Оценка степени воздействия выброса загрязняющего вещества на атмосферу для одиночного источника

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат 3

Введение 4

1 Естественный состав и основные виды техногенных загрязнений атмосферы 5

1.1 Естественный состав атмосферы 5

1.2 Источники загрязнения атмосферы 6

1.3 Аэродисперсные системы 7

1.4 Газообразные вещества и пары 8

2 Методики расчетов промышленных выбросов в атмосферу 11

2.1 Основные экологические термины и определения 11

2.2 Расчет концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий 14

2.2.1 Общие положения 14

2.2.2 Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника 16

2.3 Расчет платежей за загрязнение атмосферного воздуха 20

3 Практическая часть 22

4 Литература 25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

БГТУ 00.00.ПЗ

 Разраб.

Корнеевец К.В.

 Провер.

Колесников

 Реценз.

 Н. Контр.

 Утверд.

Колесников

РЕФЕРАТ

Лит.

Листов

1

БГТУ 7221302812

Реферат

Курсовая работа включает пояснительную записку на 25 страницах, содержащую, 1 таблиц и 5 литературных источников.

ВЫБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ, РАССЕИВАНИЕ ВЫБРОСОВ, ИСТОЧНИК ВЫБРОСА, МАТОДИКА РАСЧЕТА

В курсовой работе представлен  обзор методик расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от одиночного источника и приведен пример расчета выбросов и оценки воздействия на окружающую среду.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

БГТУ 00.00.ПЗ

 Разраб.

Корнеевец К.В.

 Провер.

Колесников

 Реценз.

 Н. Контр.

 Утверд.

Колесников

ВВЕДЕНИЕ

Лит.

Листов

1

БГТУ 7221302812

Введение

Проблема загрязнения  воздушною бассейна городов в настоящее время крайне актуальна. Первоначально вредные (загрязняющие) вещества образуются в воздушной среде промышленных зданий, а затем выбрасываются наружу и рассеиваются в атмосфере. Расчеты выделяющихся и выбрасываемых загрязняющих веществ необходимо проводить и в промышленной вентиляции, и ь промышленной экологии. Однако подход к этим расчетам различен, страдает некоторый однобокостью и неполнотой. Общая картина обеспечения нормируемых параметров воздушной среды внутри и снаружи помещений промышленных зданий имеет нестыковки и противоречия.

Инженеры по вентиляции знают, что выделяющиеся вредности от какою-либо оборудования, как правило, локализуются и удаляются в основной своей массе системами местной вытяжной вентиляции. Не уловленная часть загрязняющих веществ попадает в воздух помещения и удаляется системами общеобменной вытяжной вентиляции. При проектировании рассчитывают требуемый объем удаляемого воздуха местной вытяжкой, предполагая, что с ним уносится основная масса загрязняющих веществ. Знание массовых грамм-секундных выделений и выбросов загрязняющих веществ через местные системы позволит определить требуемую степень очистки и соответственно применение того или иного пыле- газоулавливающего аппарата после проведения рассеивания и нормирования выбросов. В соответствии со СНиП 2.04.05-91-111 следует рассчитывать объем приточного воздуха по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения. Эти данные традиционно представляются технологами по отраслевым нормам технологическою проектирования, которые выпущены до 1980-х годов и в некоторых случаях противоречат действующим методикам по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Весьма скудны сведения об эффективности улавливания вредностей местными отсосами. Исключением являются исследования В. Н. Посохина [6|, которые использованы нами. Проблема осложняется тем, что при неправильной эксплуатации местных отсосов эффективность резко падает и достичь требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне не представляется возможным.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

БГТУ 00.00.ПЗ

 Разраб.

Корнеевец К.В.

 Провер.

Колесников

 Реценз.

 Н. Контр.

 Утверд.

Колесников

ЕСТЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И  ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТЕХНОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ

Лит.

Листов

6

БГТУ 7221302812

Естественный  состав и основные виды техногенных загрязнений атмосферы

Атмосфера Земли – газовая оболочка Земли, имеющая сложный неоднородный состав, строение, свойства. Атмосфера регулирует тепловой режим Земли, предохраняет ее от чрезмерного нагревания и охлаждения. Если бы Земля не была окружена газовой оболочкой, то в течение только одних суток амплитуда колебаний температуры ее поверхности достигала бы 200ºС. Газовая оболочка Земли защищает все живое от губительного ультрафиолетового излучения, а также других видов космического излучения. Благодаря атмосфере не достигают поверхности Земли «звездные осколки» - метеориты. Наличие воздушной оболочки обусловливает голубой цвет неба. Атмосфера является той средой, где распространяется звук. По массе 99% атмосферы сосредоточено в слое высотой до 40 км, 50% - в слое высотой до 5,5 км.

1. Естественный  состав атмосферы

Естественный состав атмосферы формировался на протяжении всего длительного периода существования планеты Земля. При этом первоначально атропогенные воздействия на атмосферу отсутствовали полностью или были пренебрежимо малы. В результате течения сложных физических, химических, биосферных процессов сформировался приземный слой атмосферы практически постоянного состава, включающий два вида газов: постоянные газы и переменные газы. К первым относятся: азот (около 78% по объему), кислород (около 21%), благородные газы (около 1%). Содержание постоянных газов практически не зависит от того, в какой точке земного шара взята проба сухого воздуха. К переменным газам относятся: водяной пар (до 3%), углекислый газ (0,02-0,04%), озон (»10^-6 %). В приземном слое атмосферы могут находиться следовые количества водорода, метана, аммиака, СО, оксидов азота, оксидов серы, сероводорода. Помимо различных газов, в атмосфере содержится некоторое количество пыли. Постоянство естественного состава атмосферы обусловлено тем, что она обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ.

Миллионы лет в атмосферу  поступали загрязняющие вещества в результате извержений вулканов, природных пожаров, пыльных бурь, т.е. от источников природного происхождения.

Загрязнения из природных  источников рассеивались в атмосфере, переносились с воздушными массами на большие расстояния, оседали или выпадали с осадками на землю. Затем почвенные микроорганизмы превращали их в безвредные соединения.

В результате совокупности всех этих процессов содержание естественных загрязняющих веществ (углекислого газа, метана, аммиака, СО, оксидов азота, оксидов серы, сероводорода) в атмосфере поддерживались на таком уровне, что негативные последствия их воздействия на биоту не возникали. Живые организмы способны без вреда для себя переносить присутствие в среде обитания определенных количеств загрязняющих веществ. Однако способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Если концентрации загрязнений превысят некоторые пороговые значения, то полное самоочищение атмосферы становится невозможным. Развитие общественного производства и потребления повлекло за собой увеличение общей массы выбросов газообразных веществ, паров, аэрозолей, загрязняющих атмосферу.

2. Источники загрязнения атмосферы

 Основными источниками  загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, тепловые электрические станции, промышленные предприятия. По расчетам вклады выбросов различных источников в загрязнение атмосферы составляют: загрязненные промышленные газовые выбросы – 30%, автотранспорт – 40%, теплоэнергетика – 30%.

В состав выбросов автотранспорта и теплоэнергетики входят такие загрязняющие атмосферу вещества, как азот, оксиды азота, оксид углерода (I) и оксид углерода (II), водяной пар, оксид серы (IU), циклические, углеводороды, твердые частицы (сажа, соединения свинца) и другие вещества.

Промышленные предприятия  выбрасывают в атмосферу большое  количество различных загрязняющих веществ, пыли. Состав промышленных выбросов в атмосферу весьма разнообразен и определяется технологическим процессом производства. В таблице 1.1 приводится состав наиболее значительной части выбросов в атмосферу химического предприятия, аналогичного по технологическому процессу ПО «Азот».

Таблица 1.1 Вещества, выбрасываемые в атмосферу предприятием химической промышленности (ПО «Азот»)

Многочисленные загрязнения  атмосферы из различных источников можно объединить в три группы:

1. аэродисперсные системы, состоящие из твердых или жидких дисперсных частиц взвешенных в воздушной среде (пыль, дым, туман);
2. газообразные вещества (SO₂ , SO₃, H₂S, оксиды азота, оксиды углерода, аммиак и др.);
3. пары веществ (летучие растворители, углеводороды и их галогенопроизводные, ароматические углеводороды и др.).

3. Аэродисперсные  системы

Пыль образуется при многих технологических процессах, связанных  с измельчение твердых материалов; состоит из твердых частиц, находящихся  в воздухе во взвешенном состоянии. В инженерной практике пылью называют также сами твердые пылевые частицы, в том числе осевшие или выделенные каким-либо способом в виде порошка. Твердые частицы пыли имеют различные размеры, неправильную форму. Размеры частиц пыли характеризуют величиной эффективного диаметра d, который определяется как диаметр сферической частицы того же объема, что и частица пыли. Пыль – полидисперсная система, размеры частиц могут сильно различаться.

В зависимости от размеров, частицы пыли по-разному ведут  себя в атмосфере. Частицы диаметра более 75 мкм быстро осаждаются вблизи источника выбросов. Частицы диаметра 5-75 мкм медленно осаждаются, могут переноситься воздушными массами на относительно большие расстояния от источника выбросов, границы зоны рассеивания зависят от атмосферных условий, а также технических условий выброса в атмосферу (от высоты трубы, температуры, скорости ветра и т.п.). Частицы диаметра менее 5 мкм переносятся с воздушными массами на большие расстояния от источника выбросов, долгое время могут оставаться в атмосфере.

Дымом называют аэрозоли, в  которых дисперсной фазой являются твердые частицы , а дисперсионной средой – атмосферный воздух. Дымы образуются, например, при плавке металлов и их сварке в результате конденсации паров, при возгонке органических и неорганических веществ. Дым может содержать некоторое количество жидких аэрозольных частиц. Например, при сгорании топлива образуется дым, содержащий как твердые частицы, так и мельчайшие капли воды.

Туманом называют аэрозоли с  жидкими частицами дисперсной фазы, взвешенными в дисперсионной  среде – атмосферном воздухе. Туманы могут образоваться при конденсации  пересыщенных паров жидкостей или  при распылении жидкостей, например, при помощи форсунок. Смесь дыма, тумана, паров воды и газообразных загрязняющих веществ в атмосфере принято обозначать термином «смог».

4. Газообразные  вещества и пары

К газообразным загрязняющим веществам относят вещества, которые  при температурах и давлениях, обычных для приземного слоя атмосферы, находятся в газообразном состоянии. Основными газообразными загрязнениями являются оксиды серы SO₂, SO₃, сероводород H₂S, оксиды азота NO, NO₂, оксиды углерода СО, СO₂, аммиак NH₃.

В атмосфере загрязняющие вещества могут взаимодействовать  с кислородом, водой, между собой  с образованием опасных для биосферы продуктов. В частности, такое явление, как кислотные дожди (кислотные осадки), обусловлено присутствием в атмосфере главным образом оксидов серы и азота. Болезни и усыхания лесов при воздействии кислотных дождей наблюдались еще в 1841 году в районе промышленного центра Германии – города Рура. Термин «кислотные дожди» впервые применил в 1872 году английский химик Смит, изучавший выбросы промышленных предприятий в районе Манчестера. В настоящее время более широким является термин «кислотные осадки».

В отсутствие любых загрязнений  у дождевой воды обычно слабо кислая реакция (рН=5,6), что обусловлено растворением в ней углекислого газа из воздуха с образованием слабой угольной кислоты:

СO₂ + Н₂О = Н₂СО₃

Оксиды серы и азота  в загрязненной атмосфере постепенно реагируют с парами воды, образуя кислоты, которые выпадают на поверхность земли в виде кислотных осадков:

4NO₂ + O₂ + 2Н₂О = 4НNO₃  
2SO₂ + O₂ = 2SO₃ 
SO₃ + Н₂О = Н₂SO₄

Кислотными называют любые  осадки – дожди, туманы, снег, рН которых  имеет значение 5,5 и менее. Обычно кислотность осадков на две трети обусловлена серной кислотой и на одну треть – азотной кислотой. Значение рН осадков зависит от количества как кислот, так и воды, в которой они растворены. Туман и роса могут быть более кислыми, чем дождь. В туманах кислоты растворены в относительно небольшом количестве влаги. К кислотным осадкам относят также выпадение из атмосферы сухих кислых частиц. Так кислоты могут адсорбироваться на частицах оседающей пыли. Если такие сухие отложения накапливаются на поверхности растений, то при смачивании небольшим количеством влаги, например при выпадении росы, на загрязненной поверхности образуются сильные кислоты. Потому к кислотным осадкам можно отнести и кислотную росу.

Присутствие в атмосфере  аммиака приводит к подщелачиванию осадков вследствие образования  слабого основания – гидроксида аммония:

NH₃ + Н₂О = NH₄ОН

 Продукты реакций, образующиеся при взаимодействия загрязнений в атмосфере (вторичные загрязнения), в результате течения различных биосферных процессов переносятся в другие природные среды, воздействуют на живые организмы, являются часто причиной экологических кризисов. Загрязненный атмосферный воздух является значимым экологическим фактором, оказывающим глубокое влияние на состояние растительных организмов. Исследования разных авторов позволяют расположить некоторые из изученных газообразных загрязнений в следующий ряд по мере увеличения их негативного воздействия на растения: СО₂ < СО < N_xO_y < SO₂ < CI₂ < F₂.

 Газообразные загрязняющие вещества и пары ряда органических веществ при попадании в атмосферу могут вызывать разрушение озонового экрана – тонкого слоя озона, находящегося в стратосфере на высоте около 25 км от поверхности земли. Озоновый экран защищает поверхность земли от воздействия ультрафиолетового излучения. Если бы все ультрафиолетовое излучение, падающее на верхние слои атмосферы, достигало поверхности Земли, то вряд ли на ней сохранилась бы жизнь. К озоноразрушающим загрязнениям относится оксид азота NO:

NO + O₂ ® NO₂ + O 
O + O₃ ® 2O2

Разрушение озона может  также проходить при попадании  в атмосферу хлорфторуглеводороды (фреонов), широко используемых в технике и быту.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

БГТУ 00.00.ПЗ

 Разраб.

Корнеевец К.В.

