Характеристика выбросов в атмосферу.

Приводятся данные по организованным и неорганизованным источникам загрязнения. При этом следует иметь в виду, что: источник загрязнения атмосферы — объект, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу; источник выделения — объект, в котором образуются загрязняющие вещества (технологическая установка, склад сырья или продукции и т.д.); организованный источник загрязнения атмосферы — устройство для направленного вывода загрязняющих веществ в атмосферу (дымовая труба, вентиляционная шахта, аэрационныйфонарь); неорганизованный источник загрязнения атмосферы — не имеет специальных устройств для вывода загрязняющих веществ в атмосферу.

Здесь же приводится полная инвентаризация всех источников загрязнения атмосферы: высота труб, диаметр устья труб, количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в единицу времени (г/с, т/год), время работы оборудования в течение года, эффективность очистки выбрасываемых газов (если она предусмотрена)

На основании результатов инвентаризации выбросов рассчитываются ПДВ и карты распределения загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. ПДВ устанавливаются для каждого источника загрязнения атмосферы, а также по каждому загрязняющему веществу, выбрасываемому данным предприятием.

В этом же разделе приводятся сведения об автотранспортном парке предприятия (вид транспорта, количество, годовом пробег в км/ год, количество и вид сожженного топлива за год).

Отходы.

Разделяются на производственные и бытовые. Указывается количество производственных отходов, образовавшихся у природопользователя за отчетный год, в том числе количество отходов каждого класса опасности. Кроме того, указывается количество отходов: использованных на данном предприятии, обезвреженных или переданных другим организациям, направленных на объекты размещения отходов (полигоны), в том числе размещенных с целью захоронения и размещенных с целью хранения. (Размещение с целью хранения предполагает возможность последующего извлечения для переработки, утилизации или обезвреживания. Имеется в виду, что в будущем будет разработана подобная технология, а в данный момент она отсутствует. Размещение с целью захоронения предполагает навечное захоронение без последующего извлечения отходов.)

В этом же разделе приводятся нормативные объемы образования каждого вида отходов с учетом передового технического опыта и рассчитываются нормативы предельно допустимых отходов (ПДО).

Указывается характеристика полигона для размещения отходов: площадь, размер санитарно-защитной зоны, проектная вместимость, степень заполнения объекта, система защиты окружающей среды (тип противофильтрационного экрана, защита от воздействия атмосферных осадков, сбор и очистка дождевых, талых и дренажных вод, сбор и очистка выделяющихся газов). Обязательно приводятся сведения об организации контроля окружающей среды полигона (контроль подземных вод с помощью наблюдательных скважин, контроль воздуха и почв).

Сведения о твердых бытовых отходах (ТБО) включают количество образовавшихся отходов за год, в том числе: уничтоженных, использованных и вывезенных на полигоны ТБО и санкционированные свалки.

Эколого-экономические показатели.

Приводятся капитальные затраты на охрану окружающей среды (отдельно на охрану атмосферного воздуха, водных ресурсов и земель). Указывается плата за пользование природными ресурсами и плата за загрязнение окружающей среды: за выбросы в атмосферу от стационарных и передвижных источников, за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты, на рельеф местности или в канализацию.

За размещение производственных и бытовых отходов на полигонах или санкционированных свалках.

Планирование природоохранных мероприятий и оценка их эффективности.

Приводится план мероприятий по достижению нормативов ПДВ в атмосферу и ПДС в водоемы. В составе этих мероприятий предусматриваются вывод устаревших технологий и производств (указываются сроки), ввод новых, экологически более чистых, реконструкция действующих, установка газо-пылевых очистных сооружений, локальных очистных сооружений (для очистки сточных вод).

В соответствии с природоохранными требованиями уровень влияния хозяйственной деятельности предприятия-природопользователя на ОПС не должен превышать ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, водоемах и почвах. В то же время превышение регламентированных нормативов не лишает предприятия права на природопользование, но обязывает разрабатывать и практически осуществлять природоохранные мероприятия по снижению до нормативного уровня негативного воздействия производства на природную среду.

При более широком же толковании понятия «природопользователь», можно говорить об экологической паспортизации района, города, области, республики и страны в целом. Такой паспорт будет отражать экологическое состояние конкретной территории и облегчит поиски столь желанной гармонии между человеческим обществом и природой.

Разработка нормативов ПДВ

Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере. После выхода из источника выбросов загрязняющих веществ, последние не остаются в атмосфере в неизменном виде. Прежде всего, происходят физические изменения, особенно в процессе динамических явлений, таких как перемещение и распространение в пространстве, турбулентная диффузия, разбавление и т.д. Кроме того, загрязняющие вещества способны вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами атмосферного воздуха, изменяя во времени и пространстве свой количественный и качественный состав.

Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы, главное назначение которых — отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае за пределы приземного слоя) и рассеивать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества воздуха в приземном слое атмосферы в районе расположения предприятия.

