Метод оценки загрязнения атмосферы крупных промышленных городов различными источниками антропогенного воздействия

Э.М. Соколов, А.А. Горюнкова, Ю.Н. Пушилина, Н.А. Телегина, Е.Н. Ивановская
ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»,
г. Тула

Статья подготовлена по результатам Государственного контракта П619 «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по теме «Разработка технологий мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы крупных промышленных городов» в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы.

В настоящее время для моделирования и прогнозирования распространения вредных веществ в атмосферном воздухе используются методика ОНД-86 или модель Гаусса. Методики и алгоритмы автоматизированных систем, разработанные О.В. Кондраковым и А.М. Погорелым построены на основе этих моделей [1-5].

Методика ОНД-86 представляет собой нормативный документ, разработанный в 1986 г. главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова Госкомгидромета. Устанавливает требования в части расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при размещении и проектировании предприятий, нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий, а также при проектировании воздухозаборных сооружений.

Методика предназначена для ведомств и организаций, осуществляющих разработки по разрешению, проектированию и строительству промышленных предприятий, нормированию вредных выбросов в атмосферу, экспертизе и согласованию атмосфероохранных мероприятий [6].

Для решения этой задачи, рекомендуется на первом этапе сводных расче­тов загрязнения атмосферы города для всех веществ произвести расчет показа­телей .

где: - критерий качества атмосферного воздуха, занесенный в «Список веществ»; N - число источников выброса загрязняющих веществ в городе, С_м - величина максимальной приземной концентрации го вещества, соз­даваемая выбросом его из го источника и рассчитываемая по формулам раз­делов 2 и 3 ОНД-86 (Для источников выбросов, из которых j-e вещество не выб­расывается, считается, что С_м = 0).

В случае, если для группы веществ проявляется эффект суммации (полной ипи неполной) или потенцирования их вредного действия, для них рассчитыва­ется показатель g равный:

где – значение коэффициента комбинированного действия (или потен­цирования) рассматриваемого вещества.

Эти величины дают интегральную характеристику влияния соответст­вующего вещества или группы веществ на загрязнение приземного слоя воздуха в городе. В том случае, когда эти величины меньше выбранной для данного города величины расчет более детальных характеристик - нецелесообразен.

Последовательность расчета полей приземных концентраций для разных веществ определяется по результатам расчетов параметров и g вначале расчеты проводятся для веществ с большими значениями этих параметров. При этом, начинать расчеты рекомендуется с расчетов для основных веществ: диок­сида серы, диоксида азота оксида углерода и суммы взвешенных.

Как показывает опыт расчетов, для многих веществ, выбрасываемых источ­никами города, заметные концентрации этих веществ (как правило, специфиче­ских) выявляются не на всей территории города, а на сравнительно небольшой ее части. Подробные расчеты полей приземных концентраций этих веществ на всей территории города излишни, т.к. приведут к бессмысленной трате времени как во время расчетов так и при анализе результатов. Поэтому рекомендуется для всех веществ, для которых проводятся расче­ты полей приземных концентраций, вначале провести расчеты этих полей в пер­вом приближении: с крупным шагом 1км на расчетном прямоугольнике, охва­тывающем всю территорию города и пригородных территорий, в районах распо­ложения предприятий.

Результаты этих расчетов рекомендуется печатать в виде карт распреде­ления концентраций в масштабе 1:100000 или 1:20000 [7]. На основе анализа результатов укрупненных расчетов первого приближе­ния определяются уточненные размеры расчетных прямоугольников и их коли­чество для каждого из рассматриваемых вредных веществ.

Расчетные прямоугольники для каждого вещества выбираются из тех сооб­ражений, чтобы они «накрывали» территории, на которых в расчетах первого приближения были получены концентрации, превышающие 0.2 ПДК. Расчеты полей приземных концентраций для рассматриваемых веществ проводятся в пределах определенных на первом этапе расчетных прямоуголь­ников.

Шаги расчетной сетки выбираются с учетом величин . рассчитанных про­граммой на первых этапах расчетов для каждого, i-го источника [7].

Шаг расчетной сетки, при расчете поля приземных концентраций j-го вещества выбирается таким, чтобы сумма нормированных на ПДК вещества максимальных концентраций, создаваемых выбросами этого вещества из источников, у которых < не превышала ПДК, но не меньше 100 м:

.

Под понимается результат следующей процедуры:

- все источники j-й примеси упорядочиваются в соответствии с ростом ве­личины ;

- для каждого номера n = 1,2.3... рассчитывается величина ;

очевидно, что при росте номера n значение величины растет;

- значение , принимается равным последнему номеру n из тех, при ко­торых выполняется условие < .

По опыту расчетов оказывается, что, как правило, оптимальным является выбор шага расчетной сетки 250-300 м для индивидуальных компонент взвешенных веществ и 400-500 м для газообразных примесей. Очевидно, что данная методика расположения постов не эффективна, так как для достоверных измерений требует большого количества постов.

Список литературы

1. Кондраков О.В. Построение "адресной" системы мониторинга, основанной на использовании статистических методов / О.В. Кондраков // Труды ТГТУ: Сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 1999. - Вып. 3. - С. 66–71.

2. Кондраков О.В. Моделирование распространения сильнодействующих ядовитых веществ при их выбросе в атмосферу / О.В. Кондраков //Труды ТГТУ: Сб. науч. стат. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2000. - Вып. 6. - С. 49–55.

3. Кондраков О.В. Диспетчерское управление качественным состоянием воздушного бассейна в промышленных центрах / О.В. Кондраков // V науч. конф. ТГТУ: Тез. докл. Тамбов, 2000. – С. 72–73.

4. Кондраков О.В. Метод построения "пеленгатора" аномально работающих источников загрязнения тропосферы / О.В. Кондраков, Н.С. Попов, А.А. Алексеев, А.М. Скляревский // Тр. молодых ученых и студентов ТГТУ. Тамбов, 1997. - Вып. 1. - С. 4–7.

5. Кондраков О.В. Классификация ситуаций загрязнения воздушного бассейна с помощью искусственных нейронных сетей / О.В. Кондраков // Вестник ТГТУ. – 2002. – Т. 8. - № 4. – С. 577–582.

6. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. – М.: Госкомгидромет РФ, 1986. – 76 с.

7. Федоров А.А. Методика автоматизированной оценки риска эксплуатации опасных производственных объектов / Федоров А.А., Гражданкин А.И. // Безопасность жизнедеятельности. – 2001. – № 7. – С.7-12.

Назад к списку