 Провер.

Колесников

 Реценз.

 Н. Контр.

 Утверд.

Колесников

ЕСТЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И  ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТЕХНОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ

Лит.

Листов

1

БГТУ 7221302812

Методики  расчетов промышленных выбросов в атмосферу

5. Основные  экологические термины и определения

Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Валовый выброс - масса загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу в течение года от источника или совокупности источников загрязнения атмосферы.

Вредное (загрязняющее) вещество - химическое или биологическое вещество либо смесь таких веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе и которые в определенных концентрациях оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду.

Временно согласованный выброс - временный лимит выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса.

Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.

Загрязнение атмосферного воздуха - поступление в атмосферный воздух или образование в нем вредных (загрязняющих) веществ в концентрациях, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха.

Запыленность газа - массовая концентрация пыли в газе.

Инвентаризация выбросов - систематизация сведений о распределении источников на территории, количестве и составе выбросов.

Источник выделения загрязняющих веществ - объект (технологические установки, агрегаты, машины и т. д. или технологические процессы), в котором возникает и из которого выделяется загрязняющее вещество.

Источник загрязнения атмосферы (ИЗА) - объект, распространяющий загрязняющие атмосферу вещества.

Качество атмосферного воздуха - совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим нормативам качества атмосферного воздуха и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.

Концентрация примесей в атмосфере - количество вещества, содержащееся в единице массы или объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Линейный источник - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (например, аэрационный фонарь).

Массовый выброс - масса загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу от источника загрязнения атмосферы в единицу времени (г/с).

Мощность выброса - количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу времени.

Неорганизованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

Организованный промышленный выброс - промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

Ориентировочный безопасный уровень  воздействия загрязняющего атмосферу  вещества (ОБУВ) - временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, устанавливаемый расчетным методом для целей проектирования промышленных объектов.

Очистка газа - отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющих атмосферу веществ.

Плоский источник - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (например, площадка складирования сыпучих материалов).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) примеси в атмосфере - максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

ПДК загрязняющего вещества в атмосферном  воздухе - концентрация, не оказывающая в течение всей жизни человека прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

Предельно допустимая (критическая) нагрузка - показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на окружающую природную среду.

Предельно допустимый выброс - норматив предельно допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов.

Приземная концентрация примеси в  атмосфере - концентрация примеси в атмосфере, измеренная на высоте 1,5-2,5 м от поверхности земли.

Промышленный источник загрязнения  атмосферы - источник загрязнения атмосферы, в результате действия производственных процессов или взаимосвязанных с ними вспомогательных процессов, осуществляемых в территориально ограниченных производственных комплексах.

Разовая концентрация примеси в  атмосфере - концентрация примеси в атмосфере, определяемая по пробе, отобранной за 20-30 -минутный интервал.

Лимитирующий (определяющий) показатель вредности - характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное и резорбтивное. Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей - ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т. п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК. Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и от длительности его вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК.

Среднесуточная концентрация примеси  в атмосфере - концентрация примеси в атмосфере, определяемая по среднесуточной пробе.

Среднесуточная проба воздуха - проба воздуха, отобранная в течение 24 ч непрерывно или с равными интервалами между отборами не менее 4 раз в сутки.

Стационарный источник - любой источник с организованным или неорганизованным выбросом, дислоцируемый или функционирующий постоянно (или временно) на территории объекта.

Степень очистки - отношение массы извлеченного из газа или прореагировавшего загрязняющего вещества к массе загрязняющего вещества, присутствовавшего в газе до очистки.

Точечный источник загрязнения  атмосферы - источник, выбрасывающий загрязняющие вещества из установленного отверстия.

Фоновая концентрация загрязняющего  атмосферу вещества -концентрация загрязняющего атмосферу вещества, создаваемая всеми источниками, исключая рассматриваемые.

Экологический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ  в атмосферном воздухе и при  котором отсутствует вредное  воздействие на окружающую природную  среду.

6. Расчет концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий

1. Общие положения

Нормы предназначены для  расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального  распределения концентраций.

Степень опасности загрязнения  атмосферного воздуха характеризуется  наибольшим рассчитанным значением  концентрации, соответствующим неблагоприятным  метеорологическим условиям, в том  числе опасной скорости ветра. Нормы  не распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях  от источников выброса.

В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов:

а) высокие источники, Н ³ 850 м;

б) источники средней высоты, Н = 10-50 м;

в) низкие источники, Н = 2-10 м;

г) наземные источники, Н £ 2 м.

Для источников всех указанных  классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время - в секундах, масса вредных веществ - в граммах, их концентрация в атмосферном  воздухе - в миллиграммах на кубический метр, концентрация на выходе из источника - в граммах на кубический метр.

При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе  нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвержденным Минздравом СССР, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q или значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.