Актинидия китайская
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.
DТ - 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, мг/м3, 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.
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:
θ%. (19);
θоа=;
θам=.
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.
. 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.