CC BY
34
© Е.Ю. Куликова, 2002
УДК 624:581
Е.Ю. Куликова
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КОММУНАЛЬНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Л
юбое коммунальное подземное сооружение оказывает воздействие на окружающую среду, вызывая в ней те или иные изменения, угрожающие здоровью и жизнедеятельности людей и вызывающие негативные преобразования экологической системы Земли в целом. Существующая в настоящее время практика природоохранной деятельности основывается на нормировании воздействий и прогнозе изменений в окружающей природной среде.
Социально-экономические и градостроительные перспективы все в большей степени определяются санитарногигиеническим состоянием окружающей среды, возможностью биосферы компенсировать неблагоприятное воздействие техногенных факторов, в том числе связанных с интенсифицирующимся производством.
Санитарно-гигиеническое состояние окружающей среды нормируется установлением предельнодопустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ), ориентировочных допустимыми норм (ОДУ), предельнодопустимого сброса вредных веществ в водный объем, санитарных правил и норм и т.п. (табл. 1) [1].
Перечисленные нормативы открывают практические возможности для оценки санитарно-гигиенического состояния среды при строительстве и эксплуатации любого коммунального объекта и перспективы оптимизации техногенной деятельности.
Прогнозирование занимает важное место в практике коммунального подземного строительства и является конечной целью проведения всех видов полевых, лабораторных и камеральных изысканий.
Оценка и прогноз состояния приземной атмосферы городов в условиях коммунального подземного строительства являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному соответствию. Величины ПДК токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах [2, 3, 4, 5]. В руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцеро-генное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. В России обоснованы и утверждены ПДК (во многих странах их называют стандартами качества воздуха) для 114 вредных веществ и 14 комбинаций загрязнений атмо-
сферного воздуха на основании следующих основных критериев:
1) допустимой может быть признана только такая концентрация того или иного вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека того или иного косвенного или прямого воздействия, не снижает его работоспособности, не влияет на самочувствие и настроение;
2) недопустимой является концентрация, при которой наступает привыкание к вредным веществам;
3) недопустимы такие концентрации вредных веществ, которые неблагоприятно влияют на растительность, климат местности, прозрачность атмосферы и бытовые условия жизни населения.
Примеры ПДК для различных видов производств представлены в табл. 2, 3, 4 [6].
Регулирование частоты атмосферы возможно путем введения норм на выбросы (ПДВ). Например, в Японии после введения ПДВ для пыли и сажи при сжигании топлива уровень загрязнений воздуха снизился с 240 до 90 мкм/м3. Нормы ПДВ в атмосферу рассчитываются исходя их того, чтобы содержание вредных веществ в данном месте не превышало ПДК с точки зрения экологической безопасности. Введение ПДВ предусматривает, что на каждом этапе до его полного выполнения устанавливаются временные согласованные выбросы (ВСВ) на уровне предприятий с наилучшей технологией производства и аналогичных по мощности и техпроцессам, имея в виду пересмотр ВСВ в дальнейшем в сторону уменьшения вплоть до полного прекращения выбросов. ВСВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет. Расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое должна быть менее ПДК, в зонах санитарной охраны курортов, отдыха в городах - менее 0,8 ПДК. При установлении ПДВ учитываются расчетные и фоновые концентрации вредных веществ от остальных источников, в том числе и от автотранспорта. Сумма расчетной концентрации должна быть не более ПДК. Перечень параметров, контролируемых в атмосфере и в выбросах в атмосферу, представлен в табл. 5.
Характер взаимодействия коммунального тоннеля с окружающей средой определяется количеством загрязняющих веществ, поступающих в нее при его строительстве и эксплуатации.
Расчет нормативов выбросов ПДВ с горно-строительной площадки коммунального строительства производится по различным формулам для холодных и нагретых выбросов, классификация которых дается в табл. 6.
