Разработка методики расчета по изменению качества воздушной среды жилых помещений посредством установления взаимосвязи между качеством наружного и внутреннего воздуха Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

• • тштт • • • •••• м«««м# •

> т • ••• • • н • т •••

» •••«• • • ••• •••••••••

• м**м*тн* • • •••• имм • •••• • ■«• « •

• М* • ••«••••••• •••••••• ••М*« •« •• • • ««ММ• • • • «мм я

• • *ммм • • •••«и»* • *«»••«•* «

• « •« • • • м*и* ««•«•

> • •«•«••••«•мм««*

» • •»»«• (

• «мм* • т «ни •««««• 1

• «••МММ •• • «•••• • *

) • • «мм»« • • * «• «мм» • •«• •« • • «••«•«

• ам»н • «•••••« ••••••• • • ••^^«••«м^^ <■•••• •ант^^ета • «•••«»••••• ••••••••■•••••• • 35 •••••••••• • ••••••«-«•• •

(........)•

[1].

• ««•« • «•• « •

• «• •••••••• •««• • •• •• «« •• •«••• • • • «•« • « •• • • ••••« • «« •

» •••«••«••

• • • •••••• •«•• • • «««««мм««м«м «

• «•«« « « »ИИИ1 • • 1ИИ • •

• *м • им • • мм** •• •• ««мм* •••••••••••• ••• • • • •• ••• • • •«• •••••••••• • * «•••« • • • «и*

т»»

•••••••

••«•••••••««• • — «••••••• • ••••««м» •

> ••••• ••••••• «»•*•«•••• • • «•••• т• м••••« I

I « • « *«м« • •««••«•«•

» • • • ••« • •••••« • мм*м • мм • • • • ■««• • «••«•«•

>••••• • ММ • • И(Н * • « ••••« • •

(••• • ММ*х) ••• «•«

• ИИ«« • • • *МММ*

> • • «•« « м*м МММ*«« ««МММ*

I •••••••• • • • • • • «мм* • • • • мм* « • « •

• • • ««• •«••<

• «•«•• • мм *«м* • «мм*м • •• *«•••«•

•Н2]""

*М«*«М* • • • • МП* *« • •

*««*««««мм • •• ••

• ••ММ! • • • *«*••«••• ••••••••••М«

•«•••ям* • • •••••«••«•• • • ««•

• МММ* «••••«

I ••••••••• «МММ*

• •••••• (м**) мм

• •«•••••МММ • М* •«••««•

I • • • •••••••• *м* •««• • ••••••мм*

I мм*** * • ем***«* * «м*« •

• •*•«•• *««••••«• • *• • • • •

»•••«•••

• •• ««*«• • • •• • • •

■ •*•• • • • • ••••«•I

• мм*м • « •

• «мм •м**«м* «

• мни •••

• • •«•••м• •• ••••••

• мм*« * « « <

) •••• • • •«•••• «•« • •• • « I

• ••• •••«•«•• • • ««•«••••••••••••• • —

I •• • •««••• • ««««• • •• • «МММ « ••!«■ • МНИ • • • • «МММ • < •

»••• •«••••• • «•• ..........

• ••»••••«•«• • • • «•«•

• «мм««« • • • • «• « • «•• • «м««м*** ••«««••

•шнни* •

»«•••««•

• «•• • • • • • мм* • • • •««•«•

»• • «

» ««««««• • • ••••«••мм • • ••••• • ••• • • •« • • м* • • • « • •

• мм** « •

• «• м • • м м • —»•• • ••••«••• •• •• • ••••••••••••

• ««•««• М • •• • Ч11И««»

• 2006-2007

• • «•««• • • «««•

«м •

«

• • • мам • вам •

—••—15 • •• • 60 •

............

• • ••••••••••*

»• • •••••••«*«

■ • •«• • • • чин ■ ••••••• •«• • • •• • •

• амммм •• • • • «м* •••мми «

■6 •/•) ••

20

• ••• • ••*••••• • •• «40 **• • 60 •мм• (1-2• • /•) •* • • •*••••••

• ••••••••••• • м • ам •• <

• •• • **««««)м М(М1 <*М • «*•**•••• • М«ММ I

'>(— — 50-100 ••*?/-•)

им••••

• *мм»«**а

(II),

* «М- «*М • 4

•мммм*мм ••там* •••••••• •«мимамам •• •« •

60

•[Э]г

• • • ••• «и • • •••••• **<

) • ••ммм* • % • 22« • «•«*•• • • « я

» «мм** • *а

• май*«•••«■«•• * • •ммм*мм<

• ам а • * а а аа а • мм

> аа * • • «* * * • * * аа

I • а аимам» а а а • аамам

*«**••«*••• и» «а» и а * (•••

.•• .ю-'

амамаааамм *а«ам *

I **••«•••••

(м*•Ч0• *• • 60 •)

•• *• • 6 • /• •

■• 1 • • ^2 (Ии>И.*)•.......

• •••• • •**••*• •

»(«*м • ***«•••**••*•• • 67)'

• • а а а а«« «авмаммаа

1 • • ме

а **•••••«

а аамам« • • • • маам ««а а а аа «

2

I • • к • • ■ м ■ •

• 60 • ••

+ 23, + 24 0» г

• ••««• ••••1* *• • 2 • /•

>25 0......

аааааа ** «

• •••мм* «мм*

■300 м » .*• ,••• Ю-.

• 3 • • М (Н„<И.*)

а «ам • «•«

»••••• мм • м««а*а

• (мм а«

•15-20 •

(

8

а а а •

«мам

1 • • 2.................. ..—..........300—• (Нк>И..);

3 • • 4.............................................150—(Н.хИ..);

5 • •б................... ••••••••••• •550—т(И.

7 • 8...................................750— (Н>И..);

1 •••••••• • «««маммм • ••••мама а ••••••

А........ . •:........ . • ••••г1,3,5,7-............- 2,4,6,8—............- —«

В....................т......:.. ........1&15; 30 — •

•9-»

• («V «9......,4) •••••* • 3 ........• ~~ ••* • 4 «- •

• •• ••«*••••• • ••• •• ••м^я^^* • 22 •• - 150 • *

• • 5•••€ (••>•■*) •............

......•94)«..............

• (м»•í2"••••5)•

■1"8,

» •• *м«м««<

'(2)-(6), •••• ■2006-2007

• ••••••им«« «

• •И • • • *м • •

[4,5] •

• «ина* • • ••• ••« • • •мм*

- 60

......• —•• • 5 ........, "•"••* • 6 •-• ..........• •

*••••• • •• ••••••••* • 60 •<• - 550 • •

.......7 • • • 8 (•?>•?*) •............•••••••*••••*

• • 9-......................••• •••*•••*••••*•••*• ,35 • (•««

*•••*•• ■••м•м ••*) •мам^* « • ••••*, а* •*•••* • 8 <- • я* •■

• •• • • *••*••••• • •• • •*м••ми * • • 750 • •

С д = 0,00014 • Н3 - 0,01436 • Н2 +

перед ? ?

фасадом * (2)

• • ••••

С

• И—• • • • • •——•—«•— ••«——••«■•• • —ИИ— —••••• • <

перед фасадом

• 20 ——

2006-2007 ••.

+ 0,55679 • Н + 0,41916 = -0,00619 • Н2 + 0,28772 • Н +

+1,31845

(3)

• *•• ••*•*••• • ааМ*ИМ«* •• • ••••*• ••* • * • * * * •*• • С*— •••*••*• *•••• • О • •••*• *!•••• • ••■*«*• , • м/»3 •Н -

• — «••••— • <

• •ИИ *мммимм

••••••••

• мм* • •—•• ••• ••••••••••

• ••••••МММ*

-1^5 •

......,.........*>5 •

•.....•««•-••■*••••• «30 • ••• • 33 • • - •••

• М*ММ* • (•••• 9- • •10~***ж ••* • ■**••• •)•••<

» • МММ* • (*••••• 1 •• ^2)

• • • ••••««••

а мамам** «тмими* • ••тмм* ■

•• • •• • •

—•>—••• .2), —•••••*•••• I

2006 •. •

• ••••••• •м•••••*и*•• • •• • .4 • .5^

• *•—*—•—и «о» 10 *•••••*••*-•••••

т» мчи— ••••••••••• ••• • •и«м>м ним •

" » (Н - Н,)

С = 1 сН) • П

г=0 ,=0 (Нг - Н, )

] *1

(1)

• 1,5 •

•«м• 5—6 — /••••••*••••• • ••••и«•• - •

.....8 л 9......, ...............

• *«•• МНИ»* •—•• • ••• 1 3 • •*•* , •*• •*• «

• **•• • ••■••a•—•—•••* • — 0,34***м<? <• •• * •

'Ф,) -

• • мм • • • •• • •••• • •

Н -

М*•Н* -

•• -*•••• , •«I • M••••И•M • • (120 ***

» 1 a-•м••• , М «•/• 3 ■

• 1 *-• •«

• •••—•••••••«•• ««та •• «

• •Э00• ••»

а ама •«•

» аа а а ммта

I миаааа— • а а ааииа ама •• «ааамма*

• м• Н -аааааа • •• а, -*•••• , •«• •

а а—и* • м м м «

•III •••

- 22

аа ааааааа мам а

а м«а—••« .

