УДК 504 - Московский государственный университет

УДК 504.3
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ГОРОДА ЗЕЛЕНОГРАДА
Н.М. Ларионов – канд. техн. наук, доцент
МИЭТ
О.В. Кольцова – аспирантка
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства».
г. Москва, Россия
В последнее время во многих работах уделяется внимание проблеме управления
качеством окружающей природной среды, в которых мониторинг рассматривается как
единая система информационно-измерительного блока и блока управления. Однако,
рассматривается лишь локальная оптимизация технологических процессов и минимизация
их выбросов. Поэтому значительными преимуществами обладает подход, связанный с
ограничением выбросов в окружающую среду и их контролем. Регулирование качества
окружающей среды возможно только путем установления и строгого контроля
нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) источниками загрязнения. Для
существенного уменьшения загрязнения окружающей среды выбросы в атмосферу
следует постепенно снижать ниже расчетных значений ПДВ, задаваясь не только
рассеянием вредных веществ, но и уменьшением их массы. Любые методы расчета
количественной оценки влияния выбросов вредных веществ в атмосферу на окружающую
среду и здоровье населения связаны, прежде всего, с выбором методик расчета
концентраций примесей в атмосферном воздухе.
Вредное вещество, выбрасываемое в атмосферу из источника, рассеивается и
переносится по воздуху постоянно существующими в атмосфере турбулентными вихрями
разных масштабов. Интенсивность атмосферной турбулентности и, следовательно,
интенсивность диффузии примеси в разных погодных условиях различны и определяются,
главным образом, двумя факторами: вектором скорости ветра и вертикальным
температурным градиентом, которые, в свою очередь, зависят от свойств подстилающей
поверхности, теплового баланса на поверхности земли, а также динамических и
температурных характеристик воздушной массы, участвующей в рассеянии. Важной
особенностью турбулентного движения, переносящего и рассеивающего примесь,
поступающую в атмосферу, является его неупорядоченность, вследствие чего невозможно
описать турбулентный процесс во всех деталях как функцию времени и пространства.
Однако можно определить средние значения различных метеопараметров: скорости ветра,
температуры, давления и т.п. При этом средние значения могут быть получены
различными путями. Если турбулентное движение является квазистационарным, то можно
пользоваться осреднением во времени. При однородной турбулентности можно вести
осреднение по пространству. Если движение является неоднородным, нестационарным, то
можно пользоваться осреднением по множеству, предположив, что среднее определяется
из большого числа опытов, в которых сохраняются одинаковые начальные и граничные
условия.
В мировой практике в настоящее время наиболее употребительны две методики,
рекомендуемые для расчета загрязнения атмосферы промышленными выбросами. Это
методика, разработанная под руководством М. Берлянда в ГГО им. А.И. Воейкова,
проверенная на большом экспериментальном материале как в России, так и за рубежом, и
положенная в основу нормативного документа ОНД-86, и методика расчета рассеивания
выбросов, разработанная Ф. Пасквиллом, развитая П. Миллом и П. Брайант,
рекомендованная Всемирной метеорологической организацией (ВМО) для оценки
загрязнения атмосферы от предприятий атомной промышленности и энергетики.
В соответствии с методикой М. Берлянда степень загрязнения приземного слоя
атмосферы выбросами вредных веществ из приподнятых непрерывно действующих
точечных и линейных источников определяется по наибольшему рассчитанному значению
разовой приземной концентрации вредных веществ, см, которая устанавливается на
некотором расстоянии от места выброса при наиболее неблагоприятных
метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения uм и
происходит интенсивный турбулентный обмен.
Методика позволяет рассчитывать поле разовых концентраций примеси в приземном
слое атмосферы при выбросе из одиночного источника и группы источников, при
нагретых и холодных выбросах, при выбросе из линейных источников, а также дает
возможность учесть одновременное действие разнородных источников и рассчитать
суммарное загрязнение атмосферы от промышленных источников. На основе этой
методики можно определить минимальную высоту трубы, через которую осуществляется
выброс в атмосферу вредных веществ; предельно допустимый выброс, не превышающий
гигиенических и экологических норм содержания вредных веществ в приземном слое
атмосферы; границы санитарно-защитной зоны объекта.
Основные положения методики ГГО, необходимый для расчета набор параметров и
последовательность операций приведены в нормативном документе ОНД-86. Эта
методика позволяет проводить расчет только разовых концентраций, относящихся к 20…
30-минутному интервалу осреднения, и не распространяется на расчет концентраций на
дальних расстояниях от источника выброса (более 100 км).
В соответствии с вышеизложенным, мы проводили оценку экологической
обстановки в г. Зеленограде – всемирно известном центре микроэлектроники. В
исследовании основной упор делался на анализ опасных и вредных выбросов на
территориях промышленных предприятий данного города и прилегающих к ним районов.
В воздухе определялось содержание хлористого водорода, хлора, гидроокиси натрия,
шестивалентного хрома, свинца и его соединений, газообразных соединений фтора,
фосфористого водорода и формальдегида. На основании полученных данных в
соответствии с ОНД-86 рассчитывались средние содержания выбросов по микрорайонам
города, которые представлены в табл. 1.
Таблица 1
Среднее содержание примесей в воздухе по промышленным зонам г. Зеленограда
1
Южная промышленная зона Зеленоградского АО
2
3
4
5
6
Северная промышленная зона Зеленоградского АО
Восточно-коммунальная зона Зеленоградского АО
Северно-Западная промышленная зона Зеленоградского АО
Крюковская промышленная – 1 зона Зеленоградского АО
Крюковская промышленная – 2 зона Зеленоградского АО
Формальдегид
0,186242 мг/м3
0,002467
0
0,007485
0
0
№ Хром шестивалентный Фтора газообразные соединения Свинец и его соединения
мг/м3
мг/м3
мг/м3
1
2
3
4
5
6
0,0224108
0,0077
0,000157
0
0
0
0,419192
0,00476
0,002868
0,001291
0
0,000028
0,0002438
0,0474934
0,000062
0,000145
0
0
№
1
2
3
4
5
6
Гидроксиднатрия
мг/м3
0,3991049
0,038478
0,0131
0,01328
0
0
Водород хлористый
мг/м3
1,546984
0,085817
0,049288
0,000298
0
0
Водород фосфористый
мг/м3
0,007667
0
0,00002
0
0
0
Наибольшую опасность для города представляет выброс хлористого водорода,
выброс остальных веществ в атмосферу составляет десятые или сотые доли ПДК. Поэтому
в данной работе основное внимание уделялось выбросам хлористого водорода (соляной
кислоте). В связи с этим для хлористого водорода был проведен расчет границ санитарнозащитной зоны с учетом розы ветров (рисунок 2 на территории Зеленограда (табл. 2).
С
СЗ
СВ
З
В
ЮЗ
Ю
Таблица 2
Расчет границы СЗЗ с учетом розы ветров
Направление
ветра
Повторяемость
Р, %
Lо,
Водород
м
хлористый L,
м
С СВ
В
9
8
8
ЮВ Ю ЮЗ 3
8
СЗ
15 23 16 13
300 350 -300 320 280 250 250 300
216 224 192 205 336 460 320 312
Роза ветров г. Зеленограда
Таким образом, проведенные расчеты показывают, что санитарно-защитная зона
некоторых промышленных предприятий охватывает объекты городской инфраструктуры,
в результате чего ухудшается экологическая и санитарно-гигиеническая обстановка в
городе.