автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Метод определения концентрации неорганической пыли цементного производства, учитывающий влияние влажности воздуха

На правах рукописи УДК 504.3.064:666.94

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПЫЛИ ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА, УЧИТЫВАЮЩИЙ ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел - 2004

Работа выполнена в Брянской государственной инженерно-технологической академии на кафедре «Строительные конструкции»

Научный руководитель: ЦЫГАНКОВ

Владимир Викторович, кандидат технических наук, профессор, академик Международной Академии Наук Экологии и Безопасности жизнедеятельности

Официальные оппоненты: КОРОБКО

Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор, заслуженный строитель РФ

БОРЗДЫКО Игорь Алексеевич, кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация: Региональное отделение Международной Академии Наук Экологии и Безопасности жизнедеятельности, г. Брянск

Защита состоится « ¿Я » И Ю Н Д_ 2004 г. в Й-00 на заседании

диссертационного совета Д 212.182.01 при Орловском государственном техническом университете по адресу: РФ, 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан «

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

¿21

А.И. Суздальцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время нормативные методы определения распространения загрязняющих веществ (ЗВ) и их приземной концентрации (ОНД-86, ОНД-90 и др.), при всем многообразии учитываемых факторов (скорость ветра, температурная стратификация атмосферы, параметры источника выбросов, температура окружающего воздуха, характеристика рельефа местности и др.), имеют некоторые несовершенства, связанные с неучтенными параметрами окружающей среды, отдельными свойствами ЗВ и особенностями технологических процессов.

Недостатком нормативного метода определения концентрации загрязняющих веществ ОНД-86 является то, что он не учитывает индивидуальные особенности каждого из выбрасываемых загрязняющих компонентов. Получаемая расчетная концентрация ЗВ в определенной точке на местности, согласно нормам, будет иметь одно и тоже значение (при равенстве исходных данных) независимо от того, для какого загрязняющего ингредиента она определялась. Так, при условии высокой влажности воздуха и наличия в выбросах предприятия двух компонентов с одинаковыми дисперсными характеристиками на выходе - металлической пыли и пыли материала, обладающего свойством впитывать в себя влагу из воздуха (гигроскопичностью) - значения расчетной концентрации для этих веществ в определенной точке, согласно расчетных норм, будет одинаково, что представляется недостоверным.

В процессе производства на предприятиях цементной промышленности образуется около 27 млн.т пыли в год, а ее выброс в атмосферу сверх установленных ПДВ составляет более 1,5 млн.т в год. В промышленности стройматериалов предприятия по производству цемента являются самыми загрязняющими и небезопасными производствами, на их долю приходится 2/3 выбросов твердых веществ и 44% газообразных.

Значительные объемы выбросов и площади, занимаемые и загрязняемые цементными предприятиями, требуют больших трудозатрат и времени на натурные определения концентрации ЗВ, что повышает значимость расчетного метода и необходимость обеспечения его достоверности.

Таким образом, разработка метода и уточнение расчетных норм определения концентрации неорганической пыли с учетом влияния влажности воздуха, как фактора оказывающего воздействие на концентрацию твердых ЗВ в приземном слое атмосферы, способных впитывать влагу из воздуха, носит актуальный характер.

Целью диссертационной работы является расширение экспериментально -теоретической базы, для совершенствования расчетного метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства в приземном слое атмосферы с учетом относительной влажности воздуха.

Основными задачами исследования являются: - структурно--системный анализ методов и моделей определения загрязнений атмосферного воздуха, анализ нормативного метода определения концентрации ЗВ в приземной слое атмосферы;

- анализ состояния природно-промышленного комплекса региона исследований, определение и классификация вредных факторов цементного производства;

- разработка методик и проведение экспериментальных исследований по определению: гигроскопичности и дисперсного состава неорганической пыли цементного производства; приземной концентрации гигроскопической пыли с учетом влияния атмосферной влажности воздуха;

- разработка метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха;

- разработка методического обеспечения для экологического мониторинга предприятий цементной промышленности;

- обоснование практического использования разработанных метода определения концентрации пыли и методики проведения экологического мониторинга на примере цементного производства.

Методы исследования. При решении задач использовались методы системного анализа и математического моделирования с применением ПЭВМ, а также соответствующие разделы теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования выполнены с использованием гравиметрического метода определения взвешенных частиц пыли и метода лазерной дифракции.

Объект исследования. В качестве объекта исследований выступает расчетный метод определения приземной концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, с учетом влияния атмосферной влажности воздуха.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- уточнена схема воздействия цементного производства на окружающую экосистему, прослежено движение загрязняющих факторов от каналов поступления до элементов воздействия на окружающую среду, обобщены и классифицированы антропогенные факторы цементного производства;

- на основе проведенных экспериментальных исследований установлено влияние влажности атмосферного воздуха на приземную концентрацию пыли, научно обоснована необходимость учета влажности воздуха при расчетах концентрации пыли, обладающей свойством гигроскопичности;

- разработан метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработан метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха, уточняющий и повышающий достоверность действующего нормативного метода;

- предложена методика проведения экологического мониторинга цементного производства, позволяющая в целом проанализировать вредное воздействие предприятия с учетом общей экологической ситуации в конкретном регионе; выявить сверхнормативный вид загрязнения; установить перечень очистительных систем для анализа их эффективности и провести сравнительный анализ экологичности различных предприятий.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сопоставлением экспериментальных результатов с теоретическими и другими результатами известными из научной и справочной литературы, использованием современных методов исследования, большим объемом экспериментальных данных.

Реализация и внедрение результатов исследования.

Полученные автором результаты теоретических и экспериментальных исследований по учету влияния влажности воздуха на приземную концентрацию гигроскопических ЗВ были использованы отделом экологических технологий и программ ГУТПиР г. Брянска при корректировке проектов застройки микрорайонов города с целью обеспечения экологической безопасности селитебных территорий.

Предложенная методика проведения экологического мониторинга цементного производства позволила разработать комплекс мероприятий по увеличению экологической безопасности производства ОАО «Мальцовский портландцемент», который в настоящее время реализуется.

Апробация и публикации результатов работы. Основные результаты диссертационных исследований изложены в докладах на международном экологическом симпозиуме в рамках научных чтений МАНЭБ «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия» (С-Петербург, 2000 г.), на межрегиональной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов жилищно-коммунального хозяйства» (Брянск, 2001 г.), на 1-ой международной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов жилищно-коммунального хозяйства» (Брянск, 2002 г.), на международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (Белгород, 2004 г.).

Основные положения работы изложены в 7 публикациях в периодической научной печати.

На защиту выносятся:

- комплексная схема воздействия цементного производства на окружающую среду и классификация его загрязняющих факторов;

- методика и результаты экспериментальных исследований по определению: гигроскопичности и дисперсного состава неорганической пыли цементного производства; приземной концентрации гигроскопической пыли с учетом влияния атмосферной влажности воздуха;

- метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха;

- методика проведения экологического мониторинга предприятий цементной промышленности.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице, включает 47 рисунков, 30 таблиц и 38 страниц приложений. Библиография включает 121 наименование работ, в т.ч. 5 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель и решаемые задачи, указаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен системно-структурный анализ существующих методов определения загрязнений атмосферного воздуха, описывающих процесс рассеивания ЗВ, и частности нормативного метода. Приведена классификация моделей и их краткое описание. Выполнен анализ нормативного метода ОНД-86, выделены учитываемые им факторы и определена степень их влияния на приземную концентрацию пыли, обоснована актуальность совершенствования данного метода.

По результатам анализа расчетного метода ОНД-86, зависимость значений приземной концентрации пыли от основных факторов воздействия показывает, что при увеличении высоты источника, диаметра его устья, скорости выхода и температуры газопылевой смеси наблюдается снижение концентрации пыли в приземном слое, а при уменьшении — ее рост, т.е. указанные факторы находятся в обратной зависимости от значений концентраций (не зависимо от расстояния). Увеличение массы выбрасываемой пыли, скорости ветра и температуры воздуха приводит к росту приземной концентрации и при уменьшении — к ее снижению, т.е. прослеживается прямая зависимость.

Немаловажно отметить то, что из природных факторов (скорости ветра и температуры воздуха), учитываемых в нормативном методе, наибольшее влияние на приземную концентрацию пыли оказывает скорость воздушного потока. Ее измене-

ние в небольших пределах существенно меняет значения приземной концентрации пыли, а варьирование значениями температуры воздуха в широком диапазоне значительных изменений на концентрацию пыли не оказывает.

Согласно расчетному методу ОНД-86, за скорость седиментации частиц ЗВ отвечает безразмерный коэффициент F, значения которого варьируются в пределах от 1,0 до 3,0 с шагом 0,5 в зависимости от вида ЗВ и характеристик систем очистки. Известно, что скорость оседания частиц пыли при условии, что частицы имеют шаровую форму и их плотность намного больше плотности воздуха, определяется по формуле:

ц = Р, ё ^

18 (лв » 0)

где и8 - скорость оседания частицы, м/с; с!а - диаметр частицы, м; р, - плотность частицы, кг/м3; |Д„- динамическая вязкость воздуха, Пас; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Динамическая вязкость воздуха и ускорение свободного падения являются условно постоянными величинами (не зависящими от характеристик ЗВ), вследствие чего очевидна прямая зависимость скорости оседания частицы пыли от ее плотности и дисперсного состава, что соответствует нормативному методу.

Но плотность, в свою очередь, является функцией массы и объема, а на частицу пыли, находящуюся в свободном падении, действует такой природный фактор, как влажность воздуха. При наличии у частицы пыли свойства гигроскопичности, ее масса увеличивается без увеличения соответствующего объема на количество впитанной влаги, что приводит к возрастанию скорости оседания частицы (рисунок 1).

Рисунок 1- Схематичное отражение влияния влажности воздуха на концентрацию пыли относительная влажность воздуха; С - концентрация).

При максимальном значении влажности воздуха процесс пылеосаждения идет более интенсивно, и максимальная концентрация достигается на небольших расстояниях от источника (точка 1). При наименьшем значении влажности воздуха скорость седиментации частиц мала, и основная их масса уносится на более дальние расстояния (точка 2), где достигается максимальная концентрация.

Таким образом, в математической модели нормативного метода определения концентрации ЗВ, коэффициентом F не учтено влияние такого фактора, как атмосферная влажность воздуха. Существование последней, при наличии у твердых ЗВ свойства гигроскопичности, приводит к увеличению скорости их седиментации и, как следствие, к изменению приземной концентрации ЗВ. Данный факт свидетельствует о несовершенности расчетного метода и требует его уточнения.

Во второй главе изложено краткое описание выбранного источника загрязнений (ОАО «Мальцовский портландцемент), приведена характеристика природно-климатических условий района его расположения, выполнен подробный анализ технологического процесса, определены и классифицированы вредные факторы данного производства и разработана комплексная схема его воздействия на окружающую среду.

По итогам анализа процесса производства на источнике загрязнений по технологическим этапам, приведены выбрасываемые ЗВ, определены зоны их формирования и источники выделения. Разработана общая и частные схемы классификации антропогенных факторов данного производства на экосистему в целом и в отдельности по видам ЗВ.

Проведена покомпонентная оценка состава выбрасываемых ЗВ на источнике загрязнений, прослежена динамика их изменения и доли каждого из компонентов ЗВ в общем объеме выбросов. Из чего следует, что основным загрязнителем экосистемы от воздействия цементного производства являются твердые пылевые частицы, эмиссии которых являются основной причиной большой площади СЗЗ (1544 Га) источника загрязнений. Их выброс в общем объеме загрязнения изменяется в пределах 50-80%.

В третьей главе приведена классификация выбрасываемой неорганической пыли на источнике загрязнений, разработана методика и проведены экспериментальные исследования по определению гигроскопичности и дисперсного состава двух видов пыли, имеющих наибольший процент выброса; приземной концентрации гигроскопической пыли с учетом влияния атмосферной влажности воздуха. По результатам экспериментов выполнена статистическая обработка полученных данных.

Исследуемая пыль цементного производства является минеральной неорганической пылью. Она подразделяется на три вида, исходя из содержания в ней оксида

кремния (IV). Каждый вид имеет свой код (код загрязняющего химического компонента) и соответствующее регламентируемое значение ПДК (таблица 1).

Таблица 1 — Классификация пыли цементного производства

Код зв Наименование загрязняющего химического компонента Наименование пыли (согласно материалу, от которого она образована) Предел ьно-допуст имая концентрация, мг/м3 Процент содержания л общем объеме выбросов, %

максимально-разовая среднесуточная

2907 Неорганическая пыль с содержанием в Юг > 70% Пыль трепела, гран-шлака 0,15 0,05 0,5-6

2908 Неорганическая пыль с содержанием 20% > 5Ю2 > 70% Пыль цемеша, клинкера, гипса 0,30 0,1 20-30

2909 Неорганическая пыль с содержанием 5 Юг< 20% Пыль сырья (пыль необожженного сырьевого шлама из вращающихся печей) 0,50 0,15 50-80

Результаты определения гигроскопичности для пыли 2908 и 2909 показывают, что при относительной влажности воздуха, близкой к 100 %, увеличение массы частиц пыли составляет для пыли 2908 - 5,37%, для пыли 2909 — 2,12% (рисунок 2).

30 40 50 60 70 80 90 100 30 40 50 60 70 80 90 100

Влажность воздух«, % Влажность воздуха, %

а) б)

Рисунок 2 - Зависимость влажности пыли от влажности воздуха: а) пыль - 2908; б) пыль - 2909.

По итогам сравнительных аппроксимаций зависимость влажности пыли от относительной влажности воздуха описывается следующими уравнениями:

- для пыли 2 9 0 8: WnbllK = 0,1221 е0'04293 w';

- для пыли 2909: Wnuill = 0,0517 е0'™5 w-.

Экспериментальные исследования показали прирост в массе частиц пыли за счет накопления влаги из воздуха, что свидетельствует о гигроскопических свойствах неорганической пыли цементного производства.

Для получения дисперсного состава пыли в данной работе использовался наиболее точный, в настоящее время, метод лазерной дифракции. Экспериментальные исследования проводились на лазерном гранулометре «Malvern Mastersizer» в промышленной лаборатории ОАО «Мальцовский портландцемент».

Результаты определения дисперсного состава показывают, что неорганическая пыль цементного производства имеет полидисперсный состав с диапазоном размеров частиц 0,3-300 мкм. Максимальное содержание частиц пыли сырья (2909) наблюдается в диапазоне 6,63-7,72 мкм и составляет 6,35%. В общей массе 50% частиц имеют размеры меньше 7,19 мкм, а 90% частиц меньше 34,52 мкм. Средний диаметр частиц пыли составляет 14,12 мкм.

В дисперсном составе пыли 2908 наблюдается колебание размеров частиц с выделением трех максимумов, в распределении по фракциям, в диапазонах 0,58-0,67 мкм, 3,09-3,60 мкм и 35,56-41,43 мкм, с соответствующим содержанием частиц 2,43; 3,7; 3,1 %. В общей массе 50% частиц имеют размеры меньше 6,02 мкм, а 90% -меньше 70,91 мкм. Средний диаметр частиц пыли составляет 24,65 мкм, что свидетельствует о преобладании более крупных частиц, чем в пыли 2909.

Для проведения опытных определений приземной концентрации неорганической пыли с учетом влияния влажности атмосферного воздуха был выбран летний период, так как он характеризуется изменением влажности воздуха в широком диапазоне и стабильной работой цементного производства.

С целью определения влияния только атмосферной влажности воздуха на приземную концентрацию пыли условия эксперимента подбирались так, чтобы максимально исключить воздействие других природных факторов на данную концентрацию. То есть при фиксации величин приземной концентрации пыли варьировались значения относительной влажности воздуха и выдерживались постоянными следующие природные факторы:

- скорость воздушного потока, допускаемое отклонение не более ±0,5 м/с;

- направление ветра (точка определения под факелом выброса), допускаемое отклонение не более ±10° от направления на точку замера.

Для этого в течение летних периодов фиксировались следующие метеорологические параметры окружающей среды: температура воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, относительная влажность воздуха.

На местности по периметру источника загрязнений и на разном расстоянии от него были закреплены пять контрольных точек. Необходимым условием выбора контрольных точек, являлось точное фиксирование их координат в местной геодезической сети, для последующего определения расчетной концентрации неорганической пыли в данных точках с достаточной точностью. В связи с чем, положение точек было выбрано так, чтобы они совпадали с реперными точками местной геодезической сети.

