Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология. Практикум для бакалавров и специалистов всех профилей
.pdf
2. Оценка загрязнения атмосферного воздуха по среднесуточным
предельно допустимым концентрациям. Определение ИЗА
Для оценки степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ
в городах России чаще используется комплексный показатель – индекс
загрязнения атмосферы (ИЗА).
ИЗА показывает, какому уровню загрязнения атмосферы
(в единицах ПДК диоксида серы) соответствуют фактически
наблюдаемые концентрации m веществ в городской атмосфере, т. е.
показывает, во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха
превышает допустимое значение по рассматриваемой совокупности
примесей в целом.
Комплексный индекс загрязнения атмосферы ИЗА, или I(m),
учитывающий «m» загрязняющих веществ, рассчитывается по
формуле (3.1).
, (3.1)
где Сi – среднегодовая концентрация i-гo вещества; ПДК
ссi
–
среднесуточная предельно допустимая концентрация i-гo вещества;
ni – безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень
загрязнения воздуха i-м веществом к степени загрязнения воздуха
диоксидом серы (значения ni равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5 соответственно для
IV, III, II и I классов опасности вещества).
Индекс загрязнения атмосферы оценивают либо по 10 примесям в
атмосфере, концентрации которых по отношению к ПДК максимальны
(ИЗА10), либо по 5 примесям (ИЗА5) аналогично по формулам (3.2), (3.3).
(3.2)
(3.3)
где для отдельных примесей I1 > I2 > ... > I5>… > I10.
Постоянные наблюдения за состоянием атмосферы и уровнем
загрязнения воздушной среды проводятся центрами по гидрометеорологии
и мониторингу окружающей среды. В городе Ульяновске данные о
концентрации различных загрязняющих веществ вместе с
метеорологическими параметрами регистрируются на четырех
стационарных постах государственной службы наблюдений (ПНЗ) в черте
города (рис. 3.1).
41
41
Рис. 3.1. Карта-схема. Расположение стационарных постов наблюдений за
загрязнением атмосферы (ПНЗ), г. Ульяновск:
ПНЗ - 1 – б-р Новый Венец (площадь 100-летия со дня рождения В.И.Ленина)
ПНЗ - 3 – Засвияжский район, ул. Полбина, 46
ПНЗ - 4 – Железнодорожный район, ул. Варейкиса, 2а
ПНЗ - 5 – Заволжский район, ул. Шоферов, 8
Пробы воздуха отбирают ежедневно, кроме воскресенья, 3 раза
в сутки [14]. На степень загрязнения городского воздуха оказывают
влияние не только антропогенные источники загрязнения, но и
климатические условия. Поэтому одновременно определяется температура,
направление и скорость ветра, атмосферные явления. Посты условно
подразделяются на «городские фоновые» в жилых районах (ПНЗ №1),
«промышленные» вблизи предприятий (ПНЗ №4 и ПНЗ №5) и «авто»
вблизи автомагистралей или в районах с интенсивным движением
автотранспорта (ПНЗ №3).
Основными источниками загрязнения атмосферы г. Ульяновска
являются предприятия машиностроения, приборостроения, электронной и
электротехнической отраслей промышленности, ТЭЦ, автомобильный,
железнодорожный и речной транспорт. Предприятия расположены на всей
территории города, однако наибольшая их часть сосредоточена в
Засвияжском и Заволжском районах.
Немаловажную роль в формировании уровня загрязнения воздуха в
приземном слое атмосферы играют выхлопные газы автомобилей, которые
поступают в атмосферу на уровне человеческого роста и представляют
42
42
большую опасность для здоровья населения по сравнению с выбросами от
низкий
повышенный
высокий
очень высокий
0
2
4
6
8
10
12
14
16
I
II
III
IV V VI
VII
VIII
IX X XI
XII
ИЗА
месяцы
2011
2012
2013
промышленных источников. Основным источником выбросов диоксида
азота и формальдегида является автотранспорт.
