76139

Несогласованность расчетов рассеивания в атмосфере вредных веществ и нормирование их концентрации

Реферат

Экология и защита окружающей среды

В 1951 г. в нашей стране были утверждены ПДК для 10 наиболее распространенных атмосферных загрязнителей. Это были первые в мире нормативы качества воздуха введенные работами проф. В.А. Рязанова и его последователей.

Русский

2015-01-29

263.5 KB

1 чел.

Филиал федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

в г. Смоленске

Кафедра промышленной теплоэнергетики

РЕФЕРАТ

по дисциплине

«Охрана окружающей среды от выбросов теплоэнергетики»

на тему  

«Несогласованность расчетов рассеивания в атмосфере вредных веществ и нормирование их концентрации».

Студент группы  ЭО-12

Хамдамов А.П.

                                                                               Научный руководитель:

                                                                            доцент  Новиков Г.Ю.

Смоленск 2014 г.

Оглавление

[1] Оглавление

[2] ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

[3] НОРМИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

[3.1] Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ

[3.2] N

[3.3] Вещество

[3.4] Класс опасности

[3.5] ПДКМР, мг/м3

[3.6] ПДКСС, мг/м3

[3.7] Уровень загрязнения атмосферного воздуха

[3.8] Значения ИЗА

[3.9] Предельно допустимые концентрации основных загрязняющих веществ в РФ и критерии качества атмосферного воздуха в ЕС, США и ВОЗ

[3.10] Загрязняющее вещество

[3.11] Время осреднения

[3.12] Россия, мг/м3

[3.13] ВОЗ, мг/м3

[3.14] США, мг/м3

[3.15] ЕС, мг/м3

[4] Заключение

[5]

[6] Список использованных источников:

Введение

В 1951 г. в нашей стране были утверждены ПДК для 10 наиболее распространенных атмосферных загрязнителей. Это были первые в мире нормативы качества воздуха, введенные работами проф. В.А. Рязанова и его последователей. Исследованиями этих ученых было обосновано, что при обнаружении загрязнения атмосферного воздуха недостаточно знать, какие это вещества и каковы их концентрации, необходимо еще оценить, насколько обнаруженные концентрации превышают допустимый предел. Роль "масштаба", с помощью которого выполняется такая оценка, играют ПДК атмосферных загрязнений. Согласно Закону "Об охране атмосферного воздуха" гигиенические нормативы ПДК атмосферных загрязнений являются основой регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест.

  1.  ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Выброс вредных веществ в атмосферу должен производиться таким образом, чтобы загрязнение воздушной среды в приземном слое не превышало установленных предельно-допустимых концентраций (ПДК).

В этом случае необходимую высоту выбросных труб рассчитывают из условия рассеяния вредных веществ в атмосфере. Последнее зависит от:

  •  метеорологических условий атмосферы;
  •  скорости движения воздушных масс;
  •  температуры выбрасываемых газов и ряда других факторов.

При рассеивании вредных выбросов из дымовой трубы максимальная приземная концентрация примесей образуется при неблагоприятных метеорологических условиях (опасной величине, скорости ветра, интенсивном вертикальном турбулентном воздухообмене) на расстоянии, равном (10 – 20)Н от трубы, где Н – высота трубы.

При решении задач определяется:

  •  высота трубы;
  •  максимальная приземная концентрация вредного вещества при известном количестве выбрасываемых в атмосферу веществ.

