15

Практична робота №1 Оцінка рівня забруднення атмосферного повітря урбОекосистем

Мета роботи: ознайомитись із методикою оцінки рівня хімічного забруднення атмосферного повітря міст, провести розрахунок критерію небезпеки забруднюючих речовин.

Теоретична частина

В атмосферне повітря міст та інших населених місць надходить велика кількість забруднюючих речовин (ЗР) як основних, так і специфічних, що викидаються окремими підприємствами, виробництвами, цехами. Перелік речовин для вимірювання на стаціонарних, маршрутних постах і при підфакельних спостереженнях встановлюється на основі даних про склад і характер викидів із джерел забруднення і метеоумов розсіювання домішок. З цією метою визначаються речовини, що викидаються підприємствами міста й оцінюється можливість перевищення ГДК цих речовин. У результаті складається перелік речовин, що підлягають контролю в першу чергу. Принцип вибору пріоритетних ЗР для включення в список, що базується на використанні параметра споживання повітря (СП) і критерія небезпеки і-ї ЗР (КНР_і) (ОНД-90). При використанні СП оцінюється реальний рівень та необхідний .

(1.1)

(1.2)

де М_і – сумарна кількість викидів і-ї домішки від усіх джерел, розташованих на території міста, т/рік;

q_і – концентрація, встановлена за даними спостережень чи розрахунків, мг/м³.

Оцінюється, чи буде середня або максимальна концентрація домішки при даних викидах перевищувати, відповідно, ГДК_м.р., і ГДК_с.д.. Якщо то очікувана концентраціядомішки в повітрі може бути рівною ГДК чи перевищить її і, отже, і-та домішка повинна контролюватися. Перелік речовин для організації спостережень встановлюється порівнянням і СП_Т для середніх (СП_с.д.) і максимальних (СП_м.р.) концентрацій домішки.

Критерій небезпеки і-ї ЗР (КНР_і) визначається за формулою:

(1.3)

де М_і – сумарний викид і-ї ЗР на контрольованій території (місто, район, область), т/рік,

– середньодобова гранично-допустима концентрація і-ї ЗР, мг/м³;

– константа, що враховує клас небезпеки і-ї ЗР. Значення і клас небезпеки конкретної ЗР встановлюються по НТД. Значення ,приведені в табл.1.1.

Таблиця 1.1

Клас небезпеки ЗР	1-й надзвичайно-небезпечні	2-й високо- небезпечні	3-й помірно-небезпечні	4-й мало- небезпечні
Значення	1,7	1,3	1,0	0,9

Застосуванням формули (1.3) фактично виробляється приведення параметрів небезпеки і-ї ЗР до речовин 3-го класу небезпеки (наприклад, SO₂) для одержання співставних результатів.

Виходячи з отриманих значень КНР_і, визначають категорію небезпеки ЗР на контрольованій території відповідно табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Категорія небезпеки	1	2	3
КНРі	менше 103	103-105	понад 105

При складанні переліку найбільш небезпечних ЗР на контрольованій території виходять з наступних пріоритетів:

1. Основні ЗР (СО, NO, NО₂, SО₂, пил).

2. Речовини 1-ї категорії небезпеки (при їхній відсутності – 2-ї категорії).

3. Речовини, для яких на контрольованій території зареєстрована концентрація >5 ГДК.

Отримані значення КНР_і і відповідні категорії небезпеки використовують для цілей державного контролю за підприємствами, що діють на даній території.

Таблиця 1.3– ГДК та клас небезпеки деяких речовин

Назва забруднюючої речовини	ГДКм.р., мг/м­3	ГДКс.д., мг/м­3	Клас небезпеки
Азоту діоксид	0,085	0,04	2
Азоту оксид	0,4	0,06	2
Сірчаний ангідрид	0,5	0,05	3
Аміак	0,2	0,04	2
Завислі речовини	0,5	0,15	3
Оксид вуглецю	5	3	4
Зола ТЕС	0,05	0,02	2
Формальдегід	0,35	0,003	2
Хлор	0,1	0,03	2

При виробничому контролі джерел забруднення, що знаходяться на території підприємства (труб, аераційних ліхтарів та ін.), їх розділяють на 1-у та 2-у категорії, використовуючи максимально разову концентрацію ЗР при несприятливих метеоумовах (с_м), розраховану відповідно до вимог ОНД-86.

