Атмосферада ластаушы заттардың орналасуы

Қалдықтардың шөгуінің қағидалық негіздері. Шегінетін газдар түтіндік құбырдан шығып атмосфераға түскенде, оларға сыртқы жағдай әсер ете бастайды-метеорологиялық шарттар (қысым, температура, жылдамдық және ауа ағынының қозғалысы), кәсіпорынның орналасуы және қалдықтар көздерінің, жергілікті сипаты,тасталынатын заттардың физикалық және химиялық құрамы және т.б. (2.1сурет). Бұл факторлар бәрi тұрбадан түтiннiң таралуларына және ластаушы заттардың алыс қашықтыққа алмасуына әсер етеді. Қоспалардың көлденең орын ауыстыруы негізінен желдің жылдамдығымен, ал тігінен - тік бағыттағы температураның таралуына байланысты анықталады. Атмосферада факелдің жүріс-тұрысын болжау-қиын физика-математикалық тапсырма, шешімі тағы да қиындай түсетін, атмосферадағы үдерістердің тұрақсыздығы және уақыт бойынша тез өзгере алатындығы.

 

Бөлшектердің коагуляциясы

Бөлшектердің тығыздығы және морфологиясы

Булардың конденсациясы

Ауыр компоненттердің бар болуы

 

Факел компоненттерінің гравитациялық тұнуы

Тұман,бұлттылық

Молекулалық дифузия

қалдықтар

Рельеф, жоғары қабат, жергілікті құрылыс салу

қалдықтың

факелі

Факел қалдығының шарттары

жел

Инверсиондық пайда болу

Турбуленттік диффузя

Атмосфераның термиялық стратификациясы

 

Құбыр биіктігі

Сағаның көлемі және формасы

Сағадағы факелдің жылдамдығы

Сыртқы ауа мен факелдің атмосферасының әртүрлілігі

 

Сурет 2.1 - Қалдықтардың шөгуіне әсер ететін факторлардың сызбасы

 

Атмосфералық жағдайларға қарай шырақтың сыртқы түрі алуан түрлі бола алады. Ол құбыр үстінде тік бағана секілді болады, көлденең бағытта кішкене ағын түрінде болады және көлденең, тік, кері бағытта тез шайылып отыруы мүмкін.

Таралудын негізгі эффектісі жылу, зиянды газдар, ұсақ аэрозольдер, су буларын тасымалдау үрдісінің бірдей жүруін қамтамасыз ететін молекулярлы немесе турбулентті диффузия есебінен жүзеге асуы мүмкін. Молекулярлы диффузияны таралудағы ролі өте аз; негізгі рольді турбулентті диффузия атқрады. Ол факторлардың екі тобымен аталады: динамикалық және термиялық. Біріншілері температуралардың таралуына қарамастан ауа массаларының қозғалысымен байланысты. Атмосфераның төменгі қабаттарында динамикалық диффузия бедердің макробұдырлықтары, өсімдіктердің жоғары тығыздығы немесе жасанды ғимараттар есебінен пайда болады немесе күшейеді. Термиялық диффузия ауаның биіктік бойынша градиенттерімен байланысты. Көптеген жағдайларда атмосфералық диффузия кешенді табиғатқа ие болады, яғни турбуленттілік термиялық және турбулентті факторлармен жасалады. Атмосферадағы турбулентті диффузияның бірнеше теориялары бар, алайда олардың біреуі де таралу үрдісінің дәл сандық сипаттамасын бермейді.

Масса тасымалдау теориясына сәйкес таралу жалпы жағдайда келесі теңдеумен сипатталады:

 

(2.1)

 

Мұндағы dC/dτ – координаталары х, у, z болатын нүктеде ластану концентрациясының уақыт бойынша туындысы; dC/dτ_о – координаталары х=у=z=0 болатын нүктеде ластаушының уақыт бойынша градиенті (бұл құбыр аузының ортасынан немесе шырақтың ауыз үстінен жоғарылауын ескеретін нүкте немесе бұл жағдайда координаталар басы ретінде қабылдауға жарамды болатын басқа бір нүкте); u,v,w – ластаушының x,y,z осьтерінің бойымен таралу жылдамдықтары; dC/dх, dC/dу, dC/dz – координаталар осьтеріне қатысты лстаушының концентрация градиенттері.

Теңдеу үш өлшемді координаталар жүйесінде жасалған, бұл кезде х осі шырақтың негізгі қозғалысының бағытымен сәйкес келеді, у осі – көлденең орналасқан және х осіне тік болып келеді, z осі – тік. Осьтердің орналасуы 2.2 суретте келтірілген. Теңдеудің түсіндірмесі бір мәнді емес. Кейбір ғалымдар u мәнің жел жылдамдығына тең деп алады және u векторы жел жылдамдығының векторымен сәйкес келеді деп есептейді. Басқалары u векторын шырақ осінің бойымен орнатады.

