Оценка качества атмосферного воздуха

метки: Воздух, Оценка, Качество, Коэффициент, Загрязнение, Вещество, Загрязнять, Таблица

Определить годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам. В качестве загрязняющих веществ принять угарный газ (СО), углеводороды (несгоревшее топливо СН), окислы азота (NO _х ), сажу © и сернистый газ (SO₂ ).

Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.1.

атмосфера загрязнение воздух автомобиль Таблица 1. Исходные данные для расчета.

Номер задания.	Марка автомобиля.	Тип двигателя внутреннего сгорания (ДВС).	Число дней работы в году.	Суточный пробег автомобиля.
Холодный период (Х).	Теплый период (Т).
L.
дн.	дн.	км.
	Газель Газ3221.	Б.

Примечание: Б, Д — бензиновый и дизельный двигатели соответственно Решение Годовое количество загрязняющих веществ при движении автомобилей по дорогам рассчитывается отдельно для каждого наименования (СО, СН, NO _х , С и SO₂ ):

• количество рабочих дней в году в теплый и холодный периоды года соответственно, дн.

М _СО = (22,7*120+28,5*250)*110*10^-6 = 1 083 500*10^-6 = 1,0833 т/год М_СН = (2,8*120+3,5*250)*110*10^-6 = 192 500*10^-6 = 0,1332 т/год М_NOx = (0,6*120+0,6*250)*110*10^-6 = 24 420*10^-6 = 0,0244 т/год.

M _SO2 = (0,09*120+0,11*250)*110*10^-6 = 14 905*10^-6 = 0,0042 т/год Таблица 2. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями отечественного производства.

Тип автомобиля.	Тип ДВС.	Удельные выбросы загрязняющих веществ, г/км.
СО.	СН.	NOх.	C.	SO2.
Т.	Х.	Т.	Х.	Т.	Х.	Т.	Х.	Т.	Х.
Газель.	Б.	22,7.	28,5.	2,8.	3,5.	0,6.	0,6.	;	;	0,09.	0,11.
Д.	2,3.	2,8.	0,6.	0,7.	2,2.	2,2.	0,15.	0,20.	0,33.	0,41.
ЗИЛ 130.	Б.	29,7.	37,3.	5,5.	6,9.	0,8.	0,8.	;	;	0,15.	0,19.
Д.	3,5.	4,3.	0,7.	0,8.	2,6.	2,6.	0,20.	0,30.	0.39.	0,49.

Примечание: Т, Хтеплый и холодный периоды года соответственно.

Б, Д — бензиновый и дизельный двигатели соответственно Задача 2.

Определить годовое количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548.

Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.3.

Таблица 3. Исходные данные для расчета.

Номер задания.	Влажность горной массы.	Скорость ветра в районе работ.	Высота разгрузки горной массы.	Часовая производительность.	Время смены.	Число смен в сутки.	Количество рабочих дней в году.
ц.	V.	Н.
%.	м/с.	м.	т/ч.	час.	шт.	дн.
	4,5.	4,9.

Решение задачи Годовое количество пыли, выделяющейся при работе экскаваторов, рассчитывается по формуле.

т/год где — коэффициент, учитывающий влажность перегружаемой горной породы (принимается по табл.6);

• коэффициент, учитывающий скорость ветра в районе ведения экскаваторных работ (принимается по табл.7);
• коэффициент, зависящий от высоты падения горной породы при разгрузке ковша экскаватора в автомобиль (принимается по табл.8);
• удельное выделение пыли с тонны перегружаемой горной породы, принимается равной 3,5 г/т;
• Q — часовая производительность экскаватора, т/час;

• — время смены, час;
• — количество смен в сутки, шт;

• количество рабочих дней в году, дн.

Таблица 4. Зависимость величины коэффициента К ₁ от влажности горной породы.

