Экспертиза состояния атмосферы

 

Градиентный перенос вещества в атмосфере описывается дифференциальным уравнением второго порядка:

 

(1.1.1.)

 

где m – масса вещества; K _x, K _y, K _z – коэффициенты рассеивания.

 

Используя модель статистической теории рассеивания, находят концентрацию веществ в приземном слое. Для удобства расчетов решение дифференциальных уравнений с граничными условиями интерполируют различными формулами, которые сводят в нормативные документы. Предполагается, что точность расчетов достигает 20-30%, но необходимо помнить, что реальные атмосферные процессы настолько сложны, что ожидаемые расчетные концентрации вредных веществ могут не соответствовать действительному загрязнению системы.

Максимальное значение приземной концентрации вещества при выбросе газовой смеси в воздух при неблагоприятных метеорологических условиях определяют по формуле:

 

                                            (1.1.2)

 

где C _M – максимальная концентрация вещества, мг/м³; A – коэффициент температурной стратификации атмосферы (А = 140–250); M – мощность выброса, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества, F = 1 для газов, мелкодисперсных частиц и аэрозолей, для остальных частиц F = 2-3; m, n – коэффициенты, учитывающие условия выброса; η – коэффициент учета рельефа местности, если

рельеф не учитывают η = 1; H – высота источника выброса с круглым устьем, м; D T – разность между температурой смеси и температурой окружающего воздуха; V ₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с:

 

                        (1.1.3)

 

где D – диаметр устья источника выброса, м; ω₀ – скорость выхода смеси, м/с;.

Коэффициенты m, n определяют в зависимости от параметров f, v _M, v ¢_M, f _e. Если условия выброса не учитывают, то m = n = 1.

 ; (1.1.4, 1.1.5)

(1.1.6, 1.1.7)

при (1.1.8)

при                                (1.1.9)

Для f _e < f < 100 значение коэффициента m вычисляют при f _e = f. Коэффициент n при f < 100 определяют в зависимости от v _M по формулам:

 

, при                             (1.1.10)

, при     (1.1.11)

                              (1.1.12)

При f ≥100 или v ¢_M ≥ 0,5 концентрацию вредного вещества рассчитывают:

(1.1.13)

 

где определяют n по формулам при v _M = v ¢_M .

В случае предельно малых опасных скоростей ветра f < 100, v _М¢ <0,5или при f < 100, v _М¢< 0,5максимальную приземную концентрацию загрязняющего вещества находят следующим образом:

 

                (1.1.14)

Где m^, ¢ = 2,86 * m при f < 100, v _М¢ <0,5; m^, ¢ = 0,9, при f ≥100, v _М¢ <0,5.

Расстояние x _M, на котором наблюдают максимальную приземную концентрацию, находят по формуле:

 

                            (1.1.15)

 

где

 

При неблагоприятных метеорологических условиях приземную концентрацию веществ по оси от факела рассчитывают по формуле:

                         (1.1.16)

где S– безразмерный коэффициент, равный:

 

 , при  ;

 

 

;

 

 

Следует отметить, что расчетные формулы, приведенные выше, справедливы для максимальных концентраций, лежащих по оси факела рассеивания OX.

Значение приземной концентрации вредных веществ в точках с координатами (x, -y, 0), (x,-y, z), (x, y, z), (0,0,0) и т.д. рассчитывают по другим более сложным формулам, учитывающим различные скорости ветра, отличные от опасных, при которых достигается максимальная приземная концентрация С _М. Расчет опасной скорости ветра:

 

;             (1.1.17)

 

;               (1.1.18)

 

;         (1.1.19)

 

;           (1.1.20)

 

;           (1.1.21)

 

;            (1.1.22)

 

где U _M- опасная скорость ветра, м/с, при которой достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества C_M.

Расчет предельно-допустимого выброса (ПДВ) проводят по формулам:

Если  ,     (1.1.23)

 

Если  ,     (1.1.24)

 

 = ,            (1.1.25)

где q – безразмерная концентрация веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м³; С _i – концентрация i – го вещества, мг/м³.

 

 = ,           (1.1.26)

 

где M_q – безразмерная мощность выброса г/с; М₁ – мощность выброса каждого вещества г/с.

 

,          (1.1.27)

 

Экспертиза водного бассейна

По формуле (1.2.1) найдем концентрацию загрязняющего вещества в водном бассейне, кг/м³:

 

,                  (1.2.1)

где С _ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, кг/м³; С _i – концентрация вещества в стоке, кг/м³; n _i – разбавление сточной воды; k

– число источников сброса.

Для неконсервативных веществ учитывают фактор очищения воды под действием внешних условий:

 

 ,                  (1.2.2)

 

где К₁ - коэффициент неконсервативности, учитывающий самоочищение воды, с^-1, сут^-1, Т – температура воды в водоеме, Сº.

Снижение или увеличение температуры воды в водоеме в результате сброса выражается следующим образом:

,                             (1.2.3)

где Т – снижение или увеличение температуры воды в водоеме в результате сброса, °C; Т _i – температура стока, °C; Т _ф – температура водоема или реки, °C.

n =1+γ	W 0	,	(1.2.4)
	W
1

где γ – коэффициент смешения; W ₀ – расход воды в реке, м³/с; W ₁ – расход воды в стоке, м³/с.

Коэффициент смешения рассчитывают следующим образом:

 

 ,            (1.2.5)

 

,                                 (1.2.6)

 

,                          (1.2.7)

.

 

где φ – коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояний по берегу и по фарватеру; ξ – коэффициент выпуска: ξ = 1 при выпуске стока у берега, ξ = 1,5 при выпуске в речной поток; D – коэффициент турбулентной диффузии; v – скорость речного потока, м/с; Н – глубина реки, м; l – расстояние от места сброса до точки отбора пробы воды, м; 0,03 – коэффициент шероховатости ложа реки.

           Ориентировочная оценка коэффициента α (при 20-30% точности расчетов):

 .                (1.2.8)

Разбавление сточной воды в водохранилищах и озерах зависит от начального и конечного разбавления, которое определяет общее разбавление, равное

.                          (1.2.9)

где n _н – начальное разбавление; n ₀ – конечное разбавление; n – общее разбавление.

Если выпуск сточных вод происходит у берега, распространение загрязняющего вещества вдоль берега или выпуск сточных вод осуществляют на некотором расстоянии от берега; распространение

загрязняющего вещества происходит к берегу против выпуска, начальное и конечное разбавления рассчитывают:

n_н=(W₁+0,0022× w × H ²)/ (W₁+0,00022× w × H ²)                 (1.2.10)

 

где W – скорость ветра, м/с (при неизвестных значениях W берут ≈ 5 м/с).

                 (1.2.11)

 

                  (1.2.12, 1.2.13)

 

Формулы (1.2.10) … (1.2.13) справедливы при выпуске сточных вод у берега или в мелководье в верхнюю треть глубины, а расстояние до контрольного пункта отбора проб не превышает 20 км. Ширина водоема в месте выпуска не менее 500м. При выпуске сточных вод в нижнюю треть глубины начальное и конечное разбавление:

n_H=(W₁+0,0016× w × H ²)/ (W₁+0,00016× w × H ²),           (1.2.14)

               (1.2.15)

 

        (1.2.16, 1.2.17)

НДС=q*C                                    (1.2.18)

где НД С – нормативный допустимый сброс, кг/с, г/с, мг/с; q – максимальный расход сточных вод, м³/с; С – нормативная концентрация загрязняющего вещества, кг/м³, мг/м³, г/м³ (см. формула 1.2.1).

При выпуске загрязняющего вещества в одной точке (I = 1)

формула для расчета концентрации имеет вид:

(1.2.19)

где ПДК - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, кг/м³.

Расчет НДС для веществ, обладающих суммирующим токсикологическим действием (ЛПВ), проводят с учетом условия:

 

(1.2.20)

где C ₁, C ₂ … C _n – максимальная концентрация веществ в сточных водах, кг/м³.