Расчет концентраций загрязняющих веществ в воздухе около автомагистрали

Содержание:

Введение…………………………………………………………………….….3

1. Определение концентраций загрязняющих веществ в атмосфере для точечного источника………………...................................................5
2. Расчет концентраций загрязняющих веществ в воздухе около автомагистрали……………………………………………….....................12
3. Расчет загрязнения почвы соединениями свинца  около автомагистрали……………………………………………………………………16
4. Расчет уровней шума от автомобильной магистрали…………….20
5. Расчет разбавления сточных вод в реке…………………………...27

Заключение…………………………………………………………………..35

Список литературы………………………………………………………….37

Введение

Под ОВОС намечаемой хозяйственной  и иной деятельности на окружающую среду понимается процесс, способствующий принятию экологически ориентированного управленческого решения о реализации намечаемой хозяйственной и иной деятельности посредством определения возможных неблагоприятных воздействий, оценки экологических последствий, учета общественного мнения, разработки мер по уменьшению и предотвращению воздействий.

Для решения поставленных задач и создания тома оценки воздействия на окружающую среду (Проект ОВОС) проводится комплекс экологических исследований по оценке воздействия намечаемого объекта на компоненты окружающей среды, а именно:

• оценка возможного загрязнения атмосферного воздуха;
• оценка акустического воздействия;
• оценка влияния намечаемой деятельности на поверхностные и подземные воды;
• оценка возможного воздействия на почвенный и растительный покров;
• оценка рекреационного воздействия на прилегающие территории;
• разработка природоохранных мероприятий, способствующих снижению негативных последствий.

Проведение ОВОС основано на принципе презумпции потенциальной  экологической опасности любой  намечаемой хозяйственной или иной деятельности, т.е. потенциальной экологической опасности любой деятельности. Проведение оценки обязательно на всех этапах подготовки документации, обосновывающей хозяйственную и иную деятельность, до ее представления на государственную экологическую экспертизу.

Результатами ОВОС являются:

- информация о характере  и масштабах воздействия на  окружающую среду намечаемой  деятельности, альтернативах ее  реализации, оценке экологических и связанных с ними социально-экономических и иных последствий этого воздействия и их значимости, возможности минимизации воздействий; выявление и учет общественных предпочтений при принятии заказчиком решений, касающихся намечаемой деятельности;

Результаты ОВОС документируются  в материалах, подготовленных при  данной процедуре, и являются частью документации, представляемой на Государственную экологическую экспертизу (ГЭЭ). 
Обеспечение участия общественности в подготовке и обсуждении материалов по ОВОС намечаемой деятельности, т.е. деятельности, способной воздействовать на окружающую природную среду и являющейся объектом экологической экспертизы, основано на принципах участия общественных организаций (объединений) и учете общественного мнения. Обсуждение общественностью объекта экспертизы, включая ОВОС намечаемой хозяйственной и иной деятельности, организуется заказчиком совместно с органами местного самоуправления в соответствии с законодательством.

Целью курсовой работы является выполнение оценки воздействия на окружающую среду для заданной территории,

 В данной работе затрагивается лишь часть проблем, традиционно рассматриваемых в ОВОС: воздействие на атмосферный воздух, воду, почвенный покров, а также воздействие шума.

1. Определение концентраций загрязняющих веществ в атмосфере для точечного источника

Исходные данные

Характеристики точечного  источника загрязнения атмосферного воздуха:

Таблица 1.1

Примечание: ГВС - газовоздушная  смесь, выходящая из трубы; D Т - разность температур ГВС и окружающего воздуха; w₀ – скорость выхода газовоздушной смеси из трубы.

Рассматривается одиночный  точечный источник (например, заводская  труба) с круглым устьем, выбрасывающий  газовоздушную смесь, содержащую вредные примеси. При определенных неблагоприятных метеорологических ситуациях на некотором расстоянии x_м от источника достигается максимальная приземная концентрация вредного вещества с_м (мг/м³), которая определяется по формуле:

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

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

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

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

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

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабо пересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км,  η = 1;

ΔT – разность  между температурой  выбрасываемой    газовоздушной смеси T_г и температурой окружающего наружного воздуха T_в, ⁰С;

V₁ – расход газовоздушной смеси (ГВС), м³/с, определяемый по формуле:

где D – диаметр устья источника выброса (диаметр выходного отверстия трубы), м;

w₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (трубы), м/с.

Значения коэффициента А, соответствующие повторяемости неблагоприятных метеоусловий (инверсии температуры), при которых концентрация вредных веществ в воздухе максимальна, определяются для территории России по таблице 1.2

Таблица 1.2

Эмиссия выбросов загрязняющих веществ М и расход газовоздушной смеси V₁ для вновь строящихся предприятий определяются исходя из конкретных особенностей технологического процесса с помощью специальных методик расчета, которые разработаны для ряда типовых  технологий. При отсутствии таких методических разработок приходится проводить специальные научные исследования и инженерные расчеты.  Для действующих предприятий эти величины, как правило, уже известны и могут быть проконтролированы путем непосредственных измерений.

Значение коэффициента F принимается:

а) для газообразных примесей и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость оседания которых практически равна нулю) F = 1;

Температуру T_в принимают равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается принимать T_в равной средней температуре наружного воздуха за самый холодный месяц. Температура выходящей газовоздушной смеси T_г определяется по технологическим расчетам и действующим для данного производства нормативам.

Расстояние x_м от источников выбросов, на котором концентрация вредных веществ при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения с_м определяется формулой:

где d – безразмерный коэффициент.

Алгоритм расчета коэффициентов  m, n, d, а также опасной скорости ветра u_м (м/с), зависит от параметров f, f_e, v_м , v^*_м , которые определяются следующими формулами:

При  f < 100

При  f < 100 и при ,

Тогда

Т.к. при заданных условиях предельных случаев нет, то максимальная концентрация загрязняющего вещества определяется по формуле 1.

ПДК (NO₂)= 0,2 мг/м³

Т.к. 0,069 мг/м³ <0,2 мг/м³,   с_м < ПДК.

Определим концентрацию в зоне отдыха.

Расстояние от источника  загрязнения до зоны отдыха составляет 700 м (схема 5).

где s₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и F.

Для газообразных примесей (F = 1) величину s₁ вычисляют по формулам (13) – (36), где через а обозначено относительное расстояние   а = x/x_м:

а=850/3589,5=0,19м

т.к. 1< а

0,1ПДК= 0,02мг/м³

С < 0,1ПДК.

Определим концентрацию в зоне жилой  застройки:

Расстояние от источника  загрязнения до зоны жилой застройки  составляет 1120 м (схема 5).

а=1120/3589,5=0,31м

т.к. a<1

0,1ПДК= 0,02мг/м³

С > 0,1ПДК.

2. Расчет концентраций загрязняющих веществ в воздухе около автомагистрали

Исходные данные

Эмиссия NO₂ для одного автомобиля (масса загрязняющего вещества, выбрасываемая на единице пути) в расчетах считается независящей от скорости в широком диапазоне скоростей и принимается:

1,7 г/км – для одного  легкового автомобиля;

5,2 г/км – для одного  грузового карбюраторного автомобиля;

7,8 г/км – для одного  дизельного грузового автомобиля.

При расчетах рассмотреть  случай слабой приходящей солнечной  радиации. Фоновую концентрацию диоксида азота в воздухе принять равной нулю.

Таблица 2.1

При расчете рассеяния  выбросов от автомобилей для определения  концентрации токсичных веществ на различном удалении от дороги используется модель гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах.

Концентрация загрязняющего  вещества вдоль автомобильной дороги определяется по формуле:

где: С_i - концентрация i-го загрязняющего вещества в воздухе, мг/м³,

q_i  - мощность эмиссии i-го загрязнителя, выбрасываемого транспортным потоком, мг/м·с;

s - стандартное отклонение гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; определяется по табл. П 4;

V - скорость ветра, преобладающего в расчетный месяц летнего периода, м/c;

φ -  угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги (при угле от 90 до 30 градусов скорость ветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30 градусов – коэффициент 0,5). Понятно, что наиболее неблагоприятная ситуация возникает при φ = 30⁰;

F - фоновая концентрация загрязнения воздуха, мг/м³.

Таблица 2.2

Значения стандартного гауссового распределения s

при удалении от кромки проезжей части.

Мощность эмиссии загрязняющего вещества q_i (мг/м·с), обусловленная транспортным потоком, определяется исходя из формулы:

где

m_in – эмиссия i-го загрязняющего вещества одним автомобилем n-ой группы (г/км);

N_n – интенсивность движения n-ой группы автомобилей (авт. в час);

k   –   число групп автомобилей (k = 1 – легковые, k = 2 – грузовые карбюраторные, k = 3 – грузовые дизельные и т.д.);

2,7×10^-4 – коэффициент пересчета одних единиц измерения в другие.

q_i=2,7*10^-4(1,7*0,8*4000+5,2*0,1*4000+7,8*0,1*4000)=2,87мг/м*с

Эмиссия диоксида азота (NO₂) для одного автомобиля (масса загрязняющего вещества, выбрасываемая на единице пути) в расчетах считается независящей от скорости в широком диапазоне скоростей и принимается:

1,7 г/км – для одного  легкового автомобиля;

5,2 г/км – для одного  грузового карбюраторного автомобиля;

7,8 г/км – для одного  дизельного грузового автомобиля.

Для других загрязняющих веществ  их эмиссия существенно зависит от скорости движения автомобиля.

Тогда Сi на кратчайшем расстоянии до зоны отдыха (30м)

Сi > ПДК (ПДК=0,2 мг/м3).

Сi на кратчайшем расстоянии до зоны жилой застройки (30м)

Сi > ПДК (ПДК=0,2 мг/м3).

На рисунке 2.1 представлен  график изменения концентраций NO₂ по мере удаления от дороги.

Рис. 2.1 График изменения концентраций NO₂ по мере удаления от дороги

Концентрация диоксида азота превышает ПДК и в зоне жилой застройки, и в зоне отдыха. Нормативные требования не выполняются на расстоянии менее 300 м.

3.   Расчет загрязнения почвы соединениями свинца  около автомагистрали

Исходные данные

При расчете  загрязнения почвы соединениями свинца  около автомагистрали расчетные данные также определяются по таблице 2.1. При расчетах загрязнения почвенного покрова свинцом принять содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобилях, равным P_i = 0,013 г/л, что соответствует применению неэтилированных бензинов. Грузовые дизельные автомобили в расчете загрязнения почв свинцом не принимаются в расчет.

U_v – коэффициент, зависящий от взаимной ориентации дороги и среднего многолетнего направления ветров, принять равным 0,5. Расчетную глубину слоя загрязнения почвы принять равной 0,1 м.

В марте 2003 года принят закон, запрещающий обращение и использование этилированного бензина на территории Российской Федерации, начиная с 1 июля 2003 года. Таким образом, загрязнение придорожного пространства соединениями свинца, которые в значительном количестве содержались в этилированном бензине, должно существенно сократиться. Однако, это не исключает полностью присутствия соединений свинца в бензине. Согласно современным стандартам и техническим условиям содержание свинца в неэтилированных бензинах различных марок должно составлять не более 0,013 г/л.

Расчетная оценка загрязнения  почв свинцом, выполняется на 20-летний период, причем полагается, что 20% общего количества соединений свинца разносится в атмосфере, а 80% выпадает в виде твердых частиц на поверхность земель.

Расчетное определение  уровня загрязнения свинцом поверхностного слоя почвы выполняется по формуле:

где Р_с – уровень загрязнения поверхностного слоя почвы свинцом, мг/кг;

h – толщина почвенного слоя (в метрах), в котором располагаются выбросы свинца, для пахотных земель принимается 0,2 м, для остальных угодий – 0,1 м;

r – плотность почвы, кг/м³ (в среднем r = 1600 кг/м³);

F – фоновое загрязнение почвы свинцом, мг/кг;

Р_п – отложение свинца на поверхности земли (мг/м²), определяемое по формуле:

где К₁ – коэффициент, учитывающий расстояние от проезжей части и принимаемый по таблице 3.1.

Таблица 3.1

Значения коэффициента К₁

U_v – коэффициент, зависящий от взаимной ориентации дороги и среднего многолетнего направления ветров, принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противоположной рассматриваемой зоне, к общей площади;

T_p – расчетный срок эксплуатации дороги в сутках, принимается равным 7300 суток, что соответствует 20 годам;

P_э – мощность эмиссии свинца при данной среднесуточной интенсивности движения (в мг/м·сут) определяется формулой:

где P_э – измеряется в мг/м в сутки;

m_p – коэффициент, учитывающий дорожные условия и зависящий от скорости транспортного потока, определяется с помощью табл. 3.2;

Таблица 3.2

Значения коэффициента m_p

в зависимости от скорости движения транспортного потока

К_п = 0,74 – коэффициент пересчета единиц измерения;

К₀ = 0,8 – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов;

К_Т = 0,8 – коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в виде твердых частиц в общем объеме выбросов;

N_i  – среднесуточная интенсивность движения автомобилей соответствующей i-ой группы;

P_i –  содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобилях рассматриваемой группы, г/л;

G_i – средний эксплуатационный расход топлива для соответствующей группы автомобилей, л/км, определяется в соответствии с табл. 3.3.

При расчете загрязнения  почв соединениями свинца дизельные  автомобили не учитываются.

Таблица 3.3

Средний эксплуатационный расход бензина на 1 км пути

Р_п = 0,4*0,06*0,5*7300*35,96=3150 мг/м²

Р_с =3150/(0,1*1600)+0=19,69 мг/кг

Р_с<ПДК, ПДК=32 мг/кг.

Загрязнение определено на расстоянии 30 м. Это кратчайшее расстояние до зоны отдыха (до зоны жилой застройки 30м).

4. Расчет уровней шума от автомобильной магистрали

Исходные данные.

При расчете шума расчетные  данные также определяются по таблице 2.1. Уклон дороги принять равным нулю. Покрытие дороги – мелкозернистый асфальтобетон. Поверхность между дорогой и расчетной точкой – зеленый газон.

Расчетная величина эквивалентного уровня шума транспортного потока определяется формулой: