Тема 3 Воздушная среда города


Тема 3 Воздушная среда города
Теоретическая часть
В течение всей жизни человек находится в среде воздуха, от качества которой зависит его здоровье, самочувствие, работоспособность. Воздух контактирует со всеми элементами природы. Ухудшение качества воздуха, из-за присутствия в нем различных загрязняющих веществ, ведет к гибели зеленых насаждений, загрязнению почв, водоемов и водотоков, к повреждению памятников культуры, конструкций зданий и сооружений, к ухудшению здоровья горожан.
Главными источниками загрязнения воздуха в городах являются промышленные предприятия и автомобильный транспорт.
Категория опасности предприятия используется для характеристики изменений качества атмосферы через выбросы, осуществляемые стационарными источниками с учётом их токсичности.
КОП определяется через массовые характеристики выбросов в атмосферу:
,
где m – количество загрязняющих веществ, выбрасываемый предприятием;
КОВi – категория опасности i-го вещества, м3/с;
Мi – масса выбросов i-й примести в атмосферу, мг/с;
ПДКi – среднесуточная ПДК i-го вещества в атмосфере населённого пункта, мг/м3;
ai – безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы (таблица 7).
Таблица 7 – Значения коэффициента a
Класс опасности вещества 1 2 3 4
ai1,7 1,3 1,0 0,9
Значения КОП рассчитывают при условии, когда . Пр
Для расчета КОП при отсутствии ПДКСС (средне суточная пр и значения КОП не рассчитываются и принимаются равными нулю. едельно допустимая концентрация) используют значения ПДКМР (предельно допустимая максимальная разовая концентрация) или уменьшенные в 10 раз значения предельно допустимых концентраций рабочей зоны. Для вещество, по которым отсутствует информация о ПДК или ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень вещества), значения КОП приравнивают к массе выбросов данных веществ.
Предприятия по величине категории опасности делят в соответствии с условиями, приведёнными в таблице 8:
Таблица 8 – Категории опасности предприятий
Категория опасности предприятия Значения КОП
I ≥ 31,7 ∙ 106
II ≥ 31,7 ∙ 104
III ≥ 31,7 ∙ 103
IV < 31,7 ∙ 103
Например: при величине выброса диоксида азота 3,521 т/год категория опасности вещества будет равна

Таблица 9 – Предельно допустимые концентрации загрязняющих
веществ
№ Вещество Класс опасности ПДКМР, мг/м3 ПДКСС, мг/м3
1 2 3 4 5
1 Углерода оксид 4 5 3
2 Азота диоксид 2 0,2 0,04
3 Азота оксид 3 0,4 0,06
4 Серы диоксид 3 0,5 0,05
5 Аммиак 4 0,2 0,04
6 Сероводород 2 0,008 -
7 Озон 1 0,16 0,03
8 Формальдегид 2 0,035 0,003
9 Фенол 2 0,01 0,003
10 Бензол 2 0,3 0,1
11 Толуол 3 0,6 -
12 Параксилол 3 0,3 -
13 Стирол 2 0,04 0,002
14 Этилбензол 3 0,02 -
15 Нафталин 4 0,003 -
16 Взвешенные вещества 3 0,5 0,15
17 Зола 3 0,15 0,05
18 Пыль цементных производств 3 0,02 0,02
19 Железа оксид 3 0,04 0,04
20 Кадмия оксид 1 0,0003 0,0003
21 Кальция карбид 3 0,3 0,3
22 Кальция оксид 3 0,3 0,3
23 Керосин 3 1,2 1,2
24 Кислота азотная 2 0,4 0,15
25 Кислота серная 2 0,3 0,1
26 Кислота уксусная 3 0,2 0,06
27 Пыль древесная 3 0,1 0,1
28 Пыль 3 0,3 0,1
Массовый выброс загрязняющих веществ автомобильным транспортом при движении по данной улице Мij рассчитывается по формуле.