Влажность породы (ц), %.	Значение коэффициента К1.
3,0 — 5,0.	1,2.
5,0 — 7,0.	1,0.
7,0 — 8,0.	0,7.

Таблица 5. Зависимость величины коэффициента К ₂ от скорости ветра.

Скорость ветра (V), м/с.	Значение коэффициента К2.
до 2.	1,0.
2−5.	1,2.
5−7.	1,4.
7−10.	1,7.

Таблица 6. Зависимость величины коэффициента К ₃ от высоты разгрузки горной породы.

Высота разгрузки горной породы (Н), м.	Значение коэффициента К3.
1,5.	0,6.
2,0.	0,7.
4,0.	1,0.
6,0.	1,5.

Задача 3.

«Интегральная оценка качества атмосферного воздуха».

Промышленное предприятие выбрасывает в атмосферу несколько загрязняющих веществ с концентрациями в приземном слое С _i .

Требуется:

• 1) определить соответствие качества атмосферного воздуха требуемым нормативам;
• 2) оценить степень опасности загрязнения воздуха, если оно есть;
• 3) при высокой степени опасности определить меры по снижению загрязнения воздуха.

Исходные данные приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Номер задания.	Загрязняющие вещества, i.	Концентрация,.
	Диоксид азота.	0,06.
Диоксид серы.	0,1.
Серный ангидрид.	0,12.
Аммиак.	0,25.

Решение.

1. Для решения задачи рекомендовано использовать индекс суммарного загрязнения воздуха (Jm), который рассчитывается по формуле:

J _m =У (С_i *A_i )^qi

=+(+(+(=12.03.

где С _i — концентрация i-го вещества в воздухе; А_i — коэффициент опасности i-го вещества, обратный ПДК этого вещества: А_i = 1/ПДК; q_i -коэффициент, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества: q=1,5; 1,3; 1,0; 0,85 соответственно для 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.

1. Значения ПДК для заданных загрязняющих веществ и их класс опасности взять из таблицы 8.

Таблица 8.

Загрязняющее вещество.	Среднесуточная концентрация, мг/м3.	Класс опасности.
Диоксид азота.	0,04.
Диоксид серы.	0,05.
Серный ангидрид.	0,05.
Аммиак.	0,04.

3. Степень опасности загрязнения воздуха оценить по таблице 9.

Таблица 9.

Jm.	Условная степень опасности загрязнения воздуха.
Jm<1.	Воздух чистый.
	Воздух умеренно загрязненный.
	Высокая опасность загрязнения воздуха.
	Очень опасное загрязнение.
Jm>15.	Чрезвычайно опасное загрязнение.

11<12.03<15 — очень опасное загрязнение Меры по снижению загрязнения воздуха.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.

• 1) Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк, аммиак, известь).

  При этом способе на поверхность твердого пористого тела (адсорбента) осаждаются газообразные вредные примеси. Последние могут быть извлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.

• 2) Способ окисления горючих углеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании в пламени и образовании СО2 и воды, способ термического окисления — в подогреве и подаче в огневую горелку. Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов заключается в том, что сернистый ангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или серной кислоты. Для очистки газов методом катализа с использованием реакций восстановления и разложения применяют восстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода).

  Нейтрализация оксидов азота NOx достигается применением метана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на втором этапе образующегося монооксида углерода. Перспективен сорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ при температурах ниже температуры катализа. Адсорбционно-окислительный способ также представляется перспективным.

Он заключается в физической адсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуванием адсорбированного вещества специальным потоком газа в реактор термокаталитического или термического дожигания. Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п.

В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем — высокие и под их защитой — детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленения Задача 4.

«Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения» (из учебных материалов проф. В.А. Филонюка) («https:// «, 6).

Условие задачи: При бурении вертикальной скважины с применением промывочной жидкости, содержащей добавку поверхностно-активного вещества — сульфанола, произошел в пределах водоносного пласта аварийный сброс бурового раствора.

Требуется определить: 1) предполагаемую конфигурацию размеры ореолов загрязнения в водоносном горизонте на время t ₁ , t₂ , и t₃ после аварийного сброса; 2) степень разбавления загрязняющего потока по состоянию на время t₁ , t₂ , и t₃ ; 3) Интервал времени, после которого концентрация сульфанола в водоносном пласте достигнет ПДК, т. е. санитарной нормы.

Исходные данные.

• 1. Водоносный горизонт представляет собой песчаниковый коллектор с эффективной пористостью Пэф,%;
• 2. Мощность водоносного горизонта Н, м;
• 3. Скорость потока в водоносном горизонте V, см/сек;
• 4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества V0, см/сек;
• 5. Объем аварийного сброса (утечки) Q, м³ ;
• 6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости С, %;
• 7. Условная ПДК для загрязняющего вещества, мг/л.

Таблица 10.

Параметры водоносного пласта.	Ед. изм.	Варианты.
Мощность пласта, Н.	м.
Эффективная пористость, Пэф.	%.
Скорость потока, V.	см/сек.	2,1.
Скорость диффузии V0.	см/сек.	0,2.
Объем аварийного выброса, Q.	м3.
Концентрация загрязняющего вещества, С.	%.	2,7.
Интервалы времени,. t1. t2. t3.	час час час.	1 3 15

При решении делаем допущение, что загрязнение водоносного горизонта происходит по всей мощности одновременно, при V>V _0. Решение сопровождается рисовкой схемы положения ореолов загрязнения в плане (см. приложение 1) и построением графика зависимости концентрации загрязняющего вещества от времени.

1. Определяется концентрация и размеры предполагаемых ореолов загрязнения в различные моменты времени (t1, t2, и t3).

М1= (V0+ V1)

• t1.

М ₁ =(0,2+2,1)*3600=8280 см = 82,8 м М₂ =(0,2+2,1)*10 800 =24 840 см = 248,4 м М₃ =(0,2+2,1)*54 000 =124 200 см=1242 м В поперечных стоку направлениях положение границ ореола определяется по концам векторов, являющихся гипотенузами прямоугольных треугольников, в которых длины сторон (катетов) будут соответственно равны:

Соединив концы векторов, окантуриваем приближенно, с учетом диффузии, границу ореола загрязнения на время t1. Подставляя в те же расчеты t 2 и t3, можно получить размеры и конфигурацию соответствующих ореолов загрязнения.

Далее, на миллиметровке строится план рассчитанных ореолов загрязнения, на котором графически измеряются площади этих ореолов — S1, S2, S3.

S ₁ =М₁ *b₁ =82,8*7,2=596,16.

S ₂ = М₂ *b₂ =248,4*21,6=5365,44.

S ₃ = М₃ *b₃ =1242*108=134 136.

Все длины векторов переводятся в метры согласно выбранному масштабу, а площади в квадратные метры.

2. Рассчитывается степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t1, t2, и t3:

для t ₁ ,.

для t ₂ ,.

для t ₃ ,.

Далее рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t ₁ , t₂ , и t₃ при плотности бурового раствора 1,5 г/см³ . Для этого концентрацию загрязняющего вещества (она дана в процентах) необходимо перевести в мг/л по формуле:

С мг/л.=С % * 1,5 * 10 ⁴ = n * 10⁴ мг/л.

C мг/л=2,7% * 1,5 * 10 ⁴ = 4,05*10⁴ мг/л.

Затем определяется концентрация сульфанола в ореолах в мг/л. Она будет равна соответственно:

234,52мг/л.

мг/л.

3. По полученным результатам строится график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени. И определяется интервал времени, через который уровень загрязнения в водоносном горизонте придет к санитарной норме, т. е. к ПДК. Графически получена величина времени t4, приблизительно равна 17 час. По происшествии которых уровень концентрации сульфанола придет в норму, согласно ПДК.