Введение 4 1 Состояние атмосферного воздуха г.Хабаровска и характеристика локомотивного депо как источника его загрязнения 6 1.1 Климатические особенности и состояние атмосферы г. Хабаровска 6 1.2 Характеристика локомотивного депо как источника загрязнения атмосферного воздуха 13 1.3 Инвентаризация источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ локомотивного депо Хабаровск-2 16 2 Исследование влияния технологических процессов локомоивного депо на окружающую среду 31 2.1 Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду и здоровье человека 31 2.2 Оценка воздействия предприятий железнодорожного транспорта на атмосферу 37 2.3 Методическое обеспечение нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 42 3 Системы защиты атмосферы от выбросов загрязняющих веществ 47 3.1 Оценка эффективности воздухоохранных мероприятий по снижению эколого-экономического риска 47 3.2 Системы защиты от выбросов в атмосферу, применяемые в локомотивном депо Хабаровск-2 53 4 Расчёт воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2...59 4.1. Методика расчёта выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 59 4.2 Расчёт концентраций выбросов загрязняющих веществ в атмосферу локомотивного депо Хабаровск-2 70 4.3 Разработка систем защиты атмосферы от выбросов загрязняющих веществ локомотивного депо Хабаровск-2 75 5 Оценка предотвращённого экономического ущерба при внедрении воздухоохранных мероприятий 86 5.1 Экономический ущерб от загрязнения атмосферы 86 5.2 Оценка экономического ущерба и затрат на его предотвращение 89 5.3 Расчёт предотвращённого ущерба и срока окупаемости воздухоохранных мероприятий для локомотивного депо Хабаровск-2 93 Заключение 98 Список литературы 100
Введение
Вопрос снижения негативного воздействия на экосистемы напрямую связан с устойчивым существованием живой природы, а, следовательно, и человека как её пользователя. Современный масштаб техногенного давления на окружающую среду принял катастрофические размеры, поэтому научно обоснованные предложения по снижению такого воздействия следует причислить к актуальнейшим задачам сегодняшнего дня. Предприятия железнодорожного транспорта являются крупными источниками загрязнения атмосферного воздуха и водных объектов. В результате хозяйственной деятельности в атмосферу поступают следующие загрязняющие вещества: канцерогенные углеводороды, токсичные оксиды азота, оксид углерода, диоксид серы, пятиокись ванадия и твердые частицы и др. Вредное воздействие на окружающую среду усиливается тем, что эти источники загрязнений располагаются в жилых районах, в которых проживает население [1]. В Федеральном законе РФ «Об охране окружающей среды» особое внимание обращается на необходимость использования технологических процессов и схем на основе малоотходных и безотходных технологий, которые бы максимально снизили или полностью исключили загрязнение природной среды. При этом главной задачей является снижение образования вредных веществ непосредственно в источнике их возникновения. Цель дипломного проекта - разработка технических решений по снижению вредных выбросов в атмосферу локомотивного депо Хабаровск-2 на основе анализа их негативного воздействия на окружающую среду. Поставленная цель потребовала решения следующих задач: - проанализировать состояние проблемы загрязнения окружающей природной среды локомотивным депо с выделением наиболее значимых источников выбросов вредных веществ; - исследовать процессы образования вредных веществ при использовании мазута и обосновать устройства для их сокращения; - исследовать устройства для сжигания мазута с малым выбросом вредных веществ; - определить эколого-экономическую эффективность разработанных устройств при внедрении на предприятиях железнодорожного транспорта. Объектами исследования являлись локомотивные депо Хабаровск-2. Для решения поставленных задач использовался комплексный подход, включающий в себя анализ и обобщение данных научно-технической литературы по проблеме исследования, экспериментальные исследования и обработка их результатов. Необходимые данные для выполнения проекта (общие сведения о предприятии, инвентаризация источников загрязнения атмосферы предприятия, справка о материалах, используемых в депо за год) были предоставлены отделом экологии локомотивного депо Хабаровск-2.