До 1-ї категорії відносяться джерела викидів ЗР, для яких:

(1.4)

за умови виконання нерівності

(1.5)

а також джерела, на яких встановлена пилогазоочисне обладнання з ККД > 75% при одночасному виконанні для них умов:

(1.6)

(1.7)

де М – максимальний масовий викид ЗР із джерела, г/с;

Н – висота джерела, м;

ККД – коефіцієнт корисної дії пилогазоочистного обладнання, %. При Н < 10 м ліва частина нерівності (1.7) обчислюється для Н = 10 м.

Крім вище згаданих показників, що характеризують стан забруднення атмосферного повітря населених місць, використовують одиничні і комплексні індекси забруднення атмосфери, що базуються на даних інструментальних спостережень за концентрацією ЗР в атмосфері. Результати багатьох досліджень показали, що дані вимірювань концентрацій домішок у приземному шарі атмосфери міста з достатньою точністю відповідає логарифмічно нормальному розподілу. За рядом спостережень перевіряють гіпотезу про те, чи результати спостережень відносяться до логнормального розподілу й обчислюють його показники, а також значення максимальної концентрації з заданою імовірністю перевищення в 5, 1 і 0,1% випадків ( у загальному випадку – ):

(1.8)

де р = 0,1 % при z = 3,08, р = 1 % при z = 2,3, р = 5 % при z = 1,65,

– усереднена концентрація,

– коефіцієнт варіаціїде–середньоквадратичне відхилення.

Основним критерієм якості атмосферного повітря є значення ГДК. Тому для оцінки стану чи ступеня забруднення атмосфери використовуються одиничні усереднені та разові показники забруднення атмосфери, що при нормуванні на ГДК, називають одиничними індексами забруднення атмосфери (ІЗА). Встановлюють, чи виконуються співвідношення:

і (1.9)

(1.10)

де – разова концентрація домішки,

– середньодобова концентрація домішки.

На підставі перевірки співвідношення (1.9) розраховують число випадків (m) чи повторюваність (g) концентрацій, що перевищують ГДК:

(1.11)

де п – число спостережень за розглянутий період часу;

т – число випадків перевищення разовими концентраціями () рівня при,рівному, відповідно 1; 5; і 10, а і = 1, 2, 3.

Розраховують індекс забруднення атмосфери (І_і) окремою домішкою з урахуванням швидкості зростання ступеня шкідливості речовин, зведеної до шкідливості (небезпеки) SO₂, у міру збільшення перевищення ГДК:

(1.12)

де с_і – константа, що дозволяє звести ступінь шкідливості і-ї речовини до ступеня шкідливості SO₂ (див. табл. 4.1, с_і =);

– середньорічна концентрація домішки, обчислюється за формулою:

(1.13)

де n– число разових чи середньодобових концентрацій, за рік (n > 200 для разових);

– середньомісячна концентрація заj-й місяць.

Для порівняння ступеня забруднення атмосфери в різних містах використовується комплексний ІЗА – безрозмірна функція характеристик ступеня забруднення атмосфери декількома речовинами. Комплексний ІЗА, що враховує l речовин, що наявні в атмосфері, розраховується за формулою:

(1.14)

де q_і – усереднена за часом (місяць, рік), розрахована для міста концентрація і-ї домішки.

Розрахунок ІЗА заснований на припущенні, що на рівні ГДК усі шкідливі речовини характеризуються однаковим впливом на людину (принцип ізоефективності), а при подальшому збільшенні концентрації ступінь їхньої шкідливості зростає з різною швидкістю, що залежить від класу небезпеки речовини.