03.Протокол к работе Воздух 3

Новомосковский институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Российский химико-технологический университет
имени Д.И. Менделеева»
Кафедра «Устойчивое развитие и безопасность жизнедеятельности»
Дисциплина «Экология»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Компьютерная имитационная игра «ВОЗДУХ»
«Построение поля загрязнения вредными веществами приземного слоя атмосферы
на территории городской застройки от единичного
источника загрязнения »
Студент(ы):
Группа:
Преподаватель:
Допуск: (оценка)
Выполнение: (оценка)
Новомосковск,
уч. г.
Цель работы: научиться анализировать зависимость содержания
вредных веществ в приземном слое атмосферы современного
промышленного города от параметров источников выбросов и
метеоусловий окружающей среды.
1. Краткая информация
Степень загрязнения воздуха у земной поверхности выбросами
промышленных предприятий обусловливается не только количеством
выбрасываемых загрязняющих веществ, но и их распределением в
пространстве и времени, а также параметрами выхода
пылегазовоздушной смеси (состав смеси, скорость выхода из устья
трубы, температура смеси, геометрические размеры трубы: высота,
диаметр устья), метеоусловиями (направление и скорость ветра,
температура и давление атмосферного воздуха, осадки).
Ветер является основным метеорологическим фактором,
влияющим на распространение загрязняющих веществ. Зависимость
концентрации загрязняющих веществ от направления ветра, а также
от скорости движения воздушного потока имеет большое значение
при решении вопросов размещения промышленных предприятий в
плане города. Выделение промышленной зоны производится с
учетом «Розы ветров» .
После выхода из трубы вредные вещества, содержащиеся в
выбросе, распространяются по направлению ветра в пределах
сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела (2α
= 10-20°) вблизи выхода из трубы. На расстоянии от 4 до 20 высот
трубы (Н) факел касается земли и деформируется, при этом
максимальная концентрация вредных веществ в приземном слое
наблюдается на расстоянии от 10 до 40 высот трубы. Таким образом,
можно выделить три зоны неодинакового загрязнения приземного
слоя атмосферы
1) зона переброса факела, характеризующаяся невысоким
содержанием вредных веществ в приземном слое;
2) зона максимального загрязнения приземного слоя;
3) зона постепенного снижения уровня загрязнения.
При промышленных выбросах из низких источников (заводских труб) наибольшее загрязнение воздуха наблюдается при
слабых ветрах и низкой температуре. Для того, чтобы
концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферы не
превышала
предельно
допустимую
максимально
разовую
концентрацию,
пылегазовоздушные
выбросы
подвергаются
рассеянию в атмосфере через высокие трубы. При достаточно
высокой дымовой трубе загрязнения достигнут приземного слоя
атмосферы на значительном расстоянии от трубы, когда они уже
успевают рассеяться в атмосферном воздухе до допустимых
концентраций. Следует отметить, что это – не лучший способ
защиты воздушного бассейна от промышленных загрязнений, так как
он рассчитан на естественную самоочищающуюся способность
биосферы. В этом случае снижается уровень загрязнений воздушного
бассейна вблизи предприятия, то есть в локальном, но не в
глобальном масштабе, поскольку накапливающиеся в атмосфере
вредные вещества рано или поздно все равно опускаются в
приземный слой атмосферы и попадают на земную поверхность.
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо построить
карты (схемы) распределения вредных веществ у земной поверхности
современного промышленного города.
Вредные вещества в атмосферный воздух поступают за счет
выбросов промышленных предприятий (главным образом в
результате аварийной ситуации).
Авария на промпредприятии моделируется студентом. Работа всех
предприятий
прекращается,
кроме
одного
(по
заданию
преподавателя). На нем моделируется аварийная ситуация – 500% от
паспортного значения выброса. Затем строится схема распределения
концентраций по каждому выбрасываемому веществу.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1. Получить информацию о текущих метеоусловиях. Для этого
открыть пункт меню «Справка» («ENTER») – «Текущие
метеоданные» («ENTER»). Данные занести в табл.1
Таблица 1.:
Текущие метеоусловия:
температура воздуха, ºС
давление, мм. рт. ст.;
направление ветра
скорость ветра, м/сек
2. Выбрать аварийное предприятие (согласовав с преподавателем).
Занести в табл. 2-3 паспортные данные аварийного предприятия,
использовав пункт меню «Справка» («ENTER») – «Паспортные
данные источника загрязнения» («ENTER»)
Таблица 2
Паспортные данные аварийного предприятия:
номер предприятия
координаты (Х; Y)
высота трубы ,м
диаметр трубы, м
скорость выхода смеси, м/с
температура смеси, ºС
Таблица 3
Содержание ингредиентов в смеси
(в программе ошибочно указано, как г/м3):
SO2, (диоксид серы)
NO2, (диоксид азота)
СО, (оксид углерода)
НП, (неорганическая пыль)
NH3, (аммиак)
мг/м3
мг/м3
мг/м3
мг/м3
мг/м3
Затем выбрать пункт меню «Сервис» («ENTER») – «Построение
поля загрязнения по известным выбросам» («ENTER») –
«Паспортные данные Вы сейчас замените» («ENTER»). В этом окне
отключить все предприятия, кроме выбранного. Для этого стрелками
курсора «↑» и «↓» передвинуть рамку зеленого цвета на необходимое
предприятие, нажать клавишу «ENTER» и ввести требуемое
значение: для выбранного предприятия – 500%, для всех остальных –
0. После ввода всех данных нажать клавишу «ESC». При
дальнейшей работе клавишей «ESC» не пользоваться!
3. На запрос программы «При метеоусловиях, соответствующих
моменту времени текущих суток» указать текущее время (700, либо
другое по указанию преподавателя). Для этого нажать клавишу
«ENTER», стрелками курсора «↑», «↓», «→» и «←» поставить
необходимое время и снова нажать «ENTER». Выбрать пункт «В
одной точке района города» и нажать «ENTER». Программа выдаст
сообщение «Укажите точку». После нажатия клавиши «ENTER» на
экране появится стрелка. Переместив ее в нужную точку (по
направлению ветра от исследуемого предприятия) и нажав «ENTER»,
записать значения концентраций вредных веществ, превышающих
ПДК (выделены красным цветом), в соответствующую клетку своей
координатной сетки города. Затем получить данные концентраций
вредных веществ в других точках города. В данном пункте
пользоваться только клавишей «ENTER» и стрелками курсорами «↑»,
«↓», «→» и «←». Вести запись концентраций, округляя значения до
одного знака после запятой.
4. Построить зону загрязнения приземного слоя атмосферы на
территории города по каждому веществу. Для этого обозначить на
координатной сетке города предполагаемые точки, в которых
концентрация загрязняющего вещества равна ПДК. Соединить
обозначенные точки плавной линией.
5. На основании полученных данных дать характеристику зон
загрязнений веществами приземного слоя атмосферы городского
района с учетом силы и направления ветра, температуры
окружающей среды, скорости и температуры выброса из трубы
предприятия, высоты трубы. Выводы записать в таблицы 4-7.
Таблица 4
Вещества
Расстояние от источника выброса по направлению ветра, на
котором наблюдается максимальное загрязнение и значение
максимального загрязнения для каждого вещества.
Вещества
Расстояние, м
С max, мг/м3
SO2
NO2
СО
НП
NH3
Местоположение зоны загрязнения
Координаты по
Координаты по
оси Х
оси Y
SO2
NO2
СО
НП
NH3
Таблица 7
Вещества
Таблица 5
Минимальное расстояние от источника выброса по
направлению ветра до зоны загрязнения;
Вещества
Расстояние, м
SO2
NO2
СО
НП
NH3
Таблица 6
Размеры облака .
Протяженность ,м
Ширина, м
SO2
NO2
СО
НП
NH3
3.Условные значения ПДК для ингредиентов
Таблица 8
Вещества
диоксид серы (SO2)
диоксид азота (NO2)
оксид углерода (СО)
неорганическая пыль (НП)
аммиак (NH3)
ПДК, мг/м3
0,5
0,085
0,03
0,5
0,2
Вещество:
5 экземпляров
ПДК:
20
14
19
8
18
2
2
17
15
16
13
15
10
14
3
13
12
11
10
4
1
9
4
8
11
7
12
7
6
3
6
5
1
5
4
3
9
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15 16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30