1 Состояние атмосферного воздуха г.Хабаровска и характеристика локомотивного депо как источника его загрязнения
1.1 Климатические особенности и состояние атмосферы г. Хабаровска
Уровень загрязнения воздуха при одних и тех же выбросах зависит от метеорологической обстановки, которая может способствовать либо накоплению вредных веществ, либо их рассеиванию и выносу за пределы города. Климат местности определяется ее географическим положением. Он формируется в результате взаимодействия солнечной радиации, атмосферной циркуляции с подстилающей поверхностью. В зависимости от плотности, характера и степени застройки, размещения промышленных объектов, зеленых насаждений, город создает во многом свой собственный климат, внося существенные изменения в климатический фон [4]. Район Хабаровска относится к муссонной области умеренных широт, для которой характерна смена воздушных течений, возникающих под влиянием термических контрастов между континентом и океаном. Атмосферное давление и его распределение на земной поверхности является важнейшим условием, определяющим направление переноса различных воздушных масс, и обусловливает направление перемещения и эволюцию, развитие или ослабление различных барических систем (циклонов, антициклонов, гребней, ложбин), которые вызывают изменения погоды. В условиях пересеченной местности ветер у земли испытывает влияние долин и горных хребтов, что связано с деформацией воздушных потоков под влиянием рельефа. По всей долине р. Амура приземные ветры в основном повторяют ее на¬правление; не является исключением и Хабаровск. Так, в зимний период в районе Хабаровска повторяемость двух соседних румбов, юго-западного и западного, достигает 70—80 %. Средняя годовая скорость ветра в Хабаровске на высоте 10 м составляет 4,1 м/с, а на берегу Амура увеличивается до 5,1 м/с, что объясняется различием в орографии, в частности, наличием крутого высокого берега долины р. Амура в северной части города, где скорость ветра усиливается. Колебания средних скоростей ветра из года в год незначительны и составляют в среднем 0,6 м/с. Наибольшие колебания отмечаются в зимний период (1,1—1,2 м/с), а в отдельные годы в январе отрицательные отклонения могут достигать 3,2 м/с. Для этого сезона характерны как наибольшие средние месячные скорости ветра, так и повышенная вероятность штилевой погоды, особенно в ночное время. Продолжительность штилей в январе достигает наибольших значений, составляя в среднем за месяц 45 ч. В течение суток скорость ветра не остается постоянной. Увеличение ее происходит обычно в дневные часы. Наиболее ярко суточный ход скорости ветра выражен летом, когда усиливается турбулентный обмен между нижними, медленно движущимися, и более высокими, быстро движущимися, слоями атмосферы [5]. Следует отметить, что только в летний период преобладающими являются слабые ветры. Во все остальные месяцы наибольшую непрерывную продолжительность имеют ветры более 5 м/с. Ежегодно зимой и в переходные сезоны отмечаются сильные ветры. Число дней с сильными ветрами (15 м/с и более) весной составляет на агрометстанции в среднем 3 дня, зимой увеличивается до 4 дней, в то время как на БГМС весной число дней с сильным ветром увеличивается до 7, а зимой до 12 дней. Средняя непрерывная продолжительность таких ветров колеблется от 0,5 до 2 ч, а в отдельных случаях сильный ветер может продолжаться более суток. В феврале 1973 г. в течение 66 ч морозная погода сопровождалась ветром со скоростью 12 м/с и более, причем в течение 33 ч скорость ветра была 16 м/с и более. Наибольшие скорости ветра, отмеченные в Хабаровске, летом не превышали 20 м/с, зимой максимальная скорость ветра достигала 34 м/с. Один раз в год можно ожидать повышения скорости ветра до 27 м/с, один раз в 5 лет – 31 м/с, один раз в 20 лет возможно увеличение скорости до 35 м/с. Изменения прозрачности атмосферы обусловливаются изменениями влагосодержания и аэрозольного загрязнения атмосферы. В связи с этим холодный период является периодом повышенной прозрачности атмосферы. Максимум в ходе средних месячных величин коэффициента прозрачности (Р) отмечается в осенне-зимний период (октябрь — декабрь) и составляет 0,78. Наиболее низкая прозрачность в годовом ходе наблюдается летом, коэффициент прозрачности в этот период равен 0,73. В отдельные дни прозрачность атмосферы может значительно отклоняться от средних многолетних значений. Более чувствительной характеристикой прозрачности атмосферы является фактор мутности (Т). Его изменения во времени и пространстве обратны изменениям коэффициента прозрачности. Максимальные значения его наблюдаются в весенне-летний период — период максимального содержания водяного пара и аэрозольных примесей в атмосфере [5]. В течение года прозрачность атмосферы в близлежащих районах ниже, чем в условиях города. Влияние городского загрязнения в большей мере сказывается зимой. Этому способствует и преобладание инверсионного распределения температуры в приземном слое воздуха. Коэффициент прозрачности на 2—4 % в условиях города ниже, чем в близлежащих районах. Согласно исследованиям эти расхождения соответствуют потерям радиации на 0,03—0,07 кВт/м2. Летом расхождения в коэффициентах прозрачности уменьшаются и колеблются около 1—2 %. Анализ характеристик прозрачности в многолетнем разрезе свидетельствует об ухудшении прозрачности атмосферы в последнее десятилетие, о чем говорит увеличение коэффициента прозрачности на 1-3 %. Температурный режим местности определяется условиями радиации, атмосферной циркуляции и характером подстилающей поверхности. Решающую роль в формировании термического режима Хабаровска играет циркуляция атмосферы, а влияние географической широты имеет второстепенное значение. Исследование ветрового режима в Хабаровске показало, что в большинстве районов города скорости ветра отмечались такие же или ниже, чем на агрометстанции. К наиболее ветреным районам города следует отнести северный и южный район, где К колеблется в пределах 1,0—1,3. В центральном районе в основном происходит ослабление скоростей ветра. Городские улицы в зависимости от ориентации, ширины и высоты над Амуром изменяют направление ветрового потока. Измерения скорости ветра показали увеличение скоростей ветра (К колеблется в пределах 1,1—1,5) на улицах, ориентация которых совпадала с направлением ветра. В то же время на подветренных участках улиц происходило очень сильное уменьшение скоростей ветра (К = 0,1—0,2). Можно отметить, что зимой при скорости ветра на опорной станции менее 5 м/с в городе в основном скорость ветра была ниже, но в отдельных районах в 10—30 % случаев она была выше. При скорости ветра на опорной станции более 5 м/с скорости в городе были ниже. Летом при скорости ветра на станции 1 м/с в городе, кроме Уссурийского бульвара, скорость ветра была выше. При более высоких скоростях (1,1—3,0 м/с) в большинстве случаев отмечалось уменьшение скорости ветра в городе, но в 30—40 % случаев имело место увеличение. Летом в различных частях города дискомфортные условия достигали больших значений (40—75 %). В центральном районе повторяемость их наименьшая и составляла 40—55 %. Вероятно здесь сказывается влияние большего озеленения и лучшая продуваемость улиц. Как и следовало ожидать, максимум повторяемости дискомфортных условий наблюдается в южном и восточном районах города, которые отличаются наибольшей концентрацией промышленных предприятий. Накопление или рассеивание вредных примесей зависит от ветрового режима, вертикального распределения температуры воздуха и связанной с ним степени устойчивости атмосферы, а также осадков, тумана, дымки и других метеорологических явлений. Характер этой зависимости для Хабаровска сложный, так как условия распространения выбросов от низких и высоких источников загрязнения различны. Работы по исследованию загрязнения воздушного бассейна в Хабаровске начались в 1965 г. На четырех стационарных пунктах систематически проводятся наблюдения за содержанием в воздухе пыли, сернистого газа, окиси углерода, двуокиси азота и др. За пять лет отобрано и проанализировано на них около 4000 проб по каждой примеси. Условия рельефа, застройки, близость к магистралям, промышленным предприятиям или зеленым зонам, приводят к различиям в уровне загрязнения между отдельными районами города. Наибольшая запыленность отмечается в южном районе города, где недостаточная степень озеленения и асфальтовых покрытий приводят к тому, что почвенная пыль преобладает над промышленными выбросами.
1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник [Текст]/ Под ред. проф. Э.А. Арустамова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2000. – 678с. 2. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов [Текст]/ С.В. Белов, Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. – 448с.: ил. 3. Глухов, В.В. Экономические основы экологии: Учебник [Текст]/ Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. – С.-Пб.: Специальная Литература, 1997. - 304 с. 4. Данилов-Данильян, В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность [Текст] / В.И. Данилов-Данильян. - М.: МНЭПУ, 1997 г. – 246с. 5. Данилов-Данильян, В.И. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? [Текст] / В.И. Данилов-Данильян. - М.: МНЭПУ, 1997 г. – 185с. 6. Зельдович Я.Б. Окисление азота при горении [Текст] / Я.Б. Зельдович. – М.: АН СССР, 1947. – 350с. 7. Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды. [Текст] / – М.: ВНИИЖТ, 1998. – 43с. 8. Катин, В.Д. Защита окружающей среды при эксплуатации печных и котельных установок: Монография. [Текст]/ В.Д. Катин. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. – 174с. 9. Катин, В.Д. Экологическая эффективность горелочных устройств трубчатых печей [Текст] / В.Д. Катин, И.Г Киселев, А.Р. Эйсмон. - М., ЦНИИТЭ-нефтехим. 1993. - Вып. 3.- 56 с 10. Катин, В.Д. Анализ состояния и перспективы совершенствования парка горелочных устройств для трубчатых печей [Текст] / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС / ЦНИИТЭнефтехим, – М., 1994. – С. 95-98 11. Кожин, Н.А. Анализ состояния печного парка и пути повышения его экономичности [Текст] / Н.А. Кожин, В.Д. Катин // Нефтепереработка и неф-техимия: НТИС / ЦНИИТЭнефтехим, - М. –1987. - № 4. - С. 40-42 12. Катин, В.Д. Загрязнение воздушного бассейна на транспорте и пути его предотвращения: Учеб. пособие [Текст]/ В.Д. Катин, Е.И.Мельник. – Изд-во ДВГУПС, – Хабаровск: ДВГУПС, 2003. – 79с. 13. Катин, В.Д. Повышение эффективности использования топлива в трубчатых печах НПЗ и охрана окружающей среды [Текст] / В.Д. Катин. - Хабаровск: изд-во РИОТИП, 2004. – 240с. 14. Крылов, В.К. Основы экологии и охраны окружающей среды: Учебное пособие [Текст]/ В.К. Крылов.– М.: Изд-во ВЗИИТа, 1995. – 66 с. 15. Маслов, Н.Н. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте: Учеб. для вузов. [Текст]/ Н.Н. Маслов, Ю.Н. Коробов. - М.: Транспорт, 1996. – 238 с. 16. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час [Текст] / С.-П.: «Интеграл», 1999. – 53с. 17. Методика расчета природоохранных затрат предприятий железнодорожного транспорта [Текст] / – М.: ВНИИЖТ, 1995. – 25 с. 18. Никитин, С.П. Эколого-экономические основы экспертизы объектов: Методическое пособие [Текст]/ С.П. Никитин. – Иркутск: ИрИИТ, 1994. – 57 с. 19. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. Вузов [Текст]/ Под ред. С.В. Белова. 2- изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1991. – 319 с. 20. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: Уч. пособие [Текст] /Под ред. проф. Н.И. Зубрева, Н.А. Шарповой. – М.: УМК МПС РФ, 1999. – 592 с. 21. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива [Текст] / И.Я. Сигал. – Л.: Недра, 1988. – 312с. 22. Справочник по котельным установкам малой производительности [Текст] / Под ред. И.М. Полтарецкий. – М.: «Энергия», 1996. – 247с. 23. Производственные и отопительные котельные [Текст] / Под ред. Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я.Берзиньш.- 2-е изд., перераб. – М.: Энергатомиздат, 1984.- 248с., ил. 24. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России [Текст] / В.Ф. Протасов - М.: Финансы и статистика, 1999 г. – 156с 25. Тимофеева, С.С., Экология: Учебное пособие [Текст] / С.С. Тимофеева, Ю.В. Шешуков. – Иркутск: ИрГТУ, 2001. – 172 с. 26. Трубчатые печи. [Текст] / Под ред. Ц.А. Бахшияна. - М.: Химия, 1989. - Вып. 5 (15). - 240 с. 27. Цховребов, Э.С. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. [Текст] / Э.С. Цховребов. - М.: Космосинформ, 1996. – 527 с.