• •«••• •• а аа ааииа•«•••• •••• *амма*

• 150 •

» иа • • ааа—им •

• мам • • м*(

•(•••) •

'(......3 —4)

• ••аааааа* аааам мм а м • м мааа а ••• ммаа

• «—••мааа аиа*«ма•

•«•• •••*••, *4 •

• •м•• 1—2•• /•, • *••*••••-« —•• • 22 • • • •* •

С экспериментальная

и

■ С аппрокс наветренный фасад

С экспериментальная

С аппрокс подветренный фасад

10 15 20 25 30 35 40

Ь, м

9

8

7

0

5

• .2. •

'(2Н3>.....

•(»>------

•60 — (—"••

1 --2)

♦ С экспериментальная

0,8 0,7 0,6 0,5 М,4

м

0,2 0,1 0

I

10

I

15

I

20

I

25

I

30

I

35

• С аппрокс наветренный фасад

С экспериментальная

• С аппрокс подветренный фасад

—I

40

h, м

Рис.3. Зависимости (4)-(5) концентраций оксида углерода (II) от высоты с наветренной и подветренной стороны фасада от источника 22 м (точки 3 и 4)

0

4,4 4,2 4

J! 3,8

,м 3,6 С 3,6

3,4 3,2 3

-С экспериментальная

наветренный фасад

-----С экспериментальная

подветренный фасад

10 15 20 25 30 35 40

h, м

0

5

Рис.4. Закономерности изменения концентраций оксида углерода (II) от высоты с наветренной и подветренной стороны фасада от источника 60 м (точка 5 и 6)

расстоянии 150 м. Отбор проб проводился как с наветренной, так и с подветренной стороны фасада жилого здания (рис.3). Неблагоприятные ветра - северного, северо-западного направления. Зависимости (4)-(5) в точках 3 и 4

Сперед =-0,00193 • h2 + 0,07131 • h + 0,07191 (4)

фасадом

Сперед =-0,00048 • h2 + 0,02062 • h + 0,03071 (5)

фасадом

Отбор проб в точках 3 и 4 показал, что концентрации по высоте изменяются незначительно и не превышают ПДКм.р. Это, возможно, связано с тем, что здание относится к торцевому типу застройки, расположенной под углом по отношению к источнику выброса, что не приводит к скоплению газов перед фасадом здания. Максимальные концентрации, отмеченные на 7 этаже, объясняются тем, что источник воздействия ниже по высоте, чем здание.

Замеры концентрации СО в точках 5 и 6 (рис.4) показали, что концентрации СО по высоте в наружном воздухе перед фасадом зданий изменяются равномерно.

При периметральной застройке (т.5 и 6) концентрация со стороны наветренного фасада составляет 0,85ПДКм.р., подветренного -0,7ПДКм.р. (рис.4).

Влияние фронтальной застройки также на более удаленном расстоянии от источника - 750 м представлено на рис.5, зависимости (6)-(7) Сперед = 0,00363-к2 -0,15084• к + 5,66468 (6)

фасадом

С

перед фасадом

= 0,00287 • h2 - 0,11566 • h + 4,03069 (7)

На расстоянии 750 м (рис.5) от источника концентрация СО на уровне 1 и 2 этажа - 1,2ПДКм.р в т.7 со стороны наветренного фасада, на последнем не превышает норму 0,7ПДКм.р. Со стороны подветренного фасада в т.8 концентрация на всех высотах находится в пределах нормы.

Следует отметить, что концентрация со стороны наветренного фасада во всех исследуемых точках выше, чем со стороны подветренного на 20-50%.

Обработка результатов экспериментальных исследований на границе с жилой застройкой с 2006-2007 гг. для источников высотой 15;22;44;60 м позволила получить аппроксимационные зависимости (табл.1, табл.2),

6 5,5 5

34,5

1М

м 4

'С

С3,5 3 2,5 2

С экспериментальная

- С аппрокс наветренный фасад

- С экспериментальная

С аппрокс

подветренный фасад

10

15 20 25 30 35

40

Ь, м

Рис.5. Зависимости (6)-(7) концентраций оксида углерода (II) от высоты с наветренной и подветренной стороны фасада от источника высотой 60 м (точки 7 и 8)

Жилые помещения, в которых производился отбор проб окиси углерода, были выбраны на первом, пятом, девятом (или десятом) этажах здания. Выбор обусловлен тем, что известные значения концентраций СО по высоте перед фасадом данного жилого здания позволят произвести их сравнение с полученными значениями внутри жилых помещений. Также это дает возможность охарактеризовать изменение концентраций в жилых помещениях в зависимости от высоты расположения квартир.

Замеры концентраций окиси углерода в жилых помещениях проводились по стандартной методике [6].

Отбор проб в жилых помещениях проводился при двух режимах: полностью закрытые оконные проемы (за счет инфильтрации); в режиме проветривания (при открытой оконной форточке).

В результате выявлена взаимосвязь между качеством наружного воздуха перед фасадом жилых зданий и качеством воздушной среды жилых помещений от стационарных источников: -при закрытых окнах в жилых помещениях наблюдается концентрация оксида углерода (II), достигающая 15% от концентрации перед фасадом здания на расстоянии больше 150 м от источника; до

Таблица 1

Аппроксимационные зависимости для расчета уровня загрязнения наружного воздуха от точечных источников по

высоте фасада жилого здания

которые позволяют рассчитать величину концентрации оксида углерода (II) в любой точке по высоте зданий для г. Тюмени.

В продолжение натурных исследований наружного воздуха, целью которых было определение концентрации оксида углерода (II) в жилой застройке и перед фасадом здания, исследования влияния качества наружного воздуха на состояние внутреннего были направлены на определение концентрации оксида углерода (II) в жилых помещениях.

Отбор проб в жилых помещениях проводился при неблагоприятных метеорологических условиях (скорости и направлении ветра). Причем влияние источников бытового происхождения было исключено. Для подтверждения воздействия точечных источников на качество воздушной среды было исключено и влияние передвижных источников, так как жилая застройка была расположена вблизи улиц с наименьшей интенсивностью движения автотранспорта от 60 до 100 авт./час или в глубине жилых кварталов.

Всего было оценено около 1500 жилых помещений с наветренной и подветренной стороны фасада зданий.

Вид зависимости Достоверность аппроксимации

R,м Высота источника (Н),м Высота источника (Н),м

15 22 15 44

100 с = -0,01192И2 + 0,28356И + 3,87847 - 0,98 -

150 - с = -0,01337И2 + 0,45717И +1,48507 - 0,99

200 с = -0,07766И + 4,19449 - 0,98 -

300 - с = -0,00673И2 + 0,24205И +1,72258 - 0,97

400 с = -0,03143И + 2,43502 - 0,99 -

600 с = -0,01683И +1,60919 с = -0,02092И + 2,15711 0,99 0,97

Примечание: С - концентрация СО в наружном воздухе перед фасадом здания, мг/м3; И - высота от поверхности земли,

0

5

м

И'

44

60

• (Ф '

15

44

300

С = -0,00848й + 0,47576^ + 2,069'

с = —0,00619Л + 0,28772^ +1,31845

0,97

0,96

800

с = -0,03143^ + 3,63502

с = -0,00322И + 3,74434

0,99

0,98

1000

с = -0,03188^ + 3,17682

с = -0,01041Л + 3,50832

0,98

0,99

»••••••••••• с *-* конц»** • •••••••«*• • тянтт/т*3' ^ -

90%.................->50-«г -•••

• •«••т

• * и«ми • • • * • • «••«•• • • • •

• 2*—•• 3-*

• • • мм» •

»■— • «

I •• • • • • • ••• •••• ••«••• •••• «•• •• • **«мн*

I • • • • •*• • «•« •• •

• • (И • • • •• • ям (

• »»НИЩ • • •• • • • • •• МИ •*• • •«••«• • МММ*И 4

(25...30%).

•• • «• • • • • • •• • • «м •• • •• ««мм • «• •

• • •«•«• • •• • «*«•

• м •«•«• •таим***

I •• •••• ••• •• ••• •••• «

• мм»и • •• ти • • ■•« • • • «м* т «•• «

»•• «• • • • «ммм* «та* • *

1.

» •••••••• •• ••«•»•••••мим«

•63.00.16,05.23.03 /

2005. - 135 м 2. ......

Т 2006.- 136

I » • •»«• МММ <

• 52.04.186-89.

• • ""-60.....15 •) •• • •"

2 •••••••• • ••••••••*•••••

• •«*••• »НИНОН *

• М»« >«■■■11

• ••••• • «••мм*н — »м* • 1683 с.

I мм*м«*мм • « ■ •

15% ...............

...............150 •

.........--150 •;

• • • «•«•• I

-•• 90%-

•Г 1978. -• -512.

5 •••••••<

............/• -г

6. •• •2295-81.

•Г 1971.- 192 м

•м » • • «т«мя»

■Г •1вe&.•з> с •

■ 9 •

I»«»«»

• «Н»

/