Математическое моделирование процессов рассеяния вредных веществ в атмосферном воздухе. Прогноз загрязнения атмосферы - Мониторинг атмосферного воздуха в Российской Федерации
Чтобы получить информацию о пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в воздухе и по экспериментальным данным составить карту загрязнения воздуха, необходимо систематически проводить отборы проб воздуха в узлах регулярной сетки с шагом не более 2 км. Такая задача практически невыполнима. Поэтому для построения полей концентрации используются методы математического моделирования процессов рассеяния примесей в атмосферном воздухе, реализуемые на ЭВМ. Математическое моделирование предполагает наличие достоверных данных о метеорологических особенностях и параметрах выбросов. Применимость моделей к реальным условиям проверяется по данным сетевых или специально организованных наблюдений. Расчетные концентрации должны совпадать с наблюдаемыми в точках отбора проб.
Моделью может служить любая алгоритмическая или аналоговая система, позволяющая имитировать процессы рассеяния примесей в атмосферном воздухе.
В нашей стране наибольшее распространение получила модель профессора М. Е. Берлянда. В соответствии с этой моделью степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами вредных веществ из непрерывно действующих источников определяется по наибольшему рассчитанному значению разовой приземной концентрации вредных веществ (СМ), которая устанавливается на некотором расстоянии (хМ,) от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения (VМ), и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен. Модель позволяет рассчитывать поле разовых максимальных концентраций примеси на уровне земли при выбросе из одиночного источника и группы источников, при нагретых и холодных выбросах, а также дает возможность одновременно учесть действие разнородных источников и рассчитать суммарное загрязнение атмосферы от совокупности выбросов стационарных и передвижных источников.
Алгоритм и порядок проведения расчетов полей максимальных концентраций изложены в "Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86" и в соответствующих инструкциях к программам расчетов.
В результате проведенных расчетов на ЭВМ получаются:
- - максимальные концентрации примесей в узлах расчетной сетки, мг/м3; - максимальные приземные концентрации (СМ) и расстояния, на которых они достигаются (xМ), для источников выбросов вредных веществ; - доля вклада основных источников выбросов в узлах расчетной сетки; - карты загрязнения атмосферного воздуха (в долях ПДКМр); - распечатка входных данных об источниках загрязнения, метеорологических параметрах, физико-географических особенностях местности; - перечень источников, дающих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха; - другие данные.
В связи с высокой насыщенностью городов источниками загрязнения, уровень загрязнения атмосферного воздуха в них, как правило, существенно выше, чем в пригородах и тем более в сельской местности. В отдельные периоды, неблагоприятные для рассеяния выбросов, концентрации вредных веществ могут сильно возрасти относительно среднего и фонового городского загрязнения. Частота и продолжительность периодов высокого загрязнения атмосферного воздуха будут зависеть от режима выбросов вредных веществ (разовых, аварийных и др.), а также от характера и продолжительности метеоусловий, способствующих повышению концентрации примесей в приземном слое воздуха.
Во избежание повышения уровней загрязнения атмосферного воздуха при неблагоприятных для рассеяния вредных веществ метеорологических условиях необходимо прогнозировать и учитывать эти условия. В настоящее время установлены факторы, определяющие изменение концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при изменении метеорологических условий.
Прогнозы неблагоприятных метеорологических условий могут составляться как для города в целом, так и для групп источников или отдельных источников. Обычно выделяются три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами и низкие.
В дополнение к комплексам неблагоприятных метеоусловий, можно добавить следующее:
- - Для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами:
- - высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты источника; - скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра; - наличие тумана и скорость ветра больше 2 м/с.
Следует также иметь в виду, что при переносе примесей в районы плотной застройки или в условиях сложного рельефа, концентрации могут повышаться в несколько раз.
Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха по городу в целом, т. е. для фоновой характеристики, в качестве обобщенного показателя используется параметр Р:
Где N - число наблюдений за концентрацией примеси в городе в течение одного дня на всех стационарных постах; М - количество наблюдений в течение того же дня с повышенной концентрацией примеси (q), превышающей среднее сезонное значение (qЇСс), более чем в 1,5 раза (q > 1,5 qЇСс).
