CC BY
198
О. В. Скорик, Ю.М. Ханхуное г.Улан-Удэ
Рассеивание в атмосфере загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятиями теплоэнергетики
In article is organized analysis of the most wide-spread models of the dissipation polluting material in atmosphere. The considered model ofthe determination maximum concentrations of polluting material applicable to Republic of Buryatia.
Топливно-энергетический комплекс играет особую роль в обеспечении устойчивого и эффективного развития народного хозяйства Республики Бурятия и региона. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из приоритетных отраслей экономики региона. Ее состояние и тенденции развития тесно связаны с развитием других отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и населения.
Топливно-энергетический комплекс Бурятии представлен крупными месторождениями каменного и бурого угля (Тугнуйского, Хольбоджинского, Окино-Ключевского, Дабан-Горхонского), а также предприятиями энергетики: Гусиноозерская ГРЭС, Селенгинская ТЭЦ, Каменская ТЭЦ.
С другой стороны, ТЭК является одним го наиболее крупных источников загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в г. Улан-Удэ функционирует множество отопительных и квартальных котельных, производственная деятельность которых приводит к загрязнению атмосферного воздуха. Представителями ТЭК в городе являются главным образом предприятия теплоэнергетики: ОАО «Территориальная генерирующая компания №14» («Улан-Удэнский энергетический комплекс» филиал ОАО «ТГК-14»), МУП ЖКХ п, Загорск, котельная ОАО «Улан-Удэнский авиационный завод», а также ТЭЦ-i и ТЭЦ-2.
Учитывая большую техногенную нагрузи на атмосферный воздух, а также то, что г. Улан-Удэ, расположенный на Байкальской природной территории, входит в число наиболее загрязненных городов России, актуальным является определение воздействия предприятий теплоэнергетики города на окружающую среду. В процессе работы по оценке воздействия предприятий теплоэнергетики на атмосферный воздух г. Улан-Удэ необходимо было определить степень загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха.
Основными физико-химическими процессами, влияющими на качество атмосферного воздуха, являются процессы распространения и трансформации загрязняющих веществ в окружающей среде. Распространение илн перенос загрязняющих веществ в газовых средах может осуществляться двумя путями:
за счет молекулярной диффузии;
за счет молекулярной и турбулентной диффузни одновременно.
К простейшим методам моделирования рассеивания вредных веществ в окружающей среде относятся интегральные методы. Наиболее распространенными моделями рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе являются:
1. Гауссова модель распространения примеси в атмосфере. Основное положение данной модели - то, что турбулентность везде одинакова, спорость ветра постоянна во всем слое распространения струи, направление ветра также не меняется при движении потока.
При реализации гауссовой модели рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере необходимо рассмотрение следующих процессов [I]:
1) подъем струи.
2) вымывание примеси.
3) сухое осаждение примеси.
4) условия замыкания (ограничения), когда существует верхний предел, ограничивающий вертикальное рассеивание примесей.
Основное уравнение рассеяния в гауссовой теории:
304
ехр---- + ехр
Н )
1 Гг-яУ
Л
/
где С - концентрация в некоторой точке с координатами (х,у,г) при данном выбросе мощностью О на высот« Н, представленная гауссовым распределением, записанным в правой части уравнения;
и - действующая на струю выброса средняя скорость ветра.
Существует множество моделей рассеивания, основанных на гауссовой модели:
а) климатологическая дисперсионная модель - модель непрерывной струи для сезонных или годовых среднеарифметических концентраций загрязнения в некоторой точке.
б) гауссова модель качества воздуха для множественных источников - определение концентрации пассивной примеси для времени усреднения от часа до суток при выбросе из точечного и площадного источника.
в) комплексная модель для промышленных источников - определение концентраций загрязняющих веществ от большого количества источников, расположенных в конкретном промышленном комплексе.
г)модель для единственного источника - определение двух наивысших значений концентраций в течение года в каждой исследуемой точке для единичного точечного источника.
д) долинная модель - рассмотрение случая наихудшего рассеивания загрязняющих веществ в местности со сложным рельефом.
Все вышеперечисленные модели рассеивания выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха отличаются в основном своими приложениями, а не основными принципами построения или расчета.
2. Модель Паксвилла-Гиффорда. Данная модель является модифицированной моделью, в которой введены классы устойчивости атмосферы, что позволило устранить недостатки гауссовой модели. Классификация устойчивости определяется в зависимости от поступающей солнечной радиации. При расчете рассеивания с использованием данной модели необходимо большое количество метеорологических характеристик. Модель Паксвилла-Гиффорда целесообразно использовать в случае аварийных выбросов загрязняющих веществ [1].
3. Модель, разработанная Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова. Данная модель предназначена для расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций. Согласно данной модели, степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра [2].
Одна из главных черт большинства моделей - предположение постоянства заданных условий во времени и в пространстве при выполнении расчетов концентраций. Большинство используемых в настоящее время моделей имеют период осреднения примерно 1 час, в особенности те из них, которые принадлежат к классу гауссовых моделей. В реальной атмосфере направление и скорость ветра, а также турбулентность не являются постоянными в течение конкретного периода времени и во всем пространстве, где распространяется моделируемая примесь.
В настоящее время в Российской Федерации действует общесоюзный нормативный документ ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Данная методика сертифицирована и принята к применению в отечественных природоохранных службах. Использование данной методики позволяет определять качество атмосферного воздуха с учетом среднегодового загрязнения территорий, что делает эту модель наиболее пригодной для определения уровня загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха.
Нормативно-технический документ ОНД-86 по сравнению с другими существующими моделями рассеивания загрязняющих веществ дает возможность определить концентрации загрязняющих веществ для территорий с различными климатическими условиями турбулентного обмена. Кроме того, вышеуказанная модель позволяет рассчитать концентрации загрязняющих веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества.
305
ОНД-86 позволяет достаточно точно и адекватно определить концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха при различных скоростях ветра и постоянстве других характеристик выброса, таких как мощность выброса М, параметры источников выброса и газовоздушной смеси (высота трубы Н, диаметр О, расход отходящих газов Уь температура отходящих газов Тг и окружающей среды Тв), температурной стратификации атмосферы А и т.д.
Основной характерного кой качества атмосферного воздуха в данной модели является максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества. Алгоритм определения максимальной концентрации загрязняющего вещества См при неблагоприятных метеорологических условиях и расстояния Хм от источника выброса, на котором приземная концентрация достигает максимального значения, представлен на рисунке 1 [3],
Рис. 1 Алгоритм определения максимальной концентрации загрязняющего вещества См при неблагоприятных метеорологических условиях и расстояния Хм от источника выброса,
на котором оиа достигается
Вышеуказанная методика позволяет рассчитать концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на различных расстояниях от стационарных и передвижных источников загрязнения.
Рассматриваемая модель была использована при расчете концентраций загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу при сжигании топлива в котлоагрегатах котельных г. Улан-Удэ при разработке проекта нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для Упан-Удэнского энергетического комплекса филиала ОАО «ТГК-14».
Для проведения расчетов использовалась следующая входная информация:
• данные об источниках выбросов (наименование и тип, высота, диаметр устья, скорость выхода и температура газовоздушной смеси, координаты источника на местности и т.д.) и выбрасываемых ими веществах;
306
• сведения о постах контроля атмосферы, измеренных на них концентрациях загрязняющих веществ и метеопараметрах.
Расчет концентраций загрязняющих веществ определялся на различных расстояниях с учетом метеорологических и климатических данных.
Основным методом оценки степени загрязнения атмосферного воздуха выбросами котельных является сопоставление создаваемой ими максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ в жилой застройте и допустимого вклада в загрязнение воздушного бассейна.
Для всех выбрасываемых загрязняющих веществ поочередно сравнивался их суммарный выброс с соответствующими значениями предельно допустимой концентрации. Расчет рассеивания загрязняющих веществ был проведен с использованием программного комплекса «Призма», сертифицированного и рекомендованного к применению в установленном порядке. При этом были приняты следующие допущения:
- среднечасовая нагрузка являлась максимальной, исходя из фактического режима работы отдельных котлов в период максимума суммарной нагрузки;
- температура наружного воздуха равна средней температуре наиболее холодного месяца;
- наибольшее загрязнение имеет место зимой, что является наихудшим условием для расчета максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ.
Исходя из требований ОНД-86 [2], ГОСТ 17.2.3.02-78 [4] и других методических документов, был проанализирован режим работы источников загрязнения атмосферы в целях определения суммарного разового выброса от всех источников, соответствующего наиболее неблагоприятному из имеющих место условий выбросов для предприятия в целом.
При оценке влияния выбросов загрязняющих веществ предприятия на качество атмосферного воздуха учитывалось, что величина максимальной приземной концентрации, Смп, какого-либо веществ является суммой двух составляющих:
- максимальной приземной концентрации этого вещества, создаваемой выбросами исследуемого предприятия, СНП)
- фоновой Концентрации рассматриваемого вещества, С'ф, обусловленной наличием других источников загрязнения воздуха в городе и дальним переносом примесей [2],
Анализ расчета загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха показал, что влияние выбросов загрязняющих веществ на состояние приземного слоя атмосферного воздуха весьма различно: наряду с веществами, уровень концентраций которых в приземном слое достаточно высок, для целого ряда веществ достигались очень низкие значения концентраций - значительно ниже предельно допустимых.
Для веществ, максимальная приземная концентрация которых превышала предельно допустимую, был предложен ряд инженерно-технических мероприятий с целью достижения нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. Природоохранные мероприятия были разработаны для двенадцати из рассматриваемых тридцати котельных предприятия.
Литература
1. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: В 2 ч. Ч. 2: Пер. с англ.,/ под ред. Калверта С., Инглун-даГ.М,- М.: Металлургия, 1988.
2. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
3. Инженерная защита окружающей среды: учебное пособие/ под ред. О.Г. Воробьева. - СПб.: Лань, 2002.
4. ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями». - М.: Изд-во. стандартов, 1979,
5. Особенности нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий теплоэнергетики.// Актуальные вопросы защиты окружающей среды и безопасность территорий регионов России: Материалы II! Всероссийской конференции с международным участием. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006.
С.Е. Санжиева г. Улан-Удэ
Некоторые морфофизиологнческие показатели пушных зверей в условиях доместикации
В статье рассматривается вопрос об изменении некоторых морфологических и физиологических показателей (массы тела, сердечного индекса. легочного индекса, частоты сердечных сокращений)пушных зверей в сект со сменой среды обитания
307
