Определение экологического ущерба наносимого промышленными выбросами

     2. Определение экологического  ущерба загрязнения атмосферы  промышленными выбросами.

     2.1. Постановка задачи.

     В районе действует тепловая электростанция мощностью 1000 Мвт. Для производства необходимого количества электроэнергии ежегодно расходуется 1 млн. т топлива (мазут: зональность А^p=0.05 %, сернистость S^p=1.6 %). В процессе работы, через дымовую трубу, в атмосферный воздух поступают примеси (загрязняющие вещества): твердые частицы (пыль) и газообразные вещества (диоксид углерода, оксид азота, диоксид серы).

     Масса годового поступления загрязняющих веществ:

     А) группа 1 – взвешенные пылевые частицы (производственная пыль) – 0,35 кг/т;

     Б) группа 2 – газообразные вещества:

     - диоксид углерода – 0,02 кг/т;

     - диоксид серы – 33 кг/т;

     - оксид азота -  10,3 кг/т.

     Показатель  относительной агрессивности примесей:

     - производственная пыль – 85;

     - диоксид углерода – 1,0;

     - диоксид серы – 22;

     - оксид азота – 21,1.

     Характер  выбросов по скорости оседания частиц различен:

     А) группа 1 – имеет скорость оседания частиц от 1 до 20 см/с;

     Б) группа 2 – менее 1 см/с.

     Зона  активного загрязнения (ЗАЗ) неоднородна  и состоит из нескольких типов  территорий, в %:

     А) территория природных зон отдыха, садоводств и дачных кооперативов – 50;

     Б) территория населенных мест с плотностью населения p=140 чел/га – 20;

     В) территория промышленных предприятий  – 10.

     Значения  показателя относительной опасности  в зависимости от типа территории:

     А) территория природных зон отдыха, садоводств и дачных кооперативов – 8;

     Б) территория населенных мест с плотностью населения p=140 чел/га *0,1=14;

     В) территория промышленных предприятий  – 4.

     В рассматриваемом году масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферу  (М_общ) превысила временно согласованный выброс (ВСВ) на М=3%. При решении задачи считать, что ВСВ превышает предельно допустимый выброс на 20 %.

     Среднегодовое значение разности температур в устье  источника выброса и атмосферы  Т=15⁰С, среднегодовой модуль скорости ветра на уровне флюгера U=2,5 м/сек, высота трубы h=15м.

     В результате проведения природоохранных мероприятий в планируемом году общий экологический ущерб от загрязнения атмосферы снизился на 25 %, а масса выбросов загрязняющих веществ достигнет значения предельно допустимого уровня.

     При решении задачи коэффициент PK₁K₂ принять равный 16,5 руб./усл.т.

     Эжегодные эксплуатационные затраты составляют С=50 тыс.руб., капитальные вложения составляют 50 млн.руб. 

     2.2. Задание:

     1) определить годовой экологический  ущерб от загрязнения атмосферы;

     2) определить плату за загрязнения  атмосферы;

     3) рассчитать экономическую эффективность комплекса мероприятий по охране атмосферного воздуха. 

     2.3. Решение.

     2.3.1. Расчет годового экологического  ущерба. 

     Определим зону активного загрязнения (ЗАЗ). Источником загрязнения является труба ТЭС  при h=15. ЗАЗ представляет собой кольцо, заключенное между окружностями с радиусами:

     R^внутр_ЗАЗ=2φh, R^внеш_ЗАЗ= 20φh

     R^внутр_ЗАЗ=2*1,2*15=36,      R^внеш_ЗАЗ=20*1,2*15=360

     Площадь ЗАЗ определяется по формуле:

     S_ЗАЗ=π(R^внеш_ЗАЗ² – R^внутр_ЗАЗ²), м²

     S_ЗАЗ=3,14*(360²-36²)=402874,56 (м²)=40 (га)

     Найдем показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над ЗАЗ. Поскольку ЗАЗ неоднородна и состоит из трех типов территорий, причем каждому типу соответствует табличное значение константы σ_i. Для расчета данного показателя необходимо определить площадь каждого из типов территорий (S_i, га).

     А) территория природных зон отдыха, садоводств и дачных кооперативов – 40*50%=20 (га);

     Б) территория населенных мест с плотностью населения p=140 чел/га: 40*20%=8 (га);

     В) территория промышленных предприятий – 40*10%=4 (га). 

     Показатель  относительной опасности загрязнения (σ) атмосферного воздуха над ЗАЗ рассчитываем исходя из неоднородности территорий, по следующей формуле:

     σ= ∑ⁿ_i=1 (S_i ∕  S_ЗАЗ)* σ_i=7.2

     где n – общее количество типов территорий, подвергшихся влиянию загрязнения;

           i – номер части ЗАЗ, относящийся к одному из типов территорий;

           σ_i – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над i-м типом территории;

           S_i – площадь одного из типов территорий. Га;

           S_ЗАЗ – общая площадь зоны активного загрязнения, га.

     Приведенная масса годового выброса загрязняющих веществ М определяется по формуле:

     М=∑ⁿ_i=1m_i*A_i

     где     m_i – масса выброса примеси i-го вида в атмосферу в течение года, т/год;

           А_i – показатель относительной агрессивности примеси i-го вида, усл.т./год;

           N – общее число составляющих выброса (примесей) в атмосферу. Тогда величина М для пылевых частиц равна:

     m_пыль=1000000*0,35=350000(кг/год)=350 (т/год)

     M_пыль=350*85=29750

     Для газообразных веществ:

     m_{диоксид углерода} =1000000*0,02=20000 (кг/год)=20 (т/год)

     m_{диоксид серы}=1000000*33=33000000 (кг/год)=33000 (т/год)

     m_{оксид азота}=1000000*10,3=10300000 (кг/год)=10300 (т/год)

     M_газ=20*1+33000*22+10300*21,1=943350 

 

     Определим значение безразмерного коэффициента, учитывающего характер рассеивания  загрязняющих веществ в атмосфере  f.

        Характер выбросов по скорости оседания частиц различен:

     А) группа 1 (взвешенные пылевые частицы) – имеет скорость оседания частиц от 1 до 20 см/с;

     Б) группа 2(газообразные вещества) – менее 1 см/с.

     Для газообразных примесей, скорость оседания которых менее 1 см/с, коэффициент f находим по формуле:

     f = f_газ=(100(м)/(100(м)+ φ* h)*(4(м/с)/(1(м/с)+U))

 
 

     где    h -  геометрическая  высота  устья источника по отношению к среднему уровню зоны активного загрязнения, м;

            φ – безразмерный параметр, учитывающий тепловой подъем факела выброса в атмосферу;

            U - среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с;

          Найдем по следующей формуле:

           φ = 1+ΔТ/75⁰С,

     где ΔТ – среднегодовое значение разности температур в устье источника (трубы) и окружающей атмосфере на уровне устья.

           φ = 1+ 15/75=1,2

     f_газ= (100/(100+1,2*15)*(4/(1+2,5))=0,969

     Для частиц, скорость оседания которых  находится в пределах от 1 до 20 см\с:

     f=f_пыль =(1000(м)/(60(м)+ φ* h))^1/2*(4(м/с)/(1(м/с)+U))

     f_пыль =(1000/(60+1,2*15))^1/2*(4/(1+2,5))=4,09

 

     Годовой экологический ущерб с учетом того, что скорость оседания примесей различна, получаем в следующем виде:

Y=Y₁+Y₂=γσM_газf_газ+γσМ_пыльf_пыль=γσ(М_газf_газ+М_пыльf_пыль)

Y=16.5*7.2*(943350*0.969+29750*4.09)=123051097.62=1.23*10⁸

     Таким образом, годовой экологический  ущерб от загрязнения атмосферного воздуха составил более 123 миллионов  рублей.

 

     2.3.2. Расчет платы за загрязнение  атмосферы.

     Плата за выброс производится по каждому виду загрязняющих веществ в отдельности. В зависимости от степени опасности загрязнения установлены нормативы платы, определена масса выбросов, назначены региональные повышающие коэффициенты в зависимости от экологической ситуации.

     Общая сумма платежа при загрязнении атмосферы в пределах ПДВ складывается из следующих составляющих: нормативы платы за  единицу выброса, масса годового выброса, коэффициент индексации, коэффициент экологической ситуации.

     В виде формулы записывается в следующем виде:

     П₁=Р*М₁*К₁*К₂,

     где   Р – норматив платы за единицу выброса (руб/усл.т);

           М₁ – масса допустимого выброса за год (усл.т);

           К₁ – коэффициент индексации;

           К₂ – коэффициент экологической ситуации.

     При ситуации, когда загрязнение атмосферы  производится сверх ПДВ, но не более ВСВ, сумма платежа рассчитывается по формуле:

     П₂=5Р*М₂* К_1*К₂,

     где М₂ - масса выбросов сверх ПДВ, но в пределах ВСВ (усл.т).

     В случае, если загрязнение атмосферы  производится сверх ВСВ, сумма платежа  рассчитывается по формуле:

     П₃=25*Р* М₃* К₁*К₂,

     где  М₃ - масса выбросов сверх ВСВ (усл.т).

     Если  масса годового выброса превышает  установленный для данного вида загрязнения предел, т.е. больше ПДВ, то общая сумма платежа выразится  следующим образом:

     П_общ=П₁+П₂+П₃

     Тогда общая формула платы за загрязнение атмосферного воздуха примет вид:

     П_общ= К₁*К₂(Р*М₁+5Р*М₂+25*Р* М₃)

     По  условию задачи годовой выброс ТЭС  превысил ВСВ на М=3%. Необходимо определить абсолютное значение М равное М₃ (усл.т):

     М₃=(М_общ(усл.т)*М(%)/100(%).

     М₃=(973100*3)/100=29193(усл.т)

     Рассчитаем  М₁ и М₂, их сумма равна:

     М₁+М₂=М_общ-М_3.

     М₁+М₂=973100-29193=943907(усл.т)

     По  условию задачи ВСВ (М₂) превышает ПДВ (М₁) на 20 %, значит:

     М₂=0,2*( М₁+М₂), М₁=0,8(М₁+М₂).

     М₂=0,2*943907=188781,4(усл.т)

     М₁=0,8*943907=755125,6(усл.т).

     По  условию задачи РК₁К₂=16,5 руб.усл.т.

     Тогда общая сумма платы за загрязнение  атмосферного воздуха составит: