Развитие методологии нормирования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух применительно к объе к там стройиндустрии
На правах рукописи
Двинянина ОЛЬГА ВИКТОРОВНА
развитие методологии нормирования выбросов
вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный
воздух применительно к объектам стройиндустрии
| 05.23.19 | Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства |
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».
| Научный руководитель доктор технических наук, профессор | АЗАРОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ |
| Официальные оппоненты: | |
| доктор технических наук, профессор | МЕНЗЕЛИНЦЕВА НАДЕЖДА ВАСИЛЬЕВНА ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», декан факультета «Инженерные системы и техносферная безопасность» |
| кандидат технических наук, доцент | МИШТА ВАЛЕРИЙ ПАВЛОВИЧ ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», доцент кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» |
| Ведущая организация: | Санкт-Петербургский научно-исследовательский Центр экологической безопасности Российской академии наук (НИЦЭБ РАН) |
Защита состоится 23 мая 2012 г. в 1000 на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ФГБОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».
Автореферат разослан 23 апреля 2012г.
| Ученый секретарь диссертационного совета |  | Юрьев Ю.Ю. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В практике воздухоохранной деятельности Российской Федерации (РФ), в том числе на предприятиях стройиндустрии, при использовании гигиенических критериев качества атмосферного воздуха населенных мест нормируются все вредные (загрязняющие) вещества (ЗВ), для которых установлены соответствующие нормативы. Количество ЗВ, для которых разработаны такие критерии, уже составляет более двух тысяч, и разработки для других ЗВ продолжаются. В результате нормированию подлежит большое число ЗВ, выбросы которых не оказывают существенного воздействия на атмосферный воздух населенных мест, что приводит к выполнению большого объема бесполезных работ по нормированию, а затем и по контролю выбросов этих веществ, затрудняя концентрацию внимания на основных загрязнителях.
На устранение этой проблемы направлено требование ст. 22 Федерального закона от 04.05.1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» - на основании данных о результатах инвентаризации выбросов ЗВ в атмосферный воздух должны устанавливаться источники выбросов и перечни ЗВ, подлежащие государственному учету и нормированию. Реализация новых положений действующих законов и постановлений Правительства РФ, реализация целевых ориентиров и показателей социально-экономического развития России до 2020 года, а также целевых индикаторов, включающих сокращение выбросов ЗВ в атмосферный воздух, снижение доли городов с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха требует разработки алгоритмов современных подходов к установлению перечней ЗВ и источников их выбросов, подлежащих нормированию, а также к определению категории объекта хозяйственной и иной деятельности по степени воздействия его выбросов на атмосферный воздух с целью конкретизации требований при постановке на учет и при получении разрешительной документации.
Объекты стройиндустрии, связанные с производством цемента, асфальто-бетонное производство и т.п., являются источниками поступления в атмосферный воздух основных ЗВ, таких как оксид и диоксид азота, углерода оксид, серы диоксид и взвешенные вещества, а также специфических: неорганических пылей с различным содержанием диоксида кремния, металлов и их солей, летучих органических соединений и пр. В связи с этим, учет специфики таких объектов при развитии и совершенствовании методологии нормирования выбросов и установлении нормативов ПДВ (ВСВ) является весьма актуальным.
Таким образом, развитие методологии нормирования в части ограничения перечня ЗВ, подлежащих учету и нормированию, и ранжирования предприятий по степени воздействия их выбросов на атмосферный воздух является актуальной и своевременной задачей.
Целью работы является совершенствование методов нормирования выбросов ЗВ в атмосферный воздух при строительстве и эксплуатации объектов городского хозяйства в части установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию, и определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- проведение анализа недостатков существующих подходов к установлению перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию;
- вывод формулы для критерия, характеризующего степень опасности выбросов ЗВ конкретного предприятия;
- разработка алгоритма установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию;
- проведение анализа недостатков существующих методов определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;
- разработка алгоритма определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;
- проведение апробации методов установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию, и определения категории предприятия по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха на предприятиях цементного и асфальтобетонного производства;
- разработка процедуры определения перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию для типовых производств;
- разработка типовых перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию, для цементного и асфальтобетонного производств;
- разработка рекомендаций по применению разработанных методов в целях совершенствования системы нормирования выбросов на предприятиях стройиндустрии.
Основная идея работы состояла в использовании дифференцированного подхода к хозяйствующим субъектам городского хозяйства при учете и нормировании выбросов ЗВ.
Методы исследования включали обобщение и анализ существующих научных и технических результатов. Проводились расчетные оценки максимальных приземных концентраций ЗВ в атмосферном воздухе по методике расчета рассеивания выбросов в атмосфере, согласованной в установленном порядке, и обработка полученных результатов математическими методами.
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием исследуемых процессов, подтверждена результатами практической апробации на основе обширного исходного материала (данные о параметрах выбросов различных основных и вспомогательных производств стройиндустрии; инструментальные наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха вблизи отдельных предприятий), использованием сертифицированных методик и программного обеспечения.
Научная новизна работы состоит в том, что
- впервые получена формула для критерия, характеризующего степень опасности выбросов ЗВ конкретного предприятия;
- разработана методология установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию;
- усовершенствован метод определения категории предприятия по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха.
Практическая значимость работы
- разработана процедура установления перечней ЗВ и источников выбросов, подлежащих государственному учету и нормированию;
- усовершенствована процедура определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха.
- разработаны типовые перечни ЗВ, подлежащих учету и нормированию, для цементного и асфальтобетонного производств;
- разработаны рекомендации по применению методов установления перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию, и определения категории объекта в целях совершенствования системы нормирования выбросов на предприятиях стройиндустрии.
Реализация результатов работы:
Основные результаты научных исследований по методологии установления перечней источников выбросов ЗВ, подлежащих нормированию и контролю, апробированы и использованы при разработке документов:
- по контракту с Минприроды РФ в 2009 году «Проект порядка и методов определения нормативов предельно допустимых выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и временно согласованных выбросов в атмосферный воздух»;
- «Порядок установления источников выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, подлежащих государственному учету и нормированию» утвержденный Приказом № 579 от 31.12.2010 г. Министерства природных ресурсов и экологии РФ;
- «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух», СПб, 2012 г., введенное в действие Минприроды РФ (№ 05-12-47/4521 от 29.03.2012 г.).
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
- полученные по результатам численных экспериментов зависимости, характеризующие уровень воздействия выбросов ЗВ хозяйствующих субъектов на атмосферный воздух;
- метод установления перечней ЗВ и источников выбросов ЗВ в атмосферный воздух, подлежащих учету и нормированию;
- усовершенствованный метод определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;
- разработанный типовой перечень ЗВ, подлежащих учету и нормированию при производстве цемента сухим способогм;
- разработанный типовой перечень ЗВ, подлежащих учету и нормированию при производстве асфальтобетона и подготовке минеральных и вяжущих материалов.
Апробация работы. Опытная апробация метода установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию, и метода определения категории хозяйствующего субъекта проведена посредством расчетного моделирования на ряде предприятий стройиндустрии с последующим сопоставлением результатов расчетов с результатами наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха.
Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях: Экологический форум "Уралэкология. Промышленная безопасность-2010" (г. Уфа, 2010 г.); ежегодный Международный конгресс «Атмосфера» (г. Санкт-Петербург, 2009–2012 гг.); Четвертая межрегиональная научно-практическая конференция «Вопросы экологической безопасности и охраны окружающей среды» (г. Иркутск, 2011 г); Четвертый семинар – слушания «Развитие подходов к управлению качеством воздуха: национальный и региональный аспекты» (г. Евпатория. Украина, 2011 г); Всероссийский форум экологов при поддержке Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); семинар «Нормативно-правовые и методические основы охраны окружающей среды» "НПП "ЛОГУС" (г. Москва, 2011 г.), Семинар-совещание в Департаменте Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Северо-Западному федеральному округу (г. Санкт-Петербург, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано девять научных работ, в том числе 3 статьи – в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий (Вестник «ВолгАСУ» № 2, 2011 г.; Журнал «Экология и промышленность России» № 2, 2011 г., Журнал «Экология производства» № 4, 2011 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения, списка использованной литературы из 108 наименований и приложений. Объем диссертации - 122 страницы текста, содержит 24 таблицы, 17 рисунков.
содержание работы
Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулирована цель исследования и поставлены задачи для ее достижения, проанализированы предмет и объект исследования, практическая значимость и реализация полученных результатов работы, приводятся выносимые на защиту положения.
В первой главе анализируется опыт нормирования выбросов ЗВ в атмосферу в СССР и РФ, а опыт регулирования выбросов ЗВ в атмосферу в зарубежных странах, а также современное состояние проблемы учета и регулирования выбросов ЗВ в атмосферу у нас в стране и за рубежом; представлен обзор нормативно-правовых и методических документы по нормированию выбросов, действующие в РФ в настоящее время, действующих методик определения выбросов ЗВ источниками предприятий стройиндустрии и расчета рассеивания выбросов в атмосфере.
Указывается на различие в подходах к решению проблемы охраны атмосферы от загрязнения выбросами антропогенных источников в ряде стран Западной Европы и в России. В одном случае ограничения накладываются на объем выбросов конкретного производства без проведения комплексной оценки влияния этих выбросов на формируемые в атмосферном воздухе уровни концентраций ЗВ, в другом, необходимое снижение негативного воздействия выбросов определяется, исходя из оценки результатов воздействия выбросов конкретного источника на атмосферный воздух. Отмечается, что основным преимуществом первого подхода является универсальность требований к технологиям (установление предельного значения выброса, достижимое при помощи конкретной технологии). В результате промышленность во всех странах ориентируется на единые технические стандарты. Однако, при таком подходе отсутствует гарантия достаточности указанных мер для предотвращения экологического ущерба и обеспечения снижения ущерба экономически эффективным образом, т.е. получения наибольшего экологического эффекта при наименьших затратах. Кроме того, отсутствует гарантия соблюдения действующих нормативов качества атмосферного воздуха при использовании данной технологии.
В РФ развивается другой подход, при котором для определения величины негативного воздействия выбросов выполняются детальные оценки воздействия выбросов на основе данных о параметрах выбросов каждого источника, фоновом загрязнении воздуха, а также о метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника. Недостатком такого подхода является необходимость выполнения большого объема работ по нормированию выбросов ЗВ, не оказывающих значимого влияния на качество атмосферного воздуха населенных мест.
Степень негативного воздействия любого предприятия на атмосферный воздух характеризуется категорийностью данного предприятия как источника загрязнения атмосферного воздуха, что определяет необходимость и объем разработок нормативов выбросов, плана-графика контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов и плана мероприятий по регулированию выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий. Разработке и совершенствованию методов ранжирования предприятий по степени воздействия их выбросов на атмосферный воздух уделяется внимание уже в течение многих лет. Еще в приложении к «Рекомендациям по оформлению и содержанию проекта нормативов ПДВ» (М., 1990 г.) были даны рекомендации по объему и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в зависимости от категории промышленного объекта, однако отсутствовали разъяснения о методологии определения категории предприятия. В других документах предлагались различные способы ранжирования предприятий:
- рекомендации «Методического письма по вопросам ускорения и упрощения разработок нормативов ПДВ в XII пятилетке» (Л., Изд. ГГО, 1987) основаны на анализе результатов выбросов всех предприятий города (региона);
- в «Рекомендациях по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ» (Новосибирск, 1987) для определения категории опасности предприятий использовались данные о годовых выбросах ЗВ в атмосферу по форме статистической отчетности 2ТП-воздух.
Однако все эти способы ранжирования имели ряд недостатков, основным из которых является отсутствие учета воздействия выбросов предприятия на формирование уровня максимальных приземных концентраций и учета состояния существующего загрязнения атмосферного воздуха города, обусловленного выбросами всей совокупности объектов промышленности и автотранспорта на городских автомагистралях.
Во второй главе дано обоснование разработанных автором научно-методических подходов к усовершенствованию процедуры нормирования в части сокращения перечней ЗВ, подлежащих нормированию для конкретного предприятия, а также к определению категории предприятия как источника загрязнения атмосферного воздуха.
Как при установлении перечня ЗВ, подлежащих учету и нормированию, так и при определении категории, необходимо оценить степень воздействия на атмосферный воздух выбросов предприятием конкретных ЗВ. Такая оценка производится на основании результатов расчетов значений концентраций ЗВ, формируемых выбросами предприятия, по данным инвентаризации о параметрах выбросов ЗВ и их источников. При разработке метода установления перечня ЗВ, подлежащих учету и нормированию на предприятии, полагалось нецелесообразным включение в этот перечень ЗВ, выбросы которых не формируют зону концентраций, превышающих 0,1 ПДК, т.е. практически не оказывающих заметного воздействия на качество атмосферного воздуха. Предприятия с небольшим количеством источников выбросов слабой мощности должны иметь возможность установить необходимость учета и нормирования своих выбросов без проведения детальных расчетов рассеивания, на основании упрощенной оценки возможных уровней концентраций, гарантирующей непревышение расчетными концентрациями критического уровня. Необходимо предусмотреть возможность дополнения перечня ЗВ, не подлежащих учету и нормированию, по результатам проведения детальных расчетов загрязнения атмосферы.
Первоначально в качестве параметра, характеризующего опасность выбросов (Ф’j), автором была получена формула, приведенная в «Методическом пособии по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» (СПб, 2005). К ЗВ, не подлежащим нормированию, относятся вещества, для которых выполняется условие:
Ф’j 1 (2.1)
Данный метод сокращения перечня ЗВ, подлежащих нормированию использовался в течение ряда лет при разработке нормативов ПДВ для промышленных предприятий. Однако в процессе широкого практического применения выяснилась вероятность формирования в отдельных случаях значимых уровней концентраций (превышающих 0,1 ПДК) при величине критерия менее или равной 1 (Ф’j 1). С целью выявления значений величин расчетных концентраций, формируемых выбросами ЗВ, исключенных из нормирования, автором была проведена оценка возможных величин максимальных приземных концентраций при наиболее неблагоприятных для рассеивания сочетаниях метеорологических условий и параметров выбросов. Такая оценка показала, что, при выполнении условия Ф’j 1, максимальные приземные концентрации вблизи низких холодных источников с относительно небольшой скоростью выхода ГВС могут превышать 0,1 ПДК, что может привести к исключению из нормирования значимых выбросов ЗВ.
Поэтому, возникла необходимость получения формулы для критерия опасности выбросов, удовлетворение которому гарантирует непревышение уровня 0.1 ПДК расчетными максимальными приземными концентрациями. В то же для упрощения расчетов в формуле целесообразно задействовать минимум данных о параметрах выбросов ЗВ конкретных веществ отдельными источниками и не задействовать данные о метеорологической ситуации в конкретный момент времени, что позволит избежать детальных расчетов загрязнения атмосферы на начальном этапе нормирования.
С учетом этого автором была предложена формула для критерия опасности выбросов, полученная на основе формулы (2.11) ОНД-86 для максимального значения приземной концентрации ЗВ См (мг/м3) в случае предельно малых опасных скоростей ветра, характерных для низких холодных источников:
(2.2)
На рис. 1 приведены удельные величины максимальных концентраций для источников с типичными сочетаниями параметров выбросов ГВС, рассчитанные по ОНД-86 и по формуле (2.2) для разных высот источников.
Диапазоны изменения параметров, определяющих значение расчетной максимальной концентрации, характерные для действующих источников, достаточно широки. Для источников большой мощности с нагретыми выбросами (предприятия теплоэнергетики, металлургии, цементного производства и т.п.) с высотой выброса от 80 до 250 м, перегрев ГВС относительно окружающего воздуха может достигать 200оС, а объем выбрасываемой ГВС – более 1000 м3/с. Источники средней высоты могут выбрасывать 30-50 м3/с ГВС с температурой на 80-200оС превышающей температуру окружающего воздуха. Для слабо нагретых выбросов, а также в случае малой мощности источников, например для большинства вентиляционных выбросов, при высоте от 20 до 50 м, перегрев составляет 5-10 оС, а объем ГВС - 10-20 м3/с. Для низких и наземных источников выбросов (склады, стоянки автотранспорта, неплотности оборудования, погрузочно-разгрузочные работы и т.п.) обычно не характерны высокие температуры и скорости выхода ГВС. Выбросы таких источников могут быть организованными или неорганизованными.
Рис.1. Значения удельных величин См и С’м для типичных сочетаний параметров источников выбросов.
Как следует из рис. 1, во всех случаях оценочные значения максимальной концентрации, полученные по формуле (2.2), превышают аналогичные значения, рассчитанные по ОНД-86.
С использованием этой формулы автором разработан метод установления перечня вредных ЗВ, подлежащих учету и нормированию, предусматривающий на первом этапе расчет значения показателя опасности выбросов для каждого (j-того) ЗВ, выбрасываемого из i- того источника:
(2.3)
Рекомендуемое значение критерия для установления перечня ЗВ, подлежащих нормированию, – 0,1 (в долях ПДК), так как для ЗВ, концентрации которых не превышают 0,1 ПДК, не требуется учет фона, и с такими ЗВ при нормировании не учитываются группы суммации.
Важным моментом разработанного метода, является возможность дополнения перечня ЗВ, не подлежащих нормированию, по результатам расчетов рассеивания выбросов в атмосфере с учетом особенностей расположения источников загрязнения атмосферы относительно жилой зоны и других зон, к которым предъявляются повышенные экологические требования. Расчеты рассеивания выбросов ЗВ должны проводиться в соответствии с ОНД-86 c использованием согласованной в установленном порядке программы расчета загрязнения атмосферы.
По результатам расчетов в разрезе каждого j-го ЗВ перечень ЗВ, не подлежащих нормированию, дополняется теми ЗВ, для которых наибольшее значение приземной концентрации данного ЗВ в жилой зоне или в зонах, к которым предъявляются повышенные экологические требования, СНj, в долях ПДК не превышает 0,05:
СНj 0,05 (2.4)
Таким образом, процедура установления перечней ЗВ, подлежащих и не подлежащих учету и нормированию на предприятии, схематично представленная на рис. 2, предусматривает выполнение следующих этапов работ:
- на основании данных инвентаризации выбросов, для каждого ЗВ, выбрасываемого предприятием, рассчитывается значение показателя опасности выбросов 
;
- ЗВ, для которых выполняется условие 
0,1, включаются в перечень веществ, не подлежащих учету и нормированию;
- для остальных ЗВ проводятся расчеты рассеивания выбросов ЗВ в атмосфере, и определяется значение параметра СНj ;
- перечень ЗВ, не подлежащих учету и нормированию дополняется веществами, для которых выполняется условие (2.4);
- остальные вещества включаются в перечень веществ, подлежащих учету и нормированию на предприятии;
- если на предприятии все ЗВ не подлежат нормированию, то для них не устанавливаются нормативы ПДВ.
| Инвентаризация выбросов | ||||
Расчет  | ||||
 0,1 |  0,1 | |||
| Перечень ЗВ, не подлежащих учету и нормированию | Расчеты рассеивания выбросов ЗВ | |||
| СНj 0,05 | СНj 0,05 | |||
| Перечень ЗВ, подлежащих учету и нормированию | ||||
Рис. 2. Схема формирования перечня ЗВ, подлежащих учету и нормированию.
Следующее направление научно-методических проработок, выполненных автором, касается определения категории предприятия как источника загрязнения атмосферного воздуха.
Как упоминалось выше, в имеющихся способах ранжирования предприятий отсутствует оценка вклада их выбросов в формирование уровней максимальных приземных концентраций. Поэтому, при непосредственном участии автора, разработана методология определения категории предприятия, основанная на учете степени негативного воздействия конкретного объекта на атмосферный воздух, исходя из действующих критериев качества атмосферного воздуха (по результатам расчетов загрязнения атмосферы) и объемов валовых выбросов ЗВ, с учетом показателей их возможного разбавления в атмосфере.
Категория предприятия определяется на основании расчетов рассеивания выбросов ЗВ в соответствии с ОНД-86 с использованием согласованной в установленном порядке программы расчета загрязнения атмосферы. По результатам расчетов в разрезе каждого j-го ЗВ, выбрасываемого источниками предприятия, рассчитывается параметр gj.
Параметр gj рассчитывается по формуле:
(3.1)
Параметр gпр соответствует наибольшему из всех параметров gj по отдельным ЗВ (группам ЗВ):
3. Предприятия, для которых выполняется условие:
gпр 0,1 (3.2)
относятся ко 4-й категории.
4. При выполнении условия:
0,1 < gпр 1 (3.3)
предприятие относится к 3-й категории.
5. Для определения 1-й и 2-й категорий (из числа, не отнесенных к 4-й и 3-й категориям) рассчитывается параметр К:
(3.4)
N – число ЗВ, выбрасываемых объектом;
Мj (т/год) – значение валового выброса j-го ЗВ источниками выбросов за год.
Если среднесуточное значение ПДК (ПДКСС,j ) для какого-либо ЗВ не установлено, в знаменателе формулы (3.4), указывается значение максимальной разовой ПДК (ПДКмр,j ) или ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВj).
- При одновременном выполнении условий:
(3.5)
предприятие относится к 1-й категории.
- Предприятия, не отнесенные к 1-й категории, для которых одновременно выполняются условия:
(3.6)
относятся ко 2-й категории.
Критические значения параметров для отнесения предприятия к определенной категории сведены в табл. 1.
Таблица 1 – Значения критериев для определения категории предприятий
| Категория | (СНj+СФj)/ПДК | Параметр К |
| IV | < 0,1 | ------------ |
| III | 0,1 1 | ------------ |
| II | 1 | < 10’000 |
| I | 1 | 10’000 |
Рассматриваемые показатели категорийности предприятий по мере возрастания вклада выбросов предприятия в формирование уровней приземных концентраций в атмосферном воздухе гарантируют ужесточение категории объекта:
- Для предприятий 4-й категории степень негативного воздействия их выбросов на атмосферный воздух не превышает 10% от величины используемых критериев качества атмосферного воздуха. В отношении таких объектов, оказывающих минимальное воздействие на окружающую среду, предполагается не применять меры государственного регулирования.
