Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
149
Добавлен:
07.03.2015
Размер:
990.21 Кб
Скачать

Тема 4. Оценка степени опасности загрязнения атмосферного воздуха

4.1. Алгоритм определения класса источника выброса и класса предприятия по степени его воздействия

на атмосферный воздух

По степени воздействия на атмосферный воздух источники выбросов подразделяются на шесть классов: IA; I; II; III; IV; V (по степени убывания). Отнесение того или иного источника выброса к определенному классу производится через расчет параметров R и ТПВ (параметр требуемого потребления воздуха) [14].

Параметр разбавления R приближенно показывает, во сколь­ко раз для заданного отношения D/H (где D - диаметр устья источ­ника; Н - высота, м) нужно разбавить чистым воздухом выбрасываемую газовоздушную смесь для того, чтобы концентрация приме­си в ней стала равной ПДКiмр,

, (4.1)

где i - вещество; j - источник; Dj - диаметр устья источника, м; Hj высота источника, м; Cjt - концентрация i-го вещества в устье иcточника, мг/м3,

, (4.2)

где Vj - объем выбрасываемой из источника газовоздушной смеси, м3/с; Mji - количество i-го вещества, выбрасываемого j-м источником, г/с; ПДКiмр - максимально разовая ПДК, мг/м3; в случае отсутствия ПДКiмр вместо нее принимается ПДКсc (средне­суточная) или ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ).

ТПВ показывает расход чистого воздуха, который требуется для разбавления выбросов до концентраций, соответствующих предельно допустимым,

, (4.3)

По полученным значениям расчетных параметров Rij и ТПВij определяют класс источника выброса по табл. 4.1.

Таблица 4.1

Классификация источников выбросов ЗВ по степени воздействия

на загрязнение воздушного бассейна

R

ТПВ, м3

>105

104-105

103-104

102-103

<102

>1000

IA

I

II

III

III

100-1000

I

II

II

III

III

50-100

II

II

III

III

IV

5-50

II

III

III

IV

IV

<5

III

III

IV

IV

V

Класс предприятия по степени его воздействия на атмосферный воздух определяется путем расчета параметра П:

. (4.4)

Расчетный параметр Пj сравнивается с табличным значением (табл. 4.2) и устанавливается класс предприятия – I, II, III или IV. В случае, когда предприятием выбрасывается несколько ЗВ из нескольких источников, класс предприятия определяется по веществу, имеющему максимальное значение Пj.

Таблица 4.2

Классификация предприятий по степени воздействия

на загрязнение воздушного бассейна

Значение параметра П, м3

>108

108-106

106-5·104

<5·104

Класс предприятия

I

II

III

IV

4.2. Оценка класса экологического состояния атмосферы

в зависимости от степени загрязнения

атмосферного воздуха в регионе

Оценка качества атмосферного воздуха основана на сравне­нии фактически измеренной концентрации с ПДК.

Чем больше кратность превышения ПДК, тем хуже качество воздуха.

При одновременном присутствии нескольких ЗВ, обладаю­щих эффектом суммации, их безразмерная концентрация X не долж­на превышать единицу:

. (4.5)

Чем выше безразмерный показатель X для веществ с адди­тивным действием, тем хуже качество воздуха.

На практике в воздухе имеется, как правило, несколько за­грязняющих веществ. Поэтому для оценки качества воздуха приме­няется комплексный показатель - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), который равен сумме нормированных по ПДК и приведен­ных к концентрации диоксида серы средних содержаний ЗВ.

Для одного вещества . (4.6)

где - средняя за год концентрация, мг/м3; ПДКCC - среднесуточная ПДК ЗВ, мг/м3, в случае отсутствия ПДКСС вместо нее принимается ПДКмр или ОБУВ; кi = 1,7 — класс опасности 1; к i = 1,3 — класс oпасности 2; кi = 1,0 - класс опасности 3; кi = 0,9 - класс опасности 4.

Для нескольких веществ:

. (4.7)

Для сравнения качества атмосферного воздуха разных городов используются данные по первым пяти веществам в ряду по степени убывания показателя Ii. Классы экологического состояния атмосферы определяют по четырехбалльной шкале, где класс нормы соответствует уровню за­грязнения ниже среднего по стране, класс риска равен среднему уровню, класс кризиса выше среднего уровня. Ранжирование экологического состояния атмосферы по классам осуществляется через расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы I.

Класс состояния атмосферы в зависимости от значения I определяется по табл. 4.3.

Таблица 4.3

Количественное ранжирование класса экологического

состояния атмосферы по величине ИЗА

Показатель

Классы экологического состояния атмосферы

Норма (Н)

Риск (Р)

Кризис (К)

Бедствие (Б)

Уровень загрязнения воздуха

(ИЗА) I

< 5

5 - 8

8 - 15

> 15

Пример 4.1. Определить, к какому классу по степени воздействия на атмосферный воздух относятся источники (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Исходные данные для примера

Номер источника

Н, м

D, м

Масса, М, г/с

V, м/с, в устье источника

Выбрасываемые ЗВ

1

17

0,9

21,3

5,6

SO2

2

97

3,6

14,71

19,6

85,2

SO2

NO2

3

15

0,7

0,85

0,084

Пыль (ТВЧ)

Решение:

Определяем параметры Rjt и ТПВjt- для всех источников вы­бросов веществ.

По источнику № 1:

м3/c;

По табл.4.1 находим, что источник № 1 относится ко II классу. По источнику № 2:

м3/c;

м3/c;

.

По табл. 4.1 находим, что источник № 2 относится: по диоксиду серы к III классу, по диоксиду азота ко II классу.

Класс источника определяется по наиболее опасному по степени воздействия значению - II класс.

По источнику № 3:

м3/c;

Источник относится ко II классу.

Пример 4.2. Определить, к какому классу относится предприятие, имеющее источники загрязнения с параметрами из примера 4.1.

Решение:

Находим класс предприятия через расчет параметра .

ПSO2 = П 1SO2 + П 2SO2 = 4,26·104·382,48 + 2,94·104·12,36 = 16,29·106 + 0,363·106 = 16,65·106 м3/с;

ПNO2=2,3 · 105·96,85 = 2,227·107 м3/с;

Птвч = 1,7·103·902,33 = 15,34·105 м3/с.

Класс предприятия определяется по большему значению Пj  II класс. Загрязняющее вещество, определяющее класс предприятия, диоксид азота.

Задание 4.1. В соответствии с исходными данными табл. 4.5 классифицировать источники выбросов ЗВ по степени воздействия на загрязнение воздушного бассейна и предприятие, имеющее источники загрязнения

Таблица 4.5

Варианты к выполнению задания 4.1

Исходные данные

Вариант

Номер

источ-

ника

H, м

D,м

V, м3

М, г/с

Вещество

1

1

31

0,5

18,0

9,4

Серная кислота

2

23

0,4

11,0

6,7

Сернистый ангидрид

0,8

Серная кислота

2

1

12

0,3

7,0

4,6

Уксусная кислота

2

21

0,8

9,0

7,2

Сернистый ангидрид

4,8

Двуокись азота

3

18

0,4

4,0

3,7

Древесная пыль

3

1

19

0,6

10,0

4,5

Оксид углерода

4,3

Диоксид азота

6,2

Сажа

4

1

9

0,9

6,0

3,6

Взвешенные вещества

2

30

0,6

13,0

5,5

Взвешенные вещества

3,0

Двуокись азота

7,3

Оксид углерода

3

7

0,6

8,0

1,8

Взвешенные вещества

5

1

29

0,55

105,0

96,7

Серная кислота

2

16

0,35

10,5

14,4

Серная кислота

0,8

Азотная кислота

6

1

25

0,5

8,5

6,8

Оксид углерода

8,7

Диоксид азота

2

19

0,45

6,5

5,3

Взвешенные вещества

3

8

1,1

4,0

1,4

Взвешенные вещества

7

1

28

1,4

12,0

5,62

Оксид углерода

5,24

Сернистый ангидрид

2,45

Диоксид азота

3,64

Взвешенные вещества

8

1

51

2,8

22,0

14,6

Оксид углерода

17,8

Двуокись азота

Исходные данные

Вариант

Номер

источ-

ника

H, м

D,м

V, м3

М, г/с

Вещество

2

21

1,3

12,5

8,9

Двуокись азота

3,3

Сажа

3

7

0,3

7,0

1,7

Взвешенные вещества

9

1

12

0,6

8,6

11,8

Аммиак

5,3

Сероводород

10

1

19

0,8

14,0

2,6

Толуол

6,4

Ксилол

4,7

Бутилацетат

2

23

0,4

13,0

9,3

Азотная кислота

11

1

33

0,9

14,5

3,7

Уксусная кислота

2

14

0,5

11,7

2,1

Ксилол

2,6

Толуол

3

12

0,9

7,4

7,4

Взвешенные вещества

12

1

9

0,2

3,5

0,9

Натрия гидроокись

2

25

0,6

12,3

1,3

Натрия гидроокись

3,6

Кислота уксусная

13

1

11

0,7

7,5

3,4

Древесная пыль

2

16

0,3

10,6

7,3

Взвешенные вещества

3

16

0,4

9,0

1,8

Древесная пыль

14

1

7

0,3

5,3

1,43

Пыль абразивная

2

24

0,5

10,8

8,26

Серная кислота

3

11

0,6

7,4

0,99

Марганец и его соеди-

нения

0,82

Хром шестивалентный

15

1

13

0,25

6,5

2,76

Оксид углерода

1,54

Диоксид азота

2,83

Сажа

Пример 4.3. В городе А концентрации контролируемых ЗВ: NO2  0,086; SO2  0,015; СО – 4,27; ТВЧ (твердые частицы)  0,56; H2S  0,007; аммиак – 0,076; керосин  1,4.

В городе В: NO2  0,064; SO2  0,047; СО  1,32; ТВЧ (твердые частицы)  0,074; стирол - 0,0082; полиэтилен  0,026; ксилол - 0,48.

Сравните качество атмосферного воздуха в городах.

Решение:

  1. Находим Ii для веществ в городе А:

; ;

; ; ;

; .

Находим комплексный ИЗА для города А:

.

В городе В:

; ;

; ;

; ;

;

.

Вывод: воздух в городе В загрязнен больше, чем в городе А в 14,9/12,6 = 1,2 раза.

Задание 4.2. Сравнить качество атмосферного воздуха в городах А и В. Исходные данные по выбранному варианту в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Варианты к выполнению задания 4.2

Среднегодовая концентрация ЗВ

, мг/м

Вари-

ант

Город А

Город В

NO2

SO2

ТВЧ

Прочие ЗВ

NO2

SO2

ТВЧ

Прочие ЗВ

1

0,18

0,02

0,18

Бутилацетат 0,22; МпО2 0,003;

фурфурол 0,03

0,15

0,08

0,05

Скипидар 1,2; сажа 0,12; метилмеркаптан 20·10-6

2

0,12

0,06

0,27

Фенол 0,002; скипидар 0,8; оксид меди 0,003

0,06

0,11

0,18

Зола мазутная 0,0045; бутилацетат 0,08; марганец 0,017

3

0,04

0,07

0,22

Ртуть 0,0005; кислота уксусная 0,09;

аммиак 0,25

0,07

0,1

0,3

Фенол 0,009; серная кислота 0,08;

бензин малосернистый 1,2

4

0,15

0,12

0,2

Марганец 0,0017; скипидар 1,3; сажа 0,04

0,1

0,15

0,3

Фенол 0,1; ксилол 0,35; бен­зин малосернистый 1,2

5

0,1

0,15

0,03

Стирол 0,005; пыль механическая

0,05; оксид меди 0,003

0,03

0,1

0,12

Аммиак 0,12; ацетон 0,3;

пыль зерновая 0,05

6

0,09

0,09

0,09

Кислота азотная 0,32; оксид мар­ганца 0,0012; аммиак 0,03

0,1

0,03

0,08

Хром+6 0,002; кислота серная 0,17; пыль древесная 0,2

7

0,09

0,03

0,17

Скипидар 2,7; пропилен 0,9; метилмеркаптан 7·10-6

0,02

0,3

0,12

Зола сланцевая 0,23; фенол

0,01; HNO3 0,12

8

0,09

0,21

0,1

Стирол 0,005; сажа 0,04; HNO3 0,2

0,11

0,06

0,1

Тетраэтилсвинец 3·10-6; свинец

0,0007; пыль бумажная 0,3

Среднегодовая концентрация ЗВ, мг/м3

Вариант

Город. А

Город В

NO2

SO2

ТВЧ

Прочие ЗВ

NO2

SO2

ТВЧ

Прочие ЗВ

9

0,03

0,07

0,13

Серная кислота 0,13; пропилен 5,2; фурфурол 0,05

0,08

0,08

0,17

Сероводород 0,006; кислота уксусная 0,1; сажа 0,08

10

0,07

0,03

1,2

Ртуть 0,0005; толуол 1,3; фурфу­рол 0,06

0,11

0,02

0,05

Пыль механическая 0,05; аце­тон 0,8; кислота уксусная 0,2

11

0,1

0,02

0,1

Пятиокись ванадия 0,004; Оксид марганца МnО2 0,001; пропилен

2,0; оксид железа 0,02

0,03

0,05

0,3

Оксид железа 0,1; пыль зерновая 0,5; стирол 0,005

12

0,13

0,2

0,17

Стирол 0,003; толуол 0,25; скипидар 0,8

0,05

0,15

0,11

Сажа 0,12; оксид меди 0,003;

зола мазутная 0,0001

13

0,07

0,03

0,18

Ртуть 0,0007; ацетон 0,48; ксилол 0,36

0,11

0,11

0,05

Свинец 0,007; фенол 0,005;

бутилацетат 0,17

14

0,03

0,12

1,2

Ксилол 0,35; оксид железа 0,06;

бутилацетат 0,27

0,1

0,1

0,1

Кислота уксусная 0,1; стирол

0,003; пропилен 3,0

15

0,03

0,1

0,32

Оксид меди 0,004; аммиак 0,12; тетраэтилсвинец 5,2·10-6

0,07

0,2

0,2

Пятиокись ванадия 0,06; пыль древесная

0,15; оксид углерода СО 5,2

Пример 4.4. К какому классу относится экологическое состояние атмосферы в городе, если среднегодовые концентрации ЗВ SO2 = 0,028; NO2 = 0,074; СО = 1,18; ТВЧ = 0,13; фурфурол = 0,094.

Решение:

Находим комплексный индекс загрязнения атмосферы каждого из веществ:

; ;

; ;

.

Находим суммарный индекс загрязнения атмосферы по пяти веществам и определяем класс экологического состояния атмосферы по табл. 4.3

I = 0,56 + 2,22 + 0,43 + 0,87 + 1,88 = 5,96 > 5 – риск.

Задание 4.3. Определить класс экологического состояния атмосферы в городе в соответствии с вариантом задания, если известны среднегодовые концентрации ЗВ (табл. 4.7).

Таблица 4.7

Варианты к выполнению задания 4.3

Вари­ант

Среднегодовая концентрация С, мг/м3

SO2

NO2

ТВЧ

Hg

Фенол

H2S

Фур­фурол

Cr+6

H2SO4

HNO3

МnО2

Ацетон

1

0,08

0,2

0,15

0,0005

0,2

0,003

0,45

2

0,1

0,19

0,16

0,008

0,0025

0,15

3

0,03

0,08

0,17

0,008

0,13

0,40

4

0,04

0,17

0,18

0,0007

0,0035

0,2

5

0,05

0,16

0,19

0,14

0,08

0,002

6

0,06

0,15

0,20

0,015

0,25

9

0,11

0,12

0,13

0,001

0,3

0,004

Вари­ант

Среднегодовая концентрация С, мг/м3

SO2

NO2

ТВЧ

Hg

Фенол

H2S

Фур­фурол

Cr+6

H2SO4

HNO3

МnО2

Ацетон

10

0,12

0,11

0,11

0,09

0,3

0,2

11

0,13

0,10

0,09

0,01

0,003

0,30

12

0,14

0,09

0,1

0,013

0,004

13

0,05

0,08

0,08

0,0002

0,08

0,25

14

0,06

0,07

0,22

0,023

0,15

0,25

15

0,17

0,06

0,25

0,005

0,5

16

0,09

0,19

0,14

0,0004

0,19

0,003

0,44

17

0,11

0,18

0,16

0,008

0,003

0,14

18

0,03

0,07

0,17

0,007

0,12

0,41

19

0,05

0,18

0,19

0,0008

0,004

0,21

20

0,04

0,15

0,18

0,13

0,07

0,001

21

0,07

0,16

0,21

0,016

0,26

22

0,08

0,14

0,21

0,011

0,11

0,36

23

0,08

0,14

0,22

0,022

0,005

0,11

24

0,10

0,12

0,14

0,0009

0,29

0,004

25

0,11

0,11

0,13

0,08

0,31

0,21

Таблица 4.8

Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух

Вещество

Код

ПДКмр, мг/м3

ПДКСС,

мг/м3

ОБУВ,

мг/м3

Класс опасно­сти

Азота диоксид

0301

0,085

0,04

2

Аммиак

0303

0,2

0,04

4

Ангидрид сернистый

0330

0,5

0,05

3

Ацетон

1401

0,35

0,35

4

Бензин (нефтяной, малосернистый в пересчете на углерод)

2704

5,0

1,5

4

Бутилацетат

2110

0,1

0,1

4

Ванадия пятиокись

0110

0,002

1

Взвешенные вещества

2902

0,5

0,15

3

Дибутилфтал

1215

0,1

4

Железа оксид

0123

0,04

3

Зола сланцевая

2903

0,3

0,1

3

Вещество

Код

ПДКмр, мг/м3

ПДКСС,

мг/м3

ОБУВ,

мг/м3

Класс опасно­сти

Кальция хлорид

3123

0,05

3

Керосин

2732

0,2

1,2

4

Кислота уксусная

1555

0,06

3

Кислота щавелевая

1591

0,2

0,015

2

Ксилол

0616

0,2

3

Мазутная зола электростанций (в пересчете на ванадий)

2904

0,01

0,002

2

Марганец и его соединения (в пересчете на марганец)

0143

0,001

2

Меди оксид (в пересчете намедь)

0146

9·10-6

0,002

2

Метилмеркаптан

1715

2

Натрия гидроокись (натр едкий, сода каустическая)

0150

0,01

2

Полиэтилен

0406

0,01

2

Пропилен

0521

3,0

3,0

3

Пыль абразивная (корунд белый, монокорунд)

2930

0,04

3

Пыль бумаги

2962

0,1

3

Пыль древесная

2936

0,1

3

Пыль зерновая

2937

0,2

0,03

3

Пыль меховая (шерстяная, пуховая)

2920

0,03

3

Ртуть металлическая

0183

0,0003

1

Сажа

0328

0,15

0,05

3

Свинец и его неорганические соединения (в пересчете на свинец)

0184

0,001

0,0003

1

Сероводород

0333

0,008

2

Скипидар

2748

2,0

1,0

4

Стирол

0620

0,04

0,002

2

Тетраэтилсвинец

0192

3·10-6

1

Толуол

0621

0,6

0,6

3

Уайт-спирит

2752

1,0

4

Вещество

Код

ПДКмр, мг/м3

ПДКСС,

мг/м3

ОБУВ,

мг/м3

Класс опасно­сти

Углерода оксид

0337

5,0

3,0

4

Фенол

1071

0,01

0,003

2

Фурфурол

2425

0,05

0,05

3

Хром шестивалентный (в пересчете на трехокись хрома)

0203

0,0015

0,0015

1

Кислота серная (по молекуле H2SO4)

0322

0,3

0,1

2

Кислота азотная (по молекуле HNO3)

0302

0,4

0,15

2