Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

1)нанесение на карту растительности радиоактивных полей и источников излучений;

2)определение повидового сокращения зеленой массы;

3)прогноз влияния этих изменений на экосистему;

4)расчет ущерба от потерь сельскохозяйственных площадей.

2.5 Оценка устойчивости экосистем

Для экологической системы в целом характерна такая особенность, что в биоценозе организмы поставлены примерно в равные условия. Значения летальных доз для подавляющего большинства биологических видов лежат в области от 3 до 15 Гр.

Таким образом, правомерно говорить о «летальной дозе» для экологической системы, т.е. о некоторой пороговой дозе поглощенной радиации, при превышении которой самостоятельное восстановление экосистемы невозможно и требуется прямое и значительное вмешательство человека для возвращения экосистемы к нормальному функционированию.

Значение этой предельной дозы определяется летальными и генетически значимыми дозами для совокупности той флоры и фауны на данной территории, чье исключение из единой биологической цепи из-за радиоактивного поражения выводит экологическую систему из состояния устойчивого равновесия. Обычно такое уязвимое звено специфично для каждого конкретного региона и представляет собой наиболее радиочувствительную группу растений и животных.

Прогноз устойчивости экосистемы к радиоактивному облучению

Прогноз устойчивости экосистемы определяется в такой последовательности:

1)выявление наиболее значимых элементов экосистемы;

2)определение устойчивости значимых элементов экосистемы к радиоактивному облучению.

3. Расчет категории опасности предприятия в зависимости от массы и номенклатуры выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ

Для определения категории опасности предприятия используют данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу.

Категорию опасности предприятия (КОП) рассчитывают по формуле:

где Mi - масса выброса i-го вещества, т/год; ПДК - среднесуточная предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/м3; п - количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; аi - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью сернистого газа. Определяется по табл. П.1.

Значения КОП рассчитывают при условии, когда Мi/ПДКi>1.

При Мi/ПДКi>1 значения КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

Для расчета КОП при отсутствии среднесуточных значений предельно допустимых концентраций используют значения максимально-разовых ПДК, ориентировочно безопасных

651

уровней воздействия (ОБУВ) или уменьшенные в 10 раз значения предельно допустимых концентраций веществ в воздухе рабочей зоны.

Для веществ, по которым отсутствует информация о ПДК или ОБУВ, значения КОП приравнивают к массе выбросов данного вещества.

По величине КОП предприятия делят на четыре категории опасности. Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности приведены в табл. П.2.

Таблица П.1. Значения а для веществ различных классов опасности

Таблица. П.2. Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности в зависимости от значений КОП

Пример расчета:

Рассчитать категорию опасности швейной фирмы «Россиянка».

На предприятии имеется 20 источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, наименования которых приведены в табл. П.3.

Эффектом суммации обладают диоксид азота и сернистый ангидрид, серная кислота и сернистый ангидрид, сумма взвешенных веществ.

Согласно табл. П.2 швейная фирма «Россиянка» относится к 4 категории опасности.

652

653

4. Определение количества вредных веществ, выделяющихся через лабиринтное уплотнение аппарата

При лабиринтном уплотнении происходит многократное чередование последовательно расположенных зазоров и расширительных камер, что препятствует проникновению газовой смеси из оборудования в окружающую среду. Зазоры в лабиринтном уплотнении составляют примерно 0,2 - 0,5 мм. Количество пара или газа Gсм , г/ч, выделяющихся через лабиринтное уплотнение, можно определить по формуле:

где F - площадь зазора, м2;

p1 и p2 - давление перед лабиринтом и после него, Па; п — число камер лабиринта;

рг.см - плотность газовой смеси или пара в аппарате, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Пример расчета:

Определить количество вредных веществ, выделяющихся через лабиринтное уплотнение крышки аппарата, если известно, что диаметр крышки 1,4 м, величина зазора d= 0,2 мм; число камер лабиринта п = 2 шт.; давление в аппарате p1 = 101425 Па; давление наружной среды p2 = 101323 Па. Состав жидкости в аппарате, % (масс.): вода 40, бензол 30, дихлорэтан 30. Газовая среда в аппарате - воздух с примесью аммиака. Влажность воздуха q = 50%. Концентрация аммиака в воздухе СNH3 = 10 мг/м3. Температура жидкости и газовой

среды в аппарате t = 40°C. Концентрация составляющих газовой смеси составляет, мг/м3: для паров воды Спар - 39876, бензола

Cб - 96258, Сд - дихлорэтана - 81710, Св- воздуха - 1012946.

