Способ контроля качества атмосферного воздуха Советский патент 1991 года по МПК G01W1/00 

1

(21)4702640/10 (22) 09.06.89 (46)30.11.91. Бюл. №44

(71)Ленинградский горный институт им. Г.В. Плеханова

(72)Б.С. Генин (53)551.508.95(088.8)

(56)Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы. Л.: Гидрометеоиз- дат, 1985, с. 235.

Авторское свидетельство СССР № 1008685. кл. G 01 W 1/00, 1981.

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

(57)Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к способам контроля качества атмосферного воздуха. Цель изобрзтения - повышение оперативности - достигается за счет измерения концентрации загрязняющих ингредиентов в точках контроля и в точках пересечения осей факелов от источников выбросов с прямыми, проходящими перпендикулярно направлению ветра через точки контроля. Для определения вклада от активных источников, факелы которых покрывают точки контроля, в суммарную концентрацию загрязняющих ингредиентов решается система уравнений. Способ позволяет осуществить контроль выбросов промышленных предприятий, который можно осуществить за счет размещения точек контроля вне территории контролируемых предприятий. 1 ил.

Изобретение относится к проблеме охраны окружающей среды, конкретно к способам контроля за загрязнениями атмосферного воздуха.

Цель изобретения - повышение оперативности и производительности контроля.

На чертеже приведен пример, поясняющий сущность способа.

Способ осуществляется следующим образом.

В точках контроля, координаты которых фиксированы заранее, измеряют концентрацию загрязняющих ингредиентов. Измерение значения концентраций сравнивают с их предельно допустимыми значениями. В случае выявленного превышения предельно допустимых значений измеряют направление ветра и угол рассеивания загрязнений, с учетом которых для каждой точки контроля, в

сл

с

которой зафиксировано превышение, определяют группу источников выброса, факелы которых покрывают эту точку контроля. Дальнейшие контрольные операции проводят независимо для каждой такой группы источников выброса. Определяют местонахождение точек пересечения прямой, проходящей через фиксированную точку контроля перпендикулярно направлению ветра, с осями факелов источников выброса, покрывающих точку контроля. Определяют координаты точек пересечения относительно влияющих источников выброса и точки контроля. Определяют наличие источников выброса, факелы которых покрывают точки пересечения, но не покрывают точку контроля. 8 случае выявления таких источников выброса определяют их координаты. Производят измерения концентраций в точках пересечения. Решая систему уравнений

Os

Ч)

сл ю сл

Со Ц Coj, J 1

(1)

nm

Ci 2 Щ Coj + Ј /3ik Cik , j 1к 1

I 1 ( n + m - 1 )

4 /

где n - число источников контроля, факелы которых покрывают точку контроля;

m - число источников выброса, факелы кЬторых покрывают точки пересечений, но не покрывают точку контроля;

Со - концентрация загрязняющего инг- рЬдиента, измеренная в точке контроля;

Ci - концентрация загрязняющего ингредиента, измеренная в i-й точке пересечения;

j Coj - концентрация загрязняющего инг- фдиента, равная вкладу j-ro источника выброса в концентрацию загрязняющего ингредиента в точке контроля;

Cik - концентрация загрязняющего ингредиента, равная вкладу к-го источника выброса в концентрацию загрязняющего ингредиента в i-й точке пересечения; щ коэффициент, зависящий от взаим- Його расположения 1-й точки пересечения, и источника выброса и точки контроля;

- коэффициент, зависящий от взаим- його расположения i-й точки пересечения и k-ro источника выброса относительно вкла- лов источников выброса в концентрацию загрязняющего ингредиента, измеренную в точке контроля, определяют степень влияния источников выброса на эту точку контроля,

Изменение .концентраций загрязняющего ингредиента в точках контроля, сравнение измеренных значений концентраций предельно допустимыми, измерение на- -йравления ветра и угла рассеивания загрязнений, измерение координат взаимного расположения источников выброса, точек пересечения и точек контроля производят с помощью известных технических средств, вычисление коэффициентов выполняют с применением известных зависимостей для расчета рассеивания загрязняющего ингредиента в атмосферном воздухе.

Пример. На чертеже показаны: прямоугольная система координат XOiV, направление V ветра, источники h, I2, з, 14 Выброса, угол у рассеивания загрязнений, Оси hOi, teOz. 1зОз, U04 факелов источников выброса, точки К, К контроля, прямая KOi, проходящая через точку К контроля перпендикулярно направлению ветра, точки Oi, 02, Оз, См пересечений прямой KOi с осями I iOi, I202, 1зОз, U04 факелов.

В точках К и К контроля измеряют концентрации загрязняющих ингредиентов, и измеренные значения сравнивают с соответствующими предельно допустимыми концентрациями ингредиентов. Сравнение показывает, что в точке К контроля для одного из ингредиентов измеренное значение Со концентрации превышает предельно допустимую концентрацию, а в точке К контроля превышения нет. Тогда измеряют направление V ветра и угол у рассеивания

загрязнений.

Определяют, что на точку К контроля воздействуют источники И, г, з выброса. Далее в точке К контроля требуется определить значения Coi, Со2, Соз концентраций,

полученных за счет воздействия источников И, 12, з выброса,

С этой целью определяют местоположение точек Oi, 02, Оз пересечений прямой KOi с осями hOi, (202 и 1зОз факелов. Для

упрощения последующих расчетов систему координат ХО-|У ориентируют таким образом, чтобы ось абсцисс совпадала с осью факела одного из источников выброса (на чертеже - с осью hOi) направлена

навстречу направлению V ветра, а ось ординат проходила через точку контроля (через точку К), после чего из-меряют координаты источников li, 2 и з выброса, точки К контроля и точек Oi, 02 и Оз пересечений; h(Xi,

Vi), |2(Х2. У2), з(Хз, Уз), К(Хо, Уо), Oi(XOi, У01), 02(102, У02), Оз(ХОз, УОз). Затем измеряют значения Ci, Ca, Сз концентраций загрязняющего ингредиента в точках Oi, 02, Оз пересечений .

Далее составляют систему уравнений

Со Coi + Со2 + Соз

Ci С21 + Си + Cl2 С2 С22 + С23 + С24

Сз Сз2 + Сзз + Сз4,

(2)

где Cij - концентрация в i-й точке пересечения за счет воздействия j-ro источника выброса, 1 1,2, 3,J 1,2,3,4.

Из системы уравнений (2) следует, что на концентрации в точках 02, Оз пересечений оказывает воздействие источник U выброса, поэтому определяют его координаты: U(X4, У4

Затем концентрацию Cij выражают через концентрацию Cot, Co2, Соз. Для этого можно воспользоваться известной зависи: мостью для расчета концентрации q загрязняющего ингредиента в произвольной точке факела одиночного источника выброса

q qo f(x. y),

(3)

где qo - концентрация загрязняющего ингредиента в точке, являющейся проекцией произвольной точки на ось факела;

х - расстояние по оси факела между источниками выброса и проекцией произвольной точки;

у - расстояние по перпендикуляру к оси факела между произвольной точкой и ее проекцией;

f (x, у) - функция, которая имеет вид, например, экспоненты.

В результате использования зависимости (3) получают

Си

Coi

f(Xi-X0 . Yi - Yo ) i2 C22 -ftXa-Xoi.Ya-Yoi),

rC02

L22 f ( X2 - Xo , Y2 - Yo )

C23 C33 f (X3 - X02, Y3 - Y(J2), C24 C44 f (X4 X02, Y4 - Y02), C32 C22 f (X2 - X03, Y2 - Y03),

Соз

C33

f ( Хз - Xo , Y3 - Yo )

C34 C44 f(X4-Xo3, Y4-Y03).

После подстановки (4) в (2) и преобразоаний получают систему уравнений

Со Coi + Сог + Соз Coi

f(X - Xo , Yi - Yo )

,Ср2

f (Х2 - Хо , Y2 - Yo

г ,

U2 ТГЖ- Xo7Y2-Yo)

+

(5)

Соз -тСХз-Хо.Уз-УОа)

f (.Y3 - Yo)

+ С44 f ( Х4 - X 02 , Y4 - Y 02 )

r Co2 f ( Х2 - X Оз , Y2 Y03 ) 03фс2 - Х0 , Y2 - Yo )

4-С°3,

Xo , )

+ С44 f ( Х4 - X О 3 , Y4-Y 03 )

гй

у зие

д,

о10

15

20

25

30

4)

о35

40

45

Система (5) является системой четырех линейных уравнений с четырьмя неизвестными (Сот, Со2, Соз. С44). Она имеет единственное решение, которое определяет искомые значения Coi, Co2. Саз концентраций .

Способ позволяет осуществлять контроль выбросов промышленных предприятий, который можно производить за счет размещения точек контроля вне территорий контролируемых предприятий. При этом обеспечивается возможность определения влияния на качество атмосферного воздуха каждого предприятия в отдельности. Наряду с этим достигается возможность контроля выбросов при аварийных ситуациях на источниках, поскольку предлагаемый способ не предусматривает выполнения каких-либо контрольных операций непосредственно на источниках выброса.

Формула изобретения

Способ контроля качества атмосферного воздуха, заключающийся в измерении концентраций загрязняющих ингредиентов в точках контроля, сравнении измеренных концентраций с их предельно допустимыми значениями, в измерении направления ветра и угла рассеивания загрязнений, в выявлении активных источников выбросов. факелы которых покрывают точки контроля и определении вклада от активных источников в точках контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности, вклад от активных источников определяют путем измерения концентраций загрязняющих ингредиентов в точках пересечения факелов с прямыми, перпендикулярными направлению ветра и проходящими через точки контр.оля. причем величину вклада от активных источников находят из следующих выражений

п

Со 2 С0 ,

j 1

Ci 2 «и Со -I- Ј Cik ,

j 1К 1

50

i 1 (п -f m - 1 )

где п - число источников выбросов, факелы которых покрывают точку контроля;

m - число источников выбросов, факелы которых покрывают точки пересечений, но не покрывают точку контроля;

Со - концентрация загрязняющего ингредиента, измеренная в i-й точке пересечения;

Со) - концентрация загрязняющего ингредиента, равная вкладу J-ro источника выброса в точке контроля;

концентрацию загрязняющего ингредиента в t-й точке пересечения;

3j, - коэффициенты, зависящие от взаимного расположения 1-й точки пересечеCik - концентрация загрязняющего инг- 5 ния и соответственно J-ro источника выброса редиента, равная вкладу k-ro источника в и точки контроля и к-ro источника выброса.