Основи екології_2012

11

Розрахунок виконується для стійкого стану тропосфери при несприятливих метеорологічних умовах, які характеризуються коефіцієнтом стратифікації атмосфери і небезпечною швидкістю вітру. Причому небезпечна швидкість вітру не є метеорологічним чинником, а залежить тільки від параметрів джерела викидів. При стійкому стані тропосфери, тобто коли температурний градієнт становить менш 1°С на 100 м висоти від рівня землі, газовий факел викиду має конусоподібну форму, а струмінь торкається землі на значних відстанях від джерела викиду.

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини См (мг/м3) при викиді газоповітряної суміші з одиночного джерела із круглим устям досягається при несприятливих метеорологічних умовах на відстані Xм (м) від джерела і визначається по формулі:

де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери, безрозмірна величина; М – маса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу в одиницю часу, г/с;

F – коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі, безрозмірна величина;

m і n – коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з устя джерела викиду;– коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості, безрозмірна вели-

чина (у випадку рівної та слабо пересіченої місцевості з перепадом висот, що не перевищує 50 м на 1 км, = 1);

H – висота джерела викиду над рівнем землі, м; V1 – витрата газоповітряної суміші, м3/c;

T – різниця між температурою газоповітряної суміші (Тг), що викидається, і температурою навколишнього атмосферного повітря (Тп), °C;

Примітка: у випадку так званих «холодних викидів» ( T ≈ 0) і для «гранично малих небез-

печних швидкостей вітру» (менш 0,5 м/с) розрахунок См виконується по формулах (3.9) і (3.11), що є окремими випадками загальної формули (3.1).

Висота джерела Н над рівнем землі і діаметр устя труби D приймаються за фактичним даними або за завданням викладача.

Значення потужності викиду М і витрати газоповітряної суміші V1 при проектуванні підприємств визначається розрахунком у технологічній частині проекту або приймаються відповідно до діючими для даного виробництва (процесу) нормативами. У розрахунку приймаються поєднання М и V1, що реально

Стратифікація атмосфери – це розподіл температури повітря по вертикалі, що обумовлює умови рівноваги в атмосфері, що сприяють розвитку вертикальних переміщень повітря. При нестійкій стратифікації атмосфери температура убуває з висотою, що сприяє атмосферній конвекції.

12

мають місце протягом року при звичайних умовах експлуатації підприємства, при яких досягається максимальне значення См.

Витрата газоповітряної суміші V1 (м3/с) визначається по формулі:

де D – діаметр устя джерела викиду, м;

ω0 – середня швидкість виходу газоповітряної суміші з устя джерела викиду, м/с.

Увипадку викиду газоповітряної суміші із джерела із прямокутним устям

урозрахунках приймається еквівалентний діаметр устя Dе (м), розрахований по формулі:

де L – довжина устя, м; b – ширина устя, м.

Значення коефіцієнта А, що відповідає несприятливим метеорологічним умовам, при яких концентрація шкідливих речовин в атмосферному повітрі максимальне, приймається рівним:

Європейської території СНД, районів України південніше 50˚ північної широти,

Значення безрозмірного коефіцієнта F приймається:

для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів (пилу, золи і т.п., швидкість упорядкованого осідання яких практично дорівнює нулю) – 1;

для дрібнодисперсних аерозолів (крім указаних вище) вибирають із умов:

Для виробництв, де протягом усього року спостерігається інтенсивна конденсація пари з газів, що відходять, а також коагуляція вологих пилових часток, не залежно від ефективності очищення газу, коефіцієнт F приймається рівним 3.

При визначенні Т варто приймати температуру навколишнього атмосферного повітря Тп (°C), рівній середній максимальній температурі зовнішнього повітря найбільш жаркого місяця року по СНиП 2.01.01-82 або СНиП 23.01-99, а для котелень, що працюють за графіком, використовують температуру самого холодного місяця. Температуру газоповітряної суміші Тг (°C), що викидається в атмосферу, приймають по діючим для даного виробництва технологічним нормативам.

13

Для розрахунку коефіцієнтів m і n попередньо потрібно розрахувати допоміжні параметри f, Vм, V'м, fe:

Коефіцієнт m визначається залежно від f по формулах:

Для fe < f < 100 значення коефіцієнта m обчислюється при f = fe.

Коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від Vм по формулах:

Для «холодних викидів» (f 100 (або T ≈ 0) і V'м 0,5) аспіраційних, аераційних і інших установок при розрахунку См замість формули (3.1) використовується формула:

причому коефіцієнт n визначається залежно від V'м по формулах (3.9).