Формула выбирается по параметру f
Г = 10
(1)
Н2 -АТ
где Щ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси (вентиляционного воздуха) из устья источника выбросов, м/с; В -диаметр устья источников выброса, м;
Таблица 1
ХАРАКТЕРИСТИКА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ НА ДОПУСТИМОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Источник Дата утверждения № документа Количество веществ Суммация
Атмосферный воздух
ПДК: -основной список - дополнение: №1 №2 №3 27.08.84 08.05.86 13.02.87 24.11.89 3086-84 3065-85 4256-87 5158-89 298 28 22 65 ИТОГО: 413 41 сочетание 1 4 6 52
ОБУВ - основной список - дополнение №1 28.07.87 20.12.88 4414-87 4944-88 537 154 ИТОГО: 691 ВСЕГО: 1104 52
Вода водоемов
ПДК СанПиН ОДУ 04.07.88 4630-86 1255 91 ВСЕГО: 1345 12 веществ I класса, 321 вещество II класса однонаправленного действия 332
Таблица 3 Почва
Г С ТДК КОНЦЕНТРАЦИИ НЕ ДУ ПРОДУКТАХ СГОРАН НИСТОГО МАЗУТА КОТ ЧИЯ ОРЫШТОШИЧ ПРИРОДНОГО и&тин0ЄЕДИЕ*кю4979- ГАЗАИВЫСОКОСЕР- 107 91 ВСЕГО: 154 Не изучено
Вещества К. ласс опасности ПДК в воздвоЗдУхра бочей зоны
Г ЖмИИ (ко- дпооптоьл)нение №1 Бензапирен №2 Оксид ванадИ5fe3V) С ероводород№4 1 26.05. 30.09. 1 21.03. 1 14.11. 2 15.11. 2 88 88 89 089 ( 89 0 0 0 4617-88 4696-88 1.10"54952-89 ,002 5147-89 ,008 5149-89 085 1307 43 34 47 73 ВСЕГО: 1504 Вещества однонаправленного действия
( >БУв ' ’ Формальдегид основной список дЩдаеашы Фенол №2 Оксид углеро№3 Диоксид серы 2 25.04. 2 21.03. 3 14.11. 4 15.11. 3 88 0 89 89 89 •°'2 4613-89 0,1 4951-89 0,01 5148-89 1,0 5150-89 0,5 188 12 12 29 ИТОГО: 241 ВСЕГО: 1745
Н - высота источника над уровнем земли, м; АТ - разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и окружающего атмосферного воздуха Тв, °С.
Для источника нагретых выбросов расчетное значение предельно-допустимого выброса ПДВр рассчитывается по формуле:
(іПДК - Сф Н 23АТ V
ПДВр = ±---------~Г~ф'— -----------------------------1, (2)
А • ґ • т • п
где ПДК - максимальная разовая предельно-допустимая концентрация вредного вещества, мг/м3; Сф - фоновая концентрация вредного вещества, мг/м3, если стройплощадка коммунального подземного строительства является единственным источником выброса вредного вещества в городе (населенном пункте), то Сф=0; У1- объем газовоздушной смеси, м3/с; А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредного вещества в атмосферном воздухе, с2/3-мг- (°С)1/3/г; принимается для
Нижнего Поволжья, Казахстана, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока, районов Средней Азии - 200; для Севера и Северо-Запада европейской территории РФ, Среднего Поволжья, Урала, Украины - 160, для центральной части европейской территории РФ - 120; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F=1; для крупнодисперсной золы и пыли при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки не менее 90 % F = 2; при 75-90 % - F = 2,5, менее 75 % или при отсутствии очистки - F = 3 (вне зависимости от эффективности пылеулавливания при совместном выбросе пыли и большого количества водяного пара при его конденсации в течение года сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляции влажных пылевых частиц F = 3); т, п - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.
Коэффициент т находят по формуле:
Таблица 2
ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
Вещества Класс опасности ПДК, мг/м3
Агрегатное состояние в населенных пунктах в рабочей зоне ежедневно (не более 8 ч)
максимальная разовая среднесуточная
Бензапирен 1 Аэрозоль - 1.10-6 1,5.10-4
Сероводород 2 Газ 0,008 0,008 10
Триоксид серы 2 Газ 0,3 0,1 1,0
Диоксид серы 3 Газ 0,5 0,05 10
Оксид углерода 4 Газ 3,0 1,0 20
Фенол 3 Аэрозоль 0,01 0,01 5,0
Формальдегид 2 Газ 0,035 0,012 0,5
Аммиак 2 Газ 0,20 0,20 0,90
Ацетон 2 Аэрозоль 0,035 0,35 1,0
Бензол 4 Аэрозоль 1,5 0,80 2,5
Диоксид азота 2 Газ 0,085 0,085 0,7
Метанол 3 Аэрозоль 1.0 0,5 10
Хлор 2 Газ 0,10 0,03 0,5
т =
0,67 + 0,:ц/7 + 0,34^7 ’
(3)
а п определяют из соотношения: п = 3 при Ум< 0,3;
п = 3-д/(Ум — 0,3) • (4,36 — Ум) при 0,3 < Ум< 2;
п = 1 при Ум >2.
Значение параметра Ум определяют по формуле:
Ум = 0,65.
ц - безразмерный коэффициент (поправка на рельеф), учитывающий влияние рельефа местности на рассеивание.
Таблица 4
ПЕРЕЧЕНЬ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ В АТМОСФЕРУ, ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ,
ОБСЛУЖИВАЮЩИХ КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Загрязняющие вещества ПДК, мл/м3 Класс опасности
Оксид углерода 5 4
Оксиды азота 0,6 3
Ацетатальдегиды 0,01 3
Углеводороды 0,4 4
Пары серной кислоты 0,3 2
Аэрозоль свинца 0,0003 1
Бутилацетат 0,1 4
Ацетон 0,35 4
Спирт бутиловый 0,1 3
Спирт этиловый 5 4
Аэрозоль краски 0,5 4
Аэрозоль сварочный 0,01 3
Марганец 0,01 2
Кремний 0,5 4
Фториды 0,03 2
Фтористый водород 0,02 2
Твердые вещества 0,15 3
Оксид серы 0,5 2
Дизельное топливо 5 4
Пыль древесины 4
Пары керосина 1,2 4
Пары бензина 5 4
Расчет ПДВ для источников холодных выбросов производится по формуле:
Таблица 5
ПЕРЕЧЕНЬ ПАРАМЕТРОВ, КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПРИ ВЫБРОСАХ В АТМОСФЕРУ
№ п/п Наименование параметра Диапазон измерения
1 Взвешенные вещества 0-1000 мг/м3 (0-10000)
2 Оксид углерода 0-120 мг/м3 (0-2000)
3 Диоксид серы 0-10 мг/м3 (0-25000)
4 Оксид азота суммарно 0-25 мг/м3 (0-300)
5 Сероводород 0-2,5 мг/м3
6 Диоксид марганца 0-0,05 мг/м3 (0-0,6)
7 Соединения свинца 0-0,1 мг/м3
8 Углеводороды суммарно 0-50 мг/м3
9 Метан 0-50 мг/м3
10 Озон 0-2,5 мг/м3
11 Радон 0-25 мг/м3
12 Кислород 0-25%
13 Диоксид углерода 0-500 мг/м3
14 Температура 200-400°С
15 Скорость воздуха 0-4 м/с
16 Метеоусловия (направление ра, осадки и др.) и скорость ветра, температу-
Примечание: в скобках указаны диапазоны изменения параметров
при измерениях в устье источников выбросов
ПДВр =
(пдк - Сф Н Чи 8У1
(4)
А • ґ • п -ц D
случае коэффициент А имеет размерность '/г, а Ум определяется по формуле:
Опасность загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется наибольшей концентрацией этих веществ в расчетной точке (на горно-строительной площадке или в жилом районе), соответствующей наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения имс, наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и т.п.).
Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий СН 245-71 установлено одновременное суммирующее вредное воздействие ряда групп опасных ингредиентов.
Суммарная концентрация (для каждой группы вредных веществ однонаправленного действия) не должна превышать единицы:
С1 С2 С„
q = ■
-+-
-+...+-
(6)
ПДК1 ПДК 2 ПДКп
где С1, С2...Сп - концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2...ПДК„ - соответствующие предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.
При рассмотрении группы из п веществ, для которых установлена суммация вредного действия, средневзвешенная опасность, скорость ветра имс определяется по формуле:
и с + и С + +и С
тт М1 М1 м 2 м 2 ''' мп мп
и =----------------------------------------, (7)
с.
+ С 2 +...+С
В этом
1/3
Ум = 1,3
(5)
м 1 м 2 мп
где им1, им2, имп - опасная скорость ветра для каждой группы веществ однонаправленного действия; См1,См2...Смп -суммарная концентрация для каждой группы веществ однонаправленного действия в приземном слое, мг/м3.
Таблица 6
Выбросы, для которых/ >100 относятся к холодным, 7 <100 - к нагретым.
Выбросы Тип источника Характеристика источника
Технологические организованные стабильные
Нагретые Затененный точечный линейный Выбросы от постоянно действующих дыхательных труб, предохранительных клапанов и др. устройств, находящихся в пределах зон аэродинамической тени или подпора зданий при АТ > 0 0С
Холодные Затененный точечный линейный Выбросы от постоянно действующих дыхательных труб, предохранительных клапанов и др. устройств, находящихся в пределах зон аэродинамической тени или подпора зданий при АТ < 0 0С
Технологические организованные нестабильные
Нагретые Затененный точечный линейный Выбросы от периодически действующих предохранительных клапанов и др. устройств, находящихся в пределах зон аэродинамической тени или подпора зданий при АТ>0 0С
Холодные Затененный точечный линейный Выбросы от постоянно действующих дыхательных труб, предохранительных клапанов и др. устройств, находящихся в пределах зон аэродинамической тени или подпора зданий при АТ < 0 0С
Вентиляционные нестабильные
Холодные Затененный точечный линейный Выбросы из выработок аварийной вентиляции, от вентиляторов пери-одического действия, расположенных в пределах зон аэродинамической тени или подпора зданий при АТ < 0 0С
Примечание: АТ = Тсм-Тн, где Тсм жающего воздуха температура газовоздушной струи, выбрасываемой из источника, Тн - температура окру-
Таблица 9
Таблица 7
ЗОНЫ
ЫХ
Высота пересыпки, м
0,5
1,0
1,5
со
-мА
ИЕ ВРЕДНЫХ КОМПОНЕНТІ ОВ{
овОЗДей
,тт
ТВИ
ЮСПЖ
В
0,4
0,5
0,6
средсТВЦов
рнО-стР&итЕльнУ&пло-
ЩАДКУ (В ПЕРЕСЧЕТЕ НА 10000 ТРАНСПОРТНЫХ ЕДИНИЦ)
Полученную величину сравнивают с единицей и делают вывод о необходимости очистки газовоздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу. Если фактический выброс превышает расчетный норматив ПДВ для неблагоприятных метеорологических условий, то необходима разработка плана мероприятий инженерной защиты окружающей среды от загрязнения.
Недостатки нормативного подхода - ненадежность принятых значений ПДК (ПДВ) из-за слабой разработанности эмпирической наблюдательной базы, отсутствия учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния приземного слоя атмосферы во времени и пространстве.
Наиболее чутким и надежным индикатором состояния атмосферы является снеговой покров, позволяющий установить местоположение источников пылегазовых выбросов по комплексу показателей [7, 8].
