Загрязнение атмосферного воздуха

Атмосфера состоит из смеси газов и всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы), туманы, дымы и газы от лесных и степных пожаров и т. д.

Катастрофические явления, связанные с извержением вулканов, лесными пожарами, пыльными бурями и т. п., приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. В целом эти явления имеют заметный, но локальный эффект в отношении загрязнения атмосферы. И совсем незначительный местный характер носит загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выветриванием и разложением органических веществ.

Источниками антропогенных выбросов, загрязняющих атмосферу, являются главным образом выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, которые отличаются многообразием и многочисленностью. Антропогенные источники содержат большое количество токсичных веществ.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются газы: монооксид углерода (СО), диоксид серы (SО2), оксиды азота (NОх), углеводороды (Сm Нn) и аэрозоли — взвеси твердых и жидких частиц.

Основные потребители воздуха в природе — флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за 10 лет. Воздух необходим всему живому на Земле. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды — 5 дней, без воздуха — 5 минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и определенной его чистоты.

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экономический ущерб. Наличие в воздухе соединений серы и азота ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Установлено, например, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Определение экономического ущерба основано на стоимостном выражении потерь качества среды и экологических поражений. Учет ущерба необходим при проектировании промышленных предприятий, оценки эффективности средозащитных мер, а также при экономическом планировании.

Для определения величины ущерба применяются два подхода:

метод прямого счета;

метод обобщающих косвенных оценок.

Определение суммарного экономического ущерба методом прямого счета требует большого объема разнообразной информации и применения громоздких алгоритмов. Поэтому чаще применяется более простой, хотя и менее точный метод обобщенных косвенных оценок, рассмотренный в данных методических указаниях.

В развитых зарубежных странах оценки экономического ущерба от загрязнения среды колеблются в пределах 2−6% валового национального продукта (ВНП). Согласно оценкам экспертов ООН, общий экономический ущерб от различных воздействий мирового хозяйства на природные системы, изменения климата, окружающую среду и здоровье людей составил за последние пять лет около 1 трлн. долларов США, т. е. 4% от мирового валового внутреннего продукта (ВВП). Аналогичная оценка для России составляет около 24 млрд. долларов США, что соответствует 9% ВНП.

Как известно, Санкт-Петербург является одним из самых красивых городов мира и представляет значительный интерес, как с точки зрения экологии, так и профилактической медицины. Это связано, прежде всего, с мощно развитой сетью промышленных предприятий, автотранспорта, наличием большого количества НИИ различного профиля, большого человеческого потенциала и др. Новые условия хозяйствования в Санкт-Петербурге ставят новые задачи в области охраны здоровья жителей города. Показатели здоровья населения как в зеркале отражают все проблемы и трудности, возникающие в политической, социальной и экономической жизни страны. Среди разнообразных факторов, влияющих на здоровье населения Санкт-Петербурга, в первую очередь необходимо отметить экологический.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1 Основные источники образования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Загрязняющее вещество — примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным ценностям.

Выбросы характеризуются по четырем признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества.

По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.

Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными, когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными), например, автотранспорт.

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на: точечные, линейные и площадные.

Точечные источники — это загрязнения, сосредоточенные в одном месте, например, дымовые трубы, вентиляционные шахты и т. д.

Линейные источники имеют значительную протяженность, например, автотрассы.

При площадных источниках удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия (например, автостоянки).

Источники выбросов подразделяются также на организованные и неорганизованные. Из организованного источника загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

В зависимости от высоты (Н) устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности источники выбросов делятся на четыре класса:

высокие источники (Н? 50 м);

источники средней высоты (Н= 10 … 50 м);

низкие источники (Н =2 … 10 м);

наземные источники (Н? 2м).

Неорганизованный источник образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода (СО), диоксид серы (SО2), оксиды азота (NОх), углеводороды (Сm Нn), пыль.

Большая часть загрязнителей, выделяемых промышленностью и транспортом, концентрируется в приземном слое атмосферы до высоты в несколько сот метров над поверхностью Земли.

Наибольше количество вредных и токсичных веществ имеют выбросы предприятий черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотранспорт, а в некоторых городах — и котельные.

Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработка его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т передельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа — 2,7 кг, марганца — 0,1 — 0,6 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа (67%) и триокоси алюминия (6,7%). При бескислородном процессе на 1 т мартеновской стали выде-ляется 3000 — 4000 м³ газов с концентрацией пыли в среднем 0,5 г/м3. При подаче кислорода в зону расплавленного металла пылеобразование многократно увеличивается, достигая 15−52 г/м3. Кроме того, плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выплавляемой стали.

Цветная металлургия. Вредные вещества образуются при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и др. металлов. В основном предприятия цветной металлургии загрязняют атмосферный воздух сернистым ангидридом (75% суммарного выброса в атмосферу), окисью углерода (10,5%) и пылью (10,4%).

Химическая и нефтехимическая промышленность. Выбросы в атмосферу происходят при производстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.

Разнообразием исходного сырья для производства определяется состав загрязняющих веществ — в основном окись углерода (28% суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлорэтан (0,6%), серная кислота (0,3%).

Склады нефтепродуктов являются одним из наиболее распространенных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие склады имеются во всех населенных пунктах. Они сосредоточены на автозаправочных станциях, в автотранспортных предприятиях, гаражах, постах технического обслуживания автомобилей.

Строительная промышленность. Производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, теплои звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангидрида (10,8%) и окислов азота (9%).

Основными источниками загрязнения атмосферы при производстве железобетонных изделий являются места разгрузки железнодорожных вагонов с цементом, песком и щебнем, места загрузки цемента в емкости пневмотранспортером, расходные бункера, бетоносмесители, емкости для приготовления и хранения смазочных материалов, посты ручной и полуавтоматической сварки арматуры.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в Восточно-Сибирском, Северном, Северо-Западном и Уральском регионах, а также в Калининградской области. Характерные загрязняющие вещества, производимые этими предприятиями, — твердые вещества (29,8% суммарного выброса в атмосферу), окись углерода (28,2%), сернистый ангидрид (26,7%), окислы азота (7,9%), толуол (1%), сероводород (0,9%), ацетон (0,5%), формальдегид (0,1%).

В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые предприятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространяются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие вредные газы.

В растениеводческих хозяйствах в атмосферный воздух попадают частицы минеральных удобрений, пестицидов при протравлении полей и семян на складах, а также на хлопкоочистительных заводах.

Машиностроение. На машиностроительных предприятиях основными источниками загрязнения атмосферы являются следующие виды производства: сварка и тепловая резка металла, литейное производство, механическая обработка металлов, нанесение лакокрасочных покрытий.

При выполнении сварочных работ и тепловой резке металла в воздух выделяется сварочный аэрозоль, в составе которого в зависимости от вида сварки, марок электрода и флюса содержатся оксиды металлов (железа, марганца, хрома, ванадия, алюминия, цинка, меди и др.) в виде твердых частиц и газообразные соединения (фтористый водород, оксид углерода, оксиды азота, озон). Образующийся аэрозоль характеризуется мелкой дисперсностью — скорость витания частиц не превышает 0,1 м/с.

Механическая обработка металлов (резание и абразивная обработка) сопровождается выделением в атмосферу пыли, стружки, туманов масел и эмульсий. Объем выбросов определяется исходя из нормо-часов работы станочного парка. Интенсивность пылеобразования при резании зависит от вида и мощности установленного оборудования, скорости резания, величины подачи режущего инструмента, геометрических параметров режущего инструмента, состава материалов обрабатываемого изделия. Интенсивность пылеобразования при абразивной обработке зависит от мощности станка, глубины резания, диаметра шлифовального круга. Размер частиц пыли — 15−60 мкм.

Основными источниками загрязнения атмосферы в литейном производстве являются плавильные агрегаты, шихтовой двор, участки подготовки формовочных и стержневых смесей, разлива металла и очистки литья.

В данном курсовом проекте предлагается рассмотреть организованный источник выбросов на примере плавильного агрегата литейного цеха, определить концентрацию трех вредных веществ в приземном слое воздуха, установить по ним ПДВ, размеры санитарно-защитных зон, класс опасности данного предприятия.

1.2 Нормирование качества атмосферного воздуха

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации — количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Качество атмосферного воздуха — это совокупность его свойств, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК — это максимальная концентрация в атмосфере, отнесенная к определенному промежутку времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия.