 

Сурет 2.2 - x,y,z координаталар осьтеріндегі ластаушы шығарылымдар шырағы

 

Біріншісі мен екіншісі де жеке жағдайлар. Қарастырылып жатқан аймақта жел көлденең емес жоғарыға қарай немесе төменге қарай иіліп соғуы мүмкін; шырақ осі айтарлықтай үлкен аймақта жел бағытымен бірдей болмауы мүмкін. Бірқатар қиындықтар координаталар остерінің бойымен концентрация градиенттерін анықтаумен байланысты. Осыған қарамастан (2.2) теңдеуі бірінші жақындау кезінде шырақтың шашу жағдайын және таралуын сапалы анықтауға мүмкіндік береді. Егер берілген уақыт аралығында шығарылу мөлшері өссе, δС/δτ_о градиенті оң мәнге ие болуы мүмкін, егер азаятын болса теріс мәнге ие болады және шығарылым тұрақты болғанда нольге тең болады. Қалған градиенттер әрдайым теріс мәнге ие болады, себебі шығарылым көзінен алыстаған сайын ластану концентрациясы әрдайым төмендейді.

Координаталар осьтерінің бойындағы концентрациялар градиенттері өздігінен тұрақты болмағандықтан теңдеуге біршама туындыларды енгізу қажет, бұдан кейін олар келесі түрде болады:

 

δС/δτ_о плюс мәнге ие болған кезде

 

 

болса, онда ластану концентрациясы берілген нүктеде өседі; кері қатынас кезінде ол төмендейді. Концентрация тұрақты болып қалады, егер:

 

 

Және шашырау шарттары δС/δτ_о мәндерінің өзгеруін дәл компенсациялайтын болса. Алайда соңғысының тәжірибе жүзінде жүзеге асу ықтималдығы аз.

Теңдеудің оң және сол жағы арасындағы принципиалды айырмашылық абсолютті мән мен сол жақтың белгісі шығарылым көзінің режимімен анықталатынынан және басқарылып, бақыланатындығынан тұрады. Бірінші бөліктің мөлшері мен белгісі тек қана таралу шарттарымен анықталады.

Бұл жерде келтірілген біріншілік таралу теңдеулерінің шешімі бірқатар үлкен қиыншылықтармен байланысты. Ресми түрде айтқанда, олар жалғыз ғана берілген уақыт сәтінде ғана болатын шарттар үшін шешіле алады. Алайда мұндай шешімнің ешқандай тәжірибелік құндылығы жоқ.

Тәжірибе жүзінде, дұрыс шешімді бірқатар қарапайымдатулар мен орталандырулар негізінде алуға болады. Бірқатар факторлардың шашырау үрдісіне әсерін қарастырайық.

Метеорологиялық факторлардың сейілуге әсері. Жалпы метеорологиялық жағдай – атмосферадағы шығарылымдардың сипатын анықтайтын аса маңызды фактор болып табылады. Бұл фактор жаңа өндірістік кәсіпорынның тұрғызу немесе бұрын тұрғызылған кәсіпорында дамыту (қайта құрылымдау) жайлы шешім қабылдау кезінде мұқият сарапталуы керек. Бұл күнге дейін, мұндай сараптама, толық көлемде емес және жиі жағдайларда қате қорытындылармен жасалған. Сараптау жұмыстарына жиі жағдайларда маман – метеорологтар қатыстырылмайды, шаруашылық әрекеттердің салдарынан, микроклиматтың мүмкін болатын өзгерістері қарастырылмайды. Нәтижесі – селитебті аймақтарда атмосфераның болжанбайтын ластануы. Тек қана соңғы жылдары аталған сұраққа назар көбірек аударыла бастаған. Бұрын салынған кәсіпорындарды айтатын болсақ, ірі және қуатты газ тазалаушы қондырғыларды орнату арқылы, қателіктерді түзеу қажет.

Технологиялық резервтер деп аталатын сұрақтарға ерекше назар аудару қажет. Мысалы кезектес бес – алты сүзгіші болатын электрсүзгіні орнатып, жұмыс кезінде төрт немесе бес сүзгіні қолдана отырып, қалғандарын шашырау шарттарының нашарлауы кезінде немесе жел бағытының басқа жаққа ауысуы кезінде қосуға болады. Мұндай шешімдер кәсіпорын қуаттылығын төмендетуге қарағанда баламалы шешім болып табылады. Экономика жағынан олар көп жағдайда тиімді болады, себебі капиталды шығындардың салыстырмалы аз шығындалуын қажет етеді және ауа жағдайына тәуелсіз, негізгі өндірістің жұмысына кепілдік береді.

Берілген аймақтағы метеорологиялық жағдайдын бейнесі келесі элементтерден тұрады:

1. Жел. Желдің бағыты мен қозғалыс жылдамдығы тұрақты болып қала бермейді. Осының салдарынан ластану дәрежесі де өзгереді. Ластаушы заттар концентрациясының жел бағытына тәуелділігі өндірістік кәсіпорындарды қала жоспарына орнату және өндірістік аймақты белгілеу туралы сұрақтарды шешу кезінде маңызды болып табылады. Кәсіпорынды салу алаңын таңдаған кезде, жылдын орташа және маусымдық желін ескеру керек.

Атмосфералық қысым өзгерген сайын желдің қозғалыс жылдамдығы өсе бастайды. Жер бетінде күндізгі уақытта желдің қозғалыс жылдамдығы жоғары болады, ал түнде керісінше, жоғары жақтағы жел жылдам болады. Қала ауасының құрамындағы зиянды заттардың мөлшері мен ауаның қозғалыс жылдамдығы арасындағы тәуелділікті анықтау үшін көптеген талпыныстар жасалған. Төмен орналасқан ластау көздерінің жағдайында аса үлкен ластану 0-1 м/с аралығында әлсіз жел кезінде байқалған. Жоғары орналасқан ластау көздерінің жағдайында ластанудың ең жоғарғы концентрациясы желдің 3-6 м/с аралығында болатын, қауіпті қозғалыс жылдамдықтары аралығында байқалады. Бұл газ ауа қоспасының ластау көзінен шығу жылдамдығына тәуелді болады.

2.Жаңбырлар. Жаңбырлар жалпы алғанда атмосферадағы ластанулардың жойылуына септігін тигізеді. Алайда олардың кері әсері де бар: жаңбыр ластаушы қоспаларды атмосферадан алып, жерге, суқоймаларға, өсімдіктерге, сонымен қатар жасанды ғимараттарға тасымалдайды. Әсіресе жаңбыр тамшыларының химиялық қауіпті болатын компоненттерді өзңне сіңіруі қауіпті. Мұдай жаңбырлар жер бетінде орналасқан барлық заттарға баяу бірақ өте қауіпті әсер етеді. Жаңбыр тамшыларының химиялық қауіпті заттарды тасымалдауын бағалау үшін маңызды критерийлердің болмауы салдарынан, таралуды есептеу кезінде бұл фактор ескерілмейді. Алайда жаңбырдың ластаушылармен әрекеттесуі реалды физикалық үрдіс болып табылады және жалпы алғанда сандық есептеуге келеді. Тәжірибе жүзінде жаңбырдың жылдық мөлшеріне және олардың сипатына назар аудару керек. Өлшемі 1000-3000 мкм болтын жаңбыр тамшылары ластаушылармен әсіресе белсенді әрекеттеседі. Бұл – нөсерлі және себелеуші емес, орташа қарқындылықты жаңбырлар. Қар да ластаушыларды бойына сіңіреді, бірақ жаңбырмен салыстырғанда әлсіздеу.

3. Ұзақ уақыт болатын, тығыз тұмандар. Тұмандар жер беті қабатындағы тұрып қалу құбылыстарының болуын көрсетеді. Олар жағымсыз метеофакторларға жатады. Біріншіден олар температуралық инверсияларың пайда болуына үлесін қосады, екіншіден, олар тұмшатың пайда болуына себепкер болады. Тұмша дегеніміз – табиғи тұманның өндірістік ластаушылармен қоспасы. Тұрақты тұмша қала тұрғындары үшін қайғылы жағдайларға алып келген көптеген жағдайлар белгілі, мысалы, қайғылы белгілі Лондон тұмшасы.

4. Атмосфераның стратификация температурасы. Атмосфераның температуралық стратификациясы оның күйлерінің бірін анықтайды: тұрақсыз, талғаусыз және тұрақты. Таралу үшін аса жағымдысы, көлденең бағытта ауа көлемдерінің қарқынды араласуымен бірге жүретін, тұрақсыз күй болып табылады. Талғаусыз күй кезінде шашырау айтарлықтай нашарлайды. Аса жағымсызға тұрақты күй – инверсия жатады.

«Инверсия» түсінігін қарастырайық. Тропосферада биіктік жоғарылаған сайын температура әдетте төмендейді (орташа алғанда 1 км-ге 4-8^оС). Алайда атмосфераның төменгі қабаттарында (1-2 км) температура биіктік жоғарылаған сайын, уақыттың аз көпті периодттарының аралығында ұлғаюы мүмкін, яғни салқын ауа жылы ауаға келіп түседі. Бұл эффект инверсия деп аталады. Инверсия – күрделі үрдіс, арнайы метеорологиялық әдебиеттерде қарастырылады. Инверсия кезінде ауаның әрбір элементарлы көлемі мен оның құрамындағы ластаушылар 500-600м диапазонында қала отырып, тек аз ғана толқулар жасайды. Осының нәтижесінде ластаушы заттар жер үстінде жиналады. Инверсиялардың пайда болуына тымық ауа райы, тығыз тұмандар, төмен орналасқан қою бұлттар, салқын және қармен қапталған жер үлес қосады. Таулы аймақтар мен жыра-сайлы орындар қауіпті. Ауа массаларының салқындауы және тұнуымен байланысты болатын инверсииялық құбылыстар, жиі жағдайларда ірі су қоймаларының үстінде пайда болады.

Бұл факторды ескеру үшін инверсиялардың пайда болуы, олардың қайталануы және ұзақтығы көзқарасы жағынан, берілген аймақтың нақты сипаттамасына ие болу керек. Мұндай типті ақпаратқа аз көңіл бөлу жағымсыз, ал кейбір жағдайларда апатты салдарға әкеліп соқтырады. Инверсия сирек және ерекше құбылыс деп ойламаған жөн. Лос – Анжелесте инверсия орта есеппен алғанда, жылына 270 рет болады, олардың шамамен 60 мәртесі, атмосфера құрамындағы зиянды қоспалардың жарамсыз мөлшерінің болуымен жүреді. Тұмшамен бірге жүретін инверсиялар, Ресейдің өндірістік кәсіпорындарымен қаныққан, бірқатар қалаларында жүреді.

Жер маңындағы және көтеріңкі инверсияларды бөледі. Жер маңындағы инверсиялар тіке жер бетіндегі ауытқулармен сипатталады, көтеріңкі инверсиялар – жерге қатысты біршама биіктікте жылы ауаның пайда болуымен сипатталады.

Инверсиялар жергілікті сипаттамаға ие болады, сол себепті құрылыс бастау көзделген жерлерде инверсиялардың жиілігін, қайталануын, сипаттамасын, қуаттылығын анықтайтын мұқият зерттеулерді өткізу қажет. Инверсия жайлы мағлұматтар ластаушы заттар шығарылатын құбыр биіктігін анықтау кезінде ескерілуі керек. Негізгі шығарылым инверсииялық қабаттан жоғары жүргізілуі керек.

Сурет 2.3 - температураның биіктік бойынша таралуы. а-қалыпты таралу;

б – инверсия

Инверсиялар әрдайым қауіпті, алайда олардың қауіптілік деңгейі әртүрлі. Қысқы уақытта жер маңылық инверсия атмосфераның жоғарғы қабаттарының салқын ауасының тұнуымен бірге жүруі мүмкін. Нәтижесінде ластанулардың шашырауын болдырмайтын, қуаттылығы үлкен бірегей инверсионды қабат түзіледі.

Ауа ластануының аса қауіпті жағдайларына келесілер жатады:

1) Жоғары орналасқан ластаушы көздер үшін:

- Ең жоғарғы жер маңылық концентрацияны 50-100% ұлғайтатын көтеріңкі инверсия, оның төменгі шегі ластау көзінің үстінде орналасқан.

- Ластау деңгейінде желдін қозғалыс жылдамдығы ластау жылдамдығынан 1,5-2 есе асатын, ластау көзінен төмен орналасқан, тымық қабаттын болуымен бірге жүретін, құбыр биіктігі инверсионды қабаттан жоғары болған кездегі, жер маңындағы инверсия.

2) Төмен ластаушы көздер үшін:

- Жер маңылық инверсияның әлсіз желмен бірігуі

- Ластау көзінің үстінде орналасқан көтеріңкі инверсияның салқын шығарылымдар кезінде әлсіз желмен бірге жүруі.

Ластануларды жер маңылық қабатта таратудың инверсияларға тән болатын сипаттамасы 2.4 суретте келтірілген. инверсионды аймақта ауаның ластануын бағалаудың әртүрлі формулалары бар, алайда олардың тәжірибе жүзінде қолдану қиыншылықтар тудырады, себебі бұл үшін инверсия түрін, оның тереңдігін және пайда болу жолын толық білу керек.

