5.4. Проинтегрированная по времени концентрация

Основными данными, необходимыми при разработке мероприятий инженерной защиты от негативного воздействия выбросов на человека и окружающую среду, а также для решения различных экологических задач, являются проинтегрированные по времени концентрации (ПВК), которые наглядно показывают количество накопленных загрязняющих веществ в единице объема за некоторый промежуток времени, например за год. Особое значение ПВК имеют для оценки выбросов токсичных и высокотоксичных загрязняющих агентов.

Расчет ПВК предусматривает использование исходных метеорологических данных, таких как скорость и направление ветра и классы устойчивости атмосферы. Эти данные подвергают статистической обработке, в результате чего рассчитывают массив совместных вероятностей скорости, направления ветра и класса устойчивости n_jkl, где j — румб направления ветра; к — градация скорости; l— класс устойчивости.

Используя эти обозначения, а также формулу (5.11), можно получить выражение для ПВК, осредненного в угловом секторе j^, (который, с учетом метеорологического направления ветра, противоположен сектору j):

где σ_zl — параметр вертикальной дисперсии при l-м классе устойчивости;

Т — период времени, равный одному году.

Подчеркнем, что выражение (5.12) получено без учета радиоактивного распада изотопов, вымывания частиц осадками и гравитационного осаждения частиц.

Очевидно, что ПВК j.(х) связана со среднегодовой концентрацией С_j (х) следующей зависимостью:

5.5. Оценка биологического риска от загрязнения атмосферного воздуха

Предполагая отсутствие радиоактивного распада изотопов, вымывания частиц осадками и их гравитационного осаждения, биологическое воздействие за интервал времени Δז на индивидуума, живущего на расстоянии х от источника в угловом секторе j^, при классе устойчивости /, можно оценить по формуле

Величина коллективного биологического воздействия на население, проживающее в пределах расстояний от х_m до х_m+1 от источника в секторе j*, за интервал времени Δז, при скоростях ветра k-й градации и классе устойчивости атмосферы l определяется следующим образом:

Здесь р_j.m — распределение плотности населения, т. е. плотность населения в пределах от х_m до х_m+1, от источника в секторе j*. Производя процедуру суммирования в выражении (5.16) по скоростям, направлениям ветра и классам устойчивости, а также по расстояниям, можно получить формулу расчета коллективного воздействия на население, проживающее в радиусе от r до R от источника,

Отметим, что дозы воздействий ИД_r,j* , (х) и КД_r можно также интерпретировать как индивидуальный и коллективный годовые риски биологического воздействия источника газообразных выбросов.

5.6. Оценка загрязнения атмосферы при эксплуатации автотранспорта

При эксплуатации автотранспорта наиболее значимыми компонентами, загрязняющими атмосферу, являются угарный газ (СО), оксиды азота (NOx) и углеводороды.

Обозначим индексом у вид выброса (1 — СО, 2 — NOx, 3 — углеводороды). Тогда согласно методике, разработанной в институте «ГипродорНИИ», эмиссия q_j. перечисленных загрязняющих веществ, выбрасываемых автотранспортным потоком на 1 м длины трассы за 1 с для рассматриваемых компонент определяется по следующей формуле:

Здесь N_ki, N_di — интенсивность движения карбюраторных и ди­зельных автомобилей, авт/ч (или ч^-1);

т — безразмерный коэффициент, учитывающий дорож­но-транспортные условия, определяемый с помощью эмпириче­ского графика на рис. 5.4;

— средний эксплуатационный расход топлива соот­ветственно для карбюраторных и дизельных автомобилей, л/км, указанный в табл. 5.2;

— безразмерные коэффициенты, принимаемые для каждой компоненты загрязняющих веществ согласно табл. 5.3.

Концентрацию C_j токсичных компонентов в атмосфере на различных расстояниях от дороги х определяют с помощью выражения:

Таблица 5.2. Средний эксплуатационный расход топлива G_ki, G_di для карбюраторных и дизельных автомобилей

Таблица 5.3. Коэффициенты К_kj, K_dj для карбюраторных и дизельных двигателей при различных видах выбросов

Таблица 5.4. Зависимость параметра σ_z удаления от кромки проезжей части дороги х

Использование выражений (5.18), (5.19), а также рис. 5.4 и табл. (5.2)—(5.4) при заданных значениях состоянии погодных условий позволяет без труда рассчитать зависимости концентраций трех рассматриваемых компонентов от расстояния х от кромки автотрассы и построить соответствующие графики.

Для того чтобы сделать вывод о том, насколько чист или за­грязнен воздух, концентрации рассматриваемых загрязняющих агентов сравнивают с соответствующими ПДК (для СО — 3,0 мг/м³, для NO_x — 0,04 мг/м³ и для углеводородов — 1,5 мг/м³). Из графиков определяют размеры зон загрязнения, т. е. расстоя­ния от автотрассы, в пределах которых концентрации агентов превышают ПДК. В тех случаях, когда жилая застройка частично или полностью оказывается локализованной в пределах зон за­грязнения, необходимо предусмотреть реализацию инженерных мероприятий по защите воздуха в районе жилой застройки от за­грязнений. Подобные мероприятия могут включать в себя раз­личные варианты посадок зеленых насаждений, сооружение за­щитных экранов, откосов, насыпей и пр. Некоторые варианты та­ких мероприятий приводятся в табл. 5.5.

Таблица 5.5. Возможные мероприятия по инженерной защите атмосферного воздуха в районе жилой застройки от загрязнений автомобильным транспортом

Контрольные вопросы

1. Почему загрязнение атмосферы представляет более серьезную опас­ность, чем загрязнение других природных сред?

2. Присутствие каких загрязняющих химических агентов в атмосферном воздухе характерно для:

• промышленных зон;

• городской застройки;

• сельской местности?

3. Какая геометрическая фигура образуется на границе дымового облака в его вертикальном сечении при гауссовской атмосферной дисперсии?

4. Почему роза ветров во многом определяет условия рассеивания выбро­сов от высотных источников?

5. При каких скоростях движения автотранспортного потока загрязнение атмосферного воздуха минимально?

6. Какие существуют способы защиты атмосферного воздуха от его загряз­нения автомобильным транспортом?