- К третьей категории относятся предприятия, выбросы которых не создают условий для нарушения стандартов качества атмосферного воздуха в селитебных зонах. Для таких предприятий необходимо проведение расчетов загрязнения атмосферы, но не требуется разработка природоохранных мероприятий и нормативы ПДВ могут устанавливаться на уровне существующих выбросов.
- Выбросы предприятий 2-й категории в отдельные периоды времени могут создавать зоны повышенного загрязнения в районах жилой застройки, их вклад в среднегодовое загрязнение не превышает допустимого. Для таких предприятий необходима разработка мероприятий по снижению негативного воздействия на атмосферный воздух максимальных разовых выбросов.
- В 1-ю категорию относятся предприятия, выбросы которых создают особенно значимую нагрузку на атмосферный воздух в районе их расположения, для снижения которой необходимо проведение комплекса мероприятий по сокращению как максимальных разовых, так и валовых выбросов ЗВ. В зонах загрязнения, обусловленных выбросами таких предприятий, концентрации могут в несколько раз превышать критерии качества атмосферного воздуха. Также необходим тщательный контроль за их выбросами.
Данная методология была включена в «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» (СПб, 2005) и уже в течение 7 лет успешно применяется при разработке проектов нормативов ПДВ для предприятий на территории России.
В третьей главе приведены результаты расчетного моделирования рассеивания выбросов ЗВ в атмосферном воздухе от источников ряда производств стройиндустрии. С помощью расчетного моделирования рассеивания выбросов в атмосфере определена степень воздействия выбросов ЗВ цементного и асфальтобетонного производств (АБЗ), представлены характеристики этих производств как источников загрязнения атмосферы, а также процедура и результаты проведенных расчетов выбросов ЗВ и расчетов рассеивания выбросов в атмосфере. Приводятся результаты апробации усовершенствованного метода определения категории и установления перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию, на примере цементного завода и АБЗ.
Практика воздухоохранной деятельности показывает, что из предприятий, производящих строительные материалы, наиболее значимое влияние на загрязнение атмосферного воздуха, оказывают выбросы цементных заводов, особенно на этапе обжига сырьевой смеси.
Выбросы цементных заводов часто формируют уровни концентраций в атмосферном воздухе в несколько раз превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК) на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и территорий близлежащих жилых зон по трем компонентам пыли (пыль неорганическая с содержанием SiO2 менее 20%, от 20 до 70% и более 70%), а также по группе суммации ЗВ, включающей оксид углерода и пыль цементного производства. Значения параметра «К», рассчитанного по формуле (3.4) в большинстве случаев превышают критическое значение, равное 10000. Поэтому цементные заводы, как правило, относятся к предприятиям 1-й категории. В таблице 2 в качестве примера представлены количественные результаты определения перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию, для двух цементных заводов с разным способом производства цемента.
Таблица 2 – Примеры определения перечней ЗВ, подлежащих нормированию на цементных заводах
| Способ производства цемента | Число загрязняющих веществ | |||
| общее |  0,1 | концентрация 0,05 ПДК | Подлежащих учету и нормированию | |
| По сухому способу | 38 | 6 | 25 | 7 |
| По мокрому способу | 56 | 10 | 37 | 9 |
Как показывают результаты расчетов, нормировать на рассмотренном цементном заводе целесообразно порядка 20% от общего количества наименований выбрасываемых ЗВ. Доля ЗВ, подлежащих нормированию на предприятиях цементной отрасли, зависит от мощности основного производства, состава и параметров источников выбросов вспомогательных служб, а также от удаленности от предприятия жилых районов и зон, к которым предъявляются повышенные экологические требования.
Заводы по производству асфальтобетонных смесей, являются значимыми источниками воздействия на атмосферный воздух. Превалирующий вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносится выбросами пыли с содержанием диоксида кремния. Наиболее интенсивное пылевыделение характерно для источников неорганизованных выбросов, таких как открытые склады хранения материалов, дробление и сортировка щебня, бункеры-дозаторы, работы бульдозера и автотранспорта на территории промышленной зоны предприятия. Устройство для таких источников аспирируемых укрытий в большинстве случаев сталкивается со значительными сложностями, обусловленными габаритным оборудованием и особенностями технологических процессов.