где mij – приведённый пробеговый выброс, г/км

где mi – пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества транспортным средством, г/кг;
Кri – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населённых пунктов;
Кti – коэффициент, учитывающий влияния технического состояния автомобилей на массовых выброс i-го загрязнителя;
LNобщ – суммарный годовой пробег автомобилей по данной улице, который является функцией времени, интенсивности движения и скорости АТС, км.Суммарный сезонный пробег по улице рассчитывается:

где vавт – скорость движения транспортных средств;
NNсез – число автомобилей, прошедших по улице за сезон;
tg – время движения автотранспортного средства по данной улице, которое рассчитывается по формуле:

где L – длина улицы, км.
Таким образом, суммарный годовой пробег автомобилей будет рассчитываться по формуле:

Число автомобилей, прошедших по данной улице за сезон, определяется суммированием

где t – время, 6 часов;
n – количество дней в сезоне.
Значения приведённого пробегового выброса i-го загрязняющего вещества данным типом транспортных средств приведены в таблице 10.
Категория опасности автотранспорта (КОА) рассчитывают по аналогии с категорией опасности предприятия:

Таблица 10 – Приведённый пробеговый выброс для различных типов
автотранспорта
Тип автотран-спорта Примеси Пробеговый выброс, г/км Коэффициенты Приведённый пробеговый выброс, г/км
КriKtiKniЛегковые CO 13,0 0,87 1,72 – 19,8
NO2 1,5 0,94 1,0 – 1,4
CH 2,6 0,92 1,48 – 3,5
SO2 0,076 1,15 1,15 – 0,1
Pb0,025 1,15 1,15 – 0,03
Грузовые бензиновые CO 52,6 0,89 2,0 0,68 63,7
NO2 5,1 0,79 1,0 0,67 2,7
CH 4,7 0,85 1,83 0,87 6,4
SO2 0,16 1,15 1,15 1,19 0,3
Pb0,023 1,15 1,15 1,19 0,04
Грузовые дизельные CO 2,8 0,95 1,6 0,68 2,9
NO2 8,2 0,92 1,0 0,82 6,2
CH 1,1 0,93 2,1 0,76 1,6
SO2 0,96 1,15 1,15 1,2 1,5
Сажа 0,5 0,8 1,9 0,54 0,4
Автобусы бензиновые CO 67,1 0,89 1,4 0,9 75,2
NO2 9,9 0,79 1,4 0,89 9,7
CH 5,0 0,85 1,4 0,96 5,7
SO2 0,25 1,15 1,1 1,3 0,4
Pb0,037 1,15 1,1 1,3 0,1
Автобусы дизельные CO 4,5 0,95 1,4 0,89 5,3
NO2 9,1 0,92 1,4 0,93 10,9
CH 1,4 0,93 1,4 0,92 1,7
SO2 0,9 1,15 1,1 1,3 1,5
Сажа 0,8 0,8 1,4 0,75 0,7
Помимо вредных выбросов в атмосферу, связанных с сжиганием топлива, эксплуатация автомобильного транспорта приводит также к выбросам пыли (Мn) в результате взаимодействия автомобиля и дороги. Степень загрязнение атмосферы в результате этого процесса можно показать через категорию опасности дороги (КОД):

где Му – содержание пыли в воздухе улицы,
Vу – объём воздуха, в котором рассеяна пыль.Количество пыли, выбрасываемой N-ым количеством автомобилей i-го класса, рассчитывается по формуле:

где SA – площадь проекции автомобиля на поверхность дороги, м2; ψ – сдуваемость пыли, мг/(см2 с);
Ni – интенсивность движения автомобилей i-го класса.Таблица 11 – Значения удельной сдуваемости и средней площади
проекции на поверхность дороги для различных классов
автотранспортных средств
Тип АТС Значения удельной сдуваемостиСредняя площадь проекции на поверхность дороги, м2Легковые автомобили 240 7
Грузовые автомобили 516 25
Автобусы 541 30
Объём воздуха, в котором распространяется пыль, рассчитывается как произведение площади улицы на высоту приземного слоя атмосферы (3 метра).
В качестве комплексного показателя, использующегося для определения опасности улицы от её загрязнения автотранспортом, применяется такой показатель, как категория опасности улицы (КОУ):
КОУ = КОА + КОД
Категория опасности территориального производственного комплекса (КОГ) рассчитывается как сумма категорий опасности предприятий (КОП) и улиц (КОУ), расположенных в пределах этого комплекса:

