5.3. Поведение загрязнений в атмосфере

Попадая в атмосферу, загрязняющие вещества, в зависимости от их химических свойств, молекулярной массы, токсичности, ведут себя по-разному. Кислые газы SO₂, SO₃, NО_x, H₂S, CO₂, взаимодействуя с водой, выпадают в виде кислотных дождей.

Тяжелые частицы (пыль, аэрозоли) под действием силы тяжести постепенно оседают на земную поверхность, загрязняя почву, воду и растительный покров.

Газообразные вещества, под действием атмосферных процессов, подвергаются рассеиванию, распространяясь на значительные расстояния. Рассеивание загрязнений зависит от состояния атмосферы. При антициклоне, в ясную солнечную погоду, температура атмосферного воздуха падает примерно на 1^оС на каждые 100 м высоты. За счет этого, наряду с горизонтальным рассеиванием, загрязняющие вещества вместе с теплыми потоками воздуха поднимаются и рассеиваются в верхних слоях атмосферы.

При резкой смене температур (во время туманов, в безветренную погоду), во время циклонов происходит нарушение нормального состояния атмосферы, возникают так называемые инверсии, при которых на разных высотах могут образовываться более теплые слои воздуха, не дающие загрязнениям подниматься вверх. В эти периоды загрязнения прижимаются к земле и создают повышенную загазованность.

В солнечную погоду под действием ультрафиолетовых лучей многие загрязнения, особенно оксиды азота и углеводороды, подвергаются фотохимическим превращениям, в результате которых выделяется озон и другие токсичные компоненты, образующие фотохимические смоги.

NO₂ +h NO + O

O + O₂ O₃

NO + O₃ NO₂ + O

RH + O R + OH

СmHn + O CmH_n-1+OH^-

CmH_n-1 +O₂ (CmHn)zO₂

CmHnO₂+ O₂ CmHnO + O₃

CmHnO₂ + NO₂ ПАН (пероксиацетилнитрат)

Компоненты смога: ПАН, R=CH₃, C₂H₅, C₆H₅, RCO₃NO₂ и др. Время жизни загрязняющих веществ в атмосфере : SO₂ - 4 суток; H₂S - 2 суток; CO < 3 лет; NO / NO₂ - 5 суток; NH₃ - 7 cуток; N₂O - 4 года; CH₄ - 16 лет; CO₂ – 2-4 года.

5.4. Нормирование загязнения атмосферного воздуха

Для нормирования содержания вредных веществ в атмосферном воздухе установлены допустимые концентрации. Для атмосферного воздуха населенных мест в РФ установлено два значения ПДК – среднесуточное и максимально разовое (см. табл. 5.2).

Таблица 5.2. Предельно допустимые концентрации загрязняющих

веществ в атмосферном воздухе

Загрязняющее вещество	ПДКмр, мг/м3	ПДКсс, мг/м3	Класс опасности
Диоксид азота NO2	0,2	0,04	2
Оксид азота	0,4	0,06	2
Диоксид серы SO2	0,5	0,05	3
Оксид углерода СО	5	3	4
Пыль нетоксичная (зола)	0,5	0,05	4
Метан СН4	50 (ОБУВ)	-	4
Бензин нефтяной малосернистый	5	1,5	4
Углеводороды нефти	5	1,5	4
Бенз(а)пирен	-	0,000001	1
Соединения свинца	-	0,0003	1
Формальдегид	0,035	0,003	2
Фенол	0,01	0,003	2
Ртуть металлическая	-	0,0003	1
Марганец и его соединения	0,01	0,001	2

Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДК_мр) - это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна вызывать при вдыхании в течение 30 минут рефлекторных реакций в организме человека (т.е. ответных реакций организма на раздражение вредными веществами).

Предельно допустимая среднесуточная концентрация (ПДК_сс) - это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного действия при неопределенно долгом (годы) воздействии.

Так как загрязнение атмосферы зависит от метеорологических условий, то для предотвращения загрязнения атмосферы промышленными предприятиями им устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ).

Предельно допустимый выброс (ПДВ) – это допустимое количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ, при котором обеспечивается соблюдение гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях. ПДВ устанавливается для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы с учетом наличия других, рядом расположенных, источников загрязнения воздуха, рассеивания совокупных выбросов в атмосфере и их превращений, а также перспектив развития предприятий (ГОСТ 17.2.3.02).

Для того чтобы определить, соответствуют ли выбросы предельно допустимым, проводится инвентаризация всех источников, загрязняющих атмосферу. При этом используются методы непосредственных замеров величины выброса от каждого источника, либо расчетные методы по утвержденным методикам.

При инвентаризации источников определяются массы выбросов из каждого источника, их высота и диаметр, температура, объем и скорость выхода газов. Эти данные закладываются в программу и на ЭВМ производится расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Машина выдает распечатки, в которых показываются изолинии концентраций загрязняющих веществ в атмосфере в поле рассеивания источников выбросов. В основу расчета заложено определение максимальной приземной концентрации, которая для одиночного точечного источника при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_м (м) от источника определяется по формуле

, мг/м³, (5.1)

а для холодного выброса

, мг/м³, (5.2)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, для Тюмени А = 200; М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, для газов F = 1, для пыли F = 2; m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;  - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; T - разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха, град. С; V₁ - расход газовоздушной смеси, м³/с; D – диаметр устья источника, м.

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности других источников с учетом перспективы развития предприятия и рассеивания вредных веществ в атмосфере за границей санитарно-защитной зоны не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира.

При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации Сф.

ПДВ определяются для каждого вещества отдельно, в том числе и в случае учета суммации вредного действия нескольких веществ.

Значение ПДВ (г/с) для одиночного нагретого источника в случаях Сф < ПДК определяется по формуле

ПДВ (5.3)

Если Т = 0, ПДВ определяется по формуле

ПДВ = (5.4)

Для предприятий в целом ПДВ находится по формуле

ПДВ_П = ПДВ_i. (5.5)

Расстояние Х_М (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_М, определяется по формуле

, (5.6)

где d - безразмерный коэффициент.

Если в результате расчета суммарная максимальная концентрация (См) в любой точке земной поверхности на границе санитарно - защитной зоны (СЗЗ) не превышает ПДК, то выбросы от всех источников принимаются за ПДВ (норматив). Если расчетная концентрация С_м за пределами СЗЗ превышает ПДК, то по формулам 5.3 или 5.4 рассчитывается ПДВ и разность между ПДВ и фактическим выбросом нормируется как лимит выброса.

Платы за выбросы в атмосферу рассчитываются на основе «Нормативов платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух», которые приведены в табл. 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3. Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ от стационарных источников

	Наименование загрязняющих веществ	Нормативы платы за выброс 1 тонны загрязняющих веществ, рублей
		в пределах установленных допустимых нормативов выбросов	в пределах установленных лимитов выбросов
	Азота диоксид	52	260
	Азота оксид	35	175
	Акролеин	68	340
	Аммиак	52	260
	Ангидрид серный (SO3)	21	105
	Ангидрид сернистый (SO2)	40	200
	Бенз(а)пирен (3,4-бензпирен)	2049801	10249005
	Бензин (нефтяной, малосернистый )	1,2	6
	Ванадия пятиоксид	1025	5125
	Взвешенные твердые вещества (нетоксичные соединения)	3,7	68,5
	Золы углей содержащих S)	103	515
	Керосин	2,5	12,5
	Метан	0,05	0,2
	Пыль древесная	3,7	68,5
	Пыль неорганическая, содержащая диоксид кремния выше 70%	41	205
	Соединения ртути	6833	34165
	Сажа	41	205
	Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца	6833	34165
	Сероводород	257	1285
	Тетраэтилсвинец	51245	256225
	Летучие низкомолекулярные углеводороды (пары жидких топлив, бензилов и др.) по углероду	5	25
	Углерода окись (углерода оксид)	0,6	3
	Фенол	683	3415
	Формальдегид	683	3415
	Хлор	68	340
	Хром (Cr6+)	1366	6830

Плата за лимитные выбросы превышает плату за нормативные в 5 раз.

Платы за выбросы от передвижных источников взымаются исходя из количества использованного предприятием топлива и проведены в табл. 5.4.

При неучтенных и аварийных выбросах (сверхлимитных) платежи увеличиваются в 25 раз по сравнению с нормативными.

Таблица 5.4. Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ передвижными источниками (для различных видов топлива)

Вид топлива	Единица измерения	Нормативы платы за 1 единицу измерения
Бензин неэтилированный	тонна	1,3
Дизельное топливо	тонна	2,5
Керосин	тонна	2,5
Сжатый природный газ	тыс. куб. м	0,7
Сжиженный газ	тонна	0,9

Ежегодно, в связи с инфляцией вводится повышающий коэффициент. Для оценки опасности предприятия для окружающей среды рассчитывается категория опасности предприятия (КОП)

_,

где n – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием;

М_i –масса выброса i –го вещества, мг/м³;

α_i – безразмерный коэффициент.

Для веществ 1 класса опасности α_i =1,7; 2 – 1,3; 3 – 1 и 4 – 0,9.

Значения КОП рассчитываются при М_i /ПДК_i>1. Если М_i /ПДК_i<1, КОП приравнивается к нулю.

По величине КОП предпрятия подразделяются на четыре категории опасности:

Категория опасности 1-я 2-я 3-я 4-я

КОП >10⁶ 10⁴-10⁶ 10³ - 10⁴ <10³

Предприятия первой и второй категории представляют наибольшую опасность для окружающей среды. В этом случае тома ПДВ разрабатываются по полной программе. Предприятия третьей категории самые многочисленные. Для них тома ПДВ разрабатываются по сокращенной программе. Для предприятий четвертой категории опасности нормативы ПДВ устанавливаются на уровне фактических

Для отчета о составе и величине ежегодных выбросов предприятиями составляется форма 2ТП (воздух).

5.5. Расчет величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) для

производственных объектов и платы за них (практическая работа

Цель работы:

1. Овладеть навыками выполнения расчетов величин выбросов загрязняющих веществ от различных источников.

2. Научиться рассчитывать величину ПДВ для предприятия и плату за выбросы загрязняющих веществ.

Расчет выбросов загрязняющих веществ

при сгорании газа на факеле

Масса выбросов вредных веществ рассчитывается по формулам:

диоксид серы:

М_SO2 = 1,88· В  С_S ^.10^-2 , (т/год, г/с), (5.7)

где С_s - содержание сернистых соединений (Н₂S,RSH), % вес;

В - расход газа на факел, т /год, г/с.

оксид углерода: М_СО = 5,7В10^-2, (т/год, г/с), (5.8)

оксиды азота: М_NOx = B10 ^-3 , (т/год, г/с), (5.9)

метан: М_СН4 = 1,5В10^-2, (т/год, г/с). (5.10)

Таблица 5.5. Исходные данные для расчета

Факельное устройство
Вариант	1	2	3	4
Расход газа на факел, м3/час	120000	100000	80000	500000
Плотность газа , кг/м3	0,70	0,72	0,75	0,80
Содержание сернист. соединений СS, %	0,27	0,30	0,35	0,10
Температура выбросов, С	700	600	800	850
Высота факельного стояка, Н, м	20	25	25	30
Диаметр устья факела D, м	0, 5	0,4	0,1	0,5
Средняя температура воздуха (лето), град.С	20	22	22	18