Параметр Р рассчитывается для каждого дня как по отдельным примесям, так и по всем вместе. Этот параметр является относительной характеристикой, и его значение определяется главным образом метеорологическими факторами, оказывающими влияние на состояние атмосферного воздуха по всей территории города.
Использование при прогнозе параметра Р в качестве характеристики загрязнения воздуха по городу в целом (предиктанта) предусматривает выделение трех групп загрязнения воздуха, определяемых характеристиками, приведенными в табл. 1
Группа Загрязнения |
Градация Параметра Р |
Уровень загрязнения атмосферного воздуха |
Повторяемость, % |
1 |
>0,35 |
Относительно высокий |
10 |
2 |
0,21-0,35 |
Повышенный |
40 |
3 |
=<20 |
Пониженный |
50 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Если повторяемость градации Р>0,35 меньше 5 %, то к первой группе загрязнения следует относить градации параметра Р>0,30, ко второй - Р от 0,21 до 0,30. |
В целях предотвращения чрезвычайно высоких уровней загрязнения, из первой группы выделяется подгруппа градаций с Р > 0,5, повторяемость которой составляет 1 - 2%.
Методика предсказания вероятного роста концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе города предусматривает использование прогностической схемы загрязнения воздуха, которая разрабатывается для каждого города на основании опыта многолетних наблюдений за состоянием его атмосферы. Рассмотрим общие принципы построения прогностических схем.
Прогностические схемы загрязнения воздуха в городе должны разрабатываться для каждого сезона года и каждой половины дня отдельно. При скользящем графике отбора проб воздуха к первой половине дня относятся сроки отбора проб в 7, 10 и 13 ч, а ко второй - в 15, 18 и 21 ч. При трехразовом отборе проб к первой половине дня относят сроки отбора проб в 7 и 13 ч, а ко второй - в 13 и 19 ч.
Метеорологические предикторы для первой половины дня берутся за срок 6 ч, а данные радиозондирования - за срок 3 ч. Для второй половины дня в качестве предикторов принимаются метеоэлементы за срок 15 ч. Характеристики метеорологических условий и предикторов, а также их порядок использования в прогнозах детально изложены в "Методических указаниях по прогнозу загрязнения воздуха в городах".
Оперативное прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха проводится с целью кратковременного сокращения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух в периоды неблагоприятных метеорологических условий.
Обычно составляются два вида прогноза загрязнения атмосферного воздуха по городу: предварительный (на сутки вперед) и уточненный (на 6 - 8 ч вперед, в том числе утром на текущий день, днем на вечер и на ночь).
Похожие статьи
-
В крупных промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер...
-
Стационарный пост наблюдений - это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций...
-
В наше время во всем мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. К сожалению, человек сам создает себе то, что его убивает. Например,...
-
Отбор проб атмосферного воздуха для анализа - Мониторинг атмосферного воздуха в Российской Федерации
Одним из основных элементов анализа качества атмосферного воздуха является отбор проб. Если отбор проб выполнен неправильно, то результаты самого...
-
Сеть постов наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха. Количественная оценка загрязнения атмосферы выражается через концентрацию примесей....
-
Охрана атмосферного воздуха - Загрязнение атмосферы
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды. Закон "О6 охране атмосферного воздуха" всесторонне охватывает...
-
В настоящее время систематически ведется инструментальный мониторинг атмосферного воздуха г. Таганрога согласно "Программе инструментального мониторинга...
-
Расчет предельного допустимого выброса (ПДВ) вредных веществ в атмосферу необходимо осуществлять согласно ОНД -86 по формуле: ПДВ =, (г/с) (19) Где ПДК М...
-
Расчет загрязнения атмосферы вредными веществами - Расчет загрязнения атмосферы и гидросферы
Вариант №5 Одной из главных задач природоохранной деятельности является определение нормативов воздействия на окружающую среду, в пределах которых...
-
Из литературы и практики известно, что основным направлением повышения энергетической эффективности работы газотранспортной системы Украины и России...
