Моделирование рассеивания выбросов запаха до безопасного уровня воздействия

ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ ECOLOGY AND NATURAL RESOURCES MANAGEMENT

Моделирование рассеивания выбросов запаха до безопасного уровня воздействия

Ь Л московский

р ЭКОНОМИЧЕСКИЙ Ч^Я ЖУРНАЛ

УДК 504.064.2.001.18 DOI 10.24411/2413-046Х-2019-18052 Сергиенко Ольга Ивановна,

кандидат технических наук, доцент, факультет пищевых биотехнологий и инженерии, Университет информационных технологий, механики и оптики», г. Санкт-Петербург, Россия

Назарова Анастасия Владимировна,

аспирант, факультет пищевых биотехнологий и инженерии, Университет информационных технологий, механики и оптики», г. Санкт-Петербург, Россия Аннотация. В России на законодательном уровне существует понятие санитарно-защитной зоны, которое обеспечивает снижение нагрузки от химического, биологического или физического загрязнения на атмосферный воздух до значений, регламентированных гигиеническими нормативами. В статье рассмотрен один из видов загрязнения атмосферного воздуха - химического загрязнения, сопровождаемого выделением запаха. А также была проведена оценка безопасного расстояния воздействия запаха от организованных источников выбросов пахучих веществ.

Summary. In Russian Federaion, at the legislative level, there is the concept of a sanitary protection zone, which reduces the burden of chemical, biological or physical pollution to the atmospheric air to the values regulated by hygienic standards. The article describes one of the types of air pollution - chemical pollution, accompanied by the release of odor. An assessment was also made of the safe distance of odor exposure from organized sources of odorous substances.

Ключевые слова: санитарно-защитная зона, модель рассеивания выбросов, факторы рассеивания выбросов, концентрация загрязняющих веществ, концентрация запаха, безопасное расстояние воздействия запаха.

Key words: sanitary protection zone, emission dispersion model, emission dispersion factors, pollutant concentrations, odor concentration, odor safety distance.

Первое упоминание о санитарно-защитной зоне датируется 1950 годом в Инструкции для органов Государственной санитарной инспекции и санитарнопротивоэпидемической службы по контролю за проведением мероприятий в области охраны атмосферного воздуха населенных мест от загрязнения промышленными выбросами и отходами, утвержденной Всесоюзной государственной санитарной инспекцией.

В соответствии с инструкцией, проектные материалы должны были рассматриваться для установления размера санитарно-защитной зоны проектируемого предприятия с учетом их соответствия санитарной классификации производств. Санитарный классификатор производств, на который ссылается инструкция, был разработан ранее примерно в 30-е гг. двадцатого века [1]. В настоящее время тенденция сохранилась, перед проектированием, реконструкцией или строительством объекта хозяйственной или иной деятельности, необходимо определить необходимость установления размера санитарно-защитной зоны.

По своему функциональному назначению санитарно-защитная зона является защитным барьером, обеспечивающим уровень безопасности населения при эксплуатации объекта в штатном режиме [2,3]. Данный уровень безопасности достигается с помощью рассеивания загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух и физического воздействия на атмосферный воздух (шум, вибрация, ЭМП и др.). Модель расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, применяемая в настоящее время в России, указана в«Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе». Данная модель основывалась на последовательности аналитических выражений, полученных в результате аппроксимации разностного решения уравнения турбулентной диффузии. Наибольшее распространение получила модель М.Е. Берлянда. На основе данной модели уровень загрязнения атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ из непрерывно функционирующих источников определяется по максимальной разовой приземной концентрации вредных веществ (см), которая устанавливается на определенном расстоянии (хм) от источника выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, в то время как скорость ветра достигает

опасного значения (Рм), и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен[4]. Также различают другие модели расчетов рассеивания выбросов:

- Гауссова модель, построенная на предположении однородности и устойчивости атмосферы. Зависимость концентрации от расстояния до источника носит характер экспоненциального закона убывания.

- Модель Паскуилла-Гиффорда.Применимадля случаев повышенных технологических или аварийных выбросов и для прогноза загрязнения стационарными источниками, в частности в районе расположения атомных электростанций. В ее основе лежит представление концентрации примеси, выбрасываемой непрерывным точечным источником в атмосфере, как струи с гауссовыми распределениями по вертикали и в поперечном к ветру.

- Модель Сеттона-Андреева. В ее основе лежит нормальное, или Гауссово распределение концентрации загрязняющих веществ с подветренной стороны от источника. Метод используется для описания рассеивания от незатененных (высоких) точечных источников

[5].

К достоинствам большинства приведенных моделей можно отнести простоту расчета и высокую точность при большого перечня факторов (аэродинамические параметры источника выбросов; скорость движения воздуха; турбулентная диффузия частиц; химическое взаимодействие примесей и прочие).Дисперсионное моделирование часто используется для прогнозирования средних концентраций загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны.

Но также необходимо отметить, что достижение высокой точности при количественной оценки концентраций загрязняющих веществ с подветренной стороны в результате рассеивания затруднено из-за мгновенных изменений атмосферных условий.

Для измерения концентрации запаха необходимо рассматривать ряд дополнительных факторов. Как правило, запах оценивается относительно его потенциального неприятного воздействия на человека. Характер жалобы относится к восприятию пострадавшего человеком этого запаха. Часто это восприятие связано с частотой, интенсивностью или концентрацией (силой), продолжительностью и вредностью запаха. Частота запаха является мерой количества воспринимаемых событий запаха, которые происходят за определенный промежуток времени, например, дней, недель, месяцев и т. д. Интенсивность или концентрация запаха являются мерой силы воспринимаемого запаха. Продолжительность запаха - это мера продолжительности времени, когда происходит

событие непрерывного запаха, например, секунды, минуты, часы и т. д. Вредность запаха является мерой неприятности / приятности воспринимаемого запаха.

Разбавление концентрации запаха происходит, как и разбавление концентраций загрязняющих веществ, благодаря свойству пахучих веществ рассеиваться в атмосфере. В связи с чем, при наличии надлежащего расстояния между источником запаха и близлежащими жилыми застройками неприятность запаха может быть сведена к минимуму. Данное расстояние от источника выброса является минимальным безопасным расстоянием, которое обеспечит отсутствие негативного влияния запаха[6].

Согласно исследованию в рамках диссертации корреляции между концентрацией загрязняющего вещества и концентрацией запаха не наблюдаются. В связи с этим стоит отметить, что достижение предельно-допустимого значения концентрации загрязняющего вещества на границе санитарно-защитной зоны не гарантирует отсутствия негативного влияния запаха в той же точке.

В качестве фундаментальной теории для расчетов безопасного расстояния от источника запаха за основу использована интерактивная модель Хибера [7,8], адаптированная автором для организованных источников. Для расчета подобной дистанции важно принять во внимания множество факторов таких, как отрасль промышленности, аэродинамические параметры источников выброса, климатические условия, вентиляция, землепользование и т. д. Формирование модели расчета приведена на примере предприятия пищевой промышленности. Безопасное расстояние воздействия запаха определяется по формуле:

В =

где:

W - коэффициент повторяемости направлений ветра [от 0,6 до 1,00] L - коэффициент, зависящий от категории использования земли [от 0,5 до 1,00] T - коэффициент, зависящий от рельефа местности [от 0,8 до 1,00] RE - коэффициент очистки, [0,01 до 0.99]

R - выделение запаха из организованных источников, ЕЗ/с; Е= C * P*N , где C - средняя измеренная концентрация запаха от одного источника, ЕЗ/м3 P - объемный расход газовоздушной смеси, м3/с N - количество организованных источников выбросов запаха.