Выбросы основных технологических установок асфальтобетонного производства обычно не приводят к нарушению критериев качества воздуха населенных мест. Формируемые на границах прилегающих жилых зон уровни концентраций пыли достигают значений от 0,28 до 0,81 ПДК, что в значительной мере зависит от того, на сколько удалена от границы производственной зоны предприятия селитебная зона. Рассмотренные АБЗ относятся к 3-й категории.
В таблице 3 представлены количественные результаты определения перечней ЗВ, подлежащих нормированию для рассмотренного АБЗ.
Как следует из результатов расчетов, количество ЗВ, выбросы которых целесообразно нормировать на АБЗ, составляет 30-40%.
Таблица 3 – Примеры определения перечней ЗВ, подлежащих нормированию на АБЗ
| Предприятие | Число загрязняющих веществ | |||
| общее |  0,1 | концентрация 0,05 ПДК | Подлежащих учету и нормированию | |
| АБЗ № 1 | 18 | 4 | 6 | 8 |
| АБЗ № 2 | 22 | 5 | 8 | 9 |
| АБЗ № 3 | 14 | 6 | 2 | 6 |
Доля ЗВ, подлежащих нормированию на АБЗ различной мощности и с разным составом вспомогательных производств, может составлять от 25% до 64% от общего числа выбрасываемых ЗВ.
Далее в этой главе даны оценки воздействия на атмосферный воздух при
- розжиге цементных вращающихся печей на газовом и жидком топливе при производстве цемента по сухому способу;
- приготовлении асфальтобетона на типовом технологическом оборудовании.
Произведены вариантные расчеты рассеивания в атмосферном воздухе выбросов ЗВ, в результате чего получены расчетные значения концентраций этих ЗВ на различных расстояниях от источников выброса для типового оборудования этих производств. По результатам расчетов сформированы типовые перечни ЗВ, подлежащих учету и нормированию при осуществлении этих технологических процессов. Анализ перечней значимых с точки зрения воздействия на атмосферный воздух вредных примесей для предприятий строительной индустрии показывает, что наиболее неблагоприятное влияние оказывают выбросы различных аэрозолей (металлов, их солей, пылей с различным содержанием соединений кремния и др.).
Проведена оценка количества валовых (тонн/год) выбросов ЗВ, не подлежащих учету и нормированию, на конкретных предприятиях стройиндустрии. На рис. 3 показаны доли в общем валовом (годовом) выбросе на предприятии (М, т/г) валового выброса Nнорм веществ, подлежащих учету и нормированию (Мнорм, т/г).
Как следует из рис. 3, доля валового выброса веществ, подлежащих учету и нормированию, составляет более 92-97% от общего валового выброса предприятия. Таким образом, вклад выбросов веществ, не подлежащих учету и нормированию, незначителен как в формирование уровней разовых, так и среднегодовых концентраций, и не превышает 10% от общего вклада выбросов предприятия.
Рис. 3. Доля валового (т/г) выброса ЗВ, подлежащих нормированию, в общем выбросе.
Глава 4 посвящена анализу возможных мер снижения негативного воздействия выбросов ЗВ на атмосферный воздух предприятиями стройиндустрии.
Приведены конкретные рекомендации по совершенствованию технологических процессов в целях снижения влияния выбросов ЗВ на атмосферный воздух при производстве цемента и асфальтобетонных смесей, а также сопутствующих им технологических процессах, таких как дробильно-сортировочные, погрузо-разгрузочные, хранение сыпучих материалов и пр.
Даны рекомендации по использованию разработанных методов установления перечней ЗВ, подлежащих учету и нормированию, и определения категории предприятия по степени воздействия его выбросов на атмосферный воздух при:
- ведении учета выбросов загрязняющих веществ;
- разработке нормативов предельно допустимых выбросов;
- обеспечении реализации федеральных и региональных целевых программ охраны атмосферного воздуха;
- разработке технических нормативов выбросов;
- проведении оценки воздействия на окружающую среду при разработке проектной документации на строительство новых объектов или реконструкцию действующих;
- планировании и осуществлении мероприятий по улавливанию, утилизации, обезвреживанию выбросов ЗВ, сокращению или исключению таких выбросов;
- внедрении малоотходных и безотходных технологий в целях снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха;
- проведении производственного контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов ЗВ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе решены актуальные задачи развития методологии нормирования выбросов ЗВ применительно к объектам стройиндустрии, касающиеся сокращения перечня веществ, подлежащих учету и нормированию на конкретном предприятии, и ранжирования предприятий по степени воздействия их выбросов на атмосферный воздух, разработаны рекомендации по совершенствованию и оптимизации системы нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для предприятий стройиндустрии.
