7 Моделювання стану приземного шару атмосфери населених пунктів у зоні екологічного навантаження

Мета роботи - засвоїти методичні основи та набути практичних навичок оцінювання  стану приземного шару атмосфери населеного пункту в зоні екологічного навантаження.  

Об’єкт дослідження - приземний шар атмосфери.

Предмет дослідження - стан екологічного простору території              населеного пункту.    

 

Завдання – розрахувати індекси стану приземного шару    атмосфери населеного пункту. 

 

              Основні науково-теоретичні положення

Оцінка екологічного стану забруднення атмосфери окремою  і-ю речовиною здійснюється за допомогою розрахунку простого індексу (коефіцієнта) забруднення

 

                Кі = Сі / ГДКі ,                                                            (7.1)                                                                                                  

де Сі – вміст (фактична чи розрахункова величина концентрації) і-ї домішки у повітрі;

ГДКі – гранично допустима концентрація цієї речовини.

Безпечний стан повітряного басейну забезпечується виконанням санітарно-гігієнічної вимоги

                Кі ≤ 1;  Сі ≤ ГДКі                                                                      (7.2)

У разі наявності одночасно суміші кількох (N) речовин, яким притаманний ефект незалежної дії, показник (індекс) забруднення повітря розраховується тільки для тих (N1) речовин цієї суміші, для яких коефіцієнт забруднення Кі>1. Величина цього показника за формулою індексу дорівнює

                                                                        ___

                 ;  і = 1,N1 ; N1 ≤ N,                        (7.3)

де Кі – коефіцієнт забруднення повітря для і-ї домішки;

N1 – кількість речовин, які одночасно сумісно наявні у

        повітрі і для яких має місце  Кі  > 1.

Для решти речовин (N2 = N–N1) цієї суміші стан повітря оцінюється умовою (Кj ≤ 1;  j = N1, N).

При одночасній сумісній наявності в атмосфері кількох (N) речовин, яким притаманний ефект сумації їх дії, для кожної j-ї групи таких речовин одночасного впливу їх значення концентрації зводять до значення концентрації (Спj) однієї з них:                                                                       ___

                 ;    і = 2, N,                                         (7.4) 

де С1 – концентрація домішки, до якої виконується зведення концентрації (Сі) усіх інших домішок цієї групи сумації;

 N –  кількість речовин у даній j-й групі сумації.

Для забезпечення безпечного стану повітряного басейну рівень його забруднення цією групою речовин повинен задовольняти умову

                                                                         ____

                                ;    i = 1, N.                                      (7.5)  

Індекс екологічного стану атмосфери грубо оцінює рівень забруднення повітря і тому має обмежене застосування тільки для оцінки стану в першому наближенні за наявності забруднення, тобто за умови Сі > ГДКі.

Оцінка фізичного складу забруднення атмосферного повітря   окремою і-ю  речовиною виконується зведенням її до 3-го класу небезпеки за допомогою коефіцієнта

 

                  ,                                                     (7.6)

де       Сі – концентрація і-ї речовини у повітрі;

 ГДКі – гранично допустима концентрація і-ї речовини;

     mі –  коефіцієнт зведення класу небезпеки і-ї домішки до

             3-го класу небезпеки (табл. 7.1).

У разі наявності суміші кількох груп забруднювачів показник стану атмосфери оцінюється величиною індексу  

 

                ,                             (7.7)                                                                 

 

де N1 – кількість незалежних домішок (і = 1,¯N1 );

N2 – кількість груп сумації (j = 1,¯N2);

N3 – кількість речовин у суміші j-ї групи сумації (к = 1,¯N3).

Індекс фізичного стану атмосфери має вузькі межі застосування (тільки для оцінки складу повітря) і не придатний для оцінки впливу забрудненої атмосфери на об'єкти-реципієнти.

