Экспертиза состояния атмосферы

Градиентный перенос вещества в атмосфере описывается дифференциальным уравнением второго порядка:

,                (1.1)

где m – масса вещества;  – коэффициенты рассеивания.

Используя модель статистической теории рассеивания, находят концентрацию веществ в приземном слое. Для удобства расчетов решение дифференциальных уравнений с граничными условиями интерполируют различными формулами, которые сводят в нормативные документы. Предполагается, что точность расчетов достигает 20-30%, но необходимо помнить, что реальные атмосферные процессы настолько сложны, что ожидаемые расчетные концентрации вредных веществ могут не соответствовать действительному загрязнению системы.

Максимальное значение приземной концентрации вещества при выбросе газовой смеси в воздух при неблагоприятных метеорологических условиях определяют по формуле:

,                       (1.2)

где  – максимальная концентрация вещества, мг/м³; A – коэффициент температурной стратификации атмосферы (А = 140–250); M – мощность выброса, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества, F = 1 для газов, мелкодисперсных частиц и аэрозолей, для остальных частиц F = 2-3;  – коэффициенты, учитывающие условия выброса;  – коэффициент учета рельефа местности, если рельеф не учитывают ;   H – высота источника выброса с круглым устьем, м;  – разность между температурой смеси и температурой окружающего воздуха; V ₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с:

                                     (1.3)

где D – диаметр устья источника выброса, м; ω₀ – скорость выхода смеси, м/с;.

Коэффициенты m, n определяют в зависимости от параметров f, , , f _e. Если условия выброса не учитывают, то m = n = 1.

(1.4);                 (1.5)

      (1.6);    ;         (1.7)

, при   f < 100;              (1.8)

, при f ≥ 100.                       (1.9)

Для f _e < f < 100 значение коэффициента m вычисляют при f _e = f.

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

n = 1, при ;                              (1.10)

, при       (1.11)

, при .                  (1.12)

 

При  или  и  концентрацию вредного вещества рассчитывают:

,                       (1.13)

где n определяют по формулам при  = .

В случае предельно малых опасных скоростей ветра f < 100,  или при f < 100,  < 0,5 максимальную приземную концентрацию загрязняющего вещества находят следующим образом:

,                            (1.14)

где  при f < 100, ; , при f ≥ 100; .

Расстояние , на котором наблюдают максимальную приземную концентрацию, находят по формуле:

 

,                             (1.15)

где , при , f < 100;

, при 0,5< , f < 100;

, при , f < 100;

, при , f > 100, ;

 при , f > 100, ;

, при f > 100, .

 

При неблагоприятных метеорологических условиях приземную концентрацию веществ по оси факела рассчитывают по формуле:

                                 (1.16)

где        S – безразмерный коэффициент, равный:

 при ;

 при ;

 при ;

 

Следует отметить, что расчетные формулы, приведенные выше, справедливы для максимальных концентраций, лежащих по оси факела рассеивания OX.

Значение приземной концентрации вредных веществ в точках с координатами (x,-y,0), (x,-y,z), (x,y,z), (0,0,0) и т.д. рассчитывают по другим более сложным формулам, учитывающим различные скорости ветра, отличные от опасных, при которых достигается максимальная приземная концентрация С _М. Расчет опасной скорости ветра:

 

, при , f < 100;               (1.17)

, при , f < 100;                 (1.18)

, при , f < 100;        (1.19)

, при , f < 100;               (1.20)

, при , f < 100;            (1.21)

, при , f < 100;.             (1.22)

 

где  - опасная скорость ветра, м/с, при которой достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества .

Расчет предельно-допустимого выброса (ПДВ) проводят по формулам:

Если f < 100, то                 (1.23)

Если f ≥100, , то           (1.24)

  (1.25)

где q – безразмерная концентрация веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м³; С _i – концентрация i – го вещества, мг/м³.

                (1.26)

где  – безразмерная мощность выброса, г/с;  – мощность выброса каждого вещества, г/с.

   (1.27)