Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Формирование природного каркаса в генеральных планах городов. Учебно-методическое пособие.pdf
формируются на лесных биоценозах, классическими примерами крупных структурных элементов, созданных на базе других природных комплексов, могут быть:
• овражные биоценозы на базе «овражной страны» (например г. Елабуга; попутно под-
черкнем уникальность и исключительно большое разнообразие здесь растительных ассоциаций, включая растения полупустынь, степей, тайги и тундры);
• «пойменные природные комплексы» — сочетание редких островков лесов естествен-
ного происхождения с зарослями камыша, кустарника на обширной пойменной территории;
• искусственные «масштабные лесополосы» (противоэрозионные, поле- и ветрозащит-
ные) в сочетании с сопредельно расположенными лесными насаждениями в оврагах (для
двух последних вариантов примером является г. Новокуйбышевск).
Существенное значение при типизации природных каркасов (в том числе формировании
их «экологических ядер») приобретают такие важнейшие признаки составляющих их природных комплексов, как экологическая и историко-культурная ценность, показатели крупности и непрерывности.
Среди наиболее ценных преимущественно представители зональных и коренных типов
леса, степные комплексы, редкие растительные ассоциации, места обитания редких видов
животного мира, занесенных в Красную книгу России, имеющие высокий природоохранный
статус особо охраняемых природных и историко-культурных территорий либо рекомендуемые для особой охраны.
Несмотря на высокую экологическую и историко-культурную ценность многих природных комплексов в городах и пригородах и действующие законодательные требования по их
особой охране, на практике ООПТ и их системы получили распространение в разной мере:
от нескольких процентов — «точечный характер» (например в городах Саратове и Саранске
имелось по 1,5 %) и до внушительных по площади и разнообразию типов. Например, в
Москве общая площадь ООПТ составляет примерно половину (около 17 тыс. га) общей площади территорий природного комплекса города (всего около 34 тыс. га со степенью озелененности более 80 %).
Кроме того, разновидности природных каркасов отличаются наличием и характером
ценных сельскохозяйственных земель, а также дачных и садовых участков, получивших повсеместное распространение в городской черте многих российских городов, включаемых в
систему озелененных территорий природного каркаса (города Саратов, Саранск, Новокуйбышевск и др.). Подчеркнув биосферную роль лесной растительности, необходимо отметить,
что в основе многих отличий природных комплексов лежат их взаимосвязи с гидрографической сетью, геоморфологией и рельефом, почвенным покровом, с происходящими экзогенными процессами. Все они влияют на формирование, произрастание, наличие и характер
растительности, лесных биогеоценозов, а в конструктивном плане обусловливают необходимость и потребность выработки соответствующих природоохранных мероприятий, в каждом
случае адекватно потребности реализации тех или иных приоритетных экологических функций: средозащитных, ресурсосберегающих, оздоровительных и многих др.
Взаимосвязь и взаимообусловленность характера и особенностей территориального расположения природных комплексов с гидрографической сетью, геоморфологией и рельефом
выражаются, в частности, в следующем:
• в затапливаемых поймах формируются пойменные леса с присущими только им осо-
бенностями структуры и состава насаждений, расположения по отношению к урезу воды,
«островами выноса» и др.;
• на овражной сети особенности природных каркасов связаны с необходимостью за-
крепления почвенно-растительного покрова, почвогрунтов, предупреждая таким образом активизацию эрозионных и оползневых процессов;
21
• в условиях горного рельефа имеет место склоновая дифференциация природных ком-
плексов и лесной растительности соответственно различной ориентации склонов по сторонам света, высоте над уровнем моря, различным микроклиматическим условиям, особенностям инсоляции и обводнения.
Взаимообусловленность элементов озеленения можно проследить в историческом аспекте
на примере центральной части г. Москвы.