Вопросы для самоконтроля:
Что такое категория опасность предприятия и как она определяется?
Какова методика расчета загрязняющих веществ автомобильным транспортом при движении по данной улице?
Как рассчитываются категории опасности автотранспорта, дороги и улицы?
Что такое категория опасности территориального производственного комплекса?
Практическая работа 3
Оценка опасности загрязнения городского воздуха промышленными предприятиями и автотранспортом
Цель работы: получение практических навыков определения степени опасности предприятия, автотранспорта, дороги и территориального производственного комплекса.
Материалы и оборудование: микрокалькулятор
Задание: рассчитать категорию опасности территории, включающей промышленное предприятие и автомобильную дорогу.
Ход работы:
Описать методику рассчёта категории опасности предприятия и автотранспорта.
Выполнить расчет категории опасности предприятия. Результаты должны включать расчеты КОВ для каждого вещества, таблицу с результатами по ранжированию выбросов предприятия по КОВ, расчет КОП, и массе выбросов
Результаты ранжирования загрязняющих веществ по массе выбросов занести в таблицу:
Вещество Масса выбросов Ранг Предприятие
т/га % Вещество 1 1 Вещество 2 2 ….. … Всего Результаты ранжирования загрязняющих веществ по категории опасности
Вещество Характеристика выбросов в атмосферу
Значения КОВ Ранг
м3/с % Суммарный по предприятию Вещество 1 1
Вещество 2 2
…. …
Рассчитать массу загрязняющих веществ, выбрасываемых автомобильным транспортном на данной улице. Результаты оформить в виде таблицы «Количество загрязняющих веществ, выбрасываемое автотранспортом на данной улице».
Название улицы Период исследования (зима, весна, лето, осень)
Тип автомобиля Выбросы разных веществ по сезонам (т/сезон) Суммарный выброс, т/сезон
CO CH NOX SO2 PbСажа Легковые Грузовые Автобусы Всего Рассчитать коэффициент опасности автотранспорта. Результаты оформить в виде таблицы «Значения категории опасности вещества для различных видов автотранспорта».
Название улицы Период исследования (зима, весна, лето, осень)
Тип автомобиля Значения КОВ, м3/с КОА, м3/с
CO CH NOX SO2 PbСажа Легковые Грузовые Автобусы Всего Рассчитать показатели пылеобразования на дороге и вычислить коэффициент опасности улицы.
Рассчитать категорию опасности территории, включающей данное предприятие и автомобильную дорогу (КОГ).
Сделать вывод.
Таблица 12 – Варианты заданий к практической работе 3 для расчёта
категории опасности предприятия
Вещества Масса выбросов, т/год Вещества Масса выбросов, т/год Вещества Масса выбросов, т/год
1 2 3 4 5 6
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
Диоксид азота 3956,3 Диоксид азота 3039,0 Диоксид азота 566,2
Диоксид серы 2075,0 Оксид азота 494,0 Диоксид серы 20642,1
Оксид углерода 7551,07 Оксид кадмия 0,005 Оксид углерода 33427,4
Пыль летучая (зола) 0,19 Диоксид серы 405,0 Сероводород 173,1
Пыль цементных пр-в 0,88 Оксид углерода 1503,0 Бензол 841,1
Кадмия оксид 0,0015 Оксид железа 0,763 Карбид кальция 100,1
Вариант 4 Вариант 5 Вариант 6
Диоксид азота 1118,1 Диоксид азота 928,1 Диоксид азота 213,5
Диоксид серы 1744,07 Сероводород 0,003 Диоксид серы 11,7
продолжение таблицы 12
1 2 3 4 5 6
Оксид углерода 1002,1 Оксид углерода 364,2 Оксид углерода 800,2
Серово-дород7,3 Оксид серы 20,8 Бензол 1238,3
Стирол 102,1 Аммиак 0,156 Пыль цемент. производств 0,3
Этилбен-зол85,3 Оксид азота 4002,4 Сероводород 0,02
Вариант 7 Вариант 8 Вариант 9
Диоксид азота 186,0 Диоксид азота 10,1 Диоксид азота 57,7
Диоксид серы 2,7 Диоксид серы 259,3 Диоксид серы 11,6
Оксид углерода 551,7 Оксид углерода 82,1 Оксид углерода 58,6
Толуол 5,3 Сероводород 0,3 Пыль летучая (зола) 0,32
Бензол 0,88 Бензол 6,7 Бензол 21,7
Азотная кислота 12,2 Этилбен-зол1,7 Этилбензол 0,9
Вариант 10 Вариант 11 Вариант 12
Диоксид азота 31,1 Диоксид азота 21,8 Диоксид азота 127,8
Диоксид серы 0,5 Диоксид серы 0,8 Диоксид серы 16,51
Оксид углерода 97,9 Оксид углерода 65,2 Оксид углерода 626,8
Пыль цемент-ных пр-в 122,6 Пыль цемент-ных пр-в 44,2 Пыль цементных производств 1,03
Формальдегид 0,21 Пыль древесная 44,7 Бензол 310,2
Оксид кадмия 0,02 Бензол 2,0 Толуол 1,5
Вариант 13 Вариант 14 Вариант 15
Диоксид азота 7530,1 Диоксид азота 58,3 Диоксид азота 12,1
Диоксид серы 10630,1 Диоксид серы 547,3 Диоксид серы 1589,5
окончание таблицы 12
1 2 3 4 5 6
Оксид углерода 80038,2 Серово-дород5,4 Оксид углерода 39,47
Сероводо-род157,1 Оксид углерода 155,3 Серная кислота 16,5
Взвешен-ные в-ва558,3 Пыль цем. пр-в 235,0 Пыль цемент. производств 70,55
Паракси-лол1166,1 Нафталин 131,1 Бензол 12,1
Таблица 13 – Варианты заданий к практической работе 3 для рассчёта
категории опасности улицы
Ва-риантТранспортные средства Интенсивность движения по сезонам Длина улицы, мЗима Весна Лето Осень 1 2 3 4 5 6 7
1 Легковые 950 960 1000 910 8500
Грузовые 100 105 135 80 Автобусы 50 65 85 20 2 Легковые 1060 1000 1100 960 4500
Грузовые 100 130 150 190 Автобусы 30 100 80 40 3 Легковые 25 34 45 39 3000
Грузовые 12 10 15 17 Автобусы 8 8 4 6 4 Легковые 350 420 510 480 5000
Грузовые 50 48 59 53 Автобусы 11 11 15 11 5 Легковые 95 106 115 101 5500
Грузовые 22 25 28 27 Автобусы 10 11 9 10 6 Легковые 600 620 700 680 6500
Грузовые 110 150 125 200 Автобусы 25 40 45 40 7 Легковые 1180 1310 1380 1090 2500
Грузовые 230 140 330 190 Автобусы 90 100 110 100
окончание таблицы 13
1 2 3 4 5 6 7
8 Легковые 950 1050 860 1030 3500
Грузовые 320 310 380 400 Автобусы 140 180 220 150 9 Легковые 985 955 1010 945 5000
Грузовые 220 130 310 150 Автобусы 60 80 90 75 10 Легковые 35 40 65 45 3500
Грузовые 15 15 25 20 Автобусы 5 10 15 10 11 Легковые 13 15 18 14 2500
Грузовые 7 6 5 9 Автобусы 2 4 5 3 12 Легковые 90 110 125 115 4000
Грузовые 15 20 20 25 Автобусы 10 15 10 15 13 Легковые 85 55 95 60 5500
Грузовые 25 30 35 25 Автобусы 15 20 15 25 14 Легковые 110 120 125 120 4500
Грузовые 35 40 45 25 Автобусы 20 25 35 25 15 Легковые 1020 1050 1100 980 4000
Грузовые 200 110 300 160 Автобусы 80 90 100 90

Приложенные файлы

  • docx 821527
    Размер файла: 68 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий