Лекция 5. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕХНОСФЕРЫ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Изучив материал главы, студент должен:
знать
• основные методы экологического контроля техносферы;
уметь
• определять параметры источников загрязнения атмосферы с помощью методик по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;
владеть
• методами мониторинга экологического контроля техносферы и понимать методологию расчета предельно допустимого сброса.
Расчетные методы экологического контроля атмосферного воздуха
Расчетные методы применяются в основном для определения характеристик неорганизованных выделений (выбросов). К неорганизованным источникам относятся:
• неплотности технологического оборудования (пропуски технологических газов через уплотнения перекачивающего оборудования и запорно-регулирующую арматуру, расположенную вне вентилируемых помещений), в том числе работающего при избыточном давлении;
• факельные установки и амбары для сжигания некондиционного углеводородного сырья;
• открытое хранение топлива, сырья, материалов и отходов, в том числе пруды-отстойники и накопители, нефтеловушки, шламо- и хвостохранилища, золоотвалы, отвалы горных пород, открытые поверхности испарения и т.п.;
• взрывные работы;
• погрузочно-разгрузочные работы, в том числе маршруты перемещения сыпучих материалов;
• карьеры добычи полезных ископаемых, открытые участки их дробления и рассева на фракции;
• оборудование и технологические процессы, расположенные в производственных помещениях, не оснащенных вентиляционными установками, а также расположенные на открытом воздухе (например, передвижные сварочные посты, пилорамы и т.д.).
В рамках работ по учету, нормированию и контролю выбросов стационарных источников к неорганизованным источникам также относятся:
• транспортные средства, хранящиеся или эксплуатируемые на производственной территории (автотранспорт, тепловозы, дорожная и строительная техника, речные и морские суда в акватории порта и т.п.);
• резервуарные парки, сливо-наливные железно- и автодорожные эстакады и терминалы речных и морских портов.
При определении параметров источников загрязнения атмосферы (ИЗА) следует учитывать длительность выброса загрязняющих веществ.
В расчетах приземных концентраций загрязняющих веществ с применением "Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе содержащихся в выбросах предприятий" (ОНД-86) [6] должны использоваться мощности выбросов ЗВ в атмосферу (М, г/с), отнесенные к 20-минутному интервалу времени. В соответствии с примечанием 1 к п. 2.3 ОНД-86 это требование относится к выбросам ЗВ, продолжительность (Г) которых меньше 20 мин:
Т, с < 1200. (5.1)
Для таких выбросов значение мощности (М, г/с), определяется следующим образом:
M = Q/1200, (5.2)
где Q – суммарная масса ЗВ, выброшенная в атмосферу из рассматриваемого источника загрязнения атмосферы в течение времени его действия Т, г.
В тех случаях, когда при инвентаризации выбросов определяется средняя интенсивность поступления ЗВ в атмосферу из рассматриваемого ИЗА во время его функционирования (Мн, г/с) (т.е. в период времени Т), значение (Q, г) рассчитывается по формуле
(5.3)
здесь Т – в секундах.