-
Специалисты архитекторы должны владеть существующими методами оценки антропогенного воздействия на окружающую среду, учитывать воздействие загрязнителей...
-
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его...
-
Заключение - Загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами
За последние сто лет засорение окружающей среды усилилось разными выбросами. За это время в атмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона...
-
Антропогенные выбросы в атмосферу - Влияние загрязнения атмосферного воздуха на человека
Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или...
-
На ОАО "АК ОЗНА" в атмосферный воздух от организованных и неорганизованных источников в процессе сжигания природного газа через электрические котельные,...
-
Данные о результатах наблюдений загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметров, о результатах подфакельных и других наблюдений поступают...
-
Трансграничное загрязнение атмосферного воздуха - загрязнение атмосферного воздуха в результате переноса вредных (загрязняющих) веществ, источник которых...
-
Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды....
-
1 Источники загрязнения атмосферы в разных странах (доля их участия, %) Источники загрязнения. ФРГ США Мексика Франция Италия Автотранспорт....
-
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на специальных постах. Постом наблюдения называется место, на котором размещают специально...
-
Атмосферный воздух и действие загрязняющих веществ на растения Воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и...
-
Производственный мониторинг атмосферного воздуха промышленного предприятия проводится в 3-х направлениях: - контроль организованных источников на предмет...
-
Значение фоновых концентрации загрязняющих веществ, если в населенных пунктах отсутствует посты наблюдения, и принимается по соответствующим документам...
-
Загрязняющие соединения могут растворяться в облачных каплях в процессе образования облаков (облачное вымывание). При облачном вымывании количество...
-
Характеристика основных источников загрязнения воздуха Состав и свойства атмосферы на разных высотах неодинаковы, поэтому ее подразделяют на тропо-,...
-
Аэрозольное загрязнение атмосферы - Загрязнение атмосферного воздуха
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для...
-
Негативное влияние целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду в значительной степени определяется низким техническим уровнем основных...
-
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его...
-
Мониторинг окружающей среды., Мониторинг атмосферного воздуха. - Мониторинг окружающей среды
Мониторинг атмосферного воздуха. Атмосферный воздух - это смесь газов, состоящая из азота (78%), кислорода (20,95%), аргона (0,93%), углекислого газа...
-
Введение - Влияние загрязнения атмосферного воздуха на человека
В наше время во всем мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. К сожалению, человек сам создает себе то, что его убивает. Например,...
-
Жизнь начинается с дыхания и заканчивается с его прекращением. Человек может отказаться от приема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но...
-
Значение атмосферы для человека. Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных и растительности, сырье для процессов горения и синтеза...
-
Определение категории предприятия производится согласно "Методическому пособию по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в...
-
Загрязнение атмосферы - Загрязнение окружающей среды. Атмосфера и ее загрязнение
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы,...
-
Техногенное воздействие на атмосферный воздух - Экологические основы природопользования
Чистый и сухой воздух включает 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,033% углекислого газа. Одна сотая процента приходится на остальные...
-
Последствия загрязнения атмосферного воздуха - Антропогенное воздействие на атмосферу
Кислотные или кислые осадки (дождь или снег, а иногда и туман) имеют рН < 5,6. Выпадение кислотных осадков связано исключительно с антропогенным...
-
Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на...
-
Термин "мониторинг" образован от латинского слова "монитор" - наблюдающий, предостерегающий. Идея глобального мониторинга окружающей человека среды и сам...
-
В течение всей истории исследований (вплоть до лета 1987 г.) наличие сероводорода в море не было обнаружено, хотя по совокупности различных природных...
-
Экология атмосферы - Основы экологии
Строение и газовый состав атмосферы, ее функции Рис. 3 Атмосфемра (от. др.-греч. ?фмьт -- пар и уцб?сб -- шар) -- газовая оболочка, окружающая...
Математическое моделирование процессов рассеяния вредных веществ в атмосферном воздухе. Прогноз загрязнения атмосферы - Мониторинг атмосферного воздуха в Российской Федерации