ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ПРИКАЗ

от 5 марта  1997 года  N 90

Об утверждении методик расчета выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу

С целью обеспечения единого подхода к расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Утвердить Методику расчета выбросов от источников горения при разливе нефти и нефтепродуктов (приложение 1), Методику определения и расчета выбросов загрязняющих веществ от лесных пожаров (приложение 2).

МЕТОДИКА
расчета выбросов от источников
горения при разливе нефти и нефтепродуктов

Содержание

Область применения

Нормативные ссылки

Общие положения

Определения, обозначения и сокращения

Описание методик расчета итоговых выбросов вредных веществ при горении нефти и нефтепродуктов на водной поверхности

Описание методики расчета итоговых выбросов вредных веществ при горении нефти и нефтепродуктов на инертной почве

Описание методики расчета итоговых выбросов вредных веществ при горении топлива на почве, покрытой растительностью

Описание методики расчета итоговых выбросов вредных веществ при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на болоте

Приложение А (обязательное). Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов при горении нефти на поверхности воды

Приложение Б (обязательное). Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов при горении нефтепродуктов, разлитых на инертной почве

Приложение В (обязательное). Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на растительном покрове

Область применения

Настоящая методика устанавливает общие требования к расчету выбросов вредных газообразных и дисперсных веществ в атмосферу при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающих поверхностей (вода: инертная почва с буграми и впадинами: почва, покрытая растительностью, в том числе и лесной: болото).

Настоящая методика может использоваться для определения экологического ущерба в результате неконтролируемого горения нефти и нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающих поверхностей.

1. Нормативные ссылки

В настоящем документе использованы ссылки на следующие официальные издания:

ГОСТ 8.310-78 ГСИ Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения.

ГОСТ 8.417-81 ГСИ Единицы физических величин.

ГОСТ 2.321-84 ЕСКД Обозначения буквенные.

2.Общие положения

2.1. Цель методики - расчет итоговых и текущих значений масс выбросов загрязняющих веществ и тепла в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов в открытом пространстве на различных типах подстилающей поверхности.

2.2. При создании настоящего документа использовались численные значения коэффициентов генерации поллютантов, полученных различными авторами на основе лабораторных экспериментов и анализа последствий реальных пожаров. В том случае, если экспериментальные данные отсутствовали, использовались экспертные оценки.

2.3. Горение представляет собой быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением теплоты, света и вредных веществ в атмосферу. Различают организованное (контролируемое) горение в топках паровых котлов и различных двигателях и неконтролируемое горение. При организованном горении соединяется расчетное количество Н и НП и кислорода. Неконтролируемое горение имеет место при пожарах в открытом пространстве, возникающих в результате аварий на нефтебазах и нефтехимических производствах или на трубопроводах. Оно представляет собой сложный физико-химический процесс, на скорость которого влияет не только химическая реакция, но и неконтролируемый приток окислителя из окружающей среды.

В результате неконтролируемого горения разлитой нефти и нефтепродуктов возникает конвективная колонка - струя нагретых продуктов полного и неполного сгорания топлива, которые выбрасываются благодаря этой колонке в приземный слой атмосферы. Высота конвективной колонки тем больше, чем большее количество тепла выделяется при горении, т.к. основная движущая сила продуктов сгорания - сила Архимеда. Очаг пожара имеет сложную структуру и включает в себя зону пиролиза углеводородного топлива, зону догорания газообразных и конденсированных продуктов пиролиза. Горение нефти и нефтепродуктов происходит при постоянном давлении и имеет диффузионный характер, т.е. лимитируется поступлением кислорода благодаря подсосу воздуха из окружающей среды. Любой пожар имеет начало, стадию квазистационарного горения и стадию потухания, когда горение прекращается из-за сгорания разлитой нефти, в результате чего устанавливается новое термодинамическое равновесие.

2.4. Исходными данными для методики называют описание предварительного обследования зоны аварии, которое включает:

1) карту-схему района аварии;

2) краткое природно-климатическое описание района, в котором расположен очаг пожара;

3) метеорологические характеристики окружающей среды (температура, скорость ветра, наличие осадков);

4) тип подстилающей поверхности;

5) запас техногенных и природных горючих материалов;

6) экологическое состояние окружающей среды (фоновые концентрации загрязняющих веществ).

2.5. При расчете выбросов загрязняющих веществ в атмосферу необходимо использовать следующий общий алгоритм:

а) обследование места аварии и получение исходных данных (экологического паспорта зоны аварии), в том числе, оценка массы М(0) нефти и нефтепродуктов, разлитых на поверхности;

б) выбор типа подстилающей поверхности;

в) выбор математической модели для расчета выбросов вредных веществ в атмосферу;

г) численное решение задачи об определении итоговых выбросов загрязняющих веществ;

д) численное решение задачи об определении текущих выбросов загрязняющих веществ, если это необходимо;

е) оценка экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ.

3. Определения, обозначения и сокращения

В настоящей методике используются следующие термины с соответствующими определениями и обозначениями:

3.1. Методика расчета выбросов представляет собой совокупность определений, физических и математических моделей и алгоритмов, позволяющих найти массу выбросов вредных веществ в атмосферу в результате горения нефти и нефтепродуктов для различных исходных данных.

3.2. Физической моделью явления или среды называется описание основных причинно-следственных связей, объясняющих исследуемое явление или структуру среды. Она создается на основе наблюдений, экспериментальных исследований и известных в естественных науках законов природы. С использованием физической модели строится математическая модель выбросов вредных продуктов горения в атмосферу.

3.3. Математической моделью явления или среды называется совокупность математических уравнений, адекватно отражающих физическую модель явления или структуру среды, которые получены на основе законов природы в результате удержания существенных (родовых) и отбрасывания несущественных признаков исследуемого явления или среды, что позволяет понимать сущность явления или структуру среды и достаточно точно прогнозировать основные характеристики исследуемого явления.

3.4. Масштаб экологической катастрофы при разливе нефти (Н) и нефтепродуктов (НП) характеризуется начальной массой М(0) нефти или нефтепродуктов, оказавшейся выброшенной в результате аварии в окружающую среду, и площадью территории, покрытой ими - S(0). Эти величины получают эксперты в результате обследования территории, на которой произошла экологическая катастрофа.

3.5. Растительными горючими материалами (РГМ) называются природные углеводородные топлива, к которым относятся тонкие веточки, хвоинки или листья в кронах деревьев и опавшие на землю, а также напочвенный покров (трава, кустарники, мох, лишайник).

3.6. Выбросом загрязняющих веществ в атмосферу называется поступление за определенное время в воздух или образование в нем физико-химических агентов и веществ, неблагоприятно воздействующих на людей и окружающую среду. Выброс любого вредного вещества альфа обозначается М(альфа) и измеряется в единицах массы (г.кг.моль).

3.7. Удельным выбросом (коэффициентом эмиссии) альфа -вещества называется отношение

3.8. Недожогом Н и НП называется масса несгоревшего в условиях неконтролируемого горения топлива М(н). Величина М(н) измеряется в кг. Известно, например, что если неконтролируемое горение имеет место на водной подстилающей поверхности, то на поверхности воды остается слой нефти толщиной 2 мм.

3.9. Количество сгоревшего углеводородного топлива М(г) можно определить, используя закон сохранения массы

3.10. При аварии трубопровода, фонтане нефти на нефтепромыслах, аварии танкера или поезда с железнодорожными цистернами Н и НП топливо разливается по поверхности, называемой подстилающей. Существуют четыре типа подстилающей поверхности:

1) водная поверхность;

2) инертная почва с известной пористостью и проницаемостью;

3) почва, покрытая растительностью, которая, впитывая Н и НП, сгорает вместе с углеводородным топливом;

4) болота, которые представляют совокупность живых болотных растений, отмерших растений, а также свободной и связанной в растениях воды.

3.11. Поллютант - вещество, загрязняющее среду обитания. Русский синоним этого слова - загрязнитель. Масса выброса поллютанта альфа-сорта, возникающего при горении Н и НП, на основании (3.1) и (3.2) определяется по формуле:

Величина М(альфа) измеряется в кг.

3.12. Выбросом тепла в атмосферу называется количество теплоты Q, выделяющееся при горении массы М(г) Н и НП. Выброс тепла в атмосферу определяется по формуле:

3.13. М(0) - масса нефти или нефтепродукта, разлитые на поверхности в результате аварии, т;

3.14. Q - количество тепла, выброшенного в атмосферу в результате горения нефти или нефтепродуктов, кДЖ;

3.15. q - тепловой эффект горения нефти или нефтепродукта, кДЖ/кг;

3.16. S(0) - площадь территории, покрытая разлитыми нефтью или нефтепродуктами, кв.м;

3.17. р(0) - плотность нефти или нефтепродукта, кг/куб.м;

3.18. h - толщина слоя нефти или нефтепродукта, разлитых на поверхности, мм;

3.19. h(*) - величина критической толщины слоя нефти или нефтепродукта, ниже которой горение прекращается, мм;

3.20. фи - пористость почвы (фи = V(n) / V, V(n) - объем пор в единице объема пористой среды; V - объем пористой среды);

3.21. М(н) - масса не сгоревшего в результате пожара нефтепродукта или нефти, кг;

3.22. М(г) - масса сгоревшего в результате пожара нефтепродукта или нефти, кг;

3.23. К - коэффициент полноты сгорания нефти или нефтепродукта, определяющий, какая часть исходной массы топлива сгорела при пожаре:

3.24. m - запас лесных горючих материалов, кг/кв.м;

3.25. W - влагосодержание лесных горючих материалов в процентах;

3.26. W(*) - предельное значение влагосодержания, выше которого ЛГМ не горит, в процентах;