RU EN > ДонНТУ> Магістри ДонНТУ

Магістр ДонНТУ Сергієнко Уляна Василівна

Сергієнко Уляна Василівна

Факультет екології та хімічної технології

спеціальність: керування екологічною безпекою
група ЕП-01

Тема магістерської роботи: "Розробка системи моніторингу забруднення атмосферного повітря м. Донецька діоксидом сірки"

Науковий керівник: Бєляєва Ірина Вікторівна

gugik2006@ukr.net

Біографія Эл.бібліотека Звіт о результатах пошуку Індівідуальне завдання Посилання

Автореферат

до магістерської роботи на тему:
"Розробка системи моніторингу забруднення атмосферного повітря м. Донецька діоксидом сірки"

Актуальність:
В даний час екологія здобуває усе більшу актуальність у зв'язку з постійним погіршенням стану навколишнього природного середовища. Для м. Донецька найбільш актуальний екологічний моніторинг забруднення атмосферного повітря, тому що на території міста зосереджено більш 60 великих промислових підприємств, що характеризуються як об'єкти підвищеної екологічної небезпеки. Серед них: близько 30 підприємств вугільної промисловості, близько 10 підприємств металургійного і коксохімічного комплексу, що вносять значний вклад у забруднення атмосферного повітря.

Ціль:
Виявити основні джерела забруднення атмосферного повітря м. Донецька діоксидом сірки, проаналізувати вплив антропогенних джерел на стан атмосферного повітря.

Наукова новизна полягає в тому, що в процесі роботи буде побудована карта забруднення атмосферного повітря міста діоксидом сірки, за допомогою якої можна буде проаналізувати існуючу систему моніторингу і дати реккомендации по її поліпшенню.

Задачі дослідження:
1. Визначити підприємства, що вносять найбільший внесок у забруднення атмосферного повітря діоксидом сірки.
2. Побудувати для міста карту забруднення діоксидом сірки.
3. Розробити схему розташування стаціонарних посад для спостереження за концентрацією діоксида сірки.
4. Розрахувати рівняння регресії, з огляду на змінені за останні роки метеопараметри, для прогнозування концентрації діоксида сірки в дні з несприятливими метеорологічними умовами, з метою зменшення викидів від підприємств.

Донецька область відноситься до найбільш екологічно напружених регіонів України. У структурі промислового потенціалу регіону 78% займають екологічно небезпечні виробництва. Найбільш великі промпредприятия зосереджені в Донецьку, Горлівці, Макіївці, Єнакієве й інших промислово розвинених містах.

В атмосферне повітря міста Донецька викидається більш 70 забруднюючих речовин (ЗР). Динаміка викидів ЗР від стаціонарних джерел по м. Донецьку представлена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Динаміка викидів шкідливих речовин від стаціонарних джерел

На графіку видні коливання сумарних викидів, що порозуміваються зміною продуктивності найбільших підприємств міста, таких як ЗАТ ММЗ «Істіл», ЗАТ «Донецьксталь», ВАТ «Донецький металургійний завод», ВАТ «Донецьккокс» (Рутченковська, Донецька, Смоляниновська ділянки).

У таблиці 1 представлені дані по потужності викидів найбільш розповсюджених ЗР у м. Донецьку за 2004 рік.

Таблиця 1 – Дані по потужності викидів ЗР в м. Донецьку

№ Найменування речовини Потужність викиду, т/рік ГДК (ОБУВ), мг/м3 Техногенне число
1 Сажа 412,219 0,05 8244,38
2 Діоксид азоту 5584,983 0,04 139624,6
3 Амміак 202,517 0,04 5062,925
4 Азотная кислота 0,744 0,15 4,96
5 Діоксид сірки 8037,262 0,05 160745,2
6 Сірководень 383,063 0,008 47882,88
7 Сірчана кислота 9,499 0,1 94,99
8 Оксид вуглецю 12041,5 3 4013,833
9 Бензол 243,307 0,1 2433,07
10 Пил 8789,916 0,15 58599,4
11 Ксилол 24,016 0,2 120,08
12 Толуол 17,991 0,6 29,985
13 Мідь 3,574 0,002 1787
14 Залізо 19,807 0,04 495,175
15 Свинец 14,774 0,0003 49246,67
16 Цинк 1,511 0,005 302,2
17 Хлор і його сполуки 5,359 0,03 178,6333
18 Фенол 16,548 0,003 5516
19 HF 1,621 0,005 324,2
20 Нафталін 46,505 0,003 15501,67
21 Бенз(а)пірен 0,02 0,000001 20000

Для визначення ЗР, що є найбільш небезпечною для навколишнього середовища, були розраховані техногенні числа для кожної ЗР, і побудований техногенний спектр.

Техногенний спектр являє собою послідовність техногенних чисел Ti для кожної ЗР. Техногенне число визначається за формулою:

Ti = MTi * Ii

де Ii = СL1/CLi – безрозмірний техногенний індекс i-тої речовини, що характеризує відносну токсичність цієї речовини в порівнянні з умовним (одиничною чи базовою) речовиною, ПДК якого дорівнює 1 мг/м3;
CLi – середньодобова ГДК i-тої речовини, мг/м3;
MTi – потужність викиду забруднюючої речовини.

На рисунку 2 представлений техногенний спектр для м. Донецька .

Рисунок 2 – Техногенний спектр для м. Донецмка

Аналіз малюнка 2 показує, що найбільший негативний вплив на навколишнє середовище робить діоксид сірки, хоча його обсяги менше ніж пилу й оксиду вуглецю. Це порозумівається його більшою токсичністю.

У зв'язку з цим, для поліпшення якості атмосферного повітря, у першу чергу, необхідно розробити заходу щодо зменшення викидів діоксида сірки. Для цього спочатку варто провести моніторинг атмосферного повітря по діоксиду сірки, де необхідно виявити основні джерела викидів, проаналізувати тенденцію їхньої зміни, розглянути можливі хімічні перетворення діоксида сірки в навколишнім середовищі, уточнити місця розташування стаціонарних посад контролю атмосферного повітря по місту, розробити математичні моделі для прогнозування концентрації діоксида сірки в атмосферному повітрі в залежності від обсягів викидів і сформованих метеорологічних умов.

Діоксид сірки в основному викидається в атмосферне повітря стаціонарними джерелами, внесок пересувних джерел малий – складає менш 0,5%.

Для того щоб виділити періоди найбільш високого забруднення атмосферного повітря м. Донецька діоксидом сірки, побудуємо графіки річного ходу концентрації діоксида сірки (рисунок 3).

М – відношення середньомісячної концентрації SO2 до середньорічної

Рисунок 3 – Річний ход концентрації діоксиду сірки

Аналіз графіка показує, що найбільші рівні забруднення атмосферного повітря спостерігаються в зимовий період. Це порозумівається великою кількістю туманів і днів із серпанком, що пряпятствуют розсіюванню діоксида сірки. Виходячи з цього, для розробки математичної моделі залежності концентрації діоксида сірки (c) в атмосферному повітрі, від метеоусловий, були узяті дані зимового і літнього періоду 2004 року.

В якості предикторів були обрані: температура повітря (t), швидкість вітру (v), кількість опадів (osad), комплексний показник метеорологічних умов забруднення (muz), і інерційний фактор (P), у якості якого узята концентрація діоксида сірки за попередній день.

Шляхом обробки даних по методу множинної регресії з використанням програми Statgraphics були отримані наступні математичні моделі. В остаточних рівняннях зазначені не всі предиктори, тому що коефіцієнти при них виявилися не значимі, для заданої довірчої імовірності.

Для зимового періоду:

c = - 0,0114352 + 0,0156554* sqrt(osad) + 0,509046 * Р – 0,000728804 * t – 0,00109532 * osad * t

R2 = 70,45 %

Для літнього періоду:

c = 0,00230653 – 0,000792889 * sqrt(osad) + 0,000315812 * v^2 – 0,0000515899 * v * t

R2 = 26,44 %

Аналіз отриманих математичних моделей показує, що в літній період найбільший вплив робить кількість опадів і температура повітря, але в зимовий період ці предиктори мають більш високі ваги.

У м. Донецьку метеорологічні показники визначаються лише на одному пості №1, розташованому в районі аеропорту, і ці дані поширюються на інші стаціонарні пости відбору проб. При цьому не враховується, що в місті створюється свій мікроклімат, що пов'язано з забудовою міста і нагрітими викидами підприємств. Це вносить істотну погрішність при розробці математичних моделей по визначенню рівнів забруднення атмосферного повітря.

Для аналізу існуючої системи моніторингу були розраховані зони впливу підприємств, що викидають діоксид сірки (таблиця 3). Розрахунок виконувався згідно ОНД-86 за допомогою програми “ЭОЛ+”.

Таблиця 3 – Розрахункові зони впливу підприємств м. Донецька по діоксиду сірки

Код проммайданчика Наймнування проммайданчика Зона впливу, м
1 ЗАТ ММЗ “Істіл” 9000
2 ЗАТ “Донецьксталь” 8000
3 ВАТ “Донецький металургійний завод” 10000
4 АЗС ЧП "Стайєр" 350
5 Донецький завод мінвати й конструкцій 350
6 ЗАТ Дом моделей 350
7 ЗАТ Автотранспортник 400
8 ВАТ Донецькгорнафтопродукт 400
9 ЗАТ Донецький комбінат хлібопродуктів 350
10 Донецке СТО №1 350
11 ВАТ Шахтостроймонтажне управління №1 350
12 ТОВ Обласна аптечна холдингова компания 300
13 КЛПУ міський диспансер 350
14 АОЗТ АТП Донбасводстрой 300
15 ВАТ АТП 11455 350
16 Донбасводремонт 350
17 АОЗТ Донмолпром 350
18 ВАТ «Донецкькокс» Донецька ділянка 5000
19 ВАТ «Донецкькокс» Рутченковська ділянка 5500
20 ВАТ «Донецкькокс» Смоляниновська ділянка 10000

З таблиці помітно, що найбільші зони впливу мають великі промислові підприємства: : ВАТ «Донецьккокс», ЗАТ ММЗ «Істіл», ЗАТ «Донецьксталь», ВАТ «Донецький металургійний завод». Розрахункові зони впливу великих підприємств були нанесені на карту міста (рис. 4).



1 – ЗАТ ММЗ «Істіл», 2 – ЗАО «Донецьксталь», 3 – ВАТ «ДМЗ», 18 – ВАТ ДКХЗ Донецька ділянка, 19 – ВАТ ДКХЗ Рутченковська ділянка, 20 – ВАТ ДКХЗ Смоляниновська ділянка

Рисунок (анімований) 4 – Карта м. Донецька с зонами впливу підприємств по діоксиду сірки

Сірки діоксид

Діоксид сірки - безбарвний газ, розчиняється у воді.

Міститься у викидах виробництв сірчаної кислоти, сульфату амонію, що переробляють тверде паливо, металургійних, керамічних, теплових електростанцій, капролактаму, лінолеуму, руберойду, толю, пергаміну, пінопласту, минераловолокнистых плит, цукробурякових, харчових, текстильних, папера.

Токсичність: чинить загальнотоксичну, дратівливу, эмбриотоксичну дію; дратує очі, дихальні шляхи, кровотворні органи; викликає сльозотечу, кашель, головний біль, задишку, слабість, спазм бронхів, метгемоглоби-немию; шкідливо діє на рослини, метали, будівельні матеріали, фарбу, шкіру, папір, текстильні тканини; у концентрації 1,0— 2,0 мг/м3 викликає загибель рослин.

Пдкм. р встановлена 0,5 мг/м3, Пдксс — 0,05 мг/м3; клас небезпеки III.

Витяг: технологічні методи; застосування электрофильтров; адсорбція; спалювання.

Визначення: колориметрія; нефелометрія; газовий аналіз; фотометрія.

Перелік літератури:

  1. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Справ. изд. - Л.: Химия, 1987 г.
  2. Земля тривоги нашої. За матеріалами доповіді про стан навколишнього природного середовища в Донецькій області у 2003 році. Під ред. С.В. Третякова. – Донецьк: „ЦЭПИ „ЭПИЦентр ЛТД”. – 2004. – 152 с.
  3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД - 86). Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 345 с.
  4. Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест, ОАО „УкрНТЭК”, Донецк, 2002. – 131 с.

ДонНТУ> Магістри ДонНТУ> Біографія Эл.бібліотека Звіт про результати пошуку Індивідуальне завдання Посилання