РЕЧОВИН В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ

Ступінь забруднення повітря біля земної поверхні викидами промислових підприємств обумовлюється не тільки кількістю забруднювальних речовин, які викидаються, але і їх розподіленням в просторі та часі, а також параметрами виходу пилогазоповітряної суміші. В атмосфері викинуті окремі частинки чи групи частинок рухаються завдяки молекулярній і турбулентній дифузії, інтенсивність яких при різних погодних умовах різна і визначається, головним чином, двома факторами: вектором швидкості вітру та вертикальним температурним градієнтом.

Вітер – турбулентний рух повітря над поверхнею Землі – є основним метеорологічним фактором, який впливає на розповсюдження забруднювальних речовин. Залежність концентрації забруднювальних речовин від напряму руху вітру має важливе значення при вирішенні питань розташування промислових підприємств в плані міста і виділенні промислової зони. При виборі майданчика для будівництва підприємств необхідно враховувати середньорічну і сезонну рози вітрів, а також швидкість вітрів окремих румбів. У промислових викидах з низьких джерел (заводських труб) найбільше забруднення спостерігається при слабких вітрах в межах 0...1 м/с. У викидах з високих джерел максимальні концентрації забруднення спостерігаються при швидкостях вітру в межах 3...6 м/с залежно від швидкості виходу газоповітряної суміші з отвору джерела.

Температурний градієнт, який характеризує зміну температури повітря по вертикалі, також впливає на рівень приземної концентрації шкідливих речовин. У звичайних умовах з підняттям вверх температура повітря зменшується; зменшення її в тропосфері складає в середньому 0,5...0,6 °С на 100 м підняття вверх, а в літні дні в найнижчих шарах воно досягає одного градуса ібільше. Проте мають місце випадки, коли в окремих шарах тропосфери спостерігається збільшення температури з висотою. Такий стан атмосфери, який характеризується відхиленнями температурного градієнта, носить назву температурної і н в е р с і ї. Розрізняють приземні та піднесені інверсії. Перші характеризуються відхиленнями температурного градієнта безпосередньо біля поверхні Землі, а піднесені – появою більш теплого шару повітря на деякій висоті від поверхні Землі. Товщина інверсійної пари також, як і висота інверсій, може змінюватися. В інверсійних умовах ослаблюється турбулентний потік, який призводить до погіршення розсіювання промислових викидіві накопичення шкідливих речовин в приземному шарі.

Для низьких джерел викидів найбільш несприятливим єпоєднання приземної інверсії зі слабким вітром. Особливо шкідливе забруднення повітря, коли при холодних викидах (фарбувальні, гальванічні та інші цехи машинобудівних підприємств) піднесена інверсія, розміщена безпосередньо над джерелом, супроводжується слабким вітром, близьким до штилю, в таких випадках викид повинен здійснюватися вище інверсійного шару.

Для того, щоб концентрація шкідливих речовин в приземному шарі атмосфери не перевищувала гранично допустимих максимальних разових концентрацій, пилогазові викиди підлягають розсіюванню в атмосфері через високі труби. При достатньо високій димовій трубі забруднення досягають приземного шару атмосфери на значній відстані від труби, коли вони вже встигають розсіятися в атмосферному повітрі до допустимих концентрацій.

Ступінь розбавлення викидів атмосферним повітрям знаходиться в прямій залежності від відстані, яку цей викид пройшов до даної точки.

Рисунок 9.1 – Схема розподілення шкідливих речовин в атмосфері при викиді через вертикальну трубу

Шкідливі речовини, які вміщуються у викидах, розповсюджуються в напрямку вітру в границях сектора, обмеженого досить малим кутом розкриття факела (2α = 10...20°) біля виходу з труби (рис. 9.1). На відстані від 4 до 20 висот труби ( ) факел торкається землі і деформується. При цьому максимальна концентрація шкідливих речовин в приземному шарі спостерігається на відстані (10...40) . Таким чином, можна виділити три зони різного забруднення приземного шару атмосфери:

- зона перекидання факела викиду, яка характеризується відносно невисоким вмістом шкідливих речовин в приземному шарі;

- зона максимального забруднення приземного шару;

- зона поступового зниження рівня забруднення.

Основним документом, який регламентує розрахунок розсіювання і визначення приземних концентрацій викидів промислових підприємств, є „Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, ОНД-86”. Основою методики є умова, при якій сумарна концентрація кожної шкідливої речовини не повинна перевищувати разову гранично допустиму концентрацію даної шкідливої речовини в атмосферному повітрі, тобто:

, (9.1)

де – максимальна концентрація забруднювальних речовин в приземному повітрі, утворювана джерелами викидів, мг/м³;

– фонова концентрація однакових чи однонаправлених шкідливих речовин, характерна для даної місцевості (приймається за довідкою органів санітарно-епідеміологічної служби), мг/м³.

При одноразовій присутності в атмосферному повітрі декількох речовин, які мають адитивні властивості для кожної точки місцевості, повинна виконуватися умова:

, (9.2)

де означає -ту домішку.

При викиді в атмосферу одного чи більше однонаправлених забруднювальних речовин з декількох джерел (однакової або різної висоти), розташованих на значній відстані одне від одного, забруднення приземного шару атмосфери розраховують для кожної труби. Одержані результати для даної точки місцевості підсумовують з урахуванням зменшення концентрацій в напрямі, перпендикулярному до напряму вітру. Залежно від співвідношення валових викидів з джерел і відстані між ними в напрямі, перпендикулярному до напряму вітру, максимальна сумарна концентрація забруднювальних речовин буде знаходитися або на осі джерела більшої потужності, або між джерелами, але ближче до джерела більшої потужності [41-44].

У випадку розрахунку розсіювання викидів, які виділяються в атмосферу через труби однакової висоти, розташовані на близькій відстані одна від одної, труби необхідно приймати за одне еквівалентне джерело такої ж висоти з сумарною кількістю забруднювальних речовин. При розташуванні більше двох сусідніх точкових джерел на одній лінії і збігу з нею напрямку вітру викиди будуть накладатися один на одний, що приведе до збільшення приземних концентрацій. Шахматне розташування зосереджених джерел приводить до зменшення концентрацій домішок в приземному шарі атмосфери.

У вказаному документі [31] наводяться:

- методики розрахунку забруднення атмосфери викидами одинокого джерела, лінійного джерела, групи джерел і майданчикових джерел;

- методика розрахунку забруднень атмосфери з урахуванням сумарної дії декількох речовин;

- методики врахування рельєфу місцевості та фонових концентрацій при розрахунку забруднення атмосфери;

- норми щодо визначення мінімальної висоти джерел викидів, встановлення гранично допустимих викидів та визначення меж санітарно-захисних зон підприємств.