В снеговых выделениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовым выбросам. Снегохимическая съемка дает возможность оценить запасы загрязнителей в снеговом покрове, «мокрую» и «сухую» нагрузки на окружающую среду, которые выражаются в определении массы выпадения загрязняющих веществ единицу времени на единицу площади. Так, например, содержание ионов SO42-, Са2+, ИН2- в Москве согласно анализу снегового покрова в 2-3 раза выше по сравнению с фоновым. Средневзвешенное количество ионов в пробах дождя и снега позволяет оценить суммарное поступление солей с атмосферными осадками. В Москве оно составляет 1000 кг/га в год. Зоной максимально вредного воздействия загрязняющих веществ на атмосферу городов является 20-30-метровая полоса от подъездных путей к строительным площадкам коммунального подземного строительства. Как наглядно свидетельствует табл. 7 в пределах этой зоны содержание вредных веществ во много раз превышает ПДК [9]. К перспективным направлениям прогноза состояния приземной атмосферы крупных промышленно-урбанизированных территорий относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро неоднократно охарактеризовать большие площади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержания в атмосфере аэрозолей.
Прогноз состояния приземной атмосферы в районе коммунального подземного строительства осуществляется по
Загрязняющее вещество Концентрация
Диоксид азота максимальная концентрация минимальная концентрация Оксид углерода Сажа Диоксид серы Углеводороды 38ПДК 7ПДК 4,3 ПДК 0,1 ПДК 0,4 ПДК 0,64 ПДК
комплексным данным. К ним прежде всего относятся:
• результаты мониторинговых наблюдений;
• закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере;
• особенности техногенных и природных процессов загрязнения воздушного бассейна территории строительства коммунального объекта;
• влияние метеопараметров, рельефа и других факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде.
Особое место в горно-строительном производстве занимают железобетонные изделия: они используются как для строительства наземных сооружений, обслуживающих коммунальное подземное строительство, так и для создания несущих конструкций коммунальных тоннелей.
Компоненты, слагающие данный строительный материал, выделяют в атмосферу довольно значительное количество загрязняющих веществ. Подобными компонентами являются прежде всего цемент, песок и щебень. Эти составляющие создают как механическое загрязнение окружающей среды, так и химическое. Особенно опасны в этом отношении песок и цемент, которые создают в местах производства и транспортировки данных стройматериалов избыточное количество пыли и газовых составляющих. Так, расчет количества загрязняющих веществ (кг/ч), поступающих в атмосферу, при транспортировке цемента, определяется объемом загрязненного газа У (м3/ч) и концентрацией пыли в потоке загрязненного газа С (г/м3):
Р = УС-10'3. (8)
Основные источники выделения и выбросов загрязняющих веществ при использовании железобетонных изделий приведены в табл. 8.
Таблица 8
Цех, участок Источники выделения Источники выброса
Склад хранения цемента Посты разгрузки железнодорожных вагонов Загрузка цемента в емкости (пневмотранспорт) Неорганизованные Выхлопные трубы пылеуловителей
Склад хранения инертных материалов Посты разгрузки железнодорожных вагонов Транспортеры инертных материалов Неорганизованные Выхлопные трубы пылеуловителей
Бетоносмесительный узел Расходные бункера Бетоносмесители Неорганизованные Выхлопные трубы пылеуловителей
Участок приготовления смазки Емкости для хранения смазочных материалов Пост смешения и подогрева смазки Неорганизованные Выхлопные трубы пылеуловителей
Арматурный Правильно-отрезные станции Посты ручной и полуавтоматической сварки Оцинковка закладных деталей Выхлопные трубы вентиляции Выхлопные трубы вентиляции Выхлопные трубы вентиляции
Количество пыли (г/с) в газовоздушном потоке при разгрузке из транспортных средств различных материалов определяется по формулам:
• для цемента Р = 0,03В/,
• для песка Р = 0,015В/,
• для щебня Р = 0,058В/,
где В - коэффициент, зависящий от высоты пересыпки материала (табл. 9); / - производительность узла пересыпки, т/ч.
Усредненные количества пыли в газовоздушном потоке Р (г/с) при разгрузке и удельное пылевыделение q (кг/т) перегружаемого материала составляют:
• для цемента Р = 2,3; q = 0,08;
• для песка Р = 0,5; q = 0,03;
• для щебня Р = 2,7; q = 0,11.
Количество пыли (кг/г), выделяющейся при перекачивании цемента пневмотранспортом, рассчитывается по упрощенной формуле:
Рл = VgC■ 10'\ (9)
где Vg - средний выход загрязненного газа, м3/ч; С - средняя концентрация цемента в потоке загрязненного газа, г/м3.
Усредненная концентрация пыли у источника выделения при перекачивании цемента пневмотранспортом составляет 8,2 г/м3; количество пыли, выделяющейся при подаче цемента пневмотранспортом - 9,5 кг/ч; удельное пылевыделение - 0,8 кг/т.
Количество пыли, (г/с), выделяющейся при складировании инертных материалов, определяется по формуле:
• для щебня Ps = 0,018 (3,2 / +Е), (10)
• для песка Ps = 0,015/, (11)
где / - производительность узла пересыпки, т/ч; Е - площадь складирования материала, м2.
Усредненный показатель пыли, выделяющейся при складировании щебня и песка, составляет:
• для щебня - 14 г/с;
• для песка - 1,3 г/с.
Количество пыли, выделяющейся при работе дозатор-ных устройств и бетоносмесителей, определяется по формуле (3). Усредненная концентрация пыли в газовоздушной смеси составляет 3,2 г/м3; количество пыли, выделяющейся при работе дозаторного устройства в бетоносмесителя - 3,5 кг/ч; удельное пылевыделение - 1,33 кг/т.
Для основных технологических пределов производства железобетонных изделий показатели выделения пыли приведены в табл. 10.
Количество пыли (г/с), поступающей в атмосферу после
очистки, определяется по формуле
= С(100-М , (12)
0 100
где Р0 - количество пыли, выделяющейся при различных технологических процессах до поступления на очистку (кг/ч); ^ -степень очистки пыли в установке, %; V- - средний выход загрязненного вещества, нм3/г.
Количество углеводородов, поступающих в атмосферу, рассчитывается по формуле:
Ри = У^-10-6 , (13)
где V - объем нефтепродуктов, поступающих за год, м3; 4 -потери углеводородов, г/м, при закачке нефтепродукта, значение 4 зависит от температуры нефтепродукта Г (табл. 11).
Для оценки воздействия автотранспорта и дорожной техники к горно-строительной площадке применяют модели Гауссова типа, модели для расчета максимальных разовых и среднесуточных концентраций загрязняющих веществ типа CAL3QHC и модели рассеивания выбросов от транспортных потоков типа CALINE.
Модель типа CALINE аппроксимирует конечный линейный источник (подъездные пути к стройплощадке) множеством точечных источников. Концентрация в заданной точке рассчитывается как сумма концентраций от каждого точечного источника. Для нахождения концентрации примеси С от точечного источника используют выражение:
Таблица 11
УДЕЛЬНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ ЗАКАЧКЕ НЕФТЕПРОДУКТА, Г/М3
Вещество t =250С t =500С t =750С
Керосин 30 70 110
Дизельное топливо 20 47 74
Мазут 16 38 60
Масла 4 9 14
Таблица 10
Источники выделения вещества Вещество Концентрация пыли в газах до очистки, г/м3 Количество выделяющейся пыли, г/с Удельное пылевыделе-ние, кг/т
Посты выгрузки ва- Цементная пыль 2,3 0,08
гонов Щебень 2,7 0,11
Песок 0,5 0,03
Пневмотранспорт, Цементная пыль 8,2 2,6 0,80
склады, хранилища Щебень 14,0
Песок 1,3
Дозаторы, бетоно- Цементная пыль 3,2 1,0 1,33
смесители Щебень
Песок
С = -
ч
2л8у82
ехр<
- 0,5
ГуЛ
V $У у
х <!ехр
- Г г - нл 2 - Г г+нл
- 5 { $1 у + ехр - 0, 5 Г у
(14)
где ч - выброс вещества; §у, §г - параметры вертикальной и горизонтальной дисперсии примеси; Н - высота источника выброса; 1 - высота рецептора.
В рамках этой модели учитывается, что рассеивание примеси в атмосфере предполагает, что N0 в атмосфере полностью трансформируется в N02, тогда модель приобретает консервативный характер. При учете трансформации N0 в N02 и N02 в N0 модель приобретает озонолимитирующий характер.
Модель типа CAL3QHC рассматривает разовые выбросы в атмосферу от транспортных средств тг на стройплощадках коммунального подземного строительства, которые определяются по формуле:
1гк '1п 'Мкп, г/ч
(15)
где та - пробеговый выброс г-го загрязняющего вещества автотранспортом к-й расчетной группы; Мкп - интенсивность движения автотранспорта (авт/год) на участке перегона п-го входного или выходного направления 1п (км).
Вероятность появления того или иного загрязняющего вещества в воздухе в определенной точке пространства РТ определяется повторяемостью соответствующих категорий стабильности атмосферы, скоростей и направлений ветра:
Рт = Ркс-РуРи, (16)
где Ркс - повторяемость категорий стабильности атмосферы; Ру - повторяемость скорости ветра; РМ - повторяемость направления ветра.
Более совершенной моделью, которая учитывает загрязнение атмосферы от строительной площадки коммунальных объектов, является модель ГАРАНТ-УНИВЕРСАЛ. В ней учитываются следующие параметры:
•
средняя температура самого теплого месяца в году; коэффициент стратификации атмосферы; категорий стабильности атмосферы; максимальная и минимальная скорость ветра; коэффициент оседания; загрязняющие вещества; количество площадных выбросов в атмосферу; высота источников; температура газовоздушной смеси; количество рецепторов.
Конечный результат применения таких моделей - количественная оценка риска загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономической точки зрения.
Оценка ущерба, причиняемого годовыми выбросами отдельных источников строительной площадки, осуществляется согласно формуле:
У = у -а - f - М, (17)
где У - оценка ущерба, руб/год; у- стоимостной коэффициент, учитывающий масштаб современных цен (у = 20,85);
1 к Кб
— - 1 а = 1- 7
< Б
7=1°заз
(18)
заз 7=1
Бзаз - общая площадь зоны активного загрязнения; 7 - номер части зоны активного загрязнения, относящейся к одному из типов территории (курорты, заповедники, зоны отдыха, населенные места, промзоны и т.д. в соответствии с методикой [9]); К - общее количество типов территорий, попавших в зону активного загрязнения; а - табличное значение константы по методике [9], для жилой застройки а = 1; f - поправка, учитывающая характер рассеивания примеси в атмосфере, f = 1; М
- приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, определяемая для различных веществ по методике [9].
Приведенная масса годового выброса загрязнений в атмосферу с горно-строительной площадки определяется по формуле:
N
М = Е А - тг, (19)
г=1
где тг - масса годового выброса г-й примеси в атмосферу, т/год; Аг - показатель относительной агрессивности примеси г-го вида; N - число примесей, выбрасываемых источником в атмосферу.
Значения показателей относительной агрессивности загрязняющих веществ [4]: для СО А = 1, N02 - А = 41,1, S02
- А = 22, СН - А = 3,16, сажевых частиц - А = 41,5.
Оценка существующих методов прогноза загрязнения атмосферы в результате строительства и эксплуатации коммунальных подземных сооружений была бы неполной без прогнозирования эффективности защиты территорий.
Критерием эффективности защиты территорий от загрязнения в пределах горно-строительной площадки является коэффициент эффективности, определяемый из следующего соотношения:
Е(бТ + БГ)
К
эф
(20)
5 ГСП
где Бгт - площадь территории, занятой г-м технологическим объектом, га; Б/33 - площадь территории в пределах санитарнозащитной зоны г-го объекта, га; Бгсп - площадь горностроительной площадки, га.
