--6-05~2

2. Занести результаты расчета (вкладка «Универсальная методика, Сценарий А) в таблицу 2.3. Провести сравнительный анализ сокращения выбросов парниковых газов в Беларуси и других странах (по вариантам).

3.Сравнить долю возобновляемых источников энергии в выработке электроэнергии и тепловой энергии в двух странах, а также общую долю возобновляемых источников энергии.

4.Определить, какой из источников вносит больший вклад с сокращение выбросов при выработке электрическойэнергии, а какой – при выработке тепловой.

Таблица 8.3. Результаты вычислений

б) сравнение удельных выбросов ископаемых горючих топлив. 1. Определить, как изменится сокращение выбросов парниковых газов в Стране 2, если выработанная за счет природного газа, то-

461

г) задание для группы.

Сравнить полученные по странам значения доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии, тепловой энергии и общем производстве энергии.

4. Требования к оформлению отчета

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Общие сведения.

4.Выполнение расчетов с использованием приложения Калькулятора сокращения выбросов парниковых газов, заполнение таблиц.

5.Вывод к работе по результатам расчета.

Контрольные вопросы по лабораторной работе № 9

1.Цель лабораторной работы и объект исследования.

2.Почему важна экологическая безопасность?

3.Какой сектор является наиболее крупным источником выбросов парниковых газов в Республике Беларусь?

4.Какова динамика выбросов парниковых газов энергетической промышленностью в нашей стране на протяжении прошедшего десятилетия?

5.Путем реализации каких мероприятий ожидается наибольшее снижение выбросов парниковых газов в мире?

463

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практическая работа №1

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ

Цель работы:

1.Рассчитать основные параметры рассеивания и формирования зон с опасным уровнем загрязнения приземного слоя атмосферы вокруг точечного стационарного источника эмиссии.

2.Предложить мероприятия по снижению негативного воздействия источника загрязнения на атмосферный воздух.

Введение

Атмосфера – газообразная оболочка планеты, с протяженностью земной атмосферы составляет примерно 1500–2000 км.

Наличие атмосферы – одно из условий существования жизни на Земле.

Атмосфера выполняет следующие функции:

–обеспечивает организмов жизненно необходимыми газовыми компонентами;

–защищает Землю от различного вида излучений;

–формирует климат;

–является средой распространения звука;

–защищает Землю от перегревания и переохлаждения;

–обеспечивает круговорот веществ;

–обеспечивает процессы производственной деятельности газовыми компонентами (азот, кислород, водород, инертные газы);

–является формирующим фактором литосферы (выветрива-

ние).

Физическое состояние атмосферы определяет погоду и климат. Основными параметрами атмосферы являются: плотность воздуха, давление, температура и состав. С увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Температура атмосферы меняется также в зависимости от изменения высоты разнонаправленно.

464

Вертикальное строение атмосферы характеризуется различными температурными и электрическими свойствами, разным состоянием воздуха. В зависимости от температуры в атмосфере различают следующие основные слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (сферу рассеивания). Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т. п.

Изменение физических и химических свойств атмосферы отрицательно сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды.

Источники загрязнения атмосферы и учет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Загрязнение атмосферы – это изменение ее состава в результате поступления газообразных, жидких и твердых примесей. Различают следующие типы загрязнения: локальные и глобальные.

Локальные связаны, главным образом, с городами и крупными промышленными районами. В городских зонах в основном существует три источника загрязнения: промышленность, бытовые котельные и автотранспорт. Наиболее существенные уровни загрязнения отмечаются по двуокиси серы, окислам азота, углерода и пыли. На долю этих загрязнений приходится 85 %. Остальное количество загрязняющих веществ связано с работой специфических предприятий. К ним относятся: сероводород, хлор, сероуглерод, аммиак и соединения фтора.

Глобальные загрязнения распространяются на значительные расстояния от источника выброса, охватывая большие пространства и приводят к изменению климата, истощению озонового слоя, кислотным осадкам, способствует образованию фотохимического смога.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются:

–природные (естественные загрязнители минерального, растительного или микробиологического происхождения, к которым относятся извержения вулканов, лесные и степные пожары, пыль, пыльца растений, выделения животных и др.);

–искусственные(антропогенные), которые можно разделить на несколько групп: бытовые – загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилом секторе и переработкой бытовых отходов;

465

производственные – загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении; транспортные – загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта.

По составу антропогенные источники загрязнения атмосферы можно разделить на несколько групп:

–механические загрязнители – пыль цементных заводов,

пыль от сгорания угля в котельных, топках и печах сажа от сгорания нефти и мазута истирающиеся автопокрышки и т. д.;

–химические загрязнители – пылевидные или газообразные вещества, способные вступать в химические реакции;

–радиоактивные загрязнители.

Основными источниками загрязнения атмосферы в Беларуси являются автотранспорт, промышленность и объекты энергетики.

Согласно данным статистикиобъем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух Беларусив 2021 году от стационарных источников (предприятий, организаций и т. д.) составил 465 тыс. тонн, а от мобильных источников – 728 тыс. тонн.

За период 2017 – 2021 годы суммарное снижение выбросов загрязняющих веществ по республике составило 3,8 %, при этом от стационарных источников выбросов – увеличение на 2,5 %, от мобильных источников выбросoв – сокращение на 7,5 %. Отмечено суммарное снижение выбросов в 2021 году по сравнению с 2020 годом по Витебской и Брестской областям.

В структурe выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по видaм экономичeской деятeльности дoля обрабатывающeй промышлeнности составляeт 33,5 %, сeльского хoзяйства – 38,0 %, снабжeние элeктроэнергией, газoм, пaром, гoрячей вoдой – 18,9 %, транспoртная деятельнoсть – 4,8 %, нa oстальные виды дeятельности прихoдится – 4,8 %.

Среди разнообразия загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, подавляющая масса приходится на: СО (54,7 %) от общего объема выбросов, SO2 (10,7 %), NOx(10,3 %), углеводороды (18,4 %), твердые вещества (4,9 %).

Большая часть выброшенных в атмосферу СО (88,3 %) и NOx (62,7 %) обусловлена работой автотранспорта. Напротив, вклад стационарных источников в выбросы SO2 и твердых частиц значительно

466

выше, чем передвижных. В структуре выбросов стационарными источниками большая часть загрязняющих веществ обусловлена сжиганием топлива (около 54 %), а меньшая – технологическими процессами.

В связи с возрастающим антропогенным воздействием на атмосферный воздух первоочередными становятся полный учет выбросов загрязняющих веществ и оценка их воздействия на окружающую среду.

Каждое предприятие обязано вести первичный учет количества и характеристик источников загрязнения атмосферы, а также количества улавливаемых и обезвреживаемых загрязняющих веществ.

Организация первичного учета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу начинается на предприятии с проведения инвентаризации источников загрязнения атмосферы и источников выделения, которая осуществляется при максимальной загрузке всего оборудования предприятия. В ходе инвентаризации систематизируются сведения об источниках загрязнения, их параметры (высота, скорость, температура газовоздушной смеси, расположение на территории и др.), определяются перечень загрязняющих веществ, мак- симально-разовые и валовые выбросы. В соответствии с нормативными актами инвентаризация должна проводиться не реже одного раза в пять лет, в случае реконструкции или изменения технологии производства предприятие производит уточнение ранее полученных данных.

Экологические нормативы для атмосферного воздуха

Вкачестве критерия качества атмосферного воздуха использу-

етсяпредельно допустимая концентрация загрязняющих веществ

(ПДК) – максимальная концентрация примесей в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

ВРеспублике Беларусь для оценки качества воздуха в рабочей зоне и для атмосферного воздуха рабочих мест используют:

Предельно допустимые концентрации загрязняющих ве-

ществ в воздухе рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневном воздействии (кроме выходных дней) в течение 8 часов или

467

другой длительности, но не превышающей 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего или последующих поколений.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воздухе населенных мест – это максимальные концентра-

ции, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 мин, 1 час, 24 часа, 1 год) и не оказывающие при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, а также не снижающие его работоспособности и не ухудшающие его самочувствия.

Предельно допустимая концентрация максимальная разо-

вая (ПДКмр) – концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

Наибольшая концентрация каждого вредного вещества в приземном слое воздуха населенных мест не должна превышать ПДКмр.