Для оценки качества атмосферного воздуха установлены две категории ПДК: максимально разовая (ПДКмр) и среднесуточная (ПДКсс).

ПДКмр — основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности) при кратковременном воздействии атмосферных примесей (в течение 20 мин). По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

ПДКсс — установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

Для каждого проектируемого и действующего объекта, являющегося стационарным источником загрязнения воздушного бассейна, устанавливают нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

ПДВ — это норматив, устанавливаемый для каждого конкретного источника исходя из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны.

Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества Смi, не превышающую ПДК, с учетом фонового загрязнения Сфi. При этом должно выполняться условие:

ПДВi > Смi + Сфi /ПДКмрi? 1

Фоновая концентрация Сф характеризует загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный, относится к тому же интервалу осреднения (~ 20 минут), что и Для каждого города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.

Температурная стратификация — (лаг. temperatura-правильное соотношение, нормальное состояние и stratum-слой, настил, facio-делаю). Высотное распределение температуры воздуха в атмосфере, закономерно понижающееся на 0,6−1°С на 100 м подъема. При устойчивой температурной стратификации обычна ясная безоблачная погода. При падении температур на 100 м меньше 0,6°С температурная стратификация становится неустойчивой, нарастает вертикальное движение воздуха, начинают формироваться облака, возникает конвективная фронтальная облачность. Коэффициент температурной стратификации атмосферы определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе.

1.3 Определение предотвращенного экологического ущерба

Методика по определению величины предотвращенного экологического ущерба предназначена для получения укрупненной эколого-экономической оценки ущерба, предотвращаемого в результате осуществления государственного экологического контроля, реализации экологических программ и природоохранных мероприятий.

Ущерб от загрязнения окружающей среды — фактические и возможные убытки народного хозяйства, связанные с загрязнением окружающей среды (включая прямые и косвенные воздействия, а также дополнительные затраты на ликвидацию отрицательных последствий загрязнения). При этом учитываются потери, связанные с ухудшением здоровья населения, сокращением трудового периода деятельности и жизни людей.

Предотвращенный экологический ущерб (У) от загрязнения окружающей среды представляет собой оценку в денежной форме возможных отрицательных последствий от загрязнения среды, которые удалось избежать в результате природоохранной деятельности территориальных органов системы Госкомэкологии России, осуществления природоохранных мероприятий и программ.

Предотвращенный экологический ущерб определяется на территории каждого субъекта России, исходя из объемов снижения отрицательного воздействия и величины показателя удельного экологического ущерба, наносимого единицей приведенной массы загрязнения по конкретному виду природных ресурсов и объектов.

Основные факторы, определяющие величину предотвращенного экологического ущерба на территории субъектов РФ:

снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

снижение сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водоемы и подземные горизонты;

снижение загрязненности земель, химическими веществами;

уменьшение площадей деградированных земель;

сохранение (увеличение) численности отдельных видов животных и растений;

создание и поддержание природных комплексов (охраняемых и заповедных территорий) и т. д.

Приведенная масса загрязняющих веществ (М) — это условная величина, отражающая вредность или эколого-экономическую опасность всей суммы разнообразных загрязнений, поступающих в атмосферный воздух или водную среду от одного или различных источников сброса (выброса) загрязняющих веществ, включая залповые и аварийные сбросы (выбросы) загрязнений.

Экономическую оценку предотвращенного ущерба в данной методике осуществляют по следующим видам природных ресурсов:

водные ресурсы;

атмосфера;

почвы и земельные ресурсы.

1.4 Цель проекта

Целью выполнения курсового проекта является расчёт следующих показателей:

Расчет загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов (плавильный агрегат литейного производства);

Расчет массы выбросов загрязняющих веществ;

Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ;

Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу;

Определение размеров санитарно-защитной зоны;

Определение категории опасности предприятия;

Определение величины предотвращенного экологического ущерба природным ресурсам;

Расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба от загрязнения водной среды;

Расчет предотвращенного ущерба от загрязнения атмосферного воздуха;

Расчет величины предотвращенного ущерба в результате природоохранной деятельности от ухудшения и разрушения почв и земель.

