Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и электродуговых печах

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и эле- ктродуговых печах производительностью до 7 т/ч приведе­ны в табл. 1.15.

Для процесса ручной дуговой сварки сталей электрода­ми с покрытием туд на кг электродов составляют: 40 г пыли, 2 г фтороводорода, 1,5 г оксидов углерода и азота.

Обычно системы отвода загрязнений в техносферу от мест их образования удаляют из цеха до 97% вредных ве­ществ, т.е. 3% веществ все же поступают в помещение цеха.

При эксплуатации систем с повышенным давлением воз­можны утечки газов, паров и жидкостей через уплотнения разъемных соединений, трубопроводов, затворы трубопро­водной арматуры (клапаны, вентили и др.). Утечки газов Qr (см³/мин) через затворы определяются по формуле

где k — коэффициент, зависящий от класса герметичности, к = 1-10; п — коэффициент, зависящий от вида арматуры (для вентилей п = 75* ; для затворов п = 2,6* );plдавление среды в трубопроводе, мПа; D_y — диаметр услов­ного прохода, мм. Объемы утечек газов значительно превы­шают утечки жидкостей Q_ж, обычно Qг/Qж=10-

При сжигании топлива (уголь, мазут, природный газ) в котлах ТЭС образуются нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы и азота, летучая зола. Для ТЭС мощностью 1000 мВт харак­терны выбросы углекислого газа — 560; паров воды — 105; диоксида серы — 14; оксидов азота — 4 и золы 0,85 т/ч при условии, что эффективность очистки дымовых газов от ле­тучей золы составляет 0,99. Вблизи ТЭС, выбрасывающих такое количество загрязнителей, образуются зоны с повы­шенными по сравнению с допустимыми концентрациями вредных веществ протяженностью до пяти км и более.

Для определения загрязнения атмосферного воздуха вы­бросами от точечного источника (например, от трубы ТЭС) используют методику ОНД-86.

В еличина максимальной приземной концентрации за­грязняющего вещества (С_м, мг/м³) при выбросе нагретой га­зовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем определяется по формуле

г де А — коэффициент, зависящий от температурной страти­фикации атмосферы (определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмо­сферном воздухе); М —масса вредного вещества, выбрасы­ваемого в атмосферу в единицу времени, г/с: F—безразмер­ный коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц загрязняющих веществ в атмосферном воздухе; т, п — без­размерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; ɳ - без­размерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае равнинной местности равен 1; Н — вы­сота источника выброса над уровнем земли, м; ∆Т — раз­ность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси (Г_г) и температурой окружающего атмосферного воз­духа (T_в), °С; V — расход выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с, определяемый по формуле

где D— диаметр устья источника выброса, м; ɷ ~ средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

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

250 — для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Буря­тии и Читинской области;

200 — для европейской территории России и для районов южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Республики Молдовы, для среднеазиатских госу­дарств СНГ, Казахстана, 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 и Украины;

160 — для европейской территории России и Урала се­вернее 52° с. ш. (за исключением центра европейской терри­тории России), а также для Белоруссии, Украины;

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

Значения мощности выброса М (г/с) при проектирова­нии предприятий определяются расчетом в технологичес­кой части проекта.

4

При определении значения ∆T (‘С) принимается темпе­ратура окружающего атмосферного воздуха Т_в, равная сред­ней максимальной температуре наружного воздуха наибо­лее жаркого месяца года, а температура выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_т — по параметрам тех­нологического процесса.

Концентрация примеси в приземном слое атмосферы по оси факела выброса на разных расстояниях от источника распределяется следующим образом (рис. 1.7).

Вблизи источника выброса концентрация примеси мала (А — зона неорганизованного загрязнения), а затем она уве­личивается, достигая максимума на некотором расстоянии от трубы, и снижается. Это происходит в трех зонах: зоне пере­броса факела (Б), зоне задымления (В) — зоне максималь­ного содержания загрязняющих веществ и зоне постепенно­го снижения уровня загрязнения (Г). Зону задымления можно выделить как участок, на котором С > 0,5С_М.

Совпадение зоны задымления с местами расположения объектов, требующих повышенной чистоты воздуха, недо­пустимо.

Наибольшего значения концентрация обычно достигает на расстоянии от 10 до 40 высот труб в случае нагретых вы­бросов и на расстоянии 5—10 высот труб в случае холодных выбросов. Так, при высоте труб от 100 до 250 м расстояние от точки выброса (от трубы) до точки максимума концент­рации в зоне задымления при нагретых выбросах составля­ет 1—2,5 км, а при холодных — 0,5 км.

Рис. 1.7. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере у земной поверхности от организованного высокого источника выбросов:

А — зона неорганизованного загрязнения; Б — зона переброса факела; В — зона задымления; Г — зона постепенного снижения уровня загрязнения

Автомобильный транспорт при сжигании бензина или дизельного топлива выбрасывает отработавшие газы, состо­ящие из нетоксичных паров воды, диоксида углерода, азота, кислорода и водорода, а также из токсичных веществ: окси­да углерода, оксидов азота, углеводородов, альдегидов, са­жи, бенз(а)пирена и др. Состав отработавших газов ДВС за­висит от режима работы двигателя.

Отработавшие газы ДВС в городах являются основными загрязнителями атмосферного воздуха. Согласно данным исследований концентрации оксида углерода СО, мг/м³, в воздухе автомагистралей (на краю проезжей части) мож­но рассчитать по формуле

С_со=1,53N“*⁸,

где N— интенсивность движения автомобилей, авт./ч.

Для транспортных магистралей характерны концентра­ции токсичных веществ, мг/м^:!, в атмосферном воздухе, пред­ставленные в табл. 1.16.

Концентрации оксида углерода и других токсичных ком­понентов отработавших газов автомобильных двигателей достигают наибольших значений на перекрестках. В этом случае

Ссо(пер)=Ссо(1+N2/N1)где С-концентрация СО на перекрестке; С_со — то же на главной магистрали с интенсивностью движения; —

интенсивность движения на второстепенной магистрали.

В реальных производственных городских, региональных и тому подобных условиях атмосферный воздух практичес­ки всегда оказывается одновременно загрязненным не­сколькими веществами.

Совместное негативное влияние загрязняющих веществ на воздух городов и промышленных зон оценивают индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). Для каждого г-го вещества

Таблица 1.16

Концентрации токсичных веществ на автомагистралях, мг/м³

Категория улицы	Оксид углерода	Угле­ водороды	Оксиды азота
Магистральная	16,5-28,2	1,8-3,2	6,8-8,0
Общегородская непрерывного движения	54,3-66,0	6,0-7,7 12,6-15,5

ИЗА=Кi(C/ПДКcci)

где k — коэффициент, равный 1,7 — для веществ I класса;

3. — для веществ II класса; 0,1 — для веществ III класса и 0,9 — для веществ IV класса; С, — текущая концентрация г-го вещества в атмосфере; ПДК; — пределыю допустимая среднесуточная концентрация г-го вещества.

ИЗА5=∑k*(Ci/ПДКcci)

Интегральную оценку загрязненности атмосферы в го­родах обычно ведут по пяти наиболее опасным веществам, для чего рассчитывают значение ИЗА по формуле

Допустимые значения ИЗА₅< 7. В 2002 г. в России 38 го­родов имели показатель ИЗА₅> 14. Данные наблюдений за 2008 г. показывают, что уровень загрязнения атмосферы ос­тается высоким. В 67% городов (136 городов), где проводят­ся наблюдения, степень загрязнения воздуха очень высокая и высокая и в 19% городов — низкая (рис. 1.8).

ИЗА> 14

Рис. 1.8. Данные по уровню загрязнения атмосферного воздуха в городах Российской Федерации (2008 г.)

Идентификация энергетических воздействий. При идентификации энергетических воздействий следует исхо­дить из условия, что наибольшая интенсивность потока энергии всегда отмечается непосредственно около источни­ка. Интенсивность потока энергии в среде обитания умень­шается обратно пропорционально площади, на которую распределяется энергия, т.е. величине г², где г — расстояние от источника излучения до рассматриваемой (расчетной) точки в среде обитания. Если источник, излучающий энер­гию, находится на земной поверхности, то излучение идет в полусферическое пространство (5 - 2кг²), если же источ­ник, излучающий энергию, находится над земной поверхно-

стыо или под ней, то излучение идет в сферическое прост­ранство (S- Апг²).

Расчет амплитуд вертикальных (горизонтальных) коле­баний грунта при вертикальных (горизонтальных) вибра­циях фундамента машин с динамическими нагрузками про­изводят по формуле

A_r= A₀{1/r[r-1)^2]+(r-1)/(r^2+1) },

где Л_г — амплитуда колебаний грунта в точках, расположен­ных на расстоянии г от оси фундамента, являющегося ис­точником волн в фунте; А_п — амплитуда свободных или вы­нужденных колебаний фундамента при г = r₀, r₀= ~\[F/iс — приведенный радиус подошвы фундамента площадью F; г = г/г₀. Частоту волн, распространяющихся в грунте, при­нимают равной частоте колебаний фундамента.

Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая, как правило, со­ставляет 1 дБ/м (в водонасыщенных фунтах она несколько выше). Чаще всего на расстоянии 50—60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций возле строительных площадок, кузнечно-прессо­вых цехов, оснащенных молотами с облегченными фунда­ментами, значительно больше, они могут иметь радиус до 150—200 м. Значительные вибрации в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты и т.п.), а также трассы метрополитена не­глубокого залегания.

Интенсивность звука (Вт/м²) в расчетной точке окружа­ющей среды при излучении шума источником со звуковой мощностью Р (Вт) рассчитывают по формуле

I=РФ/Sk

где Ф — фактор направленности излучения шума; S— пло­щадь, на которую распределяется звуковая энергия, м²; k— коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воз­духе и на различных препятствиях; к - 1 при отсутствии пре­пятствий и при расстояниях до 50 м.

Значительные уровни звука и зоны воздействия шума воз­никают при эксплуатации средств транспорта (табл. 1.17).

Таблица 1.17 Уровни звука, создаваемые средствами транспорта Вид магистрали	Железная дорога	Открытая линия метро	Скоростная магистраль	Авто­ транспорт городских улиц
Интенсивность движения, шт./ч	40	40	2000-6000	50-500
Уровень звука, дБА, на расстоянии, м:
7,5	89	69	87	60-74
10	-	-	-	60-74
50	-	53	55-56	-
70	65	-	-	-
Требуемое снижение уровня звука, дБА	20	8	11 — 14	7-21

слуха

Шумовая характеристика железнодорожного транспор­та оценивается величиной уровня звука /_экв (дБА), опреде­ляемой по формуле

Iэкв=63+25kgV/V0

где V— скорость состава, м/с; V₀= 1 м/с.

Электромагнитное поле (ЭМП) несет энергию, опреде­ляемую плотностью потока энергии I, Вт/м². При излуче­нии сферических электромагнитных волн плотность потока энергии в зависимости от расстояния от источника опреде­ляется по формуле

1=Рист/4лг²,

где Р — мощность источника, Вт; г — расстояние от источни­ка электромагнитного поля до расчетной точки, м.

Формула справедлива при условии, что г > Х/2 к, где X — длина волны электромагнитного излучения, м. Длина вол­ны связана с частотой /, Гц, соотношением Xf= с, где с— скорость распространения электромагнитных волн, м/с. Опасные зоны источников ЭМП и излучений составляют:

1. для линий электропередачи (ЛЭП) с частотой 0 и 50 Гц в зависимости от напряжения:

Напряжение, кВ	20	110	330	750	1150
Размер защитной зоны от крайне­го провода ЛЭП, м	10	20	75	250	300

2. для источников радиочастот СВЧ (/= 3- 10⁸-ьЗ- 10^й Гц) защитная зона составляет 300 м.

Идентификация травмоопасных воздействий. Иден­тификация травмоопасных воздействий предусматривает, прежде всего, оценку техногенного риска опасных производ­ственных объектов (ОПО) при авариях.

Для идентификации опасных объектов в России исполь­зуют следующие нормативные документы:

1. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов РД 03.418—01;

2. Методику прогнозирования масштабов загрязнения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспор­те РД 52.04.253-90;

3. Положение о порядке оформления деклараций про­мышленной безопасности и перечень сведений, содержа­щихся в ней РД 03.315—99.

Основной подход к оценке техногенного риска ОПО, как правило, опирается на статистику аварий или на вероятный анализ: построение и расчет «деревьев событий» и «деревьев отказов». С помощью первых можно предсказать, во что может вылиться тот или иной отказ техники, а с помощью вторых — проследить все причины, которые способны его вызвать.

По анализу вероятности рассчитывают риск реализации каждого отказа, а в итоге — общую вероятность (риск) ава­рии на ОПО. Построить дерево отказов можно в соответст­вии с рекомендациями РД 03.418—01.

Количественно анализ опасностей технических систем на основе оценки вероятности возникновения нештатных ситуаций упрощенно можно оценить с помощью формулы

R= 1 - е~^х\

где X — интенсивность отказов, 1/ч; т — время эксплуатации.

Тип оборудования	X, 1/ч
Механическое оборудование	10-2—10-'1
Паровые котлы	10-2-10-5
Гидропневмоэлементы	10-2—10-Л
Т рапсформаторы	Ю-з_Ю-«
Сварные соединения	10 5-10-«
Болтовые соединения	< 10 э

Для некоторых технических систем интенсивность отка­зов приведена ниже:

При построении полей суммарного техногенного риска R_Tот воздействия нескольких технических средств в зонах защиты следует использовать соотношение

, R∑T(x y)=∑RTi(x,y)

где R_Ti— величина техногенного риска г-го источника в точ­ке селитебной зоны с координатами хи у; п —число источ­ников техногенной опасности, одновременно оказывающих опасное влияние в этой точке пространства.

Максимальное значение индивидуального риска (R„) для человека в конкретной зоне его пребывания определя­ется суммированием величины естественного риска (R_eс_Х) в этой зоне с величиной индивидуального риска, возникаю­щего от действия всех техногенных источников в этой зоне пребывания R^r>по формуле

Rи=R+Rест

Условие отсутствия травмоопасности описывается фор­мулой

Rи<Rи доп

гдеRи доп— допустимый (приемлемый) индивидуальный риск.

Приведенное выше соотношение для определения R_Hспра­ведливо при одновременно происходящих естественно-тех­ногенных событиях.

При оценке негативного влияния ЧП необходимо пони­мать, что аварии и стихийные явления, характеризуемые на их первой стадии значениями риска, в дальнейшем могут со­здавать в жизненном пространстве чрезвычайные ситуации. Состояние опасностей на таких территориях и акваториях описывают величиной вредных факторов — концентрация­ми вредных веществ и значениями уровней интенсивности потоков энергии, обычно представленных в безразмерных единицах, кратных ПДК или ПДУ. Примером развития по­добных событий является авария на ЧАЭС.

Полученные значения потенциального техногенного ри­ска R_Tпозволяют определить социальный риск R,по фор­муле

Rc=ʃRT(x,y)ɸ(x,y)dS

где ф(х, у) — плотность распределения людей на элементе территории dS; S— площадь территории, на которую рас­пространяется условие R„ >R_nдоп.

Следует отметить, что принятые в РД 03.418—01 реко­мендации по учету исходных данных не являются достаточ­но полными, поэтому и результаты анализа требуют опре­деленного уточнения. На конечный результат определения риска влияют плотность жилой застройки (школ, больниц, кинотеатров, транспортных развязок и т.п.), а также спосо­бы использования опасного вещества в технологическом процессе, поэтому расчетные уровни индивидуального рис­ка ОХО могут существенного изменяться. Как правило, многие объекты, отнесенные ранее к неопасным, меняют свой статус.

Так, например, расчеты показывают, что, в Москве общее количество объектов повышенной опасности (создающих уровень индивидуального риска выше 10 ') составляет 19 (в их число входят хладокомбинаты, водопроводные стан­ции, базы сжигания газа, мясокомбинаты, химические пред­приятия), а количество предприятий умеренного риска (10^-4— 10^-6) — 53 (многие промышленные предприятия, пи­щевые комбинаты, холодильники и т.п.). Малоопасными (риск менее 10 ⁶) являются 69 объектов (ТЭЦ, машиност­роительные и приборостроительные предприятия, типогра­фии и т.п.).

Эти обстоятельства весьма важны при оценке влияния ОПО на население. Если их учесть, то можно определить расчетные расстояния, на которых возможно нанесение ущерба здоровью населения при хранении предельно допу­стимых количеств веществ на ОПО (табл. 1.18).

Некоторые данные о реальной удаленности ОПО от на­селенных районов приведены ниже:

Вид ОПО	Расстояния от селитебной зоны, м
Бензозаправочные станции	Менее 50
Хранилища баллонов	Менее 100
Хранилища пестицидов	Менее 50

Определенные шаги по учету влияния запасов веществ на уровень опасности объекта уже сделаны. В соответствии с последними нормативными документами величина пре­дельного количества вещества может быть уменьшена (вплоть до 0,1 от предельного), если расстояние от объекта

Вещество	Предельное количество, т	Расчетные расстояния, м
Хлор	25	500
Аммиак	500	500
Акрилонитрил	200	100
Оксид этилена	50	50
Цианистый водород	20	50
Фтористый водород	50	200
Сернистый водород	50	500
Диоксид серы	250	500
Триоксид серы	75
Алкилы свинца	50
Фосген	0,75	200
Мет ил изоцианат	0,15	25
Бензин	200	200
Нитрат аммония	2500	200

Таблица 1.18

Расчетные расстояния при хранении предельно допустимых количеств веществ на ОПО

до селитебной зоны или зон большого скопления людей со­ставляет менее 500 м.

При оценке воздействия источников чрезвычайной опасности на состояние опасных зон используют поля изо­линий индивидуального риска (рис. 1.9).

4

			10 6
			X /
У			—'ч!0‘

ч
			10
			10“

Рис. 1.9. Зоны индивидуального риска для опасных предприятий (а) и транспортной магистрали, по которой осуществляется перевозка опасных грузов (б):