Приоритетными веществами для расчета ИЗА в Ульяновске
в 2011-2013 годах являлись диоксид азота, фенол, формальдегид,
взвешенные вещества (пыль), бенз(а)пирен. По этим веществам
вычислялся ИЗА для атмосферы г. Ульяновска в 2011-2013 годы, в
последующие годы одно или несколько из приоритетных веществ могли
изменяться. После 2013 года уровень загрязнения атмосферного воздуха
города Ульяновска по индексу ИЗА заметно снизился. Но реальных
изменений в уровне загрязнения воздуха не произошло, воздух не
становится чище, а резкое снижение степени загрязнения атмосферного
воздуха, улучшение категории качества атмосферного воздуха (низкое)
связаны с изменением санитарно-гигиенических нормативов концентраций
формальдегида с 2014 года и фенола с 2015 года.
На рисунке 3.2 представлены данные наблюдений центра по
гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды г. Ульяновска по ИЗА,
рассчитанному для каждого месяца на территории города в целом за три года.
Рис. 3.2. Динамика загрязнения атмосферы г. Ульяновска (по ИЗА)
в 2011 – 2013 годах
гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды г. Ульяновска по
ИЗА для всех районов города Ульяновска в течение определенного месяца.
На рисунке 3.3 представлены данные наблюдений центра по
43
43
Рис. 3.3. Динамика загрязнения атмосферы (ИЗА) по районам г. Ульяновска в
низкий
повышенный
высокий
очень высокий
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Ленинский
Засвияжский
Железнодорожный
Заволжский
ИЗА
март 2011 г.
март 2012 г.
март 2013 г.
2011-2013 годах
При сравнении городов РФ обычно используют годовые данные ИЗА
по городам в целом.
3. Оценка загрязнения атмосферного воздуха по среднегодовым
концентрациям. Определение комплексного показателя Р
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в
атмосферном воздухе рассчитываются согласно ГОСТ 17.2.3.01-86
«Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха
населенных мест» [22].
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.
веществ по формуле (3.4).
атмосферном воздухе, мг/м³;
концентрации i-го вредного вещества в атмосферном воздухе, мг/м³.
среднесуточного ПДКсс по соотношению в виде формулы (3.5).
Рассчитываем кратность превышения Кi для всех загрязняющих
, (3.4)
где Сi – среднегодовая концентрация i-го вредного вещества в
ПДК
Среднегодовые значения ПДК
– значение предельно допустимой среднегодовой
сгi
выражаются через значение
сг
. (3.5)
44
44
Значение коэффициента «а» для различных веществ приведено в
Вещества
Коэффициент
«а»
Аммиак, азота оксид, азота диоксид, бензол, бенз(а)пирен,
марганца диоксид, озон, серы диоксид, сероуглерод,
синтетические жирные кислоты, фенол, формальдегид,
хлоропрен
1
Трихлорэтилен
0,4
Амины, анилин, взвешенные вещества (пыль), углерода оксид,
хлор
0,34
Сажа, серная кислота, фосфорный ангидрид, фториды
(твердые)
0,3
Ацетальдегид, ацетон, диэтиламин, толуол, фтористый водород,
хлористый водород, этилбензол
0,2
Акролеин
0,1
Наименование
показателя
Класс опасности вредных веществ
I
II
III
IV
Кi
≤2,5
≤5,0
<8,0
<11,0
n
2,3
1,3
1,0
0,87
Кi
> 2,5
> 5,0
> 8,0
> 11,0
n
3,2
1,6
1,0
0,7
таблице 3.2.
Таблица 3.2
Значение коэффициентов «а» для различных веществ
2. Степень загрязнения воздуха веществами разных классов
опасности (I, II, IV) приводим к концентрации загрязняющих веществ
III класса опасности (К
) с целью комплексной оценки вредных веществ
i3кл
по формуле (3.6).
К
i3кл
= К
· n, (3.6)
i
где n – коэффициент изоэффективности (табл. 3.3);
Кi – кратность превышения концентрации загрязнителя, относительно
ПДК.
Таблица 3.3
Определение коэффициента изоэффективности
3. Если атмосферный воздух загрязнен веществами, относящимися к
разным классам опасности, то производится расчет комплексного
показателя – Р. Он равен корню квадратному из суммы квадратов
45
45
нормированных по ПДК концентраций, приведенных к концентрациям
Комплексный показатель
среднегодового загрязнения
воздуха (Р)
Оценка обстановки
Экологическое
бедствие (ст. 59)
Чрезвычайная
экологическая
ситуация (ст. 58)
Относительно
удовлетворительная ситуация
Комплексный показатель Р
Более 80
8 – 80
1 – 5
1 вещество
более 16
8 – 16
1
2 – 4 вещества
более 32
16 – 32
2
5 – 9 веществ
более 48
32 – 48
3
10 –16 веществ
более 64
48 – 64
4
16 – 25 веществ
более 80
64 – 80
5
веществ III класса.
Рассчитываем комплексный показатель Р, учитывающий фактор
загрязненности атмосферного воздуха веществами, относящимися к
разным классам опасности, по формуле (3.7).
где К
– кратность превышения среднегодового ПДК, приведенная к
i3кл
(3.7)
концентрации веществ III класса опасности;
i – вредные вещества.
4. Проводим оценку степени суммарного загрязнения атмосферного
воздуха по комплексному показателю, пользуясь данными таблицы 3.4.
На основании полученных оценок и данных о конкретных выбросах
проектируемого объекта рассчитываются прогнозные оценки загрязнения
атмосферы.
Таблица 3.4
Критерии оценки среднегодового загрязнения атмосферного воздуха
по индексу Р [16]
Пример расчета.
На территории одного из районов города N расположена угольная
ТЭС мощностью 1000 МВт с эффективностью очистки выбросов от
твердых веществ 0,99. Источниками загрязнения атмосферы для жителей
района являются: тепловая электростанция, работающая на угле, и
транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Атмосферный воздух загрязнен веществами: диоксид азота – 0,06
мг/м3, сероуглерод – 0,08 мг/м3, взвешенные вещества – 0,35 мг/м3,
бенз(а)пирен – 0,002 мкг/м3, бензолом – 0,0019 мг/м3, диоксид серы – 0,022
46
46
мг/м3, серная кислота (аэрозоль) – 0,046 мг/м3, оксид углерода – 7,02 мг/м3,
,
фенолом – 0,006 мг/м3, формальдегид – 0,007 мг/м3.
Оцените степень загрязненности атмосферного воздуха данного
района по индексам ИЗА10, ИЗА5, Р, используя данные таблиц 3.1, 3.4 для
оценки получившихся значений.
Решение.
1. Рассчитываем комплексный индекс загрязнения атмосферы ИЗА или
I(m). ПДКсс и класс опасности веществ указаны в таблице 1.1.
Степень ni = 0,85 для веществ IV класса опасности,
ni =1 для веществ III класса опасности,
ni =1,3 для веществ II класса опасности,
ni =1,5 для веществ I класса опасности.
Рассчитываем индексы загрязнения атмосферы по каждому веществу
I(m):
Рассчитываем индекс загрязнения атмосферы ИЗА10 и ИЗА5 и
оцениваем степень загрязненности атмосферного воздуха.
Для расчета ИЗА5 находим сумму 5 максимальных значений Ii ,
называемых приоритетными:
Уровень загрязнения атмосферы по индексу ИЗА5 определяется по
шкале таблицы 3.1.
47
47
2. Рассчитываем комплексный показатель P.
Среднегодовые значения ПДКсг выражаем через значение
среднесуточного ПДКсс по соотношению:
, коэффициент а указан в таблице 3.2.
, аналогично рассчитывается для всех
веществ.
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ (Сi),
используемые для расчета Р, примем равными среднесуточным (хотя на
практике они отличаются).
Рассчитываем кратность превышения К
, аналогично для всех веществ.
по формуле
i
Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности
приводим к концентрации загрязняющих веществ 3-го класса опасности
(К
):
i3кл
, коэффициент n указан в таблице 3.3.
, аналогично рассчитывается для всех
веществ.
Комплексный индекс Р :
.
Оценку степени суммарного загрязнения атмосферного воздуха
проводим по шкале для комплексного показателя Р, пользуясь данными
таблицы 3.4.
4. Задание для самостоятельной работы
1. Оцените степень загрязненности атмосферного воздуха одного из
городов в соответствии с данными варианта из таблицы 3.5 по показателям
ИЗА5, ИЗА10, Р.
2. В выводах к задаче предложите мероприятия по уменьшению
выбросов токсичных веществ ТЭС и транспортными средствами;
охарактеризуйте средства и методы защиты атмосферного воздуха.
48
48
Исходные данные
Номер варианта
Среднегодовая концентрация, Сi (мг/м3)
Диоксид азота
Взвешенные
вещества
Бенз(а)пирен
Бензол
Диоксид серы
Сероуглерод
Серная кислота
Оксид
углерода
Фенол
Формальдегид
0
0,06
0,35
0,000002
0,019
0,022
0,08
0,000046
7
0,006
0,007
1
0,042
0,15
1,5E-06
0,012
0,049
0,012
0,00005
4,5
0,003
0,015
2
0,054
0,108
0,000002
0,013
0,074
0,024
5,55E-05
1,2
0,01
0,01
3
0,12
0,122
2,5E-06
0,18
0,128
0,017
0,0001
3,9
0,005
0,002
4
0,136
0,13
0,000001
0,022
0,055
0,009
0,000085
2,8
0,008
0,004
5
0,098
0,052
0,000003
0,02
0,12
0,015
0,00009
1,9
0,011
0,008
6
0,154
0,128
0,000002
0,022
0,06
0,006
0,0006
1,2
0,004
0,012
7
0,06
0,026
0,000001
0,018
0,151
0,014
0,00008
2,7
0,021
0,009
8
0,088
0,08
1,5E-06
0,017
0,093
0,02
0,000075
4,9
0,012
0,007
9
0,072
0,132
2,5E-06
0,018
0,051
0,015
0,00095
4
0,006
0,008
10
0,074
0,123
1,5E-06
0,019
0,084
0,009
0,00001
1,2
0,006
0,005
11
0,12
0,122
1,7E-06
0,016
0,128
0,017
0,00001
5
0,004
0,003
12
0,078
0,102
0,000003
0,021
0,13
0,015
0,00005
4
0,011
0,008
13
0,066
0,12
0,000001
0,022
0,055
0,007
0,000065
3,8
0,006
0,005
14
0,054
0,108
1,5E-06
0,02
0,058
0,006
0,00006
5,5
0,004
0,006
15
0,06
0,126
0,000001
0,018
0,151
0,014
0,00008
4,7
0,021
0,009
16
0,088
0,103
1,5E-06
0,017
0,093
0,02
0,000075
2
0,012
0,007
17
0,042
0,25
1,5E-06
0,012
0,049
0,012
0,00005
1,6
0,003
0,015
18
0,054
0,18
0,000002
0,013
0,074
0,024
0,000055
1,3
0,01
0,01
19
0,042
0,12
1,5E-06
0,016
0,041
0,015
0,000075
2,5
0,005
0,007
20
0,065
0,123
1,2E-06
0,017
0,064
0,008
0,00006
3,7
0,007
0,006
Таблица 3.5
Контрольные вопросы
1. Чем экологический норматив качества атмосферного воздуха
отличается от гигиенического?
2. Чем ПДК загрязняющих веществ среднесуточная отличается от
максимально разовой для атмосферного воздуха?
49
49
3. Как определяются индекс загрязнения атмосферы, стандартный индекс
и наибольшая повторяемость превышения ПДК?
4. Какие концентрации загрязняющих веществ учитывает комплексный
показатель загрязнения атмосферы Р?
5. Укажите источники и виды вредных веществ, образующиеся в
технологических процессах, характерных для разных отраслей
промышленности.
50
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]