2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов (плавильный агрегат литейного производства)

атмосфера выброс источник экологический Задание (вариант № 2)

Рассчитать массу выбросов загрязняющих веществ плавильного агрегата литейного цеха. Определить концентрацию вредных веществ в приземном слое воздуха от организованного источника выбросов промышленного предприятия. Установить значения ПДВ, размеры СЗЗ. Определить класс опасности данного предприятия. По результатам расчетов дать заключение. Выброс загрязняющих веществ считать непрерывным.

Решение данной задачи производится в несколько этапов.

2.1.1 Расчет массы выбросов загрязняющих веществ

Расчет выбросов iго вещества при работе плавильного агрегата производится по формуле 2.1:

Mi = qi* Д* в* {1-?) кг/ч, (2.1)

Где

qi — удельное выделение вещества на единицу продукции, кг/т;

Драсчетная производительность агрегата, т/ч;

в — поправочный коэффициент для учета условий плавки;

? — эффективность пылеочистки или газоочистки, принимаем условно, в долях единицы.

Решение:

Углерода окись (СO):

МСО = 192*10*0,65*(1 — 0,8) = 249,6 кг/ч = 69,4 г/c;

Аммиак (NH3)

MNH3 = 28,8*10*0,65*(1 — 0,8) = 37,44 кг/ч = 10,4 г/с;

Водород хлористый (HCl):

МHCl = 0,46*10*0,65*(1 — 0,8) = 0,6 кг/ч = 0,17 г/c;

2.1.2 Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ

В отходящих дымовых газах литейного производства по каждому загрязняющему веществу определяем максимальную приземную концентрацию.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм (м) от источника и определяется по формуле 2.2:

Где:

А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с2/3· мг · град 1/3/г;

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

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

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

Нвысота источника выброса над уровнем земли, м;

з — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

ДT — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, ОС;

V1- расход газовоздушной смеси, м3/с, определятся по формуле:

Где:

D — диаметр устья источника выброса, м;

W0 — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается по табл. 2.1

Таблица 2.1 — Значение коэффициента температурной стратификации А

Примечание: Для других территорий значения коэффициента, А должны приниматься соответствующими значениям, А России со сходными климатическими свойствами турбулентного обмена.

На распространение загрязнений оказывает влияние температура атмосферы в момент выброса. По этому признаку все выбросы делят на «холодные» и «горячие». «Холодные» если разница между температурой выброса и температурой атмосферы приблизительно равна нулю. «Горячие» если разница между температурой выброса и температурой атмосферы больше нуля.

При определении значения ДТ (°С) температуру окружающего атмосферного воздуха следует принимать равной средней многолетней температуре наружного воздуха 15 числа наиболее жаркого месяца года в 13:00 по местному времени.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

*для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (возгоны, туманы, дымы и т. п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) F = 1;

*для остальных аэрозолей (пыль, зола) при степени очистки газов в пылеуловителе не менее 90% F = 2; от 75 до 90% F = 2.5; менее 75% и при отсутствии очистки F = 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, Uм, U/м, fe:

— для нагретых выбросов

— для холодных выбросов (?T? 0):

fe = 800*(U/M)3 UM=1,3*WoD/H

Коэффициент m определяется по формулам:

Коэффициент n при f? 100 определяется в зависимости от Uм по формулам:

n=1при Uм? 2;

п = 0,532 Uм2 — 2,13 Uм + 3,13при 0,5? Uм ‹ 2;

п = 4,4 Uмпри Uм ‹ 0,5

Решение:

f = 1000*4,82*0,56/20,52*19 = 1,61 <100

m = = 0,83

V1 = =1,18

Um = =0,67 так как 0,5? Um = 0,67? 2, то

n = 0,532*0,672−2,13*0,67+3,13=1,97

Cm (CO)38,3 мг/м3

Сm (NH3)5,74 мг/м3

Cm (HCl)0,09 мг/м3

2.1.3 Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу

Значение ПДВ (г/с) для i-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым устьем при фоновой концентрации Сф < ПДК, определяется по формуле 2.3:

где Сфi — фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м3. Устанавливается службой экологического мониторинга по результатам многолетних измерений концентраций примесей в атмосферном воздухе. При отсутствии таких данных принимается обычно Сфi = 0,1 ПДКм Решение:

= 7,8 г/с

= 0,3 г/с

= 0,3 г/с

2.1.4 Определение размеров санитарно-защитной зоны

Для уменьшения концентрации вредных веществ на прилегающей к промышленному предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ).

Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия (СанПиН 2.2.½.1.1.1200−03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»).

Таблица 2.2 — Нормативные размеры санитарно-защитных зон

Указанные в таблице 2.2 размеры СЗЗ являются минимальными. Если в результате расчета рассеивания примесей получены большие размеры СЗЗ, то принимаются расчетные размеры. Если в результате расчета получены размеры СЗЗ меньше указанных в таблице 2, то принимаются табличные значения, так как выброс вредных веществ может являться не единственным видом вредного воздействия предприятия на окружающую среду. Минимальные размеры СЗЗ установлены исходя из условия снижения на ее границе концентрации вредных веществ до ПДК, а уровней шума, вибрации, инфразвука, электромагнитных полей, электростатического поля — до предельно-допустимых уравнений (ПДУ).

СЗЗ нельзя рассматривать как резервную территорию и использовать ее для расширения промышленной площадки. На территории СЗЗ допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство — складов, гаражей, автостоянок и т. д.

Размер СЗЗ до границы жилой застройки следует устанавливать:

для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха — непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационных фонарей зданий, мест погрузкиразгрузки сырья);

для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками шума, вибрации, электромагнитных волн радиочастот — от зданий, сооружений и площадок, где установлено это оборудование;

для электростанций, котельных — от дымовых труб.

Последовательность расчета СЗЗ литейного производства: 1. Определяем расстояние ХМ, при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См для каждого загрязнителя.

Расстояние Хм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация СМ (мг/м) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле 2.4:

(2.4)

где d — безразмерный коэффициент ;

при

при; при ;

при ;

При

при

при

при

Решение:

Углерода окись (CO), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl)

т.к, то

= 4,42

= 90,6 м;

Определяем расстояние Хn от источника в расчетном направлении для каждого загрязнителя. Для построения графика необходимо воспользоваться таблицей П. 1.5.

Распределение концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха по оси факела на различных расстояниях Х от источника выброса находят по формуле:

Безразмерная величина S1 зависит от отношения Хn / Хм. При Хn/Хм > 8 S1 зависит от скорости оседания взвешенных частиц выбросов.

Согласно ОНД — 86 S1 рассчитывают по формулам:

Решение:

СCO= 38,3; СNO3= 5,74; СHCl= 0,09;

Рис. 2.1 — График распределения концентраций углерода окиси в атмосфере от организованного высокого источника выбросов Рис. 2.2 — График распределения концентраций хлористого водорода в атмосфере от организованного высокого источника выбросов Примечание: С = ПДКсс, если выброс загрязняющих веществ в атмосферу непрерывный; С = ПДКмр, если выброс загрязняющих веществ в атмосферу залповый.

При построении графика не учитываем выход загрязняющих веществ другими путями (через окна, фонари, фрамуги, неплотности строительных конструкций зданий), поэтому принимаем приземную концентрацию в точке Х=0 равной нулю.

По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

зона переброса факела (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);

зона задымления (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ).

зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки.

2.1.5 Определение категории опасности предприятия

В зависимости от массы и видового состава выбросов в атмосферу, определяют категорию опасности предприятия (КОП) по формуле 2.5:

— масса i-го вещества в выбросе, т/год;

где Т — годовой фонд работы оборудования, ч (количество смен в году — 320, с учетом круглосуточной работы плавильного агрегата принимаем Т= 7680 ч);

ПДКССiсреднесуточная ПДК i-го вещества;

п — кол-во загрязняющих веществ;

аi — безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида азота.

Таблица 2.3 — Класс опасности загрязняющего вещества

В зависимости от величины КОП предприятия подразделяют на следующие категории опасности:

Таблица 2.4 — Категории опасности промышленных предприятий

Решение:

= 249,6*7680*10−3 = 1916,9 т/год

= 37,44*7680*10−3 = 287,5 т/год

= 0,6*7680*10−3 = 4,6 т/год КОП = (1916,9/3)0,9 + (287,5/0,04)0,9 + (4,6/0,2)1,3 = 3351,4

Т.к 103 < 3351,4 < 104, то категория опасности предприятия — 3.