Решение:

Площадь зазора лабиринтного уплотнения

F = 3,14 1,4 0,0002 = 0,00088 м2

Плотность газовой смеси в аппарате

Рг.см =1,231 кг/м3

Количество газовой смеси, выделяющейся через лабиринтное уплотнение:

Объем газовой смеси, выделяющейся из аппарата:

654

Vсм = (34803/1,231) 10-3 = 28,27 м3/ч.

Количество составляющих газовой смеси, выделяющейся через лабиринтное уплотнение, г/ч: Gi = Ci Vсм

Gпар = 39876 28,27 10-3 = 1127,29;

Gб = 96258 28,27 10-3 = 2721,21;

Gд = 81710 28,27 10-3 = 2309,94;

Gам = 10 28,27 10-3 = 0,283;

Gв = 1012946 28,27 10-3 = 28635

5. Расчет предельно допустимого выброса вредных веществ в атмосферу и максимальной приземной концентрации от одиночного стационарного источника

Расчет ПДВ и максимальной приземной концентрации производится в соответствии с «Методикой расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» (ОНД-86). В основу расчета положено использование следующей формулы: например, для случая нагретых выбросов из близкорасположенных между собой труб

ПДВг = (ПДК − Сф )Н 2 3 V1∆T

АFmnη

где ПДК - максимально разовая ПДК, мг/м3; Сф - фоновая концентрация этого же вещества в воздухе данного населенного пункта, мг/м3; Н - высота труб, м; V - объем дымовых газов, выбрасываемых в единицу времени, м3/с; ∆Т - перегрев газов относительно окружающего воздуха, °С; А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, С2/3 мг град1/3 (для центральной части России равным 120); F - безразмерный коэффициент, определяющий скорость осаждения примесей в атмосфере (для газов и мелкодисперсных аэрозолей F = 1); т и п - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника; η - коэффициент,

характеризующий соответственно неблагоприятные климатические условия и влияние рельефа (для ровной местности η = 1).

Расчет ПДВ для источников холодных выбросов производится по формуле

655

4

ПДВx = (ПДК − Сф )Н 3 8V1

АFnηD

где D - диаметр источника выброса, м.

Пример расчета:

Определить предельно допустимый выброс диоксида серы и его максимальную приземную концентрацию из дымовой трубы котельной высотой Н = 40 м, диаметром устья D = 1,4 м. Мощность выброса диоксида серы М - 12 г/с, средняя скорость выхода дымовых газов из трубы ω - 7 м/с, температура дымовых газов Т - 120°С, температура окружающей среды Т1 - 20°С, ПДКSO2 в атмосферном воздухе - 0,5 мг/м3, фоновая его концентрация - 0,05

мг/м3.

Расчет ПДВ для одиночного стационарного источника с круглым устьем определяем по формуле

ПДВ г = (ПДК − С ф )Н 2 3 V1 ∆ T

АFmn η

Значение коэффициентов тип определяется в зависимости от параметров f и vm.

ω 2 D

f = 1000 0 = 0,4287

H 2 ∆T

где ω0 - средняя скорость выхода дымовых газов из устья трубы, м/с. При значении f < 100,

Коэффициент п при значениях f< 100 определяется в зависимости от V1 и ,vm

при 0,5 ≤ vm < 2

n = 0,532 vm2 - 2,13vm+3,13 = 0,532*1,952-2,13*1,95+3,13 = 1

Таким образом, для диоксида серы

656

Максимальная приземная концентрация диоксида серы для данного источника в атмосферном воздухе определяется по следующей формуле:

6. Определение степени смешения и разбавления сточных вод в водоеме, а также необходимой степени очистки сточных вод

Необходимая степень очистки сточных вод определяется в соответствии с санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы.

В общем виде связь между выбранной степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоем и санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоем выражается формулой

Ссм q + C pαQ ≤ (αQ + q)CПДК

или после алгебраического преобразования

Ссм < αQ (Cпдк − Сф ) / q + Cпдк

где С - концентрация загрязнителя сточных вод, при которой последние могут быть спущены в водоем без нарушения санитарных требований, г/м3; С, - концентрация этой же примеси в воде водоема выше места выпуска сточных вод, г/м3; С - предельно допустимое содержание загрязнителя в воде водоема, г/м3; Q - расход воды в водоеме 95% обеспеченности маловодного месяца, м3 /с; q - расчетный расход сточных вод, м'/с; а - коэффициент смешения, который определяет часть расчетного расхода водоема Q, смешивающегося со сточными водами.

Пример расчета:

Определить степень смешения и разбавления сточных вод в водоеме, а также необходимую степень их очистки по взвешенным веществам при следующих исходных

Расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой

657

Водоем относится к 1-му виду санитарно-бытового водопользования.

6.1. Определение степени смешения и разбавления сточных вод в водоеме у расчетного створа (на 1 км выше по течению от ближайшего

населенного пункта)

Коэффициент смешения а определяется по методам В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера по формуле:

где е - основание натурального логарифма; 0 - расход воды в водоеме, мУс;

L - расстояние до расчетного створа по фарватеру, м; а - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяемый по формуле:

где ϕ - коэффициент извилистости, равный отношению L/Lпр (см. обозначения выше); для расчетного случая ϕ = 11000/10000=1,1; Е; = 1 - для берегового выпуска; ξ =1,5 - для

выпуска в фарватер реки; Е - коэффициент турбулентности диффузии; для равнинных рек определяется по формуле М.В. Потапова

Е = VСР – Нср /200

Для расчетного случая Е=0,3- 1,2/200=0,0018

Вычисляем коэффициент α :

Определяем коэффициент смешения а:

658

Кратность разбавления перед расчетным пунктом водопользования определяем по формуле

n = αQ + q = 24,3 q

6.2. Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам

Согласно санитарным правилам, предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоем, определяется по формуле

m=р(аQ/q+1)+Сф

где р - доустимое по санитарным правилам увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод; для расчетного случая р = 0,25 г/м3; С, - содержание взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод, г/м3.

m = 0,25 (0,86 • 21/0,778 + 1) + 20 = 26,05 г/м3.

Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам определяется по формуле

Э = bобщ − m 100 %

bобщ

где bобщ - концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки, г/м3; bобщ = 298 г/м3.

Э = 298 − 26,05 100% = 91,3% 298

7. Расчет количества воздуха для вентиляции помещений

Необходимое количество воздуха может быть определено различными методами в зависимости от назначения и вида вредных выделений.

1. Метод определения необходимого количества воздуха по кратности воздухообмена применяют для ориентировочных расчетов, когда неизвестны виды и количества выделяющихся вредных веществ (согласно СНиП 245-71 определение количества воздуха по кратности воздухообмена не допускается, за исключением случаев, оговоренных в нормативных документах).

659

Кратностью воздухообмена К называется отношение воздухообмена, создаваемого в помещении, к внутреннему объему помещения:

Эта величина показывает, сколько раз в течение часа весь объем помещения заполняется вводимым в помещение приточным воздухом. Количество приточного воздуха должно быть не менее 30 м3/ч на одного человека при объеме помещения, приходящегося на него, менее 20м3. Если естественное проветривание невозможно, то в такие помещения нужно подавать не менее 60 м3/ч воздуха на одного человека.

2. Для определения воздухообмена из условия удаления из помещения углекислоты СО2 используют формулу

где L – воздухообмен, м3/ч;

G - количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч; Х1 - концентрация СО2 в наружном (приточном) воздухе; Х2 - допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения.

Количество СО2, выделяемое людьми:

Допускаемые концентрации СО2 в помещениях:

660