Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

МОДЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ КОМПАНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ АТМОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ

Айдосов А. , Айдосов Г. А., Заурбеков Н. С.,

5.1. Анализ исходных данных параметров струи, истекающей из буровой скважины при аварии

Анализ представленных исходных данных перечня и характеристик источников загрязнения атмосферы региона КНГКМ позволяет их распределить на три группы [385, 388, 705, 406]:

I. Высокотемпературные (Т от 200 до ∼1400,0 °С). Из них температуру 200,0 °С имеют 7 источников (№ 68, 70, 72, 74, 78 и 80). Температура выбросов 1242,0 °С зафиксирована у источника № 5 и 1417,0 °С – у источника № 6. Для всех других высокотемпературных источников (37 источников) она составляет 350,0 °С. Для подавляющего большинства высокотемпературных источников (32 источника) основными вредными выбросами являются следующие вещества: NO2, CO, SO2 и NO и лишь в выбросах восьми источников (№ 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81) вместо SO2, содержатся углеводы (CnHm).

II. Низкотемпературные источники (Т – 20,0–28,0 °С), содержащие в выбросах только H2S и CnHm.

III. Низкотемпературные источники, содержащие помимо них меркаптаны

Особняком стоит источник № 81, который в своих выбросах помимо упомянутых соединений содержит сажу. Для оценки степени вредности и токсичности веществ используются следующие показатели: ПДК, ПДКр.з, ПДКс.с, ПДКв, ПДКм.р, ЛК50. Где ПДК – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе или воде водоемов и рек; ПДКр.з – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3; ПДКс.с – среднесуточная предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3; ПДКв – предельно допустимая концентрация вредного вещества в сточных водах, мг/л; ПДКм.р – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3;
ЛК50 – летальная концентрация вредного вещества, вызывающая при вдыхании гибель 50 % подопытных животных, мг/л. в табл. 38 приведены значения ПДК для газообразных веществ, содержащихся в выбросах источников КНГКМ.

Углерод (газовая сажа) имеет ПДКр.з = 3,5; ПДКс.с = 0,05; ПДКм.р = 0,15 мг/м3.
По силе вредного воздействия вещества разделяют на 4 класса (категории)
опасности: I – чрезвычайно опасное вещество; II – высокоопасное вещество; III – умеренно опасное; IV – малоопасное.

В табл. 39 приведены категории опасности рассматриваемых нами веществ и их токсичность.

Таблица 38

ПДК для газообразных веществ, содержащихся в выбросах источников КНГКМ

Из анализа физико-химических и токсических свойств вредных веществ, выбрасываемых источниками КНГКМ, можно заключить, что наибольшую опасность представляют сероводород, окислы азота и серы. Сероводород имеет низкое значение ПДК, высокую категорию опасности, кроме того, он тяжелее воздуха и сосредоточивается вблизи поверхности. Окислы же азота и серы хорошо растворяются в воде с образованием азотной, азотистой и сернистой кислот, что влечет за собой выпадение кислотных дождей. Это может оказать пагубное влияние на растительность и живые организмы, обитаемые в близлежащих водоемах и реках.

Вредные выбросы в атмосферу, которые чаще всего тяжелее воздуха, оседают в дальнейшем на почве и частично с поверхностными стоками также поступают в водоемы, дополняя вредное действие кислотных дождей. Загрязнение воздуха снижает прозрачность атмосферы, видимость, освещенность, повышает влажность воздуха, образует туманы, пыль, дым. На степень загрязнения оказывают влияние метеорологические факторы: температура воздуха, температурные инверсии, направление и скорость ветра, степень вертикального смещения и рассеивание выбросов. Наиболее неблагоприятные условия рассеивания бывают в зимний период, когда часто бывают штили. В атмосферный воздух исследуемого района поступают вредные вещества из различных источников, в выбросах каждого из которых содержится несколько компонентов.

Таблица 39

Категории опасности рассматриваемых веществ и их токсичность

При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций по приведенной ниже формуле, не должна превышать единицы:

где С1, С2, Сn – фактические концентрации веществ в атмосфере; ПДК1, ПДК2, ПДКn – предельно допустимые концентрации тех же веществ.

При комбинированном действии токсических веществ в выбросах источников КНГКМ надо учитывать, что большинство из них обладает суммацией действия, например, следующие соединения: окись углерода (СО) + двуокись азота NO2, сернистый ангидрид (SO2) + окись углерода (СО) и т.д.

Таким образом, если в выбросах оказываются вещества, обладающие эффектом суммации действия или однонаправленным действием, безопасность таких выбросов должна рассчитываться на ПДК во столько раз меньшая табличных, сколько таких веществ одновременно выбрасывается в атмосферу.

Все вышеизложенное необходимо в дальнейшем учитывать и использовать при расчетах экологической обстановки в регионе КНГКМ и разработке мер по ее оздоровлению. Например: ПДКс.с сероводорода составляет 0,008 мг/м3, ПДКс.с двуокиси серы – 0,05 мг/м3. С другой стороны наиболее инертные содержащиеся в выбросах углеводороды резко повышают свою токсичность при совместном выбросе с сероводородом, сжигая сероводород по схеме:

2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2,

мы уменьшаем токсичность выбросов ПДКSO < ПДКHS и устраняем активизирующее влияние H2S на токсическое действие выбрасываемых вместе с ним углеводородов.

Поскольку H2S и углеводороды при низких температурах друг с другом не реагируют, их концентрацию при развитии струй можно считать простым разбавлением. Концентрацию NO2, CO, SO2 и NO в высокотемпературных струях следует считать с учетом реакции:

SO2 + 1/2O2 = SO и 2NO + O2 = 2NO2.