2.2 Определение величины предотвращенного экологического ущерба

2.2.1 Расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба от загрязнения водной среды

Предотвращенный эколого-экономический ущерб для водных объектов (, тыс. руб./год) в рассматриваемом регионе за расчетный период времени определяется по формуле:

где:

Ууд — показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водным ресурсам, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы загрязняющих веществ на конец расчетного периода в рассматриваемом регионе, руб/усл.;

Кэ — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов по бассейнам основных рек;

Iдиндекс-дефлятор по отраслям промышленности, устанавливаемый Минэкономразвития РФ;

Индексация цен осуществляется при помощи индекса-дефлятора, который устанавливает ежегодно Минэкономразвития РФ.

Мпр — приведенная масса сокращенного в результате проведения соответствующих природоохранных мероприятий сброса загрязняющих веществ в регионе, тыс. усл. т/год;

Мпр=ДМ-Мсп (2.7)

ДМ= M1-M2+ Мнов (2.8)

ДМ — валовой объем приведенной массы сокращенного сброса, тыс. усл. т/год;

Мсп — приведенная масса сокращенного сброса в результате спада производства в регионе, тыс. усл. т/год;

М1 и М2 — соответственно приведенная масса сброса на начало и конец расчетного периода, тыс. усл. т/год;

Мнов — приведенная масса сброса новых предприятий и производств, тыс. усл. т/год;

Для расчета приведенной массы загрязнений используются утвержденные значения предельно-допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в воде водоемов рыбохозяйственного значения (как наиболее жесткие). С помощью ПДК определяются коэффициенты эколого-экономической опасности загрязняющих веществ как величина обратная ПДК:

Кэi = 1/ПДК Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по формуле (2.9):

(2.9)

где:

mi — масса фактического сброса i-го загрязняющего вещества в водные объекты рассматриваемого региона, т/год;

Кэ — коэффициент относительной эколого-экономической опасности для i-го загрязняющего вещества;

N — количество учитываемых загрязняющих веществ.

Задание № 1 (вариант 2)

Определить величину предотвращенного эколого-экономического ущерба в результате осуществления природоохранных мероприятий по охране водных объектов в г. Санкт-Петербург (бассейн Балтийского моря, река Нева) для экономической оценки деятельности территориального комитета по охране окружающей среды (экологический контроль, реализация экологических программ, экологическая экспертиза и др.). Расчетный период начало и конец года.

Основные исходные данные для расчета величины предотвращенного ущерба представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 — Исходные данные для расчета предотвращенного эколого-экономического ущерба от загрязнения водной среды

Обозначения к таблице 2.5:

mi1 — объем (масса) сброса загрязняющего вещества по i — му ингреди-енту в начале расчетного периода, т;

mi2 — объем сброса загрязняющего вещества по i — му ингредиенту в конце расчетного периода, т;

miнов — объем сброса загрязняющего вещества от новых предприятий, введенных в эксплуатацию в течение расчетного периода, т;

Дmi — валовой объем сокращенного сброса загрязняющего вещества по iму ингредиенту (с учетом введенных в эксплуатацию новых предприятий и производств), т;

Дmi = mi1+ miновmi2

miсn — объем сокращенного сброса iго загрязняющего вещества в результате спада производства в регионе в течение расчетного периода, т; minpобъем сокращенного (предотвращенного) сброса загрязняющих веществ в результате проведения комплекса мероприятий по охране вод в регионе в течение расчетного периода, т (по i — му ингредиенту);

minp = Дmi — miсn

Решение:

Предотвращенный эколого-экономический ущерб для водных объектов города Санкт — Петербурга за расчетный период времени рассчитывается по формуле:

Ууд=10 543 руб/усл. т — базовый показатель удельного ущерба для города Санкт Петербург на единицу приведенной массы загрязнений;

Кэ = 1,51 — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости водных ресурсов для г Санкт-Петербург;

Iд — индекс-дефлятор. Принимаем равным 1

М — приведенная масса загрязняющих веществ определяется в соответствии с рекомендациями раздела 2.2.1 по формуле 2.9. В конце табл. 2.5 представлены итоговые результаты приведенной массы сброса загрязняющих веществ в целом по региону. Согласно расчетным данным, сведенным в табл. 2.5. строим диаграмму сокращенной приведенной массы загрязняющих веществ (рис. 2.2)

Мпр= (5,4748 + 0,0063 — 3,45 454 — 1,23 963) = 0,78 693 тыс. усл. т.