Примечание: максимально разовая концентрация – наиболее высокая из числа 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения.

В целях улучшения состояния атмосферного воздуха, предотвращения и снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для каждого предприятия устанавливаются нормативы предельно допустимых выбросов.

Норматив предельного выброса - это норматив выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха и других экологических нормативов.

Норматив допустимого выброса (НДВ) – это масса загряз-

няющего вещества в отходящих газах, максимально допустимая к выбросу в атмосферу в единицу времени. НДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы (и для каждой примеси,

468

выбрасываемой этим источником).

Выбросы вредных веществ от одного источника и от совокупности источников предприятия, города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не должны создавать приземную концентрацию, превышающую их ПДКмр.

Природоохранные мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха

Мероприятия по уменьшению уровня загрязнения воздуха могут осуществляться по следующим направлениям:

технологические мероприятия, приводящие к абсолют-

ному снижению выбросов загрязняющих веществ: переход на новые технологии с использованием альтернативных источников энергии, замена сырья, модификация самого технологического процесса;

технические мероприятия: защита приземного слоя атмосферы от выбросов (очистка вентиляционного воздуха, очистка выбрасываемого воздуха от различных пылей, зол и т. п.); извлечение из загрязненных газов ценных продуктов (улавливание соединений цинка, свинца, меди, никеля и других металлов из газов обжиговых печей и т. п.); уменьшение износа оборудования; оснащение двигателей внутреннего сгорания нейтрализаторами для обезвреживания отработавших газов, создание станций (служб) регулировки двигателей автомобилей с целью снижения токсичности отработавших газов, систем снижения токсичности отработавших газов, создание и внедрение присадок к топливам, снижающих токсичность и дымность отработавших газов; создание автоматических систем контроля за загрязнением атмосферного воздуха, оснащение стационарных источников выброса вредных веществ в атмосферу приборами контроля; установка устройств по дожигу и устройств, использующих другие методы доочистки хвостовых газов перед непосредственным выбросом в атмосферу;

организационные мероприятия: перемещение производств из района с неблагоприятными метеоусловиями в районы с удовлетворительными метеорологическими условиями, повышение степени распределения загрязняющих веществ на большую площадь путем применения более высоких дымовых труб.

469

Рассеивание токсичных выбросов в атмосфере и их нормирование

В настоящее время одна из основных мер предотвращения загрязнения атмосферы – строительство газоочистных сооружений и устройств. При этом каждое такое очистное сооружение характеризуется определенной степенью очистки газовоздушной смеси от вредных веществ. Определение степени очистки газовоздушной смеси (т. е. допустимой интенсивности выброса загрязняющего вещества при условии сохранения качества воздуха за пределами санитарно-защит- ной зоны) является важной производственной задачей.

Для решения этой задачи каждым предприятием осуществляется расчет нормативов допустимых выбросов (НДВ) в атмосферу. При расчете НДВ определяется максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества (См) и расстояние от трубы завода, на которой она будет наблюдаться (Xм). Затем рассчитанные величины См сравниваются с ПДК. Если См> ПДК, тогда в технологические характеристики выброса вносятся коррективы и выполняются мероприятия по снижению значения См.

Расчет НДВ базируется на следующих положениях:

–на рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере влияют метеорологические параметры: скорость и направление ветра, температурная стратификация атмосферы, температура атмосферного воздуха;

–максимальная приземная концентрация от данного источника загрязнения, возникающая при неблагоприятных метеорологических условиях (при опасной скорости и направлении ветра, высокой температуре атмосферы) не должна превышать ПДК за границей санитарно-защитной зоны;

–приземная концентрация загрязняющих веществ зависит от параметров источника выброса и состава пылегазовоздушной смеси.

Приземная концентрация загрязняющих веществ напрямую зависит от процесса рассеивания в атмосфере.

Рассмотрим механизм рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере от организованного высокого источника (рисунок 1.1). По мере удаления от трубы в направлении, совпадающим с направлением ветра, концентрация вредных примесей в приземном слое атмосферы сначала нарастает, достигая максимума на расстоянии 1040

470