Міністерство освіти і науки України
Національний університет водного господарства та природокористування
Кафедра екології
Розрахункова робота
на тему
«Розрахунок розмірів плати за забруднення атмосферного повітря та розробка заходів щодо очистки шкідливих викидів»
Основні поняття
Під забрудненням атмосфери розуміють таку зміну стану атмосфери, яка повністю або частково є результатом життєдіяльності людини, прямо або опосередковано змінює розподілення енергії, що надходить, рівні радіації, фізико-хімічні властивості довкілля та умови існування живих організмів.
Серед загальної маси забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу, гази складають 90%, тверді частки – 10%. Рідкі забруднювачі зустрічаються дуже рідко.
Всі джерела забруднення атмосфери поділяються на:
природні;
штучні (антропогенні).
Домішки природного походження надходять в атмосферу в результаті вулканічної діяльності (попіл, пил, вуглеводні тощо), вивітрювання ґрунтів та гірських порід, лісових та степових пожеж, розкладу рослин, згоряння метеоритів. Багато шкідливих речовин утворюється в результаті вторинних природних процесів. Так, хвойні дерева виділяють ефірні масла, які, окислюючись, утворюють нові хімічні елементи. Встановлено, що джерелом синьої димки над лісами є терпени: ізопрен та інші. В ліса утворюється близько 1000 млн. т реакційно здатних вуглеводів: етилен, ізопрен, а також ненасичені вуглеводні, альдегіди, кислі та лужні речовини.
Антропогенні джерела забруднення в свою чергу поділяються на:
стаціонарні (енергетичні установки, що спалюють викопне паливо, промислові та комунально-побутові підприємства);
пересувні (всі види транспорту).
Промислові джерела забруднення атмосферного повітря поділяються на: джерела виділення та джерела викидів. До першої відносяться технологічні пристрої (апарати, установки тощо), в процесі експлуатації яких виділяються домішки. До других – труби, вентиляційні шахти, аераційні ліхтарі, за допомогою яких домішки надходять в атмосферу.
Промислові викиди поділяються на: організовані та неорганізовані. Організований промисловий викид надходить в атмосферу через спеціально споруджені газовідводи та труби, що дозволяє застосовувати для очистки від забруднюючих речовин відповідні установки. Неорганізований промисловий викид надходить в атмосферу у вигляді не спрямованих потоків газів в результаті порушень герметичності обладнання. Неорганізовані викиди характерні для очисних споруд, золо відвалів, ділянок вантажно-розвантажувальних робіт та інших об’єктів.До основних джерел промислового забруднення атмосферного повітря відносяться підприємства енергетики, металургії, будматеріалів, хімічної та нафтопереробної промисловості, виробництва добрив.
Рівень забруднення повітря залежить не лише від обсягу викидів промислових підприємств і автотранспорту, а й від метеорологічних умов. Жаркі безвітряні літні дні або безвітряна погода восени та взимку, коли майже немає циркуляції повітря, сприяє утворенню застійних явищ біля поверхні землі й різкому зростанню концентрацій шкідливих домішок, утворенню смогу в зонах транспортних розв’язок і на вулицях з напруженим автомобільним рухом.
Наслідки забруднення атмосфери носять як регіональний, так і глобальний характер, при цьому шкідливо впливають на здоров’я людини, викликаючи різні захворювання. Тому з метою запобігання негативному впливу на довкілля та організм людини шкідливих речовин, що потрапляють в атмосферу, їх кількість нормується.
В основу нормування покладено визначення гранично-допустимих концентрацій (ГДК). У відповідності з ГОСТ 17.2.1.04-77, ГДК - це максимальна концентрація домішок в атмосфері, віднесена до певного відрізку часу, яка при періодичному впливові або протягом всього життя людини не впливає негативно як на людину, так і на довкілля.
Для кожної забруднюючої речовини встановлюють два нормативи: максимальна разова та середньодобова ГДК. Максимальна разова ГДК – це основна характеристика небезпечності шкідливої речовини. Вона встановлена для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, світлова чутливість, зміна активності головного мозку) при короткочасному впливові атмосферних домішок. Середньодобова ГДК – встановлюється для попередження загально токсичного, мутагенного, канцерогенного та іншого впливу речовин на організм людини.
З метою екологічного стимулювання атмосферо охоронних заходів, упорядкування джерел їх фінансування, відшкодування народногосподарських збитків, завданих забрудненням атмосферного повітря, впроваджується плата за викиди забруднюючих речовин в атмосферну стаціонарними джерелами. Платежі за викиди в атмосферне повітря забруднюючих речовин компенсують економічні збитки від негативного впливу забруднення атмосфери на здоров’я людей, сільськогосподарські угіддя, лісові, рибні, рекреаційні ресурси тощо.
Порядок виконання розрахункової роботи
Таблиця 1
1.Вихідні дані
№
варіа-
нту
Назва
підприє-
мства
Назва
забруднюючих
речовин
Сфакт.,
Мг/куб.м
Висота
Труби
(Н), м
Область
Об’єм
викиду
куб.м/с
13б
Металургійний комбінат
Сірчаний газ
Оксид вуглецю
Сажа
Манган
Ванадій пятиокисний
Сірковуглець
3,0
6,0
0,65
0,04
0,01
0,07
50
Зап.
1900
Таблиця 2
№ варіанту
Температура повітря (t2) , °С
Температура викиду (t1),°С
13б
26
110
2.Визначити, до якого класу шкідливості відноситься підприємство та встановити величину санітарно-захисних зон.
Санітарно-захисні зони – це ділянки землі навколо підприємств, які створюють з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров’я людини. Їх розташовують з підвітряного боку підприємства і засаджують деревами й чагарниками. Вони мають парків чи лісопарків. У цих зонах можна розташувати адміністративно-службові приміщення, склади, гаражі, депо, лазні, торгові центри.
Залежно від шкідливості забруднювачів, що викидаються, й можливості їх очистки кожне підприємство відносять до того чи іншого класу шкідливості. Відповідно до цього за розмірами розрізняють 5 класів санітарно-захисних зон.
Для визначення класу шкідливості підприємства та розмірів санітарно-захисних зон використовуємо таблицю.
Таблиця 3
Клас шкідливості підприємства
Промислові підприємства
Клас
шкідливості
Розміри санітарно -
захисних зон,м
Целюлозно-паперові,хімічні та металургійні комбінати, мідеплавильні заводи, підприємства по виробництву портландцементу
І
1000
Користуючись таблицею 3, визначаємо, що металургійний комбінат належить до другого класу шкідливості, розміри санітарно захисної зони для нього становить 1000м.
3.Навести характеристику забруднюючих речовин.
Максимальна разова ГДК – вона т викликає рефлекторні реакції у людини(запах, тепло, світло тощо).
Середньодобова ГДК – вона не має шкідливого впливу на людину у разі тривалої дії.
Речовини не повинні шкідливо впливати на якісь вирощуваної людиною для споживання продукції, а також на здатність ґрунту самоочищатися, нормально функціонувати. Останнім часом дедалі більше робиться розрахунків ГДК для и продукції харчування.
Сірчаний газ(SO2) виділяється внаслідок згоряння палива з домішками сірки (вугілля, нафти), переробки сірчаних руд, частково – горіння териконів, виплавки металів. Він підкислює ґрунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, загострює захворювання легеневої системи та дихальних шляхів людини і тварин, шкідливий для рослин, оскільки легко ними засвоюється та порушує їх життєдіяльність.
Оксид вуглецю - дуже отруйний газ, який шкідливо діє на нервову систему. Тому працювати з ним треба у витяжних шафах або у щільно закритих приладах. Допустимий вміст Н2S у виробничих приміщеннях становить 0,01 мг в 1 л повітря. Тривале вдихання повітря, що містить 1 об'єм сірководню на 2000 об'ємів повітря, може спричинити тяжке отруєння. При отруєнні виникають головний біль, нудота, запаморочення. Отруєна сірководнем людина втрачає здатність відчувати його запах. Вдихання великих концентрацій сірководню може бути смертельним.
Сажа один з основних забруднювачів атмосфери. Це дисперсний вуглеводний продукт чорного кольору, який утворюється в результаті неповного згорання або термічного розкладу вуглеводів.
Манган — атомна маса 54,9381.Це сріблясто-білий крихкий метал. Густина 7,470 , tплав 1244*c, tкип 2095*с. Манган повільно реагує з водою,розчиняється в кислотах,реагує з усіма не металами крім водню. Основні мінерали мангану:піролюзит, гаусманіт, псиломелан, манганіт, брауніт,родохрозит.
Сірковуглець - ароматична органічна сполука, безбарвна, горюча.Вступає в реакції заміщення в кільці і бічному ланцюзі, при окисленні лужним розчином перманганату калія дає, як і толуол, бензойну кислоту. Важливою властивістю є здатність третинного атома вуглецю в бічному ланцюзі піддаватися легкому окисленню киснем повітря.
Таблиця 4
4.Встановити клас шкідливості кожної забруднюючої речовини.
Речовина
Максимальна разова
Середньодобова
Клас шкідливості речовин
Сірчаний газ
Оксид вуглецю
Сажа
Манган
Ванадій пятиокисний
Сірковуглець
0,008
3,0
0,15
-
-
0,03
0,003
1,0
0,5
0,1
0,002
0,005
2
4
3
2
1
2
5.Визначити фактичну масу річного викиду кожної забруднюючої речовини за формулою:
,
де:Сф – фактична концентрація забруднюючої речовини, мл/куб.м.
Н – висота труби, м.
V1 – об’єм викиду, м.куб./с.
t1 – температура викиду, ˚С.
t2 – температура атмосферного повітря, для найтеплішого місяця року в даній місцевості, ˚С(температура довкілля).
