Совершенствование основ нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для промышленных предприятий в районе расположения зеленых зон городского хозяйства

На правах рукописи

ШАРЫГИНА ИРИНА ОЛЕГОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВ НОРМИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В РАЙОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ЗОН ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

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 кандидат технических наук, доцент	МЕНЗЕЛИНЦЕВА НАДЕЖДА ВАСИЛЬЕВНА ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», декан факультета «Инженерные системы и техносферная безопасность» МИШТА ВАЛЕРИЙ ПАВЛОВИЧ ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», доцент кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности»
Ведущая организация:	ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Защита диссертации состоится 23 мая 2012 г. в 1200 на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» 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 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Действующая система нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух промышленных предприятий и других производственных объектов города основана на использовании гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха, выраженных максимальными разовыми и среднесуточными концентрациями загрязняющих веществ. Однако, их использование в качестве нормативной базы для ограничения техногенного загрязнения атмосферного воздуха городских территорий не обеспечивает экологическую безопасность зеленых зон городов. Поэтому в системе нормирования выбросов необходимо использовать экологические нормативы, выраженные среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ, направленные на сохранение зеленых насаждений, как наиболее чувствительного элемента городского хозяйства. Не случайно в Перечень поручений по реализации послания Президента Федеральному Собранию, утвержденный Президентом РФ от 6 декабря 2010 года № ПР-3534 вошло задание разработать нормативы качества окружающей среды, учитывающие состояние и особенности конкретных территорий, положив их в основу системы нормирования воздействия хозяйствующих субъектов на окружающую среду.

Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на совершенствование системы нормирования выбросов для промышленных предприятий, находящихся в районе расположения зеленых зон, разработку процедуры установления предельно допустимых выбросов (ПДВ) с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» и ОАО «НИИ Атмосфера».

Цель работы – разработать методологические основы системы нормирования выбросов для предприятий, влияющих на качество атмосферного воздуха территорий зеленых зон городского хозяйства, с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Сравнительный анализ уровня загрязнения атмосферного воздуха и состояния зеленых зон городского хозяйства крупных промышленных городов (Санкт-Петербург, Москва, Красноярск).
2. Обобщение данных по токсикологической и физико-химической характеристике загрязняющих веществ, поступающих от объектов строительной индустрии, и механизму их действия на зеленые насаждения в городской среде.
3. Для прогноза состояния зеленых зон, как элемента городского хозяйства, получение расчетных зависимостей показателей состояния зеленых насаждений от концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе.
4. Разработка методических подходов к оценке состояния зеленых зон городского хозяйства под воздействием загрязняющих веществ для предприятий строительной индустрии.
5. Разработка процедуры установления нормативов ПДВ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха для промышленных предприятий строительной индустрии в районе расположения зеленых зон городского хозяйства.
6. Апробация метода установления нормативов ПДВ для ряда предприятий строительной индустрии с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха.
7. Определение основных мероприятий по сокращению выбросов загрязняющих веществ на объектах строительной индустрии, направленных на снижение негативного воздействия промышленных выбросов, на состояние зеленых зон городского хозяйства.

Основная идея работы состоит в разработке основ системы нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для промышленных предприятий строительной индустрии с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха с целью повышения уровня экологической безопасности городских территорий.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов; обработку результатов натурных исследований методами математической статистики и анализа с применением ПЭВМ; сводные расчеты уровня загрязнения атмосферного воздуха для городских территорий.

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа; моделированием изучаемых процессов с применением лицензированной программы УПРЗА «Эколог», версия 3; методами математической статистики с применением ПЭВМ и лицензированных программ: “Microsoft Excel”, “Curve Expert 1.4”.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- получены расчетные зависимости для показателей состояния зеленых зон городского хозяйства от концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе;

- усовершенствован метод расчета численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха для территорий зеленых насаждений городского хозяйства и проведены расчеты этих показателей для ряда территорий, находящихся в зоне влияния предприятий строительной индустрии;

- разработан методический подход к оценке состояния зеленых зон городского хозяйства под воздействием загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе;

- разработаны методологические основы системы нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для промышленных предприятий строительной индустрии с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха.

Практическое значение работы заключается в:

- разработке рекомендаций по нормированию выбросов загрязняющих веществ для предприятий строительной индустрии в районе расположения зеленых зон городского хозяйства;

- получении технического и методического инструментария для оценки и прогноза состояния зеленых зон городского хозяйства под воздействием выбросов на территории объектов зеленых насаждений;

- реализации мероприятий, направленных на ограничение техногенного загрязнения рассматриваемых территорий городского хозяйства.

Реализация результатов работы:

Основные результаты научных исследований автора использованы в следующих документах:

• "Методическое пособие по расчету, нормированию и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферного воздуха", введенное в действие Минприроды России (№ 5-12-47/4521 от 29.03.2012 г);
• отчет НИР, выполненный по контракту с Минприроды РФ в 2010 году "Проект порядка и методов определения нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух";
• "Пособие по нормированию выбросов загрязняющих веществ с целью соблюдения экологических нормативов качества атмосферного воздуха", утвержденное НТС ОАО "НИИ Атмосфера" (протокол № 9 от 7.12.2010 г);
• "Порядок организации разработки и утверждения экологических нормативов качества атмосферного воздуха", утвержденное НТС ОАО "НИИ Атмосфера" (протокол № 9 от 7.12.2010 г);
• Пособие «Использование экологических нормативов качества атмосферного воздуха» для студентов, обучающихся по специальностям "Защита окружающей среды» и "Инженерная защита окружающей среды".

Основные научные положения, выносимые на защиту:

• Методологические основы подхода к оценке состояния зеленых зон городского хозяйства под воздействием загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе.
• Усовершенствованная система нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для промышленных предприятий, находящихся в районе расположения зеленых зон городского хозяйства.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: «Научно-практической конференции "Экологические проблемы исторических парков Санкт-Петербурга и окрестностей"» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.); Экологическом форуме и выставке "Уралэкология. Промышленная безопасность-2010" (г. Уфа, 2010 г.); Международной конференции "Развитие регионального сотрудничества в области управления качеством атмосферного воздуха в рамках Восточного направления Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния" (г. Новополоцк. Беларусь. 2010 г); Третьем Молодежном экологическом Конгрессе "Северная Пальмира" (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); Всероссийском симпозиуме "Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные технологии" (г. Москва, 2011 г.); семинаре "Нормативно-правовые и методические основы охраны окружающей среды " "НПП "ЛОГУС" (г. Москва, 2011 г.); ежегодных Санкт-Петербургских международных воздушных конгрессах "Атмосфера" (г. Санкт-Петербург, 2010–2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 11 научных работ, в том числе, 3 статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ (Вестник «ВолгГАСУ» Вып. 20, 2010 г.; Журнал «Экология и промышленность России» № 11, 2011 г., Журнал «Экология урбанизированных территорий № 2, 2011).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем диссертации включает 167 страниц, содержащие 18 таблиц, 20 рисунков, список используемой литературы из 117 наименований и 8 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи, основная идея работы, определены методы исследования, научная новизна и практическая значимость, представлены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.

В первой главе работы представлен аналитический обзор научной и практической деятельности в области оценки воздействия загрязняющих веществ на зеленые зоны промышленных городов. При этом проведен анализ показателей загрязнения атмосферного воздуха над территориями зеленых зон городских хозяйств, так как с ними связано прямое (в газово-пылевой форме) воздействие загрязняющих веществ и опосредованное (косвенное) влияние на зеленые насаждения через загрязненные осадки, почвы, или грунтовые воды. Выделены приоритетные загрязняющие вещества для зеленых насаждений, повреждения которыми увеличивают затраты городского хозяйства на их содержание и восстановление.

Одним из методов снижения негативного влияния промышленных выбросов на городское хозяйство является учет экологических нормативов качества атмосферного воздуха, характеризующих состояние и особенности конкретных территорий, в системе нормирования воздействия хозяйствующих субъектов на окружающую среду.

В первой главе также приведен обзор законодательных документов Российской Федерации, в которых отражены требования по использованию экологических нормативов качества атмосферного воздуха в воздухоохранной деятельности. Описан российский и зарубежный опыт установления численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха (ПДКэ.н ). Несмотря на ряд законодательных документов, до настоящего времени экологические нормативы качества атмосферного воздуха не нашли применения в действующей системе нормирования выбросов, что определяется отсутствием нормативно-методической базы, регламентирующей процедуру их использования. Таким образом, для повышения экологической безопасности городских территорий необходимо разработать методический подход к оценке состояния зеленых зон городского хозяйства под воздействием загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, и методологические основы нормирования выбросов с использованием экологических нормативов качества атмосферного воздуха для промышленных предприятий, влияющих на качество атмосферного воздуха зеленых зон города.

Во второй главе работы приведены результаты исследований по оценке воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, на состояние зеленых зон городского хозяйства.

Для исследования вопроса ответной реакции зеленых насаждений на уровни загрязнения атмосферного воздуха в условиях городской среды в качестве базовых были использованы данные мониторинга состояния зеленых насаждений, проводимого Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и экологической безопасности Санкт-Петербурга на 100 пробных площадках города, в результате которого определяется балл состояния древостоя (Бсд) и индекс состояния (Iс) деревьев. Проанализированы также данные средних выпадений серы (мг/м2/год) на территорию Санкт-Петербурга, рассчитанных по квадратам города со сторонами 250 х 250 м.

Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха на территориях пробных площадок зеленых зон автором проведены сводные расчеты загрязнения атмосферного воздуха выбросами 1295 предприятий, насчитывающих более 14200 источников выбросов и 1500 участков автомагистралей города для загрязняющих веществ, оказывающих негативное воздействие на зеленые насаждения. При проведении сводных расчетов среднегодовых концентраций для диоксида азота и диоксида серы в качестве критериев оценки (ПДКэ.н.j) использовались критические уровни, установленные для растительности Директивой 2008/50/ЕС от 21 мая 2008 года о качестве атмосферного воздуха и чистом воздухе для Европы, для остальных веществ - предельно допустимых концентраций, принятые по "Временным нормативам предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное воздействие на лесные насаждения в районе музея-усадьбы "Ясная Поляна".

На примере городского хозяйства Санкт-Петербурга получены регрессивные зависимости состояния зеленых зон городского хозяйства (балла состояния и индекса состояния зеленых насаждений) от уровня загрязнения атмосферного воздуха по диоксиду серы, взвешенным веществам, пыли неорганической 20%<SiO2<70%, оксиду углерода, а также от показателя выпадений серы (мг/м2/год) на территорию города. Полученные зависимости описаны уравнениями, представленными в таблице 1, 2, 3.

Анализ результатов проделанной работы говорит о том, что зависимости между показателями состояния зеленых насаждений и уровнями загрязнения атмосферного воздуха соответствуют умеренным (R=0,30-0,47) связям. Отсутствие тесной корреляционной зависимости между исследуемыми показателями объясняется воздействием целого ряда факторов, помимо загрязнения атмосферного воздуха, влияющих на состояние зеленых насаждений (применение токсичных противогололедных реагентов, механические повреждения, грибковые болезни и т. п.), влияние которых не оцениваются в составе данной работы.

Таблица 1-Расчетные зависимости балла состояния зеленых зон (Бсд) от уровня загрязнения атмосферного воздуха

Вещество	Расчетные уравнения	Коэффициент корреляции R
SO2	Бсдз.н.SO2	0,42
CO	Бсд1,1355+0,2611з.н. CO	0,38
Пыль 20%<SiO2< 70%	Бсдз.н. пыль	0,37
Взвешенные вещества	Бсдз.н. в.в	0,44

Таблица 2-Расчетные зависимости индекса состояния зеленых зон (Iс) от уровня загрязнения атмосферного воздуха

Вид зеленого насаждения		Вещество	Расчетные уравнения	Коэффициент корреляции R
	Липа	SO2	Iс 10,7095 1,3729 з.н.SO2	0,47
	Липа	Взвешенные вещества	Iсз.н. в.в	0,30
	Вяз	SO2	Iс10,23590,7973з.н.SO2	0,46
	Вяз	Взвешенные вещества	Iс10,29148,0643з.н. в.в	0,37

Таблица 3- Расчетные зависимости балла состояния (Бсд) и индекса состояния зеленых зон (Iс) от показателя выпадения серы ()

Показатель состояния зеленых зон	Расчетные уравнения	Коэффициент корреляции R
Бсд	Бсд	0,42
Iс (липа)	Iс	0,47
Iс (вяз)	Iс	0,46

Сопоставление результатов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и данных мониторинга состояния зеленых насаждений с применением ГИС, позволило выявить зоны, где ослабление зеленых насаждений вызвано повышенными концентрациями загрязняющих веществ, содержащимися в атмосферном воздухе (рис. 1), а также выделить источники (ИЗА), ответственные за основной вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха данных территорий.

Наряду с объектами энергетики и автотранспорта к таким источникам относятся и предприятия строительной индустрии (асфальтобетонные и железобетонные заводы, домостроительные комбинаты и т. п.). На выноске рис.1 представлен основной вкладчик в уровень загрязнения атмосферного воздуха объекта зеленых насаждений (зона 2) - крупное предприятие транспортной инфраструктуры городского хозяйства, на территории которого располагаются объекты строительной индустрии (открытые склады и узлы пересыпки сыпучих грузов), энергетики, транспорта.

Рис.1. Зоны ослабления зеленых насаждений городского хозяйства

Санкт-Петербурга под воздействием загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе. На выноске основной вкладчик в уровень загрязнения атмосферного воздуха объекта зеленых насаждений (зона 2).

Используя материалы выполненных исследований, автором был разработан методический подход к оценке состояния зеленых зон с учетом экологических нормативов. Суть данного подхода состоит в том, что для источников, которые удовлетворяют требованию

q з.н j 0,05 ПДКэ.н j, (1)

проводятся детальные расчеты уровня загрязнения атмосферного воздуха, с использованием экологических нормативов в качестве критерия. Сопоставляя данные мониторинга состояния зеленых зон городского хозяйства и уровней загрязнения атмосферного воздуха, создаваемого выбросами данных источников, с использованием ГИС, методов анализа, выявляются зоны ослабления зеленых насаждений под воздействием выбросов предприятий и автотранспорта. Для основных вкладчиков в уровень загрязнения атмосферного воздуха данных зон автор предлагает осуществлять нормирование выбросов загрязняющих веществ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха (ПДКэ.нj.) дополнительно к существующей системе нормирования, основанной на гигиенических нормативах. Предлагается также применять разработанные автором уравнения, приведенные в табл. 1,2,3, для прогноза состояния зеленых зон с учетом данных о выбросах предприятий и автотранспорта городского хозяйства на перспективу.

Третья глава работы посвящена технологическим аспектам расчета нормативов ПДВ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха для промышленных предприятий, в т. ч. предприятий строительной индустрии. Особенностью нормирования выбросов загрязняющих веществ для предприятий, оказывающих влияние на зеленые зоны городского хозяйства, является необходимость использования в качестве критериев оценки значения, выраженные среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ (ПДКсг) в атмосферном воздухе, наиболее характерными с точки зрения длительного воздействия на зеленые насаждения.

В главе рассмотрены основные составляющие системы нормирования выбросов с учетом дополнительных требований в части использования экологических нормативов, выраженных среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ: установление численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха, проведение инвентаризации источников выбросов, установление нормативов ПДВ для предприятия в целом и каждого источника в отдельности, контроль за установленными нормативами.

Принципиальные схемы систем нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с использованием гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха представлены на рис. 2 и 3.

Для определения экологических нормативов качества атмосферного воздуха автором предложена формула расчета численных значений экологических нормативов для зеленых зон городского хозяйства, имеющих среднегодовое осреднение, с применением коэффициента a для выражения ПДКсг. через значения среднесуточного ПДКсс (табл. 2):

ПДКэнj = (Ky – 0,01 * B) * ПДКсан j * a (2)

В качестве базовых значений использованы коэффициенты Ky, определенный ВНИИЛМом на основе экспериментальных исследованиях на территории музея–заповедника «Ясная Поляна» и Братского промышленного комплекса, а также коэффициент a, принятый в соответствии с Методикой «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия».

Определение нормативов выбросов с учетом ПДКэ.нj должно выполняться с применением методов расчета среднегодовых концентраций загрязняющих веществ. В настоящее время данные методы расчета изложены в «Методике расчета осредненных за длительный период концентраций, выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Дополнение к ОНД-86», разработанной ГГО им. А.И. Воейкова и прошедшей апробацию в НИИ Атмосфера.

Рис.2. Принципиальная схема системы нормирования выбросов с использованием гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха	Рис.3. Принципиальная схема системы нормирования выбросов с использованием экологических нормативов качества атмосферного воздуха для зеленых зон городского хозяйства

Таблица 2- Значение коэффициентов «a» для выражения ПДКсг. через значения ПДКсс для различных веществ

Вещества	Коэффициент"a"
1	2
Аммиак, азота оксиды, бензол, бенз/а/пирен, марганца диоксид, серы диоксид, сероуглерод, фенол, формальдегид	1
Амины, взвешенные вещества (пыль), углерода оксид, хлор	0,34
Сажа, серная кислота, фториды (твердые)	0,3
Толуол, фтористый водород, хлористый водород	0,2
Акролеин	0,1

В отличие от гигиенического подхода к установлению нормативов ПДВ, основанном на использовании значений максимальных разовых выбросов загрязняющих веществ, определенных за 20 мин. интервал осреднения, при установлении нормативов ПДВ с учетом экологических нормативов в процессе инвентаризации источников выбросов необходимо определять осредненные за год параметры источника выбросов, в т. ч. среднюю мощность выброса загрязняющего вещества из рассматриваемого источника загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА), на разном режиме его работы Мj (г/с); объемный расход V1 (м3/с) газовоздушной смеси (ГВС), перегрев ГВС T (С) относительно окружающего воздуха, определяемые в том числе и с учетом нестационарности его работы. Определение осредненных за год параметров источников выбросов позволяет получить наиболее объективную картину воздействия источника на зеленые зоны города в течение года.

Учитывая временную продолжительность изменчивости выбросов (месяц, сезон, полугодие) ряда объектов городского хозяйства и строительной индустрии (пылящие поверхности, открытые поверхности испарения, открытое хранение сырья, топлива, отходов, совокупности неплотностей технологического оборудования, расположенного вне производственных помещений и т.п.), в ходе инвентаризации предлагается определять Мj применительно к периоду осреднения экологических нормативов. Для отдельных временных периодов, в течение которых показатели выбросов изменяются более чем на 20%, определяют средние разовые значения выброса, на их основе - осредненные значения выбросов за год. На базе общепринятых подходов автором предложена формула для расчета осредненной мощности выброса j-го загрязняющего вещества на выходе из ИЗА применительно к учету экологических нормативов качества атмосферного воздуха:

(3)

При использовании в ходе инвентаризации источников выбросов расчетных (балансовых) методов средняя мощность выброса загрязняющего вещества М (г/с), поступившего в атмосферный воздух из ИЗА, определяется на основе показателей удельных технологических выбросов рассматриваемого загрязняющего вещества (расход сырья, материалов, энергии и т.п. или расходу (в килограммах) сырья, материалов, энергии, количеству произведенной продукции и т. п).

Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для предприятия, находящегося в районе расположения зеленых зон городского хозяйства, производится в соответствии с формулой:

qсум,j qпр,j+ qуф,j 1 (4)

где: Спр,j

qпр,j = ---------- (5)

ПДКэнi

Для источников, в ходе инвентаризации выбросов которых были определены значения М, V1, T (С) с учетом нестационарности их работы, предложена процедура нормирования, предусматривающая детальный расчет приземной концентрации j-го загрязняющего вещества для конкретного интервала периода осреднения в точках, заданных на границе зеленой зоны и расчет средней концентрации для данных точек.

Учет фоновой концентрации qпрi применительно к нормированию с использованием экологических нормативов предлагается осуществлять при условии:

(6)

Для определения диапазона целесообразности проведения детальных расчетов загрязнения атмосферного воздуха при проведении оценок воздействия выбросов на зеленые зоны городского хозяйства автором предложена формула:

(7)

– коэффициент целесообразности расчета рекомендуется принимать, 0,01.

По результатам оценок целесообразности организуются детальные расчеты загрязнения атмосферы. Для проведения детальных расчетов задаются размеры расчетного прямоугольника и шаг расчетной сетки.

Размеры расчетного прямоугольника предлагается выбирать таким образом, чтобы изолиния концентраций 0,05 ПДКэнj, характеризующая зону влияния выбросов предприятия с учетом экологических нормативов, не выходила за границу этого прямоугольника. Значения среднегодовых суммарных концентраций загрязняющих веществ определяются на множестве расчетных точек, заданных в узлах сетки и на границе зеленой зоны городского хозяйства.

Если объект городского хозяйства или строительной индустрии, имеющий средние и высокие источники выбросов, расположен в непосредственной близости от территории зеленых зон, то расчетные точки следует выбирать не только на границе территории этой территории, но и внутри нее. Это позволит определить зоны с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха.

В результате детального расчета среднегодовых концентраций загрязняющих веществ устанавливаются зоны превышения ПДКэнj в пределах сохраняемых объектов зеленых зон городского хозяйства. Для источников предприятия, ответственных за основной вклад в уровень загрязнения этих зон, должны быть сформированы планы мероприятий по снижению негативного воздействия выбросов.

Нормативы выбросов для предприятий, являющихся основными вкладчиками в уровень загрязнения атмосферного воздуха городских хозяйств, автор предлагает характеризовать следующими величинами:

- значение осредненного за год выброса ЗВ в атмосферный воздух (г/с), отражающее среднюю за год массу выбросов этих веществ, выраженную в граммах в секунду из совокупности одновременно работающих источников данного предприятия;

-значение валового выброса ЗВ в атмосферный воздух (т/год), отражающее суммарную массу выброса за год, с учетом неравномерности осуществления хозяйственной деятельности, сезонности нагрузки, расхода сырья и материалов;

- значение осредненного за год выброса ЗВ в атмосферный воздух (г/с) для конкретного источника выброса, отражающее среднюю за год массу выбросов этих веществ, выраженную в граммах в секунду;

-значение валового выброса ЗВ в атмосферный воздух (т/год) для конкретного источника выброса, отражающее массу выброса за год.

Одним из обязательных условий установления нормативов ПДВ для предприятий, ответственных за соблюдение экологических нормативов качества атмосферного воздуха, является проведение контроля за соблюдением данных нормативов непосредственно на ИЗА, при организации которого должны быть определены категории источников выбросов в разрезе каждого загрязняющего вещества, оказывающие действия на зеленые зоны.

Для определения категории источников выбросов уточнены формулы по расчету параметров Фкk,j и Qk,j, характеризующих влияние выброса j-го вещества из k-го источника выбросов на загрязнение воздуха зеленых зон городского хозяйства:

(8)

(9)

Учет второго сомножителя в формуле (8) особенно необходим для контроля соблюдения нормативов, установленных с учетом ПДКэ.нj, т. к. выход из строя ГОУ (остановка, резкое снижение эффективности очистки) может привести к существенным повреждениям зеленых насаждений.

С учетом уточненных расчетных формул для промышленных предприятий, в т. ч. предприятий строительной индустрии определены условия отнесения источников к трем категориям (I-III), с подразделением категорий на две подкатегории, учитывающие объемы поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух:

I категория - одновременно выполняются неравенства:

IА: Фк k,j > 5 и Qk,j 0,5 (10)

IБ: 0,001 Фк k,j 5 и Qk,j 0,5 (10а)

II категория:

IIА: Фк k,j > 5 и Qk,j < 0,5 (11)

IIБ: 0,001 Фк k,j 5 и Qk,j < 0,5 (11а)

и для рассматриваемого источника разработаны мероприятия по сокращению выбросов данного вещества в атмосферу.

III категория:

IIIА: Фк k,j > 5 и Qk,j < 0,5 (12)

IIIБ: Фк k,j 5 и Qk,j < 0,5 (12а)

и за ПДВ принимается значение выброса на существующее положение.

Исходя из того, что значения экологических нормативов качества атмосферного воздуха относятся к длительному периоду осреднения, периодичность контроля за соблюдением нормативов ПДВ для предприятий, расположенных вблизи территории зеленых насаждений городского хозяйства должна быть более учащенной по сравнению с типовой периодичностью контроля, принятой при установлении нормативов выбросов по максимальным разовым критериям качества атмосферного воздуха. Поэтому автором предложена следующая периодичность контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов:

I категория: IА – 5 раз в месяц; IБ – 3 раз в квартал; II категория: IIА – 3 раз в квартал; IIБ – 2 раза в год; III категория: IIIА – 2 раза в год; IIIБ – 1 раз в год.

По результатам учащенного производственного контроля на предприятиях, примыкающих или расположенных в непосредственной близости от зеленой зоны, проводится оценка соблюдения установленных с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха нормативов ПДВ.

Предложенная в данной работе методология оценки предусматривает определение осредненного значения разового выброса (г/с) за весь цикл измерений, количество которых соответствует периодичности контроля для определенного временного интервала (месяц, сезон, год) с учетом приведенного коэффициента пересчета согласно таблице 2.

Полученные значения выброса (г/с), отнесенные к годовому периоду времени, сравниваются с установленными значениями нормативов ПДВ. Если обеспечивается выполнение условия, приведенного в формуле (13), то превышение установленного норматива отсутствует:

(13)

где:

(13а)

Для объектов строительной индустрии, входящих в структуру городского хозяйства, преобладающий вклад у которых в значения среднегодовых концентраций загрязняющих веществ на границе объекта зеленых зон вносят неорганизованные источники (открытые поверхности испарения, пылящие поверхности, открытое хранение сырья, топлива, отходов, совокупности неплотностей технологического оборудования, расположенного вне производственных помещений и т.п.), предлагается контролировать соблюдение установленных нормативов ПДВ с помощью измерений приземных концентраций в контрольных точках на границе объекта зеленых зон, расположенных с подветренной стороны от источника выбросов с последующим пересчетом среднесуточных значений концентраций в среднегодовые, согласно табл. 2..

Предлагаются условия, при которых целесообразно проводить такой контроль:

1. Среднегодовые расчетные концентрации таких вредных веществ (с учетом фона), qзн j, создаваемые выбросами хозяйствующего субъекта на границе зеленых зон превышают ПДКэнj :

qз.н j > ПДКэнj (14)

2. Вклад неорганизованных выбросов предприятия, qнеорг j, в концентрации qзн j в точках превышения указанными концентрациями уровня 0,5 ПДКэн на границе зеленых зон составляет не менее 50%:

qнеорг j 0,5 qзн j (15)

Для этого вида контроля периодичность измерений так же определяется категорией источника в разрезе контролируемого ЗВ.

В четвертой главе даны рекомендации по определению предприятий строительной индустрии, для которых необходимо установить нормативы ПДВ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха, произведен выбор таких предприятий на примере г. Санкт-Петербурга, для выбранных предприятий строительной индустрии, находящихся в районе расположения зеленых насаждений городского хозяйства, описано установление нормативов выбросов для загрязняющих веществ с учетом экологических нормативов. Для объектов зеленых насаждений городского хозяйства, находящихся в зоне влияния данных производств, рассчитаны численные значения экологических нормативов с учетом их экологического состояния.

В четвертой главе приводится характеристика предприятий строительной индустрии как источников загрязнения атмосферы, описываются процедура и результаты проведенных расчетов среднегодовых концентраций загрязняющих веществ, разработана программа производственного контроля, для ряда строительных производств городского хозяйства даны рекомендации по проведению мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия загрязняющих веществ на объекты зеленых зон городских хозяйств. В табл. 4 обобщены основные мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ на объектах строительной индустрии, направленные на снижение негативного воздействия промышленных выбросов на состояние зеленых зон городского хозяйства.

Ряд мероприятий, указанных в табл.4, были предложены при апробации метода нормирования выбросов с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха на цементном и асфальтобетонном заводах.

Таблица 4- Основные мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ на объектах строительной индустрии, направленные на снижение негативного воздействия промышленных выбросов на состояние зеленых зон городского хозяйства

Мероприятие	Загрязняющее вещество
Размещение складов сыпучих материалов, дробильно-транспортных отделений, складов готовой продукции, участков приготовления и применения реагентов и т. в изолированных помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.	Пыль неорганическая
Оснащение мест рассева, транспортировки, пересыпки, дозировки пылящих материалов укрытиями с аспирацией удаляемого воздуха или системой гидрообеспыливания.	Пыль неорганическая
Применение гасителей скорости движения материала в местах перегрузки сыпучего материала. Сокращение высоты перепада материала до 0,5 м.	Пыль неорганическая
Оборудование вытяжных устройств для удаления продуктов горения над станками и загрузочными окнами отжигательных печей.	СO, NO2, SО2
Сушка и предварительный нагрев пластических материалов должны производиться в оборудовании, не допускающем загрязнение атмосферного воздуха.	Углеводороды, СO, NO2, SО2
Оснащение пропиточных ванн, котлов по подогреву битума укрытиями с оборудованием местной вытяжной вентиляции	Углеводороды.
Погрузочно-разгрузочные операции с пылеобразующими материалами (цемент, известь, гипс, песок и другие) производятся с применением пневморазгружателей, исключающих загрязнение окружающей среды.	Пыль неорганическая
Очистка воздуха, удаляемого из мельниц, печей при производстве вяжущих материалов, посредством предварительной очистке в осадочной камере, в циклонах и окончательно в электрофильтрах и рукавных фильтрах.	Пыль неорганическая
Накрытие сыпучих грузов, перевозимых в открытом кузове, специальным покрытием (пологом)	Пыль неорганическая

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработаны рекомендации по совершенствованию основ нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для промышленных предприятий строительной индустрии в районе расположения зеленых насаждений городского хозяйства. На основании проделанной работы получены следующие результаты и выводы:

1. Сравнительный анализ загрязнения атмосферного воздуха и состояния зеленых насаждений городского хозяйства крупных промышленных городов показал, что гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха, используемые в системе нормирования выбросов, не обеспечивают сохранение элементов городского хозяйства в условиях промышленного загрязнения атмосферного воздуха городской среды.
2. На базе исследования данных по токсикологическим и физико-химическим характеристикам загрязняющих веществ и механизму их действия на зеленые насаждения, определены основные загрязняющие вещества, оказывающие влияние на зеленые насаждения в городской среде. Получены расчетные зависимости для показателей состояния зеленых насаждений городского хозяйства от концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе.
3. Для городских хозяйств промышленных городов разработан единый методический подход к оценке состояния зеленых насаждений под воздействием загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, позволяющий определить зоны ослабления зеленых зон городского хозяйства и выделить источники, ответственные за основной вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха данных территорий. Для ряда объектов городского хозяйства сделан прогноз состояния зеленых зон с учетом оценок выбросов автотранспорта по Санкт-Петербургу на 2020 год.
4. Усовершенствован метод расчета численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха для территорий зеленых зон городского хозяйства и проведены расчеты данных значений для ряда территорий, находящихся в зоне влияния предприятий строительной индустрии.
5. Разработаны методологические основы системы нормирования выбросов загрязняющих веществ, включающей инвентаризацию источников выбросов, установление ПДВ для предприятия в целом и каждого источника в отдельности, контроль за установленными нормативами для промышленных предприятий строительной индустрии, с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха.
6. Апробирован метод установления нормативов ПДВ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха для ряда предприятий строительной индустрии.
7. Предложены мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ для ряда предприятий строительной индустрии, направленные на снижение негативного воздействия промышленных выбросов, на состояние зеленых зон городского хозяйства

Условные обозначения

(мг/м2/год) – показатель выпадения серы на территорию; ПДКэ.нj (мг/м3) – среднегодовая предельно допустимая концентрация рассматриваемого j-го вредного вещества в атмосферном воздухе, установленная для зеленых насаждений городского хозяйства; qзн.j – среднегодовая концентрация j-го загрязняющего вещества, создаваемая выбросами источника на границе объекта зеленых насаждений городского хозяйства в долях ПДКэ.н; ПДКсанj (мг/м3) — санитарно – гигиенические ПДК, Ky — базовый коэффициент устойчивости древесных пород; B — показатель бонитета насаждений; a— коэффициент, принятый для выражения ПДКсг. через значения ПДКсс; C.средj (мг/мсн3) – средняя из измеренных концентраций загрязняющеговещества в газовоздушной смеси на выходе из ИЗА, определенная также с учетом интервала периода осреднения при нестационарности работы ИЗА; Мг,j (г/с) – осредненная за год мощность выброса j-го загрязняющего вещества из ИЗА; Тсред (оС) – средневзвешенное значение температуры ГВС на выходе из ИЗА за интервал периода осреднения; Vсред. (м3/с) – средневзвешенное значение полного объема ГВС за интервал периода осреднения; в (г/м сн3) – концентрация паров воды в ГВС на выходе из ИЗА: масса водяных паров, отнесенная к кубометру сухой ГВС при нормальных условиях. N – количество интервалов периода осреднения, установленных с учетом нестационарности работы ИЗА; Спр,j(мг/м3) — приземная концентрация j-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе зеленой зоны, создаваемая выбросом рассматриваемого хозяйствующего субъекта, рассчитанная по утвержденной в установленном порядке методике расчета; qпр,j.. – значение Спр,j в долях ПДКэ.нj; qуф,j (в долях ПДКj ) - учитываемая среднегодовая фоновая концентрация этого вещества, создаваемая выбросами других объектов; qсум,j –среднегодовая концентрация j-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе объекта зеленых насаждений, создаваемая выбросом рассматриваемого хозяйствующего субъекта с учетом среднегодовой фоновой концентрации этого вещества, создаваемая выбросами других объектов; – коэффициент целесообразности расчета; Ссред(мг/м3) –сумма среднегодовых концентраций j-го загрязняющего вещества от совокупности источников данного предприятия; qзН k,j (в долях ПДКj) – максимальное значение среднегодовой концентрации j-го (ЗВ), создаваемой выбросом из рассматриваемого (k-го) источника на границе зеленой зоны; К.П.Д.k,j (%)– среднегодовое значение эффективности ГОУ; Нk (м) – высота источника; в случае, если высота выброса менее 2 м, то Нk принимается равным 2м (Нк = 2 м) ; –среднее значение разовой мощности за цикл измерений, приведенное к годовому периоду осреднения; 21,22– погрешности определения выброса при измерении концентрации при объемном расходе ГВС, соответственно наибольшим значениям погрешности определения выброса. Согласно РД 52.04.59-85 составляет 27%.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,

определенных ВАК РФ

1. Шарыгина И.О. О нормативах качества атмосферного воздуха для зеленых насаждений промышленных городов/ Азаров В.Н., Шарыгина И.О., Недре А.Ю.// Вестник Волгогр. гос. арх.-строит. ун-та. – Волгоград, 2010. - № 20 (39). – С 195-202.
2. Шарыгина И.О. Использование критических уровней загрязняющих веществ принятых в ЕС, в практике воздухоохранной деятельности РФ. // Экология и промышленность России, 2011 - № 11.- С40-43.
3. Шарыгина И.О. Состояние зеленых насаждений промышленных городов и их влияние на качество атмосферного воздуха / И.О.Шарыгина // Журнал «Экология урбанизированных территорий, 2011 - № 2. – С. 41-45.

Отраслевые издания и материалы конференций

4. Шарыгина И.О. Экологические нормативы качества атмосферного воздуха как перспектива совершенствования нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу./Коплан-Дикс В.А., Шарыгина И.О., // Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера») к 15-летию института. СПб. 2007- С.56-69.
5. Шарыгина И.О. Использование экологических нормативов качества атмосферного воздуха при принятии решений об ограничении выбросов загряхняющих веществ с целью сохранения естественных экосистем./Коплан-Дикс В.А., Шарыгина И.О., Курочкина Н.А.// Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера»). СПб. 2008- С.68-86.
6. Шарыгина И.О. Определение критериев выбора природных территорий, для которых необходимо установить экологические нормативы качества атмосферного воздуха// Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера»). СПб. 2010- С.75-90.
7. Шарыгина И.О. Об организации разработки, утверждении и применении экологических нормативов качества атмосферного воздуха в системе нормирования выбросов. // Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера»). СПб. 2011- С.33-40
8. Шарыгина И.О. Оценка влияния загрязнения атмосферного воздуха на качество зеленых насаждений Санкт-Петербурга.//Всероссийский симпозиум "Экология мегаполисов": фундаментальные основы и инновационные технологии: научная программа и материалы докладов. - М: Из-во Лесная страна, 2011 -С 156.
9. Шарыгина И.О. Об организации разработки, утверждении и применении экологических нормативов качества атмосферного воздуха в системе нормирования выбросов. // Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера»). СПб. 2011- С.33-40
10. Шарыгина И.О. Определение численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха с целью сохранения лесных экосистем. /Мартынюк А.А., Коженков Л.Л., Жидков А.Н., Шарыгина И.О., Коплан-Дикс В.А. // Проблемы охраны атмосферного воздуха. Сборник трудов Научно-исследовательского института охраны атмосферного воздуха (ОАО «НИИ Атмосфера»). СПб. 2012- С.129-137.
11. Шарыгина И.О. Возможности использования среднегодовых пороговых концентраций в атмосферном воздухе для растительности в системе нормирования выбросов.//Проблемы охраны производственной и окружающей среды. Сборник материалов и научных трудов и научных трудов инженеров экологов. Выпуск 4.Волгоград, 2012-С.98-101.

ШАРЫГИНА ИРИНА ОЛЕГОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВ НОРМИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В РАЙОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

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 № 218 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