Практическая работа: Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду

Практическая работа: «Экологическая экспертиза и оценка воздействия
на окружающую среду»
Экологическая экспертиза – это установление соответствия намечаемой
хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение
допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения
возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую среду и
связанных с ними социальных, экономических и иных последствий.
Оценка воздействия на ОС (ОВОС) – процедура учёта экологических требований
законодательства РФ при подготовке и принятии решений о социально-экономическом
развитии общества. ОВОС организуют и осуществляют с целью выявления и принятия
необходимых и достаточных мер по предупреждению возможных неприемлемых для
общества экологических и связанных с ними социальных, экономических и других
последствий реализации хозяйственной и иной деятельности.
К результатам ОВОС относят:
 информацию о характере и масштабах воздействия на ОС намечаемой
деятельности;
 альтернативы её реализации, включая «нулевой вариант», то есть отказ от проекта;
 оценку экологических и связанных с ними социально-экономических и иных
последствий данного воздействия;
 возможности минимизации воздействий;

общественное мнение о характере и масштабах воздействия на ОС
намечаемой деятельности.
Результаты ОВОС включают в документацию, представляемую на
государственную экологическую экспертизу.
Расчёт приземных концентраций вредных веществ выполняют в соответствии с
ОНД – 86 «Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ,
содержащихся в выбросах предприятий».
Значение максимальной приземной концентрации См при выбросе нагретой
газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных
метеорологических условиях на расстоянии х от источника определяют по формуле
См =
𝐴𝑀𝐹𝑚𝑛𝜂
3
𝐻 2 √𝑉𝛥𝑇
,
где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы. Он
зонирован по территории России Главной геофизической обсерваторией им.
А.И.Воейкова(русский климатолог и географ, 1842-1916). Коэффициент А принимает
значения от 140 до 240(для центральной части России А=140);
М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;
F – коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц загрязняющих веществ в
атмосферном воздухе. Для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных
аэрозолей(пыли, золы, скорость оседания которых практически равна нулю) он равен
1;
m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья
источника выброса (трубы),
m=
1
0,67+0,1√𝑓 +0,34 3√𝑓
,где
𝑓
2
= 1000
𝜔 𝐷
𝐻2 𝛥𝑇
.
Выбросы, для которых 𝑓 > 100 относят к холодным, а при 𝑓 < 100 - к нагретым.
Обычно коэффициент m=1, варьируется от 0,8 до 1,5.
Коэффициент n (n=1-3) зависит от вспомогательного параметра Vm: при
Vm< 0,5
0,5 ≤Vm< 2
Vm≥ 2
𝑛 = 4,4Vm
𝑛=0,53 Vm2-2,13 Vm +3,13
𝑛=1
η-коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности(в случае ровной или
слабопересечённой местности η=1);
H – высота источника выброса над уровнем земли, м.
От высоты трубы зависит степень распределения загрязняющих веществ на
различные площади. Так, из трубы высотой 200м пылегазовые потоки расходятся
на 20 км, а из трубы высотой 250 м – уже на 75 км;
ΔT = Tг – Tв – разность температур выбрасываемых газов(Tг) и воздуха (Tв), ℃;
V – объёмный расход выбрасываемой газовоздушной смеси, м /с, V
3
=
𝜋𝐷2
4
ω,
ω – скорость выхода газовоздушной смеси.
При неблагоприятных метеорологических условиях и высоте трубы H
концентрация вредных веществ вблизи от земной поверхности достигает
максимума на расстоянии x: х = kH, k - безразмерный коэффициент, среднее
значение которого равно 20.
Для каждого вида источников выбросов существует определённая скорость
ветра, называемая опасной, - Uм, когда значение концентрации примеси у земной
поверхности максимально. Для её оценки рассчитывают вспомогательный
3
параметр Vm по формуле Vm =0,65 √
𝜋𝑟 2 𝜔𝛥𝑇
𝐻
Чем выше температура окружающего атмосферного воздуха, тем в меньшей
степени проявляется эффект всплывания дымовых газов. Поэтому расчёты
приземных концентраций проводят при средней максимальной температуре
наиболее жаркого месяца года, используя данные климатических наблюдений в
районе нахождения предприятия.
Максимальная концентрация каждого токсичного вещества См в приземном
слое атмосферы не должна превышать ПДКмр в атмосферном воздухе.
При расчёте рассеивания в атмосфере n вредных веществ, обладающих
суммацией вредного действия, для определения общей массы выброса приводят
значения масс выбросов М(г/с) всех веществ для каждого источника к значениию
ПДК1
ПДК1
одной из них по формуле М = М1+М2 ПДК2+…+ МnПДК𝑛.
Цель практической работы: изучить основные факторы, влияющие на
рассеивание вредных веществ в атмосфере, и рассчитать:
 величины максимальной приземной концентрации вредных веществ для
выброса нагретой и холодной газовоздушной смеси от одиночного
источника с круглым устьем при неблагоприятных метеоусловиях;
 расстояние от источника выброса, на котором эта концентрация
достигается;
 опасную скорость ветра;
 приземную концентрацию, загрязняющих веществ выбросов, содержащих
вредные примеси, обладающие эффектом суммации вредного воздействия;
 данные для проведения оценки воздействия на ОС.
Пример расчёта.
1.
Проведите оценку загрязнения атмосферного воздуха в районе
расположения тепловой электростанции в Тульской области. Рассчитайте значения
максимальных приземных концентраций вредных веществ газовых выбросов при
неблагоприятных условиях, сравните рассчитанные концентрации загрязняющих веществ
с их ПДК. После расчета приземных концентраций вредных веществ при различных
скоростях ветра сделайте выводы о зависимости концентрации от скорости ветра.
Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу 15 т/ч SO2 (М1), при этом
температура газовоздушной смеси равна 123℃. Высота трубы Н=150м, диаметр устья
источника D=5м, средняя скорость выхода газовоздушной смеси ω=10м/с. Для Тульской
области А=140. Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца составляет
23℃(ΔT = 100℃), η = 1. Определите величину максимальной приземной концентрации
примеси См и расстояние от источника, где создаётся эта концентрация х м. Рассчитайте
значения См при скоростях ветра u равных 2 и 10 м/с.
Решение:
Сернистый ангидрид (сернистый газ), диоксид серы(IV), SO2 – бесцветный газ с
резким запахом. В промышленности получают путём обжига сульфидных руд.
Применяется в производстве серной кислоты, в качестве восстановителя, отбеливателя,
консерванта, хладагента и др. Один из основных промышленных газов, загрязняющих
атмосферу, ядовит. При длительном воздействии на человека приводит к потере вкусовых
ощущений, стеснённому дыханию, а затем к отёку лёгких, перебоям в сердечной
деятельности и остановке дыхания. Максимальная разовая ПДК для диоксида серы
составляет 0,5мг/м3, а среднесуточная 0,05мг/м3.
Сначала вычислим значение коэффициента 𝒇:
𝑓
2
= 1000
𝜔 𝐷
𝐻2 𝛥𝑇
102 ×5
=10001502 ×100=0,22,
1
затем - коэффициента m=
1
=
3
0,67+0,1√𝑓 +0,34 √𝑓 0,67+0,1√0,22 +0,34 √0,22
Рассчитаем объёмный расход выбрасываемой газовоздушной смеси
V=
𝜋𝐷2
4
ω=
3,14×52
4
3
=1,08
10=196 м3/с.
3
Для нагретого выброса Vm =0,65√
𝑉1 𝜔𝛥𝑇
𝐻
3
=0,65√
196× 100
150
=3,3м/с
При Vm= 3,3 > 2 𝑛=1.
Переведём массу выброса SO2, данную в т/ч, в г/с:
15000000
М = 3600 = 4170 г/с
Подставляем полученные значения необходимых величин для расчёта
максимальной приземной концентрации SO2:
См =
𝐴𝑀𝐹𝑚𝑛𝜂
3
𝐻 2 √𝑉𝛥𝑇
=
140×4,170×1×1×1,08×1
3
1502 √196×100
=1,04мг/м3
Теперь вычислим расстояние от источника выброса (трубы) хм, на котором создаётся
концентрация SO2, равная 1,04мг/3м.
Для нагретых источников:
а) при Vm< 0,5 k=2,48(1+0,28);
б) при 0,5 ≤Vm< 2 k=7√Vm(1+0,28 3√𝑓);
3
в) при Vm≥ 2 k=4,95 Vm (1+0,28√𝑓
).
Поскольку Vm= 3,3 > 2, то k=4,95 3,3 (1+0,28 3√0,22) = 19, тогда хм=kH=19× 150 =
2850м.
Определим опасную скорость ветра uм.
При Vm= 3,3 > 2, uм = Vm(1+0,12√𝑓)= 3,3(1=0,12)=3,49м/с
Коэффициент 𝑟 рассчитывают при следующих условиях:
𝑢
𝑢
𝑢
𝑢
 в случае uм ≤ 1 𝑟= 0,67(uм)+1,67(uм)2 - 1,34(uм)3
 в случае uм > 1 𝑟=
𝑢
Если u=2м/с, то
𝑢
uм
3𝑢
uм
𝑢
𝑢
2( )2 −( )
uм
uм
+2
=2÷3,49=0,57< 1 и 𝑟=0,67∙0,57 +1,67∙0,572-1,34∙0,572 =0,68
Тогда См(2)=𝑟См = 0,68∙1,04 = 0,71мг/м3
𝑢
Если u=10м/с, то =10/3,49=2,87> 1.
uм
В этом случае 𝑟=
3𝑢
uм
𝑢
𝑢
2( )2 −( )
uм
uм
+2
=
3×2,87
2×(2,87)2 −2,87+2
= 0,55.
Тогда См = 0,55∙1,04 = 0,57мг/м3
Ответ: значение максимальной приземной концентрации SO2 См=1,04 мг/м3, а
расстояние от источника на котором создаётся эта концентрация –х=2850м.
Максимальные приземные концентрации SO2 при u=2 и 10м/с соответсвенно
равны 0,71 и 0,55 мг/м3; ПДКмр для SO2 составляет 0,5мг/м3, следовательно при
опасной скорости ветра максимальная приземная концентрация SO2превышает
ПДКмр в два раза. Концентрация SO2 См(2) при u=2м/с меньше концентрации См
при опасной скорости ветра почти в полтора раза; концентрация См(10)при u=10м/с
меньше концентрации См при опасной скорости ветра почти в два раза.
Варианты практической работы
В соответствии с вашим вариантом практической работы проведите оценку
загрязнения атмосферного воздуха в районе расположения тепловой
электростанции в Тульской области. Дайте полные ответы на вопросы задания и
оцените воздействие на ОС.
Значения исходных данных
№варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
М1,т/ч
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
ω,м/с
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
8
H,м
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
D,м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
6
М2,т/ч
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
2. По условию задания 1, считая, что выброс тепловой электростанции холодный,
определите значение максимальной приземной концентрации См и расстояние от
источника хм, где эта концентрация достигается, при опасной скорости ветра, а также
при скоростях ветра, равных 2 и 10 м/с. Сравните результаты со значениями,
полученными в первом задании. Сделайте выводы, как изменились приземные
концентрации вредных веществ при условии холодного выброса.
Решение.
𝜔𝐷
10∙5
Для холодных выбросов Vм=1.3 𝐻 =1.3 150 =0,43м/с.
Зависимость n от Vм такая же, как и для нагретых выбросов, т.е. n = 4,4∙ Vм=4,4∙0,43
=1,9.
Теперь рассчитаем максимальную приземную концентрацию См вредного вещества для
холодного источника:
𝐴𝑀𝐹𝑚𝑛𝜂 𝐷
См =
Н
4/3
∙8𝑉 =
140∙4170∙1∙1∙1,91∙1
150
4/3
5
∙8∙196= 4,45 мг/м3.
Для холодных источников:
а) при Vм≤ 0,5 𝑘 = 5,7;
б) при 0,5 ≤Vм≤ 2 𝑘 = 11,4 Vм;
в) при Vм> 2, k = 16√Vм.
Поскольку Vм = 0,43<0,5,то k=5,7, тогда хм=kH=5,7∙150 =855м.
Для холодных выбросов при определении опасной скорости ветра сохраняются
условия, как для нагретых выбросов, только в случае Vм> 2, uм = 2,2 Vм.
Мы имеем Vм=0,43< 0,5, следовательно, uм = 0,5 м/с.
Определим концентрации вредных веществ при скоростях ветра, отличных от опасной.
Если u = 2м/с, то
𝑢
uм
=
2
=4> 1 и 𝑟=
0,5
3𝑢
uм
𝑢
𝑢
2( )2 −( )
uм
uм
+2
=
3∙4
2∙(4)2 −4+2
= 0,4. Тогда См(2)=0,4∙4,45=1,78мг/м3
Если u=10 м/с, то
𝑢
uм
=
10
=20> 1 и 𝑟=
0,5
3𝑢
uм
𝑢
𝑢
2( )2 − ( )
uм
uм
+2
=
3∙20
2∙(20)2 −20+2
= 0,076.
См(10)=0,076∙4,45=0,34 мг/м3.
Ответ: значение максимальной приземной концентрации от холодного источника SO2 См
=4,45 мг/м3, а расстояние от источника, на котором создаётся эта концентрация SO2, хм=855 м. Максимальные приземные концентрации SO2 при скоростях ветра 2 и10 м/с
соответственно равны См(2)=1,78 мг/м3, См(10)=0,34 мг/м3. При одном и том же значении
выброса SO2 в атмосферу максимальная приземная концентрация SO2 при холодном
выбросе (См =4,45 мг/м3) более чем в четыре раза превышает концентрацию при нагретом
выбросе (См =1,04 мг/м3) и также более чем в четыре раза превышает ПДКмр.
3.Дополнительно к условию первого задания примите, что с газовоздушной смесью
выбрасывается также диоксид азота NO2 М2 = 2 т/ч. Определите величину
максимальной приземной концентрации См с учётом эффекта суммации вредного
действия загрязняющих веществ SO2 и NO2. Сравните полученную приземную
концентрацию загрязняющего вещества NO2 с его ПДК. как изменяется приземная
концентрация SO2 и NO2 в зависимости от скорости ветра?
Решение.
Оксиды азота NO и N2O и диоксид NO2 – газообразные вещества, их объединяют
одной общей формулой NOx. Оксиды азота образуются при всех процессах горения,
причём большей частью в виде NO. Этот оксид довольно быстро окисляется до диоксида,
который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом, сильно
действующий на слизистые оболочки органов человека. Чем выше температура сгорания,
тем интенсивнее идёт образование NO. Источниками оксидов азота являются
предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые
красители, вискозный шёлк и др. При остром отравлении NO2 может развиться отёк
лёгких. Признаками хронического отравления являются головные боли, бессонница,
заболевания органов дыхания. Максимальная разовая ПДК NO2 составляет 0,085
мг/м3, а среднесуточная - 0,04 мг/м3.
Выразим массу выброса NO2 в граммах в секунду: М2=
2000000
3600
= 560 г/с
Приведём массы выбросов загрязняющих веществ в группе суммации к выбросу
ПДКмр1
0,5
SO2: М=М1+М2ПДКмр2=4170 +560 0,085=7430 г.
Рассчитаем значение См=
𝐴𝑀𝐹𝑚𝑛𝜂 140×7,430×1×1×1,08×1
3
𝐻 2 √𝑉𝛥𝑇
=
3
1502 √196×100
=1,86 мг/м3
Определим значение См для отдельных компонентов выбросов по формуле
(См−См(у)∙0,085
См(х)=
=0,139 мг/м3.
0,5
Вычислим значение максимальной приземной концентрации С м при u=2 и 10 м/с, См(u) =
𝑟 См. Опасная скорость ветра равна 3,49 м/с, но поскольку она не зависит от мощности
выброса, следовательно, не изменились и значения коэффициента 𝑟, тогда См(2) = 0,68∙1,86
= 1,27мг/м3, См(10)= 0,55∙1,86 =1,02 мг/м3
Ответ: если принять, что с газовоздушной смесью выбрасывается также NO2,
величина максимальной приземной концентрации См с учётом эффекта суммации
вредного действия загрязняющих веществ SO2 и NO2 равна 1,86 мг/м3. Максимальная
приземная концентрация См NO2составляет 0,139 мг/м3, что более чем в полтора
раза выше его ПДКм, равной 0,085мг/м3; См(2) SO2 и NO2 при u=2м/с немного
меньше, чем См(2) SO2 и NO2 при опасной скорости ветра; См(10) SO2 и NO2 при
u=10м/с меньше, чем См SO2 и NO2 при опасной скорости ветра, почти в два раза.