На основании проведенных теоретических исследований и расчетного моделирования можно сделать следующие выводы:
- проведен анализ недостатков существующей процедуры нормирования выбросов ЗВ в атмосферный воздух в России и в зарубежных странах;
- проведен анализ факторов, влияющих на величину расчетной приземной концентрации загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий;
- получена формула для критерия, характеризующего степень опасности выбросов ЗВ конкретного предприятия;
- разработан метод установления перечней вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих государственному учету и нормированию;
- проведен анализ недостатков существующих методов определения категории хозяйствующего субъекта по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;
- разработан метод определения категории предприятия по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха;
- проведена апробация методов установления перечней ЗВ, подлежащих государственному учету и нормированию, и определения категории предприятия по степени воздействия его выбросов на качество атмосферного воздуха на предприятиях цементного и асфальтобетонного производств;
- разработаны типовые перечни ЗВ, подлежащих учету и нормированию, для цементного и асфальтобетонного производств;
- разработаны рекомендации по совершенствованию системы нормирования выбросов на предприятиях цементного и асфальтобетонного производств.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; Мj - суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятному режиму выброса предприятия в целом; ПДКмр, j (мг/м3) - разовая предельно допустимая концентрация j-го ЗВ в атмосферном воздухе населенных мест; Fj – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ в атмосферном воздухе (для газообразных и жидких примесей F = 1; для твердых – F = 3); Hj,i (м) - значение высоты i-го источника предприятия, из которого выбрасывается данное ЗВ; СН j – наибольшее значение (в долях ПДКj) максимальной приземной концентрации j-го ЗВ при наиболее неблагоприятном режиме выбросов на границе территорий, в отношении которых устанавливаются нормативы допустимых выбросов; С’ф j – значение фоновой концентрации j-го ЗВ в зоне влияния источников выброса этого ЗВ без учета влияния выбросов других источников, не принадлежащих данному предприятию.
основное содержание диссертации отражено
в следующих публикациях:
| Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ |
1. Двинянина О.В. Определение перечней вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих нормированию, на объектах стройиндустрии /О.В. Двинянина, А.Ю. Недре // Вестник Волгогр. гос. арх.-строит. ун-та. – Волгоград, 2010. - № 20 (39). – С. 184-188.
2. Двинянина О.В. Результаты опытной апробации методологии определения перечня вредных веществ, подлежащих нормированию /О.В. Двинянина, И.Н. Нахимовская // Экология и промышленность России. – Москва, 2011. – февраль 2011. – С. 29-31.
3. Двинянина О.В. О методологии определения перечня веществ, выбрасываемых в атмосферу /О.В. Двинянина, И.Н. Нахимовская // Экология производства. – Москва, 2011. – № 4 апрель 2011. – С. 44-50.
| Отраслевые издания и материалы конференций |
4. Двинянина О.В. О категории предприятий по степени воздействия их выбросов на атмосферный воздух. Сборник статей «Охрана воздушного бассейна городов и промышленных регионов», СПб., 2000. – с. 64-75.
5 Двинянина О.В. Методические аспекты воздействия предприятий на атмосферный воздух. Сборник статей «Проблемы охраны атмосферного воздуха», СПб., 2000. – с. 96-104.
6. Двинянина О.В., Нахимовская И.Н. Результаты опытной апробации методологии определения перечня вредных веществ, подлежащих нормированию. В сборнике трудов НИИ Атмосфера "Проблемы охраны атмосферного воздуха" СПб, 2010. – с. 33-38.
7. Н.С.Буренин, О.В.Двинянина, И.Н. Нахимовская. Методические аспекты модернизации системы нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Сборник трудов ОАО «НИИ Атмосфера», СПб., 2011 г. – с. 25-32.
8. Н.С.Буренин, О.В. Двинянина. О целесообразности формирования перечней регулируемых загрязняющих веществ для учета и нормирования выбросов в атмосферу. Журнал «Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера». № 2, СПб, 2010. – с. 37-42.
9. Н.С.Буренин, О.В.Двинянина. Методические подходы к дифференциации хозяйствующих субъектов по степени негативного воздействия их выбросов на атмосферный воздух. Журнал «Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера». № 2, СПб, 2011. – с. 31-33
Двинянина ОЛЬГА ВИКТОРОВНА
развитие методологии нормирования выбросов
вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный
воздух применительно к объектам стройиндустрии
| 05.23.19 | Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства |
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать 19.04.2012г. Заказ № 219 Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0
Формат 60 х 84 1/16
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Типография ИУНЛ
Волгоградского государственного технического университета
400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7
