4430
.pdf
11
При рассмотрений химических факторов, например, весьма важно проанализировать возможность комбинированного действия поллютантов на организм человека или животного. Совместное действие веществ может проходить в различных направлениях.
Существующие экологические оценки состояния экосистем чаще всего «принимают сторону» аддитивной модели, при которой взаимодействие компонентов отображается именно как результат «сложения» (кроме нескольких соединений, для которых характерно потенцирование – более сильное взаимодействие). Если вещества не входят в группы суммирования, то их концентрации принято сравнивать с ПДК по отдельности, без учета взаимодействия.
Показатель степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентраций компонентов отхода (Ci) с коэффициентом его степени опасности для окружающей среды (Wi). Коэффициент степени опасности компонента отхода является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативного воздействий на ОПС. Размерность коэффициента степени опасности для окружающей среды условно принимается как мг/кг. Для определения коэффициента степени опасности
Коэффициентом степени опасности компонента отхода для ОС (Wi )
является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого, он не оказывает негативного воздействия на ОС.
Коэффициент Wi рассчитывается по одной из следующих формул:
|
|
|
4 |
- 4 / Zi; |
Для 1 < Zi < 2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
lg Wi = |
|
Zi; |
Для 2 < Zi < 4 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+ 4 / (6 - Zi), где |
Для 4 < Zi < 5 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
где Zi = 4 Xi / 3 - 1 / 3.
Чем опаснее вещество, тем меньше коэффициент Wi, Например, Wi бенз(а)пирена составляет 59,97 единицы, диоксинов (ПХДД) – 24,6; фуранов (ПХДФ) – 359, ртути – 10.
По установленным степеням опасности компонентов отхода для ОС в различных природных средах рассчитывается относительный параметр опасности компонента отхода для ОС (Xi ) делением суммы баллов по всем параметрам на число этих параметров с учетом информационного показателя.
Xi = ∑К = Bj+ I/N+I,
J=1
12
где N – количество показателей опасности компонентов отхода для ОС; Bj – степень опасности вещества в баллах;
I – информационный показатель;
k – количество компонентов отхода.
Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю степени опасности отхода для ОПС осуществляется в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 – Отнесение отхода к классу опасности по степени опасности
|
|
|
Класс опасности отхода |
|
Степень опасности отхода для ОПС (К) |
|
|
|
|
|
|
I |
|
10(6) >= K > 10(4) |
|
|
|
|
|
|
II |
|
10(4) >= K > 10(3) |
|
|
|
|
|
|
III |
|
10(3) >= K > 10(2) |
|
|
|
|
|
|
IV |
|
10(2) >= K > 10 |
|
|
|
|
|
|
V |
|
K <= 10 |
|
|
|
|
|
|
Компоненты отходов, состоящие из таких химических элементов, как кремний, титан, натрий, калий, кальций, углерод, фосфор, сера в концентрациях, не превышающих их содержание в основных типах почв, а также крахмал, древесные опилки и т. п. вещества относятся к практически неопасным компонентам с усредненным параметром опасности компонента Xi = 4.
При наличии в составе отходов веществ, с доказанной для человека канцерогенностью (список канцерогенных веществ дан в приложении 3) данному компоненту отхода присваивается значение Wi = 1, остальные показатели опасности не учитываются, т.е. Ki = Ci/1 = Ci.
Задача 1. Дано: 1. Приказ Минприроды России от 04.12.2014 N536 "Об утверждении Критериев отнесения отходов к I - V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду"
2. Федеральный закон от 24 июня 1998 года № 89 – ФЗ «Об отходах производства и потребления».
Требуется: 1. Изучить Приказ Минприроды России от 04.12.2014 N 536 "Об утверждении Критериев отнесения отходов к I - V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду"
2. В соответствии с предложенными преподавателем данными установить расчетным методом класс опасности отходов для окружающей природной среды.
13
Практическая работа № 4 Оценка загрязнения воздуха населенных мест
Внастоящее время накапливаются обширные данные о содержании различных вредных химических веществ в атмосферном воздухе населенных мест, в воздушной среде жилых и общественных зданий, производственных помещений, в воде водоемов и пищевых продуктах.
Под реальной химической нагрузкой следует понимать фактическую интенсивность влияния на организм человека всей совокупности химических факторов, воздействующих через воздушную среду, питьевую воду и пищевые продукты.
Всвязи с тем, что единицы измерения содержания химических веществ в разных средах различны (мг/куб. м; мг/л; мг/кг и т.д.) в качестве единицы измерения реальной нагрузки целесообразно использовать относительные величины в долях от ПДК.
Так как степень воздействия химического вещества (веществ) зависит не только от его (их) концентрации, но и длительности воздействия, то реальная химическая нагрузка должна быть отнесена к определенному времени ее осреднения (сутки, месяц, год). Вследствие того, что человек в процессе своей деятельности меняет свое место пребывания, при определении реальной химической нагрузки необходимо учитывать не только уровень загрязнения данного объекта, но и продолжительность пребывания в конкретных условиях.
Минздравом СССР разработаны и утверждены инструктивно-методические рекомендации для органов санитарно-эпидемиологических служб. Рекомендации предназначены для гигиенической оценки загрязнения воздуха населенных мест. Сведения, используемые в методике – данные натурных стационарных и маршрутных 20-минутных измерений, осуществляемых службами Госкомгидромета, Минздрава или ведомств. Фактический уровень загрязненности воздуха населенных мест оценивается по 5-балльной шкале. Загрязнение I степени (допустимое) является безопасным для здоровья населения; при загрязнении II-IV степеней негативное влияние на состояние здоровья населения увеличивается.
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рассчитываются согласно ГОСТ 17.23.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест».
Результирующее загрязнение атмосферы определяется в соответствии с формулой:
|
|
14 |
P |
Ki2 , |
(1) |
Степень загрязнения воздуха рассчитывается с учетом кратности превышения среднегодовой ПДК веществ, их класса опасности; количества веществ, одновременно присутствующих в воздухе, а также коэффициента их комбинированного действия.
Рассчитываем кратность превышения Кi для всех загрязняющих веществ
Ki |
|
ci |
|
|
|
(ПДКс.с. )i , |
(2) |
||||
|
|
||||
где Кi – фактическое среднегодовое загрязнение атмосферы i-м веществом в долях среднесуточного ПДК, приведенное к биологическому эквиваленту 3-го класса опасности, Сi – концентрация загрязняющего вещества в воздухе Кi определяется следующим образом.
Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности приводим к концентрации загрязняющих веществ 3-го класса опасности с целью комплексной оценки. Приведение к 3-му классу опасности осуществляется по
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
для 1-го класса опасности: |
K1 3 |
|
K1 32,89 lgKi |
(3) |
|||
для 2-го класса опасности: |
K |
2 3 |
K |
2 |
3/2 1,55 lgKi |
(4) |
|
|
|
|
|
|
|||
для 4-го класса опасности: |
K 4 3 |
K 4 3/4 1,05 lgKi . |
(5) |
||||
Полученное значение показателя Р оценивается по табл. 1. |
|
||||||
Таблица 1 – Уровень загрязненности атмосферы в зависимости от величины показателя Р и числа ингредиентов
Уровень |
|
Число загрязнителей |
|
||
загрязнения воздуха |
|
|
|
|
|
2-3 |
|
4-9 |
10-20 |
более 20 |
|
|
|
|
|
|
|
I – допустимый |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
II – слабый |
2.1-4 |
|
3.1-6 |
4.1-8 |
5.1-10 |
|
|
|
|
|
|
III – умеренный |
4.1-8 |
|
6.1-12 |
8.1-16 |
10.1-20 |
|
|
|
|
|
|
IV – сильный |
8.1-16 |
|
12.1-24 |
16.1-32 |
20.1-40 |
|
|
|
|
|
|
V – очень сильный |
>16 |
|
>24 |
>32 |
>40 |
|
|
|
|
|
|
Задача 1. Используя данные таблицы 2, рассчитайте уровень загрязненности атмосферы города в зависимости от величины параметра Р. Сопоставьте полученные значения для разных лет и сделайте вывод.
15
Таблица 2 – Средний химический состав атмосферного воздуха некоторых городов, мг/м3
Город |
|
SO2 |
|
CO |
|
NO2 |
|||
|
1987 |
|
1988 |
1987 |
|
1988 |
1987 |
|
1988 |
Омск |
0.14 |
|
0.11 |
7 |
|
7 |
0.12 |
|
0.11 |
Воронеж |
0.01 |
|
0.01 |
1 |
|
1 |
0.12 |
|
0.07 |
Москва |
0.004 |
|
0.02 |
4 |
|
3 |
0.05 |
|
0.08 |
Норильск |
0.20 |
|
0.19 |
- |
|
1 |
0.02 |
|
0.04 |
Саратов |
0.15 |
|
0.22 |
1 |
|
1 |
0.04 |
|
0.05 |
ПДКс.с |
0.05 |
|
|
3 |
|
|
0.04 |
|
|
Класс опасности |
III |
|
|
IV |
|
|
II |
|
|
Задача 2. Оцените степень загрязненности атмосферного воздуха данного района токсичными выбросами ДВС, используя данные о среднегодовых концентрациях вредных веществ для данного района:
Таблица 3 – Среднегодовые концентрации вредных веществ
Вещество |
Среднегодовая |
Класс |
ПДК сс |
|
концентрация (мг/м3) |
опасности |
|
диоксид азота |
0,06 |
2 |
0,04 |
диоксид серы |
0,023 |
3 |
0,05 |
неорганическая пыль |
0,35 |
4 |
0,05 |
бензол |
0,0019 |
2 |
0,008 |
формальдегид |
0,007 |
2 |
0,003 |
фенол |
0,006 |
2 |
0,003 |
сажа |
0,08 |
3 |
0,05 |
бенз(а)пирен |
0,000002 |
1 |
0,000001 |
16
Практическая работа № 5 Расчет рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосфере для
стационарных источников
При решении задач, связанных с охраной окружающей среды, приоритет отдается тому комплексу мероприятий, который обеспечивает наибольшее ограничение или полное прекращение поступления во внешнюю среду неблагоприятного фактора (физического, химического).
Радикальной мерой борьбы с загрязнением атмосферного воздуха является создание замкнутых технологических процессов, при которых отсутствует выброс в атмосферу, образующийся на промежуточных стадиях производства. Перспективным является и принцип комплексного использования природного сырья по типу безотходной технологии.
Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения их опасных концентраций в районе выброса. В приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок и других предприятий, концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать предельно допустимые нормы, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов. С целью снижения опасных концентраций примесей до уровня, соответствующего ПДК, применяют рассеивание пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Механизм рассеивания вредных веществ в атмосфере имеет сложный характер и зависит как от состояния атмосферы, так и от свойств выбрасываемых веществ. Значительное влияние на этот процесс оказывает форма струи или дымового факела, выходящего из устья трубы. В настоящее время этот метод часто используется (его техническое оформление – высокие заводские трубы), но к эффективным средствам защиты атмосферы его относить не следует.
Для характеристики объема вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу отдельными источниками загрязнения, установлена величина предельно допустимого выброса (ПДВ), которая рассчитывается по ОНД-86 и регламентируется ГОСТом 17.2.3.02-78. Целью разработки нормативов предельно допустимых выбросов является получение разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух и обеспечение на основании этого разрешения своевременной оплаты за загрязнение атмосферного воздуха. Значения ПДВ используются для расчета и взимания экологических платежей,
17
связанных с загрязнением атмосферы, наложения штрафов и предъявления исков о возмещении ущерба при нарушении природоохранного законодательства, оценки эффективности атмосфероохранных мероприятий.
Помимо расчета ПДВ для регламентации загрязнения атмосферы необходимо установить максимальную приземную концентрацию загрязняющего вещества, опасную скорость ветра, при которой она формируется, а также расстояние хм, на котором она наблюдается.
Методика расчета основана на определении концентрации загрязняющих веществ приземного слоя воздуха (в мг/м3). Наибольшая концентрация каждого вредного вещества См в расчетной точке приземного слоя атмосферы не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации данного вредного вещества в атмосферном воздухе:
См ≤ ПДКмр.
В выбросе нагретой газо-воздушной смеси из одиночного горячего источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм от источника СМ, мг/м3 определяется по формуле
CM A M F m n ,
H 2 3 V T
где А коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания ЗВ в атмосфере;
М максимально разовый выброс (масса загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени), г/с;
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (При отсутствии данных о
фракционном составе выбрасываемых загрязняющих твердых веществ разрешается принять: F = 1 – для газообразных загрязняющих веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю); F = 2 – для пыли и золы (кроме указанных выше) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов более 90 %; F = 2,5 – если коэффициент очистки газовых выбросов равен от 75 % до 90%.
m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса (m – изменяется от 0,8 до 1,5; n – изменяется от 1 до
3);
безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;
18
в случае ровной или слабо пересеченной местности с перепадом высот, не превышающих 50 м на 1 км, = 1;
Н высота источника выброса над уровнем земли, м;
3 |
V |
D2 |
|
V расход газо-воздушной смеси, м /с; |
|
W |
|
|
|||
|
|
4 |
o |
|
|
|
Т разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, оС.
Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе максимальна, определяется районом размещения промышленного объекта табл. 1.
Таблица 1– Значения коэффициента А в зависимости от района размещения
Район размещения объекта |
Значение коэффициента А |
|
|
Средняя Азия южнее 400 северной широты, Бурятия, Читинская |
|
область |
250 |
Европейская территория России южнее 500 северной широты, |
|
остальные районы Нижнего Поволжья, Кавказ и Молдова, и |
|
остальные территории Сибири и средней Азии, районы Украины |
|
южнее 500 северной широты, ист. высотой менее 200 м |
200 |
Европейская территория и Урал от 50 до 520 северной широты за |
|
исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов |
|
Украины, районы Украины между 50 и 520 северной широты, |
|
источники высотой менее 200 м |
180 |
Европейская территория России и Урала севернее 520 северной |
|
широты (за исключением центра Европейской территории России) |
160 |
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, |
|
Ивановская области |
140 |
ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях
учета суммации вредного действия нескольких веществ.
Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем для нагретых выбросов, когда его концентрация в приземном слое воздуха не превышает ПДК, определяется по формуле:
, г/с
Расстояние Хм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация вредных веществ См (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле
19
где d – безразмерный коэффициент, изменяется от 15 до 25 и в среднем выполняется условие хм=20∙Н. Объем газо-воздушной смеси определяемый по
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
где D (м) – диаметр устья источника выброса; 0 (м/с) – средняя скорость |
|||||
выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса. |
|
|||||
|
Ниже приведен пример расчета концентраций вредных веществ в |
|||||
атмосферном воздухе в районе источников их выброса |
при неблагоприятных |
|||||
метеоусловиях. |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2– Пример расчета концентраций вредных веществ в атмосферном |
||||||
воздухе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Характеристика, обозначения, расчет |
|
Значение |
|||
