Меню
Головна
Авторизація/Реєстрація
 
Головна arrow Екологія arrow Аналіз розповсюдження в повітряному басейні міських територій забруднюючих речовин

Аналіз розповсюдження в повітряному басейні міських територій забруднюючих речовин


Аналіз розповсюдження в повітряному басейні міських територій забруднюючих речовин

Забруднення навколишнього середовища - одна з актуальних проблем як у світі в цілому, так і в нашій країні зокрема [1, 2]. Серед стаціонарних джерел забруднення підприємства паливно-енергетичного комплексу (ПЕК) є одними із вагомих за вкладом об'єктів, що забруднюють повітряний басейн міст [3-5].

Забруднюючі речовини (ЗР), що утворюються при спалюванні різних видів органічного палива на підприємствах ПЕК (котелень і ТЕЦ), що надходять в повітряний басейн міст через димові труби [6].

Діоксид вуглецю і пари води надходять в повітряний басейн при повному згоранні органічного палива. Тверді частки (зола, сажа), оксиди сірки, вуглецю, азоту, важкі метали, галогеніди (сполуки фтору, хлору тощо), леткі органічні сполуки (ЛОС), діоксини, фурани і інші ЗВ потрапляють в атмосферу при неповному згорянні палива.

Складу відхідних газів і кількість викидаються ЗВ істотно залежить від виду палива, способу його спалювання [6].

Агрегатний стан ЗВ, що містяться у відхідних газах котелень та ТЕЦ, значною мірою впливає на характер їх поширення. Розповсюдження в повітряному басейні міст газоподібних і твердих (розміром менше 10 мкм) ЗВ з незначною швидкістю осадження, підпорядковується законам турбулентної дифузії [7]. Для більш великих твердих частинок переважаючим стає вплив сили тяжіння, і швидкість їх осадження зростає. Разом з тим, для твердих частинок такі загальні аеродинамічні характеристики, як розмір, форма і маса, також впливають на процес їх перенесення і седиментації.

Розповсюдження ЗР в повітряному басейні міських територій визначають такі основні процеси [7, 8]:

- конвективне перенесення внаслідок усередненого руху повітряних мас у напрямку вітру;

- масова дифузія, пов'язана з градієнтом концентрації;

- турбулентна дифузія, розсіююча ЗВ у всіх напрямках.

При цьому надходять в атмосферу з газами, що відходять ЗВ піддаються різним змінам (захоплення краплями хмар і туманів з подальшим їх вимивання опадами, вступ в хімічні реакції з іншими ЗВ, що містяться у повітряному басейні) [7, 8].

Так, наприклад, діоксид сірки, надходячи в атмосферне повітря, через деякий час окиснюється до триоксиду сірки, який може реагувати з водяними парами з утворенням спочатку сірчистої, а потім сірчаної кислоти, або адсорбується сполуками, що входять до складу твердих частинок, і бере участь в утворенні кислої сажі. Діоксид сірки може також взаємодіяти з вуглеводнями або іншими сполуками під час фотохімічних і каталітичних реакціях.

Оксид азоту, що потрапляють в атмосферне повітря, взаємодіє з киснем під дією сонячного світла з утворенням діоксиду азоту. Надалі діоксид азоту може брати участь в утворенні фотохімічного смогу, або в результаті реакції з радикалом гідроксилу перетворюватися в азотну кислоту. Азотна кислота погано конденсується, має летючістю і здатна довгий час залишатися в газоподібному стані. Крапельки хмар або дощу, а також частки аерозолів можуть поглинати пари азотної кислоти.

Негативний вплив оксидів азоту в атмосфері посилюється в присутності діоксиду сірки, так як ці речовини мають синергізмом.

Оксид вуглецю інтенсивно поглинається грунтовими мікроорганізмами. В атмосфері він також окислюється до діоксиду вуглецю при наявності окисників (наприклад, озону), оксидних сполук та вільних радикалів.

Тверді (сажисті) частинки є поверхнями, на яких адсорбуються газоподібні і рідкі ЗВ. Час знаходження твердих частинок в атмосфері залежить від їх розміру. Тонкодисперсні частинки можуть перебувати в атмосфері тривалий час (роки) та переноситись на великі відстані.

На розсіювання ЗР, що містяться у відхідних газах котелень, та їх концентрацію в повітряному басейні міст чинять вплив наступні фактори [9, 10]:

- місце розташування джерела ЗВ і його гирла щодо навколишньої забудови;

- висота джерела і діаметр його гирла;

- фізичні і хімічні властивості викидаються ЗВ;

- геометричні параметри будівель (висота, ширина, довжина);

- архітектурно-будівельні особливості будівель (отвори, прибудови, надбудови, галереї, секції різної висоти і т. п.);

- щільність забудови;

- відстань між сусідніми будинками;

- орієнтація будівель щодо пануючих вітрів;

- природний рельєф місцевості;

- наявність зелених насаджень та інших перешкод, що впливають на ефективність вітрового потоку та інші.

Дослідження показують [10], що такі кліматичні характеристики, як вітровий режим, температурна стратифікація, сонячна радіація, наявність опадів і туманів істотно впливають на формування забруднення повітряного басейну міста. Так, наприклад, чим більша швидкість вітру, тим сильніше він буде викривляти факел викидів газів, що відходять, зменшуючи висоту викиду, однак при цьому сильний вітер буде також забезпечувати більш інтенсивне розсіювання викидів, обумовлене турбулентною дифузією [10].

В умовах безвітряної погоди викиди газів, що відходять підприємств ПЕК розсіюються під дією вертикальних потоків [9, 10]. На зростання концентрацій ЗВ суттєво впливає наявність інверсійних шарів. Штиль і приземна інверсія створюють максимальні концентрації ЗР, а відсутність інверсійних шарів формують умови для гарного перемішування повітряних мас і мінімальні концентрації ЗВ.

При нестійкій стратифікації (негативна вертикальна різниця температур) найбільше забруднення спостерігаються при швидкостях вітру, близьких до небезпечною. При стійкій стратифікації (позитивна вертикальна різниця температур) забруднення повітря в місті зменшується з посиленням швидкості вітру [10].

Над туманами може спостерігатися підвищена інверсія, що сприяє посиленню забруднення повітря. Краплі туману здатні поглинати ЗВ і накопичувати їх, посилюючи забруднення атмосфери.

Установки централізованих котелень розташовують у межах міської території або близько до неї. Однак, при цьому спостерігається зниження забруднення повітряного басейну міста порівняно з системами автономного опалення кожного будинку. Відбувається це з ряду причин. По-перше, високі димові труби котелень сприяють поліпшенню розсіювання ЗР, що утворюються при спалюванні органічного палива. По-друге, значно знизити надходження ЗВ дозволяють системи багатоступінчасті системи очищення відхідних газів. По-третє, управління процесом горіння органічного палива на котельнях істотно знижує утворення продуктів неповного згоряння, і, отже, їх надходження в повітряний басейн міст.

Література

забруднення паливний атмосферне

1. Goudie A. S. The human impact on the natural environment: past, present, and future // John Wiley & Sons. 2013. 423 р.

2. Paliwal S., Chandra H., Tripathi A. Investigation and analysis of air pollution emitted from thermal power plants: a critical review // International journal of mechanical engineering and technology (IJMET). 2013. Vol. 4, Issue 4. Pp. 2-37

3. Mikulandric R., Lonсar D., Cvetinovic D. Improvement of environmental aspects of thermal power plant operation by advanced control concepts // Thermal Science. 2013. Vol. 16. Issue 3. Pp. 759-772

4. Сігал І. Я. Захист повітряного басейну при спалюванні палива. Л.: Надра, 1988. 312 с.

5. Бизова Н. Л., Гаргер Е. К., Іванов Ст. Н. Експериментальні дослідження атмосферної дифузії і розрахунки розсіювання домішки. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 278 с.

6. Безугла Е. Ю., Смирнова В. В. Повітря міст і його зміни. СПб.: Астерон, 2008. 253 с.

7. Берлянд М. Е. Прогноз і регулювання забруднення атмосфери. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.

8. Кліматичні характеристики умов поширення домішок в атмосфері. Довідковий посібник. Упоряд. Е. Ю. Безугла, М. Е. Берлянд. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 328 с.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті, виділіть слово та натисніть Shift + Enter
 
Предмети
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, хімія, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страхове дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Етика і естетика
Інше