Воздействие объекта на атмосферный воздух

Загрязнение атмосферного воздуха происходит в результате поступления:

- продуктов сгорания топлива;

- выбросов газообразных, аэрозольных и взвешенных веществ от различных промышленных объектов;

- выхлопных газов автомобильного, авиационного, водного и железнодорожного транспорта;

- испарений из емкостей для хранения жидких химических веществ и топлива;

- газообразных выделений свалок и полигонов захоронения промышленных отходов;

- пыли с поверхности карьеров, отвалов, золоотвалов, хвостохранилищ, терриконов, из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива, зерна и т.п.

Зоной влияния объекта на атмосферный воздух считается территория, на которой суммарное загрязнение атмосферы от всей совокупности источников выброса объекта (предприятия), в том числе низких и неорганизованных, превышает 0,05 ПДК загрязняющих веществ. Зоны влияния объектов и предпри­ятий определяются по каждому вредному веществу или комбинации веществ с суммирующимся вредным воздействием отдельно.

При оценке воздействия виды и количество ЗВ, которые поступают в атмосферу от планируемого объекта, определяются по объектам-аналогам. Для этого по объекту-аналогу составляют перечень производств и сооружений, являю­щихся источниками загрязнения атмосферы, с указанием видов ЗВ, класса их опасности, валового количества и рассчитанных размеров санитарно-защитной зоны. Данные объекта-аналога по валовым выбросам ЗВ пересчитывают пропорционально производственной мощности будущего предприятия.

При оценках воздействия на атмосферу в обязательном порядке проводится сбор данных по характеристикам существующего загрязнения [43]:

- фоновые концентрации по видам ЗВ (NО₂, CO, SО₂, CH₄, взвешенные вещества);

- основные источники загрязнения атмосферы в районе строительства и обустройства месторождения, а также в зоне его влияния с характерными ЗВ; - распределение по площади концентраций основных и специфических загрязнителей в зависимости от неблагоприятных атмосферных условий;

- сведения о выпадающих с атмосферными осадками загрязнителях и радиационной обстановке;

- ситуационный план с указанием местоположения источников выброса ЗВ;

- уровень физических воздействий (шума, вибраций, электромагнитного и радиационного излучений);

- другие сведения, в том числе данные по климатической обстановке.

Кроме того, для характеристики источников загрязнения атмосферы долж­на быть подготовлена схема размещения производственных корпусов и сооружений инвестируемого объекта или заимствован генеральный план объекта-аналога с необходимой корректировкой данных. Характеристики источников выброса ЗВ в атмосферу должны содержать:

- наименование производства (источника выделения вредных веществ);

- наименование вредных веществ, выделяемых источником, класс их опасно­сти и валовое количество;

- количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;

- наименование и параметры применяемого пыле- и газоулавливающего оборудования, степень газоочистки и т.п.

Сведения о характеристиках валовых выбросов ЗВ от проектируемого объек­та в атмосферу формируются, как показано в приложении 13.

Возможно сведение всех выбросов к одному условному источнику, расположенному или в центре отводимого для строительства участка, или на месте основного производственного корпуса (сооружения). Параметры зоны рассеи­вания выбросов ЗВ принимают по объекту-аналогу с корректировкой данных, учитывающих производственную мощность инвестируемого объекта и при­родно-климатические условия района строительства.

Оценка загрязнения воздушного бассейна в районе расположения объекта подготавливается в соответствии с положениями "Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" ОНД-86 [53]. При проведении расчетов по ОНД-86 максималь­ный уровень загрязнения определяется для условий полной загрузки основно­го технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы. Уровень загрязнения рассчитывается отдельно для каждого вредного вещества или группы веществ, обладающих эффектом суммации вредного воздействия. Расчеты выполняются на ЭВМ по программам, утвержденным или согласо­ванным ГГО им. А.И. Воейкова Росгидромета (УПРЗА "Эколог", УПРЗА "Экологпро", "Призма" и др.). Результаты расчетов сводят в таблицы и выносят на картографическую основу с нанесением изолиний концентраций ЗВ.

При составлении оценки воздействия для обоснования инвестиций в рекон­струкцию, расширение, техническое перевооружение объекта (предприятия) материалы необходимо дополнять показателями существующего загрязнения с указанием на схеме источников выделения ЗВ.

Оценка и прогноз загрязнения атмосферы базируются на анализе полей концентраций ЗВ в атмосфере от низких источников при наиболее неблагоприят­ных атмосферных условиях, которые могут создаться в период штилей.

Согласно ОНД-86 максимальное значение приземной концентрации веще­ства С_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем на расстоянии х_м (м) от источника определяется по формуле

, (5.4)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вред­ных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных веществ и мелкодис­персной аэрозоли = 1); m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника; Н - высота выброса над уровнем земли, м; - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа мест­ности (в случае слабопересеченной местности с перепадом высот, не превыша­ющим 50 м на 1 км, принимается равным 1); AT- разность между температу­рой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, °С; V_l - расход газовоздушной смеси. Расчет V_l про­изводится по формуле

, (5.5)

где D - диаметр устья источника выброса, м; (О₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Значение коэффициента А, при котором наблюдаются наиболее неблагоприятные метеорологические условия распространения вредных веществ в ат­мосфере, принимается в зависимости от климатических условий и географи­ческого расположения региона.

При определении значения AT принимается температура окружающего атмосферного воздуха Т_в (°С), равная средней максимальной температуре наруж­ного воздуха наиболее жаркого месяца по СНиП 21.01.01-82.

В компьютерных программах проводится расчет с перебором от одной до десяти заданных скоростей ветра, а также с перебором от одного до 360° (для полного круга с шагом один градус) направлений ветра или с автоматическим определением направления ветра, при котором в расчетной точке достигается максимальная концентрация. При расчете учитываются фоновые концентрации.

Как правило, при строительстве скважин и других объектов используются одновременно механизмы, имеющие различную высоту источников выбросов. Методические трудности возникают при построении карт распространения ЗВ как от отдельных источников, так и при оценках суммарного их воздействия. В этих условиях для расчета наиболее часто принимается модель площадного источника выбросов как аппроксимация совокупности точечных. Сведение источников в одну точку проводится на основе рекомендаций ОНД-86, выбор параметров (высоты источника, температуры выбросов и др.) осуществляется с учетом индивидуальных объемов и характера деятельности данного источника [53].

Так, например, на одном из месторождений Пермской области для углеводородов высота источника принималась равной 12 м, поскольку подавляющая их часть (более 95 %) обусловлена выбросами из резервуара РВС-2000. Для оксида углерода высота выброса принималась равной 11м, так как основная его доля (88 %) формируется от факела сжигания ПНГ. Для сажи и диоксида серы высота источников 4-5 м определяется работой дизельных установок, включая буровую площадку. При расчетах концентрации оксида азота высота выброса принималась равной 6 м как средневзвешенная с учетом объемов вы­бросов этого ингредиента различными источниками. Аналогичным образом вводились данные по диаметрам и скоростям выхода газовоздушных смесей. Общий валовой выброс ЗВ от 8 источников загрязнения составил 350,2 т/год, что позволило с учетом степени токсичности выбросов отнести предприятие к 3-й категории опасности в соответствии с "Рекомендациями по делению пред­приятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу веществ" (Новосибирск, 1987).

Анализ результатов расчетов показал, что при совместном действии всех источников загрязнения атмосферы на границе СЗЗ (1000 м) ни одно из рассматриваемых ЗВ при неблагоприятных метеорологических условиях не дос­тигнет концентрации, превышающей ПДК.

В непосредственной близости от работающих механизмов и факела сгора­ния попутных газов в пределах СЗЗ по оксидам азота максимальные концентрации могут составить 5,08 ПДК, по саже - 0,3 ПДК, по оксиду серы - 0,81 ПДК, по оксиду углерода -0,16 ПДК, по углеводородам Cj-Cj - 0,47 ПДК, по углеродам С₆-С₁₀ - 0,16 ПДК, по бензолу - 0,001 ПДК, по сероводороду -0,006 ПДК. Точка с максимально возможными концентрациями перечисленных ингредиентов выбрана с учетом преобладающего ветра в южном направ­лении.

Таким образом, оценка и прогноз возможного загрязнения атмосферы в результате освоения месторождения (бурение скважин, функционирование фа­кела сжигания попутного газа, строительство ДНС и нефтепровода) указыва­ют на удовлетворительное состояние качества атмосферы при нормальной (безаварийной) работе производственных мощностей.

Данные по объемам выбросов и расчеты концентраций веществ-загрязнителей могут явиться основой для составления проекта нормативов ПДВ для объектов нефтедобычи, а также организации системы контроля за состоянием атмосферы.

После начала эксплуатации месторождения дегазированная нефть транспортируется до ДНС, в качестве накопителя используется резервуар РВС-2000. снабженный дыхательным клапаном. Этот резервуар в составе сооружений нефтепровода послужит основным источником загрязнения атмосферы (более 98,8%). Всего, по данным расчетов, через 8 источников загрязнения в атмос­феру будет выделяться около 82 т ЗВ ежегодно. Кроме резервуара хранения нефти (точечный источник) утечки ЗВ будут происходить в узлах задвижек и фланцевых соединениях арматуры, насосном оборудовании, узлах учета не­фти и др. Преобладающими загрязнителями являются смесь предельных угле­водородов С₅-С₁₀, а также сероводород, испаряющиеся при хранении и транс­портировке.

Учитывая достаточно большое содержание парафина в нефти (до 5,6 %) и сероводорода в нефтяных газах (до 15,03 %), реально появление в атмосфере таких опасных веществ (кроме H₂S), как бензол, толуол и ксилол. Выбросы перечисленных веществ оценены по специальным методикам. Судя по проведенным оценкам воздействия на атмосферу, постоянные утечки из линейной части нефтепровода не создадут сколько-нибудь значительных аномалий в кон­центрациях перечисленных веществ в воздухе. Реальная их опасность возмож­на лишь при авариях, вероятность которых в начальной стадии эксплуатации нефтепровода остается достаточно высокой. При этом появление опасных кон­центраций ЗВ в воздухе происходит за счет испарения углеводородов со сво­бодной поверхности разлившейся нефти и зависит от ее объемов и температу­ры воздуха.

Вторая категория выбросов в атмосферу может быть классифицирована как временные выбросы в атмосферу при строительстве сооружений для транспортировки нефти. Основные выбросы ЗВ в атмосферу будут происходить от строительной техники и транспортных средств, а также работы сварочного оборудования при сооружении нефтепровода от ДНС до точки врезки в нефте­провод соседнего месторождения.

Расчет валовых выбросов ЗВ от работы строительной техники и транспортных средств выполнен на основании действующих методик [43, 66].

Количество выбросов второй категории техники в год формируется при одновременной работе 40 единиц строительной техники на стройплощадке и 14 единиц автотранспортных средств: 6 автосамосвалов, 2 спецмашин, 4 грузовых машин, 2 автобусов.

Продолжительность строительства нефтепровода составляет 8 месяцев.

Расчет выбросов определяется по следующей зависимости:

M_pi=K_rQt, (5.6)

где K_t - удельный выброс /-го вещества на 1 т израсходованного топлива, т/т; Q - средний расход топлива (нормативный), л/мин; р - плотность дизельного топлива, 0,84 кг/дм³; t- время работы, мин.

Расход топлива рассчитывается на основе следующих данных:

- количество строительной техники и транспортных средств - 54 ед.;

- категория техники - II;

- Q - 0,063 л/мин;

- t=240*10*60=144000 мин;

- р - 0,84 кг/дм³;

•Й-411 506 кг.

Удельные выбросы вредных веществ при сгорании топлива составляют:

- окись углерода (СО) -0,1 т/т

- углеводороды (СН) - 0,03 т/т

- двуокись азота (NО₂) - 0,04 т/т

- сажа (С) - 15,5 кг/т

- сернистый газ (SО₂) - 0,02 т/т

Валовые выбросы ЗВ при работе строительной техники и транспортных средств приведены в табл. 5.5 и 5.6.

Таблица 5.5 - Валовые выбросы вредных веществ от работы строительной техники

Таблица 5.6 - Валовые выбросы вредных веществ от работы транспортных средств

Таким образом, в период строительства комплекса сооружений нефтепро­вода за счет работы строительной техники и транспортных средств будет выброшено 84,4 т ЗВ. Из них на долю оксидов углерода приходится 40,1 т (48,7° с диоксида азота - 16,4 (19,4 %), углеводородов - 12,3 т (14,6 %), диоксида серы -8,2 т (9,7 %), сажи - 6,4 т (7,6 %).

Объем выбросов в атмосферу при сварочных работах определен исходя из того, что ручная дуговая сварка труб будет производиться штучными электродами ЭА 48/2 из расчета их общего расхода 1530 кг. В результате сварки сталей будут выброшены в атмосферу следующие загрязнители (кг): сварочный аэро­золь - 27,3, оксид железа - 24,2, соединения марганца - 1,03, Сг⁺⁶ в пересчете на триокись хрома - 1,08. Пыль неорганическая с содержанием SО₂ от 20 до 70 % - 0,75, диоксид титана - 0,085, фтористый водород - 2,69, диоксид азота -1,38, оксид азота - 2,91. Всего в атмосферу при сварочных работах будет вы­брошено свыше 60 кг ЗВ.

Суммарные выбросы ЗВ в атмосферу при сооружении внешнего транспор­та нефти с месторождения составят около 85 т. Учитывая кратковременный характер строительства сооружений (около 8 месяцев), указанные объемы выбросов (с учетом их рассредоточенного характера) не приведут к значительно­му изменению качества атмосферы.

Общую структуру и объемы выбросов веществ в атмосферу для месторождения с извлекаемыми запасами 15-20 млн т можно рассмотреть на примере одного из месторождений Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. По ве­личине извлекаемых запасов в соответствии с принятой категоризацией мес­торождение относится к средним (с запасами от 15 до 60 млн т). Всего в ре­зультате его эксплуатации выбрасывается в год более 350 т ЗВ, из них около 75 % приходится на оксид углерода, около 13 % - на оксид азота, около 9 % - на диоксид углерода, остальное - выбросы УВ (табл. 5.7).

В соответствии с принятым законодательством при строительстве и эксплуатации объектов промышленного характера выбросы в атмосферу регулиру­ются нормативами ПДВ. В случае соблюдения нормативов по всем видам ве­ществ (они контролируются органами Госкомгидромета и Госсанэпиднадзора, а также специальными территориальными подразделениями МПР) на границе СЗЗ считается, что предприятие не оказывает негативного воздействия на ОПС. В реальной обстановке при неблагоприятных климатических условиях (шти­левая погода, высокие или, наоборот, низкие температуры воздуха, наличие инверсий, повышенная влажность воздуха и др.) возможны загрязнения возду­ха, которые будут носить кратковременный характер. Аналогичные ситуации могут создаваться на рабочей площадке при большом количестве рабочей тех­ники.

Утечки УВ за счет испарения из резервуаров, других емкостей, работы сооружений по подготовке нефти, запорной арматуры скважин и других механизмов, работающих под давлением, будут локальными и долговременными. Они наилучшим образом поддаются контролю и могут быть значительно со­кращены в результате внедрения стандартных технологий и приемов.

Таблица 5.7 - Характеристика выбросов ЗВ в атмосферу от основных источников на нефтяном месторождении [80]