Модель гігієнічного стану приземного шару атмосфери населених пунктів базується на оцінці ступеня небезпеки забруднення атмосфери. Оцінка небезпеки забруднення атмосфери для населення здійснюється за допомогою індексу

 

 

                 ; і =1,N ,              (7.8)                                                                 

де  Пі – поріг дії на здоров'я людей і-ї домішки в повітрі;

Кд – коефіцієнт ефекту сумісної дії речовин суміші даного складу;

Ккі – коефіцієнт впливу класу небезпеки і-ї домішки;

N  –  кількість домішок, які одночасно наявні у повітрі.

Значення коефіцієнта (Кд), який враховує ефект спільної дії суміші речовин стосовно до ефектів при ізольованій дії кожної з речовин, що утворюють дану суміш, можна визначити за даними табл. 7.2.

Індекс гігієнічного стану (Іг) атмосфери застосовують для оцінки небезпеки забруднення повітря для здоров'я населення. Він може бути використаний як для задач дослідження динаміки стану, так і для дослідження впливу рівня забруднення на захворюваність людей у зоні техногенного навантаження.

Для речовин 3-го класу небезпеки коефіцієнт впливу класу небезпеки  Ккі = 1.

Якщо ефект дії окремої і-ї домішки не залежить від класу небезпеки цієї речовини, тоді коефіцієнт Ккі = 1.

В усіх інших випадках значення коефіцієнта Кк зведення концентрації і–ї домішки j–го класу небезпеки до такого, що характерний для 3–го класу небезпеки, визначається величиною

 

                                                Ккі = (3 / j)mj  lgКі   ,                                             (7.9)                                                                                              

 

де Кі – кратність концентрації і-ї домішки значенню її ГДКі, тобто Кі = Сі / ГДКі;

mj – показник степеня, який залежить від j-го класу  цієї       домішки (табл. 7.6).

Деякі орієнтовні значення коефіцієнта зведення Кк класу небезпеки речовин до 3-го класу наведені в таблиці 7.3.

 

Алгоритм виконання роботи

Виписати вихідні дані згідно із варіантом завдання та відповідно до схеми для заданого населеного пункту (табл.7.5, 7.7). 

Розрахувати індекси екологічного стану приземного шару атмосфери населеного пункту  (формули 7.1, 7.3).

Розрахувати індекси фізичного складу атмосфери населеного пункту  (ф-ли 7.6, 7.7).

Розрахувати індекс гігієнічного стану приземного шару атмосфери населеного пункту (ф-ла 7.8).

Провести порівняльний аналіз одержаних результатів.

Сформулювати висновки за результатами роботи (табл.7.6).

 

     Вимоги щодо оформлення результатів роботи

      Звіт повинен містити:

1    Вихідні дані згідно із заданим варіантом завдання (пп. 1, 4). 

2    Результати всіх послідовних розрахунків (пп.2-4).

3    Короткий аналіз  одержаних результатів.

4    Cтислі висновки щодо одержаних результатів.

 

Таблиця 7.1 - Значення коефіцієнта зведення класу небезпеки

                            і-ї домішки  до 3-го класу небезпеки

 

 Таблиця 7.2 -  Коефіцієнт ефекту спільної дії речовин  Кд

 

 

 

 

 

       Таблиця 7.3 - Коефіцієнти зведення  Кк   концентрації  

            i-ї речовини до 3-го класу небезпеки (Кi = Сi / ГДКi) 

 

Таблиця 7.4 -  Значення показника степеня mj  залежно від

                            класу  j  небезпеки  речовини 

 

Таблиця 7.5 – Клас небезпеки і величина гранично допустимої 

                        концентрації  речовин  в  атмосферному  повітрі

 

 

Примітки:

*) - незалежна дія кожної домішки суміші;

**) - дія суміші речовин за типом сумації їх ефектів при ізольованій дії (адитивна властивість); 

***) -  посилення ефекту дії речовин суміші (синергізм).

 

 

 

 Таблиця 7.6 – Класифікація  ступеня  якості  атмосфери міст

                           за рівнем індексу гігієнічної небезпеки  Iгіга 

 

 

 

Таблиця 7.7  –  Варіанти завдання вихідних даних концентрації

                          домішок  в  атмосферному  повітрі,   мг / куб.м