1.2. Стан повітряного середовища України

Основними забруднювачами повітря України є підприємства чорної металургії (33 %), енергетики (30 %), вугільної промисловості (10 %), хімічної та нафтохімічної промисловості (7 %).

Понад третину всіх промислових викидів шкідливих домішок у повітрі припадає на теплові станції, які використовують паливо.

Найбільший внесок у викиди пилу дають підприємства енергетики, чорної металургії та вугільної промисловості (їхня частка складає 80 % викидів).

У викиди оксидів азоту головний внесок — 72 % — дають підприємства енергетики та металургії.

Підприємства хімічної, нафтохімічної і газової промисловості дають найбільший внесок — 43 % — у викиди вуглеводнів.

Більше третини загального обсягу шкідливих викидів в атмосферу дає автотранспорт — 6,5 млн тонн на рік. В Євпаторії та Ужгороді згаданий показник складає 91 % від загальної кількості викидів.

Встановлено два нормативи забруднення повітря: максимально-разова і середньодобова гранично допустима концентрація (ГДК).

Максимально-разова ГДК необхідна для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, зміни біоелектричної активності головного мозку, світлової чутливості очей тощо) при короткотривалому впливі забруднювачів (до 20 хв), а середньодобова — з метою попередження їхнього резорбтивного (загальнотоксичного, канцерогенного, мутагенного та ін.) впливу [11].

Для оцінки впливу забруднювачів на здоров'я населення потрібно користуватися не лише максимально-разовими і середньодобовими ГДК, які регламентують вміст хімічних речовин у повітрі населених пунктів, але й показниками, які характеризують вміст шкідливих речовин за тривалий період (місяць, рік). Підставою для цього є те, що невеликі концентрації речовин при тривалій дії справляють такий же негативний ефект, як і висока концентрація за короткий проміжок часу.

Встановлено, що довготривале забруднення атмосферного повітря сірчистим газом, окисами вуглецю, азоту та іншими речовинами шкідливо впливає на здоров'я людей. При цьому може збільшуватися загальна захворюваність населення, обумовлена ураженням окремих органів і систем організму.

На території України функціонує 1500 підприємств, що викидають в атмосферу шкідливі речовини. Загальна кількість відходів щороку збільшується на 12 млн тонн.

Найбільш високе забруднення атмосферного повітря характерне для Донецького і Придністровського регіонів України, а також навколо обласних центрів [6].

У нашій державі вживаються заходи щодо зниження викидів в атмосферу шляхом оснащення джерел викидів шкідливих речовин пилогазоочисними установками. Здійснюється заміна або реконструкція застарілих пилогазоочисних установок, впровадження мало- та безвідходних технологічних процесів та інше.

Розділ 2. Методика проведення дослідження

Для визначення забруднення приземного шару атмосфери використовуються затверджені в Україні програми розрахунку розсіювання речовин, що забруднюють атмосферу. Алгоритмом розрахунку є формули визначення приземної концентрації забруднюючих речовин (См), описані в методиці розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств (ОНД-86).

Для визначення впливу пилу на довкілля необхідно знати:

- максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_м (мг/м³);

- відстань Х_м від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення С_м;

- значення небезпечної швидкості U_m (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м;

- максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_мu (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах;

- відстань від джерела викиду Х_мu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_мu ;

- приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м³) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду;

За допомогою отриманих значень приземної концентрації шкідливих речовин будується карта забруднення території на міліметровому папері., який додається до роботи і використовується при її захисті. Результати розрахунків слід наносити на карту з координатною сіткою з кроком 400 м.

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_м (мг/м³) при викидані газоповітряної суміші з одиничного джерела з круглим гирлом, яке досягається за несприятливих умов на відстані Х_м (м) від джерела, визначають за формулою:

(2.1)

де

А – коефіцієнт, що враховує частоту температурних інверсій; для розміщених в Україні джерел висототою менше 200 м у зоні від 50⁰ до 52⁰ п. ш. – 180, а південніше 50⁰ п. ш. – 200;

М – маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю часу, г/с;

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Значення безрозмірного коефіцієнта F становить:

а) для газоподібних шкідливих речовин та дрібнодисперсних аерозолів (пил. зола та ін, швидкість впорядкованого осідання яких практично рівна нулю) – 1;

б) для дрібнодисперсних аерозолів (крім вказаних в п.а) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очистки викидів не менше 90% - 2, від 75 до 90 % - 2,5; та менше 75% і при відсутності очистки – 3.

Н – висота джерела викиду над рівнем землі, м;

ŋ – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості. Якщо місцевість рівна або з перепадом висот, які не перевищують 50м на 1км, приймають ŋ = 1;

ΔТ (⁰С) – різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря. При визначенні значення ΔТ (⁰С) необхідно приймати температуру атмосферного повітря Т_п рівною середній максимальній температурі навколишнього повітря найбільш жаркого місяця року, а температуру газоповітряної суміші Т_г, що викидається в атмосферу – за діючими для даного виробництва технологічними нормативами.

ΔТ= Т_г - Т_п (2.2)

V₁ (м³/с) – витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:

(2.3)

де

D – діаметр гирла труби, м;

ω_о - середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду м/с.

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; f_e; V_m^/:

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

де V_м – небезпечна швидкість вітру;

V_м’ – швидкість вітру, за якої приземні концентрації мають найбільші значення.

Коефіцієнт m визначають залежно від параметрів f, v_m, v’_m та f_e за формулою:

при f<100 (2.8)

при f ≥ 100 (2.9)

Для f_е < f < 100 значення коефіцієнта m знаходять при f = f_е.

коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від V_м:

n = 4.4*V_м, при V_м < 0.5; (2.10)

n = 0.532* V_м²-2.13 V_м+3.13, при 0.5 ≤ V_м < 2; (2.11)

n = 1, при V_м ≤ 2. (2.12)

Відстань Х_м від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення С_м визначається за формулою:

(2.13)

Безрозмірний коефіцієнт d при f<100 знаходиться за формулами:

, при V_м ≤ 0.5; (2.14)

при 0.5 ≤ V_м < 2; (2.15)

при V_м>2 (2.16)

При f >100 або ΔТ ≈ 100 значення d знаходять за формулами:

d= 5.7 при V_м’≤0.5; (2.17)

d= 11,4 V_м’ при 0.5≤ V_м’<2; (2.18)

при V_м’>2 (2.19)

Значення небезпечної швидкості u_m (м/с) на рівні флюгера (за звичай 10 м від поверхні землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м у випадку f<100 визначається за формулами:

u_m=0.5 при V_м ≤ 0.5 (2.20)

u_m= V_м при 0,5 < V_м ≤ 2 (2.21)

u_m= V_м (1+0,12 ) при V_м >2 (2.22)

При f >100 або ΔТ ≈ 100 значення u_m (м/с) знаходять за формулами:

u_m=0.5 при V_м’≤0.5 (2.23)

u_m= V_м’ при 0,5 < V_м’ ≤ 2 (2.24)

u_m= 2,2 V_м’ при V_м’ >2 (2.25)

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_мu (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру u_m (м/с) визначається за формулою

С_мu= rC_m (2.26)

при u/u_m≤1 (2.27)

при u/u_m >1 (2.28)

Відстань від джерела викиду Х_мu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_мu (мг/м³), визначається за формулою :

х_мu=px_, (2.29)

Безрозмірний коефіцієнт p визначається в залежності від співвідношення u/u_m за формулами:

p=3 при u/u_m ≤0,25 (2.30)

при 0.25< u/u_m ≤1 (2.31)

Р= 0.32 u/u_m+0.68 при u/u_m>1 (2.32)

При небезпечній швидкості вітру U_m приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м³) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою:

С= s₁C_m (2.33)

при х/х_м≤1 (2.34)

при 1<х/х_m≤8 (2.35)

при F≤1.5 та x/x_m>8 (2.36)

при F>1.5 та x/x_m>8 (2.37)

Для низьких наземних джерел (висотою не більше 10 м) при значеннях х/х_m <1 величина s₁ заміняється на величину s”₁ яка визначається в залежності від х/х_m та Н за формулою:

s”₁=0.125(10-Н)+0.125 (Н-2) s₁ при 2≤Н<10 (2.38)

РОЗДІЛ 3. Вплив об’єкту на навколишнє середовище