Методика моделирования распространения вещества в атмосферном воздухе (ОНД-86)
Назначение сервиса. По методике ОНД-86 рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в воздухе на различных расстояниях от промышленных труб и делается вывод о влиянии данного предприятия на окружающую среду в заданном районе путем сравнения расчетной концентрации загрязняющего вещества с уровнем предельно допустимой концентрации (ПДК) данного вещества.В ходе расчетов определяются следующие величины:
- уровень максимальной концентрации загрязняющего вещества (См), который может быть достигнут при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях;
- опасная скорость ветра (Uм);
- расстояние от источника выбросов (Хм), на котором максимальная концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях может быть достигнута.
Отчет оформляется в формате Word и Excel (см. пример).
Алгоритм расчета
Расчет уровня максимальной концентрации вещества в воздухе (Сm) выполняется по формуле:
где А– безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (таблица 1); М(г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (см. приложение);m и n– коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из источника; Н (м) – высота источника над уровнем земли; G– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; dТ(град)– разность между температурой выбрасываемой смеси (Тг) и температурой окружающего воздуха (То=27.4оС); V1 (м3/с) – расход газовоздушной смеси.
Таблица 1 – Определение коэффициента А для различных регионов
| Регион | Значение А |
| Территория РФ южнее 50 с.ш., Казахстан, Дальний Восток, Сибирь | 200 |
| Средняя Азия южнее 40 с.ш., Бурятская ССР, Читинская обл. | 250 |
| Европейская часть теорритории РФ и Урал от 50 до 52 с.ш. кроме Украины | 180 |
| Европейская часть территории РФ и Урал севернее 52 с.ш., Украина | 160 |
| Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская | 140 |
| Ивановская области | 120 |
Расход газовоздушной смеси V1 определяется по формуле:
,
гдеD (м) – диаметр источника выбросов, (трубы);Omo(м/с) – средняя скорость выхода газовоздушной смеси (дыма) из устья источника. Если данных по величине Omoнет, то принимается Omo=7 м/с.
КоэффициентА определяется из таблицы.
Коэффициенты m и n определяются в зависимости от параметров f и Vm, которые рассчитываются по нижеприведенным формулам.
где безразмерный коэффициент d при f < 100 определяется по формуле:
Основными метеорологическими факторами, влияющими на концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе, являются скорость и направление ветра. Определение опасной скорости ветра Um(м/с), при которой достигается на расстоянии Хm(м) от источника выбросов максимально возможное значение концентрации вредного вещества (См), определяется по нижеприведенным формулам.
Если f < 100, то опасная скорость ветра рассчитывается по формуле:
При опасной скорости ветра Um приземная концентрация вредных веществ С (мг/м3) в атмосферном воздухе на различных расстояниях Х (м) от источника выбросов определяется по формуле:
C=S1·Cm
где S1 – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения R=Х/Хm:
C=S2·Cm,
где
Зона экотоксикологической опасности
Под зоной экотоксикологической опасности (ЗЭО) понимают территорию, на которой комплексный (обобщенный) показатель качества окружающей среды (ОС) превышает некоторое предельное (пороговое) значение. Граница ЗЭО – это изолиния, удовлетворяющая условию:R=Rпр,
гдеRпр– предельно допустимое качество ОС на территории, проживание на которой не принесет ущерба для здоровья населения. Комплексный показатель качества ОС, в общем случае, должен учитывать качество всех компонент среды: воздуха, почвы, подземной и поверхностной воды и др. компонент территории. В данной работе предлагается рассматривать только качество атмосферного воздуха. В качестве комплексного показателя (показателя, который учитывает наличие в воздухе всех веществ, даже тех, у которых их концентрация не превышает ПДК) качества атмосферного воздуха наиболее часто используют индекс загрязнения атмосферы (ИЗА):
где i– количество вредных веществ, обнаруженных в атмосферном воздухе территории; Ci–концентрация i-того вещества, мг/м3; ПДКi– предельно допустимая концентрация i-того вещества; μi– коэффициент экологической опасности i-того вещества.
Коэффициент опасности (вредности) веществ, обнаруженных в воздухе, определяется в зависимости от класса опасности вещества, который, в свою очередь, оценивается через величину предельно допустимой концентрации. Существуют четыре класса веществ, правила определения которых приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристики химических веществ
| Класс вещества | Характеристика вещества | Правило определения | Значение μi |
| 1 | особо опасные | ПДК < 0.1 | 1.37 |
| 2 | опасные | 0.1 < ПДК < 1 | 1.1 |
| 3 | умеренно опасные | 1 < ПДК < 10 | 1.0 |
| 4 | неопасные | ПДК > 10 | 0.9 |
Если качество воздуха лежит в пределах 1-5ИЗА, то у людей, длительно (постоянно) пребывающих в таких условиях, могут наблюдаться изменения в здоровье функционального характера, проходящие бесследно при временном выходе из такой зоны. Поэтому на такой территории возможно размещение производственных объектов и, в виде исключения, жилого фонда. Класс загрязненности равен двум.
При качестве воздуха 5-10 ИЗАтерритория считается сильно загрязненной. При проживании на такой территории возможны изменения здоровья патологического характера, приводящие к хроническим заболеваниям. На такой территории допустимо строительство лишь производственных объектов, на которых работники, как правило, снабжены дополнительными средствами защиты, имеют льготный режим работы. Такая территория принадлежит третьему классу загрязненности.
При ИЗА > 10 – территория является зоной экологической опасности (четвертый класс). На такой территории срочно должны быть приняты меры по улучшению экологической обстановки.
Для определения границ зон экотоксикологической опасности необходимо выполнить следующие действия:
- разделить территорию населенного пункта на N геоквантов; в качестве геокванта выбрать равные по площади участки прямоугольной формы;
- определить расстояния от заданного предприятия до центров каждого геокванта: измерить расстояния обычной линейкой, затем, зная масштаб карты, провести пересчет в реальные расстояния;
- воспользовавшись графиками, полученными ранее, определить концентрации всех веществ в центрах каждого из N-и геоквантов;
- рассчитать в каждом геокванте ИЗА;
- определить границы участков территории, принадлежащие разным классам загрязнения воздуха;
- выделить зоны экотоксикологической опасности.
Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе населенных мест (среднесуточные)
| Вещество | ПДК, мг/м3 | Коэффициент оседания, F |
| Азота диоксид | 0.085 | 1 |
| Азотная кислота | 0.4 | 1 |
| Акролеин | 0.03 | 1 |
| Аммиак | 0.2 | 1 |
| Анилин | 0.03 | 1 |
| Ацетон | 0.35 | 1 |
| Бензин | 1.5 | 2 |
| Метанол | 0.5 | 1 |
| Мышьяк | 0.003 | 2 |
| Пыль | 0.15 | 2 |
| Ртуть | 0.0003 | 2 |
| Сажа | 0.05 | 2 |
| Свинец | 0.0007 | 2 |
| Серная кислота | 0.1 | 1 |
| Диоксид серы | 0.05 | 2 |
| Соляная кислота | 0.2 | 1 |
| Углерода оксид | 1 | 1 |
| Углерода диоксид | 3 | 1 |
| Фенол | 0.01 | 1 |
| Формальдегид | 0.012 | 1 |
| Хлор | 0.03 | 1 |
| Хром | 0.0002 | 1 |
Список литературы
- Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций / Под ред. О.Н. Русака. – Л.: ВАСОТ, 1999. – 146 с.
- Экология и безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие для вузов / Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей и др.; под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.
- Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов, А.И. Ильицкая и др.; под общ. ред. С.В. Белова. 2-е изд. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с.