Рис.1

1 - зона неорганизованного загрязнения
2 - зона переброса факела (небольшие концентрации загрязняющих веществ)
3 - зона задымления (на расстоянии 10-40 H
min)
4 - зона снижения уровня загрязнения

А. Максимальную концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы, мг/м3, рассчитывают горячих промышленных выбросов по формуле:

, мг/м3   (1)

Для холодных промышленных выбросов максимальную концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы, мг/м3, рассчитывают по формуле:

, мг/м3    (2)

где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий, рассеивания вредностей в атмосфере, который принимается в соответствии с климатическими зонами:

Климатическая зона

Коэффициент А*

Средняя Азия, Казахстан, Нижнее Поволжье, Кавказ, Молдавия, Сибирь, Дальний Восток

200

Север и Северо-Запад Европейской территории России, Среднее Поволжье, Урал, Украина

160

Центральная часть Европейской территории России

120

Таблица №1

* А – горячие выбросы ;

А – холодные выбросы ;

 М – масса выбрасываемых веществ, г/с;

Н – высота выбросов вредных веществ над уровнем земли (высота трубы), м;

Д – диаметр устья трубы, м;

Т - разница между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой наружного воздуха, оС.

F – безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

для газообразных вредных веществ и мелкодисперсной пыли F = 1;

для крупнодисперсной пыли, при среднем коэффициенте очистки пылеулавливающих устройств η ≥ 90%, F = 2; при 75% < η < 90%, F = 2,5 и при η < 75%, F = 3;

К – коэффициент, определяемый по формуле:

,         (3), где

W0 – скорость выхода газов из устья трубы, м/с;

V – объем выбрасываемых газов в единицу времени, м3/с;

   m - безразмерная величина  для горячих выбросов:

,   (4)

    f - параметр для горячих выбросов:

, м/с2ּград   (5)

f - параметр для холодных выбросов:

, м/с2ּград   (6)

n – безразмерный коэффициент зависит от параметра VМ, , который находят из выражения:

  Vm - безразмерный параметр для горячих выбросов:

,    (7)

Vm - безразмерный параметр для холодных выбросов:

,    (8)

а)   при VМ ≤ 0,3  n = 3;     (9)

 б)  при 0,3 ≤ VМ ≤ 2, ; (10)

   в)    при  n=1     (11)

Б. Определение расстояния Хм от источника выбросов, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ выполняется по формуле:

Xm = (5-F)/4*dН, м.   (12)

d - безразмерная величина, определяемое с учетом Vm для нагретых источников:

при Vm 0,5  (13)

при Vm  2;  (14)

при 0,5Vm  2.   (15)

d - безразмерная величина, определяемое с учетом Vm для холодных источников:

при Vm 0,5     (16)

при 0,5Vm  2    (17)

при. Vm  2;    (18)

В.Расчет опасной скорости ветра по значению Vm:

Um = 0,5 при Vm ≤ 0,5;    (19)

Um = Vm при 0,5 < Vm ≤ 2.   (20)

при Vm  2 для горячих выбросов   (21)

Um = 2,2Vm при  Vm  2 для холодных выбросов.    (22)

Г.Определение концентрации вредных веществ при скоростях ветра, отличных от опасной выполняется по формулам:

, мг/м3.    (23)

При значениях  > 1, и < 1 найдем безразмерную величину r:

при  ≤ 1;   (24)

при  > 1.   (25)

Д. Расстояние от источника выброса, на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метеоусловиях будет максимальная концентрация вредных веществ:

.    (26)

Вычислим безразмерный коэффициент Р:

Р = 3  при  ≤ 0,25;    (27)

 при 0,25 <  ≤ 1;   (28)

 при  > 1.   (29)

Е. Расчет концентрации вредных веществ в любой точке на оси факела по формулам:

Сy = S2 × С;     Сх = S1 × Сm, мг/м3   (30)

Вычислим безразмерный коэффициент S1:

при  ≤ 1;   (31)

при 1 <  ≤ 8;    (32)

при  > 8 и F = 1;  (33)

при  > 8 и F = 2; 2,5; 3.  (34)

Вычислим безразмерный коэффициент S2:

.     (35)

Ж. Произвести расчет величины предельно допустимого выброса (ПДВ), т.е. максимального количества вредных веществ в единицу времени (г/с), которое можно выбрасывать в атмосферу, чтобы ее загрязнение в приземном слое не превышало ПДК возможно по формуле:

для горячих выбросов

,   (36)

для холодных выбросов

,   (37)

  1.  НОРМИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.
Поэтому в Российской Федерации, как и во всем мире, для загрязняющих веществ, как правило, установлены 2 норматива:

  •  норматив, рассчитанный на короткий период воздействия загрязняющих веществ. Данный норматив называется «предельно допустимые максимально–разовые концентрации».
  •  норматив, рассчитанный на более продолжительный период воздействия (8 часов, сутки, по некоторым веществам год). В Российской Федерации данный норматив устанавливается для 24 часов и называется «предельно допустимые среднесуточные концентрации».

ПДК - предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/м3. (ГН 2.1.6.695-98)

ПДКМР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в течение 20-30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДКСС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ

N

Вещество

Класс опасности

ПДКМР, мг/м3

ПДКСС, мг/м3

1

Оксид углерода

4

5

3

2

Диоксид азота

2

0,2

0,04

3

Оксид азота

3

0,4

0,06

4

Углеводороды суммарные

-

-

-

5

Метан

-

50

-

6

Диоксид серы

3

0,5

0,05

7

Аммиак

4

0,2

0,04

8

Сероводород

2

0,008

-

9

Озон

1

0,16

0,03

10

Формальдегид

2

0,05

0,01

11

Фенол

2

0,01

0,003

12

Бензол

2

0,3

0,1

13

Толуол

3

0,6

-

14

Параксилол

3

0,3

-

15

Стирол

2

0,04

0,002

16

Этилбензол

3

0,02

-

17

Нафталин

4

0,007

-

18

PM10

 

0,3

0,06

19

PM2,5

 

0,16

0,035

Таблица №2

Критерии качества атмосферного воздуха в ЕС – уровень, установленный на основе научных знаний, с целью исключения, предотвращения или сокращения вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду в целом. В случае превышения установленных критериев качества атмосферного воздуха по каждому загрязняющему веществу он должен быть достигнут в течение заданного периода времени, после чего он не может быть превышен.

Стандарты качества воздуха ВОЗ – в основе требований ВОЗ лежит охрана здоровья человека. Различные периоды усреднения отражают потенциальное воздействие загрязнителей на здоровье человека; загрязнители, на которые установлены нормативы с краткосрочным базисным периодом, оказывают быстрое воздействие на состояние здоровья, а те из них, которые имеют долговременный (годичный) отчетный период, связаны с хроническим вредным воздействием. В целях охраны здоровья ни один из стандартов не должен быть превышен. Чем выше концентрация, тем более ограниченным должен быть период воздействия на объект. Напротив, при более низкой концентрации загрязняющего вещества период воздействия может продлеваться.

Класс опасности - показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Вещества делятся на следующие классы опасности:

  •  1 класс - чрезвычайно опасные;
  •  2 класс - высоко опасные;
  •  3 класс - опасные;
  •  4 класс - умеренно опасные.

СИ - стандартный индекс – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; она определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год (в соответствии с РД 52.04.186-89 Руководствопо контролю загрязнения атмосферы).

НП - наибольшая повторяемость (%) превышения ПДК по данным наблюдений на одном посту (за одной примесью) или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год (в соответствии с РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы).

ИЗА - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей, представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК (в соответствии с РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы).

В зависимости от значения ИЗА уровень загрязнения воздуха определяется следующим образом:

Уровень загрязнения атмосферного воздуха

Значения ИЗА

Низкий

меньше или равен 5

Повышенный

5-7

Высокий

7-14

Очень высокий

больше или равен 14

Таблица №3

PM10 – взвешенные частицы, с размерами менее 10мкм, способные легко проникать в легкие человека и накапливаться в них.

Инверсия – смещение охлажденных слоев воздуха вниз и скопление их под теплыми слоями воздуха, что ведет к снижению рассеивания загрязняющих веществ и увеличению их концентраций в приземной части атмосферы.

НМУ – неблагоприятные метеорологические условия, это различные метеорологические условия или их сочетания, под влиянием которых происходит накоплении примесей в местах их выбросов.

Предельно допустимые концентрации основных загрязняющих веществ в РФ и критерии качества атмосферного воздуха в ЕС, США и ВОЗ

Загрязняющее вещество

Время осреднения

Россия, мг/м3

ВОЗ, мг/м3

США, мг/м3

ЕС, мг/м3

CO

15 мин.

-

100

-

-

30 мин.

5

60

-

-

1 час

-

30

40

-

8 часов

-

10

10

10

24 часа

3

-

-

-

NO2

30 мин

0,2

-

-

-

1 час

-

0,2

-

0,2 
Не должна быть превышена более чем 18 раз за год

24 часа

0,04

-

-

0,125 
Не должна быть превышена более чем 3 раза за год.

Средняя за год

-

0,04

0,1

0,04

O3

30 мин.

0,16

-

-

-

1 час

-

-

0,235

-

8 часов

-

0,12

0,157

-

24 часа

0,03

-

-

-

SO2

10 мин

-

0,5

-

-

30 мин

0,5

-

-

-

1 час

-

-

-

0,350 
Не должна быть превышена более чем 24 раз за год

24 часа

0,05

0,125

0,365

0,125 
Не должна быть превышена более чем 3 раза за год.

Средняя за год

-

0,05

0,08

0,02

PM10

30 мин.

0,3

-

-

-

24 часа

0,06

-

0,15

0,05 
Не должна быть превышена более чем 3 раза за год

Средняя за год

-

0,05

0,08

0,02

Бензол

30 мин

0,3

-

-

-

24 часа

0,1

-

-

-

Средняя за год

-

-

-

0,005

UR/LifeTime

-

6*10-6(ug/m3)-1

-

-

Таблица №4

Установленные в России ПДК для кратковременных и длительных воздействий для большинства загрязняющих веществ за исключением бензола строже стандартов качества воздуха, рекомендованных ВОЗ и установленных директивами стран ЕС.

Заключение

        Наряду с предельно допустимыми концентрациями существуют временно допустимые концентрации, иначе называемые ориентировочно безопасными уровнями воздействия. Предельно допустимые концентрации устанавливаются на основе экспериментов с подопытными животными, что требует достаточно длительного времени. На первом этапе установления ПДК определяются основные токсикометрические характеристики исследуемых веществ, и фактически установленные в результате экспериментов нормативы считаются временно допустимыми концентрациями. На втором этапе эти исследования продолжаются и носят проверочный характер, а на третьем - осуществляются клинико-статистические исследования работающих в течение трех лет для проверки правильности полученных в экспериментах на животных значений. Только после второго этапа полученные нормативы могут быть утверждены в качестве ПДК.

Для регулирования качества окружающей среды введен и строго контролируется предельно допустимый выброс (ПДВ), который является научно обоснованной технической нормой выброса вредных веществ из промышленных источников в атмосферу, определяемой на основе различных параметров источников, свойств выбрасываемых веществ и атмосферных условий.


Список использованных источников:

  1.  ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения.
  2.  ГН 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
  3.  ГОСТ 12.1.007-76 «Классификация и общие требования безопасности»
  4.  Постановление Правительства РФ от 28.06.2008 N 484 "О порядке разработки и утверждения нормативов качества воды водных объектов.
  5.  Федеральный закон от 30.03.1999 N 52-ФЗ (ред. от 19.07.2011) "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32803. Особенности философии Возрождения. Её связь с наукой и искусством. Учения о природе и познании 18.84 KB
  Особенности философии Возрождения. Эпоха Возрождения Ренессанса – переходный период от Средних веков к Новому времени XV [в Италии с XIV] XVI вв. Возрождение –художественноэстетическая эпоха провозгласившая что высшее призвание человека в мире – быть творцом и созидателем Этапы развития и характерные черты философии Возрождения. В философии эпохи Возрождения можно выделить 3 этапа: гуманистический сер.
32804. Эмпиризм и сенсуализм в философии нового времени 16.32 KB
  Локк подчеркивает особую роль органов чувств в процессе познания.Бэкон сделал научное познание в центре его внимания вопросы о целях и методах научного познания.Однако он утверждает что на пути познания имеется множество заблуждений препятствующих получению достоверного знания. Бэкон выделяет 4 вида идолов познания: 1 идолы рода являются следствием ограниченности человеческого ума несовершенством органов чувств; 2 идолы пещеры обусловлены индивидуальными особенностями человека: каждый человек имеет свой внутренний субъективный мир...
32805. Рационализм в философии нового времени 17.35 KB
  Эти две субстанции пересекаются и активно взаимодействуют однако их взаимосвязь является лишь механической. В человеке материальная и духовная субстанции проявляются как тело и душа. В понятии единой субстанции т. Спиноза называет следующие свойства единой субстанции: независимое ни от чего существование; вечность; бесконечность; является внутренней причиной самой себя и всего сущего.
32806. Субъективный идеализм в философии Н.В. (Дж.Беркли, Д.Юм) 14.1 KB
  Джордж Беркли 1685 – 1753 гг. Беркли внес весомый вклад в теорию познания четко поставив вопрос о соотношении объективного и субъективного в ощущениях об объективности причинности и о видах существования. Беркли утверждал что мир не существует независимо от человека а представляет собой комплекс ощущений и восприятий. Философия Беркли основывается на следующих основных принципах: 1 существовать значит быть воспринимаемым; 2 я не в состоянии помыслить ощущаемые вещи или предмет независимо от их ощущения и восприятия; 3 мы никогда не...
32807. Философия французского Посвящения 17.75 KB
  Философия Просвещения опиралась на достижения наук: биологии физики медицины – которые стали естественнонаучным основанием раскрытия сущности и природы человека. Просветители развивали материалистические взгляды на природу и человека. Дидро уподоблял человека инструменту наделенному чувствительностью и памятью а Ламетри проводил аналогию между человеком и машиной. Однако французские материалисты обращали внимание и на роль социальнокультурных факторов появления человека уделяли внимание роли языка как средства общения и познания мира.
32808. Особенности становления и основные черты немецкой классической философии 11.99 KB
  Немецкая философия конца ХVIII первой трети ХIХ веков представлена именами Канта Фихте Шеллинга Гегеля Фейербаха и представляет собой важный этап в развитии мировой философской мысли. Произведения Шиллера и Гете философские труды Канта и Гегеля отразили противоречивость эпохи. Маркс назвал философию Канта теорией буржуазной революции.
32809. Философия И. Канта: субъективный идеализм и агностицизм 14.27 KB
  Канта: субъективный идеализм и агностицизм. Основателем немецкой классической философии считается Иммануил Кант 1724 – 1804 гг. Основное содержание своей философии Кант изложил в виде следующих вопросов: Что я могу знатьЧто я должен делатьНа что я могу надеятьсяЧто есть человек. В творчестве Канта принято выделять 2 периода: 1 докритический до 70х гг.
32810. Философия Гегеля: абсолютный идеализм и диалектика 14.28 KB
  Диалектика в творчестве Гегеля – это теория развития всего сущего и метод познания действительности. В ходе своего саморазвития Абсолютная идея проходит ряд ступеней развиваясь от простого к сложному от абстрактного к конкретному. Высшая ступень развития – абсолютный дух. Причем философия означает завершение итог развития Абсолютной идеи: по определению Гегеля философия – это духовная квинтэссенция эпохи самосознание эпохи.
32811. Философия Л. Фейербаха: антропологический материализм и критика христианства 15.47 KB
  Основным предметом философского анализа Фейербах считал проблему человека и рассматривал ее с материалистических позиций. Фейербах рассматривает человека как природное живое существо. Философ подчеркивал тесное единство человека и окружающей его природы. Посредством человека природа познает саму себя.