Экспериментальные определения концентрации пыли производились на основе гравиметрического метода, использовался разовый режим отбора проб с 25 минутным периодом осреднения. Концентрация неорганической пыли в каждой контрольной точке определялась при десяти различных значениях относительной влажности воздуха, по 5 проб для каждого значения влажности. В сумме по каждой точке было произведено 50 измерений.

По результатам экспериментальных замеров в контрольных точках №1; 2; 3; 4; 5, находящихся на расстоянии от источника загрязнений соответственно 0,8; 0,9; 0,95; 1,5; 0,75 км, значения концентраций получены в диапазоне от 7,78-1,72 мг/м3. Во всех точках максимальные значения полученных концентраций различны (6,69; 6,15; 5,34; 4,54; 7,87 мг/м3 соответственно для точек № 1; 2; 3; 4; 5), что связано с разным удалением точек от источника, и наблюдались при минимальной атмосферной влажности воздуха. Но увеличение влажности воздуха для каждой контрольной точки характеризовалось уменьшением концентрации пыли, что свидетельствовало о влиянии влажности воздуха на скорость седиментации пыли.

Для установления в дальнейшем взаимосвязи приземной концентрации неорганической пыли с влиянием относительной влажности воздуха и коэффициентом F (ОНД-86), по восточному направлению на контрольную точку №4 (как направлению преобладающих ветров и минимальных помех) были выбраны три дополнительные точки 4-1; 4-2; 4-3 на расстоянии от источника загрязнений соответственно 0,6 км; 0,45 км; 0,35 км. Для них аналогично, как и для пяти контрольных точек, были определены значения концентраций неорганической пыли экспериментальным путем.

В четвертой главе по итогам расчетного определения концентрации пыли по нормативному методу ОНД-86 и путем сравнения и корреляции экспериментальных данных с расчетными, разработан метод определения концентрации гигроскопической пыли с учетом влажности воздуха, а также предложена методика проведения

экологического мониторинга цементного производства и дано обоснование практического использования разработанных метода и методики.

Для определения концентрации неорганической пыли расчетным путем использовался программный комплекс УПРЗА «Эколог» утвержденный Министерством природных ресурсов и основанный на ОНД-86.

В программу закладывались следующие исходные данные: 1) Параметры каждого функционирующего источника выбросов неорганической пыли с кодировкой 2907, 2908, 2909: высота, диаметр устья, координаты, скорость выхода и температура газопылевой смеси, количество выбрасываемой пыли в единицу времени. 2) Скорость ветра, его направление и температура воздуха для каждой определяемой точки, соответствующие усредненным экспериментальным значениям, фиксируемым при опытном определении концентрации пыли в данной точке.

Компьютерный расчет рассеивания был выполнен на группу суммации 6001 трех видов неорганической пыли 2907+2908+2909 при значениях коэффициента F, равных 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0.

Результаты проведенных расчетных и экспериментальных определений концентрации неорганической пыли в закрепленных на местности точках свидетельствуют о влияние влажности воздуха на приземную концентрацию пыли, обладающей свойством гигроскопичности, и несовершенности расчетного метода.

Так при относительной влажности воздуха, равной 30-40%, экспериментальные значения концентрации пыли в каждой из пяти точек максимальны и сравнимы с расчетными, полученными при коэффициенте F=l,5, что свидетельствует о достоверности расчетного метода. Но при увеличении влажности воздуха наблюдается спад экспериментальных значений концентраций значительно ниже расчетных. Данный спад объясняется тем, что при увеличении влажности воздуха частицы неорганической пыли накапливают большее количество влаги из воздуха, чем при влажности 30-40%, увеличивая этим свою массу. Это приводит к седиментации частиц пыли на более близких расстояниях от источника, чем выбранных для контрольных точек №1-5 (0,75-1,5 км), что и вызывает снижение концентрации в данных точках.

Используемые в эксперименте для оценки взаимосвязи относительной влажности воздуха и концентрации неорганической пыли дополнительные точки 4-1, 4-2, 4-3 (расстояние от источника соответственно - 0,6; 0,45; 0,35 км) позволили установить взаимосвязь между значениями относительной влажности воздуха и безразмерным коэффициентом F при определении концентрации пыли в призменном слое атмосферы с учетом ее гигроскопичности.

Зависимость концентрации пыли С от относительной влажности воздуха XV, для точек 4-1, 4-2, 4-3 по итогам аппроксимаций описываются следующими полиномами четвертой степени: для точки №4-1:

С4.,(\У„) = 3,2087 -10-7 ЛУ.4 - 7,0206 -10"6 ЛУ„3 - 7,5601 •] 0° -У/,2 + 0,6037 - 2,7365; для точки №4-2:

С4.2(\У„) = 3,9848 -10"6 АУ,4 - 9,943 -10"4 -\У,3 + 8,5723 -10"2 АУ,2 - 2,9533 + 42,448; для точки №4-3:

С4.2(\У.) = -7,2493 -10"7 АУ.4 + 1,304 -10"4 ЛУ„3 - 6,7759 -10'3 АУ,2 + 0,1325 + 6,7068.

Согласно результатам экспериментальных и расчетных определений для точек №4, №4-1, №4-2, №4-3 установлено, что максимальные экспериментальные величины концентрации пыли наблюдались при значениях относительной влажности воздуха равных соответственно 32, 49, 63, 91%, а максимальные расчетные значения концентраций - при коэффициенте Б, равного соответственно 1,5; 2,0; 2,5; 3,0.

Анализ графиков распределения величин концентрации пыли для данных точек показал, что при расчетах концентрации неорганической пыли, обладающей свойством гигроскопичности, необходимо учитывать влажность воздуха посредством функционального коэффициента введенного в формулу определения максимальной приземной концентрации ЗВ расчетного метода ОНД-86:

Значения коэффициента при расчете приземной концентрации гигроскопической пыли цементного производства необходимо выбирать в зависимости от относительной влажности воздуха W>, а при разработке томов ПДВ для цементных предприятий необходимо учитывать среднегодовую влажность воздуха, согласно которой и осуществлять подбор коэффициента /•*,, (таблица 2).

Таблица 2 - Значения функционального коэффициента Т*1»Р) для разных величин относительной влажности воздуха

Относительная влажность воздуха (или ее среднегодовое значение), % Функциональный коэффициент /•"„ *

XV, <40 1,5-Г'

40 < \У. <55 Р„ = 1,9622-Р"0,9618

55 < XV. ¿70 Р„=2,3589-Г,ОЯ5

■\У, > 70 Р»=3-Г'

* - в случае наличия в выбросах водяного пара достаточного для того, чтобы в течение всего года наблюдалось интенсивная коагуляции и седиментация влажных пылевых частиц сразу после выхода в атмосферу, коэффициент Р„ следует принимать равным 1,0.

Разработанная в данной работе методика проведения экологического мониторинга предприятий цементной промышленности использует чисто экологические показатели, позволяющие четко и ясно представлять, какое и насколько вредное воздействие оказывает то или иное предприятие. Она позволяет определить все загрязнения предприятия по их видам (выбросы твердых веществ, выбросы газообразных веществ, сброс ЗВ, захоронение отходов и т.д.) с учетом общей экологической ситуации в данной местности и вычленить наиболее преобладающий вид загрязнения для последующего его снижения.

Порядок проведения экологического мониторинга цементного производства заключается в следующем:

1. На обследуемом предприятии выявляются все источники вредного воздействия на окружающую среду, устанавливаются их геометрические параметры и выделяемые загрязняющие ингредиенты.

2. Определяется массовый расход (количество) каждого загрязняющего компонента по выявленным источникам.

3. На основе статистических данных о функционировании выявленных на предприятии источников загрязнения определяется среднее время работы для каждого источника за год (полугодие, квартал) и вычисляется количественный выброс (сброс, захоронение) ЗВ за тот же период по формуле:

У = М т,

где М - массовый расход ЗВ, т/ч; Т - время функционирования источника за определенный период,ч.

4. Исходя из месторасположения предприятия, определяются коэффициенты экологической значимости соответствующего состояния атмосферного воздуха, водных объектов и почвы.

В качестве критерия оценки экологичности цементного производства предлагается использовать сумму произведений частых показателей экологичности предприятия, по каждому из имеющихся видов загрязнения, на коэффициент экологической значимости соответствующего вида загрязнения и определять его по формуле:

где Ка, К„, К„ - коэффициенты экологической значимости соответственного состояния атмосферного воздуха, водных объектов и почвы; - частные показатели экологичности предприятия соответственно по выбросам в атмосферный воздух газообразных ЗВ, выбросам в атмосферный воздух твердых ЗВ, сбросу ЗВ в водные объекты и захоронению (размещению) отходов.

Частные показатели экологичности определяются по формулам:

где i — загрязняющий ингредиент в соответствии с видом загрязнения; V, - фактический выброс, сброс, размещение i-го ЗВ за определенный период времени по каждому источнику загрязнения; ПДВ, (ПДС„ Limit,) - предельно-допустимый выброс, сброс, лимит на размещения для i-ro ЗВ соответствующего вида загрязнения на определенный период времени для каждого источника загрязнения; N - число ЗВ в каждом из видов воздействий.

Предложенный критерий оценки экологичности цементного производства предлагается классифицировать в следующих диапазонах:

S<0 - экологически безопасное производство;

О £S < I — производство, работающее с небольшим запасом по имеющимся выделениям ЗВ или на уровне допустимых значений;

— производство, работающее с превышением допустимых норм выделения ЗВ, и требующее проведения экологических мероприятий для недопущения сверхнормативного загрязнения окружающей среды;

S "> 5 - производство, требующее немедленной остановки, реконструкции, смены технологии для предотвращения экологической катастрофы.

В завершающей части диссертационной работы приведено обоснование практического использования разработанных метода и методики на примере цементного производства.

Метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха совершенствует и расширяет возможности действующего расчетного метода определения приземной концентрации загрязняющих веществ ОНД-86. Он позволяет повысить достоверность расчетных норм путем учета гигроскопических свойств твердых ЗВ и атмосферной влажности воздуха в среднем на 8-16%.

Использование разработанного в данной работе метода, при нормировании выбросов ЗВ цементного производства ОАО «Мальцовский портландцемент», позволило фактически снизить площадь СЗЗ предприятия на 20-25% (порядка 380 гектар земли) и обезопасить селитебные территории.

Предложенный метод определения концентрации гигроскопической пыли с учетом влажности воздуха имеет наибольшую достоверность результатов для пыли цементного производства, но может быть применим для различных видов пыли, при условии проведения экспериментальных определений их гигроскопических свойств и оценке влияния влажности воздуха на их приземную концентрацию, согласно предложенной экспериментальной методике.

Методика проведения экологического мониторинга предприятий цементной промышленности является экспресс-вариантом процесса нормирования выбросов промышленного предприятия, позволяющим выявить преобладающий вид загрязнения и разработать мероприятия для его снижения.

Использование разработанной методики природоохранными комитетами позволит проанализировать вредное воздействие предприятия с учетом общей экологической ситуации в конкретном регионе; существенно уменьшить затраты времени на выявление сверхнормативного вида загрязнения окружающей среды на предприятии; установить перечень очистительных систем для анализа их эффективности и провести сравнительный анализ экологичности различных производств.

Применение разработанной методики экологического мониторинга ОАО «Мальцовский портландцемент» позволило установить преобладающий вид загрязнения - выброс твердых ЗВ, провести анализ эффективности систем его очистки и сформировать комплекс мероприятий, необходимых для обеспечения экологической безопасности данного производства.

Основные выводы по работе:

1. Анализ расчетного метода ОНД-86 в зависимости от основных факторов показал, что:

- значения концентраций (не зависимо от расстояния) находятся в обратной зависимости от высоты источника, диаметра его устья, скорости выхода и температуры газопылевой смеси;

- значения концентраций находятся в прямой зависимости от массы выбрасываемой пыли, скорости ветра и температуры воздуха;

- влияние атмосферной влажности воздуха на концентрацию ЗВ, обладающего свойством гигроскопичности, не учтено в математической модели расчетного метода определения.

Влажность атмосферного воздуха не является доминирующим фактором в процессе турбулентного переноса твердых ЗВ, но при наличии у ЗВ свойств гигроскопичности, оказывает существенное влияние на скорость его седиментации и, как следствие, на его приземную концентрацию.

2. Подробный анализ вредного воздействия процесса производства цемента позволил разработать комплексную схему его воздействия на окружающую среду и показал, что наибольший объем ЗВ приходится на долю твердых пылевых частиц, эмиссии которых достигают 80% в общем объеме загрязнений.

3. Разработанная методика и результаты экспериментальных определений дисперсного состава и гигроскопичности неорганической пыли цементного производства с кодами 2908 и 2909 позволили установить:

пыль 2908: средний диаметр частиц пыли - 24,65 мкм, максимальное содержание частиц (3,7%) наблюдается в диапазоне размеров 3,09-3,60 мкм, гигроскопич-ность-5,37%;

пыль 2909: средний диаметр частиц пыли — 14,12 мкм, максимальное содержание частиц (6,35%) наблюдается в диапазоне размеров 6,63-7,72 мкм, гигроскопич-ность-2,12%.

В целом пыль цементного производства имеет полидисперсный состав с диапазоном размеров частиц 0,3-300 мкм, максимальная гигроскопичность составляет -5,37% и находится в экспоненциальной зависимости от относительной влажности воздуха.

4. Разработанная методика и результаты опытных определений приземной концентрации неорганической пыли, в закрепленных на местности точках при различных значениях относительной влажности воздуха, позволили установить:

- влияние влажности воздуха на скорость седиментации пыли и на ее концентрацию в приземном слое атмосферы;

- адекватные диапазоны влияния относительной влажности воздуха на приземную концентрацию неорганической пыли;

- необходимость учета влажности атмосферного воздуха в расчетном методе определения концентрации твердых ЗВ, обладающих свойством гигроскопичности.

5. На основе разработанного метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха, усовершенствован действующий нормативный метод ОНД-86 и установлены численные значения функционального коэффициента по диапазонам относительной влажности воздуха:

40% < \У7«£55%: Рш= 1,9622-РА9618; 55% < Ш. <70%: Рж= 2,3589-Р10315;

6. Разработанная методика экологического мониторинга цементного производства позволила проанализировать все ЗВ предприятия по их видам (выбросы твердых веществ, выбросы газообразных веществ, сброс ЗВ, захоронение отходов), с учетом общей экологической ситуации в данной местности, и вычленить сверхнормативный вид загрязнения для последующей разработки мероприятий по его снижению.

7. Использование разработанных метода и методики на примере цементного производства ОАО «Мальцовский портландцемент» позволило уменьшить площадь СЗЗ на 380 гектар и обезопасить селитебные территории, а также сформировать

комплекс мероприятий, направленных на повышение экологической безопасности данного производства.

Список основных публикации по теме диссертации

1. Каменек Л.И. Оценка влияния влажности воздуха на разовую концентрацию неорганической пыли цементного производства // Материалы I международной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства». - Брянск, 2003. - С. 262 - 266.

2. Каменек А.И. Состав и объемы антропогенного воздействия цементного производства на окружающую среду // Материалы I международной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства». -Брянск, 2003.-С. 234-236.

3. Каменек А.И., Цыганков В.В. Обоснование комплекса мероприятий по экологизации цементного производства // Вестник МАНЭБ — №2(38) — Брянск, 2001. — С.40-41.

4. Каменек А.И., Цыганков В.В., Шинкарев М.В. Экологические аспекты промышленного производства на современном этапе // Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства». - Брянск, 2002. - С. 148 - 152.

5. Каменек А.И., Цыганков В.В. Основные факторы негативного воздействия цементного производства на окружающую среду и пути их ограничения // Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов и жилищно-коммунального хозяйства». — Брянск, 2002. - С. 152 - 156.

6. Каменек А.И., Цыганков В.В. Модель учета влияния влажности воздуха на приземную концентрацию неорганической пыли цементного производства // Материалы международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье». - Белгород, 2004.

7. Каменек А.И., Рубцов А.В. Математическая модель оценки степени эколо-гичности цементного производства // Материалы международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье». - Белгород, 2004.

Каменек Алексей Иванович

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПЫЛИ ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА, УЧИТЫВАЮЩИЙ ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Специальность 05 11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 13-00 Формат 30x42/4 Печать офсетная Уел печ л 0,97 Уч-изд л 1,21 Тираж 80 экз Заказ № 112

Отпечатано в типографии Брянской государственной инженерно-технологической академии 241037, г. Брянск, пр Станке Димитрова, 3

P106¿8

ВВЕДЕНИЕ.

1 СИСТЕМНО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА.

1.1 Методы и модели определения загрязнений атмосферного воздуха.

1.2 Анализ нормативного метода определения концентрации загрязняющих веществ в приземной слое атмосферы.

2 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНО-ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Характеристика источника загрязнений.

2.2 Характеристики экосистемы в районе расположения цементного производства.

2.3 Анализ вредных факторов в технологии производства цемента и их классификация.

2.4 Анализ состава и объемов выбросов загрязняющих веществ цементного производства. 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Классификация и свойства пыли цементного производства

3.2 Методика определения гигроскопичности неорганической пыли цементного производства.

3.3 Определение дисперсного состава неорганической пыли цементного производства.

3.4 Методика определения приземной концентрации неорганической • пыли цементного производства с учетом влажности воздуха. 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ПЫЛИ ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА С УЧЕТОМ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.

4.1 Расчетное определение приземной концентрации неорганической пыли по нормативному методу.

4.2 Метод определения концентрации гигроскопической пыли с учетом влажности воздуха.

4.3 Методика проведения экологического мониторинга предприятий цементной промышленности.

4.4 Обоснование и практическое использование разработанных метода и методики на примере цементного производства.

ВЫВОДЫ.

В последнее десятилетие в силу различных экономических, политических и социально-культурных преобразований экологическая ситуация в нашей стране серьезно ухудшилась. Практически все предприятия различных отраслей промышленности, не доведенные до банкротства и успешно функционирующие, наносят в настоящее время значительный урон окружающей среде, а главное существованию в ней человека. Связано это прежде всего с моральным устарением технологий производства, фактическим износом очистительных систем и несовершенством методов определения концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) в приземном слое атмосферы. Вблизи промышленных производств экологическая ситуация все больше ухудшается, а вопросы по ее улучшению предприятиями игнорируются или не решаются достаточно эффективно.

Воздействие загрязнения на экосистему бывает разного масштаба: глобального, регионального и локального. Загрязняющие вещества влияют на размещение повреждений экосистемы по территории. Если глобальные и региональные загрязнения ведут к случайному размещению повреждений, то при локальных воздействиях четко выражена тенденция повышения концентрации повреждений по мере приближения к источнику загрязнений.

В настоящее время нормативные методы определения приземной концентрации ЗВ (ОНД-86, (ЭНД-90 и др.), при всем многообразии учитываемых факторов (скорость ветра, температурная стратификация атмосферы, параметры источника выбросов, температура окружающего воздуха, характеристика рельефа местности и др.), имеют некоторые несовершенства, связанные с неучтенными параметрами окружающей среды, отдельными свойствами ЗВ и особенностями технологических процессов.

Для определения концентрации ЗВ, содержащихся в выбросах предприятий, для приземного слоя атмосферы расчетным путем используется нормативный метод ОНД-86 [69], разработанный Госкомгидромет СССР еще в 1987 г. Данный метод с достаточной степенью точности определяет имеющиеся концентрации загрязнений, с учетом влияния застройки и рельефа местности, но и имеет несколько серьезных недостатков.

Так оговариваемые неблагоприятные метеорологические условия ограничиваются только коэффициентом А, зависящим от температурной стратификации атмосферы, и опасной скоростью ветра, упуская такие природные явления, как инверсия температур, туман, влажность воздуха. Ведь именно эти явления, вызывая в действительности наибольшие концентрации вредных веществ в приземном слое, наносят значительный вред экосистеме. Также недостатком расчетного метода является то, что он не учитывает индивидуальные особенности каждого из выбрасываемых загрязняющих компонентов. Получаемая расчетная концентрация в определенной точке на местности, согласно ОНД-86, будет иметь одно и то же значение (при равенстве исходных данных) независимо от того, для какого загрязняющего ингредиента она определялась.

Например, при условии высокой влажности воздуха и наличия в выбросах предприятия двух компонентов с одинаковыми дисперсными характеристиками на выходе — металлической пыли и пыли материала, обладающего свойством впитывать в себя влагу из воздуха (гигроскопичностью) — значения расчетной концентрации для этих веществ в определенной точке, согласно расчетных норм [69], будет одинаково, что представляется недостоверным.

Используемое в данной работе, как источник загрязнений, цементное производство в качестве основных загрязнителей выделяет в атмосферу твердые частицы неорганической пыли, сернистый газ, окислы азота. В процессе производства на предприятиях цементной промышленности образуется около 27 млн.т пыли в год [49]. В промышленности стройматериалов предприятия по производству цемента являются самыми загрязняющими и небезопасными производствами, на их долю приходится 2/3 выбросов твердых веществ и 44% газообразных. Выброс пыли в атмосферу сверх установленных ПДВ составляет более 1,5 млн.т в год [44].

Согласно исследованиям В.П.Ворона, И.Р.Алексеенко, В.ГЫНелухо эффект от воздействия выбросов цементных предприятий на экосистемы характеризуется определенным дуализмом: газообразные поллютанты имеют кислотную основу, а пылевые цементные частицы — сильно выраженную щелочную реакцию. Действуя на элементы экосистемы одновременно, они создают поле воздействия с преобладанием того или иного компонента, что влияет на результирующий отклик экосистем [4, 25, 113].

По мнению А.И.Еремкина, И.М.Квашнина, Ю.И.Юнкерова с процессом нормирования выбросов предприятий связан широкий круг вопросов, включающий: знание технологии и технологического оборудования с точки зрения загрязнения атмосферы; умение анализировать техническое состояние и эффективность работы пылегазоулавливающих установок; и, что немаловажно, свойств ЗВ, выбрасываемых предприятием [45].

Так в работе Е.А.Штокмана рассмотрено влияние различных свойств пыли на процесс ее седиментации из выбросов промышленных производств. Именно анализ свойств выбрасываемых ЗВ, особенностей технологического процесса позволяет достичь максимального эффекта в уменьшении загрязнения воздушного бассейна [114].

Из работы В.М.Рябинина следует, что влажность воздуха и режим его перемещения в приземных слоях атмосферы являются наиболее значимыми факторами трансформации и перераспределения промышленных загрязнителей в пространстве. Решающим образом влияют относительная и абсолютная влажности воздуха на процесс трансформации загрязняющих веществ и ускоряют их выпадение вблизи источников выбросов [93].

Значительные объемы выбросов и площади, занимаемые и загрязняемые цементными предприятиями, требуют больших трудозатрат и времени на натурные определения концентрации ЗВ, что повышает значимость расчетного метода и необходимость обеспечения его достоверности.

Таким образом, разработка метода и уточнение расчетных норм определения концентрации неорганической пыли с учетом влияния влажности воздуха, как фактора оказывающего воздействие на концентрацию твердых ЗВ в приземном слое атмосферы, способных впитывать влагу из воздуха, носит актуальны й характер.

Целью диссертационной работы является расширение экспериментально-теоретической базы, для совершенствования расчетного метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства в приземном слое атмосферы с учетом относительной влажности воздуха.

Задачи исследований: - структурно-системный анализ методов и моделей определения загрязнений атмосферного воздуха, анализ нормативного метода определения концентрации ЗВ в приземной слое атмосферы;

- анализ состояния природно-промышленного комплекса региона исследований, определение и. классификация вредных факторов цементного производства;

- разработка методик и проведение экспериментальных исследований по определению: гигроскопичности и дисперсного состава неорганической пыли цементного производства; приземной концентрации гигроскопической пыли с учетом влияния атмосферной влажности воздуха;

- разработка метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха;

- разработка методического обеспечения для экологического мониторинга предприятий цементной промышленности;

- обоснование практического использования разработанных метода определения концентрации пыли и методики проведения экологического мониторинга на примере цементного производства.

Методы исследования. При решении задач использовались методы системного анализа и математического моделирования с применением ПЭВМ, а также соответствующие разделы теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования выполнены с использованием гравиметрического метода определения взвешенных частиц пыли и метода лазерной дифракции.