Сипаттаманың жергілікті таралуға әсері. Аймақтың табиғи ерекшелігі келесі параметрлердің көмегімен анықталады.

Аймақ бедері. Инверсиялар болмай тұрып жел болған кезде, аймақ бедері жалпы алғанда ластанулардың шашырауы үшін жағымды, себебі олар атмосфераның тік турбуленттігіне үлесін қосады. Анық білінетін топографиялық ерекшеліктер (жоғары төбелер, терең жазықтықтар) ауаның қуатты флуктуациясын тудыруы мүмкін. Бұл флуктуациялар күшейген сайын, жел жылдамдығы да үдей түседі. Осымен қатар жер бедерінің ерекшеліктерін температураның тәуліктік ауытқуларымен бірге қарастырған жөн. Мысалы жазықтықты күн қыздырған кезде, ауа оның баурайын бойлай отырып көтеріледі және жазықтық орталығында қайтадан түседі. Кешкі суыту кезінде ауа ағымдары баурай бойымен төменге қарай ұмтылады және жазықтықта ластау көздері болған кезде, онда зиянды компоненттердің өте жоғары концентрациялары жиналуы мүмкін. Мұнда сипатталған құбылысты, бұлттылығы аз болатын және типті тәуліктік температуралық өзгерістердің жоғары қайталануы болатын аймақтарда ерекше ескерген жөн. Таулы аймақтарды айтатын болсақ, олардағы ауа қозғалысының сипаты күрделі болады және әрбір жағдайда маман-метеорологтардың қатысуымен жеке қарастырылуы керек.

 

 

Көлденең температуралық градиент: Қалыпты күй
Практикалық изотермиялық күй
Инверсия күйі
Инверсия мен қалыпты күй комбинациясы (құбыр кесіндісінен сәл төмен деңгейде)
Инверсия мен қалыпты күй комбинациясы (құбыр кесіндісінің үстінде)
Инверсия мен қалыпты күй комбинациясы (құбыр кесіндісінің үстінде)

Сурет 2.4 - Түтін түрлерінің тік температуралық градиент бойынша тәуелділіктері

 

Әсер етудің басқа аспектісіне төбелі ортадағы жер маңылық қабаттағы жел ағымдарының бағыты мен күші биіктіктердің үстіндегі бос атмосферадағы желден айтарлықтай айырықшалануы мүмкін болатындығы жатады. Бұдан тек қана бос атмосферадағы жел бағыты жайлы мәліметтері бар, күрделі бедері болатын аймақтарда жаңа нысандарды салған кезде арнайы зерттеулер қажет екенін түсінеміз.

Орман алқаптары. Орман алқаптары ластанулардың таралуына әсерін тигізеді, сонымен қатар атмосфералық ластанудан қорғауды талап етеді. Белгілі бір дәрежеде орман жердің ең төменгі бөлігінде аэрозольді бөлшектердің таралуын болдырмайтын сүзгі ролін атқарады. Алайда орманның сүзгілеуші ролі үлкен емес. Орман, әсіресе ол қалың болса, желді күндерде ауаның тік турбулизациясына үлесін қосады. Қорғау нысаны ретінде орман таңдамалы назарды талап етеді. Осылайша алюминий зауыттарына тән болатын фторсутек шығарылымдары, ондаған километр аймақта қылқанды ағаштарды құртады. Кейбір ағаш түрлері жоғарыда аталған қышқылдық жаңбырдың суының әсерінен өледі.

Ірі су қоймалар. Ірі суқоймалар айтарлықтай үлкен термияық инерциондылыққа ие болады, осы арқылы олардың ауа массаларына әсері анықталады. Жылы ауа райынан кейін тез суыған кезде су қойма үстінде ауаның көтерілмелі қозғалысы жүреді, тез жылыну кезінде керісінше болады. кең ауа кеңістігінің әсері жақсы көрінеді, мысалы, Новоросийскте. Бұл жерде Цемеск айлағының бір жағында цемент зауыттары орналасса, екінші жағында – қаланың негізгі тұрғын бөлігі орналасқан. Желдің жағымсыз бағыты кезінде ластаушы заттар қалаға қарай қозғалады. Айлақ акваториясының үстінде олар төменге түсіп, қалаға жақындаған кезде атмосфераның ең төменгі бөліктерінде болады.

Жер бетінің жалпы сипаты. Нақты білінетін бедерлердің және басқа жергілікті ерекшеліктердің болуына қарамастан жер бетінің жалпы сипаты атмосфераның күйіне және ұшқыш ластаушылардың сипаттамасына белгілі бір әсерін тигізеді. Әсер ету дәрежесі төменде келтірілген бұдырлық коэфиценттерінің көмегімен салыстырмалы түрде сипатталуы мүмкін:

 

Бет түрі	Бұдырлық коэфиценті
Түзу, тегіс (мұз, тығыз қар қаптамасы, ашық тұрған жер) биіктігі төмендегідей болатын жайлаулар:
1см дейін
5см дейін	1000-2000
60см дейін	4000-9000
Биіктігі ең жоғарғы дәрежеде болатын өсімдік қабаты (орман)

 

Бұдырлық жел жылдамдығының флуктуациясын тудырады. Алайда флуктуация масштабтары бұдырлық коэфиценттерімен тіке байланысты емес және соңғыларына қарағанда айтарлықтай әлсіз өзгереді. Тәжірибе жүзінде маңызды болатын атмосфераның турбулизациясын тек қана жоғары және айтарлықтай қалың орман жасай алады.

Жасанды ғимараттардын сейілуге әсері. Жасанды ғимараттар айтарлықтай алыс орналасқан болса, ластанулардың шашырауына өте аз әсер етеді. Кәсіпорындарға тоқталатын болсақ, оларға шығарылымдарды атмосфераға тастау әдістерімен байланысты болатын, өзіндік заңдылықтар әсер етеді (төмен орналасқан желдету тесіктері, шамдар және т.б.). Тығыз құрылысты, ірі елді мекендерде газ тазартуды жобалаудың кейбір сұрақтарын қарастырайық.

Қаладағы аэродинамикалық режим айтарлықтай күрделі болады. Қала аймағындағы жергілікті турбуленттіліктер, ғимараттардан үш есе биік болатын биіктіктерде байқалады деп есептелген. Ірі қаланың қоршаған аймақтан айырықшаланатын, өзіндік жылу микрорежимі болады. Қала ішінде орналасқан кәсіпорындардан тарайтын қоспалардың тарқатылуын қарапайым әдістермен қарастыру, тек қана жер маңылық қабаттағы ең жоғарғы концентрация әрдайым қала сыртында болуына кепілдік беретін өте жоғары ластану жағдайында мүмкін болады. Алайда қала ішінде биік түтін құбырларын салу архитектуралық талаптарға қайшы келеді және қала құрылысының қызметкерлерінің тарапынан қолдау таппайды. Егер бұның нәтижесінде шашырау эффектісі критерийлердің бірі ретінде бола алмаса, оны газ тазартушы қондырғылардағы ерекше жоғары тазарту дәрежесімен компенсациялау қажет. Алайда бұл жиі жағдайларда басқа мәселеге әкеліп соқтырады: өндірістік алаңдардың тығыздығы, әсіресе бұрын салынған кәсіпорындарда (өз кезінде олар қаладан алыс жерлерде салынған, бірақ кейін қала көшелерімен қоршалып қалған).

Ірі заманауи қалалардың ерекшеліктері жиі жағдайларда, ресми шешімдерді болдырмайтын, қарама – қайшы жағдайларға алып келеді. Жоғарыда айтылғандар шойын балқытатын пештерден шығатын ластанулар мысалында түсінідіріледі. Шойын балқыту пештерінің көп мөлшері қала ішінде, көп қабатты ғимараттармен қоршалған кәсіпорындар территориясында орналасқан. Шойын балқыту пештерінен шығатын ластанулар жер деңгейінен 15-20м биіктікте атмосфераға келіп түседі. Шойын балқыту пештерінің үстіне биік құбыр салуға жоғарыда айтылған сәулет-жоспарлау қызметкерлері тыйым салады. Жоғарытиімділікті газ тазартушы қондырғылар, шойын балқыту пешінен де қымбат капиталсалымдарды қажет етеді. Бұған қоса қазіргі кезде ұсынылатын, шойын балқыту пештеріне арналған газтазартудың көптеген жүйелері ішінде біреуі де қойылған талаптарды қанағаттандырмайды. Кішігірім және қарапайым болатын қондырғы, жергілікті жағдайлардың белгілі бір күйі кезінде газ тазалаушы қондырғыларды жобалау тапсырмасын дайындаушы және жобаны өндіруші адамдар тарапынан аса мұқият назар аударуды талап ететін ауа ластаушысына айналады. Шойын балқыту пештерінің мәселесін газ тазарту құрылғыларын жасау арқылы шешу мүмкін емес. Бұдан біз бұл мәселені тек қана ұсақ шойын балқыту пештерін, ірі орталықтандырылған зауыттармен ауыстыру арқылы немесе шойын балқыту пешінің орнына принципиалды жаңа экологиялық таза болатын қондырғы жасау арқылы шешуге болатының көреміз. Бұларға көмір немесе мазутта жұмыс жасайтын жылыту қазандықтары, асфальтбетонды зауыттардың кептіргіш және араластырғыш барабандары және т.б. жатады.

Ластау көздерінің және қорғалатын объектілердің орналасуы. Ластау көзінен біршама арақашықтықта ластау концентрациясы ең жоғарғы болатын жер маңылық аймақ пайда болады. Егер есептелген ең жоғарғы концентрация ШРК аспайтын болса, жағдай қанағаттанарлық болып есептеледі. Алайда жергілікті аймаққа тән болатын шарттардың сәйкестігі салдарынан максимум аймағы атмосфералық ластаулардан жоғары дәрежедегі қорғауды талап ететін, елді мекен немесе басқа объектілер орналасқан орынмен сәйкес келуі мүмкін. Жағымсыз факторлардың экстремалды сәйкестігін болдырмаған жағдайда да, концентрациялардың максимум аймағының, (ШРК-дан асатын) ауаның жоғары дәрежеде таза болуын талап ететін, объектілер орналасқан аймақтармен жиі сәйкестенуінің өзіне жол бермеу керек.

Ластау көздері мен қорғалатын объектілердің өзара орналасуы көлденең және тігінен бағалануы керек.

Сурет 2,5 - Шығарылымдардың сейілуі және шөгуі:

а – жалпы бейнесі; б – шығарылымдардың жеке компоненттерінің ең жоғарғы жер маңылық аймақтарының орналасу айырмашылықтары.

Жағымды және жағымсыз орналасудың нұсқалары тігінен 2,6 суретте келтірілген. Екі нұсқа да жобалау тәжірибесінде жиі кездеседі. 2,6 а суретінде келтірілген жағдайда, ластаушы шығарылымдардың ең жоғарғы концентрациясы мен елді мекен аймағының сәйкес келу мүмкіндігін минимумға дейін апаратын шешім қабылдау керек. Бұл шешім бір мәнді емес және оны іздеген кезде жергілікті жағдайлардың барлық жиынтығын сараптау қажет. Кейбір жағдайларда аймақтын табиғи бедері қалдықты шығарылымдарды шашырату үшін тиімді қолданылуы мүмкін.

Көптеген лас шығарылымдар көздері жел бағытын және ластанулардың бір біріне қонуын ескермей отырып, ірі елді мекен маңында салынған жағдайлар айтарлықтай үлкен қиындықтар тудырады. Мұндай жағдайлар әдетте әртүрлі кәсіпорындарды бұрынғы кезде салғанда пайда болады.

Сурет 2,6 - Қорғалатын объектінің лас шығарылымдар көзіне қатысты жағымды (б) және жағымсыз (а) орналасуы

Сурет 2,7 - Таралуды жақсрту үшін жергілікті жер бедерін қолдану.

1 - Лас шығарылымдар көзі, 2- Шаңгаз өткізгіші, 3- Түтін құбыры.

Ластаушы шығарылымдарды таралуды есептеу (ОНД-86 негізгі қағидалары). Ластаушы шығарылымдардың таралуын есептеу кезінде екі аса маңызды мәселені шешу қажет:

1) Берілген аймақта бір немесе одан да көп көзден шығатын күтілген лас шығарылымдар мөлшері.

2) Ағымдағы ластаушы фонды, жергілікті аймақ ерекшеліктерін және қоршаған ғимараттарды ескере отырып түтінді құбырдың оптимальді биіктігін есептеу.

Күтілетін ластануды есептеу Саттн және Пирсон жұмыстарына негізделеді (1932-1936). Саттон формуласы түтін құбырының тиімді биіктігі h кезінде, координаталары х, у, z болатын нүктеде атмосфераны ластайтын заттардың концентрациясын анықтауға мүмкіндік береді.

Мұндағы М – бірлік уақыт аралығында ластау көзінен тасталатын ластаушы зат мөлшері.

Есептеу үшін қазіргі таңда әлемдегі заманауи компьютерлермен оқылатын күрделі математикалық модельдердің көптеген мөлшері жасалған. Алайда есептеулердің күрделенуі аса сенімді нәтижелердің алынуына кепілдік бермейді, себебі мәліметтер көп болған сайын, нәтижесінде аталмыш мәліметтер дәл болмау ықтималдығы жоғары болады. Модель қарапайым болған сайын (атмосфераның негізгі қасиеттерін сақтау шарты орындалғанда), ұзақ уақыттық орташа есептеу көрсеткіштері ластау деңгейлеріне жақын болады.

Осылайша ауаның ластануы бойынша күрделі есептеулердің орнына, әдетте номограммалар бойынша жүзеге асырылатын, қарапайым есептеулер қолданылады. Ластау шығарылымдардың таралуын номограммалар негізінде есептеу Германия, АҚШ, Ағылшын және басқа мемлекеттерде кеңінен таралған.

ҚР-ғы өндірістік кәсіпорындардың шығарылымдарының жер маңылық концентрацияларын анықтауды және таралуын есептеуді регламенттейтін негізгі құжатқа «Кәсіпорындардың ластаушы шығарылымдарында болатын зиянды заттардың атмосфералық қабатта болатын концентрацияларын есептеу әдістемесі» ОНД-86 жатады. Әдістеме бірқатар қарапайымдатулар мен орталандырулар базасында өндірілген. Ондағы жеке факторлар орталандырылған топтарға біріктірілген және кешенді жалпыландырылған коэффиценттермен сандық түрде ескеріледі.

Бірлік ластаушы шығарылымдар көздерімен жасалатын ең жоғарғы жер маңылық концентрацияның негізгі формулалары:

 

Қыздырылған ластаушылар үшін Салқын ластаушылар үшін

, мг

 

, мг

 

Мұндағы А – атмосфераның температуралық стратификациясын сипаттайтын коэффицент; М – атмосфераға бірлік уақыт ішінде тасталатын зиянды зат массасы, г/с; Ғ – атмосфералық ауадағы заттардың тұну жылдамдығын ескеретін, өлшемі жоқ коэффицент; m және n – алаудын ластау көзінің сағасынан шығу шарттарын ескеретін, коэффиценттер; Н- ластау көзінің жер деңгейінің үстіндегі биіктігі, м; К_м- аймақтың бұдырлығының ескеретін, өлшемі жоқ коэффицент; DТ – тасталатын қоспа мен қоршаған ауа температураларының айырмашылығы; Q- тасталатын қоспа шығыны, м³/с.

Ретті тұну жылдамдығы нольге тең болатын, газ тәрізді заттар мен ұсақ дисперсті аэрозольдер үшін, Ғ=1.

«Ұсақ дисперсті аэрозоль» түсінігі айтарлықтай дәрежеде шартты болып табылады. Әртүрлі әдеби көздерде 2 мкм және одан аз, 5 мкм және одан аз, сонымен қатар 20 мкм және одан аз болатын бөлшектер ұсақ дисперсті деп саналады. Айырмашылықтар бөлшектің тұну жылдмдығы тек қана оның өлшеміне емес, сонымен қатар оның тығыздығына және форма коэффициентіне тәуелді боулымен түсіндіріледі. Бөлшектер сипатындағы біршама сапалық серпіліс олардың өлшемі 3-4 мкм және одан аз болғанда байқалатыны тәжірибеден көрінеді. Жоғары шын тығыздығы бар шаңдар үшін 3-5 мкм өлшемді шекті деп санап, ал бұдан а жеңіл шаңдар үшін оны 8-10 мкм дейін ұлғайтқан жөн. Ғ сәйкес қалқымалы заттар үшін бөлшектердің тұну жылдамдығы мен желдің қауіпті жылдамдығына қатынасымен анықталады (жер маңылық концентрция өзінін ең жоғарғы мәніне жететін жылдамдық). Әуелеу жылдамдығы Стокс заңы бойынша немесе оның номограммасы бойынша есептеледі. Ғ анықтау кезінде есептік диаметр ретінде d диаметрі қабылданған. Бұл диаметр d –ден көп болатын бөлшектер жалпы массаның 5 % құрайтыны туралы шартты қанағаттандырады. Егер n_г/u<0,015 болса, онда Ғ =1; 0,015<n_г/u<0,03 болғанда Ғ=1,5 қабылдайды. n_г/u>0,03 болған жағдайда түтін газдарын тазарту дәрежесі 90 % аз емес болған кезде Ғ=2 деп қабылдайды; 75-90% болғанда Ғ =2,5; тазарту мүлдем болмаған кезде Ғ=3.

Желдің қауіпті жылдық түсінігі бір мәнді емес. Желдің аз жылдамдығы кезінде алаудың саға үстінен көтерілу биіктігі ұлғаяды, алайда алау ұзақ уақыт бойы тығыз құрылымын сақтайды және тек қана атмосфералық диффузияның әсерінен нашар жуылады. Қатты жел болған кезде керісінше, DН ролі мүлдем ескерілмейді де, алайда алауға атмосфералық диффузия қатты әсер етеді. Өте қатты жел соққан кезде тік орналасқан турбулентті флуктуациялар алауды ерекше қатты бұрмалайды, бұл кезде ал