К вопросу улучшения экологической и метеорологической

УДК 621.928
Н.Д. Ушакова
К ВОПРОСУ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ЖИЛЫХ МАССИВОВ
ВБЛИЗИ ШАХТ
Рассмотрены условия образования заг рязнений атмосферы г орода и их влияние на изменение параметров микроклимата. Предложены мероприятия по снижению уровней выброса заг рязняющих веществ в атмосферу, с пос обствующие
ул учшению экологических и метеоролог ических показ ателей. Табл. 1, рис. 1,
ист. 7.
Загрязнение атмосферы города примесями существенным образом влияет
на изменения параметров его микроклимата.
В различных участках, на улицах и площадях, особенно вблизи промышленных предприятий, шахт, терриконов и автомобильных дорог создаются своеобразные микроклиматические условия. Загрязнение атмосферы, кроме непосредственного токсического действия, оказывает и косвенное воздействие, уменьшая
наиболее важное для жизнедеятельности коротковолновое излучение за счет
снижения интенсивности прямой солнечной радиации и изменения ее спектра. По
данным исследований [1] вследствие загрязнения атмосферы интенсивность прямой солнечной радиации в промышленном районе города снижается на 17-25% по
сравнению с загородными районами.
В значительной мере снижается видимость, освещенность, увеличивается
частота туманов. Это отрицательно сказывается на здоровье населения. Известно, что солнечный свет – важнейшее условие нормальной жизни организма, его
психического и физического развития, здоровья и работоспособности, особенно
важна ультрафиолетовая радиация. Под ее влиянием повышается обмен веществ,
возрастает активность эндокринной системы, иммунитет организма, тонус мышечной и центральной нервной системы.
Загрязнение атмосферного воздуха приводит к снижению его прозрачности
для солнечной радиации в целом, в первую очередь, для ультрафиолетовой части
спектра (рис. 1).
Рис.1. Потери (%) общей солнечной радиации за сет запыленности
атмосферного в оздуха
Приведенные данные применимы для определения влияния запыленности
воздуха, населенных пунктов города на прозрачность воздуха.
По данным исследований [2,4], запыленность атмосферы значительно уменьшает ультрафиолетовую радиацию, и ее потери для промышленного района
города составляют 64%.
На прилегающей территории шахт общая ультрафиолетовая радиация ослабляется на 8-32%. С увеличением запыленности возрастает потеря ультрафиолетовой радиации: при концентрации 10,8 мг/м3 потери составляют 32%, при концентрации 6,8 мг/м3 – 27%, при концентрации 0,84 мг/м3 – 7%. Аэрозольные частицы
являются центрами конденсации паров и адсорбции газообразных загрязняющих
веществ.
Снижение ультрафиолетовой радиации приводит к изменению температуры,
относительной влажности, скорости и других метеовеличин. Под влиянием загрязнения атмосферы примесями метеорологическая дальность видимости Sм заключена между 1 и 10 км. При Sм  1 прозрачность атмосферы снижается за счет образования туманов. При загрязнении S м  10 км частицы примесей, как правило,
обводнены при этом чем выше относительная влажность воздуха, тем меньше
доля ядра конденсации в общей массе капли [3,4,5].
В устойчивом капельно-жидком тумане относительная влажность воздуха
близка к 100%, а условия существования и роста капель в туманах определяются
изменением температуры или абсолютной влажности воздуха.
На городских улицах ветер преимущественно направляется вдоль улиц,
ослабевает в районах застройки высотных зданий и усиливается в узких улицах и
перекрестках вследствие чего возникают пылевые вихри и поземки.
По данным 4 при устойчивой стратификации атмосферы, при инверсиях температуры, пыль и дымы накапливаются в приземном слое атмосферы в таком
количестве, при котором оказывают вредное физиологическое воздействие. Особое влияние, кроме пыли, на микроклимат города оказывают ядовитые дымы и
газы, которые накапливаются в нижних слоях, при этом обстановка усугубляется,
если рельеф местности создает условия по их задержанию и накапливанию. При
этом насыщенные водяные пары прижимают загрязнения к поверхности рельефа.
Горящими терриконами в атмосферу выбрасываются газы, содержащие
пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, фенолы, сероводород, бензол,
аммиак и другие вредные вещества.
По результатам исследований [1,2] валовой вынос пыли до очистки на каждые 1 млн т годовой производительности предприятия составляет 350 т/сутки. Выбросы диоксида серы и оксида углерода составляют соответственно 200 и 400
т/сутки.
В окрестностях г. Луганска расположены шахты, которые выбрасывают значительное количество пыли и газов. В табл. 1. приводятся данные исследований
по выбросам пыли вблизи шахты.
Т аблица 1
3
Осадочные
пыли,
мг/м
за
24
часа
Расстояние от завода, км
maх
min
1
3624,0
2621,0
2
1700,0
1644,0
3
924,0
785,0
4
903,0
По данным исследований [2] содержание углерода в воздухе над территорией, прилегающей к промышленному предприятию. На расстоянии 6-8 км от завода
воздух загрязнен оксидами углерода в концентраціях, превышающих ПДК в 2,4…2
раза (максимально - разовая –3 мг/м3, , среднесуточная – 1мг/м3). В радиусе до 4
км от завода содержание СО увеличило ПДК в 3-4 раза. Загрязнение территории
города диоксидом серы в радиусе 6 км вокруг предприятия. Загрязнение сероводородом – 6 км, значительны также зоны загрязнения воздуха газообразными загрязнителями.
Причинами значительных выбросов в атмосферу является: отсутствие или
неэффективная локализация источников выделения пыли и газообразных веществ; невысокая эффективность работы пылегазо улавливающего оборудования;
конструктивное несовершенство установок и техническая неисправность; нарушение ведения технологических процессов и т.д.
С целью улучшения экологических показателей нами разработан комплекс
мероприятий по снижению выбросов пыли и газообразных загрязнителей NOx,
SOх, СОх.
Для снижения выбросов пыли в окружающую среду предложено совершенствовать работу существующих систем (циклонов, скрубберов и др.) за счет применения к ним электрических или магнитных полей при добыче, обогащении и переработке угля.
Проведенные нами исследования [7] показывают, что при незначительных
включениях 5% магнитных фракций в пробах пыли, за счет применения магнитных
полей повышается эффективность пылеулавливания на 12…17%, применение
электрических полей – на 15…19%.
Характерной особенностью указанных методов является то, что они не требуют значительных материальных и энергетических затрат.
Нами предложено применить несколько вариантов технологических схем
очистки газовых выбросов: одно-, двух- и терхступенчатой. В первом случае одноступенчатая система включает циклон со встроенными в нем электромагнитами,
или форсуночный скруббер со встроенными в нем электромагнитными насадками.
В двухступенчатой схеме используется сухая и мокрая очистка, с магнитными и электромагнитными системами. В этом варианте схемы на первой ступени
установлена группа циклонов типа ЦН-15 для улавливания крупнодисперсных пылевых частиц; на второй ступени – полый форсуночный скруббер может быть заменен конденсаторным фильтром [6].
В производствах, имеющих значительный валовой выброс аэрозолей, масляного тумана и паров растворителей, конденсатный фильтр обеспечивает высокую эффективность очистки воздуха, достигающую 98%.
При очистке газов горящих терриконов предложена трехступенчатая очистка.
На очистке, на I и II ступени используются аппараты, описанные выше, на третьей
ступени – для улавливания газообразных загрязнителей NOx, SOх, СОх применен
насадочный абсорбер, в котором в качестве абсорбента применяется раствор извести. Компановка оборудования в трехступенчатой схеме позволяет в значительной мере уменьшить выбросы не только пыли, но и газообразных загрязнителей,
увеличить прозрачность атмосферы, предотвратить образование смога и выпадение кислотных дождей.
Исследование приведенных схем очистки показали их надежность, высокую
эффективность работы, достигающую 96..98%, что в значительной мере позволяет улучшить метеорологические показатели.
Литература
1. Detrie V.P.. La pollution atmospherigue. Paris., 1989, 328с.
2. Штокман Е.А., Очистка в оздуха. -М.: АВС, 1999. 320с.
3. Владимиров А.М.. Охрана окру жающей среды. Л.: «Гидрометиздат», 1991. -424с.
4. Хромов С.П.,Петросянц М.А. Метеорология и кли матология. -М.: Издательств о
Московского унив ерситета, 2001. -527с.
5. Безу глая Э.Ю.. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения в озду ха городов. -Л.: «Гидрометиздат», 1980. 185с.
6. Ушаков Ю.Г., Ушаков а Н.Д .. Исследов ание работы фильтра-ту маноу лов ителя.
Экология. Сборник научных работ ВНУ им. В.Д аля. -№1(3). Луганск. 2005. -193-195 С.
7. Тов стохатько В.М., Ушаков Ю.Г.. Магнитные пылеу лов ители. Киев -Д онецк: «Вища
школа», 1986. -111с.