкоди завдає радіоактивне забруднення атмосфери. Радіоактивні речовини потрапляють в атмосферу в результаті природної і штучної радіоактивності, повязаною з роботою атомних установок, використанням радіонуклідів у народному господарстві, внаслідок аварійних ситуацій на підприємствах ядерного циклу атомних вибухів. Природна радіоактивність притаманна атмосфері, вона присутня постійно і не залежить від діяльності людини. Живі організми пристосувалися до неї, і вона не викликає шкідливих наслідків на відмінну від штучної. Особливо загрозливим є надходження радіоактивних речовин в атмосферу внаслідок аварій атомних установ, оскільки радіоактивне випромінювання скорочує життя людини, спричиняє пухлини кісток, лейкемію, розлад нервової системи, порушення генетичної основи організму. Проблемою є утилізація радіоактивних відходів. На сьогодні найоптимальнішим вважається захоронення радіоактивних відходів у покинутих соляних шахтах або у спеціальних сховищах у товщі соляного шару, куди не проникає вода, але це не може гарантувати повної безпеки.

Забруднення повітря часто є локальним, однак воно перебуває в постійному русі і за відповідних метеорологічних умов забруднювачі переносяться на значні відстані, навіть з одного континенту на інший.

Загальна маса світових промислово-побутових викидів становить приблизно 600 гт на рік. За останні сто років в атмосферу надійшло 1, 55 мт кремнію, 1,5 мт мишяку, більше ніж по одній МТ нікелю та кобальту, по 0,6 мт цинку і сурми.

Тютюновий дим - це один з видів забруднення повітря, що в сотні тисяч разів перевищує забруднення від будь-якого металургійного комбінату, проте люди свідомо вдихають таке повітря. Людина, що палить свідомо вдихає повітря, забруднення якого в 384000(!) разів перевищує всі ГДК. Людина, що палить в абсолютно чистій атмосфері зазнає такого шкідливого впливу, ніби перебуває в умовах, де забруднення в тисячу разів перевищує допустиме. Щорічно на Землі від хвороб, спричинених палінням, вмирає 1,5 млн. людей.

Під шумом розуміють неприємні та небажані звуки, що заважають нормально працювати, сприймати звук, відпочивати. Це одна з форм фізичного забруднення навколишнього середовища, до якого організми пристосуватися не в змозі. Він дуже шкідливо впливає на здоровя людей, знижує їхню працездатність, викликає глухоту, захворювання.

Шум - сукупність звукових хвиль, тобто періодичні (коливальні) зміни тиску повітря, які вимірюють такими параметрами, як інтенсивність (або сила звуку), спектр, часові інтервали.

Джерелами шуму в навколишньому середовищі є всі види транспорту, працюючі машини й механізми, промислові обєкти, гучномовні пристрої, ліфти, телевізори і радіоприймачі, музичні інструменти, юрби людей та окремі особи. Особливо сильне джерело шуму - мотоцикл з несправним або відірваним глушителем. Інше шкідливого шуму - сучасний рок-ансамбль. Спостереження фахівців свідчать, що після кожного такого концерту близько 10 % слухачів дістають необоротні пошкодження внутрішнього вуха, які уже ніколи не відновляться.

Інтенсивний розвиток електроніки та радіотехніки викликав забруднення природного середовища електромагнітними випромінюваннями (полями). Головними їх джерелами є радіо -, телевізійні й радіолокаційні станції, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт, трансформаторні станції. Особливо небезпечні потужні військові радіолокаційні станції.(Добровольський В.В., 2005)


.3 Вплив наслідків забруднення атмосферного повітря на стан здоровя населення


Нераціональна промислово-побутова діяльність нерідко призводить до локальних та регіональних екологічних криз (високе забруднення атмосферного повітря Донецького та Придністровського регіонів України, смоги (димові тумани) в Лос-Анджелесі, Нью-Йорку, Чикаго, Токіо, Мілані ), в ній закорінені і глобальні екологічні проблеми, які тривожать усе людство : потепління клімату, кислотні опади, руйнування озонового шару, запустелювання.

Потепління клімату зумовлене парниковим ефектом, який на 46% є результатом виробництва енергії (спалювання викопного палива з викидами в атмосферу вуглекислого газу), на 24% - забруднення іншими хімічними речовини, зокрема метаном, на 18% - вирубкою лісів та ерозією ґрунту, на 9% - інтенсифікацією сільського господарства, з якою повязано надходження підвищеної кількості азоту, на 3% - спалювання сміття.

Вуглекислий газ, як й інші тепличні гази , має здатність утримувати теплове випромінювання біля поверхні планети, що зумовлює підвищення температури. Викиди його щороку зростають, лише протягом 1950-1999 років кількість цього газу в атмосфері збільшилась на 30%. Неминучим наслідком збільшення викидів в атмосферу антропогенного вуглекислого газу є потепління клімату, оскільки океан не може поглинути весь газ.

Потепління клімату може спричинити зміну режиму погоди на території великих регіонів планети, суттєво вплинути на сільськогосподарське виробництво. Внаслідок потепління почнеться танення льоду Антарктики, Арктики та високогірїв, неминучим наслідком буде підвищення вод Світового океану. За прогнозами 2100 року його рівень підніметься приблизно на 65 см, а за деякими іншими даними - на 3.45 м, що може спричинити глобальну катастрофу.

Кислотні опади - дощ, сніг , туман, рН яких становить 5,5 та нижче. Вони випадають в промислово розвинутих країнах світу, кислотність яких перевищує норму у 10- 1000 разів. Хімічний аналіз кислотних опадів вказує на наявність в них оксиду нітрогену й хлору та парів кислот. Наявність в цих кислотах елементів сульфуру та нітрогену свідчить про те, що їх оксиди викидаються в атмосферу внаслідок роботи ТЕС і електроцентралей, котелень, автомобільних двигунів та виплавки металів. Вони сполучаються з атмосферною вологою і утворюють дрібні крапельки вище згаданих кислот.

Кислотні дощі можуть випадати над територією утворення чи переноситись на великі відстані, шкідливо впливаючи на довкілля:

1) проходить руйнування хлорофілу листках рослин (некроз, хлороз), погіршується фотосинтез і дихання, сповільнюється ріст, знижується якість насаджень та врожайність сільськогосподарських культур, а при інтенсивному впливі рослинність гине;

2) гинуть ліси, особливо в гірських районах, зумовлюючи збільшення кількості опливин і водно-грязевих потоків;

3) вимивають з ґрунту кальцій, калій і магній, збільшуючи кислотність, знижують активність мікроорганізмів, що прискорює деградацію ґрунту та збіднює його біологічне різноманіття;

4) закислюють озера, ставки і річки, у яких гине риба, зникають комахи та інші гідробіонти, а потім водоплавні птахи та дикі тварини у яких харчові ланцюги починаються з водних екосистем;

5) прискорюють корозію металевих конструкцій, вступають в реакцію з кальцієм і магнієм, які входять до складу будівельних матеріалів, руйнують їх. Особливу небезпеку кислотні дощі становлять для памяток архітектури;

6) спричиняє захворювання дихальних шляхів, очей, слизових оболонок людини.

Озоновий шар, який знаходиться в атмосфері на висоті 12-23 км, захищає поверхню планети від жорстокої ультрафіолетової радіації з довжиною хвилі 320-400 нм. Процес руйнування озону в атмосфері ініціюється різними речовинами: хлор, бромпохідні, фреони, тетрахлорид вуглецю, метилхлороформ. Найбільшої шкоди завдають фреони, які широко застосовуються в холодильних установках, аерозольних балончиках та мийних засобах.

Зменшення вмісту озону в атмосфері сприяє захворюванню тварин і людей, виникненню онкологічних захворювань, збільшення кількості шкідливих мутацій, появи нових хвороб у людини (катаракти очей), зниження врожаю сільськогосподарських культур - загибелі наземної біоти. Якщо озоновий шар зменшиться на 10%, то це додатково спричинить окнкозахворювання шкіри у 300 тис. людей. Значної шкоди озоновому шару завдають польоти висотних літаків, у вихлопних газах яких є оксиди азоту, а також запуски космічних апаратів, що працюють на твердому паливі.(Федишин Б.М., 2003)

Смог - димний туман, утворюється в повітрі за рахунок хімічних реакцій за таких умов: по-перше, при попаданні великої кількості пилу і газів в атмосферу з урбанізованих територій, по-друге, при тривалому існуванні антициклонних умов погоди, коли забруднювачі накопичуються в приземному шарі атмосфері. Смог викликає подразливість очей. Запалення слизових оболонок, симптоми задихання, спричиняє розвиток бронхіальної астми, емфіземи легень та різних хронічних захворювань людей. Шкідливо впливає на рослини. Прискорює корозію металів, руйнує мармур, фарбу, гуму, швидко псує одяг та взуття.

У звязку з випробовуванням ядерної зброї, розвитком ядерної промисловості, будівництвом АЕС в атмосфері зявились джерела штучної радіоактивності. Радіоактивні речовини перебувають у повітрі у пилоподібному стані, або зчепленні з частинками аерозолю. Постійний вплив навіть в малих дозах порушує нервову діяльність, функції статевих залоз, шлунково-кишкового тракту, органів дихання, викликає зрушення у роботі гіпофізу і щитовидної залози, змінює формені елементи крові та діяльність серцево-судинної системи, а в багатьох випадках веде до канцерогенних наслідків. Шкідливий вплив на організм людини чинить присутність у повітрі токсичних газових компонентів. Оксид вуглецю інактивує гемоглобін, зумовлюючи кисневу недостатність тканин, викликає розлади нервової і серцево-судинної системи, а також сприяє розвитку атеросклерозу. Сірководень викликає головний біль, слабкість і нудоту. Навіть малі його концентрації у повітрі можуть бути причиною функціональних розладів центральної нервової та серцево-судинної системи. Вільний хлор та його сполуки впливають на нюхову слизову, світлову чутливість ока, порушують ритм дихання. Від сполук фтору зявляється подразнення шкіри та слизових оболонок. Оксиди азоту різко подразнюють легені та дихальні шляхи, сприяючи виникненню у них запальних процесів. Під впливом оксидів азоту утворюється метгемоглобін, знижується кровяний тиск, виникає запаморочення, часте блювання і задуха. Вуглеводні подразнюють дихальні шляхи, викликають нудоту, запаморочення, сонливість, розлади дихання і кровообігу. Значна частина вуглеводнів володіє канцерогенними властивостями.(Джигирей В.С., 2005)


1.4 Моделювання та оцінювання якості повітряного басейну


Моделювання - метод дослідження складних обєктів, явищ і процесів шляхом їх спрощеного імітування (натурального, математичного, логічного, картографічного), грунтується на теорії подібності.

Поряд з контролем якості повітряного басейну суттєве значення має моделювання його стану з метою прогнозування та управління в системі екологічного моніторингу.

Моделювання стану довкілля - наука, яка вивчає кількісні закономірності та взаємозвязки еколого-географічних обєктів і процесів за допомогою статистично-інформаційних, математично-картографічних методів та моделей.

Використовують фізичні й математичні методи екологічного моделювання.

Фізичне моделювання - це коли природне явище, яке вивчається, відтворюється в певному масштабі зі збереженням його фізичної суті.

Математичне моделювання - спосіб дослідження природних явищ шляхом вивчення процесів, що мають різний фізичний зміст, але описуються однаковими масштабним співвідношеннями.

Математична модель складається на основі формалізованої схеми явища, що досліджується. Екологічна система, що моделюється математичними методами, включає такі ознаки:

наявність значної кількості взаємоповязаних і взаємодіючих елементів;

взаємодія з зовнішнім середовищем;

можливість розкладу системи та підсистеми;

багатофакторність мети та завдань;

можливість керування інформаційними потоками в системі.

Умовно моделі екологічних систем діляться на три типи.

Перший тип моделі - базується на фундаментальних законах світу (закони збереження енергії, маси, кількості руху, трансформації). При цій моделі відбирається найбільш суттєві закони для конкретного обєкта та записуються в формалізованому вигляді, вирішуються записані рівняння та виконуються інтерпретації отриманих результатів.

Прикладом математичної моделі першого типу є диференціальне рівняння, що описує турбулентну дифузію домішок в атмосфері та водному середовищі.


(1.1)


де С- концентрація домішок в обємі середовища;

Kx- коефіцієнт одномірної поздовжньої дифузії;

V- середня швидкість потоку в середовищі;

K- коефіцієнт, що характеризує самоочищення середовища;

t- час.

Моделі першого типу мають певні недоліки, що заключаються в значному спрощенні до реальної ситуації, в складності реального образу за допомогою багатопараметрової моделі та не виключають вплив випадкових факторів.

Другий тип моделі - базується на встановленні закономірностей функціонування екологічних систем шляхом статичного вияву в них взаємозвязків. Розробка моделі другого типу включає такі етапи: вибір методу статичного аналізу; планування, процес отримання даних про обєкт дослідження; компоновку даних, що характеризують екологічну систему; алгоритмування та розрахунки за допомогою компютера статистичних співвідношень. Функція може бути описана одночленом, многочленом або рівнянням регресії, а також може бути функцією однієї або багатьох змінних.

Між величиною радіаційного балансу, що впливає на характер розповсюдження шкідливих викидів в приземному шарі атмосфери, та параметрами метричної інформації цифрової моделі місцевості установлена залежність:


R=5487- 79,8?- 0,29Н, МДж/м2рік,(1.2)


де ? - широта місцевості, градуси;

Н- абсолютна висота місцевості, м.

Третій тип моделі - імітаційний, що базується на вивченні складної математичної моделі за допомогою експерименту на моделі та обробці експериментальних результатів дослідження.(Мудрак О.В. 2006 р.)

Основні етапи створення імітаційної моделі:

формування завдань вивчення екологічної системи та визначення вектора стану системи;

введення системного часу, що моделює хід часу в екологічній системі, яка досліджується;

декомпозиція обєкта дослідження і побудова блочної конструкції імітаційної системи;

формування законів і гіпотез функціонування екологічної системи в цілому і по блоках;

розробка програми для блокових складових;

верифікація блоків за даними дослідження;

обєднання блоків на базі стандартного або спеціально розробленого математичного забезпечення;

верифікація моделі в цілому і перевірка її адекватності з врахуванням експортної оцінки спеціаліста - еколога;

планування математичних експериментів;

обробка й аналіз результатів чисельного експерименту. (Іванюк Д.П., Шульга І.В. 2007)

Результати моделювання на основі інформаційних даних з інвентаризації викидів шкідливих речовин використовуються для оцінювання якості повітряного басейну при проектуванні населених пунктів й мікрорайонів та реконструкції . критерієм якості повітряного басейну є не перевищення фактичних його параметрів гранично - допустимих викидів забруднюючих речовин й шкідливого впливу фізичних та біологічних факторів.

Для кожного діючого і того, що проектується, підприємства встановлюються гранично допустимі концентрації викидів забруднюючих речовин й шкідливого впливу фізичних та біологічних факторів.

Гранично допустима концентрація (ГДК) - максимальна концентрація домішок в атмосфері, що віднесена до певного часу усереднення, яка при періодичній дії чи протягом всього життя людини не справляє ні на неї, ні на навколишнє середовище в цілому шкідливої дії, включаючи віддалені наслідки.

При визначенні гранично допустимих викидів забруднюючих речовин враховується їх концентрація в атмосфері, що обумовлена викидами інших джерел:


С + Сф <= ГДК (1.3)


де С - концентрація речовин в атмосферному повітрі від даного джерела , мг/м3;

Сф - фонова концентрація забруднюючих речовин, мг/м3 .

Максимальна разова гранично допустима концентрація (ГДКmax) - основна характеристика небезпечності шкідливої речовини, що встановлюється для попередження рефлекторних реакцій у людини при короткочасній дії атмосферних домішок.

Середньодобова гранично допустима концентрація (ГДКсд) характеризує загальнотоксичний, канцерогенний, мутагенний та інший вплив речовин на організм людини.

Гранично допустимий викид (ГДВ) - максимальний викид шкідливої речовини в атмосферу (т/рік, г/с) від кожного джерела викиду, за кожним інгредієнтом з урахуванням перспективи розвитку підприємства і підсумування шкідливої дії, фонового забруднення і кліматичних умов місцевості, який при розсіюванні не перевищує в приземному шарі селітебної зони гранично - допустимої концентрації для населених місць, нормативні якості повітря для населення, тваринного й рослинного світів.(Шматько В.Г. 2004 )


РОЗДІЛ 2. Методика проведення дослідження


Як уже зазначалось метою написання курсового проекту є визначення значень приземної концентрації пилу при викидах із різних джерел забруднення. Для визначення забруднення приземного шару атмосфери використовуються затверджені в Україні програми розрахунку розсіювання речовин, що забруднюють атмосферу (Первачук М.В., 2008). Алгоритмом розрахунку є формули визначення приземної концентрації забруднюючих речовин (См), описані в методиці розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств (ОНД-86, 1987).

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини См (мг/м3) при викидані газоповітряної суміші з одиничного джерела з круглим гирлом, яке досягається за несприятливих умов на відстані Хм (м) від джерела, визначають за формулою:


де (2.1)


А - коефіцієнт, що враховує частоту температурних інверсій; для розміщених в Україні джерел висот отою менше 200м у зоні від 500 до 520 п. ш. - 180, а південніше 500 п. ш. - 200;

М - маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю часу, г/с;

F - безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Значення коефіцієнта F становить:

а) для газоподібних шкідливих речовин та дрібнодисперсних аерозолів (пил, зола та ін, швидкість впорядкованого осідання яких практично рівна нулю) - 1;

б) для дрібнодисперсних аерозолів (крім вказаних в п.а) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очистки викидів не менше 90% - 2, від 75 до 90 % - 2,5; та менше 75% і при відсутності очистки - 3.

Н - висота джерела викиду над рівнем землі, м;

? - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості. Якщо місцевість рівна або з перепадом висот, які не перевищують 50м на 1км, приймають ? = 1;

?Т (0С) - різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря. При визначенні значення ?Т (0С) необхідно приймати температуру атмосферного повітря Тп рівною середній максимальній температурі навколишнього повітря найбільш жаркого місяця року, а температуру газоповітряної суміші Тг, що викидається в атмосферу - за діючими для даного виробництва технологічними нормативами.

V13/с) - витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:


де (2.2)


D - діаметр гирла труби, м;

?о - середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду м/с.

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; fe; Vm/:


; (2.3)

; (2.4)

, (2.5)

; (2.6)


де Vм - небезпечна швидкість вітру;

Vм - швидкість вітру, за якої приземні концентрації мають найбільші значення.

Коефіцієнт m визначають залежно від параметра f за формулою:


, при f<100 (2.7)

, при f ? 100. (2.8)


Для fе < f < 100 значення коефіцієнта m знаходять при f = fе.

коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від Vм:


n = 4,4*Vм, при Vм < 0,5; (2.9)= 0,532* Vм2-2,13 Vм+3,13, при 0,5 ? Vм < 2; (2.10)= 1, при Vм ? 2. (2.11)


Відстань хм від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См визначається за формулою:


, (2.12)


де безрозмірний коефіцієнт d при f<100 знаходиться за формулами:


при Vм ? 0,5; (2.13)

при 0,5 ? Vм < 2; (2.14)

при Vм>2. (2.15)


При f >100 або ?Т ? 100 значення d знаходять за формулами:


d= 5,7 при Vм?0,5; (2.16)

d= 11,4 Vм при 0,5? Vм<2; (2.17)

при Vм>2 (2.18)


Значення небезпечної швидкості um (м/с) на рівні флюгера (за звичай 10 м від поверхні землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См у випадку f<100 визначається за формулами:


um=0,5 при Vм ? 0,5; (2.19)

um= Vм при 0,5 < Vм ? 2; (2.20)

um= Vм (1+0,12) при Vм >2; (2.21)

При f >100 або ?Т ? 100 значення um (м/с) знаходять за формулами:

um=0,5 при Vм?0,5; (2.22)

um= Vм при 0,5 < Vм ? 2; (2.23)

um= 2,2 Vм при Vм >2; (2.24)


Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини Смu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру um (м/с) визначається за формулою

Смu= rCm, (2.25)


Де


при u/um?1 (2.26)

при u/um>1 (2.27)


Відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu (мг/м3), визначається за формулою :


хмu= pxм, (2.28)


де p - безрозмірний коефіцієнт, що визначається в залежності від співвідношення u/um за формулами:


p=3 при u/um ?0,25; (2.29)

при 0,25< u/um ?1 (2.30)

Р= 0,32 u/um+0,68 при u/um>1. (2.31)


При небезпечній швидкості вітру um приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою:


С= s1Cm , де (2.32)

при х/хм?1; (2.33)

при 1<х/хm?8; (2.34)

при F?1.5 та x/xm>8; (2.35)

при F>1.5 та x/xm>8; (2.36)


Аналогічно визначається значення концентрації шкідливих речовин на різних відстанях по осі факела при інших значеннях швидкостей вітру та в несприятливих метеорологічних умовах. За формулами визначаються значення величин Сmu та хmu. В залежності від відношення х/хm визначається значення s1. Шукане значення концентрації шкідливої речовини визначається шляхом множення Сmu на s1.

За допомогою отриманих значень приземної концентрації шкідливих речовин будується карта забруднення території Результати розрахунків наносили на карту з координатною сіткою з кроком 400 м.


Розділ 3. Вплив обєкту на навколишнє середовище


.1 Загальна характеристика підприємства як джерела забруднення повітря


Дане підприємство розміщене на рівнинній території із середньою швидкістю вітру 3,5 м/с. Температура повітря у найбільш жаркий місяць становить 26 оС. На даному підприємстві розміщені три джерела забруднення атмосферного повітря, а саме - котельня, пічна труба, вентиляція. Ці обєкти в першу чергу забруднюють атмосферне повітря. Основною речовиною, яка викидається ними у навколишнє середовище, згідно умов завдання є діоксид сірки. Гранично допустима концентрація (ГДК м.р.) цього забруднювача становить 5,0 мг/м3.

Котельня характеризується такими показниками: висота труби становить 20 метрів, її діаметр 1,1 м. Маса SО2, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 40 грам. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 29,48 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 139 оС.

Вентиляція характеризується такими показниками: висота труби становить 11 метрів, її діаметр 0,4 м. Маса SО2, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 8 грам. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 7,96 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 30 оС.

Пічна труба характеризується такими показниками: висота труби становить 23 метри, її діаметр 1 м. Маса SО2, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 12 грам. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 19,11 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 126 оС.


3.2 Оцінка екологічної ситуації із застосуванням розрахункових методів математичного моделювання


Розрахунок забруднення атмосферного повітря викидами із котельні

Для того, щоб дати оцінку екологічній ситуації, яка складається в районі розташування даного підприємства нам необхідно визначити значення приземної концентрації См (мг/м3) оксиду сірки для кожного джерела викиду. В першу чергу визначаємо значення максимальної приземної концентрації. Цей параметр ми визначаємо користуючись формулою 2.1.

Для визначення См (мг/м3) при викидах із котельні нам необхідно знайти ряд проміжних коефіцієнтів.

За умовою завдання: - коефіцієнт А=200;

маса шкідливої речовини (М), викинутої в атмосферу - 40 г/с;

- F - безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі рівний 1;

висота джерела викиду над рівнем землі - 20 м;

? = 1 оскільки місцевість рівна;

?Т (0С) - різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря

?Т = 139-26 =113 оС

витрату газоповітряної суміші, V13/с) визначають за формулою 2.2

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; fe; Vm; Vm/ за формулами 3-11.


;

;

;

;

Виходячи з того, що Vm >2 n=1.

Знаючи всі необхідні значення визначаємо Cm:

Відстань хм (м) від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См визначається за формулою12. Перед цим необхідно знайти коефіцієнт d.

Виходячи з того, що Vm >2 коефіцієнт d визначаємо за формулою 15:

Отже, на відстані 404,96 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація, яка становить 0,33 мг/м3.

Значення небезпечної швидкості um (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См визначаємо за формулою 20 так як f<100:

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини Смu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру um (м/с) визначаємо за формулою 25. Однак перед цим необхідно знайти відношення u/um.

u/um=7/5,418=1,29.

Виходячи з того, що u/um?1 за формулою 27 визначаємо коефіцієнт r.

r = (3*1,29)/2*1,29^2-1.29+2=101,84

Отже:

Cmu=101,84*0,33=33,607 мг/м3

Відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu (мг/м3), визначається за формулою 28.

Щоб визначити цей показник нам необхідно знайти p - безрозмірний коефіцієнт, що визначається в залежності від співвідношення u/um за формулою 31, оскільки u/um=1.29.

Отже:

р= 0,32*1,29+0,68=1,093

хмu=1,093*45=49,185 м.

З розрахунків видно, що відстань хмu (м) від джерела викиду, на якій при швидкості вітру um та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu становить 49,185 м.

При небезпечній швидкості вітру um приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою 32 залежно від коефіцієнта s1, що визначається за формулами 34-36. Коефіцієнт s1 визначають залежно від відношення відстані Х, на якій ми хочемо взнати приземну концентрацію шкідливих речовин до Хм.

Виходячи із завдання нам необхідно розрахувати приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) на відстані 400, 800, 1200, 1600 та 2000 метрів. Отже розраховуємо відношення х/хм:

/45=8,8; 800/45=17,7;

/45=26,6; 1600/45=35,5;

/45=44,4;

Виходячи із знайденого співвідношення розраховуємо s1 для відстані 400 метрів:

S400=;

s1 для відстані 800 метрів:

S800=;

s1 для відстані 1200 метрів:

S1200=

s1 для відстані 1600 метрів:

S1600=

s1 для відстані 2000 метрів:

S2000=

Знаючи коефіцієнти s1 можна визначити приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду:

С400= 0,012*7=0,084 мг/м3

С800= 0,009*7=0,063мг/м3

С1200= 0,007*7=0,049 мг/м3

С1600= 0,006*7=0,042 мг/м3

С2000= 0,005*7=0,035 мг/м3

Як видно із отриманих даних найвищий рівень приземної концентрації SO2 становить 7 мг/м3 і спостерігається на відстані 404,96 м від джерела викиду. Така концентрація не перевищує ГДК.

Розрахунок забруднення атмосферного повітря викидами із вентиляції

Для визначення См (мг/м3) при викидах SO2 із вентиляційної шахти нам необхідно знайти ряд проміжних коефіцієнтів.

За умовою завдання: - коефіцієнт А=200;

маса шкідливої речовини, яка викидається в атмосферу за 1с - 8 г/с;

- F - безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі - 1;

висота джерела викиду над рівнем землі - 11 м;

? = 1 оскільки місцевість рівна;

?Т (0С) - різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря

?Т = 30-26=4 оС

витрату газоповітряної суміші, V1 (м3/с) визначають за формулою 2

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; fe; Vm; Vm/ за формулами 3-11.

;

;

;

;

Виходячи з того, що Vm =0,44 коефіцієнт n визначаємо за формулою 9 і він дорівнює:

n= 4,4*0,44=1,93.

Знаючи всі необхідні значення визначаємо Cm:

Відстань хм (м) від джерела викидів, на якому приземна концентрація SO2 при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См визначається за формулою 12. Перед цим необхідно знайти коефіцієнт d.

Виходячи з того, що Vm =0,37 коефіцієнт d визначаємо за формулою 13:

Отже, на відстані 55,77 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація, яка становить 1,66 мг/м3.

Значення небезпечної швидкості um (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См у випадку f<100 визначаємо за формулою 16:

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини Смu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру um (м/с) визначаємо за формулою 25. Однак перед цим необхідно знайти відношення u/um.

u/um=7/0,5=14.

Виходячи з того, що u/um>1 за формулою 27 визначаємо коефіцієнт r.

r=

Отже: Cmu=0,11*1,66=0,18мг/м3

Відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu (мг/м3), визначається за формулою 28.

Щоб визначити цей показник нам необхідно знайти p - безрозмірний коефіцієнт, що визначається в залежності від співвідношення u/um за формулою 31, оскільки u/um=14.

Отже: р= 0,32*14+0,68=5,16

хмu=5,16*55= 283,8 м.

З розрахунків видно, що відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu становить 283,8 м.

При небезпечній швидкості вітру um приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою 32 залежно від коефіцієнта s1, що визначається за формулами 34-36. Коефіцієнт s1 визначають залежно від відношення відстані Х, на якій ми хочемо взнати приземну концентрацію шкідливих речовин до Хм.

Виходячи із завдання нам необхідно розрахувати приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) на відстані 400, 800, 1200, 1600 та 2000 м. Отже Х/ Хм=

/55,77=7,17;

/55,77=14,34;

/55,77=21,51;

/55,77=28,68;

/55,77=35,86;

Виходячи із знайденого співвідношення розраховуємо коефіцієнт s1 для відстані 400 метрів:

S400=7,17/(3,58*7,17^2+35,2*7,17+120)=0,012;

s1 для відстані 800 метрів:

S800=14,34/(3,58*14,34^2+35,2*14,34+120)=0,010;

s1 для відстані 1200 метрів:

S1200=21,51/(3,58*21,51^2+35,2*21,51+120)=0,008;

s1 для відстані 1600 метрів:

S1600=28,68/(3,58*28,68^2+35,2*28,68+120)=0,007;

s1 для відстані 2000 метрів:

S2000=35,86/(3,58*35,86^2+35,2*35,86+120)=0,005.

Знаючи коефіцієнти s1 можна визначити приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду:

С400= 0,012*1,66=0,019 мг/м3

С800= 0,010*1,66=0,016 мг/м3

С1200= 0,008*1,66=0,013 мг/м3

С1600= 0,007*1,66=0,011 мг/м3

С2000= 0,005*1,66=0,008 мг/м3

Розрахунок приземних концентрацій диоксиду сірки при забрудненні атмосферного повітря викидами із пічної труби

Для визначення См SO2(мг/м3) для вентиляційної шахти нам необхідно знайти ряд проміжних коефіцієнтів.

За умовою завдання: - коефіцієнт А=200;

маса шкідливої речовини (М), викинутої в атмосферу - 12 г/с;

- F - безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі рівний 1;

висота джерела викиду над рівнем землі - 23 м;

? = 1 оскільки місцевість рівна;

?Т (0С) - різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря

?Т = 126-26=100 оС

витрату газоповітряної суміші, V1 (м3/с) визначають за формулою 2

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; fe; Vm; Vm/ за формулами 3-11.


;

;

;

;

Виходячи з того, що Vm=2,6 коефіцієнт n визначаємо за формулою 11:

n=1

Знаючи всі необхідні значення визначаємо Cm:

Відстань хм (м) від джерела викидів, на якому приземна концентрація СО (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См визначається за формулою 12. Перед цим необхідно знайти коефіцієнт d.

Виходячи з того, що Vm =2,6 коефіцієнт d визначаємо за формулою 18:

Отже, на відстані 17112 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація, яка становить 0,1 мг/м3.

Значення небезпечної швидкості um (м/с), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См у випадку f<100 визначаємо за формулою 24:

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини Смu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру um (м/с) визначаємо за формулою 25. Однак перед цим необхідно знайти відношення u/um.

u/um=7/2,37=2,95.

Виходячи з того, що u/um>1 за формулою 27 визначаємо коефіцієнт r.

r= (3*2,95)/ (2*2,95^2-2,95+2)=0,53

Отже: Cmu=0,53*0,1=0,53 мг/м3

Відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu (мг/м3), визначається за формулою 28.

Щоб визначити цей показник нам необхідно знайти p - безрозмірний коефіцієнт, що визначається в залежності від співвідношення u/um за формулою 31, оскільки u/um=2,95.

Отже: р= 0,32*2,95+0,68=1,62

хмu=1,62*65= 105,3 м.

З розрахунків видно, що відстань від джерела викиду хмu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення Смu становить 105,3 м.

При небезпечній швидкості вітру um приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою 32 залежно від коефіцієнта s1, що визначається за формулами 34-36. Коефіцієнт s1 визначають залежно від відношення відстані Х, на якій ми хочемо взнати приземну концентрацію шкідливих речовин до Хм.

Виходячи із завдання нам необхідно розрахувати приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) на відстані 400, 800, 1200, 1600 та 2000 м. Отже:

/17112=0,023;

/17112=0,046;

/17112=0,070;

/17112=0,093;

/17112=0,11.

Виходячи із знайденого співвідношення розраховуємо s1 для відстані 400 метрів:

S400=3*0,023^4-8*0,023^3+6*0,023^2=0,003;

s1 для відстані 800 метрів:

S800=3*0,046^4-8*0,046^3+6*0,046^2=0.011;

s1 для відстані 1200 метрів:

S1200=3*0,070^4-8*0,070^3+6*0,070^2=0,026;

s1 для відстані 1600 метрів:

S1600=3*0,093^4-8*0,093^3+6*0,093^2=0,044;

s1 для відстані 2000 метрів:

S2000=3*0,11^4-8*0,11^3+6*0,11^2=0,06;.

Знаючи коефіцієнти s1 можна визначити приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду:

С400= 0,23*0,47=0,11 мг/м3

С800= 0,63*0,47=0,3 мг/м3

С1200= 0,91*0,47=0,43 мг/м3

С1600= 0,998*0,47=0,469 мг/м3

С2000= 0,96*0,47=0,45 мг/м3

Отримані результати розрахунків показують, що при викидах із пычноъ труби максимальна приземна концентрація SО2 становить 0,11 мг/м3 і спостерігається на відстані 400 м. При несприятливих метеорологічних умовах цей показник становить 0,45 мг/м3 і спостерігається на відстані 17112 м.


3.3 Прогнозування змін екологічного стану території на найближчий час


Провівши розрахунки забруднення атмосферного повітря викидами із трьох джерел, я дійшла висновку, що максимальні приземні концентрації SО2 перевищують ГДК при викидах із вентиляційної шахти і становлять 7.05 мг/м3, при ГДК 5,0 мг/м3.

Виходячи із отриманих даних можна прогнозувати значне забруднення території на якій розміщується підприємство, оскільки вона спостерігається на відстані 54,3 м від джерела викиду. Щоб уникнути цього необхідно встановити газоочисне обладнання.

Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Для їхнього дотримання необхідно використовувати технологічні процеси та обладнання, котрі знижують або повністю виключають викид шкідливих речовин в атмосферу, а також забезпечують нейтралізацію утворених шкідливих речовин; експлуатувати виробниче та енергетичне обладнання, котре виділяє мінімальну кількість шкідливих речовин; закрити невеликі котельні та підключити споживачів до ТЕЦ; застосовувати антитоксичні присадки, перевести теплоенергетичні установки з твердого палива на газ.

Способи очищення викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна об'єднати в такі групи:

- очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин;

очищення викидів від газоподібних шкідливих речовин;

зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів та стаціонарних установок;

- зниження забруднення атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.

Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи.

Механічні методи базуються на використанні сил ваги (гравітації), сил інерції, відцентрових сил, принципів сепарації, дифузії, захоплювання тощо.

Фізичні методи базуються на використанні електричних та електростатичних полів, охолодження, конденсації, кристалізації, поглинання.

У хімічних методах використовуються реакції окислення, нейтралізації, відновлення, каталізації, термоокислення.

Фізико-хімічні методи базуються на принципах сорбції (абсорбції, адсорбції, хемосорбції), коагуляції та флотації.

На мою думку доцільно встановити на підприємстві електрофільтри.

При ефективності очистки газопилового потоку 90% значно знизиться маса викиду забруднюючої речовини - пилу і ми досягнемо зниження максимальної приземної концентрації його у навколишньому середовищі.

Так при очистці газопилового потоку від вентиляції на 90% маса викиду становитиме : забруднення атмосферний повітря газопиловий

М=35-(35*90%)= 3,5 г/с

Тоді См становитиме:

Як бачимо такого ступеня очистки цілком достатньо так як ГДК становить 5,0 мг/м3.

Отже, при запровадженні очистки газопилових потоків від даного джерела забруднення можна досягти зниження максимальної приземної концентрації до безпечного рівня при викидах вентиляції.


Висновки


1. При викидах газопилового потоку із котельні на відстані 404,96 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація SO2, яка становить 0,7 мг/м3.

. При викидах газопилового потоку із вентиляції на відстані 55,77 м від джерела викиду спостерігається максимальна приземна концентрація SO2, яка становить 1,66 мг/м3.

. Максимальна концентрація SO2 при викиді із пічної труби становить 0.45 мг/м3 і спостерігається на відстані 17112 м.

. При запровадженні очистки газопилових потоків на 90% можна досягти зниження максимальної приземної концентрації до безпечного рівня при викидах із вентиляції.


СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ


Білявський Г.О.,Падун М.М.,Фурдуй Р.С. Основи загальної екології: Підруч. для студентів природ.фак.вищих навч.закладів.-2-ге вид.,зі змінами.-К.,Либідь,1995.-368с.

Удод В.М., Тофимович В.В., Гералова Г.Л. Аналіз закономірностей та наслідків взаємовідносин людини з навколишнім природним середовищем //Довкілля та здоров'я. - 2003. - № 9. - С. 26-29.

Бобик О.С., БІленчук П.Д., Чирва Ю.О. Екологічне право України: Навч. посібник.-К.:Атіка,2001.-216с.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

ГОСТ 5072-79Е Секундомерьі механические. Технические условия.

Джигерей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб.-3-те вид., випр. і доп. - К: Т-во „Знання", КОО,2004.- 309 с.

Добровольський В.В. Екологічні знання: Навчальний посібник. - К.: ВД „Професіонал", 2005. - 304с.

ДСТУ 2224-93 Газовизначники хімічні. Терміни та визначення.

Екологічний стан Вінницької області на рубежі тисячоліть. Аналітично-статистичний довідник . - Вінниця: Велес, 2005. - 162 с, 4с іл.;

Екологічний стан Вінницької області на рубежі тисячоліть. Аналітично- статистичний довідник.- Вінниця: Велес,2005.- 162 с., 4с.іл.

Закон України „Про охорону атмосферного повітря"

Закон України "Про екологічну експертизу", 1995;

Закон України „Про охорону навколишнього природного середовища", від 25.06.1991 р. № 1264-ХІІ//Відомості Верховної Ради,1991,№41.

Зеркалов Д.В. Екологічна безпека: управління, моніторинг, контроль. Посібник. - К.: КНТ, Дакор, Основа, 2007.- 412с. Серія: Міжнародна і національна безпека.

Іванюк Д.П., Шульга І.В. Управління природоохоронною діяльністю: Навч. посібник. - К.: Алерта, 2007. - 368с.

Клименко М.О.,Прищепа А.М.,Вознюк Н.М. Моніторинг довкілля.- Київ:Академія,2006.

КНД 211.2.3.063-98 Охорона навколишнього природного середовища та раціональне використання природних ресурсів. Метрологічне забезпечення. Відбір проб промислових викидів. Інструкція.

Лялюк О.Г.,Ратушняк Г.С. Моніторинг довкілля. Навчальний посібник. - Вінниця: ВНТУ,2004. - 140с.

МВ Х 08.312-2001.Методика виконання вимірювань масової концентраціїоксиду вуглецю.

МВ Х 08.316-2001.Методика виконання вимірювань масової концентраціїоксиду азоту в перерахунку на діоксид азоту.

МВ Х 08.31632001.Методика виконання вимірювань масової концентрації діоксиду сірки.

Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.Л., Гидрометеоиздат,1987.-94с.

Методы анализа загрязнений воздуха./Другов Ю.С., Беликов А.Б., Дъяков Г.А.,Тульчинский В.М.М.: Химия.-1970.-359с.

МУ 1317-86 Методические указания. ГСИ. Результати и характеристики погрешности измерений. Формы представлення. Способи использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметрах.

Мудрак О.В. Загальна екологія. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. - Вінниця: ВАТ „Міська друкарня", 2006.- 404 с.

Повітряний кодекс України від 4.05.1993р.// Відомості Верховної Ради,1993,№ 25.

Постанова КМУ № 1598 від 29.11.2001 р. до Порядку організації та проведення моніторингу в галузі охорони атмосферного повітря.

Постанова КМУ № 1599 від 29.11.2001 р. до Порядку організації та проведення моніторингу в галузі охорони атмосферного повітря.

РД 52.04.59-85 Охрана природы. Атмосфера. Требования к точности контроля промышленных выбросов. Методические указания.

Семенова В.Ф. та Михайлюк О.Л. Екологічний менеджмент.-К.:3нання,2006.

Сухарев С.М.,Чудак С.Ю.,Сухарева О.Ю. Основи екології та охорони довкілля.Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. - К.: Центр навчальної літератури,2006. - 394с.

Гончарук Є.Г. Комунальна гігієна. - К.: Здоров'я, 2003. - С. 726.

Федишин Б.М. Хімія та екологія атмосфери: Навч. посіб. / Б.М. Федишин та ін.; За ред. Б.М. Федишина. - К.: Алерта, 2003. - 272 с. - Бібліогр.: с. 271-272. Городній М. М. та ін. Агроекологія - К.; Вища школа, 1993. - 223

Шматько В.Г., Нікітін Ю.В. Екологія і організація природоохоронної діяльності: Навчальний посібник.- К.: КНТ,2006.-304 21


Теги: Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом  Курсовая работа (теория)  Экология
Просмотров: 9800
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території при викидах забруднення точковим джерелом
Назад