Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XXXII Международной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Россия, г. Новосибирск, 30 апреля 2014 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Янов А.Ю. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ // Инновации в науке: сб. ст. по матер. XXXII междунар. науч.-практ. конф. № 4(29). – Новосибирск: СибАК, 2014.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

РАСПРОСТРАНЕНИЕ  ЭКОЛОГИЧЕСКИ  ВРЕДНЫХ  ПРИМЕСЕЙ  В  ПРИПОВЕРХНОСТНОМ  СЛОЕ  АТМОСФЕРЫ

Янов  Александр  Юрьевич

канд.  биол.  наук,  Южно-Уральский  государственный  университет,  РФ,  г.  Челябинск

E-mail:  

 

DISTRIBUTION  OF  ENVIRONMENTALLY  DETRIMENTAL  IMPURITIES  IN  SURFACE  LAYER

Yanov  Aleksandr

candidate  of  Biology South  Ural  State  University,  Russia,  Chelyabinsk

 

АННОТАЦИЯ

Представлена  методика  расчета  рассеяния  экологически  вредных  примесей  при  выбросах  из  производственной  трубы.  Получено  выражение  для  расчета  концентраций  выбросов  загрязняющих  веществ  в  приземном  слое  атмосферы.  Проведен  проверочный  расчет  распространения  выбросов  на  примере  рассеяния  сернистого  ангидрида.  На  основании  расчетов  предложены  рекомендации  по  реконструкции  существующих  производственных  труб  с  целью  соблюдения  экологических  и  санитарных  норм.

ABSTRACT

There  is  presented  a  calculation  method  of  dispersal  of  environmentally  detrimental  impurities  in  case  of  emissions  from  an  industrial  pipe.  An  expression  for  calculation  of  ambient  concentrations  of  pollutants  in  surface  layer  has  been  obtained.  The  checking  calculation  of  emissions’  distribution  by  the  example  of  sulphur  dioxide  dispersal  has  been  conducted.  Based  on  calculations  there  are  proposed  guidelines  for  reconstruction  of  current  industrial  pipes  for  the  purpose  of  environmental  and  sanitary  norms  compliance. 

 

Ключевые  слова:   загрязняющие  вещества;  математическая  модель;  экология;  атмосфера.

Keywords:   pollutants;  mathematical  model;  ecology;  atmosphere.

 

Выбросы  загрязняющих  веществ  через  производственные  трубы  предприятий  оказывают  существенно  вредное  воздействие  на  экологию  окружающей  среды  и,  в  том  числе,  на  человека.  Вследствие  этого  важно  знать  зависимость  между  количеством  экологически  вредных  выбросов  в  единицу  времени  и  их  содержанием  в  воздухе  на  различных  высотах  и  различных  расстояниях  до  трубы.

Для  определения  этой  зависимости  наметились  несколько  подходов  в  исследованиях:  один  из  них  связан  с  решением  уравнения  турбулентной  диффузии  с  постоянными  коэффициентами  [1,  3,  4],  другие  состоят  в  использовании  формул  статистической  теории  [1]  или  полуэмпирических  соотношений  [2,  4].

В  данной  работе  развит  первый  подход.  Но  в  отличие  от  [1,  4],  где  рассматриваются  точечные  или  линейные  источники  выбросов  загрязняющих  веществ,  предполагается,  что  источник  выбросов  у  устья  трубы  носит  объемный  гауссов  характер  и  описывается  следующим  выражением  [3]:

 

,

(1)

 

где:    —  объемная  плотность  выделения  примесей  в  начале  координат,  расположенном  в  центре  выходного  сечения  трубы,  кг/(м3 ×с);

  —  радиус  трубы  на  выходе,  м;

  —  декартовы  прямоугольные  координаты,  причем  ось    совпадает  с  направлением  ветра,  ось    перпендикулярна  скорости  ветра,  ось    направлена  от  выходного  сечения  трубы  к  поверхности  земли  при  определении  концентрации  примеси  в  приземном  слое  воздуха  ()  и  направлена  вверх,  когда  находится  концентрация  загрязняющих  веществ  в  верхних  слоях  атмосферы; 

  —  высота  трубы;

  —  коэффициент,  который  учитывает  подъем  выбросов  над  устьем  трубы  (ось    направлена  вверх,  )  и  сосредоточенность  выбросов  у  среза  производственной  трубы  при  исследовании  концентрации  примеси  в  приземном  слое  атмосферы  (). 

При  допустимом  упрощении  задачи  из  дифференциального  уравнения  турбулентной  диффузии  получено  выражение  для  определения  концентрации  экологически  вредных  производственных  выбросов  в  приземных  слоях  атмосферы:

 

 

,

 

,

 

,

 

,

(2)

 

где:    —  массовый  расход  примеси  через  трубу;

;

  —  корни  характеристического  уравнения  ;

;

  —  приведенный  коэффициент  поглощения. 

Расчет  по  (2)  проводился  для  реальных  производственных  условий  работы  медеплавильного  комбината:

·     примесь  —  оксид    выбрасывается  с  расходом  =1,0  кг/с  из  трубы  ЗАО  «Карабашмедь»  [5]; 

·     высота  действующей  трубы  =100  м; 

·     диаметр  устья  трубы  =2  м; 

·     полуширина  ветрового  слоя  500  м,  скорость  ветра  =5  и  10  м/с;

·     плотность  воздуха  =1,29  кг/м3;

·     средний  коэффициент  турбулентной  диффузии  =10  м/с  [1]; 

·     приведенный  коэффициент  поглощения    для  скорости  5  м/с  равен  4,8×10-4  м-1;  для  скорости  10  м/с  =8,3×10-4  м-1.

При  малых  расстояниях  до  трубы  для  различных  высот  от  поверхности  земли    наблюдается  ярко  выраженный  максимум  концентрации  примеси,  положение  которого  по  координате    зависит  как  от  высоты  ,  так  и  от  скорости  ветра.

При  удалении  от  трубы  на  значительные  расстояния  (1000  м  и  более)  максимум  концентрации  примесей  размыт  и  на  поверхности  земли  (=)  составляет:  =4,2×10-6  (при  этом  1300  м)  при  скорости  ветра  5  м/с  и  =2×10-6  (2600  м)  при  скорости  ветра  10  м/с.  Эти  значения  концентрации  примеси  для  трубы  высотой  100  м  оказались  в  50—100  раз  выше  действующих  предельно  допустимых  концентраций  для  оксида  серы  (=0,05  мг/м=5×10-8  кг/м3)  [4]. 

Сравнение  полученных  расчетных  концентраций  с  известной  методикой  [2,  4]  показало  не  только  одинаковый  функциональный  характер  зависимости    у  поверхности  земли,  но  и  количественное  совпадение  значений  с  точностью  до  10  %.

Увеличение  высоты  трубы,  как  и  увеличение  скорости  ветра,  значительно  снижает  концентрацию  примеси  в  атмосфере.  Так,  у  поверхности  земли  при  увеличении  высоты  трубы  вдвое  (=200  м)  для  расстояния  от  трубы  в  5000  м  концентрация    уменьшается  в  5  раз,  но  все  равно  оказывается  выше  ПДК  примерно  в  10  раз.

Выводы.

1.  Предложена  методика  определения  рассеяния  выбросов  экологически  вредных  загрязняющий  веществ  из  производственной  трубы  в  приземном  слое  атмосферы.

2.  Проведены  расчеты  рассеяния  оксида  серы    из  производственной  трубы,  которые  показали,  что  при  скорости  ветра  10  м/с  уже  на  расстоянии  3000  м  концентрация  примеси  примерно  одинакова  по  высоте  приземного  слоя  атмосферы  и  при  заданном  расходе    (1,0  кг/с)  превышает  ПДК  для  трубы  высотой  100  м  в  50—100  раз.

3.  При  реконструкции  производства  для  обеспечения  экологической  безопасности  требуется  строительство  новой  трубы  высотой  не  менее  200  м  при  одновременном  уменьшении  вредных  выбросов  в  10  раз  за  счет  установки  газоочистных  сооружений.

 

Список  литературы:

1.Волков  Э.П.  Контроль  загазованности  атмосферы  выбросами  ТЭС.  М.:  Энергоатомиздат,  1986.  —  256  с.

2.Методика  расчета  концентраций  в  атмосферном  воздухе  вредных  веществ,  содержащихся  в  выбросах  предприятий.  Л.:  Гидрометиздат,  1987.  —  25  с.

3.Прохоров  А.В.  Диффузия  выхлопных  газов  реактивного  самолета  /  А.В.  Прохоров  //  Актуальные  проблемы  гуманитарных  и  естественных  наук.  —  2013.  —  №  1.  —  С.  14—16.

4.Рихтер  А.А.  и  др.  Охрана  водного  и  воздушного  бассейнов  о  выбросов  тепловых  электростанций.  М.:  Энергоатомиздат,  1981.  —  296  с.

5.Шрамм  Е.О.  Мы  и  экология  //  Карабашский  рабочий.  Челябинск:  ЗАО  «Издательство  «Газета»  и  Ко»,  —  2000.  —  №  8  (8219).  —  С.  1.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.