Расчет концентраций вредных веществ

Различают несколько типов комбинированного действия ядов: аддитивного, потенцированного, антагонистического, независимого действия.

Аддитивное действие – это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность  характерна для веществ однонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси меняется.

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме выше аддитивного, и это учитывается при анализе гигиенической ситуации в конкретных производственных условиях. Потенцирование отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления анилином, ртутью и некоторыми другими промышленными ядами. Явление потенцирования обычно проявляется в случае острого отравления [2].

Антагонистическое действие наблюдается, когда эффект комбинированного действия вещества менее ожидаемого. Компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого, эффект – менее аддитивного. Примером может служить обезвреживающее взаимодействие между эзерином и атропином.

 Наряду  с комбинированным влиянием ядов  возможно их комплексное действие, когда яды поступают в организм одновременно но разными путями (через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и кожу и т.д.).

На производстве возможно также сочетанное действие вредных факторов разной природы (физических, химических), например вредных веществ и избыточной теплоты или повышенной влажности [5].

Зоны воздействия вредных веществ различны. В производственных и бытовых условиях они, как правило, ограничены размерами помещения (цех, участок) или контурами рабочего места. В условии поступления вредных веществ на производственные площадки, территории селитебных, городских и природных зон их влияние определяется параметрами процесса рассеивания территориальной обстановки, изменения мощности выбросов веществ по времени и т.п. Расчет рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе рассмотрен в ОНД-86.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет концентраций вредных веществ

2.1. Расчет аддитивного действия  вредных веществ

Аддитивное действие – это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов.

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + … + Сn/ПДКn ≤ 1,

Где С1;С2,…Сn – концентрации каждого вещества в воздухе, мг/м3;

ПДК – предельно допустимые концентрации вредных веществ, мг/м3 [6].

 

2.2. Расчет потенцированного и  антагонистического действия вредных  веществ

При потенцированном и антагонистическом действии оценку суммарного эффекта проводят с учетом коэффициента комбинированного действия Ккд:

С1Ккд1/ПДК1 + С2Ккд2/ПДК2 + …+ СnКкдn/ПДКn ≤ 1

Где Ккд > 1 при потенцировании;

 Ккд < 1 – при антагонизме;

1,2,…n -  номер вещества [6].                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

 

2.3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных                                                                                                                                                                                                                            веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

1. Настоящие нормы устанавливают методику расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Нормы должны соблюдаться при проектировании предприятий, а также при нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий.

     2. Нормы предназначены для расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций.

    Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра. Нормы не распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от источников выброса.

   3. В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов: а) высокие источники, Н ³ 850 м; б) источники средней высоты, Н = 10 ... 50 м; в) низкие источники, Н = 2 ... 10 м; г) наземные источники, Н £ 2 м.

Для источников всех указанных классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время - в секундах, масса вредных веществ - в граммах, их концентрация в атмосферном воздухе - в миллиграммах на кубический метр, концентрация на выходе из источника - в граммах на кубический метр.

4. При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвержденным Минздравом, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация q или значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.

   Безразмерная концентрация q определяется по формуле

 

где c1, с2, ..., сn (мг/м3) - расчетные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности; ПДК1, ПДК2, ..... ПДКn (мг/м3) - соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

   Приведенная концентрация с рассчитывается по формуле

 

где с1 - концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК1 - его ПДК; с2 ... cn и ПДК2 ..... ПДКn - концентрации и ПДК других веществ, входящих в рассматриваемую группу суммации.

   5. Расчет концентрации вредных веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества, проводится по каждому исходному и образующемуся веществу отдельно. При этом мощность источников для каждого вещества устанавливается с учетом максимально возможной трансформации исходных веществ в более токсичные.

   6. Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-30-мннутному интервалу осреднения.

    Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

    1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества см (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии xм (м) от источника и определяется по формуле

 (2.1)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности,  в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h = 1; DТ (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв; V1 (м3/с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

 (2.2)

где D (м) - диаметр устья источника выброса; w0 (м/с)  -средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

2. Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V1 (м3/с) при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания М и V1, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение см.

 Значение М следует относить к 20-30-минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин.

    3. При определении значения DТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Тв (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

    4. Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.

    5. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, vм, и fe.

 (2.3)

 (2.4)

 (2.5)

 (2.6)

Коэффициент n определяется в зависимости от f по формулам:

 (2.7а)

 (2.7б)

Для fc < f < 100 значение коэффициента т вычисляется при f = fe.

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от vм по формулам

n = 1 при vм ³ 2; (2.8а)

 (2.8б)

n = 4,4vм при vм< 0,5. (2.8в)

При f ³ 100 или DТ » 0 коэффициент n вычисляется по п. 2.7.

   6. Для f ³ 100 (или DТ » 0) и (холодные выбросы) при расчете cм вместо формулы (2.1) используется формула

 (2.9)

где

 (2.10)

причем n определяется по формулам (2.8а) - (2.8в) при .

Аналогично при f < 100 и vм < 0,5 или f ³ 100 и (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет cм вместо (2.1) производится по формуле

 (2.11)

где

 (2.12а)

 (2.12б)

 

   7. Расстояние xм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения см, определяется по формуле

 (2.13)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

 (2.14а)

 (2.14б)

 (2.14в)

При f > 100 или DT » 0 значение d находится по формулам:

 (2.15а)

 (2.15б)

 (2.15в)

   8. Значение опасной скорости uм (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ см, в случае f < 100 определяется по формулам:

 (1.16а)

 (1.16б)

 (1.16в)

При f >100 или DT » 0 значение uм вычисляется по формулам:

 (2.17а)

 (2.17б)

 (2.17в)

      9. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества сми (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра uм (м/с), определяется по формуле

сми = r cм, (2.18)

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/uм по рис. 2.3 или по формулам:

 (2.19а)

 (2.19б)

   10. Расстояние от источника выброса xми (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения сми (мг/м3), определяется по формуле:

хми = p xм, (2.20)

где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/uм по формулам:

 (2.21а)

 (2.21б)

 (2.21 в)

       11. При опасной скорости ветра uм приземная концентрация вредных веществ с (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле

с = s1 cм, (2.22)

где s1 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/xм и коэффициента F по формулам:

 (2.23а)

 (2.23б)

 (2.23в)

 (2.23г)

   Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях х/хм < 1 величина s1 в (2.22) заменяется на величину , определяемую в зависимости от х/хм и Н по формуле

 (2.24)

   12. Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере сy (мг/м3) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле

сy = s2 c. (2.25)

где s2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и (м/с) и отношения у/х по значению аргумента ty:

 (2.26а)

 (2.26б)

по формуле

 (2.27)

 

 

   13. Максимальная концентрация cмx (мг/м3), достигающаяся на расстоянии x от источника выброса из оси факела при скорости ветра uмx, определяется по формуле

 (2.28)

где безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения х/хм по формулам: