< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Динамические экологические критерии загрязнения региона

В данном разделе будут рассмотрены вопросы определения динамического критерия предельно допустимого загрязнения отдельной сферы региона. Для определения критерия рассмотрим действие антропогенной нагрузки на одну из сфер окружающей среды региона.

В предыдущем разделе установлено, что величина нагрузки на атмосферный воздух или гидросферу, соответствующая точке максимума на графике (1т 1 )апрокс ~ /(Р{ ) , может являться экологическим критерием допустимой степени антропогенной нагрузки (ДАН) на сферу отдельного региона (рисунки 45 и 46). Предлагаемый критерий относится к количественной и качественной оценкам способности сферы среды региона к сопротивлению ее загрязнения, которую назовем статической составляющей сопротивления. Последняя определяется величиной импеданса при фиксированной нагрузке ЗВ на окружающую среду и является результатом взаимного действия двух составляющих, а именно импеданса сопротивления и антропогенной нагрузки. Однако способность к среды к сопротивлению загрязнению кроме статической имеет и динамическую составляющую. Динамическая составляющая импеданса определяется величиной работы по сопротивлению загрязнению сферы окружающей среды при действии на нее ряда величин антропогенной нагрузки. Действие нагрузки на одну из сфер региона может быть как постоянной, так и переменной во времени величиной. В качестве примера загрязнения сферы среды рассмотрим атмосферу.

Известно, что антропогенные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу представляют собой стационарный стохастический процесс, который определяется изменяющимися во времени величинами объемов (м3/с) и мощности (г/с) выбросов. Постоянное изменение во времени указанных величин определяется самим характером функционирования стационарных и передвижных источников выбросов. В частности наиболее мощные из стационарных источников — предприятия теплоэнергетики (теплоцентрали, городские, районные и индивидуальные котельные) работают с постоянно изменяющейся во времени нагрузкой, которая зависит от времени года, времени суток, количества потребителей тепла и других параметров потребления. В свою очередь у передвижных источников выбросы осуществляются также с изменяющимися параметрами во времени. В частности величина выбросов как по мощности так и по объемам газовоздушной смеси зависит от скорости движения транспортного средства, режима нагрузки на двигатель, начала движения и торможения (так называемого "стоп-стартового" режима движения) и других параметров.

Учитывая сказанное можно утверждать, что отдельный источник выбросов ЗВ в атмосферу характеризуется изменяющимися во времени величинами мощности и объема газовоздушной смеси выброса. Каждый суммарный (стационарные и передвижные источники) дискретный выброс отдельного ингредиента (ЗВ) в регионе характеризуется двумя величинами, а именно мощностью выброса и объемом соответствующего выбросу газовоздушной смеси ингредиента. Из этих двух величин формируется интегральный параметр — работа по загрязнению сферы региона, которая определяется зависимостью типа [73]

где ()(¥^) — величина объемов внутреннего (источники загрязнения в границах региона) и внешнего (источники загрязнения за границами региона) вноса загрязняющих веществ в регион в единицу времени, м3 / с ; ¥^ — текущая величина загрязнения региона, (г/с).

Самоочищение в границах региона и вынос загрязняющих веществ за его границы характеризуется параметрами аналогичными выбросам, осуществляющим загрязнение и имеющим те же размерности. Из описанных выше двух величин формируется интегральный параметр — работа по самоочищению и выносу ЗВ за границы сферы региона, которая определяется зависимостью типа

где 1т(/^,г.) — величина объемов самоочищения в границах региона и выноса загрязняющих веществ за границы региона в единицу времени, м3 / с .

Тогда в общем виде уравнение динамического равновесия между воздействием загрязнения на регион и способностью региона к самоочищению и выносу ЗВ может быть записано как

где FduH — величина динамической составляющей антропогенной нагрузки на сферу региона при которой устанавливается равенство работ по загрязнению и самоочищению сферы (атмосферы), г/с.

В качестве примера рассмотрим загрязнение севастопольского региона, характеризующегося определенной зависимостью импеданса сопротивления загрязнению от величины антропогенной нагрузки на атмосферу региона (Рисунки 45 и 46). Для определения величины динамической составляющей нагрузки FduH зададимся в графической

форме различными видами объемов загрязнения, м3 / с и изменениями их в зависимости от нагрузки. В частности:

  • — зависимостью постоянной величины объема газовоздушной смеси (ГВС) от антропогенной нагрузки Q(Fzi) = const. Используя аналогии с радиотехнической и акустической терминологией данная зависимость носит название "белого шума";
  • — зависимостью линейно падающей величины объема газовоздушной смеси (ГВС) от антропогенной нагрузки Q(F.) = f (-). По

аналогии с радиотехнической и акустической терминологией данная зависимость носит название "розового шума";

— зависимостью линейно возрастающей величины объема газовоздушной смеси (ГВС) от антропогенной нагрузки Q(Fzi) = к х Fzi. По аналогии с радиотехнической и акустической терминологией данная зависимость носит название "линейного "шума".

На Рисунке 48 представлены величины изменения объемов загрязнения "белого", "розового" и "линейного "шума" в зависимости от антропогенной нагрузки на атмосферу региона.

Изменение импеданса загрязнения атмосферы и объемов загряз¬няющих ГВС от антропогенной нагрузки в севастопольском регионе

Рисунок 48 — Изменение импеданса загрязнения атмосферы и объемов загрязняющих ГВС от антропогенной нагрузки в севастопольском регионе

Для определения динамической составляющей антропогенной нагрузки Рдин при которой выполняется условие равенства работ по загрязнению и самоочищению атмосферы (36) необходимо проинтегрировать функциональные зависимости "белого", "розового" и "линейного" шумов, представленных на Рисунке 48 по мощности выброса ЗВ. Интегрирование производить в соответствии с зависимостями (34) и (35). Исходные данные для интегрирования приведены на Рисунке 48. С достаточной для вычислений точностью интегрирование производится по правилу трапеций [73]. Результаты интегрирования представлены на Рисунке 49.

Анализ изменения интегральных характеристик (ИХ) загрязнения региона относительно импеданса загрязнения атмосферы, приведенных на рисунке, показывает:

  • — ИХ загрязнения атмосферы "белым шумом" пересекается с ИХ импеданса в точках соответствующих мощности выбросов равным N=230 г/с и N=400 г/с. Выброс загрязняющего вещества, соответствующий мощности N=400 г/с, определяет величину динамической составляющей нагрузки Рдин при которой устанавливается равенство энергий затраченных на загрязнение и самоочищение атмосферы региона (36). Дальнейшее увеличение мощности выбросов приводит к преобладанию энергии загрязнения над энергией самоочищения, т.е. смоговому загрязнению атмосферы. Выброс загрязняющего вещества соответствующий мощности N=230 г/с физического смысла не имеет, так как дальнейшее нарастание мощности выбросов приводит к преобладанию энергии самоочищения над энергией загрязнения. То есть данная точка соответствует неустойчивому равновесию между энергиями.
  • — ИХ загрязнения атмосферы "розовым шумом" имеет точку пересечения с ИХ импеданса соответствующую мощности выбросов равной N=180 г/с. Выброс загрязняющего вещества, соответствующий мощности N=180 г/с, не определяет величину динамической составляющей нагрузки К дин. Несмотря на то, что при данной мощности выброса устанавливается равенство энергий затраченных на загрязнение и самоочищение атмосферы региона, данная точка соответствует неустойчивому равновесию между энергиями. Так как дальнейший рост мощности выбросов приводит к преобладанию энергии самоочищения над энергией загрязнения в исследуемом диапазоне антропогенных нагрузок до 500 г/с.
  • — ИХ загрязнения атмосферы "линейным шумом" имеет точку пересечения с ИХ импеданса соответствующую мощности выбросов равной N=460 г/с. Выброс загрязняющего вещества, соответствующий мощности N=460 г/с, определяет величину динамической составляющей нагрузки ¥дин при которой устанавливается равенство энергий затраченных на загрязнение и самоочищение атмосферы региона. Дальнейшее увеличение мощности выбросов приводит к преобладанию энергии загрязнения над энергией самоочищения, т.е. смоговому загрязнению атмосферы.

Изменение интегральных характеристик импеданса загрязнению атмосферы в зависимости от антропогенных нагрузок на атмосферный воздух севастопольского региона

Рисунок 49 — Изменение интегральных характеристик импеданса загрязнению атмосферы в зависимости от антропогенных нагрузок на атмосферный воздух севастопольского региона

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >