CC BY
124
Ю. А. Тунакова, Р. А. Шагидуллина, С. В. Новикова,
Ю. А. Шмакова
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НА ОБЩИЙ УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА (НА ПРИМЕРЕ Г. НИЖНЕКАМСКА)
Ключевые слова: полимерные производства, атмосферные выбросы, оценка качества атмосферного воздуха.
Проведена оценка вклада полимерных производств в общий уровень загрязнения приземного слоя атмосферы, рассмотрены особенности структуры и параметров выбросов, даны рекомендации для контроля воздействия полимерных производств на качество воздушного бассейна города.
Key words: polymer production, air emissions, air quality assessment
Made the estimation of the contribution ofpolymer production to the general level of atmospheric boundary layer pollution, investigated structure and parameters of emissions, made recommendations for monitoring the impact ofpolymer production for quality of the city’s air basin.
Введение атмосферу от предприятий Нижнекамского промуз-
_ ла приведены в табл.1.
Развитие химической промышленности
привело к значительному росту полимерных произ- Таблица 1 - Вклад полимерных производств в
водств (использующих, производящих, выбрасы- общий объем атмосферных выбросов
вающих полимеры) с наличием большого количества источников загрязнения и формированием многокомпонентного состава выбросов в атмосферу.
Характер выбросов полимерных производств зависит от мощности предприятий, особенности технологических процессов, полноты химических реакций и соблюдения технологических регламентов получения продукции, эффективности систем газоочистки, герметичности оборудования и коммуникаций.
Известно, что на действующих предприятиях не все организованные газовоздушные выбросы подвергаются очистке, а часть локальных сооружений по очистке выбросов работают неэффективно.
Поэтому с газовоздушными выбросами в атмосферный воздух поступает значительное количество вредных веществ. Наличие на действующих предприятиях таких выбросов приводит к загрязнению атмосферного воздуха в районах расположения полимерных производств в концентрациях, превышающих допустимые уровни [1].
Целью нашей работы является оценка и прогнозирование изменчивости интенсивности воздействия полимерных производств, создание механизмов по управлению качеством воздуха, обеспечения экологической безопасности территорий и населения в зонах действия полимерных производств.
Результаты и их обсуждение
Наибольшая концентрация полимерных производств в Республике Татарстан находится в крупнейшем в России центре нефтехимической промышленности в городе Нижнекамске. Из функционирующих 38 предприятий, по которым проведена инвентаризация источников выбросов, к полимерным производствам можно отнести только 11.
Перечень выделенных производств с характеристикой выпускаемой продукции, согласно официальным сайтам предприятий, и процентом вклада от общего объема выбросов загрязняющих веществ в
Наименование предприятия Основная выпускаемая продукция % вкла да
1 2 3
ОАО "Нижнекамскнефтехим" Компаунды, композиции, смеси для покрытий (Лаки) Реактопласты (Полиэфирные полимеры и компаунды) Резина, каучуки (синтетический каучук и смеси) Термопласты полиоле-фины (полипропилен, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкого давления) Термопласты стирольные (полистирол). 29,71
ОАО "ТАИФ-НК" Нефтеперерабатывающий комплекс, включающий в себя нефтеперерабатывающий завод, завод бензинов. 18,11
ООО "Нижне-камск-нефтехим -Дивинил" Дивинил, используемый в производстве синтетических каучуков 5,79
ОАО "Нижне-камск-шина" Шины и камеры для транспортных средств, Шины бескамерные, Шины и камеры для грузовых и коммерческих автомобилей, Шины и камеры для сельскохозяйственных машин и прицепных агрегатов 2,46
Окончание табл. 1
1 2 3
ОАО "Ниж-некамскте-хуглерод" Техуглерод - компонент при изготовлении резины и наполнителя для полиэтиленовых изделий 1,01
ООО "Татнефть-Нижнекамск -Ойл" Синтетическое моторное масло 0,13
ООО "Полимер-НКНХ" Продукция из различных видов полиэтилена (сотовый поликарбонат, полиэтиленовую пленку, термоусадочную пленку, полиэтиленовую пленку из ПВД, полиэтиленовую пленку из вторичных гранул, готовые резиновые смеси, маточные резиновые смеси, резиновые поливочные шланги, резиновые шнуры, широкий спектр резиновых профилей ( уплотнителей), виброамортизаторы, эластомерные композиции, резиновую крошку, полипропиленовые листы, полиэтиленовые листы ПВД, полиэтиленовые трубы и полиэтиленовые мешки). 0,01
ООО "Завод Эластик" Нетканое полипропиленовое волокно, полимерно-текстильная обувь, пластмассовые изделия 0,01
ООО "Эла-стокам" Теплоизоляционные материалы из полиуретана 0,01
ЗАО "Хим-траст" Компоненты и добавки для пенополиуретанов < 0,01
ООО НПФ "Химотех" Производство резиновых и пластмассовых изделий < 0,01
Наибольший объем выбросов в атмосферу -около 30% осуществляет градообразующее предприятие ОАО «Нижнекамскнефтехим». Суммарный вклад полимерных производств в общий объем выбросов от стационарных источников в атмосферный воздух на территории г. Нижнекамска составил около 60% .
Распределение доминирующих по тоннажу выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух города от четырех производств со значимо большим процентом вклада показано на рис.1-4.
Преобладающими компонентами выбросов являются основные примеси - азота диоксид (32%), углерода оксид (27 %), и специфические - смесь углеводородов предельных с общим процентным поступлением в 25%.
Основные выбросы ОАО "Нижнекамскнефтехим*
Хлорметан
(Метил
хлористый)
Рис. 1 - Структура преобладающих компонентов выбросов ОАО «Нижнекамскнефтехим»
Основные выбросы ОАО "ТАИФ-НК"
Смесь углеводородов предельных С6-
сю Смесь
Рис. 2 - Структура преобладающих компонентов выбросов «ОАО ТАИФ-НК»
Как показано на рис. 2 , преобладающими компонентами выбросов являются специфические примеси - углеводороды предельные с общим процентным поступлением в 62%.
Основные выбросы ОАО "Нижнекамскшина"
Этен(Этилен)
Углерод 7%
оксид
фракция 55%
Нефрас ЧС 94/99 11%
Рис. 3 - Структура преобладающих компонентов выбросов ОАО «Нижнекамскшина»
Согласно рис. 3, в составе выбросов доминирующими компонентами являются бензин нефтяной, малосернистый (55%).
Рис. 4 - Структура преобладающих компонентов выбросов ОАО «Нижнекамскнефтехим-
Дивинил»
Согласно рис. 4 , помимо основных примесей - углерода оксид (94%) и азота диоксид (3%) в атмосферу города поступает 1,3- бутадиен, дивинил (3%).
Анализ структуры выбросов позволит в дальнейшем скорректировать программу наблюдений за качеством атмосферного воздуха в зоне действия предприятий.
Таблица 2 - Параметры выбросов источников полимерных производств
Пред-
приятие
П
м
в
о
к
Процент источников по градациям высот
0
V
0
5
0
5
Л
Про-
цент
источ-
ников
по
града-
циям
тем-
пера-
туры
вы-
броса
0
5
V
Т
<
0
5
Л
Т
<
Процент источников по градациям скорости выхода ГВС
0
л
1
ОАО
"Нижне-
камск-
нефте-
хим"
4
0
2
3
4
4
5
3
00
3
6
ОАО
"Нижне-
камск-
шина"
00
7
9
6
6
9
3
7
7
2
ОАО
"Нижне-
камскте-
хугле-
род"
4
4
5
6
0
0
4
7
6
2
2
3
4
5
6
7
8
9
Окончание табл. 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ОАО "ТАИФ- НК" с* 00 Ю с* 00
ООО "Поли- мер- НКНХ" с* 00 о ю с* ю
ООО "Завод Эластик" - о\ 00 о с* |> 00
ООО "Нижне- камск- нефте- хим- Дивинил" о |> 00
ООО " Татнефть-Нижнекамск-Ойл" 00 1Л о с* Ю
ЗАО "Хим- траст" о 0 о о 0 о о 0 о о
ООО НПФ "Химо- тех" Ю о о 1Л о 0 о о
ООО "Эласто- кам" О о о с* о 0 о о 1Л
Анализ представленной таблицы показывает, что полимерные производства имеют преобладающие высоты труб 1-10 м позволяют характеризовать источники выбросов согласно [2] как низкие, низкотемпературные (разность значений температуры выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего воздуха преимущественно менее 50град.), с малой скоростью выхода газовоздушной смеси из трубы (доминирует у<10 м3/с).
Характер рассеивания примесей в значительной степени зависит от высоты источника загрязнения атмосферы. Так, у высоких, низких и наземных источников условия рассеивания вредных выбросов отличаются хотя бы потому, что загрязняющие вещества поступают в зоны, резко отличающиеся по ветровому режиму.
Концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы также зависит от высоты трубы
источника загрязнения: чем выше труба, тем ниже концентрация. Объясняется это следующими причинами. При низкой трубе ось факела ближе располагается к поверхности земли, а именно по оси факела дымовой струи отмечаются наибольшие концентрации вредных веществ. Чем выше труба, тем больше сечение дымового факела в точке прикосновения его к земле и тем ниже приземные концентрации [3,4].
Наконец, чем выше труба, тем больше скорость ветра в точке выброса и более интенсивно идут процессы перемешивания и рассеивания веществ в атмосфере, тем самым, отодвигая начало зоны задымления. Высота трубы имеет значение также и в формировании нисходящего потока от трубы, для предупреждения повышенного загрязнения зоны аэродинамической тени зданий, для эффективной диффузии выбросов в атмосфере и снижения их концентрации в приземных слоях. Низкие трубы способствуют частому осаждению загрязняющих веществ с подветренной стороны. При инверсиях в приземном слое атмосферы дымовые выбросы накапливаются в пределах слоя инверсии. Дым или газовые выбросы, выйдя из устья трубы, в течение определенного времени поднимаются вверх на некоторую высоту, после чего отклоняются и переходят в горизонтальное направление. Температура выброса также имеет большое значение для формирования газовоздушной струи. Чем выше температура, тем на большую высоту может подниматься факел. Вместе с тем следует отметить и значение скорости газов на выходе из устья трубы для рассеивания примесей. Влияние кинетической энергии на форму факела выброса зависит от отношения скорости газов на выходе и скорости ветра. Чем выше это отношение, тем выше факел[3-7].
Следовательно, низкие, низкотемпературные, с малой скоростью выхода газовоздушной смеси из трубы выбросы полимерных производств слабо разбавляются, локализуются приземном слое атмосферы создавая высокие приземные концентрации примесей. Использование инновационных ме-
тодов математического моделирования позволит нам в дальнейшем:
- определить зоны влияния отдельных полимерных производств и их групп, функционирующих на общих территориях (промышленных узлов);
- выделить зоны с превышением санитарногигиенических нормативов качества атмосферного воздуха на территории г. Нижнекамска и эпицентры загрязненности;
- определить компоненты выбросов полимерных производств, формирующие наибольшие приземные концентрации;
- разработать нормативы качества и нормативы воздействия выбросов полимерных производств.
- разработать программу управления качеством атмосферного воздуха г. Нижнекамска.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы на территории концентрации полимерных производств других населенных пунктов для уменьшения степени воздействия выбросов и обеспечения экологической безопасности территории и населения.
Литература
1. Уорк К., Уорнер С. «Загрязнение воздуха. Источники и контроль». Мир, Москва, 1980. 544с.
2. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. 1989. 693 с.
3. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. Астерион, С. Петербург, 2008. 254с.
4. Безуглая Э.Ю., Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. Гидрометеоиздат, С.Петербург, 1986. 200 с.
5. Чекмарёва О.В., Бондаренко Е.В. Комплексная оценка источников выбросов в атмосферный воздух. Методические указания. ГОУ ОГУ, Оренбург, 2004. 34 с.
6. Потапов А.И., Воробьев В.Н., Карлин Л.Н., Музалев-ский А. А. Мониторинг, контроль, управление качеством окружающей среды. РГГМУ, С.Петербург, 2005.600 с.
7. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Проблемы загрязнения воздуха. Крупнейшие города России. Сборник инженерные системы №2, С.Петербург. 2008.С. 24-32.
© Ю. А. Тунакова - д-р хим. наук, проф. каф. промышленной экологии КНИТУ им. А.Н. Туполева, juliaprof@mail.ru; Р. А. Шагидуллина - канд. хим. наук, нач. отдела нормирования воздействия на окружающую среду Мин-ва экологии и природных ресурсов РТ, juliaprof@mail.ru; С. В. Новикова - канд. техн. наук, доц. каф. прикладной математики и информатики КНИТУ им. А.Н. Туполева; Ю. А. Шмакова - асп. каф. технологии пластических масс КНИТУ, kstu-material@mail.ru.
