Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ

Практическая работа № 4-6

Газовые выбросы на определенном расстоянии от трубы достигают земли. Приземная концентрация быстро растет до максимальной величины и затем по мере отдаления от трубы медленно убывает. Схема распространения загрязняющих веществ от одиночного источника приведена на рис. 1.

Рис.1. Аксонометрическая схема изменения приземной концентрации загрязняющего вещества для одиночного источника выбросов

Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника достигается на расстоянии Х_м(м) от источника и определяется по формуле:

, (мг/м³),                          (1.1)

   А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (рис. П 1);

М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение безразмерного коэффициента F для газообразных вредных веществ и аэрозолей, у которых скорость упорядоченного оседания близка к нулю, принимается равной 1, а для пыли и золы при отсутствии очистки - 3.

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной или слабопересеченной местности h =1;

DТ - разность между температурой выбросных (дымовых) газов на уровне устья трубы t_уст. и средней максимальной температурой наружного воздуха наиболее жаркого месяца года в данной местности t_{ср.макс.} (табл. П 1);

V – секундный объем выбросных (дымовых) газов, приведенный к температуре на уровне устья трубы, .

Расстояние x_м (м) от источника выбросов, для которого приземная концентрация достигает максимального значения С_м, находится по формуле:

                                       (1.2)

где безразмерный коэффициент d, в свою очередь, при f<100 определяется из соотношений:

, если                  (1.3)

, если                   (1.4)

, если                  (1.5)

При f<100 или DТ»0 значение d находится по формулам:

                       ,если

                   , если

                   , если

где параметр .

Приземная концентрация в любой точке, расположенной с подветренной стороны от трубы С (мг/м³), определяется по формуле

                                       (1.6)

Здесь  -  безразмерный коэффициент, учитывающий уменьшение приземной концентрации вдоль ветровой оси, проходящей через источник выброса загрязняющих веществ. Зависит от отношения расстояния х до расчетной точки от источника к расстоянию х_м, от источника до точки, где наблюдается максимальная концентрация (х/х_м). Определяется по формулам:

при х/х_М ≤ 1     (1.7)

при 1 < х/х_М ≤ 8                       (1.8)

при х/х_М > 8     (1.9)

 - безразмерный коэффициент уменьшения приземной концентрации на расстоянии y от ветровой оси на линии, перпендикулярной этой оси. Определяется по рис. 2 в зависимости от расчетной скорости ветра (U, м/с), и отношения по аргументу :

                       при

                       при

Пример 1.Приземная концентрация SO₂ достигает максимального значения на расстоянии 500 м от теплогенератора по ветровой оси. На каком расстоянии от источника выброса приземная концентрация летучей золы достигнет максимального значения?

Решение. Расстояние от источника выброса, на котором приземная концентрация достигает максимального значения, определяется по формуле (1.2):

Для газообразных веществ F = 1, следовательно, х_м = dH = dH.

Для летучей золы F = 3, тогда х_м = dH = dH.

Следовательно, расстояние, на котором приземная концентрация летучей золы достигнет максимального значения в 2 раза меньше, чем таковое расстояние для газообразных веществ, т.е. 500/2 = 250 м.

Рис. 2. Безразмерный коэффициент S₂.

Пример 2.Из дымовой трубы выбрасываются в единицу времени равные количества NO₂ и летучей золы. Как будут отличаться максимальные приземные концентрации (С_М) для этих веществ?

Решение.Исходя из уравнения 1.1, учитывая, что указанные загрязняющие вещества выбрасываются в одинаковом количестве (М_NO2 = М_л.з.) и из одного и того же источника загрязнения, т.е. имеет одинаковые природно-климатические условия (А, ΔТ, η) и технические характеристики источника загрязнения (H, V, m, n), имеем:

для NO₂                  

для летучей золы   

Как следует из формулы 1.1, исходя из агрегатного состояния указанных загрязняющих веществ, для диоксида азота коэффициент F = 1, а для летучей золы 3. Приравняв оба полученных уравнения и сократив равные члены, получим, что концентрация летучей золы в 3 раза больше концентрации диоксида азота.

Пример 3.Максимальная приземная концентрация NO₂, равная 0,35 мг/м³, зафиксирована на расстоянии 450 м от источника выброса по ветровой оси. Какой будет приземная концентрация на удалении 200 м?

Решение.Так как на расстоянии 450 м максимальная приземная концентрация NO₂ равна 0,35 мг/м³, то на расстоянии 200 м приземная концентрация NO₂ –равна С_Х мг/м³. Учитывая, что концентрация в любой точке вдоль ветровой оси определяется из формулы 1.6:

,

учитывая, что отношение Х/Х_М<1 коэффициент находим по формуле 1.7:

С_Х = 0,35·0,6 = 0,21 мг/м³.