Установление зоны воздействия выбросов вредных веществ предприятия для корректировки СЗЗ

 

Достаточность ширины нормативной СЗЗ может быть прове­рена с помощью расчётов загрязнения атмосферы в соответствии с методикой ОНД-86 [2].

На первом этапе расчётной проверки для каждого j -го загряз­няющего вещества, выбрасываемого источниками предприятия, при каждом i -м режиме его выбросов рассчитываются параметры и , позволяющие дать предварительную оценку воздействия на качество атмосферного воздуха выбросов этого вещества источниками загряз­нения атмосферы предприятия.

Параметр рассчитывается по формулам:

а) для отдельного вредного вещества, выбрасываемого пред­приятием в i -м режиме выбросов:

, (2.4,а)

где - величина максимальной приземной концентрации j -го вещества, создаваемая выбросом его из k -го источника при i -м режиме выбросов предприятия без учёта выбросов других ИЗА;

ПДК _j – предельно допустимая максимально разовая концентра­ция рассматриваемого j -го вещества в атмосферном воздухе, ут­вержденная Минздравом России [14] (см. Приложение 1).

Если j -е вещество в i -м режиме не выбрасывается, то = 0. Для тех веществ, для которых установлены только среднесуточные ПДК (ПДК_сс), в качестве ПДК _j используется величина ПДК_{сс j}.

б) для группы веществ, обладающих эффектом комбиниро­ванного совместного вредного действия:

, (2.4, б)

где - число веществ в j -й группе веществ, при совместном присут­ствии которых в атмосферном воздухе проявляется эффект ком­бинации их совместного гигиенического действия (суммация, неполная суммация, потенцирование);

-коэффициент комбинации совместного гигиенического действия группы веществ, равный:

= 1 - для групп веществ, обладающих эффектом суммации вредного действия;

= - для групп веществ, обладающих эффектом непол­ной суммации вредного действия, где - значение коэффициента комбинированного действия рассматриваемой группы веществ, при­веденное в списках Минздрава России [14];

= - для групп веществ, обладающих эффектом потен­цирования вредного действия, где - справочное значение коэффи­циента потенцирования рассматриваемой группы веществ, приве­денное в списках Минздрава России [14].

Параметр рассчитывается по формулам:

при ≥ 0,1; (2.5)

при < 0,1,

где - максимальная фоновая концентрация j -го ЗВ в зоне влия­ния источников выброса этого вещества предприятием (группой предприятий), определенная по данным Росгидромета или результа­там сводных расчётов загрязнения атмосферы города (зона влияния определяется так же, как описано выше).

Определение зоны влияния источников, выбрасывающих j -е вещество, можно не проводить, если при , определенном как максимум фоновой концентрации в зоне шириной 300 Н_тах во­круг границ площадки, при всех режимах выбросов выполняется ус­ловие

< 1. (2.6)

По каждому j -му веществу для предприятия рассчитывается параметр по формуле

, (2.7)

т.е. определяется наибольшее значение параметра из рассчитан­ных для j -го вещества при всех режимах работы предприятия.

Для тех веществ, для которых значение параметра < 1, можно утверждать, что их приземные концентрации нигде не будут превышать нормативы ПДК, т.е. нормативная СЗЗ заведомо обеспе­чивает по этим веществам отсутствие превышения нормативов каче­ства воздуха для населенных мест (или других зон в зависимости от используемых ПДК).

Если для веществ или групп веществ не выполняется нера­венство (2.6), то проводится расчёт суммарных приземных концен­траций, создаваемых выбросами предприятия в точках на границе нормативной СЗЗ и в узлах регулярной сетки в прямоугольной об­ласти вокруг предприятия.

Минимальные расстояния между расчётными точками на внешней границе нормативной СЗЗ и узлами расчётной сетки - шаги сетки - выбирают так, чтобы свести к минимуму вероятность появ­ления внутри ячеек сетки значений максимальных расчётных приземных концентраций, значительно превосходящих их значения в ближайших узлах сетки.

