4.2 Методические основы проведения оценки воздействия на атмосферный воздух

Негативное воздействие загрязнений воздушного бассейна происходит двумя основными путями:

- в результате прямого контакта с загрязненным воздухом;

- в результате выпадения загрязняющих веществ из атмосферы и вторичного загрязнения вод и почв.

Пространственный масштаб воздействия колеблется в чрезвычайно широких пределах в зависимости от характеристик источников загрязнения и объектов воздействия. Основы промышленной экологии рассмотрены в учебном пособии /30/, представлены вопросы природопользования, представлена экологическая характеристика химических производств, как источников загрязнения окружающей среды.

Степень загрязнения атмосферного воздуха определяется наибольшим расчетным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, опасной скорости ветра.

При одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией вредного действия, рассчитывается суммарная концентрация q в долях ПДК:

. (4.1)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С, мг/м³ при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_м и определяется по формуле:

, (4.2)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м; (для наземных источников принимается Н = 2 м);

- коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае равной слабопересеченной местности с перепадом высот меньше 10 м/км принимается равным 1);

V₁ – объемный расход газовоздушной смеси, м3/с;

Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха, ⁰С.

По результатам расчета нормативов ПДВ для каждого стационарного источника выбросов устанавливается суммарный предельный выброс предприятия в целом. ПДВ устанавливают с учетом фоновых концентраций.

Для реконструируемого предприятия расчеты выполняют по фактическому положению и на перспективу.

Для одиночного источника с круглым устьем в случае С_ф < ПДК.

Концентрация загрязняющих веществ от отдельных локальных источников в результате процессов рассеяния и выпадения примесей довольно быстро убывает с расстоянием. Максимальные концентрации отмечаются на расстоянии около 20 высот трубы. Поэтому опасные для здоровья человека концентрации от таких источников наблюдаются, как правило, на площади не более 10-100 кв.км. Для хвойных лесов, чувствительность которых к загрязнению атмосферы в несколько раз выше, чем у человека, площадь поражения растительности может достигать 100-1000 кв.км.

В крупных промышленных агломерациях происходит наложение загрязнения от отдельных источников, и общая площадь негативного воздействия может быть близкой к площади самой агломерации или превосходить ее. Экологические проблемы загрязнения на территории городов рассмотрены в /16/.

При оценке возможного неблагоприятного влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения используются результаты измерения, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест» на стационарных, маршрутных и передвижных постах наблюдения. Результаты наблюдений, полученные с помощью передвижных постов (подфакельные наблюдения), используются лишь в отдельных случаях.

Степень загрязнения атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения ПДК с учетом класса опасности, суммации биологического действия загрязнений воздуха и частоты превышений ПДК.

В соответствии с действующими ПДК для оценки степени загрязнения воздуха используются фактические максимально разовые и среднесуточные концентрации за последние несколько лет, но не менее, чем за 2 года.

Результаты измерений обрабатываются и представляются для каждого поста, вещества и года наблюдения раздельно. По каждому веществу должно быть не менее 200 наблюдений (проб).

Оценка загрязнения атмосферного воздуха по максимально-разовым (разовым) концентрациям.

Для повышения надежности оценки результатов измерений и исключения случайных величин используется статистическая обработка материала, позволяющая с учетом вариаций концентраций получить то ее значение, которое в 95 % случаев будет на уровне или ниже расчетной концентрации (С95). Расчет С95 проводится одним из статистико-расчетных или графических методов.

Кратность превышения (К) рассчитывается путем деления С95 на максимальную разовую ПДК:

. (4.3)

В случае присутствия в атмосферном воздухе веществ, обладающих эффектом суммации биологического действия, рассчитывается приведенная к одному из суммирующих веществ концентрация (С95 пр.) по формуле (см. ОНД-86):

. (4.4)

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха для комбинации суммирующих веществ ведется по приведенной концентрации. Рекомендуется приводить сумму таких веществ к веществу, обладающему менее благоприятным классом опасности.

Загрязнение атмосферного воздуха бенз(а)пиреном (БАП) может иметь ведущее значение только на территориях размещения промышленных предприятий, для которых БАП является одним из ведущих компонентов выброса (анодные заводы, алюминиевая промышленность, коксо-пековая промышленность и др.). При наличии превышений загрязнения по указанным критериям по взвешенным веществам одновременно представляются данные о физико-химических свойствах веществ.

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха по среднесуточным концентрациям.

Для оценки степени загрязнения используются среднесуточные пробы, полученные путем непрерывной аспирации в течение 24 часов или прерывистой аспирации как минимум 4 раза в сутки через равные интервалы времени. Анализируются все концентрации из отобранных среднесуточных проб.

Для каждой среднесуточной концентрации рассчитывается кратность превышения «К». В случае присутствия комбинации веществ, обладающих эффектом суммации, рассчитывается приведенная среднесуточная концентрация С_{сс пр.}

Оценка загрязнения атмосферного воздуха по среднегодовым концентрациям.

Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рассчитываются согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест».

Степень загрязнения воздуха рассчитывается с учетом кратности превышения среднегодового ПДК веществ, их класса опасности, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количества веществ, одновременно присутствующих в воздухе, и коэффициента их комбинированного действия.

Среднегодовые значения ПДКг выражаются через значение средне-суточного ПДКсс по соотношению:

. (4.5)

Значение коэффициента «а» учитывают для различных веществ.

Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности определяется «приведением» их концентраций, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опасности согласно формуле:

, (4.6)

где n - коэффициент изоэффективности,

j - класс опасности (n = 2,3 для j = 1; n = 1,3 для j = 2; n = 0,87 для j = 4). При величинах, нормированных по ПДК концентраций выше 2,5 для 1-го класса, выше 5 для 2-го класса, выше 8 для 3-го класса и выше 11 для 4-го класса, «приведение» к 3-му классу осуществляется путем умножения значений нормированных по ПДК концентраций соответственно на 3,2; 1,6; 1 и 0,7.

Если атмосферный воздух загрязнен веществами, относящимися к разным классам опасности, производится расчет комплексного показателя Р.

Расчет комплексного показателя Р проводится по формуле:

, (4.7)

где Sqrt (Sum (K^i2j)) - корень квадратный из суммы квадратов нормированных по ПДК концентраций, приведенных к таковым концентрациям веществ 3-го класса,

i - номер вещества.

Оценка степени суммарного загрязнения атмосферного воздуха проводится по комплексному показателю Р. При этом, если в комплексном показателе любое из веществ будет иметь значение, превышающее величину показателя для одного вещества, то в этом случае оценка степени загрязнения осуществляется и по этому веществу.

Опасность загрязнения приземного слоя атмосферы рассчитывается по формуле:

, (4.8)

где n - число ингридиентов загрязняющих веществ;

A_i – коэффициент опасности i-го вещества, усл.ед.;

M_i – масса i-го вещества, поступающего в атмосферу, тыс.т.

Коэффициент опасности i-го вещества определяется алгоритмом:

, (4.9)

где C_i - лимитирующая концентрация i-го вещества в организме человека вследствие дыхания;

П₁ –поправка на рассеивание i-го вещества в атмосфере;

П₂ - поправка на вероятность накопления i-го вещества в природных компонентах;

П₃ - поправка на воздействие i-го вещества на различные реципиенты, помимо человека.

, (4.10)

где С_ПДК - среднесуточная ПДК i-го загрязнителя, мг/м³ ;

m – средняя масса человека (70 кг).

Результаты расчета опасности загрязнения приземного слоя атмосферы для Преображенского месторождения приведены в таблице 4.1.

Ущерб, наносимый объектом приземной атмосфере:

, (4.11)

где ^а - показатель удельного ущерба от загрязнения атмосферного воздуха, руб./усл.т. (63.7),

L^а – константа опасности загрязнения атмосферы территорий различных типов (0.05);

Для Преображенского месторождения:

У^а (I пуск. комп.) = 63.7*0.05*3100.43 = 9874.86 усл.тыс.руб

У^а (II пуск. комп.) = 63.7*0.05*10244.688 = 33627.14 усл.тыс.руб

Опасность химического загрязнения почв.

Масса ингредиентов загрязняющих веществ определяется объемом выбросов в атмосферу:

, (4.12)

где М – масса поступивших в почву веществ;

n - число ингредиентов загрязняющих веществ;

M_i - масса i-го вещества выброшенного в атмосферу;

Z_i - поправка на воздушную миграцию в атмосфере (0.5 на расстоянии до 10 км.).

Концентрация ингредиентов в почве:

, (4.13)

где M_i– масса поступившего в почву вещества;

h – мощность слоя загрязненной почвы ( 0.35 м.);

К_р – коэффициент соразмерности (10³ );

S_i – площадь распространения загрязняющего вещества.

Показатель химического загрязнения (ПХЗ):

, (4.14)

По значениям ПХЗ проводится градация опасности химического загрязнения почв: ПХЗ<1 – слабая, 2<ПХЗ<5 – средняя, 6<ПХЗ<10 – сильная, ПХЗ>10 – чрезмерная.

Оценка воздействия на атмосферный воздух проводится при аварийных ситуациях.

Оценка массы загрязняющих веществ выбрасываемых в атмосферу при горении нефтепродуктов:

, (4.15)

где K_a – коэффициент эмиссии вещества, кг/кг;

K_нп – коэффициент полноты сгорания нефтепродуктов

М_i – масса горящих нефтепродуктов, кг.

Таблица 4.1 - Опасность загрязнения приземного слоя атмосферы

Наименование вещества	Ci , (усл.ед.)	Ai , (усл.ед.)	ОJ, I пусковой период, (усл.тыс.т.)	ОJ, II пусковой период, (усл.тыс.т.)
Диоксид азота	0,00057	3947,368	54,25	115,57
Оксид азота	0,000857	2625,4	0,6272	0,627
Сажа	0,0007	14285,7	3,44	3,44
Диоксид серы	0,000714	4200,5	3039,316	10121,9
Сероводород	0,0001142	26269,7	0,4098	1,23
Оксид углерода	0,04286	35	2,2266	1,76
Метан	0,714	2,1	0,0031	0,013
С1 – С5	0,714	2,1	0,0124	0,0008
С6 – С10	0,4286	3,5	0,000268	0,00315
Бензол	0,00143	1050	0,0000105	0,000197
Ксилол	0,0714	21	0,000061	0,000197
Толуол	0,04286	35	0,00007	0,0009
Бенз(а)пирен	0,0143*10-5	210*105	0,145	0,145
Итого			3100,43	10244,688

Таблица 4.2 - Масса загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу при горении нефтепродуктов

Наименование вещества	Kнп	Мi ,кг.	Ka ,кг/кг	M,кг.
Оксид углерода	1	30800	8,4*10-2	2587,2
Сероводород			1,10-3	30,8
Оксиды азота			6,9*10-3	212,52
Оксиды серы			1*10-3	30,8
Сажа			0,17	5236
Бенз(а)пирен			7,6*10-8	0,0023
Медь				15,4*10-4
Марганец				21,56*10-4
Никель				338,8*10-4
Кадмий				2,7*1*10-4
Хром				12,32*10-4
Цинк				55,4*10-4

Оценка ущерба от загрязнения атмосферного воздуха при аварии.

Расчет величины ущерба осуществляется как за сверхлимитный выброс.

, (4.16)

где К_и – коэффициент индексации

К_э – коэффициент экологической ситуации

Н_б – базовые нормативы платы в пределах установленных лимитов

М – масса выбрасываемых веществ, кг.

Таблица 4.3 - Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха при аварии

Наименование вещества	М, т	Нб, руб /т	С, руб
Оксид углерода	2,587	25	68,156
Сероводород	0,0308	10325	335,1
Диоксид азота	0,2125	1372	307,218
Диоксид серы	0,0308	1650	53,551
Сажа	5,236	1650	9103,681
Бенз(а)пирен	0,0023	82500000	199,947
Итого			10067,653

Предусматриваемые в проекте решения, направленные на предотвращение аварийных ситуаций, включают в себя широкий комплекс технических и организационных мероприятий, важнейшими из которых являются:

- обеспечение на стадиях конструирования, строительства и эксплуатации оборудования повышенной надежности за счет увеличения запаса прочности;

- герметизация всех агрегатов и соединений установки и исключение опасных концентраций продукта и его компонентов в окружающей среде при всех режимах работы;

- применение специальных сталей и интенсивной коррозионной защиты оборудования;

- применение автоматизированных систем аварийной защиты, блокировок, управление и контроля технологических параметров основных производственных процессов;

- остановка технологического процесса при прекращении энергопитания без образования взрывоопасной ситуации;

- молниезащита от прямых ударов и вторичных проявлений молний;

- оборудование площадки пожарной сигнализацией и необходимым количеством средств пожаротушения;

- планирование и подготовка аварийно-спасательных мероприятий.

Уровень проработки мероприятий определяется критерием необходимости обеспечения безопасности людей и защиты окружающей природной среды, при возможных, хотя и маловероятных, аварийных выбросах загрязняющих веществ.