Технические науки/13. Охрана труда

К.т.н. Бектурганова Г.С.

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Республика Казахстан

Оценка состояния атмосферного воздуха карьеров и основных источников загрязнения

In article the question of stationary pollution of atmospheric air of open-cast mines is considered by harmful substances which depend on factor of dispersion and size of the factor characterizing receipt of harmful substances. The size of factor of dispersion changes in direct ratio to time and size of receipt of harmful substances in a certain point of atmosphere.

Состояние атмосферного воздуха карьеров оценивается по величине запыленности воздуха у источников пылеобразования и пылевыделения, к которым относится все основные и вспомогательные технологические процессы горного производства. Изменения запыленности карьерного пространства происходит как от внутренних, так и от внешних источников. К внешним источникам относятся отвалы и автомобильные дороги на отвалы пустых пород и забалансовых руд.

Состояние атмосферного воздуха карьеров оценивается концентрацией вредных веществ. Источники загрязнения атмосферы карьеров отличаются друг от друга множеством параметров, которые влияют на загрязнение атмосферного воздуха. Следовательно, любая точка атмосферного воздуха производственной среды описывается концентрацией загрязняющих веществ или массой вещества в единице объема. Поэтому, можно записать, что концентрация вредных веществ является функцией N (x,y,z,t).

Под концентрацией вредных веществ в атмосферном воздухе следует понимать запыленность или загазованность, или то и другое вместе. Это зависит от вида источника загрязнения атмосферы, так некоторые источники выделяют вредные вещества в виде газа и пыли.

В результате взаимодействия газа с частицами вещества образуют аэрозоли. Таким образом, в общем случае можно рассматривать изменения загрязнения рабочей зоны от источников выделения некоторой субстанции как функцию координат и времени N (x,y,z,t). Величина может быть стационарной и не стационарной, а также векторной или скалярной.

Рассмотрим изменение величины N (x,y,z,t) во времени и в пространстве, которую можно записать в следующем виде:

(1)

Если предположить, что функция N (x,y,z,t) является стационарной, то можно рассматривать изменения функции от радиуса вектора , как полный дифференциал, dN/dr. К таким источникам загрязнения можно отнести отвалы забалансовых руд, трубы тепловых электростанции и многие другие.

Рассмотрим непрерывный источник выделения вредных веществ в атмосферный воздух. Изменение концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе с изменением расстояния r от источника описывается дифференциальным уравнением следующего вида:

, (2)

где N – начальная концентрация вредных веществ в некоторой точке от источника загрязнения атмосферного воздуха, мг/м³; k – величина коэффициента рассеяния вредных веществ в точке отбора проб для установления концентрации вредных веществ, м^-1.

Решение дифференциального уравнения (2) можно представить в виде выражения:

, (3)

где N₀ – начальная величина концентрации вредных веществ на расстоянии r от источника, мг/м³; k – величина коэффициента рассеяния на расстоянии r от источника вредных веществ, м^-1; r – радиус вектор, указывающий место отбора пробы для установления концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе карьеров, м.

Концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе карьеров изменяется не только с изменением расстояния от точки к точке от источника загрязнения, но и со временем в каждой точке окружающей среды в зависимости от характеристик самого источника.

Если представить, что в некоторую точку атмосферного воздуха карьеров непрерывно поступают вредные вещества и они не успевают рассеяться полностью, то концентрация вредных веществ со временем в данной точке увеличивается. Поэтому изменение концентрации вредных веществ со временем на расстоянии r=const описывается дифференциальным уравнением вида:

, (4)

где N – начальная концентрация вредных веществ с фиксированным моментом времени t, мг/м³; λ – величина, характеризующая поступления концентрации вредных веществ со временем в некоторую точку окружающей среды источника загрязнения с^-1. t – время, в течение которого отбираются пробы у источника загрязнения атмосферного воздуха карьеров, с.

Решение уравнения (4) можно представить в виде выражения:

, (5)

где N₀ – начальная концентрация вредных веществ в некоторой точке от источника в начальный момент времени. При условии, когда степени уравнения (4) и (5) будут равны, то будут равны и множители перед экспоненциальной функцией. Следовательно, можно записать уравнения для оценки состояния атмосферного воздуха в общем случае в следующем виде:

. (6)

При условии kr –lt = 0 имеем N= N₀. Из этого условия следует, что состояния атмосферного воздуха на расстоянии r от источника является стабильным.

Между величиной рассеяния и величиной поступления вредных веществ в некоторую точку пространства существует зависимость, которую можно представить в виде формулы:

(7)

Как видно из формулы (7) величина коэффициента рассеяния изменяется прямо пропорционально времени и величине поступления вредных веществ в определенную точку атмосферы.

Поступление вредных веществ и их рассеяние зависит, прежде всего, от характеристики самого источника загрязнения атмосферного воздуха, таких как мощность и интенсивность выделения вредных веществ.

Литература:

1 Павловский З. Введение в математическую статистику. -М.: «Статистика», 1967.