При выборе шагов сетки (расстояний между расчётными точ­ками на границе нормативной СЗЗ) можно использовать следующую схему. Сначала рассчитываются некоторые расстояния от границ предприятия , и , определяющие выбор сетки на разных расстояниях от предприятия:

а) все источники выбросов по j -му веществу в i -м режиме упорядочиваются в порядке убывания величины максимальной при­земной концентрации этого вещества, создаваемой отдельно каждым k -мисточником без учёта влияния других источников и фо­на, так что

> , (2.8)

где рассчитывается по формулам п.п. 2.1 - 2.7 ОНД-86 [2].

б) выделяется первых источников выбросов (j -го вещест­ва в i -м режиме) в упорядоченном перечне таким образом, что для источников с номером N > в этом перечне выполняется неравен­ство

, (2.9)

где - число источников выброса j -го вещест­ва в i -м режиме.

Источник, попавший в число первых , хотя бы по одному веществу в одном режиме выбросов, считается одним из «опреде­ляющих» режим расчётов для предприятия. Для удобства обозначим множество источников предприятия как ;

в) рассчитываются величины , и

; (2.10)

; (2.10, а)

, (2.10, б)

где ; (2.10, в)

- радиус нормативной СЗЗ вокруг k -го ИЗА;

, (2.10, г)

;

- расстояние от k -го ИЗА до точки, в которой достигается максимум создаваемой им концентрации, вычисляется по формулам п. 2.8 ОНД-86 [2];

г) расчётные области и шаги расчётной сетки в них выбира­ются в зависимости от расстояния от предприятия R, для которого проводится расчёт;

д) шаги расчётной сетки определяют из таблицы, устанавли­вающей шаги расчётной сетки в зависимости от расстояния от гра­ниц предприятия:

Для тех веществ и режимов выбросов, для которых внешние границы нормативной СЗЗ выходят за наружную границу полосы шириной вокруг границ предприятия, проводится расчёт макси­мальных по скоростям и направлениям ветра приземных концентра­ций рассматриваемых веществ, создаваемых выбросами предприятия в точках на границе нормативной СЗЗ, расположенных на расстоянии ΔR друг от друга. При этом в каждой расчётной точке рассматриваются только направления ветра с различных участков предприятия на эту точку.

Если значения на границе нормативной СЗЗ не пре­восходят 0,1 ПДК, т.е.

(на границе нормативной СЗЗ) ≤ 0,1, (2.11)

то можно считать, что нормативная СЗЗ обеспечивает достаточное уменьшение воздействия выбросов рассматриваемого ЗВ предпри­ятием в i -м режиме на качество атмосферного воздуха зон с норма­тивно определенными повышенными требованиями к качеству ок­ружающей среды. Для таких ЗВ и режимов выбросов предприятия при проверке достаточности нормативной СЗЗ фоновое загрязнение воздуха и розу ветров можно не учитывать. Для других ЗВ или ре­жимов выбросов предприятия производится расчёт с учётом фонового загрязнения воздуха внутри прямоугольной области в узлах регу­лярной сетки.

Границы расчётной области не должны выходить за границы зоны влияния предприятия. Расчётную область следует выбирать так, чтобы в нее попадала минимальная площадь территории, на которой суммарные расчётные приземные концентрации вредных веществ, создаваемые выбросами предприятия, меньше 0,1 ПДК _j

≤ 0,1 ПДК _j. (2.12)

Границы таких территорий можно определить в ходе предва­рительных расчётов на сетках с укрупнёнными шагами.

В узлах сетки вычисляются максимальные по скоростям и направлениям ветра приземные концентрации рассматриваемых ве­ществ, создаваемые выбросами предприятия и суммарные (с учётом фона) концентрации, :

= , (2.13)

где ; (2.14)

- вклад выбросов предприятия в суммарную при­земную концентрацию j -го вещества (группы веществ) в точке (х,у) при направлении ветра (и величине его скорости U при i -м режиме выбросов предприятия), доли ПДК _i;

- значение фоновой концентрации в этой точке при тех же характеристиках ветра, доли ПДК _i;

- направление ветра с предприятия (его различных уча­стков) на расчётную точку.

При проверке достаточности нормативной СЗЗ для дейст­вующих предприятий в качестве фоновой используется фоновая концентрация, из которой исключён вклад выбросов рассматривае­мого предприятия , рассчитываемая по формулам (7.1) и (7.2) ОНД-86 [2]:

при , (2.15)

при .

В формуле (2.15) значение рассчитывается как максимальное по всем режимам выброса :

= . (2.16)

Множество значений рассчитанных таким образом макси­мальных суммарных концентраций в узлах сетки описывает для каж­дого ЗВ и режима выбросов поле максимальных приземных концен­траций.

По результатам расчётов для каждой j -й примеси при каждом i -м режиме выбросов предприятия строится (если она существует) зона превышения с концентрациями уровня ПДК:

≥ 1. (2.17)

Для действующих предприятий в тех случаях, когда внешняя граница рассчитанной и натурно подтвержденной зоны превышения ПДК выходит за внешние границы имеющейся СЗЗ (подтверждается натурными замерами), необходим учёт проведения природоохран­ных мероприятий не только на том предприятии, достаточность нор­мативной СЗЗ которого проверяется, но и на окружающих предпри­ятиях, выбросы которых создают фоновое загрязнение.

С целью изменения фона для таких ЗВ предприятий рассчи­тываются поля суммарных приземных концентраций, где вместо значений фоновых концентраций в формуле (2.14) используются значения фона на перспективу , рассчитанные в соответствии с формулой (7.4) ОНД-86 [2]:

. (2.18)

Границы зоны превышения ПДК для каждого j -го ЗВ (или группы ЗВ с комбинирующимся вредным действием) при каждом i -м режиме выбросов корректируются в зависимости от частоты повто­рений направлений ветров, дующих со стороны предприятия к внеш­ней границе зоны превышения ПДК. Частота повторений ветров ка­ждого направления определяется по данным о розе ветров в данной местности.

Для каждого участка границы зоны превышения определяют­ся (с шагом в 1 град) направления ветра от ИЗА, выбрасывающих j -е ЗВ (группу ЗВ) в i -м режиме, в сторону выбранного участка.

Для каждого k -го направления определяется отмеренное вдоль него расстояние , от границы ИЗА, выбрасывающих j -е ЗВ в i -м режиме выбросов до внешней границы зоны превышения ПДК, концентрациями этого ЗВ при выбросе в рассматриваемом i -м режиме.

Скорректированное с учётом повторяемости Р_k ветров рас­сматриваемого направления расстояние от границы ИЗА до внешней границы зоны превышения ПДК рассчитывают по методике ОНД-86 [2] по формулам (2.1) - (2.3), как показано выше.

Пример 2.3. Определение достаточности нормативной СЗЗ

 

Задание. Определить достаточность СЗЗ предприятия по по­казателям загрязнения атмосферного воздуха. В качестве исходных данных используем результаты, полученные при рассмотрении при­мера 1.1. Схема предприятия показана на рис. 2.1.

Метеорологические характеристики района расположения предприятия:

- коэффициент стратификации А = 200;

- коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности η = 1;

- средняя максимальная температура самого жаркого меся­ца = 25 °С;

- средняя температура наиболее холодного месяца в году = - 28 °C;

- скорость ветра, вероятность превышения которой состав­ляет 5 %, = 11 м/с;

- предприятие относится к 4-му классу опасности. Значения фоновых концентраций загрязняющих веществ в районе расположения предприятия:

диоксид серы - = 0,15 мг/м³;

зола – С_ф.з = 1,00 мг/м³;

оксид азота - = 0,025 мг/м³.

Значения ПДК (максимально разовые):

- диоксид серы – = 0,5 мг/м³;

- зола - ПДК₃ = 5,00 мг/м³;

- оксиды азота (по диоксиду азота NO₂) - - 0,085 мг/м³.

Решение.

1. Приземные концентрации рассчитываем по методике ОНД-86 [2] (см. пример 1.1).

2. На карте местности строится нормативная СЗЗ, включаю­щая полосу шириной 50 м и круги, с радиусом R = 100 м, что соответствует 4-му классу опасности предприятия (см. рис. 2.1).

3. Для проверки достаточности ширины нормативной СЗЗ определяем значение параметра по формуле (2.4, а) :

- для диоксида серы SO₂: ;

- для золы: ;

- для оксидов азота NO_x: .

4. Для проверки достаточности ширины нормативной СЗЗ определяем значение параметра .

Для золы и оксидов азота NO_x (согласно формуле (2.5)) пара­метр равен параметру и, следовательно, меньше 1. Это означа­ет, что нормативная СЗЗ обеспечивает достаточное рассеивание за­грязняющих веществ и приземные концентрации нигде не будут пре­вышать нормативы ПДК.

Величина параметра для диоксида серы SO₂ определяется согласно формуле (2.5) как сумма значения параметра и фоновой концентрации по SO₂:

 

= 0,38 + 0,15 = 0,53.

Параметр по диоксиду серы SO₂ также получен меньше 1. Таким образом, согласно проведенной проверке корректировки СЗЗ с учётом розы ветров проводить не требуется.

 

Пример 2.4. Определения достаточности нормативной СЗЗ

Задание. Проверить достаточность СЗЗ предприятия 1-го класса опасности, выбрасывающего в атмосферу диоксид серы SO₂. Исходные данные принять следующие:

- коэффициент стратификации А = 180;

- масса выбрасываемого диоксида серы SO₂ М =120 г/с;

- расход газовоздушной смеси на выходе из трубы V₁ = 12,8 м³/с;

- диаметр устья трубы D = 1,5 м;

- температура газовоздушной смеси T_г = 120 °С;

- температура окружающей среды (воздуха) T_в = 23 °С;

- высота трубы Н =65 м;

- ПДК_м.р диоксида серы (ПДК_SO2) = 0,5 мг/м³;

- фоновая концентрация SO₂ в районе располо­жения предприятия = 0,15 мг/м³.

Решение.

1. Расчёт приземной концентрации, проведенный по методи­ке ОНД-86 [2] (в данном примере расчёт не приводится), показал:

- максимальная приземная концентрация составила С_м = 0,54 мг/м³;

- расстояние, на котором достигается величина максималь­ной приземной концентрации, x_м = 649,22 м.

2. Проверяем достаточность ширины нормативной СЗЗ, оп­ределив параметры по формуле (2.4):

.

3. Проверяем достаточность ширины нормативной СЗЗ, оп­ределив параметры по формуле (2.5):

.

4. Так как неравенство (2.6) не выполнено, то необходимо провести расчёт суммарных максимальных приземных концентраций в точках на границе нормативной СЗЗ и в узлах регулярной сетки вокруг предприятия:

м;

;

.

Таким образом, шаги расчётной сетки составят 500 м на гра­нице нормативной СЗЗ.

5. Величина параметра S₁ рассчитывается по методике ОНД-86 [2] (в данном примере расчёт не приводится) и равна S₁ = 0,960.

6. На границе СЗЗ приземная концентрация:

; S₁ = 0,864;

.

7. На расстоянии 1500 м от источника приземная концентрация:

; S₁ = 0,667;

.

 

8. По данным расчётов, имеет место превышение ПДК на границе СЗЗ. Таким образом, необходимо корректировать СЗЗ с учё­том розы ветров и рассчитать значения приземных концентраций на границе скорректированной СЗЗ в сторону увеличения.

 

2.4. Задачи для самостоятельного решения

Задача 2.1. Для предприятия 1-го класса опасности постро­ить нормативную СЗЗ. Схема расположения предприятия показана на рис. 2.3. Номера и расположение источников выбросов принять из табл. 2.1 в соответствии с вариантами, заданными преподавателем.

Задача 2.2. Для предприятия 2-го класса опасности постро­ить нормативную СЗЗ. Схема расположения предприятия показана на рис. 2.4. Номера и расположение источников выбросов принять из табл. 2.1, в соответствии с вариантами, заданными преподавателем.

Задача 2.3. Для предприятия 3-го класса опасности постро­ить нормативную СЗЗ. Схема расположения предприятия показана на рис. 2.5. Номера и расположение источников выбросов принять из табл. 2.1, в соответствии с вариантами, заданными преподавателем.

 

 

 

Таблица 2.1

Координаты источников выбросов

 

№ источника выброса	Класс опасности предприятия
1 класс	2 класс	3 класс	4 класс	5 класс
X	Y	X	Y	X	Y	X	Y	X	Y

 

Задача 2.4. Для предприятия 4-го класса опасности постро­ить нормативную СЗЗ. Схема расположения предприятия показана на рис. 2.6. Номера и расположение источников выбросов принять из табл. 2.1, в соответствии с вариантами, заданными преподавателем.

 

 

Задача 2.5. Для предприятия 5-го класса опасности постро­ить нормативную СЗЗ. Схема расположения предприятия показана на рис. 2.7. Номера и расположение источников выбросов принять из табл. 2.1, в соответствии с вариантами, заданными преподавателем.

Задача 2.6. Для условий задачи 2.1 по карте-схеме (см. рис. 2.3) построить нормативную СЗЗ и провести корректировку её с учётом розы ветров. Данные по повторяемости ветров взять из табл. 2.2 в соответствии с вариантом, заданным преподавателем.

Рис. 2.7. вариант 5

 

Таблица 2.2

Характеристика промышленной площадки

 

№ варианта	Повторяемость ветра	Средняя температура наиболее жаркого месяца, °С	Средняя температура наиболее холодного месяца, °С	Фоновая концентра- ция, доли ПДК
С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ		СЗ
									18,5	-19,3	0,4
									23,0	-12,3	0,5
									21,5	-17,6	0,2
									26,3	-8,4	0,8
									17,2	-15,6	0,4
									19,8	-11,5	0,6
									26,5	3,8	0,7
									22,7	-18,2	0,3
									18,0	-15,6	0,5
									20,8	-10,5	0,1
									21,0	-12,3	0,4
									16,8	-23,4	0,8
									22,4	-И,2	0,6
									20,1	-8,6	0,3
									28,6	-2,8	0,2
									18,5	-16,4	0,7
					И				19,3	-18,5	0,5
									22,0	-14,4	0,1
									21,7	-23,2	0,6
									19,6	-12,5	0,4

 

Задача 2.7. Для условий задачи 2.3 по карте-схеме (см. рис. 2.5) построить нормативную СЗЗ и провести корректировку её с учётом розы ветров. Данные по повторяемости ветров взять из табл. 2.2 в соответствии с вариантом, заданным преподавателем.

Задача 2.8. Для условий задачи 2.5 по карте-схеме (см. рис. 2.7) построить нормативную СЗЗ и провести корректировку её с учётом розы ветров. Данные по повторяемости ветров взять из табл. 2.2 в соответствии с вариантом, заданным преподавателем.

Задача 2.9. Построить нормативную СЗЗ (см. рис. 2.3) для источников, заданных преподавателем из табл. 2.1. Рассчитать кон­центрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ в юго-западном направлении на границе с жилой застройкой. Сравнить полученные концентрации с ДДК. Характеристики выбросов загрязняющих ве­ществ взять из табл. 2.3 и 2.4.

Задача 2.10. Построить нормативную СЗЗ предприятия (см. рис. 2.4) для источников, заданных преподавателем из табл. 2.1. Рас­считать концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ в се­верном направлении на границе с жилой застройкой. Сравнить полу­ченные концентрации с ПДК. Характеристики выбросов загрязняю­щих веществ взять из табл. 2.3 и 2.4.

Задача 2.11. Построить нормативную СЗЗ предприятия (см. рис. 2.5) для источников, заданных преподавателем из табл. 2.1. Рас­считать концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ в юго-восточном направлении на границе с жилой застройкой. Сравнить полученные концентрации с ПДК. Характеристики выбросов загряз­няющих веществ в соответствии с заданием взять из табл. 2.3 и 2.4.

Задача 2.12. Построить нормативную СЗЗ предприятия (см. рис. 2.6) для источников, заданных преподавателем из табл. 2.1. Рас­считать концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ в за­падном направлении на границе с жилой застройкой. Сравнить полу­ченные концентрации с ПДК. Характеристики выбросов загрязняю­щих веществ взять из табл. 2.3 и 2.4.

 

Таблица 2.3

Характеристика источников выбросов

 

№ источ- ника выброса	Высота источника, м	Диаметр источника, м	Скорость выхода газов, м/с	Температура отходящих газов Т °С	Режим выбросов, % от массы выброса
лето	зима	день	ночь
		1.2	15,0
		1,8	20,8
		1,5	12,6
		2,0	22,4
		1,6	16,5
		1,4	10,4
		2,2	5,8
		2,0	8,1
		1.7	15,4
		1,3	23,1
		1,8	30,5
		1,5	20,2
		1,6	17,5
		1,2	14,8
		1,4	21,5
		2,0	17,3
		1,6	28,6
		1,4	20,4
		1,6	16,8
		1,8	25,3

 

Задача 2.13. Построить нормативную СЗЗ предприятия (рис. 2.7) для источников, заданных преподавателем из табл. 2.1. Рас­считать концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ в севе­ро-восточном направлении на границе с жилой застройкой. Сравнить полученные концентрации с ПДК. Характеристики выбросов загряз­няющих веществ в соответствии с заданием взять из табл. 2.3 и 2.4.

Задача 2.14. Оценить достаточность СЗЗ по изолиниям полей концентраций загрязняющих веществ изображенных преподавателем по рис. 2.3 и рис. 2.4.

Таблица 2.4

Характеристика загрязняющих веществ

 

№ варианта	Загрязняющее вещество	Химическая формула	Масса выброса, г/с
	Диоксид углерода	СО2	25,0
	Диоксид серы	SO2	16,4
	Диоксид азота	NO2	8,5
	Взвешенные вещества	—	40,7
	Оксид азота	NO	16,2
	Аммиак	NH3	10,1
	Сероводород	H2S	15,4
	Свинец	Pb	2,3
	Оксид железа	Fe2O3	6.7
	Оксид цинка	ZnO	7,3
	Диоксид углерода	СО2	33,0
	Диоксид серы	SО2	21,6
	Диоксид азота	NO2	6,5
	Взвешенные вещества	-	28,4
	Оксид азота	NO	12,1
	Аммиак	NH3	8,5
	Сероводород	H2S	23,5
	Свинец	Pb	0,8
	Оксид железа	Fe2O3	4,6
	Оксид цинка	ZnO	4,7

Задача 2.15. Оценить достаточность СЗЗ по изолиниям полей концентраций загрязняющих веществ изображенных преподавателем на рис. 2.5 и рис. 2.6.

Задача 2.16. Для условий задачи 2.9 оценить достаточность СЗЗ в юго-западном и восточном направлениях. Сделать вывод о достаточности СЗЗ в этих направлениях.

Задача 2.17. Для условий задачи 2.10 оценить достаточность СЗЗ в юго-восточном и западном направлениях. Сделать вывод о достаточности СЗЗ в этих направлениях.

Задача 2.18. Для условий задачи 2.11 оценить достаточность СЗЗ в северном и юго-западном направлениях. Сделать вывод о дос­таточности СЗЗ в этих направлениях.

Задача 2.19. Для условий задачи 2.12 оценить достаточность СЗЗ в западном и северном направлениях. Сделать вывод о доста­точности СЗЗ в этих направлениях.

Задача 2.20. Для условий задачи 2.13 оценить достаточность СЗЗ в северо-восточном и юго-восточном направлениях. Сделать вы­вод о достаточности СЗЗ в этих направлениях.

Задача 2.21. Определить зону влияния предприятия по усло­виям задачи 2.9. Нанести полученную зону влияния на карту-схему. При необходимости скорректировать СЗЗ предприятия с учётом розы ветров.

Задача 2.22. Определить зону влияния предприятия по усло­виям задачи 2.10. Нанести полученную зону влияния на карту-схему. При необходимости скорректировать СЗЗ предприятия с учётом розы ветров.

Задача 2.23. Определить зону влияния предприятия по усло­виям задачи 2.11. Нанести полученную зону влияния на карту-схему. Скорректировать СЗЗ с учётом розы ветров.

Задача 2.24. Определить зону влияния предприятия по усло­виям задачи 2.12. Нанести полученную зону влияния на карту-схему. При необходимости скорректировать СЗЗ с учётом розы ветров.

Задача 2.25. Определить зону влияния предприятия по усло­виям задачи 2.13. Нанести полученную зону влияния на карту-схему. При необходимости скорректировать СЗЗ с учётом розы ветров.

Литература

 

1. Федеральный Закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.1999 №52-ФЗ.

2. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987.