Общая площадь территорий, нарушаемых, загрязняемых при строительстве коммунальных подземных объектов, включает в себя территории, занятые горно-строительной площадкой, отдельными технологическими объектами, обслуживающими коммунальное подземное строительство Бз°, санитарнозащитные зоны вокруг технологических объектов Я^, зоны экологического изменения (вредного действия объектов
2
х
2
Таблица 12
Сооружение Санитарно-защитные зоны, м при расчетной производительности сооружений, тыс. м/сут
до 0,2 от 0,2 до 5 от 5 до 50 от 50 до 280
Сооружение механической и биологической очистки с иловыми площадками для сброженых осадков, а также отдельно расположенные иловые площадки 150 200 400 500
Сооружения механической и биологической очистки с термомеханической обработкой в закрытых помещениях 100 150 300 400
Поля фильтрации 200 300 500 1000
Поля орошения 150 200 400 1000
Биологические пруды 200 200 - -
Сооружения с циркуляционными окисли-тельными каналами 150 - - -
Насосные станции 15 20 20 30
на окружающую среду) $эк. Таким образом, общая площадь, занимаемая природно-горно-строительным комплексом So, определится из выражения:
^ = I + Sсзз + Sэк ), (21)
і=1
где п - количество технологических объектов, имеющих обособленную зону экологических изменений.
Санитарно-защитные зоны для канализационных очистных сооружений представлены в табл. 12 [10].
Знание и умелое использование подобных закономерностей позволяет управлять размерами и конфигурацией санитарно-защитной зоны в пределах участка коммунального подземного строительства, создавая эффективную инженерную защиту окружающей среды от негативных последствий горно-строительных работ, причем в работу включаются не только искусственные инженерные приемы, но и отдельные элементы природы.
Таким образом, методы прогноза поступления загрязняющих веществ в атмосферу при проектировании подземных со-
оружений коммунального назначения должны включать следующие основные элементы:
> расчет согласно нормативному подходу;
> оценка по анализу проб снегового покрова;
> оценка по многоканальному дистанционному зондированию;
> прогноз по комплексным данным;
> моделирование максимальных разовых и среднесуточных концентраций загрязняющих веществ, рассеивания выбросов и т.п.;
> прогнозирование эффективности защиты территорий от загрязнения.
Только прогноз, основанный на комплексности подхода к защите окружающей среды, позволит значительно сократить вредные выбросы в атмосферу, количественно оценить риск загрязнения воздуха, выбрать наиболее эффективное мероприятие инженерной окружающей среды от влияния коммунального подземного строительства и обеспечить экологическую безопасность системы «коммунальное подземное сооружение - массив горных пород - принятая технология - окружающая среда».
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мительман М.Е. О нормативной базе санитарно-гигиенических параметров окружающей среды //В сб. «Новое в охране окружающей среды на предприятиях г. Москвы». - М.: Знание, 1990. - С. 33-36.
2. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. -Л.: Химия, 1987.
3. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. - Л.: Химия, 1976. - 128 с.
4. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89, М., 1991.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
5. Сборник нормативных актов. Правовое регулирование природопользования и охраны окружающей среды. РЭФИА, МООСиПР РФ, М., 1995.
6. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1972.
7. Пронин А.П., Башорин В.Н., Зачер-нюк А.П. Эколого-геохимическая оценка загрязнения приземной атмосферы по данным изучения снегового покрова // В сб. «Геоэколо-гические исследования и охрана недр», №3, 1994. - С. 20-25.
8. Пронин А.П., Зачернюк А.П., Башорин В.Н. Тяжелые металлы, кислотность и буферность снеговых выпадений центральных районов Европейской России // В сб. «Геоэколо-гические исследования и охрана недр», № 2, 1995. - С. 23-31.
9. Отчет Мосинжпроекта 97-4010-ОВОС170, ч.1, 2000.
10. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. - Учеб. и справочное пособие. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 672 с.
Куликова Елена Юрьевна — доцент, кандидат технических наук, докторант кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт», Московский государственный горный университет.