14

Для «гранично малих небезпечних швидкостей вітру» (f < 100 і Vм < 0,5

або f 100 і V'м < 0,5) розрахунок См виконується по формулі:

Відстань Хм (м) від джерела викидів, на якому приземна концентрація при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См, визначається по формулі:

де d – безрозмірний коефіцієнт.

При f < 100 коефіцієнт d визначається залежно від Vm по формулах:

При f ≥ 100 (або T ≈ 0) значення коефіцієнта d є залежним від V'м по формулах:

Значення небезпечної швидкості вітру Uм (м/с) на рівні флюгера (звично 10 м від рівня землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См, у випадку f < 100 визначається по формулах:

Рекомендована література

1.Сборник методик по расчетам выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986.;

2.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. – Л.: Гидроме-

теоиздат, 1987. – 95 с.;

3.Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. – С-Пб.: НИИ Атмосфера,

2002.;

4.СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М.: Стройи-

здат, 1983.

Приклад

Розрахувати максимальну приземну концентрацію шкідливої речовини, визначити відстань від джерела викидів і небезпечну швидкість вітру для ТЕС, розташованої в пригороді Донецька (Курахово), при наступних параметрах джерела: висота труби H = 250 м, діаметр труби D = 8 м, середня швидкість виходу газоповітряної суміші ω0 = 8 м/с, температура газів Tг = 138°С, кількість викидів диоксиду сірки МSO2 = 1086 г/с, коефіцієнт осідання часток F = 1.

Параметри місця розташування джерела: районний коефіцієнт стратифікації атмосфери А = 200; температура зовнішнього повітря Tв = 23°С, коефіцієнт, що враховує рельєф місцевості = 1.

Рішення

1. Визначаємо об'ємну витрату газоповітряної суміші (формула 3.2):

2. Визначаємо перегрів газоповітряної суміші:

T Tг Tв 138 23 115.

16

3. Визначаємо безрозмірні параметри f (формула 3.4) і Vм (формула 3.5):

4. Обчислюємо коефіцієнт m (формула 3.8), що визначається залежно від

f:

5. Визначаємо коефіцієнт n (формула 3.9) залежно від Vm: n 1, тому що Vм 2.

6. Розрахуємо приземну концентрацію См (формула 3.1):

7. Визначаємо безрозмірний коефіцієнт d (формула 3.15) залежно від Vm: d 7 Vм 1 0,28 3 f 7 3,71 1 0,28 3 0,07 15,04.

8. Визначаємо відстань Хм від джерела викидів, на якому приземна концентрація См при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення (формула 3.14):

9. Визначаємо небезпечну швидкість вітру Uм, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См.

Для випадку f < 100 і Vм > 2 небезпечна швидкість вітру визначається по формулі 3.17:

U м Vm 1 0,12 f 3,711 0,120,07 3,83 м/с.

Відповідь: Максимальна приземна концентрація диоксиду сірки буде досягнута на відстані 3761 м від джерела викиду при швидкості вітру 3,83 м/с і складе 0,115 мг/м3. Ця концентрація значно менше ГДК . Таким чином, дане джерело викидів забезпечує розсіювання шкідливих речовин до безпечних концентрацій.

17

ЗАНЯТТЯ № 4

Екологічні проблеми навколишнього середовища та його охорона

Мета роботи. Розглянути основні екологічні проблеми в Україні і світі, визначити основні її причини та напрямки їх вирішення.

План

1.Антропогенні зміни поверхні літосфери.

2.Надра Землі, їх використання та охорона.

3.Ґрунт як головний засіб сільськогосподарського виробництва та середовище життя.

4.Антропогенне виснаження ґрунтів.

5.Охорона і раціональне використання ґрунтів.

6.Структура та екологічні функції гідросфери.

7.Вплив господарської діяльності людини на водне середовище.

8.Світові проблеми прісної води.

9.Основні заходи охорони і раціонального використання природних вод.

10.Екологічні проблеми деяких водних екосистем України.

11.Будова і склад атмосфери.

12.Антропогенне забруднення атмосфери.

13.Охорона повітряного середовища від забруднення.

14.Антропогенні зміни клімату Землі.

15.Руйнування озонового шару Землі і шляхи його захисту.

Рекомендована література

1.Білявський Г.О., Падун М.М., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології. - К.:

Либідь, 1995.- 364с.

2.Основи екології та екологічного права: Навчальний посібник / Бойчук Ю.Д., Шульга М.В., Цалін Д.С., Дем'яненко В.І. – Суми: ВТД "Університетська кни-

га", 2005. – 368 с.

3.Батлук В.А. Основы экологии и охрана окружающей среды. - Львов: Афиша,

2001.- 333с.

4.Подкорытов Н.П. Природа и экология Донбасса.- Донецк: Донетчина, 1998.-

288с.

5.Шаприцкий В.Н. Защита атмосферы в металлургии. М.: Металлургия, 1984.-

216с.

6.Красавцев Г.Н., Ильичёв Ю.И., Кашуба А.И. Рациональное использование и защита водных ресурсов чёрной металлургии.- М.: Металлургия, 1989.- 288 с.

18

Контрольні питання

1.Що таке літосфера і яку вона має будову?

2.Назвіть основні види негативного впливу людської діяльності на літосферу.

3.Які екологічні проблеми виникають у зв'язку з видобутком корисних копалин? У чому полягає суть їх охорони і раціонального використання?

4.Назвіть фактори ґрунтоутворення. Які екологічні функції в біосфері виконує ґрунт?

5.Що таке родючість ґрунту і від чого вона залежить?

6.Опишіть екологічні наслідки основних видів антропогенного впливу на ґрунт.

7.Які типи руйнації і деградації ґрунтів ви знаєте? Які причини їх виникнення?

8.Поясніть суть основних заходів охорони ґрунтів.

9.Що таке гідросфера? Яка її структура і роль в житті біосфери?

10.Як океан впливає на клімат?

11.Як відбувається самоочищення води в гідросфері?

12.Назвіть види, джерела та екологічні наслідки забруднення поверхневих і підземних вод.

13.Що таке евтрофікація водойм?

14.Чим загрожує забруднення води нафтою і нафтопродуктами?

15.З чим пов'язаний дефіцит прісної води у світі? Визначте основні шляхи його усунення.

16.Які перспективи і екологічні проблеми пов'язані з використанням підземних вод?

17.Яка роль в охороні водних ресурсів належить меліоративним заходам?

18.Дайте характеристику основним методам очищення стічних вод.

19.Назвіть головні екологічні проблеми та шляхи їх подолання для основних водних екосистем України.

20.Яка будова і газовий склад атмосфери?

21.Які екологічні функції виконує атмосфера?

22.Дайте оцінку ролі різних галузей промисловості в забрудненні атмосфери.

23.Які токсичні речовини потрапляють в атмосферне повітря від автотранспорту?

24.Як називається отруйна суміш диму, туману й пилу? До яких екологічних наслідків вона призводить?

25.Чим викликаються кислотні дощі і як вони впливають на навколишнє середовище?

26.Поясніть механізм парникового ефекту і проаналізуйте його екологічні наслідки.

27.Чому виснаження озонового шару Землі належить до найважливіших екологічних проблем сучасності?

20

Якщо для конкретного виду промислових відходів розроблено та впроваджено технологію утилізації, знешкодження або оброблення, які призводять до усунення чи значного зменшення негативного впливу відходів на біоценози об'єктів довкілля, насамперед ґрунту, слід визначати клас небезпеки відходів – за LD50 згідно з формулами 5.1 і 5.2:

де Кi – індекс токсичності кожного хімічного інгредієнта, що входить до складу відходу (величину Кi округлюють до першого знаку після коми); lg(LD50)i – логарифм середньої смертельної дози хімічного інгредієнта при введенні в шлунок.

S – коефіцієнт, який відображає розчинність хімічного інгредієнта у воді (за допомогою довідника знаходять розчинність хімічного інгредієнта у воді в грамах на 100 г води при температурі не вище 25°С, цю величину ділять на 100 і отримують безрозмірний коефіцієнт S, що в більшості випадків знаходиться в інтервалі від 0 до 1);

F – коефіцієнт леткості хімічного інгредієнта (за допомогою довідників визначають тиск насиченої пари в мм рт. ст. інгредієнтів відходу при температурі 25°C, що мають температуру кипіння при 760 мм рт. ст. не вище 80°C; одержану величину ділять на 760 і отримують безрозмірну величину F, яка знаходиться в інтервалі від 0 до 1);

Св – кількість даного інгредієнта в загальній масі відходу, т/т; i – порядковий номер конкретного інгредієнта.

Після розрахунку Кі для інгредієнтів відходу, вибирають не більше 3, але не менше 2 ведучих, які мають найменші значення Кі; при цьому К1 < К2 < К3, крім того, повинна виконуватися умова 2×К1 ≥ К2 чи К3.

Сумарний індекс небезпеки (K∑) обчислюється за допомогою двох або трьох вибраних індексів токсичності по формулі:

де КΣ – сумарний індекс небезпеки.

Після розрахунку КΣ, за допомогою табл. 5.1, визначають клас небезпеки та ступінь токсичності відходу.

Таблиця 5.1 – Класифікація небезпеки відходів за LD 50