Расстояние воздействия запаха от источника оценивается с учетом преобладающей розы ветров и рельефа местности. Территория рассеивания неприятнопахнущих веществ делится на восемь направлений, каждому из которых присваивается оценка от 0 до 70

баллов в зависимости от выделения запаха, которая затем умножается на частоту ветра годового ветра для получения коэффициента рассеивания запаха. Он составляет 0,6, 0,7,0,8,

0.9.и 1,0 для общего количества баллов 0-10, 11-30, 31-50, 51-70 и> 70 соответственно. Коэффициент, зависящий от категории землепользования (Ь) колеблется от 0,5 до 1, 0,5

для промышленной зоны и 1,0 для жилых районов.

На коэффициент (Т) оказывают влияние условия рассеивания, которые являются благоприятными, если источник запаха расположен на плоской поверхности без препятствий вблизи. Таким образом значение 0,80 применимо для мест, где нет растительности, зданий или других препятствий, 0,85 - для мест, где рассеивание уменьшается препятствиями, 1,00 - для узкого оврага с направленным ветром вниз.

Коэффициент КБ является коэффициентом ослабления запаха и рассчитываются как ( 100-Я / 100), где Я - процент снижения запаха. Например, коэффициент составляет 0,15 для эффективности Очистки 85%.

Представленная модель предполагает, что для двух предприятий с одинаковым источниками выброса запаха в технологических процессах результаты расчетов безопасного расстояния могут отличаться в зависимости от месторасположения предприятий и условий климата. Полученные данные могут найти большое практическое применение при условии подтверждения результатами измерений запаха, например, методом ольфактометрии. В этом случае предполагаемый расчет может служить дополнительным фактором для определения границ санитарно-защитных зон предприятий, находящихся вблизи жилых застроек и оказывающих на них негативное влияние выбросами пахучих веществ.

Список литературы

1. Дудникова А.Г. Санитарно-защитные зоны: история, проблемы и перспективы // Справочник эколога. 2014. № 4.

2. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов (с изменениями на 25 апреля 2014 года)" от 30.03. 1999 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 // Российская газета. 2008 г. № 28.

3. Постановление правительства Российской Федерации "Об утверждении Правил установления санитарно-защитных зон и использования земельных участков, расположенных в границах санитарно-защитных зон (с изменениями на 21 декабря 2018 года)" от 30.03. 1999 № 222 // Собрание законодательства Российской Федерации. 2018 г.

№ 11. Ст. 16363акон Российской Федерации "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03. 1999 № 52-ФЗ // Российская газета. 1999 г. № 64-65.

4. Приказ Минприроды России (Министерства природных ресурсов и экологии РФ) " Об утверждении методов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе" от 06.06.2017 № 273 // Официальный интернет-портал правовой информации www.pravo.gov.ru. 2017 г. № 0001201708110012.

5. Зарипов Ш.Х., Марданов Р.Ф., Гильфанов А.К., Шарафутдинов В.Ф., Никоненкова Т.В. Математические модели переноса загрязнений в окружающей среде / Ш.Х. Зарипов, Р.Ф. Марданов, А.К. Гильфанов, В.Ф. Шарафутдинов, Т.В. Никоненкова - Казань: Казан. ун-т, 2018.

6. Brancher, M; Piringer, M; Franco, D; Belli Filho, P; De Melo Lisboa, H; Schauberger, G Assessing the inter-annual variability of separation distances around odour sources to protect the residents from odour annoyance // J ENVIRON SCI-CHINA. 2019. №79.

7. Schauberger, G. and M. Piringer. Guideline to assess the protection distance to avoid annoyance by odour sensation caused by livestock husbandry // Proc. Fifth International Livestock Environment Symposium. 1997.

8. Williams, M.L. and N. Thompson. The effects of weather on odour dispersion from livestock buildings and from fields // Odor Prevention and Control or Organic Sludge and Livestock Farming. New York: 1985.

ОТРАСЛЕВАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА