К.х.н. Тургумбаева Р.Х.

Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Республика Казахстан

Влияние некоторых метеорологических факторов на рассеивание в атмосфере выбросов промышленного предприятия по переработке фосфоритовых руд

Предприятия химической промышленности вследствие многообразия продукции, применяемых технологий оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Выбросы промышленных предприятий и других источников загрязнения на современном этапе развития достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни загрязнения существенно превышают допустимые санитарные нормы.

Республика Казахстан не располагает достаточно мощными природными факторами для противодействия силам загрязнения. Биогеоценоз ее недостаточно устойчив и отличается высокой уязвимостью и ранимостью. Основными загрязнителями атмосферы южного региона республики являются предприятия химической промышленности, основной вклад среди которых вносит предприятие по переработке фосфоритовых руд (НДФЗ), расположенное близ г. Тараз. Индекс загрязнения атмосферы по г. Тараз в 2000-2006гг изменялся в пределах от 7,66 до 9,3 [1,2].

Характерными особенностями климата рассматриваемого региона являются значительная засушливость и его резко-континентальный характер. В целом осадков выпадает мало. Преобладающими ветрами этого района являются ветры юго-восточного (20%) и северного направления (18%). Штили составляют 20% в год от общего числа случаев [3].

В выбросах предприятия содержится значительное количество оксида фосфора, фосфина, сернистого газа, фтороводорода, и других примесей. Однако повышенные приземные концентрации этих веществ в воздушной среде г. Тараз наблюдаются не всегда. Это объясняется воздействием воздушных потоков на рассеивание и унос выбросов предприятия в сторону от города.

В данной работе нами рассмотрено рассеивание загрязняющих веществ при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях, приводящих к загрязнению атмосферного воздуха селитебной зоны. Для расчета были использованы данные Гидромета.

Согласно ситуационной карте-схеме района размещения предприятия, расположения накопителей отходов производства и розе ветров загрязнение г.Тараз должно происходить в основном при западных и северо-западных направлениях ветра, повторяемость которых составляет 9 и 14 % соответственно.

На рис.1 приведены полученные нами зависимости концентрации загрязняющих веществ от направления ветра.

Рис. 1 – Зависимость концентрации загрязняющих веществ от направления ветра.

Видно, что выделяются румбы направления ветра, когда происходит увеличение концентрации всех токсических веществ в вышеуказанных направлениях ветра. При этом концентрация диоксида азота увеличивается до 0,11 – 0,16 мг/м³ , что превышает ПДК в 1,3 – 2 раза, а концентрация фторида водорода ‑ до 0,035 мг/м³ ,что выше ПДК в 1,75 раз.

Для изучения загрязнения атмосферы необходимо иметь информацию о поле концентрации рассеиваемых веществ в направлении, приводящем к загрязнению селитебной зоны, а также в направлении перпендикулярном к потоку перемещения ЗВ. Для удобства выполнения расчетов направление оси х было совмещено с преимущественным направлением ветра, приводящим к загрязнению города выбросами промышленного предприятия.

Нами были построены графики зависимости концентрации токсических веществ от расстояния до источника выбросов, зафиксированные в течение двух суток (рис. 2).

Рис. 2 – Концентрации загрязняющих веществ на различных расстояниях от источника выбросов.

Видно, что концентрации каждого из веществ в течение набдюдаемого времени значительно изменяются не только в СЗЗ предприятия (3 км) и зоне расположения накопителей отходов производства, но и в черте города. В целом концентрации всех ЗВ в селитебной зоне уменьшаются. Наибольшее загрязнение токсичными веществами наблюдается в зоне ядра, в ее активной зоне, где расположены промышленные сооружения и объекты предприятия и протекают процессы, оказывающие непосредственное воздействие на окружающую среду, и наблюдаются наибольшие удельные нагрузки на нее. Граница СЗЗ предприятия и зона расположения накопителей отходов производств (5-6 км) характеризуется высокими концентрациями оксидов азота и диоксида серы, хотя удельные нагрузки здесь ниже, чем в активной зоне. В зоне ослабленной активности и периферийной зоне наблюдаются процессы диффузии, испарения и другие явления, протекающие при температуре и давлении окружающей среды. Зона косвенного влияния, где расположен г.Тараз (15 км.), испытывает воздействие загрязняющих веществ вследствие миграции токсических веществ в подвижных слоях окружающей среды.

Влияние скорости ветра на рассеивание диоксида серы представленное на рис.3. показывает, что наибольшее загрязнение города происходит при штиле и условиях близких к штилевым. Увеличение скорости ветра до 2 м/с снижает концентрацию SO₂ до 0,006 мг/м³ .

Рис.3 - Распределение концентрации загрязняющих веществ при различных скоростях ветра: 0 м/с, 1 м/с, 2 м/с.

С целью получения информации о концентрации веществ не только на различных расстояниях от источника загрязнения, но и от оси факела нами была проведена оценка диффузии загрязняющих веществ в направлении перпендикулярном к потоку их распространения по данным постов наблюдения. Приведенное на рис. 4 поле распределения концентраций ЗВ на различных расстояниях от оси факела показывает, что распределение концентрации ЗВ смещено в правую сторону от оси факела, что как следует из карты расположения предприятия НДФЗ относительно города, приводит к загрязнению в основном его южной части.

Рис. 4 – Распределение концентрации загрязняющих веществ ЗВ на различных расстояниях от оси факела.

Таким образом, анализ рассеивания выбросов предприятия НДФЗ в приземном слое атмосферы показал, что наиболее неблагоприятными с точки зрения загрязнения города являются северо-западное и западное направления ветра. Оценка масштабов поперечной турбулентной диффузии указывает на загрязнение в основном южной части города, значительно снижающейся при увеличении скорости ветра до 2 м/с.

Литература

1. Бурлибаев М.Ж., Муртазин Е.Ж., Бултеков Н.У. О состоянии загрязнения окружающей среды Республики Казахстан в 2002г. // Гидрометеорология и экология. 2003, №1. – С.184-276; 2004, №2.‑ С. 192-208,.

2. Бурлибаев М.Ж., Муртазин Е.Ж., Бултеков Н.У. О состоянии загрязнения окружающей среды Республики Казахстан в 2006г. // Гидрометеорология и экология. 2006, №3. ‑ С. 211-234.

3. Бурман Э.А. Местные ветры. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 342с.