Оценка качества атмосферного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Определить годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам. В качестве загрязняющих веществ принять угарный газ (СО), углеводороды (несгоревшее топливо СН), окислы азота (NO_х), сажу (С) и сернистый газ (SO₂).

Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.1.

атмосфера загрязнение воздух автомобиль

Таблица 1. Исходные данные для расчета

Номер задания	Марка автомобиля	Тип двигателя внутреннего сгорания (ДВС)	Число дней работы в году	Суточный пробег автомобиля
			Холодный период ( Х)	Теплый период (Т)
					L
			дн	дн	км
5	Газель Газ3221	Б	250	120	110

Примечание: Б, Д - бензиновый и дизельный двигатели соответственно

Решение

Годовое количество загрязняющих веществ при движении автомобилей по дорогам рассчитывается отдельно для каждого наименования (СО, СН, NO_х, С и SO₂):

- количество рабочих дней в году в теплый и холодный периоды года соответственно, дн.

М_СО = (22,7*120+28,5*250)*110*10^-6 = 1083500*10^-6 = 1,0833 т/год

М_СН = (2,8*120+3,5*250)*110*10^-6 = 192500*10^-6 = 0,1332 т/год

М_NOx = (0,6*120+0,6*250)*110*10^-6 = 24420*10^-6 = 0,0244 т/год

M_SO2 = (0,09*120+0,11*250)*110*10^-6 = 14905*10^-6 = 0,0042 т/год



Таблица 2. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями отечественного производства

Тип автомобиля	Тип ДВС	Удельные выбросы загрязняющих веществ , г/км
		СО	СН	NOх	C	SO2
		Т	Х	Т	Х	Т	Х	Т	Х	Т	Х
Газель	Б	22,7	28,5	2,8	3,5	0,6	0,6	-	-	0,09	0,11
	Д	2,3	2,8	0,6	0,7	2,2	2,2	0,15	0,20	0,33	0,41
ЗИЛ 130	Б	29,7	37,3	5,5	6,9	0,8	0,8	-	-	0,15	0,19
	Д	3,5	4,3	0,7	0,8	2,6	2,6	0,20	0,30	0.39	0,49

Примечание: Т, Х- теплый и холодный периоды года соответственно.

Б, Д - бензиновый и дизельный двигатели соответственно

Задача 2

Определить годовое количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548.

Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.3.

Таблица 3. Исходные данные для расчета

Номер задания	Влажность горной массы	Скорость ветра в районе работ	Высота разгрузки горной массы	Часовая производительность	Время смены	Число смен в сутки	Количество рабочих дней в году
	ц	V	Н
	%	м/с	м	т/ч	час	шт	дн
5	4,5	4,9	1	920	8	2	230

Решение задачи

Годовое количество пыли, выделяющейся при работе экскаваторов, рассчитывается по формуле



, т/год

где - коэффициент, учитывающий влажность перегружаемой горной породы (принимается по табл.6);

- коэффициент, учитывающий скорость ветра в районе ведения экскаваторных работ (принимается по табл.7);

- коэффициент, зависящий от высоты падения горной породы при разгрузке ковша экскаватора в автомобиль (принимается по табл.8);

- удельное выделение пыли с тонны перегружаемой горной породы, принимается равной 3,5 г/т;

Q - часовая производительность экскаватора, т/час;

- время смены, час;

- количество смен в сутки, шт;

- количество рабочих дней в году, дн.

Таблица 4. Зависимость величины коэффициента К₁ от влажности горной породы

Влажность породы (ц), %	Значение коэффициента К1
3,0 - 5,0	1,2
5,0 - 7,0	1,0
7,0 - 8,0	0,7

Таблица 5. Зависимость величины коэффициента К₂ от скорости ветра

Скорость ветра (V), м/с	Значение коэффициента К2
до 2	1,0
2-5	1,2
5-7	1,4
7-10	1,7



Таблица 6. Зависимость величины коэффициента К₃ от высоты разгрузки горной породы

Высота разгрузки горной породы (Н), м	Значение коэффициента К3
1,5	0,6
2,0	0,7
4,0	1,0
6,0	1,5

Задача 3

«Интегральная оценка качества атмосферного воздуха»

Промышленное предприятие выбрасывает в атмосферу несколько загрязняющих веществ с концентрациями в приземном слое С_i.

Требуется:

1) определить соответствие качества атмосферного воздуха требуемым нормативам;

2) оценить степень опасности загрязнения воздуха, если оно есть;

3) при высокой степени опасности определить меры по снижению загрязнения воздуха.

Исходные данные приведены в таблице 7

Таблица 7

Номер задания	Загрязняющие вещества, i	Концентрация,
5	Диоксид азота	0,06
	Диоксид серы	0,1
	Серный ангидрид	0,12
	Аммиак	0,25

Решение

1. Для решения задачи рекомендовано использовать индекс суммарного загрязнения воздуха (J_m), который рассчитывается по формуле:



J_m=У(С_i*A_i)^qi

=+(+(+(=12.03

где С_i - концентрация i-го вещества в воздухе; А_i - коэффициент опасности i-го вещества, обратный ПДК этого вещества: А_i = 1/ПДК; q_i -коэффициент, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества: q=1,5; 1,3; 1,0; 0,85 соответственно для 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.

1. Значения ПДК для заданных загрязняющих веществ и их класс опасности взять из таблицы 8.

Таблица 8

Загрязняющее вещество	Среднесуточная концентрация, мг/м3	Класс опасности
Диоксид азота	0,04	2
Диоксид серы	0,05	2
Серный ангидрид	0,05	2
Аммиак	0,04	4

3. Степень опасности загрязнения воздуха оценить по таблице 9.

Таблица 9

Jm	Условная степень опасности загрязнения воздуха
Jm<1	Воздух чистый
1<Jm<6	Воздух умеренно загрязненный
6<Jm<11	Высокая опасность загрязнения воздуха
11<Jm<15	Очень опасное загрязнение
Jm>15	Чрезвычайно опасное загрязнение

11<12.03<15 - очень опасное загрязнение

Меры по снижению загрязнения воздуха.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.

1) Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк, аммиак, известь). При этом способе на поверхность твердого пористого тела (адсорбента) осаждаются газообразные вредные примеси. Последние могут быть извлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.

2) Способ окисления горючих углеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании в пламени и образовании СО2 и воды, способ термического окисления - в подогреве и подаче в огневую горелку. Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов заключается в том, что сернистый ангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или серной кислоты. Для очистки газов методом катализа с использованием реакций восстановления и разложения применяют восстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода). Нейтрализация оксидов азота NOx достигается применением метана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на втором этапе образующегося монооксида углерода. Перспективен сорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ при температурах ниже температуры катализа. Адсорбционно-окислительный способ также представляется перспективным.

Он заключается в физической адсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуванием адсорбированного вещества специальным потоком газа в реактор термокаталитического или термического дожигания. Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п.

В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем - высокие и под их защитой - детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленения

Задача 4

«Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения» (из учебных материалов проф. В.А. Филонюка).

Условие задачи: При бурении вертикальной скважины с применением промывочной жидкости, содержащей добавку поверхностно-активного вещества - сульфанола, произошел в пределах водоносного пласта аварийный сброс бурового раствора.

Требуется определить: 1) предполагаемую конфигурацию размеры ореолов загрязнения в водоносном горизонте на время t₁, t₂, и t₃ после аварийного сброса; 2) степень разбавления загрязняющего потока по состоянию на время t₁, t₂, и t₃; 3) Интервал времени, после которого концентрация сульфанола в водоносном пласте достигнет ПДК, т.е. санитарной нормы.

Исходные данные

1. Водоносный горизонт представляет собой песчаниковый коллектор с эффективной пористостью Пэф,%;

2. Мощность водоносного горизонта Н, м;

3. Скорость потока в водоносном горизонте V, см/сек;

4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества V0, см/сек;

5. Объем аварийного сброса (утечки) Q, м³;

6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости С, %;

7. Условная ПДК для загрязняющего вещества, мг/л.

Таблица 10

Параметры водоносного пласта	Ед. изм.	Варианты
		5
Мощность пласта, Н	м	4
Эффективная пористость, Пэф	%	4
Скорость потока, V	см/сек	2,1
Скорость диффузии V0	см/сек	0,2
Объем аварийного выброса, Q	м3	5
Концентрация загрязняющего вещества, С	%	2,7
Интервалы времени, t1 t2 t3	час час час	1 3 15

При решении делаем допущение, что загрязнение водоносного горизонта происходит по всей мощности одновременно, при V>V_0. Решение сопровождается рисовкой схемы положения ореолов загрязнения в плане (см. приложение 1) и построением графика зависимости концентрации загрязняющего вещества от времени.

1. Определяется концентрация и размеры предполагаемых ореолов загрязнения в различные моменты времени (t1, t2, и t3).



М1= (V0+ V1)· t1

М₁=(0,2+2,1)*3600=8280 см = 82,8 м

М₂=(0,2+2,1)*10800 =24840 см = 248,4 м

М₃=(0,2+2,1)*54000 =124200 см=1242 м

В поперечных стоку направлениях положение границ ореола определяется по концам векторов, являющихся гипотенузами прямоугольных треугольников, в которых длины сторон (катетов) будут соответственно равны:

,

,

,

Соединив концы векторов, окантуриваем приближенно, с учетом диффузии, границу ореола загрязнения на время t1. Подставляя в те же расчеты t 2 и t3, можно получить размеры и конфигурацию соответствующих ореолов загрязнения.

Далее, на миллиметровке строится план рассчитанных ореолов загрязнения, на котором графически измеряются площади этих ореолов - S1 , S2 , S3.

S₁=М₁*b₁=82,8*7,2=596,16

S₂= М₂*b₂=248,4*21,6=5365,44

S₃= М₃*b₃=1242*108=134136

Все длины векторов переводятся в метры согласно выбранному масштабу, а площади в квадратные метры.

2. Рассчитывается степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t₁, t₂, и t₃:

для t₁,

для t₂,

для t₃,

Далее рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t₁, t₂, и t₃ при плотности бурового раствора 1,5 г/см³. Для этого концентрацию загрязняющего вещества (она дана в процентах) необходимо перевести в мг/л по формуле:

С мг/л.=С % * 1,5 * 10⁴ = n * 10⁴ мг/л.

C мг/л=2,7 % * 1,5 * 10⁴ = 4,05*10⁴ мг/л.

Затем определяется концентрация сульфанола в ореолах в мг/л. Она будет равна соответственно:



234,52мг/л

мг/л

3. По полученным результатам строится график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени. И определяется интервал времени, через который уровень загрязнения в водоносном горизонте придет к санитарной норме, т.е. к ПДК. Графически получена величина времени t4, приблизительно равна 17 час. По происшествии которых уровень концентрации сульфанола придет в норму, согласно ПДК.

Размещено на Allbest.ru