А – коефіцієнт безрозмірний, який враховує частоту температурної інверсії даної території (для умов України: для території, яка знаходиться північніше 52 градуса північної широти А=160; для території розташованої між 52-50 градусом північної широти А=200).
F – коефіцієнт швидкості осідання часток в атмосфері (для газів – 1; для пару – 2; для пилу – 3).
Т – число секунд в році (Т=31,5∙106сек).
Сірчаний газ
Оксид вуглецю
Сажа
Манган
Ванадій п’ятиокисний
Сірковуглець
6.Визначаємо масу максимально-допустимого викиду за формулою:
де, СГДК – максимальна разова ГДК забруднюючої речовини, г/м.куб.
Сірчаний газ
Оксид вуглецю
Сажа
Сірковуглець
7.Знаходимо понадлімітні викиди шкідливих речовин в атмосферу за формулою:
Сірчаний газ - Мпл=0,82–0,022=0,798;
Оксид вуглецю - Мпл=0,28–0,022=0,258;
Сажа - Мпл=0,097–0,041=0,056;
Сірковуглець - Мпл= 3,6–0,14=3,46
8.Визначення ефективності очистки необхідної для збереження санітарних норм за формулою:
Сірчаний газ ;
Оксид вуглецю ;
Сажа ;
Манган ;
Сірковуглець ;
Результати розрахунку наводимо в таблиці 5.
Таблиця5
Назва підприємства
Назви забруднюючої речовини
Сф.
мг/м.
куб
СГДК
мг/м.
куб
Мф
т/рік
МГДК
т/рік
Мнл
т/рік
, %
Металур-гійний комбінат
Сірчаний газ(SO2)газ
3.0
0.008
0,82
0,022
0,798
97,3
Оксид вуглицю
6.0
0,008
0,28
0,022
0,258
92
Сажа
0.65
0.15
0,097
0,041
0,056
57,1
Манган
0.04
-
0,041
-
-
53,3
Ванадій
п’ятиокисний
0.01
-
3,6
-
-
-
Сірковуглець
0.07
0.03
0,006
0.14
3.46
96.1
9.Розрахувати розміри платежу за викиди в атмосферу забруднюючих речовин стаціонарними джерелами забруднення за формулою:
де, Нбі – базовий норматив плати за викиди в атмосферу однієї тони забруднюючої речовини в межах ліміту з врахуванням класу небезпечності,
Кп – коефіцієнт кратності плати за надлімітний викид в атмосферу забруднюючих речовин (приймається залежно від екологічного стану місцевості),
Кінд – коефіцієнт індексації,
Кт – коефіцієнт, що враховує територіальні, соціально-екологічні особливості, залежить від чисельності жителів населеного пункту, його народногосподарського значення і розраховується за формулою:
Кт = Кнас . Кф;
де: Кнас. – коефіцієнт, що залежить від чисельності жителів населеного пункту,
Кф. – коефіцієнт, що враховує народногосподарське значення пункту.
Для Черкаської області
Кнас = 1,55;
Кф = 1,25;
Кп = 2;
Кінд = 10.
Кт = 1,55 . 1,25 = 1,94.
Сірчаний газ =(2,0 . 0,022 + 4 . 2,0 . 0,798) . 1,94 . 10=124,7грн/т
Сажа =(2,0 . 0,041 + 4 . 2,0 . 0,056) . 1,94 . 10=10,2грн/т
Сірковуглець =(111,0 . 0,14 + 4 . 111,0 . 3,46) . 1,94 . 10= 30104,5грн/т
Результати розрахунків зводимо в таблицю
Таблиця 6
Назва забруднюючої речовини
Млі,
т/рік
Мпі,
т/рік
Нбі,
грн/т
Кп,
Кф
П, грн./рік
Сірчаний газ
0,022
0,798
2,0
4
1,0
124,7
Оксид вуглецю
0,022
0,258
-
4
1,0
20,4
Сажа
0,041
0,056
2,0
4
1,0
10,2
Манган
-
-
1376,0
4
1,0
-
Ванадій п’ятиокисний
-
-
200,0
4
1,0
-
Сірковуглець
0,14
3,46
111,0
4
1,0
30104,5
ВИСНОВОК: виконавши цю розрахункову роботу ми з усією групою навчилися оцінювати вплив даного підприємства на стан атмосферного повітря. Визначили класи небезпеки забруднюючих речовин, а також, що дане підприємство відноситься до другого класу шкідливості і тому розмір санітарно-захисної зони для нього становить 500 метрів. Вивчили, що дія забруднюючих речовин, крім шкідливого впливу на здоров'я людей та забруднення біосфери, завдає величезні збитки економіці. Заходи, спрямовані на охорону атмосферного повітря, передбачають впровадження технічних рішень зі знешкодження й уловлювання газоподібних забруднюючих, речовин, розробку та впровадження нормативів, ГДК для усіх підприємств, створення сучасних приладів постійного контролю і обліку викидів.