1. Общие принципы рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере

Рассеяние веществ в атмосфере не определяется диффузией и не может быть в полной мере объяснено теорией переноса, так как коэффициент диффузии, который лучше всего ее характеризует, очень сильно меняется во времени и пространстве. В случае, когда выбрасываются загрязн-ие в-ва, обладающие значительной плавучестью, именно последняя является основной причиной их рассеяния. Принцип аналогии Рейнольдса, гласящий, что количество движения и масса разбавляются одинаково, отвечает дейст­вительности только в теории частично турбулентных течений.

Рассеяние вызывается движениями, которые могут быть названы вихревыми. Для использования статистических методов необходимо, чтобы интервал времени наблюдений или объем контролируемого пространства охватывал достаточно большое число этих вихрей. Однако это может быть неэффективно, поскольку временной масштаб флюктуации не ограничен. Необходимо также учитывать, что время отбора проб всегда влияет на значение полученных концентраций, следовательно, есть и ограничения применения теории турбулентной диффузии.

В общем случае диффузионные теории сводятся к определению коэффициентов диффузии и анализу результата сопоставления с данными имеющихся измерений. Данные измерений, как правило, характеризуются большим разбросом и не могут обеспечить проверку какой бы то ни было гипотезы. Такие измерения обычно относят к ситуациям, когда погодные условия, объемы выбросов и многие другие факторы различны.

Эти и многие другие обстоятельства привели к созданию новых теорий, в частности теорий баланса загрязняющих в-в, которые грубы в предельных случаях, но просты и доступны. Они представляют собой простое математическое выражение принципа неразрывности, из которого следует, что загрязняющие в-ва либо остаются вблизи источника, либо переносятся в соседние области пространства, либо могут быть разбавлены в большом объеме путем подъема и перемешивания в вышележащих слоях.

Детальность рассмотрения каждой конкретной ситуации, источников и стоков разнообразных загр-х в-в зависит от детальности имеющейся информации. Используемые концепции метеорологии и механики жидкости и газа обычно элементарны, но техника вычислений может быть чрезвычайно сложна и зависит в большей степени от выбранной физической и феноменологической моделей рассматриваемого процесса.

2. Механизм расчета рассеивания вредных выбросов промышленных предприятий

Регламентирование выбросов вр-х в-в в атмосферу через те или иные источники осущ-ся на основе установления ПДВ. Для того чтобы регламентировать выбросы, следует сначала определить максимально возможную конц-ю вр-х в-в и расстояние от источника выброса, где эта конц-я возникает.

Величина максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ С_М (мг/м³) от одиночного (точечного) источника с круглым устьем для выбросов нагретой газо-воздушной смеси, при неблагоприятных метеоусловиях рассчитывается:

С_М = (А*М*F*m*n*)/(H²* ₎, где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания примесей в атмосфере, с^2/3·мг·°С^1/3; F – безр-ый коэфф-т, учит-ий скорость оседания загр-х в-в в атмосфере; m и n – безр-ые коэфф-ты, учит-ие условия выхода газо-воздушной смеси от устья источника;  - безр-ый коэфф-нт, учит-ий влияние рельефа местности; V – объемный расход газовоздушной смеси (м³/с); Т – разность между температурой газовоздушной смеси Т_Г и температурой окружающего воздуха Т_В, ⁰С; Н – высота трубы, м; М – массовый расход загр-х в-в, г/с.

Значения М, Н, V, Т_Г опред-ся по данным инвентаризации выбросов, а при их отсутствии - расчетом. Темп-ра наружного воз-ха прин-ся по среднему значению на 13.00 часов наиболее жаркого месяца года. Значения F принимаются равными: 1- для газообр-х загр-х в-в и мелкодисперсных аэрозолей, скорость оседания наиболее крупных фракций которых не превышает 0,03-0,05 м/с; 2-для крупнодисперсной пыли и золы, когда степень очистки не менее 90%; 2,5-при η=75-80%; 3-при η<75% или при отсутствии очистки.

Безразмерный коэффициент m определяется расчетом в зависимости от параметра f

, где ₀ – скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы, м/с; D – диаметр устья источника выбросов;

₀ = V/(0,785*D).

Значение коэффициента n определяется в зависимости от параметра V_m, , рассчитываемого по формуле: V_m = 0,65 * , где

Коэфф-т μ=1, если в радиусе 50Н и более от источника перепад отметок местности не превышает 50м на 1 км. Если в рассм-ой местности имеются препятствия для распр-я ветра (гряды, ложбины и тд.) – μ>1.

Расстояние Х_М от источника, на котором создается концентрация С_м:

Х_м=Нd, а при F>2 , где d = 10-20 – безразмерный коэффициент, определяемый расчетным путем согласно ОНД-86.

Максим-ую конц-ю устанавливают при опасной скорости ветра на уровне флюгера (10м от уровня земли) , , .

Значение опасной скорости ветра U_М , м/с, на уровне флюгера (обычно 10 метров от уровня земли), при которой достигается наиб значение приземной конц рассчитывается по формулам в зависимости от f и V_m.

Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ для выбросов холодной газовоздушной смеси (т.е. у которых Т примерно равно 0 или при расчете f > 100), определяется

С_М =

В соответствии с ОНД-86 источник выброса в зависимости от высоты его устья над уровнем земли относится к одному из следующих классов: 1) высокие источники, Н > 50 м; 2) средней высоты, Н = 10-50 м; 3) низкие, Н = 2-10 м; 4) наземные источники, Н < 2 м. Эта классификация имеет значение при расчете загрязненного воздуха на промышленной площадке и в прилегающей к ней местности, когда возникает необходимость учета влияния зданий и сооружений на рассеивание выбросов.