Например, для ИЗА, продолжительность выброса определенного ЗВ (например, SО2) из которого составляет 5 мин (300 с) при средней интенсивности поступления ЗВ в атмосферу, Мн = 0,5 г/с, величина Q равна:
(5.4)
Величина определяемой при инвентаризации и используемой в расчетах загрязнения атмосферы мощности выброса составит
(5.5)
Для ИЗА, время действия которых (Т) меньше 20 мин, значения используемой в расчетах мощности выброса ЗВ (М, г/с), меньше измеренной (за время Т) интенсивности поступления этого ЗВ в атмосферу (Мн, г/с) соотношение М(г/с) и Мн (г/с) исчисляется по формуле
(5.6)
Определенный при использовании инструментальных методов объем газовоздушной смеси (ГВС) необходимо привести к фактическим параметрам ГВС, поступающей в атмосферу. Например, если объем газовоздушной смеси, приведенный к нормальным условиям (Мн = 2,3 м3/с), а фактическая температура Тг = 120°С, то значение объема газовоздушной смеси составит:
(5.7)
При реальных диапазонах изменения давления и температуры ГВС пренебрежение влиянием давления при определении выбросов ЗВ в рамках процедуры инвентаризации вносит в оценку параметров выбросов ЗВ погрешность меньшую, чем пренебрежение влиянием температуры. При использовании инструментальных методов определение разовых значений концентраций ЗВ в выбросах выполняется путем отбора и последующего анализа ряда проб, либо путем проведения ряда измерений с помощью соответствующего газоанализатора. Разовое значение мощности выброса ЗВ (Мзв, г/с), для организованного ИЗА рассчитывается по результатам определения концентраций этого ЗВ и параметров ГВС на выходе из ИЗА по формуле
(5.8)
где 
– определенная по результатам измерений концентрация ЗВ в газовоздушной смеси на выходе из ИЗА (масса ЗВ, отнесенная к кубометру сухой ГВС при нормальных условиях),
; Тг – температура ГВС на выходе из ИЗА, °С; Г, – полный объем ГВС (включая объем водяных паров), выбрасываемой в атмосферу из устья ИЗА за 1 с при температуре ГВС 
– концентрация паров воды в ГВС на выходе из ИЗА (масса водяных паров, отнесенная к кубометру сухой ГВС при нормальных условиях); Kt – коэффициент, учитывающий длительность (
, мин) выброса, который определяется по формуле
(5.9)
Четвертый сомножитель 
в формуле (5.8) учитывается только для ИЗА, у которых
. Если при проведении измерений концентрация ЗВ, присутствующего (в соответствии с технологическим процессом) в выбросах ИЗА, оказалась меньше нижнего предела обнаружения, установленного в применяемой методике, то следует подобрать для измерений более чувствительную методику. В том случае, когда концентрация этого ЗВ оказалась меньше нижнего предела диапазона определения наиболее чувствительной методики измерений:
• концентрация считается равной половине нижнего предела диапазона измерения методики, если он не меньше 0,5 ПДКрз, где ПДКрз – значение предельно допустимой концентрации измеряемого ЗВ в воздухе рабочей зоны;
• концентрация ЗВ полагается равной нулю, если нижний диапазон методики ее измерения меньше 0,5 ПДКрз.
При использовании расчетных методов значения характеристик выделений и выбросов ЗВ в атмосферу определяются по расчетным формулам, изложенным в соответствующих методиках [7].
Методики по расчетному определению выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферный воздух от различных производств включаются в перечень документов, рекомендуемых к применению Научно-исследовательским институтом охраны атмосферного воздуха (НИИ Атмосфера) Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в установленном порядке. При использовании определенного расчетного метода надо удостовериться, что выбранные для расчета удельные технологические показатели выделений и выбросов соответствуют именно тому технологическому оборудованию, сырью (материалам), которые используются на данном предприятии (цехе, участке). Как правило, расчетные методы используют одно значение удельного выделения (выброса), которое представляет собой среднее значение, отнесенное к единице сырья, продукции, времени работы оборудования и т.д. Если расчетная методика содержит несколько значений удельных выделений (выбросов) или диапазон их изменения, то для определения разовой мощности выделения (выброса) (г/с) следует брать наибольшее значение. При отсутствии в расчетных методиках конкретных формул для определения максимальных разовых выделений (выбросов) (г/с), их значения рассчитываются исходя не из значений годового расхода сырья (материалов), а устанавливаются исходя из максимального расхода сырья (материалов) в единицу времени (как правило, не более часа) при максимальной производительности процесса. Расчет выделений (выбросов) проводится с учетом возможных различий в работе производств, участков, агрегатов и т.п. при разных режимах работы, в частности, на разных стадиях многостадийных технологических процессов.
При использовании расчетных методов следует также учитывать время работы источника, когда оно менее 20 мин (например, при сварочных работах), и температуру выбрасываемой пылегазовоздушной смеси (при этом имеется в виду, что расходы воздуха вентиляционными установками, находящимися в производственном помещении, согласно имеющимся на эти установки паспортам (сертификатам) отнесены к нормальным условиям).
Результаты определения валового выброса (т/год) должны характеризовать суммарный годовой выброс с учетом нестационарности выбросов во времени. Значение суммарного годового выброса определенного ЗВ из рассматриваемого ИЗА рассчитывается как сумма годовых выбросов этого ЗВ из ИЗА при всех режимах его работы. Значение годового выброса ЗВ из ИЗА при определенном режиме работы ИЗА рассчитывается исходя из средней мощности выброса этого ЗВ из рассматриваемого ИЗА при данном режиме и суммарной продолжительности (в часах) работы ИЗА в данном режиме в течение года.
При производственном процессе циклического характера и работе с конкретной характерной для данного производства нагрузкой годовой выброс каждого ЗВ рассчитывается исходя из числа повторений рассматриваемого производственного цикла за год и среднегодовой величины выброса исследуемого ЗВ для одного производственного цикла.
При использовании расчетных (балансовых) методов годовые значения выделившейся от источника выделения (ИВ) и выброшенной из ИЗА массы ЗВ определяются исходя из расчетных средних значений выделений и выбросов рассматриваемого ЗВ (г/ч, или г/кг) определенных по расходу сырья, материалов, энергии и т.п. или по полученной продукции (полупродукции) и т.д., и продолжительности (в часах) работы ИВ или ИЗА в течение года или расхода сырья, материалов, энергии и т.п., произведенной продукции (полупродукции) и т.д. за год.
Годовой выброс ЗВ (т/год) от всего предприятия рассчитывается как сумма годовых выбросов этого ЗВ из ИЗА предприятия, если все источники работают достаточно равномерно. Значение валового (годового) выброса ЗВ из ИЗА при определенном k-м режиме выбросов ИЗА (Мk, год, т/г), рассчитываются по формуле
(5.10)
где
– средняя мощность выброса этого ЗВ из рассматриваемого ИЗА, при k-м режиме его работы; tk,.од – суммарная продолжительность работы ИЗА в k-м режиме в течение года, ч.
Значение суммарного валового (годового) выброса определенного ЗВ из рассматриваемого ИЗА (Мгод), рассчитывается как сумма годовых выбросов этого ЗВ из ИЗА при всех режимах его работы:
(5.11)
здесь Nреж – число режимов выброса рассматриваемого ИЗА.
При производственном процессе циклического характера и работе с конкретной характерной для данного производства нагрузкой валовой (годовой) выброс некоторого ЗВ может быть рассчитан по формуле
(5.12)
где Nц – число повторений рассматриваемого производственного цикла за год;
– среднегодовая величина выброса рассматриваемого ЗВ для одного производственного цикла (т), рассчитываемая по формуле
(5.12а)
где Nct – число стадий технологического процесса, при которых выделяется рассматриваемое ЗВ;
– среднегодовая величина суммарного выброса рассматриваемого ЗВ в ходе g-й стадии (т).
При использовании расчетных (балансовых) методов валовые (годовые) значения выделившейся от ИВ массы ЗВ, бгол (т/год)> и выброшенной из ИЗА массы ЗВ, Мгод (т/год), определяются по формулам
(5.13)
(5.14)
(5.15)
(5.16)
где Q4 и Мч, Qкг и Мкг – расчетные средние значения выделений и выбросов рассматриваемого ЗВ, определенные по расходу сырья, материалов, энергии и т.п. или по полученной продукции (полупродукции) и т.д. (г/ч, г/кг, г/ед. энергии); tpаб ~ продолжительность работы ИВ или ИЗА в течение года, ч; Вкг – расход сырья, материалов, энергии и т.п. за год или количество произведенной продукции (полупродукции) и т.д. (кг, ед. энергии).
Значения Qгод и Мгод для определенного ИЗА связаны соотношением
(5.17)
где К(2) – среднее эксплуатационное значение степени очистки применяемого ЗВ газоочистной установкой (ГОУ), %.