пп |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Число дымовых труб, N, шт. |
|
|
|
1 |
|
2 |
Высота дымовых труб Н, м |
|
|
|
35 |
|
3 |
Диаметр устья трубы D, м |
|
|
|
1,4 |
|
4 |
Скорость выхода газовоздушной смеси w0 , м/с |
|
7 |
|||
5 |
Температура газовоздушной смеси Т0 , оС |
|
125 |
|||
6 |
Температура окружающего воздуха, Т , оС |
|
25 |
|||
|
|
|
в |
|
|
|
7 |
Выброс двуокиси серы, Мso2, г/с |
|
|
12 |
||
8 |
Выброс золы, Мз, г/с |
|
|
|
2,6 |
|
9 |
Выброс окислов азота (в пересчете на двуокись азота), |
|
|
|||
|
МNo2, г/с |
|
|
|
0,2 |
|
10 |
Коэффициенты в формуле: |
|
А |
|
200 |
|
11 |
Предельно-допустимые |
концентрации |
(ПДК) |
|
|
|
|
веществ: |
|
|
|
ПДКсс 0,05; |
ПДКмр 0,5 |
|
двуокиси серы, мг/м3 |
|
|
|
ПДКсс 0,05, |
ПДКмр 0,15 |
|
сажа, мг/м3 |
|
|
|
ПДКсс 0,06, |
ПДКмр 0,4 |
|
окислов азота, мг/м3 (NO) |
|
|
|
ПДКсс 0,04, |
ПДКмр 0,085 |
|
окислов азота, мг/м3 (NO2) |
|
|
|
ПДКсс 1,4, |
ПДКмр 5,0 |
|
оксид углерода, мг/м3 |
|
|
|
|
|
12 |
Объем газоводушной смеси: |
V1 |
м3/с |
|
10,8 |
|
13 |
Перегрев газовоздушной смеси |
Т, оС |
|
|
|
|
|
Т = Тг – Тв = 125 – 25 |
|
|
|
100 |
|
Задание 1. Рассчитать максимально разовую концентрацию вредных веществ в атмосфере в районе источника выброса и сравнить их с предельнодопустимой концентрацией по этим веществам для следующих вариантов (табл. 3). Рассчитать ПДВ данных веществ. Сделать рекомендации по уменьшению выбросов.
Таблица 3 – Исходные данные для расчетов по вариантам
20
|
Вариант 1 |
|
Вариант 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатели |
1 источник |
2 источник |
1 источник |
2 источник |
|
|
|
|
|
|
|
Высота трубы, м |
30 |
25 |
15 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр устья трубы, м |
1,4 |
1,2 |
0,6 |
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
Скорость выхода газовоздушной смеси, Wo, м/с |
6 |
7 |
12 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
Температура газовоздушной смеси, 0С |
130 |
150 |
108 |
95 |
|
Температура окружающего воздуха, 0С |
25 |
25 |
21 |
20 |
|
Выброс двуокиси серы, г/с (Сф, мг/м3) |
2,9 (0,02) |
0,25 (0,02) |
1,16 |
(0) |
2,7 (0) |
Выброс сажи, г/с(Сф, мг/м3) |
1,8 (0,01) |
1,35 (0,01) |
- |
|
- |
Выброс диоксида азота, г/с (Сф, мг/м3) |
0,8 (0,02) |
0,4 (0,01) |
0 |
|
0,55 (0,01) |
Выброс угарного газа, г/с (Сф, мг/м3) |
|
|
5,66 |
(0) |
8,83 (0) |
Практическая работа № 6 Расчет выбросов загрязняющих веществ от производственных
объектов автопредприятий
Цель работы: ознакомление с методикой расчета выбросов загрязняющих веществ от различных производственных участков на предприятии автосервиса.
На автотранспортных предприятиях наряду с передвижными источниками загрязнения атмосферного воздуха имеются и стационарные. Выбросы от стационарных источников загрязнения могут быть организованными и неорганизованными. К организованным выбросам относятся те, которые поступают в атмосферу через специальные устройства: вытяжные трубы, газоходы, воздуховоды и др., что позволяет применять для их очистки специальные фильтры и другие устройства. К неорганизованным выбросам относятся те, которые в виде ненаправленных потоков поступают в атмосферу изза отсутствия или неудовлетворительной работы вытяжной вентиляции, удаляющей загрязняющие вещества от мест их выделения.
Задание 1. Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при проведении техническое обслуживания и ремонта автомобилей.
В зонах технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР) источниками выделения загрязняющих веществ являются автомобили, перемещающиеся по помещению зоны. Загрязняющие вещества удаляются из помещения вытяжной вентиляцией Для автомобилей с бензиновыми двигателями рассчитывается выброс СО, СН, NOх, SO2 и Pb (Pb – только при использовании этилированного бензина); с газовыми двигателями – СО, СН, NOх , SO2; с дизельными – СО, СН, NOх, С, SO2.