Загрязнение атмосферы

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Экология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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

0,13 811

0,94 463

0,0853

1,279 028

1,421 668

31,97 571

100

0,27 622

0,30 665

0,276 905

4,152 042

4,615 083

103,801

150

0,41 433

0,549 406

0,496 113

7,438 952

8,268 555

185,9738

200

0,55 244

0,76 177

0,687 878

10,31 436

11,46 464

257,8591

250

0,690 551

0,908 979

0,820 808

12,30 758

13,68 013

307,6894

300

0,828 661

0,982 465

0,887 166

13,30 258

14,7861

332,5645

350

0,966 771

0,999 857

0,902 871

13,53 806

15,4 785

338,4516

400

1,104 881

0,975 232

0,880 634

13,20 464

14,67 724

330,1159

500

1,381 101

0,905 473

0,817 642

12,2601

13,62 736

306,5024

600

1,657 321

0,832 675

0,751 905

11,27 441

12,53 175

281,8603

700

1,933 541

0,760 423

0,686 662

10,29 612

11,44 436

257,4031

800

2,209 762

0,691 218

0,62 417

9,359 088

10,40 283

233,9772

900

2,485 982

0,626 589

0,56 581

8,484 021

9,430 171

212,1005

1000

2,762 202

0,567 306

0,512 278

7,681 329

8,537 962

192,0332

1100

3,38 422

0,513 599

0,46 378

6,954 127

7,729 661

173,8532

1200

3,314 642

0,465 348

0,420 209

6,30 081

7,3 485

157,5202

1300

3,590 863

0,422 231

0,381 275

5,717 012

6,354 581

142,9253

1400

3,867 083

0,383 823

0,346 592

5,196 968

5,776 541

129,9242

1500

4,143 303

0,349 661

0,315 744

4,734 405

5,262 393

118,3601

1600

4,419 523

0,319 283

0,288 312

4,323 087

4,805 203

108,0772

1700

4,695 743

0,292 254

0,263 905

3,957 118

4,398 421

98,92 795

1800

4,971 964

0,268 176

0,242 163

3,631 099

4,36 045

90,77 749

1900

5,248 184

0,24 669

0,222 761

3,340 184

3,712 686

83,50 459

2000

5,524 404

0,22 748

0,205 414

3,80 076

3,42 357

77,189

2100

5,800 624

0,210 266

0,18 987

2,847 004

3,164 505

71,17 509

2200

6,76 844

0,194 806

0,17 591

2,637 672

2,931 829

65,9418

2300

6,353 065

0,180 887

0,163 341

2,449 213

2,722 353

61,23 033

2400

6,629 285

0,168 326

0,151 998

2,279 134

2,533 306

56,97 835

2500

6,905 505

0,156 962

0,141 737

2,12 527

2,362 283

53,13 175

2600

7,181 725

0,146 657

0,132 432

1,985 741

2,207 194

49,64 352

2700

7,457 945

0,13 729

0,123 973

1,858 913

2,66 222

46,47 283

2800

7,734 166

0,128 757

0,116 267

1,743 364

1,937 786

43,5841

2900

8,10 386

0,118 235

0,106 766

1,600 902

1,779 437

40,2 254

3000

8,286 606

0,111 766

0,100 925

1,513 314

1,682 081

37,83 285

3500

9,667 707

0,84 582

0,76 378

1,14 524

1,272 959

28,631

4000

11,4 881

0,65 722

0,59 347

0,889 874

0,989 114

22,24 686

4500

12,42 991

0,52 762

0,47 644

0,714 391

0,794 061

17,85 977

5000

13,81 101

0,43 607

0,39 377

0,590 438

0,656 284

14,76 094

6000

16,57 321

0,31 875

0,28 783

0,431 585

0,479 716

10,78 964

10 000

27,62 202

0,14 699

0,13 273

0,199 026

0,221 222

4,975 659

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

0,27 622

0,604 856

0,546 185

8,189 748

9,103 081

204,7437

30

0,82 866

0,22 143

0,199 951

2,998 164

3,332 524

74,95 411

50

0,13 811

0,81 135

0,73 265

1,98 568

1,221 081

27,46 419

70

0,193 354

0,30 076

0,27 159

0,407 227

0,452 642

10,18 068

100

0,27 622

0,7 232

0,653

0,97 915

0,108 835

2,447 875

150

0,41 433

0,875

0,79

0,11 842

0,13 163

0,296 059

200

0,55 244

0,149

0,134

0,2 012

0,2 236

0,5 029

250

0,690 551

3,34E-05

3,01E-05

0,452

0,502

0,11 295

300

0,828 661

9,29E-06

8,39E-06

0,126

0,14

0,3 146

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

0,901 764

13,52 645

15,2 939

338,1613

5,1

0,913 479

13,70 219

15,22 465

342,5547

5

0,925 659

13,88 488

15,42 765

347,1221

4,9

0,938 328

14,7 492

15,6388

351,8729

4,8

0,951 513

14,2727

15,85 855

356,8175

4,7

0,965 245

14,47 867

16,8 741

361,9667

4,6

0,979 554

14,6933

16,32 589

367,3326

4,5

0,994 474

14,91 712

16,57 457

372,9279

4,4

1,10 044

15,15 065

16,83 406

378,7664

4,3

1,26 301

15,39 452

17,10 502

384,863

4,2

1,43 291

15,64 936

17,38 818

391,234

4,1

1,61 058

15,91 588

17,68 431

397,8969

4

1,79 656

16,19 484

17,99 426

404,8709

3,9

1,99 138

16,48 707

18,31 897

412,1768

3,8

1,119 566

16,79 349

18,65 943

419,8373

3,7

1,141 006

17,11 509

19,1 677

427,8773

3,6

1,163 531

17,45 296

19,39 218

436,3241

3,5

1,187 221

17,80 831

19,78 701

445,2077

3,4

1,212 163

18,18 245

20,20 272

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

10 000

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

12 000

6400

8800

15 200

8000

11 200

13 600

Выводы

1. Чистая зона для аммиака начинается за пределами 10 000 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 12 000 м.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой