Лекция № 8.

Моделирование приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Расчет загрязнения атмосферы выбросами группы источников и площадных источников. Нормирование ПДК примесей

Расчет концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, поступающих в результате работы промышленных предприятий, проводят в соответствии с действующими нормативными документами. Степень опасности загрязнения воздуха характеризуется наибольшими рассчитанными значениями концентраций, неблагоприятными метеоусловиями, в том числе опасной скоростью ветра.

Инженерными расчетами определяют разовые концентрации вредных веществ, относящиеся к 20 – 30-минутному интервалу осреднения.

Наиболее детально разработан расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами одиночных источников. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества –С_м (мг/м³) при выбросе газо-воздушной смеси (ГВС) из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии Х_м от источника и рассчитывается по формуле:

Определение максимальных значений приземных концентраций загрязняющих веществ

1) Определение максимальных значений приземных концентраций загрязняющих веществ для точечных горячих источников (Т>0).

Максимальное значение приземной концентрации ЗВ при выбросе газо-воздушной смеси из одиночного горячего источника с круглым устьем определяется по формуле:

, (14)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М – максимально разовый выброс, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ в атмосферном воздухе;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника;

 - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабопересечённой местности с перепадом высот, не превышающих 50 м на 1 км,  = 1;

H – высота источника выброса над уровнем земли, м;

V_yx – расход газо-воздушной смеси, м³/c;

T – разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси t_г и температурой окружающего атмосферного воздуха t_в, ^оС.

Расход газо-воздушной смеси, V_yx, м³/c

, (15)

где D – диаметр устья источника выброса, м;

W_o – средняя скорость выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация ЗВ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

250 – для районов Бурятии и Читинской области;

200 – для Европейской территории России: для районов южнее 50 с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Дальнего Востока и остальной территории Сибири;

180 – для Европейской территории России и Урала от 50 до 52 с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов;

160 – для Европейской части России и Урала севернее 52 с. ш. (за исключением центра ЕТР);

140 – для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Коэффициент F для газообразных ЗВ и мелкодисперсных аэрозолей принимаем 1 (F = 1); для мелкодисперсных аэрозолей при коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % F = 2.

Определение коэффициентов m и n. Эти коэффициенты учитывают подъём факела над трубой. Значения m и n зависят от вспомогательных параметров, определяющих расход, температуру и конструктивные особенности выбросных устройств. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров , _M, _M^’ и _с.

, (16)

где T = (90 – 25,9) ^оС, так как для летнего периода t_в = 25,9 ^оС в средней полосе России.

, (17)

, (18)

, (19)

Коэффициент m определяется в зависимости от :

при <100

, (20)

Коэффициент n при <100 и 0,5  _M  2

n _M _M (21)

Моделирование приземной концентрации позволяет учесть розу ветров. (Роза ветров – это скорость и частота направлений ветров, определяемых по направлению 8 частей света) и получить пространственную картинку загрязнения в виде изолиний, каждая из которых соответствует определенную значению концентраций (рис. 11).

Повторяемость ветра в одном и том же направлении выражается в процентах и может быть представлена на диаграмме по 8 направлениям сторон света (рис. 11).

Январь Штиль 6 Год Штиль 12 Июль Штиль 17

Рис. 11. Многолетние данные повторяемости направлений ветра и штилей (на примере метеостанции Павловский Посад)

Для автоматизации расчетов разработан комплекс специальных программ серии «Эколог».

Модельные данные могут быть использованы в оценке масштабности техногенного воздействия на проживающее вблизи источника загрязнения населения. Для этого ориентировочно определяют площадь загрязненности и численность населения, подвергающееся воздействию той или иной концентрации.

На сегодняшний день разработаны алгоритмы расчета концентраций, учитывающих взаимное расположение нескольких источников. Ведется разработка алгоритмов модельных загрязнений от автомобильного транспорта.