Об утверждении методик расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Схема физико-химических процессов во фронте
лесного пожара

Рис. 3.3. Схема физико-химических процессов в зоне
лесного пожара.

3.4. Наиболее сильное изменение параметров состояния среды происходит в некоторой части зоны лесного пожара, называемой фронтом пожара, который распространяется с некоторой скоростью по территории, покрытой лесом. Эта скорость определяется процессами переноса массы и энергии, а также физико-химическими процессами сушкой, пиролизом ЛГМ, горением газообразных и конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ. Визуально фронт лесного пожара наблюдается в виде светящейся зоны лесного пожара.

3.5. Поверхность 1, отделяющая фронт от несгоревших ЛГМ, называется внешней кромкой фронта лесного пожара. Ее проекцию на подстилающую поверхность будем называть контуром лесного пожара. Очевидно, что последний отделяет ЛГМ, пораженные огнем, от несгоревших материалов. Внешняя кромка, распространяющаяся по ветру, называется передней, а против ветра - задней кромкой. На схеме зоны лесного пожара (рис. 3.1 и 3.2) Г - граница зоны лесного пожара, 1 - контур лесного пожара (рис. 3.1) и внешняя кромка фронта лесного пожара (рис.3.2), 2 - внутренняя кромка фронта пожара (рис. 3.2) и проекция этой кромки на горизонтальную подстилающую поверхность (рис. 3.1); горизонтальные стрелки на рис.3.2 обозначают скорость (по величине и направлению) невозмущенного ветра для различных высот, а вертикальные w скорость вдува газообразных и дисперсных горючих продуктов горения из фронта пожара в приземный слой атмосферы.

3.6. Скорость распространения лесного пожара направлена по нормали к контуру лесного пожара, поэтому называется нормальной скоростью распространения и определяется формулой:

где дельта(n)_r приращение контура пожара по нормали за промежуток времени дельта(t).

3.7. Поверхность 2 (см.рис.3.1, 3.2), отделяющая фронт пожара от сгоревших ЛГМ, называется внутренней кромкой лесного пожара. Она может продвигаться как по ветру, так и против ветра и, следовательно, с меньшей скоростью, чем передняя внешняя кромка, которая распространяется в направлении ветра. В результате толщина (ширина) фронта для различных пожаров может меняться в зависимости от времени, скорости ветра и запаса ЛГМ, который мало отличается от невозмущенных значений.

3.8. В зоне лесного пожара имеет место пористо-дисперсная среда, которая называется средой пожара и состоит из сухого органического вещества (объемная доля фи(1)), воды в связанном с этим веществом состоянии (фи(2)), конденсированного продукта пиролиза-коксика (фи(3)), конденсированного продукта горения-золы (фи(4)), газовой фазы (фи(5)), включающей в себя компоненты воздуха и газообразных продуктов пиролиза (фи(5)), и дисперсных продуктов горения, которые состоят из частиц сажи (объемная доля фи(6)), и частиц золы (фи(7)).

3.9. Границей зоны лесного пожара Г называется поверхность, на которой параметры состояния среды (температура, скорость ветра, концентрации компонентов) не отличаются от параметров состояния невозмущенной среды. Очевидно, параметры состояния среды в зоне пожара асимптотически стремятся к невозмущенным значениям. Поэтому для конкретного определения границы зоны пожара необходимо априори определять степень допустимых отличий Е невозмущенных и возмущенных значений параметров состояния на границе зоны пожара Г.

3.10. 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). Различают итоговый и текущий выбросы загрязняющих веществ. Итоговым выбросом называется выброс загрязняющих веществ за все время горения. Текущим называется выброс, соответствующий рассматриваемому моменту времени, которое меньше чем полное время горения. Поэтому текущий выброс всегда меньше итогового.

3.11. Удельным выбросом (коэффициентом эмиссии) альфа вещества при пожаре называется отношение:

где m(г) - масса ЛГМ на единице площади лесной территории, сгоревшая при лесном пожаре;

m(альфа) - масса альфа- компонента, образованного при горении ЛГМ на той же единице площади лесной территории;

индекс альфа изменяется от 1 до N, где N - общее число поллютантов (вредных веществ), возникающих при лесном пожаре.

Если известна химическая формула ЛГМ, то при организованном горении можно определить коэффициенты эмиссии с помощью стехиометрии - науки о количественных соотношениях, в которых различные вещества вступают друг с другом в химическую реакцию. Для неконтролируемого горения К(альфа) вместо (3.2) удобнее определять и опытным путем.

3.12. Недожогом ЛГМ называется масса не сгоревшего в условиях неконтролируемого горения топлива m(н) на единицу площади. Наряду с m(н) используется коэффициент недожога, определяемый по формуле

3.13. m(o) - запас ЛГМ в абсолютно сухом состоянии, кг/кв.м.

3.14. Количество сгоревшего ЛГМ m(г) можно определить, используя закон сохранения массы

где m(г) измеряется в кг/кв.м.

3.15. Поллютант - вещество, загрязняющее среду обитания. Русский синоним этого слова - загрязнитель. Масса выброса поллютанта альфа-сорта, возникающего при горении единицы площади растительного покрова ЛГМ, на основании (3.3) и (3.4) определяется по формуле:

Величина m(альфа) измеряется в кг/кв.м.

3.16. Выбросом тепла в атмосферу называется количество теплоты Q(n), выделяющееся при горении массы m(г) ЛГМ. Выброс тепла в атмосферу определяется по формуле