Валовой приведенный объем сокращенного за расчетный период времени сброса загрязняющих веществ в регионе, согласно расчетам составил 2,2 656 тыс. усл. т. (таблица 2,5). Из них — 1,23 963 тыс. усл. т. в результате спада производства и 0,78 693 тыс. усл. т. — в результате деятельности территориального органа Госкомэкологии России.

тыс. руб. = 12,6 млн руб.

Водные ресурсы Рис. 2.3 — Диаграмма сокращенной приведенной массы загрязняющих веществ в городе Санкт-Петербург (река Нева)

2.2.2 Атмосферный воздух

Расчет предотвращенного ущерба от загрязнения атмосферно го воздуха Укрупненная оценка величины предотвращенного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферу может проводиться как для одного крупного источника или группы источников, так и для региона в целом. В качестве оцениваемой группы источников могут рассматриваться все источники в данном городе, регионе, рассматриваемые как единый «приведенный» источник.

Задание № 2

Определить величину предотвращенного эколого-экономического ущерба в северо-западном регионе в результате проведения природоохранных мероприятий по охране атмосферы от выбросов загрязняющих веществ. Расчетный период начало и конец года. Основные исходные данные для расчета величины предотвращенного ущерба представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 — Исходные данные для расчета предотвращенного эколого-экономического ущерба от атмосферного воздуха

Решение:

Предотвращенный эколого-экономический ущерб от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (, тыс. руб./год) в рассматриваемом экономическом районе РФ за расчетный период времени определяется по формуле 2.10:

(2.10)

где:

— показатель удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в рассматриваемом экономическом районе РФ, руб/усл. т;

— коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территорий экономических районов России

— индекс-дефлятор по отраслям промышленности, устанавливаемый Мин. экономикой России. Принимаем равным 1;

— приведенная масса сокращенного выброса загрязняющих веществ в регионе в результате проведения соответствующих природоохранных мероприятий, тыс. усл. т/год. Рассчитывается по формуле 2.9;

— коэффициент относительной эколого-экономической опасности для i-го загрязняющего вещества;

N — количество учитываемых загрязняющих веществ.

= 48,4*29,66 934*1,5*1 = 2154 тыс. руб/год Рис. 2.4 — Диаграмма сокращенной приведенной массы загрязняющих веществ в Северо-западном регионе.

2.2.3 Земельные ресурсы

Расчет величины предотвращенного ущерба в результате природоохранной деятельности от ухудшения и разрушения почв и земель.

Задание № 3 (вариант 2)

Рассчитать предотвращенный ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель в Ленинградской области. По данным годового отчета в отчетном году проведены работы по восстановлению и рекультивации деградированных и загрязненных земель на площади 178 га, засоренных земель на площади 405 га и земель, загрязненных химическими веществами на площади 51 га.

Экологический ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под воздействием антропогенных нагрузок выражается главным образом в:

деградации почв и земель;

захламлении земель несанкционированными свалками.

загрязнении земель химическими веществами.

— Оценка величины предотвращенного ущерба (, тыс. руб/год) в результате природоохранной деятельности от деградации почв и земель производится по формуле:

(2.11)

где:

— норматив стоимости освоения новых земель, изымаемых с/х угодий для несельскохозяйственных нужд, тыс. руб/га;

— площадь почв и земель, сохраненная от деградации за отчетный период времени в результате проведенных природоохранных мероприятий, га;

— коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории;

— коэффициент для особо охраняемых территорий;

— Оценка величины предотвращенного ущерба (, тыс. руб/год) в результате природоохранной деятельности от захламления земель i — й категорией отходов (i =1,2…n) несанкционированными свалками производится по формуле:

где: Sc — площадь земель, которые удалось предотвратить от захламления отходами i-го вида за отчетный период времени,

— Оценка величины предотвращенного в результате природоохранной деятельности ущерба от загрязнения земель химическими веществами производится по формуле:

где:

Sx — площадь земель, которую удалось предотвратить от загрязнения химическим веществом i-го вида в отчетном году, га;

Кx — повышающий коэффициент (предотвращение загрязнения земель несколькими n химическими веществами) В расчетах принимать n = 1

Общая величина предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв и земель в рассматриваемом районе за отчетный период времени определяется суммированием всех видов предотвращенных ущербов:

где:

— любой другой j — тый вид предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв в рассматриваемом регионе за отчетный период времени, тыс. руб/год.

Задание № 3 (вариант 2)

Рассчитать предотвращенный ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель в Ленинградской области. По данным годового отчета в отчетном году проведены работы по восстановлению и рекультивации деградированных и загрязненных земель на площади 178 га, засоренных земель на площади 405 га и земель, загрязненных химическими веществами на площади 51 га.

Решение:

— Оценка величины предотвращенного ущерба от деградации почв и земель в результате осуществления природоохранных мероприятий

— Оценка величины предотвращенного ущерба в результате природоохранной деятельности от деградации почв и земель производится по формуле:

= 81*178*1,3*2,5 = 46 858,5 тыс. руб./год

где:

= 81 тыс. руб./га — норматив стоимости освоения новых земель, изымаемых с/х угодий для несельскохозяйственных нужд, для Ленинградской области;

= 178 га — площадь почв и земель, сохраненная от деградации за отчетный период времени в результате проведенных природоохранных мероприятий;

= 1,3 — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости территории;

= 2,5 — коэффициент для особо охраняемых территорий.

— Оценка величины предотвращенного ущерба в результате природоохранной деятельности от захламления земель i — й категорией отходов (i =1,2…n) несанкционированными свалками производится по формуле:

= 81*405*1,3*2,5 = 106 616,25 тыс. руб/год где:

Sc = 405 га — площадь земель, которые удалось предотвратить от захламления отходами i-го вида за отчетный период времени.

— Оценка величины предотвращенного в результате природоохранной деятельности ущерба от загрязнения земель химическими веществами производится по формуле:

= 81*51*1,3*2,5*1=13 425,75 тыс. руб.

где:

Sx = 51 га — площадь земель, которую удалось предотвратить от загрязнения химическим веществом i-го вида в отчетном году;

Кx — повышающий коэффициент (предотвращение загрязнения земель несколькими n химическими веществами) Кx =1 Кx =1+0.2.(1−1) — повышающий коэффициент за предотвращение загрязнения земель одним химическим веществом

Суммарную величину предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв по Ленинградской области определяем по формуле:

=46 858,5+106 616,25+13 425,75=166 900,5 тыс. руб.

Рис. 2.5 — Предотвращённый экологический ущерб земельным ресурсам в Ленинградской области

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научно обоснованные нормы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем нормативов для источников выбросов. Такими нормативами являются предельно допустимые выбросы — ПДВ.

Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества Сmi, не превышающую ПДК, с учетом фонового (существующего) загрязнения Cфi.

= 34,47 > 1

= 5,1 > 1

= 0,08 < 1

Из расчётов видно, что выброс углекислого газа и аммиака на много превышает норму. Для улучшения экологической среды и уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду необходимо:

Установить очищающие фильтры;

Ужесточить наказания и значительно повысить штрафы за не соблюдение поставленных правил и мер защиты окружающей среды.

В результате осуществления природоохранных мероприятий по охране окружающей среды большее количество средств потратилось на предотвращение загрязнения земельных ресурсов.

1. Акимова Т. А., Кузьмин А. П., Хаскин В. В., Экология. — М.: ЮНИТИ, 2001.

2. Безопасность жизнедеятельности / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков и др. — М.: Высшая школа, 2001.

3. Охрана окружающей среды / С. В. Белов, Ф. А. Барбинов, А. Ф. Козьяков и др. — М.: Высшая школа, 1991.

4. Резчиков Е. А. Экология: уч. пособие. -3-е изд. испр. и доп. — М.: МГИУ, 2004 — 104 с.

5. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. — М.: Государственный комитет по охране окружающей природной среды, 1999.

6. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986.