УДК 504.3.054(035)

Влияние метеорологических условий на процесс рассеивания пыли городских агломераций (на примере г. Донецка)

Шатилюк А.В., ассистент

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Россия

Рассмотрено влияния метеорологических условий (в частности скорости ветра) на рассеивание пыли от агломерационного предприятия. Выяснили, что показатели загрязнения атмосферы обладают временной изменчивостью и для получения полной характеристики состояния атмосферы урбанизированной территории следует провести ряд экспериментальных опытов в аэродинамической трубе.

Актуальность. Для урбанизированных территорий Донбасса характерна ситуация, при которой промышленные площадки различных отраслей промышленности (горнодобывающей, металлургической, строительной и т.д.) расположены в черте города, и даже вблизи многонаселенной жилой застройки. При движении воздушного потока по территории промплощадки имеет место обтекание им зданий и групп зданий, приводящее к образованию ветровых теней, в которых скорость ветра минимальна при интенсивном турбулентном перемешивании, что приводит к возрастанию в этих зонах содержания загрязняющих веществ.

Цель работы ­– рассмотреть влияние метеорологических условий на процесс рассеивание пыли от источников выбросов, расположенных вблизи жилой застройки.

В качестве объекта исследования было выбрано агломерационное предприятие, находящийся в черте г. Донецка. Основной вид деятельности приходится на обогащение каменного угля марок АО, АС, АМ и реализацию угольного концентрата, соответственно, одним из загрязняющих веществ  является неорганическая пыль с содержанием диоксида кремния 20–70 % (3,84 т/год), т.е для атмосферы данного района характерно наибольшее содержание мелкодисперсных частиц, а ближайшие жилые застройки находятся на расстоянии 150-180 м от источника выброса.

Как известно, разное сочетание значений метеоусловий даже при одинаковой мощности выброса обуславливает значительный разброс концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы. Многолетние наблюдения [1] за условиями рассеивания выбросов в атмосферном воздухе выявили опасные скорости ветра, которые создают наибольшие концентрации вредных веществ от поступающих выбросов в приземных слоях атмосферы. Опасная скорость ветра зависит от температуры выбросов и высоты источника

Для мощных источников нагретых выбросов, которыми являются источники выбросов на агломерационном предприятия, она колеблется от 2 до 7 м/с. При этом чем больше скорость ветра, тем больше турбулентность, а, следовательно, лучше рассеивание (разбавление) загрязняющих веществ в атмосфере.

В городах скорость ветра уменьшается, но одновременно увеличивается турбулентность из-за неровности подстилающей поверхности, поэтому ветер более порывист даже при устойчивой стратификации. Кроме того, в условиях городской застройки из-за зданий и иных построек ветер часто меняет направление и скорость. Вместе с тем, имеет значение также скорость выхода газов из трубы [2].

В настоящее время существуют десятки методик расчета рассеивания загрязняющих веществ: одни из них ориентированы на расчет конкретного загрязняющего вещества, другие подходят для комплексного расчета. Так как основной компонент исследуемого процесса является рассеивание пыли, то целесообразно было провести расчет загрязнения атмосферы конкретного загрязняющего вещества, а именно для пыли неорганической: SiO2>70% по нормативной методике [3] «Методы расчета рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе» (МРР-18).

Для рассмотрения метеоусловий, как фактора, влияющего на рассеивания, был проведен расчет рассеивания с переменчивой скоростью ветра, поскольку известно, что чем выше скорость ветра, тем интенсивнее перемешивание выбросов с атмосферным воздухом, тем больше разбавление вредных веществ в воздухе и ниже концентрация загрязнений в приземном слое. Ситуационная карта-схема данного расчета отражены на рис. 1 и 2

Рис.  1 – Рассеивание пыли при скорости ветра 0,5-2 м/с

В соответствии с данным изображениям видно, что на рисунке 1 при скорости ветра 0,5-2 м/с выбросы поступая в атмосферный воздух, сразу оказываются в слое жизнедеятельности и слабо разбавляются, поскольку атмосфера является устойчивой. 

Тогда как со скоростью ветра 4,5-6 м/с прежде, чем достигнут земной поверхности, выбросы пыли разбавляются в большом объеме атмосферного воздуха, поэтому создаваемое ими загрязнение невелико (рис.2).

Рис. 2 – Рассеивание пыли при скорости 4,5-6 м/с