Объект исследования. В качестве объекта исследований выступает расчетный метод определения приземной концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, с учетом влияния атмосферной влажности воздуха.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- уточнена схема воздействия цементного производства на окружающую экосистему, прослежено движение загрязняющих факторов от каналов поступления до элементов воздействия на окружающую среду, обобщены и классифицированы антропогенные факторы цементного производства;

- на основе проведенных экспериментальных исследований установлено влияние влажности атмосферного воздуха на приземную концентрацию пыли, научно обоснована необходимость учета влажности воздуха при расчетах концентрации пыли, обладающей свойством гигроскопичности;

- разработан метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработан метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха, уточняющий и повышающий достоверность действующего нормативного метода;

- предложена методика проведения экологического мониторинга цез ментного производства, позволяющая в целом проанализировать вредное воздействие предприятия с учетом общей экологической ситуации в конкретном регионе; выявить сверхнормативный вид загрязнения; установить перечень очистительных систем для анализа их эффективности и провести сравнительный анализ экологичности различных предприятий.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сопоставлением экспериментальных результатов с теоретическими и другими результатами известными из научной и справочной литературы, использованием современных методов исследования, большим объемом экспериментальных данных.

Реализация и внедрение результатов исследования.

Полученные автором результаты теоретических и экспериментальных исследований по учету влияния влажности воздуха на приземную концентрацию гигроскопических ЗВ были использованы отделом экологических технологий и программ ГУТПиР г. Брянска при корректировке проектов застройки микрорайонов города с целью обеспечения экологической безопасности селитебных территорий (приложение Е).

Предложенная методика проведения экологического мониторинга цементного производства позволила разработать комплекс мероприятий по увеличению экологической безопасности производства ОАО «Мальцовский портландцемент», который в настоящее время реализуется (приложение Е).

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались:

1) на секциях конференций г

- международном экологическом симпозиуме в рамках научных чтений МАНЭБ «Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия», г. С-Петербург, 2000 г;

- межрегиональной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов жилищно-коммунального хозяйства», г.Брянск, 2001 г;

- I международной научно-практической конференции «Современные проекты, технологии и материалы для строительного, дорожного комплексов жилищно-коммунального хозяйства», г.Брянск, 2002 г;

2) на тематических межкафедральных заседаниях преподавателей и аспирантов.

По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей, две находятся в печати.

На защиту выносятся:

- комплексная схема воздействия цементного производства на окружающую среду и классификация его загрязняющих факторов;

- методика и результаты экспериментальных исследований по определению: гигроскопичности и дисперсного состава неорганической пыли цементного производства; приземной концентрации гигроскопической пыли с учетом влияния атмосферной влажности воздуха;

- метод определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха;

- методика проведения экологического мониторинга предприятий цементной промышленности.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице, включает 47 рисунков, 30 таблиц и 38 страниц приложений. Библиография включает 121 наименование работ, в т.ч. 5 иностранных.

Основные выводы по работе:

1. Анализ расчетного метода ОНД-86 в зависимости от основных факторов показал, что:

- значения концентраций (не зависимо от расстояния) находятся в обратной зависимости от высоты источника, диаметра его устья, скорости выхода и температуры газопылевой смеси;

- значения концентраций находятся в прямой зависимости от массы выбрасываемой пыли, скорости ветра и температуры воздуха;

- влияние атмосферной влажности воздуха на концентрацию ЗВ, обладающего свойством гигроскопичности, не учтено в математической модели расчетного метода определения.

Влажность атмосферного воздуха не является доминирующим фактором в процессе турбулентного переноса твердых ЗВ, но при наличии у ЗВ свойств гигроскопичности, оказывает существенное влияние на скорость его седиментации и, как следствие, на его приземную концентрацию.

2. Подробный анализ вредного воздействия процесса производства цемента позволил разработать комплексную схему его воздействия на окружающую среду и показал, что наибольший объем ЗВ приходится на долю твердых пылевых частиц, эмиссии которых достигают 80% в общем объеме загрязнений.

3. Разработанная методика и результаты экспериментальных определений дисперсного состава и гигроскопичности неорганической пыли цементного производства с кодами 2908 и 2909 позволили установить: пыль 2908: средний диаметр частиц пыли — 24,65 мкм, максимальное содержание частиц (3,7%) наблюдается в диапазоне размеров 3,09-3,60 мкм, гигроскопичность — 5,37%; пыль 2909: средний диаметр частиц пыли — 14,12 мкм, максимальное содержание частиц (6,35%) наблюдается в диапазоне размеров 6,63-7,72 мкм, гигроскопичность - 2,12%.

В целом пыль цементного производства имеет полидисперсный состав с диапазоном размеров частиц 0,3-300 мкм, максимальная гигроскопичность составляет - 5,37% и находится в экспоненциальной зависимости от относительной влажности воздуха.

4. Разработанная методика и результаты опытных определений приземной концентрации неорганической пыли, в закрепленных на местности точках при различных значениях относительной влажности воздуха, позволили установить:

- влияние влажности воздуха на скорость седиментации пыли и на ее концентрацию в приземном слое атмосферы;

- адекватные диапазоны влияния относительной влажности воздуха на приземную концентрацию неорганической пыли;

- необходимость учета влажности атмосферного воздуха в расчетном методе определения концентрации твердых ЗВ, обладающих свойством гигроскопичности .

5. На основе разработанного метода определения концентрации гигроскопической пыли цементного производства с учетом влажности воздуха, усовершенствован действующий нормативный метод ОНД-86 и установлены численные значения функционального коэффициента / (IVв, Г) по диапазонам относительной влажности воздуха: при \УВ <40%: 1,5-Г1;

40% < \Ув <55%: • 1,9622-Р"0,9618;

55% < \УВ <70%: 2,3589-Г1'0315; при\Ув>70%: З-Р"1.

6. Разработанная методика экологического мониторинга цементного производства позволила проанализировать все ЗВ предприятия по их видам (выбросы твердых веществ, выбросы газообразных веществ, сброс ЗВ, захоронение отходов), с учетом общей экологической ситуации в данной местности, и вычленить сверхнормативный вид загрязнения для последующей разработки мероприятий по его снижению.

7. Использование разработанных метода и методики на примере цементного производства ОАО «Мальцовский портландцемент» позволило уменьшить площадь СЗЗ на 380 гектар и обезопасить селитебные территории, а также сформировать комплекс мероприятий, направленных на повышение экологической безопасности данного производства.

1. Абрамсон И.Г. Природные радионуклиды в материалах цементного производства / И.Г.Абрамсон, В.А.Бойков, Е.А.Бойкова // Цемент и его применение. 1997. -№3. - С. 34-35.

2. Алексеев A.C. Особенности седиментации атмосферных загрязнений и их влияние на состояние древостоев ели / А.С.Алексеев, Ю.И.Леплинский // Экология и защита леса/ JITA им С.М.Кирова. — Л., 1989. С.27-32.

3. Алексеев C.B. Гигиена труда / С.В.Алексеев, В.Р.Усенко. М.: Медицина, 1988. - 576 с.

4. Алексеенко И.Р. Экстремальные факторы и биообъекты/ И.Р.Алексеенко, А.А.Конычев, Н.А.Панченко. Киев: Наук, думка, 1989.- 152 с.

5. Аль Могалис Ахмед Абдольджалил Мухамед. Исследование и обоснование комплекса мероприятий по экологизации цементного производства Йемена: Дис. на соискание уч. степени к.т.н. — М., 2000. — 147 с.

6. Анохин Е.А., Остромогильный А.К. Математическое моделирование и мониторинг окр. среды, 1978. — 156 с.

7. Арсенов В.В. Эколого-экономический рейтинг предприятия / В.В. Арсенов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1997. - 120 с.

8. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей/ Под ред. Ф.Т.М. Ньюстадта и X. Ван Дона (пер. с англ. под ред. A.M. Яглома). Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 352 с.

9. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды. Учеб. пособие в двух частях: Часть 1. Общая. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. — 208 с.

10. Базовые нормативы платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов: / Метод, пособие. 1998. - 16 с.

11. Балтренас П.Б. Методы и приборы определения физико-механических свойств пылей и аэрозолей / П.Б.Балтренас, В.Шпакаускас. Вильнюс: Техника, 1994.-237 с.

12. Банит Ф.Г. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов / Ф.Г.Банит, А.Д.Мальгин. — М.: Стройиздат, 1980.-181 с.

13. Барахтенова A.A. Влияние цементной пыли на состояние сосновых насаждений / А.А.Барахтенова, В.С.Иванов // Экология и защита леса. — М., 1988. -С.18-23.

14. Бериня Д.Ж. Воздействие выпадений цементного завода на почву и растения / Д.Ж.Бериня, А.Я Берзиня // Влияние промышленных выбросов на окр. среду. Пушкино, 1984. - С. 31-33.

15. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы, JI.:. Гидрометеоиздат 1985. 272 с. ил. 22.

16. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнение атмосферы, Л.: Гидрометеоиздат 1975 г. — 257 с.

17. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем: Пер. с нем./ Под ред. Р.Шуберта. М.: Мир, 1988. - 350 с.

18. Бобровников H.A. Охрана воздушной среды от пыли на предприятиях строительной индустрии / Н.А.Бобровников. М.: Стройиздат, 1981. — 90 с.

19. Бородулин А.И. и др. Статистическое описание распространения аэрозолей в атмосферы: метод и приложения, 1992. — 196 с.

20. Бретшнайдер, Курфюрст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений, (пер. с англ.) Л.: Химия. 1989. - 288 с.

21. Вызова HJ1 и др. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты распространения примеси. JL: Гидрометеоиздат, 1991.-278 с.

22. Виноградов Б.В. Количественные методы изучения природной среды / Б.В.Виноградов. М.: Мысль, 1979. — 285 с.

23. Влияние загрязнений воздуха на растительность: Причины. Воздействия. Ответные меры: Пер. с нем. / Под ред. Десслера Х.Г.— М.: Лесная пром-сть, 1981.- 181 с.

24. Влияние атмосферных загрязнений на свойства почв / Под ред. Л.А. Гришиной. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 205 с.

25. Ворон В.П. Влияние цементных выбросов в атмосферу на лесные насаждения / В.П.Ворон // Лесоводство и агролесомелиорация. — Киев, 1980.- Вып.57.-с.66-71.

26. Гиляров М.С. Почвенные беспозвоночные и промышленные загрязнения / М.С.Гиляров. — Минск: Наука и техника, 1982. 264 с.

27. ГОСТ 4Л25-84. Оборудование газоочистительное и пылеулавливающее. Номенклатура основных показателей. — М.: Изд-во стандартов, 1984.

28. ГОСТ 12.2.043-80. Оборудование пылеулавливающее. Классификация. — М.: Изд-во стандартов, 1980.

29. ГОСТ 17.2.1.04-77 (СТ СЭВ 3403 81). Охрана природы атмосферы. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1983. — 11 с.

30. ГОСТ 17.2.3.01-86. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. М.: Изд-во стандартов, 1986. — 5 с.

31. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых . выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 10 с.

32. ГОСТ 17.2.4.05.-83. Атмосфера. Гравиметрический метод-определения взвешенных частиц пыли. М.: Изд-во стандартов, 1983. — 2 с.t

33. ГОСТ 17.2.4.06-90. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1991. — 17 с.

34. ГОСТ 17.2.6.01-86. Атмосфера. Приборы для отбора проб воздуха населенных пунктов. — М.: Изд-во стандартов, 1986. — 5 с.

35. ГОСТ 25199-82. Оборудование пылеулавливающее. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1982.

36. ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов/ Госстрой России. — Введен 01.01.95. — М.: Изд-во стандартов, 1995. — И с.

37. Грибанов В.Н. Руководство по отбору и анализу пылегазовых выбросов в атмосферу предприятиями стройиндустрии. Учебное пособие. — Брянск: Изд-во БГИТА, 1997. 103 с.

38. Грин X. Аэрозоли — пыли, дымы, туманы: пер. с англ. / Х.Грин, В.Лейн; Под ред. Н.А.Фукса. Л.: Химия, 1972. - 427 с.

39. Доклад «Об использовании природных ресурсов и охране окружающей среды Брянской области в 2001 году» (Информационно-аналитический ежегодник). — Брянск, Комитет природных ресурсов по Брянской области, 2002г.

40. Докучаева В.Ф. Гигиеническое значение пылезадерживающих свойств древесных насаждений: Автореф. дис. канд. мед. наук / В.Ф.Докучаева; Акад. мед. наук СССР. М., 1952. - 11 с.

41. Долгова Л.Г. Биохимическая активность почвы при загрязнении / Л.Г.Долгова // Почвоведение. 1975. - №4. - С. 113-118.

42. Дончева A.B. Ландшафтная индикация загрязнений окружающей среды / А.В.Дончева, Л.К.Казаков, В.Н.Калуцков. М.: Экология, 1992.• 256 с.

43. Дубов A.C. Турбулентность в растительном покрове. / A.C.Дубов, Л.П.Быкова, C.B. Марунич. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 352 с.

44. Дуров B.B. Охрана атмосферного воздуха в цементной промышленности / В.В.Дуров // Цемент и его применение. — 1988. — №6. — С.2-3.

45. Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: Учебное пособие / А.И.Еремкин, И.М.Квашнин, Ю.И.Юнкеров М., Изд-во АСВ, 1998. - 320 с. с ил.

46. Загрязнение воздуха и жизни растений: Пер с англ. / Под ред. М.Трешоу. JL: Гидрометеоиздат, 1988. -535 с.

47. Зайончковский Я. Обеспыливание в промышленности: Пер. с польск. — М.: Изд-во литературы по строительству. —1969. 350 с.

48. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справочник в 2-х ч.; Пер. с англ. / С.Колверт, М.Трешоу, Дж.Е.Юкон и др.; Под ред. С.Колверта и Г.М.Инглунда. М.: Металлургия, 1988. 4.1. — 759 е.; 4.2. -711с.

49. Зубченок М.П. Современные направления технических решений при проектировании пылеулавливающих систем цементного производства/ М.П. Зубченок, Н.С.Филиппова // Экологические проблемы технологии цементного производства. М., 1990. — Вып. 102. — С.З-11.

50. Иванов Н.В., Никонов С.Н., Пискунов В.Н. Методика расчета переноса и осаждения аэрозольных выбросов в атмосферу //Вопросы атомной науки и техники. Серия: мат. моделирование физ. процессов. — 1994. Вып. 3.-е. 21-25.

51. Иванова H.A. Разработка программно-аппаратного комплекса мониторинга воздушной среды в зонах повышенной техногенной нагрузки: Дис. на соискание уч. степени к.т.н. — Орел., 2003. — 167 с.

52. Израэль Ю.А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменений состояния окружающей среды. Основы мониторинга. — Метеорология и гидрология, 1974 №7, с.3-8

53. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния среды / Ю.А.Израэль. — М.: Гирдометеоиздат, 1984. — 560 с.

54. Инструкция по определению запыленности газов в производственных условиях / Гос. науч.-исслед. ин-т по пром. и санитар, очистки газов. Упр. газоочистки. М., 1978. - 36 с.

55. Использование автопокрышек. Охрана окружающей среды: Великобритания // Цемент. — 1997. №2. — С. 5.

56. Использование отходов. Охрана окружающей среды: Япония // Цемент. 1997.-№4.-С. 3.

57. Использование топлива из отработанных отходов. Охрана окружающей среды: Норвегия // Цемент. 1996. - №3. - С. 5.

58. Казимиров Н.И. Некоторые задачи и методические аспекты исследований в лесной экологии на современном этапе природопользования / Н.И.Казимиров // Проблемы лесоведения и лесной экологии / МЛТИ. М., 1990. - 4.1. - С.28-30.

59. Квашнин И.М. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленными предприятиями: Учебное пособие / И.М.Квашнин, Ю.И.Юнкеров. Пенза: ПГАСА, 1998. - 181 с.

60. Коршиков И.И. Взаимодействие древесных растений с поллютантами/ И.И.Коршиков, В.П.Тарабрин // Проблемы лесоведения и лесной экологии. МГУЛ. М., 1990. - 4.2. - С.585-587.

61. Коугия М.В. Цементное производство и тяжелые металлы / М.В. Коугия // Цемент и его применение. 1997. - №6. — С. 30-33.

62. Коузов П.А. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей / П.А.Коузов, Л.Я.Скрябина. — Л.: Химия, 1983. — 142 с.

63. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. — Л.: Химия, 1987. 264 с.

64. Кравченко Г.Л. Математические методы и модели в вариационной статистике // Метод, указания. — БТИ. — Брянск, 1991. — 116 с.

65. Литвина И.В. К вопросу о структуре турбулентных пульсаций за растительной преградой / И.В.Литвина, И.Б.Усков // Науч.-техн. бюл. по агроном, физике. 1984. - №59. - С.25-29.

66. Мазус М.Г. Фильтры для улавливания промышленных пылей. / М.Г.Мазус, А.Д.Мальгин, М.Л.Моргулис. М.: Машиностроение, 1985. -239с.

67. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука. 1982. 320 с. 82г.

68. Меньшиков В.В. Савельева Т.В. Методы оценки загрязнения окружающей среды, "МНЭПУ" 2000, 60 стр.

69. Метод расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-94 с.

70. Метод расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-90. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-97 с.

71. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб. пособие для вузов./ П.Г.Романков,

72. B.Ф.Фролов, О.М.Флисюк, М.И.Курочкина СПб.: Химия, 1993. - 496 с.

73. Монин A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Механика турбулентности, 1965.

74. Мошкина С.А. Системы газоочистки для цементной промышленности /

75. C.А.Мошкина, В.М.Ткаченко // Цемент и его применение. — 2002. №6. — С.42-43.

76. Николайкина Н.Е., Систер В.Г. Атмосфера города, нормирование и расчет выбросов загрязняющих веществ: Учеб. пособие. — М., 1997. -168 с.

77. Новые проекты, контакты и программы: Саудовская Аравия. Новый завод // Цемент. 1995. - №1. - С.З.

78. Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов/ Першин М.Н., Платонов А.П., Марков Л.А., Розов Ю.Н. М.: Транспорт, 1993. — 145 с.

79. Обзор загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации за 1998 г. М.: Росгидромет, 1999. - 187 с.

80. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера-эколога. Под редакцией профессора А.Ф. Порядина и А.Д. Хованского. — М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский дом «Прибой», 1996. — 350 с.

81. Очистка промышленных газов от пыли / Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., Решидов И.К. М.:Химия. - 1981. - 390 с.

82. Пащенко С.Э., Сабельфельд К.К.Атмосферная и техногенная аэрозоль (кинетические, электронно-зондовые и численные методы исследования.) часть. I и И, с. 310. Новосибирск 1993 г. АН РАН.

83. Пененко В.В., Алоян А.Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. Н.: Наука, 1985.

84. Пененко В.В. Математические модели для задач планирования и управления качеством атмосферы // «Оптика атмосферы и океана», 1997 г. №6 С. 572-580.

85. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. — СПб., 1998.-137 с.

86. Перечень основной нормативной, методической и справочной документации по охране воздушного бассейна /ГТО им.Воейкова, НПО «Атмосфера». СПб., 1995. - 96 с.

87. Попов Н.С., Бодров В.И., Петров В.Л. Основные направления и моделирование загрязнения воздушного бассейна за рубежом. — Химическая промышленность 1982 г. № 6 (234).

88. Предметный указатель согласованных лабораторных методик измерения концентрации загрязняющих веществ в промышленных выбросах по веществам / В.Б.Миляев, Н.Н.Звягина, Е.Н.Семенюк и др. — Л.: ЛДНТП, 1991.-28 с.

89. Примак A.B. Защита окружающей среды на предприятиях стройиндустрии / А.В.Примак, П.Б.Балтренас. — Киев: Будивельник, 1991.- 152 с.

90. Применение цементной печной пыли в сельском хозяйстве опыт Великобритании. // Цемент. 1996. - №3. - С.5.

91. Производство цемента и его применение в России. Статистический обзор // Цемент и его применение. 2000. - №6 - С. 7-10.

92. Распопина С.П. Изменение физико-химических свойств и микробиологической активности лесных почв, находящихся в зоне влияния эмиссий цементного производства / С.П.Распопина // Лес, Наука, Молодежь. Гомель, 1999. - Т.2. - С. 95-97.

93. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы, М.: Госкомгидромет СССР, 1991 г. - 694 с.

94. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС// под ред. Махонько К.П., 90г.

95. Рябинин В.М. Лес и промышленные газы / В.М.Рябинин. М.: Лесная пром-сть, 1965. - 93 с.

96. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. СанПиН 2.2.1 / 2.1.1.567-96. М.: Информ.-изд. центр Минздрава России, 1997. - 47 с.

97. Сборник "Актуальные проблемы информатики, прикладной математики и механики" ч.З, С.33-51.

98. Системы борьбы с пылью на промышленных предприятиях. — Киев: Наукова думка. — 1994. 190 с.

99. Скрипалыцикова Л.П. Пылеулавливающие свойства лесных экосистем в лесостепных районах средней Сибири: Автореф. дис. канд. биол. наук / Л.П.Скрипалыцикова; Ин-т леса и древесины им. В.И.Сукачева СО РАН. Красноярск, 1997. - 19 с.

100. Смирнов В.И. Охрана окружающей среды при проектировании городов / В.И.Смирнов, В.С.Кожевников, Г.М.Гаврилов. JL: Стройиздат, 1981. -167 с.

101. Смит У.Х. Лес и атмосфера: Взаимодействие между лесными экосистемами и примесями атмосферного воздуха / У.Х.Смит. — М.: Прогресс, 1985.-429 с.

102. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. М., 2000. - 64 с.

103. Совершенствование проектирование средозащитных озелененных пространств: (Эколого-градостроительные исследования и рекомендации на примере крупных городов)/А.В.Городков. БГИТА. - Брянск, 1999. — 164 с.

104. Современные методы переработки твердых бытовых отходов / В.С.Черезниченко, А.М.Казанцев, А.С.Алынаков и др. / ИТ СО РАН. — Новосибирск, 1995. 155 с.

105. Справочник по пыле- и золоулавливанию (М.И.Биргер, А.Ю.Вальберг, Б.И. Мягков и др.; Под общ. ред. А.А.Русанова. — М.: Энергоатомиздат, 1983. 312 с.

106. Указания по расчету рассеивания в атмосферы вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369-74, 1975.

107. Учет дисперсных параметров атмосферы при выборе площадок для атомных электростанций, 1980.

108. Юб.Фетт В. Атмосферная пыль / В.Фетт. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1971. -336 с.

109. ФЗ от 10.01.2002 № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды"//"Российская газета". — 12.01.2002. — № 6.

110. ФЗ от 19.07.1998 № 113-Ф3 "О гидрометеорологической службе". -"Российская газета". — 30.07.1998. — № 143.

111. Харгривз Д. Оценка современной глобальной ситуации в цементной промышленности / Д.Харгривз // Цемент и его применение. — 2000. №5 -С. 24-25.

112. Цемент // Энциклопедия по безопасности и гигиене труда. — М., 1988. — Т.4.- С.2841-2844.

113. Цементная промышленность мира // Цемент и его применение. — 2000. -№5.-С. 3.

114. Чертов О.Г. Изменение лесных почв под действием SO2 и других компонентов / О.Г.Чертов // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л.: Наука, 1990. — 200 с.

115. Шелухо В.П. Биоиндикация хронического промышленного воздействия щелочного типа на компоненты хвойных насаждений. — Брянск, 2001. — 205 с.

116. Штокман Е.А. Очистка воздуха: Учебное пособие / Е.А.Штокман. — М.: Изд-во АСВ, 1999. 319 с. с ил.

117. Шубин В.И. Рынок цемента и инвестиции в строительный комплекс России в 2001 году / В.И.Шубин, В.И.Жарко, Г.Ю.Василик // Цемент и его применение. 2002. - №6. - С. 19-24.

118. Шуман X. Практический опыт разработки концепции, проектирования и создания пыле, и шумозащитных насаждений в области между источниками загрязнений и близлежащими жилыми районами / Х.Шуман//Унвельтеншульц Ланд. — 1985. —С. 151-160.

119. Dessler H.G. Eifluss von Luftvemnreinigunngen auf die Vegetationen, Ursachen, Wircungen, Gegenmassnahmen. 2. Aufl. VEB G. Fischer Verlag, Jena, 1981.

120. Duda W.H. Cement-Data-Book. International .Verfahrenstechniker der Zemetindustrie. 2 Autl, Bauverlag, Wiesbaden-Berlin, 1997. — H.25.

121. Ghorai S., Tomlin A. S., Berzins M. Resolution of pollutant concentrations in the boundary layer using a fully 3D adaptive gridding technique // Atmospheric Environment. 2000. Vol. 34. № 18. - pp. 2851-2863.

122. Griess O. Nachweis zusatzlicher Immissionswirkungen durch das DK N-Zoltweg und ihre Quantafizierungin einem Talgebiet des Murwaldes. Mitt. Forstl. Bundes versuchsanst. - Wien, 1980. - 131. - s. 185-188.

123. Sprung S. Spurenelemente Anreicherung und Minderungsmassnahmen// Zement-Kalk-Gips. - 1988 - №5. - C.251-257.