Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема 3. Процеси формування складу атмосферного повітря в населеному пункті

1. Розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері;

2. Методика розрахунку концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі;

3. Розробка нормативів ГДВ та ТПВ для стаціонарних джерел викидів;

4. Трансформація домішок в атмосфері;

5. Смоги.

 

1. Розсіювання в атмосфері забруднюючих речовин, що викидаються з димових труб і вентиляційних пристроїв, здійснюється за законами турбулентної дифузії. На процес їх розсіювання впливають наступні фактори: стан атмосфери, фізичні та хімічні властивості шкідливих речовин, висота та діаметр джерела викиду, рельєф місцевості, розташування джерела викиду.

Розподіл концентрації забруднюючих речовин в атмосфері під факелом точкового джерела.

 

І – зона перекиду факела – характеризується відносно невисокою концентрацією шкідливих речовин в приземному шарі атмосфери;

ІІ – зона максимального задимлення. Зона задимлення є найбільш небезпечною. Розміри зони задимлення в залежності від метеорологічних умов знаходяться в межах 10-50висот димової труби;

ІІІ – зона поступового зниження рівня забруднення.

Розсіювання в атмосфері газоподібних домішок і дрібнодисперсних твердих частинок (діаметром менше 10 мкм), які мають незначну швидкість осідання, відбувається згідно одних закономірностей. Для більш великих частинок пилу ці закономірності не дійсні, бо на швидкість осідання таких частинок значно впливає сила тяжіння і під дією цієї сили швидкість осідання збільшується. Тому в пилоочисних апаратах великі частинки вловлюються більш ефективно, ніж дрібні. Дрібні частинки потрапляють в газоповітряний потік і розсіюються в атмосфері як і газоподібні домішки.

На розсіювання домішок в атмосфері значний вплив мають кліматичні умови, особливо такі, як вітер, температура, осади, тумани, сонячна радіація.

Розрізняють горизонтальне та вертикальне переміщення домішок. Горизонтальне визначається в основному швидкістю вітру.

Вітер може по різному впливати на процес розсіювання, в залежності від типу джерела і характеристики викидів. Якщо газоповітряний потік, що викидається, перегрітий відносно повітря навколишнього середовища, то він володіє початковою висотою підняття. В зв’язку з цим поблизу джерела створюється поле вертикальних швидкостей, які сприяють підняттю факела і переміщенню домішок вверх. Це підняття зумовлює зниження концентрації домішок біля поверхні землі.

Великі швидкості вітру сприяють швидкому розсіюванню викидів, що зумовлює зниженню концентрації токсичних речовин в приземному шарі атмосфери в напрямку дії вітру.

Вводиться поняття небезпечної швидкості вітру. Це швидкість, при якій приземні концентрації токсичних речовин мають найбільше значення. Небезпечна швидкість вітру визначається за формулою:

 

V = 0,65 3√QΔT/H (м/с);

де Q – це витрата газоповітряної суміші, що викидається з джерела (м3/с);

ΔT – різниця температур між газоповітряним потоком і атмосферою;

H – висота джерела викиду.

Для ефективного розсіювання швидкість газоповітряної суміші, що викидається, повинна вдвічі перевищувати небезпечну швидкість вітру.

При низьких і холодних джерелах викидів підвищений рівень забруднення повітря спостерігається при слабких вітрах за рахунок накопичення домішок в приземному шарі. Прямий вплив на забруднення повітря в місті здійснює напрямок вітру. Збільшення концентрації домішок спостерігається тоді, коли переважають вітри зі сторони промислових об’єктів.

Вертикальне поширення домішок, викликане розподілом температур у вертикальному напрямку.

Якщо температура навколишнього середовища знижується з висотою, то нагрітий газоповітряний потік піднімається вгору, а на його зміну опускаються холодні газоповітряні маси. Такий процес має назву конвекція.

Якщо температура навколишнього середовища з висотою підвищується, то газоповітряний потік, який має нижчу температуру, вверх не поширюється і його рух затухає. Такий процес має назву інверсія. Якщо підвищення температури починається безпосередньо від поверхні землі, то інверсію називають приземною, а якщо підвищення температури починається з певної висоти над поверхнею землі – то піднятою інверсією. Інверсії перешкоджають вертикальному розсіюванню домішок в атмосфері.

Для стану атмосфери в містах найбільшу небезпеку становить приземна інверсія в поєднанні зі слабким вітром, тобто виникнення ситуації «застою повітря».

Негативно впливають на процес розсіювання домішок в атмосфері тумани. Краплинки туману поглинають забруднюючі частинки. Внаслідок цього концентрація токсичних речовин сильно зростає в шарі туману і зменшується над ним. Розчинення двоокису сірки в краплинках туману призводить до утворення в повітрі краплинок сірчаної кислоти.

Опади очищують повітря від домішок. Після тривалих інтенсивних опадів високі концентрації домішок в атмосфері практично не спостерігаються.

Сонячна радіація обумовлює фотохімічні реакції в атмосфері з утворенням вторинних речовин, більш токсичних ніж первинні речовини, що викидаються джерелами забруднення.

2. Методика розроблена для рішення практичних задач, пов’язаних з прогнозом забруднення атмосферного повітря. Вона дозволяє проводити розрахунки розсіювання домішок, що викидаються в атмосферу одиничними точковими, лінійними джерелами і групою джерел, з врахуванням впливу рельєфу місцевості; визначати граничні концентрації забруднюючих речовин в двометровому шарі над поверхнею землі, а також вертикальний розподіл концентрацій.

Ступінь забруднення атмосферного повітря визначається найбільшим розрахунковим значенням концентрації, відповідними несприятливими метеорологічними умовами і небезпечною швидкістю вітру.

При одночасній присутності в атмосферному повітрі декількох речовин, що підлягають ефекту сумації, розраховується сумарна концентрація q в долях ГДК:

 

q = С1/ГДК1 + С2/ГДК2 +…+ Сn/ГДКn ;

 

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини Сп (мг/м3) при викидах газоповітряної суміші із одиничного точкового джерела досягається при несприятливих метеорологічних умовах на відстані Х м і визначається за формулою:

 

См =;

Де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери;

М – маса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю часу (г/с);

F – коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливої речовини в повітрі;

m, n – коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші із джерела викиду;

Н – висота джерела викиду над рівнем землі (м); (для наземних джерел Н=2м);

η - коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості, (у випадках рівної місцевості або місцевості з перепадами висоти менш 10м/км значення η = 1);

V1 – об’ємна витрата газоповітряної суміші (м3/с);

ΔТ – різниця температур між газоповітряною сумішшю і навколишнім середовищем, ºС.

Максимальна концентрація забруднюючої речовини в приземному шарі атмосфери прямо пропорційна масовій витраті забруднюючої речовини М і обернено пропорційна квадрату висоти джерела Н2.

Підвищення температури потоку газів, що викидаються із труби, призводить до збільшення висоти димового факелу і зниженню концентрації забруднюючих речовин в приземному шарі.

Коефіцієнт А при несприятливих метеорологічних умовах, що забезпечують максимальне значення концентрації забруднюючих речовин в приземному шарі атмосфери, на території України має наступні значення: на північ від 52º північної широти А=160; для джерел в зоні від 50ºп. ш. до 52º п.ш. А=180; на південь від 50ºп.ш. А=200.

Для визначення ΔТ температуру навколишнього атмосферного повітря приймають рівній середній температурі повітря самого теплого місяця року о 13 годині пополудні.

Значення коефіцієнта F для газоподібних шкідливих речовин і дрібнодисперсних аерозолів дорівнює 1.

Для визначення коефіцієнтів m і n необхідно визначити спочатку проміжні коефіцієнти:

f = 1000w02D/ Н2 ΔТ;

де D – діаметр труби (м);

w0 - швидкість руху газоповітряної суміші при виході з труби (м/с)

Небезпечна швидкість вітру визначається:

 

Vм = 0,653√VΔT/H (м/с);

Коефіцієнт m визначається за формулою:

 

m = при f<100;

 

 

m = 1,47 / 3 f при f≥100;

Коефіцієнт n визначається в залежності від Vм:

n =1 при Vм ≥ 2;

n =0,532 Vм 2 – 2,13 Vм +3,13 при0,5≤ Vм <2;

n = 4,4 Vм при Vм ≤ 0,5;

 

3. ГДВ встановлюється для кожного стаціонарного джерела із розрахунку, що сукупний викид від усіх джерел забруднення атмосферного повітря міста (з врахуванням перспективи розвитку) не призведе до перевищення нормативу ГДК в приземному шарі. ГДВ встановлюється при умові повного навантаження технологічного і газоочисного обладнання і їх нормальній роботі. ГДВ не повинний перевищуватись в любий 20-ти хвилинний період часу. Для дрібних джерел доречно встановлення ГДВ від їх сукупності з попереднім об’єднанням в площинне або умовне точкове джерело. ГДВ визначається для кожної речовини окремо, в тому числі і в випадку сумації шкідливої дії декількох речовин.

Внаслідок розрахунку нормативів ГДВ для кожного стаціонарного джерела викидів встановлюється сумарний граничний викид (СГВ) підприємства в цілому.

ГДВ встановлюють з врахуванням фонових концентрацій.

Для підприємств, що підлягають реконструкції, розрахунки виконують з врахуванням перспективи розвитку.

Для одиничного джерела ГДВ визначають за формулою:

ГДВ = ; (г/с)

 

У випадках, якщо f≥100 або ΔT = 0:

ГДВ = ; (г/с)

 

До початку встановлення ГДВ для джерела викиду визначають його зону впливу.

Для підприємств і джерел викиду, зони впливу яких розташовані в межах міста, де сумарна концентрація від усіх джерел С < ГДК, значення викидів, що використовують при розрахунках, приймаються в якості ГДВ.

Якщо Сф ≥ ГДК (фонова концентрація без врахування джерела, що розглядається), то збільшення обсягів викидів за рахунок нового джерела можливо тільки при одночасному забезпеченні зниження викидів від інших об’єктів даного підприємства або інших підприємств.

Разом з максимальним разовим значенням ГДВ (в г/с), встановлюється річні значення ГДВ (в т/рік) для окремих джерел викидів і для підприємства в цілому.

4. Перший від поверхні Землі шар атмосфери – тропосфера є хімічно активною системою. В цьому шарі безперервно відбуваються процеси, що викликають зміни концентрації домішок в атмосферному повітрі.

Знання про механізми та швидкості процесів надходження викидів в атмосферу від природних та антропогенних джерел, переміщення їх в інші сфери (в ґрунти, воду) або трансформації їх в атмосфері, дозволяють скласти баланс атмосферної частини глобального кругообігу речовин в природі.

Більшість газоподібних домішок, що викидаються в атмосферу, знаходяться у відновній формі або у вигляді окислів з низьким ступенем окислення (сірководень, метан, оксид азоту). Аналіз атмосферних опадів показує, що домішки, які повертаються на поверхню землі, представлені в основному сполуками з високим ступенем окислення (сірчана кислота, азотна кислота, сульфати, нітрати, діоксид вуглецю).

Таким чином, тропосфера відіграє роль глобального окислювального резервуару.

Процеси окислення домішок в тропосфері протікають за трьома напрямами:

- окислення безпосередньо в газовій фазі;

- окисленню передує адсорбція домішок частинками води і в подальшому процес окислення протікає в розчині;

- окисленню передує адсорбція домішок на поверхні завислих в повітрі частинок.

В ролі окислювача можуть виступати молекули кисню, перекис водню, озон. Основну роль в процесах окислення, що протікають в атмосфері, відіграють вільні радикали, в першу чергу гідроксильний радикал ОН¯. Він утворюється у верхніх шарах атмосфери шляхом фотодисоціації води, а також і при інших реакціях.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Тема 2. Повітряне середовище міста | Трансформація сполук вуглецю в атмосфері
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2151; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.033 сек.