Эффективность рассеивания зависит от многих факторов, и прежде всего, от высоты трубы Н (которая может достигать 300 и более метров) и от высоты подъема дымовых (выбросных) газов над устьем трубы. Высота подъема газов обеспечивается направленным вверх движением со скоростью W0, а также всплыванием теплых газов, выпускаемых в более холодный окружающий воздух. Ha эту высоту существенное влияние оказывает горизонтальное движение ветра, уменьшающее действие и вертикальной скорости, и эффекта всплывания.

Струя газа, выходя из дымовой трубы, разбавляется незагрязненным воздухом. Поэтому имеет место снижение концентрации вредных компонентов дымовых газов, составляющее суть явления рассеивания.

В общем случае степень разбавления выбросов находится в прямой зависимости от расстояния, которое прошел этот выброс до данной точки. Вредные вещества, содержащиеся в выбросе, распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела вблизи выхода из трубы в 10— 200. Если принять, что угол раскрытия факела не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния и, следовательно, концентрация вредных веществ должна падать обратно квадрату расстояния.

При построении картины рассеивания вредных компонентов дымовых газов следует иметь в виду, что наибольший практический интерес представляет не вертикальное распределение концентрации в пространстве, в частности, по высоте факела, а изменение концентрации в приземном слое атмосферы, т.е. в двухметровом слое над поверхностью земли, где обитают люди. У основания трубы и далее вплоть до приземления дымового факела концентрация вредных компонентов равна нулю. Затем она быстро растет до максимальной величины См, хотя в газовой струе продолжает неуклонно падать. После чего по мере отдаления от трубы медленно убывает за счет дальнейшего разбавления выбросов незагрязненным воздухом.

Вышеизложенное в полной мере относится к теоретически ожидаемой картине распределения концентрации. Однако, как показывают натурные замеры, В ближайшей к предприятию зоне всегда обнаруживаются вредные компоненты выбросных газов. Причиной этого чаше всего являются не какие-то другие промышленные предприятия в данной местности, формирующие фоновое загрязнение атмосферного воздуха, а неорганизованные источники выбросов рассматриваемого предприятия (неплотности в газовых трактах, площадки для перевалки сырья, топлива и складирования отходов). Вследствие этого ближайшая к предприятию зона получила название зоны неорганизованного загрязнения.

Влияние различных факторов на приземное распределение загрязняющих веществ. Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами промышленных предприятий, переносятся и рассеиваются в атмосфере по-разному в зависимости от ряда факторов: метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и гидродинамических параметров истечения выбросных газов. При этом к важнейшим метеорологическим и климатическим факторам относят скорость ветра, температурную стратификацию (распределение температур окружающего воздуха в вертикальном направлении вблизи дымовой трубы), температуру окружающего воздуха. Особая роль их проявляется в нижнем слое атмосферы - до высоты 50—250 м над поверхностью земли.

Поступившие в атмосферу частицы перемешаются благодаря молекулярной и турбулентной диффузии. Рассеивание газовой струи, осуществляемое за счет молекулярной диффузии, незначительно. Основная доля диффузионного переноса приходится на турбулентную диффузию. Перенос происходит под воздействием ветра в направлении от высокого давления к низкому. Ветер, который представляет собой турбулентное движение воздуха над поверхностью земли, является метеорологическим фактором, в значительной мере влияющим на горизонтальное перемещение вредных примесей.

Информация о скоростях и направлениях ветра в рассматриваемом районе расположения промышленного предприятия используются для анализа и выявления частоты образования неблагоприятных метеорологических условий, при которых возникает повышенное загрязнение воздуха.

Каждому источнику выбросов в зависимости от высоты его, объема и температуры газов соответствует своя, так называемая опасная скорость ветра W когда имеет место наибольшая приземная концентрация вредных веществ Сm. Сущность понятия опасной скорости ветра для источника выражается в следующем: при штиле или малых скоростях ветра дымовой факел беспрепятственно поднимается на большую высоту и не попадает в ближайшие к источнику приземные слои воздуха. При большой скорости ветра дымовой факел активно перемешивается с большим объемом окружающего воздуха; в результате этого, хотя факел и достигает земли, величины приземных концентраций невелики. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость, при которой дымовой факел, прижимаясь к земле, на определенном расстоянии создает наибольшую величину приземной концентрации.

Сравнение опасных скоростей ветра с характеристикой ветров по данным климатических наблюдений позволяет определить фактическое влияние промышленного предприятия на загрязнение воздуха в городе или поселке.

Сильное влияние на уровень приземной концентрации вредных веществ оказывает температурная стратификация атмосферы, т.е. характер вертикального распределения температур. Температурная стратификация определяется способностью поверхности Земли поглощать или излучать тепло. При обычном состоянии атмосферы в дневное время земная поверхность нагревается и за счет конвективного теплообмена нагревает приземной слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает. Температурный градиент составляет примерно 0,6 0С на 100 м подъема вверх. Ночью при ясной погоде поверхность Земли отдает в окружающее пространство (подобно любому нагретому предмету) большое количество лучистого тепла. При этом земная поверхность, охлаждаясь сама, охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур в воздушной оболочке Земли — температура воздуха с высотой (до верхних границ инверсионного слоя) повышается.

Более благоприятные условия для вертикального и горизонтального рассеивания дымовых газов создаются при обычном состоянии атмосферы. С одной стороны, снижение температуры с высотой способствует энергичному всплыванию дымовых газов, а с другой стороны, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание дымовых газов с атмосферным воздухом. В инверсионных условиях ослабляются и всплывание дымовых газов, и турбулентный обмен, что ведет, в конечном итоге, к ухудшению рассеивания выбросов и накоплению вредных веществ в приземном слое.

Особенно интенсивно приземная инверсия формируется во время ясной морозной погоды. Способствуют образованию инверсионного слоя и антициклоны, при которых происходит сжатие нижнего слоя воздуха с выделением тепла в окружающую среду.

В случае расчета приземных концентраций вредных веществ температурная стратификация учитывается с помощью коэффициента стратификации А, отражающего региональные неблагоприятные условия вертикального и горизонтального перемешивания примесей, которые поступают в атмосферный воздух с дымовыми газами. Коэффициент А зонирован по территории России и стран СНГ Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова.

Опасная скорость ветра в сочетании с неустойчивой стратификацией и интенсивным переносом примесей сверху вниз образует совокупность неблагоприятных метеорологических условий, при которых наблюдается максимальное значение приземной концентрации вредных веществ См

На характер перемещения и рассеивания в атмосфере вредных веществ, выбрасываемых с дымовыми газами, влияют также рельеф местности и температура окружающего атмосферного воздуха. Чем выше последняя, тем в меньшей степени проявляется эффект всплывания дымовых газов. Поэтому расчеты приземных концентраций обязательно проводят при средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца года, используя данные климатических наблюдений в районе предприятия.

Рельеф местности, даже при наличии невысоких возвышенностей, существенно изменяет микроклимат в отдельных районах, а также характер рассеивания вредных веществ. Натурными замерами зафиксированы высокие концентрации вредных примесей с заветренной стороны холмов, что можно объяснить образованием за холмами зон пониженных давлений, где наблюдается встречное по отношению к основному потоку движение воздуха.

Расчет приземных концентраций вредных веществ выполняется в соответствии с требованиями общесоюзного нормативного документа ОНД-86, утвержденного Госкомгидрометом в 1986 г.

Методики расчета приземных концентраций вредных веществ даже для одиночного источника выбросов довольно громоздки. Они намного усложняются в случае нескольких источников выбросов. Реально на промышленных предприятиях число источников достигает нескольких десятков или даже сотен. Поэтому подобного рода расчеты» как правило, выполняются с использованием компьютерной техники, требующей соответствующего программного обеспечения. Известно много программ («Воздух-2», «Гарант-1», «Универсал-1», «Эфир-6.03», «Эколог» и др.), каждая из которых способна в большей или меньшей степени учесть метеорологические, рельефно-климатические особенности района расположения предприятия, влияние зданий и сооружений на распространение загрязняющих веществ.

Нормирование выбросов в атмосферу. Основным средством для соблюдения ПДК вредных веществ является установление нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу. ПДВ устанавливают таким образом, чтобы выбросы вредных вещеcтв от данного источника и от совокупности всех других источников данном районе с учетом перспективы его развития и рассеивания веществ в атмосфере не создавали приземные концентрации, превышающие максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК м.р.).

ПДВ определяется индивидуально в зависимости от расположения источника по отношению к массивам, сочетания выбросов вредных веществ от рассматриваемого источника с выбросами от других источников и др.

Нормативы ПДВ устанавливаются на основании расчета приземных концентраций (т.е. расчета См— максимальной приземной концентрации при неблагоприятных метеорологических условиях, в том числе при опасной скорости ветра) и сопоставления результатов расчета с предельно допустимыми концентрациями. Величина ПДВ определяется в виде массы выбросов в единицу времени, в граммах в секунду.

Для каждого из загрязняющих веществ, содержащихся в выбросных газах, величину ПДВ устанавливают отдельно. Кроме того, по каждому веществу устанавливается суммарная величина ПДВ в целом для предприятия.

Если в воздухе городов или других населенных пунктов концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения ПДВ в настоящее время не могут быть достигнуты, то по согласованию с региональными органами Минприроды РФ предусматривается поэтапное, с указанием длительности каждого этапа, снижение выбросов вредных веществ до значений ПДВ, обеспечивающих достижение ПДК. На каждом этапе до обеспечения значений ПДВ устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ) вредных веществ на уровне, не превышающем величины выбросов лучших отечественных производств, которые были достигнуты в предэтапном году.

Проект нормативов ПДВ является базовым документом для технического задания на осуществление мероприятий по уменьшению выбросов и должен содержать план по их снижению. Нормативы ПДВ пересматриваются в случае изменения технологии или объемов производства, но не реже одного раза в 5 лет.