Сохранившийся в городе до сих пор целый ряд садов, скверов и бульваров был создан на
базе гидрографической сети в затапливаемой пойме и ниже долины ручья на надпойменных
террасах р. Неглинки. Западный участок Бульварного кольца заложен в долине ручья Черторыя,
впадавшего в р. Москву у Храма Христа Спасителя. Есть основания полагать, что Петровский и Рождественский бульвары проходят в поймах р. Неглинки, а Чистые пруды находятся
в верховьях р. Рачки.
2.3. Особенности учета и оценки природных факторов
Методология оценки природных условий встраивается в традиционную схему разработки
раздела ООС в составе генерального плана города, в значительной мере предопределяя перечисленные далее входные результаты, влияющие на концепцию природного каркаса:
• схема планировочных решений, преимущественно природообусловленных;
• схема комплексной оценки состояния ОС;
• режимы регулирования градостроительной деятельности.
В ряду ведущих природных факторов, в том числе климатических, для целей формирования природного каркаса на городском и муниципальном уровнях выступают геоморфологические комплексы и рельеф, открытые водные объекты (гидрогеология), природные комплексы, лесные массивы и др.
Элементы геоморфологии и рельеф требуют повышенного внимания к их оценке, что
связано с необходимостью установления соответствующих режимов обоснования градостроительной и хозяйственной деятельности для предупреждения развития неблагоприятных инженерно-геологических процессов, возникновения ЧЭС природообусловленного характера.
Основные принципы оценки элементов геоморфологии связаны с:
• выделением в качестве «равноправного» структурного элемента природного каркаса
неудобных, неблагоприятных для градостроительного освоения территорий по инженерногеологическим условиям с их обоснованием функционального использования, а это в известной мере связано с ресурсосбережением (охраной земельных, почвенных и прочих ресурсов);
• разработкой соответствующей системы природоохранных мероприятий ландшафтно-
планировочного и отраслевого средозащитного характера с широким использованием приемов
лесомелиорации.
Основные принципы учета рельефа местности при формировании природного каркаса на
городском и региональном уровнях связаны с:
• особенностями изменения микроклиматических условий под влиянием форм рельефа
(повышенная продуваемость, застойные явления, туманы; трансформации температурновлажностного режима и степени обводненности почв);
• повышенной уязвимостью геологической среды в условиях сложного (горного) рельефа;
• закономерностями миграции загрязняющих веществ (тяжелые металлы и пр.) под
влиянием взаимосвязанных с рельефом ландшафтных особенностей;
• крутизной склонов (крутосклоны выше 20–30°), в значительной мере обусловливаю-
щей планировочные ограничения развития застройки;
22
• склоновой дифференциацией лесорастительных условий, закономерностями распро-
странения лесных массивов (например водораздельные пространства) и насаждений различного породного состава и многое др.
Принципиальные методологические подходы к учету водного фактора предопределяются
прежде всего тем, что природный каркас повсеместно формируется на базе гидрографической сети. Обязательность всестороннего учета водного фактора, в частности, продиктована:
• высокой подверженностью антропогенным воздействиям, в том числе ввиду транзит-
ного и аккумулятивного характера загрязнения (вода — индикатор качества окружающей
природной среды); повышенной уязвимостью малых рек и особо ценных водных экосистем;
• экологическими рисками, связанными с затоплением и подтоплением территорий;
• высокой ландшафтно-эстетической значимостью открытых водных объектов, во мно-
гом предопределяющих индивидуальный ландшафтный облик и функционально-планировочную структуру города;
• рекреационными потребностями (купание, водные виды спорта и дp.); экологически
особо важной взаимосвязью между водным фактором и гидрологической ролью лесов и их
сохранностью.
При ландшафтно-планировочной и функциональной организации прибрежных территорий
необходимо учитывать:
• микроклиматическое влияние открытых водных объектов (терморегулирующее, с по-
вышением влажности воздуха, усилением скорости ветра);
• микрорайонирование ландшафтных ситуаций, особенно в стыковой зоне «суша —
крупная акватория».
В окружающей среде водоохранные зоны и прибрежные защитные полосы с установлением специальных режимов регулирования градостроительной и хозяйственной деятельности повсеместно выступают в ряду ведущих протяженных элементов природного каркаса.
Основные принципы и методологические подходы к учету растительности, природных
комплексов, озелененных территорий связаны прежде всего с оценкой их «ценностных» ха-
рактеристик в природоохранном, экологическом, средозащитном, ресурсосберегающем и историко-культурном отношениях, а также выполнением планировочно-регулятивных функций в самом городе и пригородной зоне.
В связи с этим в числе основополагающих методологических принципов экологической
оценки природных и озелененных территорий должен явиться комплексный подход, позволяющий учитывать многообразие прямых и обратных взаимосвязей «город — природа», когда
они учитываются: а) как объекты охраны; б) как средство защиты природных ресурсов;
в) как средство оздоровления среды жизнедеятельности человека.
При оценке природных комплексов в качестве объектов охраны методологически самостоятельными выступают 2 аспекта: 1) категоризация природных комплексов и озелененных
территорий по природной и историко-культурной ценности; 2) оценка их состояния в условиях антропогенных воздействий.
Поэтому предлагаемая методология предусматривает следующие поэтапные подходы к
решению обозначенных задач:
• систематизацию природных комплексов по их экологической и историко-культурной
ценности (на основе соответствующей паспортизации) с выявлением особо экологически
значимых «природных ядер» (например, зональные, коренные типы лесных биоценозов, особо
редкие, реликтовые экосистемы, исторические ландшафты, памятники садово-паркового искусства) с последующей выработкой соответствующих режимов регулирования градостроительной деятельности;
• систематизацию особо охраняемых природных и историко-культурных территорий (с
их охранными зонами); разработка предложений по их развитию и охране;
23
• систематизацию так называемых «нормативных» территорий, имеющих территори-
альные параметры нормативов и критериев, в соответствии с действующими положениями
нормативно-правовой базы в целях охраны целого ряда природных ресурсов, в том числе:
зоны II и III поясов охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения; зоны охраны
бальнеологических ресурсов, например минеральных вод и лечебных грязей; водоохранные
зоны (прибрежные защитные полосы); зоны охраны береговых ресурсов (морских побережий), прибрежных вод крупных акваторий и др.
При этом отметим, что на практике в пределах планируемых территорий зачастую происходит многократное наложение запретительных регламентаций разной строгости — в природоохранном (в том числе в привязке к отдельным природным компонентам), историкокультурном отношениях, а также требований регулируемого рекреационного использования,
оздоровления среды обитания и отдыха населения и др. Все они должны быть приняты во
внимание при установлении режимов регулирования градостроительной деятельности.
Важное конструктивное значение приобретает обеспечение природоохранного проектирования в городах и пригородных зонах соответствующей методологией оценки: а) антропогенных воздействий на окружающую природную среду; б) оздоровительного и средозащитного воздействия природных комплексов в различных градостроительных ситуациях.
Методические подходы к оценке антропогенных воздействий на состояние окружающей природной среды с использованием соответствующих нормативов и критериев касаются
главным образом учета проблем, создающих угрозу деградации наземных естественных экосистем, ценных природных комплексных лесных массивов, исторических ландшафтов; экосистем, сопряженных с водным фактором, а также наносящих ущерб уникальным представителям растительного и животного мира, состоянию почвенно-растительного покрова и др.
Необходимо отметить, что в ряду традиционных антропогенных воздействий стоят такие, как выбросы и сбросы в атмосферный воздух, водные объекты, выпадение загрязняющих веществ на подстилающую поверхность, в том числе с осадками (например кислотные
дожди); изменение уровня грунтовых вод; внесение химических удобрений и пестицидов в
лесном и сельском хозяйстве, при уходе за зелеными насаждениями в городах (в том числе
противогололедные смеси) и многое др.
