Загрязнение атмосферы

Расчет максимальной приземной концентрации, расстояния, на котором достигается максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ, приземной концентрации загрязняющих веществ на различных расстояниях от источника. Предельно допустимые выбросы.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 23.05.2012
Размер файла 72,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Постановка проблемы

На протяжении всей истории человек был и остается неразрывно связанным с природой. Из истории известно, что человек постоянно спасался от дикой природы, старался выжить. Однако в последние десятилетия вопрос человечества и природы стал несколько иначе: люди вынуждены спасать дикую природу ради собственного существования. (Судьба сыграла злую шутку, не правда ли?)

Научно-технический прогресс, гонка вооружений и варварское отношение к природным ресурсам сделали свое дело. Если раньше говорили о неразработанных месторождениях ископаемых, то теперь уже посчитали оставшиеся и планируют их расход на будущее. Стало настоящей проблемой найти чистую реку или пруд, чтобы отдохнуть люди ездят в места с более чистой окружающей средой. В последние десятилетия человечество очень сильно стало ощущать изменения, произошедшие в природе. Истощаются запасы природных ресурсов, загрязняется природная среда, утрачивается естественная связь между человеком и природой, теряются эстетические ценности, ухудшается физическое и нравственное здоровье людей, обостряется экономическая и политическая борьба за сырьевые рынки, жизненное пространство. Вопрос об экологическом здоровье планеты зазвучал очень сильно. В конституции любой страны есть ряд законов, обуславливающих охрану экологии. Все выше сказанное свидетельствует о том, что вопрос сохранения окружающей среды, хотя бы в том состоянии, которое у нас есть на сегодняшний день, должен стать неотъемлемой частью всей человеческой деятельности.

В данной работе рассматривается загрязнение атмосферы и его некоторые параметры. Почему именно атмосферы? Я думаю это обусловлено тем, что воздух, а точнее кислород, содержащийся в нем, необходим всем живым существам на этой планете для жизни. Без кислорода человек, как и любое другое животное, жить не сможет. Кроме того, атмосфера (а именно озоновый слой) является защитой от космической радиации и внешних космических тел, атмосфера является неотъемлемой частью геохимического и биотического круговоротов, также она поддерживает тепловой баланс Земли. Одним словом без соответствующей атмосферы Земля была бы совершенно другой планетой.

Кислород нужен в процессе окисления, который, как известно в большинстве случаев используют для получения энергии. Естественно, что для промышленных нужд он берется из атмосферы. В атмосферу же «возвращают» оксид углерода, диоксиды серы и азота, а мы всем этим дышим. Огромный вред озоновому слою наносят фреоны, от использования которых, к счастью отказываются. Вырубка лесов приводит к недостатку кислорода. Таким образом, человек очень сильно влияет на атмосферу и в тоже время находится в огромной зависимости от нее.

Проводимые в этой работе расчеты дают примерные представления о том, какие и сколько всевозможных последствий могут быть от, казалось бы, незначительного источника загрязнения.

1. Расчет максимальной приземной концентрации

Максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества См, мг/м3, при выбросе нагретой смеси из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии xм, м, от источника и определяется по формуле:

;

Коэффициент А, соответствует неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным: А = 160;

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

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе.

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

Н - высота источника выброса над уровнем земли, м.

Т - разность между температурой выбрасываемой воздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, (оС).

- расход газовоздушной смеси, м3/с.

, (2);

где D - диаметр устья источника выброса, м.

w - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

;

Оба загрязнителя можно рассматривать как газообразные вещества, поэтому значение безразмерного коэффициента F принимаем равным 1 для двух элементов.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, Vm:

f=, (3);

;

Найдём значения коэффициентов f, Vm:

Коэффициенты m и n определяются по формулам:

(5)

n=(6)

n=

Определяем значения максимальной концентрации.

- для оксида азота

- для аммиака:

2. Расчёт расстояния, на котором достигается максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ

Расстояние xм, м, от источника выброса, на котором приземная концентрация С, мг/м3, при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения и определяется по формуле

;

где d - безразмерный коэффициент, определяемый по формуле:

d=4.95 Vm (1+0.28), (8);

d=;

Определяем расстояния xм для оксида азота и аммиака:

.

3. Расчёт приземной концентрации загрязняющих веществ на различных расстояниях от источника

При опасной скорости ветра Uм приземная концентрация вредных веществ С, мг3, в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях x, м, от источника выброса определяется по формуле:

;

где S1 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/xм и коэффициента f.

При x/xm1

S1=, (10.1);

При 1<x/xm8

S1=, (10.2);

При x/xm>8

S1=, (10.3);

qоа=; qам= (11);

Таблица 1 - Расчет приземной концентрации загрязняющих веществ на различных расстояниях от источника

X

X/Xm

s1

Cmоа

Сmу

qоа

qам

50

0,13811

0,094463

0,0853

1,279028

1,421668

31,97571

100

0,27622

0,30665

0,276905

4,152042

4,615083

103,801

150

0,41433

0,549406

0,496113

7,438952

8,268555

185,9738

200

0,55244

0,76177

0,687878

10,31436

11,46464

257,8591

250

0,690551

0,908979

0,820808

12,30758

13,68013

307,6894

300

0,828661

0,982465

0,887166

13,30258

14,7861

332,5645

350

0,966771

0,999857

0,902871

13,53806

15,04785

338,4516

400

1,104881

0,975232

0,880634

13,20464

14,67724

330,1159

500

1,381101

0,905473

0,817642

12,2601

13,62736

306,5024

600

1,657321

0,832675

0,751905

11,27441

12,53175

281,8603

700

1,933541

0,760423

0,686662

10,29612

11,44436

257,4031

800

2,209762

0,691218

0,62417

9,359088

10,40283

233,9772

900

2,485982

0,626589

0,56581

8,484021

9,430171

212,1005

1000

2,762202

0,567306

0,512278

7,681329

8,537962

192,0332

1100

3,038422

0,513599

0,46378

6,954127

7,729661

173,8532

1200

3,314642

0,465348

0,420209

6,30081

7,003485

157,5202

1300

3,590863

0,422231

0,381275

5,717012

6,354581

142,9253

1400

3,867083

0,383823

0,346592

5,196968

5,776541

129,9242

1500

4,143303

0,349661

0,315744

4,734405

5,262393

118,3601

1600

4,419523

0,319283

0,288312

4,323087

4,805203

108,0772

1700

4,695743

0,292254

0,263905

3,957118

4,398421

98,92795

1800

4,971964

0,268176

0,242163

3,631099

4,036045

90,77749

1900

5,248184

0,24669

0,222761

3,340184

3,712686

83,50459

2000

5,524404

0,22748

0,205414

3,080076

3,42357

77,00189

2100

5,800624

0,210266

0,18987

2,847004

3,164505

71,17509

2200

6,076844

0,194806

0,17591

2,637672

2,931829

65,9418

2300

6,353065

0,180887

0,163341

2,449213

2,722353

61,23033

2400

6,629285

0,168326

0,151998

2,279134

2,533306

56,97835

2500

6,905505

0,156962

0,141737

2,12527

2,362283

53,13175

2600

7,181725

0,146657

0,132432

1,985741

2,207194

49,64352

2700

7,457945

0,13729

0,123973

1,858913

2,066222

46,47283

2800

7,734166

0,128757

0,116267

1,743364

1,937786

43,5841

2900

8,010386

0,118235

0,106766

1,600902

1,779437

40,02254

3000

8,286606

0,111766

0,100925

1,513314

1,682081

37,83285

3500

9,667707

0,084582

0,076378

1,14524

1,272959

28,631

4000

11,04881

0,065722

0,059347

0,889874

0,989114

22,24686

4500

12,42991

0,052762

0,047644

0,714391

0,794061

17,85977

5000

13,81101

0,043607

0,039377

0,590438

0,656284

14,76094

6000

16,57321

0,031875

0,028783

0,431585

0,479716

10,78964

10000

27,62202

0,014699

0,013273

0,199026

0,221222

4,975659

4. Расчёт концентрации загрязняющих веществ на различной высоте от поверхности земли

Значение концентрации загрязняющих веществ Сy, на расстоянии y, м, по перпендикуляру к оси факела определяется по формуле:

Сy=S2 Cm, (12);

где S2 - безразмерный коэффициент, зависящий от значения опасной скорости ветра и отношения y/xm

Коэффициент S2 определяется по формуле:

S2=. (13);

Как видно из формулы для нахождения коэффициента S2 необходимо определить опасную скорость ветра Uм.

При 0.5<Vm2, Uм=Vm=1,818 м/с.

Таблица 2 - Расчет концентрации загрязняющих веществ на различных высотах

y

Y/Xm

S2

Cmоа

Сmам

qоа

qам

0

0

1

0,903

13,54

15,05

338,5

10

0,027622

0,604856

0,546185

8,189748

9,103081

204,7437

30

0,082866

0,22143

0,199951

2,998164

3,332524

74,95411

50

0,13811

0,081135

0,073265

1,098568

1,221081

27,46419

70

0,193354

0,030076

0,027159

0,407227

0,452642

10,18068

100

0,27622

0,007232

0,00653

0,097915

0,108835

2,447875

150

0,41433

0,000875

0,00079

0,011842

0,013163

0,296059

200

0,55244

0,000149

0,000134

0,002012

0,002236

0,05029

250

0,690551

3,34E-05

3,01E-05

0,000452

0,000502

0,011295

300

0,828661

9,29E-06

8,39E-06

0,000126

0,00014

0,003146

5. Расчет зависимости концентрации загрязняющих веществ от скорости выхода газовоздушной смеси

Значение максимальной приземной концентрации вредного вещества См, мг/м3, при выбросе смеси из одиночного источника достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм, м, от источника и определяется по формуле:

;

В состав формулы (1) входят компоненты, которые напрямую зависят от скорости выхода газовоздушной смеси.

, (2);

f=, (3);

С учетом записанного выше выведем зависимость См от w, которая имеет вид:

(14);

где

;

f=(3);

На основании выведенных формул получим нужную зависимость. Зависимость концентрации загрязняющих веществ от скорости выхода газовоздушной смеси представлена в таблице.

Таблица 3 - зависимость концентрации загрязняющих веществ от скорости выхода газовоздушной смеси

w

Cоа

Сам

qоа

qам

5,2

0,901764

13,52645

15,02939

338,1613

5,1

0,913479

13,70219

15,22465

342,5547

5

0,925659

13,88488

15,42765

347,1221

4,9

0,938328

14,07492

15,6388

351,8729

4,8

0,951513

14,2727

15,85855

356,8175

4,7

0,965245

14,47867

16,08741

361,9667

4,6

0,979554

14,6933

16,32589

367,3326

4,5

0,994474

14,91712

16,57457

372,9279

4,4

1,010044

15,15065

16,83406

378,7664

4,3

1,026301

15,39452

17,10502

384,863

4,2

1,043291

15,64936

17,38818

391,234

4,1

1,061058

15,91588

17,68431

397,8969

4

1,079656

16,19484

17,99426

404,8709

3,9

1,099138

16,48707

18,31897

412,1768

3,8

1,119566

16,79349

18,65943

419,8373

3,7

1,141006

17,11509

19,01677

427,8773

3,6

1,163531

17,45296

19,39218

436,3241

3,5

1,187221

17,80831

19,78701

445,2077

3,4

1,212163

18,18245

20,20272

454,5612

6. Расчёт предельно допустимых выбросов предприятия
загрязняющий приземной предельный выброс
Значение ПДВ, г/с, для одиночного источника с круглым устьем в случае Сф < ПДК определяется по формуле:
ПДВ=, (18);
Сфоа=0.5ПДКсс=0.5?0.06=0.003 мг/м3;
Сфам=0.5ПДКсс=0.5?0,04=0.02 мг/м3;
ПДВоа=;
ПДВам=.

7. Расчет минимально необходимой степени очистки выбросов загрязняющих веществ

Минимально необходимая степень очистки выбросов определяется по формуле:

и%. (19);

иоа=;

иам=.

8. Построение поля концентрации с учетом розы ветров

Поле концентрации, на границах которого концентрация достигает максимального значения, определяются по формуле:

Lm=xm. (20);

Размеры поля концентрации, на границах которого концентрация загрязняющих веществ достигнет допустимого значения, определяются по формуле:

Lчист=xчист. (21);

Где P0=12.5% - среднегодовая повторяемость в направлении ветров;

Pi - повторяемость ветра i-го румба, %.

Расчет поля концентрации произведен в таблице 4. Параметры xчист определяем из таблицы 1.

Xmоа

Хmам

Хчистоа

Хчистам

362

362

4000

10000

Таблица 4 - Расчет поля концентрации

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

Pi

6

15

8

11

19

10

14

17

Lmоа

173,76

434,4

231,68

318,56

550,24

289,6

405,44

492,32

Lчистоа

1920

4800

2560

3520

6080

3200

4480

5440

Lmам

173,76

434,4

231,68

318,56

550,24

289,6

405,44

492,32

Lчистам

4800

12000

6400

8800

15200

8000

11200

13600

Выводы

1. Чистая зона для аммиака начинается за пределами 10000 м, а по высоте выше 150 м.

Чистая зона для оксида азота начинается за пределами 4000 м, а по высоте выше 70 м.

2. С уменьшением скорости выхода газовоздушной смеси концентрация загрязняющих веществ увеличивается.

3. Для соблюдения экологических норм минимально-необходимая степень очистки: для оксида азота - %, для аммиака - .

4. В соответствии с полем концентрации с учетом розы ветров, предприятие, являющееся источником данных выбросов, необходимо располагать к югу (юго-западу) от населенного пункта, на расстоянии не менее 12000 м.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.