В ряду механических повреждений — уплотнение почвы под влиянием «рекреационного
пресса»; расчленение городских и пригородных лесопарков инженерно-транспортными коммуникациями, а в пригородных сельских местностях — неумеренный выпас скота и пр.
Другие причины деградации природных и озелененных территорий связаны с проявлением экзогенных процессов, а также интенсивностью рекреационных нагрузок.
Среди основополагающих методологических подходов к оценке антропогенных воздействий имеются такие, как анализ состояния природных комплексов с учетом их классификации
по строгости режимов охраны, эколого-прогностическая оценка, учет трендовых показателей.
Методические подходы к оценке оздоровительного воздействия основных структурных
элементов природного каркаса (зеленые клинья, крупные лесопарковые массивы, защитные
полосы зеленых насаждений) заключаются в снижении загрязнения воздушного бассейна,
повышении прозрачности городской атмосферы, снижении ультрафиолетовой радиации и
снижении интенсивности «теплового острова», микроклиматической эффективности (в том
числе с использованием метода аналогов в условиях крупного города). Систематизация природных и озелененных территорий по их экологической, средозащитной, ресурсосберегающей, историко-культурной, рекреационной и другой значимости — самостоятельный блок
исследований. В итоге их выполнения обозначаются многие «ядра» и «экологические коридоры» природного каркаса, обосновываются планировочные ограничения развития застройки
по природным условиям и в привязке к ним соответствующих режимов использования.
24
Оценка ландшафтно-планировочных факторов для лесопарков и парков — крупных
структурных элементов каркаса — имеет свои особенности. При покомпонентных оценках
пристальное внимание обращается на состояние растительности как интегральный пока-
затель состояния естественной экосистемы в целом. При этом лесная и парковая раститель-
ность оценивается по-разному: по развернутой программе с использованием эколого-
прогностических оценок, полученных в результате экологической паспортизации наиболее
ценных лесных биогеоценозов; сжато — для озелененных территорий, искусственных
насаждений, лесных культур и т.д.
Сложный творческий процесс, связанный с реконструкцией парковых и лесопарковых
насаждений на стадии изыскательских работ, сопряжен с ландшафтным анализом, включая
градостроительную ситуацию (тип и характер застройки), ландшафтную таксацию с определением общего состояния и возраста древесно-кустарниковых и других насаждений, включая
их санитарное и эстетическое состояние, а также степень деградации.
На природно-исторических территориях (мемориальных ландшафтах, памятниках садовопаркового искусства и историко-культурных мемориалах) после предварительного исследования осуществляется полная инвентаризация всех имеющихся документов и составление карт
всех природных комплексов, мест обитания представителей флоры и фауны. В итоге составляется карта растительности с размещением редких видов растительных групп и указанием антропогенной, рекреационной нарушенности и степени деградации насаждений. Особое внимание уделяется участкам с нарушением гидрологического режима (подтопление, заболачивание, наличие или угроза оползней или осыпей, оврагообразование, эрозионные процессы).
Условия рекреации оцениваются по особенностям микроклимата, по уровню загрязнения
атмосферного воздуха, опасным физическим загрязнениям (шумовое воздействие, вибрация,
электромагнитное излучение, радиация).
Пристальное внимание уделяется оценке почвенного покрова: а) морфометрические показатели указывают его типовую принадлежность; б) физические показатели — воднофизические свойства почвы; в) физико-химические показатели характеризуют истощение
запасов питательных элементов, подщелачивание, подкисление, содержание гумуса, величину
кислотности почв (pH), содержание токсичных веществ и тяжелых металлов; г) биологические показатели характеризуют уровень активной биомассы, разнообразие почвенной мезофауны и др.
При оценке водных объектов особую актуальность приобретает оценка степени остроты
водоохранных проблем по химическим и бактериологическим показателям. Это напрямую
связано с состоянием здоровья населения (питьевое водоснабжение, использование вод открытых водных объектов для полива садов и огородов, а рек и водоемов — для купания и
водных видов спорта), а также и с состоянием сопряженных с водным фактором экосистем,
водной и околоводной фауны, ихтеофауны.
В результате анализируется состояние всех экологически ценных природных объектов
(геологических, водных), природных комплексов, лесных биоценозов и др.
По результатам инженерных изысканий выпускаются графические материалы — природно-ландшафтный опорный план и историко-культурный опорный план. На завершающем
этапе на схеме комплексной оценки состояния окружающей среды отображаются: состояние
природных комплексов; выявленные проблемные ареалы; основные причины и источники
вредных антропогенных (техногенных) воздействий. Все перечисленные выше оценки состояния природной среды отображаются на градоэкологическом опорном плане.
По итогам проведенного анализа на последующих этапах проектирования разрабатываются природоохранные мероприятия, устанавливаются режимы регулирования градостроительной деятельности на природных и озелененных территориях.
25
3. ОХРАНА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПОСЕЛЕНИЙ
ОТ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Одним из основных негативных техногенных воздействий на окружающую среду поселений является загрязнение — внесение в окружающую среду новых, нехарактерных для нее
физических, химических или биологических агентов (компонентов) или превышение в контролируемое время предельно допустимого среднемноголетнего уровня этих агентов в среде,
приводящее к негативным последствиям. Непосредственным объектом загрязнения служит
место обитания биотического сообщества: атмосферный воздух, водная среда, почва и грунты.
Жертвой загрязнения атмосферного воздуха становятся организмы — растения, животные, микроорганизмы, сам человек. Загрязнения воздушной среды делятся на природные,
вызванные какими-либо естественными, как правило, катастрофическими причинами, и антропогенные, возникшие в результате деятельности человеческого сообщества. Природные
загрязнения носят, как правило, распределительный или кратковременно стихийный характер и сравнительно мало влияют на общий уровень загрязнений. Среди антропогенных загрязнений выделяют: химические (проникновения в среду веществ, обычно отсутствующих в
ней или в концентрациях, превышающих нормативные значения); физические (воздействия
на среду какого-либо физического фактора, прежде всего шумового воздействия от движущегося автотранспорта; биологические (случайные или возникшие из-за деятельности человека); механические (засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие, без физико-химических последствий).
Загрязнение окружающей среды современными промышленными предприятиями, как
правило, носит комплексный характер, поскольку в технологиях, существующих в настоящее время производств присутствуют физико-химические, физико-механические и химикобиологические процессы. Выявление и определение их качественных и количественных характеристик позволяет определить функционирование природно-промышленных систем и по
экологическим показателям, воздействующим на природную среду.
Атмосфера является зоной распространения биосферы, необходимой для возникновения
и существования жизни на Земле. Атмосфера участвует в формировании климата, регулирует
тепловой режим Земли, способствует распространению тепла у ее поверхности. Часть энергии Солнца поглощается атмосферой, остальная же энергия, достигая поверхности Земли,
частично уходит в лито- и гидросферу, а частично отражается обратно в атмосферу. Атмосфера предохраняет нашу планету от резких колебаний температуры (без атмосферы поверхность Земли днем нагревалась бы до 100 °С, а ночью охлаждалась бы до –100 °С). Благодаря
наличию кислорода атмосфера служит источником дыхания живых организмов, участвует в
обмене и круговороте веществ в биосфере.
Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. Кроме азота и кислорода, образующих основную массу воздуха, в его состав входят инертные газы, диоксид углерода, водород, водяной пар и др. Состав атмосферы не постоянен по высоте, а меняется в
достаточно широких пределах. Причинами этого изменения являются земное притяжение,
диффузия, действие космических и солнечных лучей. Под влиянием земного притяжения более тяжелые атомы и молекулы опускаются в нижнюю часть атмосферы, а в ее верхней части
остаются более легкие. В табл. 1 представлен состав сухого воздуха в приземном слое.
Загрязнение атмосферного воздуха наносит огромный ущерб городской среде, оказывает
негативное влияние на развитие живых организмов и здоровье людей. Наличие в воздухе загрязнителей ускоряет процессы коррозии металлов, постепенно разрушает здания и сооружения, памятники истории и культуры, ухудшает качество питьевой воды, промышленных
изделий и материалов.
26
Таблица 1
Компонент
Содержание, % (по объему)
Азот N2
78,11
Кислород O2
20,95
Аргон Ar
0,934
Диоксид углерода CO2
0,034
Неон Ne
18,18⋅10–4
Гелий He
5,24⋅10–4
Криптон Kr
1,14⋅10–4
Метан CH4
1,6⋅10–4
Водород H2
0,5⋅10–4
Оксид азота NO
0,3⋅10–4
Ксенон Xe
0,087⋅10–4
Состав атмосферного воздуха, %
Антропогенные воздействия — наиболее опасные источники загрязнения. Человеческое
сообщество в результате своей хозяйственной деятельности ежегодно выбрасывает в атмосферу более 19 млрд т загрязняющих веществ, в том числе более 15 млрд т углекислого газа
(СО2), 200 млн т окиси углерода (СО), более 500 млн т углеводородов, 120 млн т золы и др.
Антропогенные выбросы в атмосферу подразделяются на первичные — выбросы, поступающие в атмосферу непосредственно от различных источников, и вторичные — продукт,
образованный вследствие взаимодействия в атмосфере первичных выбросов с различными
веществами (кислородом, аммиаком, водой и др.). Вторичные выбросы — более опасные и
токсичные. Например, в результате процессов горения в атмосферу выбрасываются первичные загрязнители — оксид азота NO и оксид серы SO2. В результате химических реакций эти
загрязнители превращаются во вторичные:
2NO + O2 → 2NO2;
NO2 → NO + O;
O2 + O → O3;
SO2 + OH– → HSO3;
HSO3 + HO → SO3 + 2OH;
SO2 + HOO– → SO3 + OH;
SO3 + H2O → H2SO4.
Вещества, загрязняющие атмосферу (твердые, жидкие и газообразные), оказывают вредное
воздействие непосредственно или после химических превращений в атмосфере, а также при
реакциях с другими веществами.
Промышленная пыль образуется в результате механической обработки различных материалов (дробление, размол, взрывание и др.), тепловых процессов (сжигание, прокаливание,
сушка), транспортировки сыпучих материалов и при их складировании. Увеличение запыленности атмосферного воздуха ведет к ухудшению микроклимата города: увеличению числа туманных дней, уменьшению прозрачности атмосферы, а следовательно, к снижению видимости, освещенности и увеличению ультрафиолетовой радиации.
Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров, распылении и разливе жидкостей, в результате химических реакций; газообразные загрязнители — в результате
различных химических реакций (окисления, восстановления, обжига руд и нерудного минерального сырья). При сжигании топлива образуются огромные количества газообразных
соединений: оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов. Крупным
27
источником газообразных выбросов является химическая промышленность: производство
вещество:
класс опасности:
СО
4
NO и NO2
2
SO2 и SO3
3
V2O5
1
CxНx, в том числе C20H12
2
Бенз(α)пирен
1
Пыль, зола, сажа
3
1,
ПДК
фпредпр от вещ.
=
+ СС
фосфорных удобрений, электрохимические процессы (например производство алюминия),
процессы выпаривания и дистилляции.
Из всей массы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от антропогенных источников, 90 % составляют газообразные, 10 % — твердые и жидкие вещества.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ ПРЕДПРИЯТИЯ»
Цель РПР — расчет предельно допустимых выбросов вредного вещества промышленного предприятия и максимальной концентрации вредного вещества в приземном слое воздуха, а также определение размеров санитарной зоны защиты этого предприятия.
Загрязнение воздуха в пределах городских территорий (особенно крупных городов) связано с выбросом промышленностью и автотранспортом в атмосферу большого количества
вредных веществ. При достижении высоких концентраций пероксиацилнитрата (ПАН) и
озона (О3) образуется фотохимический смог, при котором у человека нарушается механизм
переноса гемоглобином кислорода и может прерываться дыхание. Особенно часто фотосмог
формируется в холодное время при высокой влажности и безветренной погоде. Поэтому в
промышленных городах установление на длительное время (несколько суток) безветренной
погоды (скорость ветра менее 0,5 м/с) считается чрезвычайной ситуацией в атмосфере, о которой сообщается в метеосводках. Значительную долю загрязнения воздушного бассейна в
городах и поселках дают ТЭЦ и котельные. Так, при использовании котельными в качестве
топлива мазута и особенно угля в воздух выбрасываются:
При этом наиболее токсичными и опасными являются выбросы сернистого ангидрида,
которые, смешиваясь с водяными парами воздуха, образуют растворы серной и сернистой
кислот (эффект кислотных дождей).
Для контроля за уровнем загрязнения окружающей среды и в частности воздуха Минздравом России устанавливаются величины предельно допустимых концентраций (ПДК) для
всех загрязняющих веществ. Так, основное законодательное требование по охране воздуха
гласит: «Концентрация любого загрязняющего вещества в воздухе (Сх) должна быть меньше
или равна предельно допустимой величине (Сх ≤ ПДК)». В зонах отдыха городов, на курортах, в зонах санитарной охраны Сх ≤ 0,8 ПДК.
Для того чтобы загрязнение воздуха не превышало ПДК, предприятиям для каждого вида
выбрасываемого в воздух загрязняющего вещества устанавливаются предельно допустимые
выбросы (ПДВ).
Величина ПДВ определяется из условия
где Сф — фоновая концентрация вещества.
28
Таким образом, ПДВ предприятия — это такие выбросы вредных веществ, которые со-
,
)(
ПДВ
3
1
2
ф
ТV
nmFA
HСПДК
∆
η⋅⋅⋅⋅
−
=
здают их приземную концентрацию (т.е. концентрацию на высоте 1,5 м), большую, чем ПДК.
При множественных источниках загрязнения (крупные комбинаты, промышленные зоны)
или для неорганизованных источников (транспорт, передвижные установки) устанавливается
суммарный ПДВ.
Величина ПДВ для каждого предприятия по каждому веществу определяется расчетом и
утверждается органами Санэпиднадзора Минздрава России. До тех пор, пока выбросы предприятия укладываются в ПДВ, оно платит налоги только за использование природных ресурсов. Как только замеры на санитарном посте показали, что выбросы превысили ПДВ, предприятие платит крупные штрафы, и тем выше, чем больше величина превышения утвержденных ПДВ. Это и есть законодательно утвержденный механизм охраны воздушного бассейна. В
связи с этим становится очевидной необходимость уметь определить и рассчитать ПДВ.
Расчет величины ПДВ для одиночного источника (с крупным устьем источника выброса) для неблагоприятных метеорологических условий рассеяния, т.е. при скорости ветра
Vн = 0,5 м/с, производится по формуле
(1)
где Сф — фоновая концентрация вредного вещества, принимаемая только по официальному
документу органов Минприроды, мг/м3;
Н — высота источника выброса;
А — коэффициент стратификации (берется по таблице ОНД-86), А = 120…150. Смысл
коэффициента в том, что над равнинным районом вертикальное перемещение воздуха минимально, при увеличении степени расчленения рельефа оно возрастает, достигая максимума в
горной местности;
F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ:
для газообразных веществ, скорость упорядоченного оседания которых равна 0, F = 1; для
мелкодисперсных аэрозолей (пыль, зола, V2O5) при степени очистки более 90 % F = 2, а при
степени очистки менее 75 % F = 3;
m, n — безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной
смеси из источника. При круглом устье и конусной трубе m и n близки к 1, при другой форме
устья (прямоугольной, щелевидной, решетчатой) коэффициенты увеличиваются до 4;
η — коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50 м η = 1
и его величина зависит от соотношения ширины и высоты трубы, высоты препятствия и от
соотношения ширины и высоты препятствия;
V1 — расход газовой смеси, м3/с; V1 = (πD2/4)W0, здесь W0 — скорость истечения газовой
смеси из трубы, м/с; D — диаметр трубы;
∆Т — разница температур выбрасывания газовоздушного потока и окружающего воздуха,
∆Т = Тг – Тв, здесь Тв — средняя температура самого жаркого месяца; в отопительный сезон
за Тв принимается среднемесячная температура самого холодного месяца.
Таким образом, может быть рассчитана величина ПДВ для любого одиночного источника
по любому вредному компоненту. Но на практике чаще необходимо решать другую задачу:
как по единовременному замеру состава газовоздушной смеси, выходящей из источника
(трубы) загрязнения, определить максимальную концентрацию вредных веществ в приземных слоях воздуха и на каком расстоянии от источника загрязнения эта концентрация будет
наблюдаться.
29
Максимальная концентрация вредного вещества Сm в приземном слое воздуха при за-
,
Δ
η
3
1
2
TVH
nmFMА
С
x
⋅⋅⋅⋅⋅
=
,
4
α )(5 HF
X
m
⋅−
=
⋅
⋅+=
3
3
0
1,3 8000,281 2,48α
H
DW
;SCС
mx
=
432
0
при 1 3 8 6 ;
x
m mmm
X XXX
S
X XXX
−
<= − +
1
2
1,13
при1 8
0,13 1
x
m
m
X
S.
X
X
X
−
< ≤=
+
,
xzу
CSC ⋅=
,
)451712,85(1
1
2432
YYYY
z
tttt
S
++++
=
,
2
2
X
yU
t
Y
⋅
=
данных (измеренных) выбросах определяется по формуле
(2)
где Мх — количество какого-либо вредного вещества, выбрасываемого в воздух из источника
загрязнения.
Расстояние от источника загрязнения, на котором будет наблюдаться максимальная концентрация Сm, определяется по уравнению
(3)
где α = 5,7 при холодных выбросах, т.е. при ∆Т ≈ 0°
и
при горячих выбросах, т.е. при ∆Т >> 0° и при неблагоприятных метеоусловиях — штиле
(при скорости ветра W0 ≤ 0,5 м/с).
Для расчета концентраций вредных веществ на любых других расстояниях S от источника
выбросов (на расстоянии, отличном от Хm) применяется формула
После получения поля значений Сm и Сх можно построить кривую распределения концентраций загрязнения по оси факела. Максимальная концентрация вредных веществ в любой
точке в направлении, перпендикулярном направлению факела, может быть рассчитана по
формуле
где
здесь
при U ≤ 5 скорость ветра можно принять 0,5 м/с.
Расчет кривой распределения концентраций вредных веществ и расстояния, на котором
будет наблюдаться максимальная концентрация, производится для случая неблагоприятных
метеорологических условий (НМУ), т.е. почти полного отсутствия ветра. Обычно принимается, что НМУ наступает при скорости ветра 0,5 м/с и менее. Естественно, что при больших
скоростях ветра кривая распределения загрязнения растянется в длину.
На кривой распределения концентраций вредных веществ выделяются 3 основных зоны:
зона выброса факела, характеризующаяся относительно небольшими концентрациями загрязнения; зона максимального задымления; зона постепенного снижения уровня загрязнения (зона релаксации). Зона максимального задымления должна располагаться внутри сани-
тарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия.
Используя уравнение (2), можно решать и обратную задачу, т.е. находить максимальную
мощность выброса или оптимальную высоту трубы, приравнивая максимальную концентрацию к предельно допустимой или некоторой ее доле.
30