Предприятия нефтегазового комплекса и прилегающие лесные массивы как сложные техногенно-природные системы

Рассмотрим источники и состав газовых выбросов предприятия нефтегазового комплекса (ПНГХК). В составе ПНГХК имеется большое количество различных установок, производящих газовые выбросы в окружающую среду. Содержание серы в сырой нефти определяет сложность технологических процессов нефтепереработки и количество сернистых газов, выбрасываемых в окружающую среду, а также технологию и методы газоочистки выбрасываемых газов. Главные процессы, при которых образуется загрязнение, - это извлечение серы, каталитический крекинг и каталитический гидрокрекинг, а также нагреватели и котлы. Сера, содержащаяся в нефти, превращается в сероводород при гидрогенизации или гидрокрекинге, а также в S02 при сжигании. Сероводород абсорбируется в аминной установке, а затем перерабатывается в установке Клауса. Остаточное количество S02 выбрасывается в атмосферу. Отходящие газы из установки Клауса являются главным источником загрязнения при нефтепереработке. Отходящие газы из установки Клауса содержат H2S, S02, CS2, серу и пр. Трехступенчатая установка Клауса с эффективностью 95% дает на выходе отходящие газы с концентрацией серы: С = 7- 12 млн'1 (млн'1 - относительные единицы концентрации, принятые за рубежом). В табл. 1.2.1 приведены состав и содержание газов на входе и на выходе аппарата Клауса.

Таблица 1.2.1. Объемные доли (в %) поступающих и отходящих _газов установки Клауса_

Ингредиент

Поступающие газы

Отходящие газы

H2S

89.9

0.85

S02

0

0.42

Сера

0

0.4

COS

0

0.05

CS2

0

0.05

СО

0

0.22

С02

4.6

2.37

N2

0

61.04

Н20

5.5

33

н2

0

1.6

Вторым важным источником является регенератор каталитического крекинга. В табл. 1.2.2 представлены объемы выбросов из типичной установки каталитического крекинга по данным Агенства по охране окружающей среды США.

Таблица 1.2.2. Объемы выбросов (в кг/час) из установки каталитического

крекинга производительностью 8000 т/сутки

ХТП

аэрозоли

sox

NOx

СО

НС

Традиционная регенерация

18

540

74

2.25

1.27

Высокотемпературная

регенерация

14.7

454

61

96

1.1

Регенерация катализаторов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое является непрерывным процессом и дает наибольшие загрязнения воздуха в нефтеперерабатывающей промышленности. Отходящие газы содержат дисперсную фазу, SOx, СО, углеводороды, NOx, альдегиды и аммиак.

К крупным загрязнителям атмосферного воздуха на территории ПНГХК принадлежат также заводские резервуары для нефти и нефтепродуктов. Загрязнение воздуха осуществляется вследствие утечек через клапаны, неплотности в конструкции кровли резервуаров и в процессе заполнения резервуаров нефтью. При проведении всестороннего эколого-экономического анализа следует учитывать также загрязнение атмосферы вследствие испарения нефти и нефтепродуктов с открытых поверхностей очистных сооружений. В табл. 1.2.3 приведены основные составляющие выбросов, поступающих от ПНГХК в атмосферу, вместе с главными источниками этих ингредиентов.

Таблица 1.2.3. Основные составляющие выбросов ПНГХК

Источники выбросов - атмосферновакуумные и вакуумные установки

Состав выбросов - углеводороды

Последняя ступень паро-эжекторного агрегата неконденсированных газов

1,2-Бензпирен, сероводород

Технологические конденсаты после установок каталитического крекинга

Сероводород

Каталитический крекинг

Углеводороды, диоксид серы, пыль катализатора

Неплотности оборудования и арматуры

Углеводороды

Насосы, компрессоры

Углеводороды

Предохранительные клапаны технологических установок

Углеводороды

Дымовые газы трубчатых печей

Диоксид серы, оксиды углерода и азота

Сернокислотная очистка парафина и масел, процессы сульфирования и пр.

Сернистые соединения

Контактная очистка масел

Пыль

Производство битумов

Диоксид углерода, углеводороды, кислородсодержащие соединения, канцерогенные вещества

Коксование

Пыль

Факельные системы

Диоксид серы, оксид углерода, углеводороды

Заливка и опорожнение железнодорожных цистерн

Углеводороды

Как следует из таблицы 1.2.3, окись углерода поставляют в атмосферу следующие объекты ПНГХК:

  • - трубчатые печи,
  • - реакторы каталитических крекингов,
  • - битумные установки,
  • - факельные системы.

Основными источниками диоксида серы являются:

  • - трубчатые печи,
  • - установки каталитического крекинга,
  • - установки очистки парафинов и масел,
  • - факельные системы.

Источниками углеводородов, загрязняющих атмосферу, являются практически все объекты ПНГХК. К числу источников загрязнения относятся также согласно вентиляционные газы, открытые дренажи колонн и аппаратов, лотки и колодцы. Все эти вредные выбросы переносятся на большие расстояния от ПНГХК. По данным канцерогенные углеводороды обнаруживаются в атмосферном воздухе на расстояниях в несколько десятков километров от ПНГХК.

Для осуществления эколого-экономической оптимизации воздействия ПНГХК на окружающую среду необходим экономический анализ всех технически осуществимых на объектах ПНГХК атмосфероохранных мероприятий (АОМ). При этом каждое АОМ должно быть охарактеризовано при помощи следующего набора технико-экономических характеристик:

  • - процент снижения выбросов по каждому ингредиенту;
  • - энергопотребление;
  • - потребление сырья;
  • - утилизация отходов;
  • - производительность установки;
  • - удельные капитальные затраты;
  • - удельные эксплуатационные затраты.

В перечень АОМ необходимо включать разнообразные технические, технологические и организационные мероприятия с учетом, как отечественного так и зарубежного опыта. Рассмотрим краткую характеристику основных АОМ.

  • 1. Уменьшение испарения углеводородов при хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов. Положительный эффект здесь может быть достигнут применением следующих АОМ:
    • - замена резервуаров с шатровой крышей на резервуары с плавающими крышами, а также на резервуары, работающие при избыточном давлении;
    • - применение для светлых нефтепродуктов герметичных резервуаров, соединенных с газогольдером, откуда газы откачиваются;
    • - улавливание попутных газов из нефти;
    • - применение резервуаров с изотермическими условиями хранения.

В справочнике нефтепереработчика рекомендуется использование установки для улавливания паров бензина, разработанной фирмами Mitsubishi и Shell Sekuju (Япония). Установка состоит из трех герметически закрытых емкостей, в которых последовательно осуществляется абсорбция, сжатие и охлаждение паров бензина. Установка работает в автоматическом режиме.

  • 2. Снижение технологических потерь нефтепродуктов в атмосферный воздух. К числу АОМ, рекомендованных для решения задачи экологоэкономической оптимизации, здесь следует отнести следующие:
    • - уменьшение выбросов предохранительных клапанов за счет автоматического регулирования давления в аппаратах;
    • - внедрение в технологические установки средств прямого питания товарных резервуаров, минуя промежуточные емкости;
    • - замена насосов на бессальниковые;
    • - герметизация торцевыми уплотнениями сальниковых уплотнений насосов и компрессоров;
    • - проектирование факельных систем с учетом максимально полного улавливания и утилизации горючих газов и паров, а также полной утилизации конденсата нефтепродуктов, образующегося в самой факельной системе. На 1 млн. т перерабатываемой нефти рекомендуется применять как минимум два газгольдера общей вместимостью 1.5-2 тыс. м3, две жидкостные емкости по 50-100 м3 и компрессор с производительностью из расчета 650 м3/час и с автоматическим пуском по импульсу от положения колокола газгольдера.
  • 3. Извлечение сероводорода из отходящих газов технологических установок. Для извлечения сероводорода из отходящих газов могут быть рекомендованы следующие процессы:
    • - поглощение растворами этаноламинов;
  • - поглощение холодным метанолом;
  • - поглощение раствором трикалий фосфат;
  • - вакуум-карбонатный метод;
  • - мышьяково-содовый метод;
  • - щелочно-гидрохиноновый метод;
  • - горячий поташный метод и др.
  • 4. Извлечение окиси углерода из отходящих газов технологических установок. Рассмотрим процесс “косорб”, разработанный американской фирмой Tenneko Chemicals. Применяемый растворитель состоит из активного компонента CuA1C14 в толуоле. В ходе процесса растворитель образует комплекс с оксидом углерода. Для отходящих газов, предварительно осушенных и прошедших очистку от сероводорода, диоксида серы и аммиака, проектная степень очистки от оксида углерода составляет - 99%. Рассмотренный процесс обладает рядом достоинств: отсутствие высоких давлений и низких температур, характерных для других аналогичных процессов очистки газов от оксида углерода, использование оборудования из углеродистой стали, высокая чистота получаемого оксида углерода. Для целей эколого-экономической оптимизации ПНГХК весьма полезно использовать информацию из таблицы 1.2.4, в которой приведены данные по трем различным АОМ по очистке отходящих газов ПНГХК от оксида углерода.

Таблица 1.2.4. Эколого-экономические параметры различных процессов

очистки отходящих газов от диоксида углерода

Показатели

Процессы

Косорб

Абсорбционный

(медно-аммиачный)

Низкотемпературный

Извлечение СО, %

>99

96

97

Чистота СО, %

99.8

98.5

99.4

Капиталовложения,

%

100

160

170

Электроэнергия,

кВтч

74.7

147.5

412.5

Общая стоимость сырья и энергии, %

100

220

190

5. Сухие механические пылеуловители.

Инерционные пылеуловители. К этому классу относятся аппараты, в которых для осаждения частиц пыли используются закрученные газовые потоки. Согласно для частиц пыли с размером 25-30 мкм практическая степень очистки составляет 65-80% в зависимости от конструкции аппарата.

Циклоны. Принцип работы циклонов основан на действии центробежной силы. Газ внутри циклонов вращается, и частички пыли отбрасываются центробежной силой на стенки циклонов. Эффективность удаления пыли пропорциональна скорости газа и обратно пропорциональна диаметру аппарата. На практике наиболее часто используются два вида циклонов: цилиндрические и конические. Цилиндрические циклоны отличаются высокой производительностью, а конические циклоны высокой эффективностью очистки отходящих газов от пыли. На практике широко используется также соединение нескольких циклонов в единую батарею (батарейный циклон). К пылеуловителям циклонного типа относятся также вихревые пылеуловители, в которых используются устройства дополнительного закручивания газового потока, например лопаточными завихрителями. Вихревые пылеуловители являются более эффективным средством по сравнению с циклонами для улавливания высокодисперсной пыли. К числу недостатков следует отнести относительно большую сложность вихревых пылеуловителей в эксплуатации.

Сравнительные характеристики сухих механических пылеуловителей, необходимые для решения задач эколого-экономической оптимизации представлены в табл. 1.2.5.

Таблица 1,2.5. Параметры некоторых сухих механических пылеуловителей

Тип пылеуловителя

Максимальная производительность,

м3

Эффективность пылеулавливания, %

Гидравлическое сопротивление, Па

Верхний предел температуры газов, °С

Осадительная

камера

80 - 90 (50 мкм)

50-130

350-550

Циклон

85000

50-80 (10 мкм)

250-1500

350-550

Вихревой

пылеуловитель

30000

90 (2 мкм)

<2000

<250

Батарейный

циклон

170000

90 (5 мкм)

750-1500

350-550

Инерционный

пылеуловитель

130000

90 (2 мкм)

750-1500

<400

Динамический пылеуловитель

42500

90 (2 мкм)

750-1500

<400

6. Мокрые пылеуловители.

Полые форсуночные скрубберы. Эти аппараты представляют собой колонку, в которой происходит взаимодействие между газом и капельками жидкости. В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода. Эти устройства особенно эффективны для улавливания частиц пыли размером около 10 мкм. Для улавливания частиц пыли размером менее 5 мкм их применение неэффективно.

Газопромыватели с подвижной насадкой. Насадка, применяемая в этих аппаратах, представляет собой шары из стекла, пористой резины или полимерных материалов. На практике получили широкое применение скрубберы с подвижной шаровой насадкой конической формы (КСШ): форсуночный и эжекционный. Гидравлическое сопротивление форсуночных скрубберов 900 - 1400 Па, а эжекционных 800 - 1400 Па. Производительность КСШ аппаратов до 40000 м3/ч.

Газопромыватели центробежного действия. По конструкционным особенностям делятся на два вида: аппараты с лопастным закручивающим устройством и аппараты с боковым улиточным подводом газа. Орошение происходит через форсунки, расположенные в центральной части аппарата. Газопромыватели центробежного действия применяются при содержании пыли не превышающем 2 г/м3.

Скрубберы Вентури. Эти устройства представляют собой скоростные газопромыватели, в которых труба-распылитель обеспечивает интенсивное дробление орошаемой жидкости газовым потоком. Скорость газового потока 40 - 150 м/с. Эффективность пылеулавливания зависит от скорости газа и интенсивности орошения.

  • 7. Электрофильтры. Принцип работы электрофильтров основан на ионизации молекул отходящих газов электрическими разрядами, в результате чего образовавшиеся йоны абсорбируются на поверхности пылинок и тем самым частички пыли получают электрический заряд. Заряженные пылинки под действием электрического поля перемещаются к осадительным электродам. Электрофильтры способны очищать большие объемы газов от пыли с дисперсностью 0.01 - 100 мкм при температуре газов до 450 °С. Гидравлическое сопротивление до 150 Па. Эффективность работы электрофильтров пропорциональна напряженности электрического поля и обратно пропорциональна скорости газового потока. При высоких температурах отходящих газов возрастает их вязкость и скорость потока в электрофильтре, что приводит к снижению эффективности процессов обеспыливания. Промышленностью выпускаются различные конструкции электрофильтров. Наиболее распространенными являются электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами.
  • 8. Методы очистки отходящих газов от диоксида серы. Для очистки газов от диоксида серы применяются хемосорбционные процессы, использующие различные абсорбенты.

Абсорбция водой. Процесс проводится в абсорберах больших объемов и требует больших расходов воды. Кроме этого необходимо обеспечивать подогрев воды до 100 °С, что требует больших затрат энергоресурсов. Процесс не является экономичным для его использования при эколого-экономической оптимизации.

Известняковые методы. С точки зрения эколого-экономической оптимизации метод обладает рядом преимуществ:

  • - низкие эксплуатационные затраты;
  • - дешевизна сорбента;
  • - возможность очистки без предварительного охлаждения и обеспыливания;
  • - вторичная утилизация отходов (производство гипса, строительных материалов и пр.).

К недостаткам метода следует отнести высокую коррозию и эррозию конструкционных материалов абсорберов. Для снижения процессов коррозии и эррозии применяются специальные покрытия и материалы. Для уменьшения отходов в поглотитель также добавляют йоны магния, хлора и карбоновых кислот. В настоящее время разработано множество экономически эффективных хемосорбционных процессов для удаления диоксида серы из отходящих газов с использованием различных абсорбентов:

  • - очистка газов суспензией летучей золы;
  • - использование щелочных сточных вод предприятия;
  • - рекуперационные методы очистки с регенерацией хемосорбентов.

При применении последнего из перечисленных методов поглотитель регенерируют и повторно используют для очистки газов. В качестве поглотителей используются: оксид-гидроксидом магния, раствор соды, гидроксид натрия и др. К числу основных рекуперационных методов следует отнести сульфит-бисульфитный метод (Wollman-Lord). Применяется также двойной щелочной метод, при котором для абсорбции применяются растворы солей кальция, натрия и аммония с последующей регенерацией абсорбентов. Метод является перспективным для эколого-экономической оптимизации, поскольку отличается высокой эффективностью и малыми капитальными и эксплуатационными затратами, которые на 15-55% ниже, чем для других известняковых методов.

Аммиачные методы. Методы основаны на поглощении диоксида серы аммиачной водой или водным раствором сульфит-бисульфита аммония. Метод перспективен для решения задач эколого-экономической оптимизации ПНГХК. Он отличается высокой эффективностью, дешевизной сорбента и утилизацией отходов (производство бисульфата аммония и концентрированного диоксида серы).

Адсорбционные методы улавливания. В качестве твердых хемосорбентов используются оксиды некоторых металлов (алюминий, кобальт, хром, железо, никель и др.). Практическое использование получил окисно-марганцевый метод (фирма “Mitsubisi”). Применяются также методы с углеродными поглотителями (“Reinluft” Германия, “Hitashi” Япония). Однако из-за высокой стоимости адсорбентов, больших затрат тепла на регенерацию, а также с необходимостью больших капитальных затрат, что связано с использованием дорогостоящих конструкционных материалов для предотвращения коррозии, эти методы не являются перспективными для эколого-экономической оптимизации.

Каталитическая очистка газов. Известны различные методы каталитической очистки газов от диоксида серы. В одном из методов отходящие газы при высокой температуре подают в реактор, где на ванадиевом катализаторе диоксид серы окисляют в S03 присутствующим в реакторе кислородом. Затем газы охлаждают, промывают серной кислотой и пропускают через волокнистый фильтр для очистки от сернокислотного тумана. В качестве побочного продукта процесса получается серная кислота с концентрацией 80%. Вместо промывки серной кислотой может быть использована реакция с аммиаком, при которой образуется аэрозоль сульфата аммония. Образованная аэрозоль удаляется из отходящих газов в электрофильтре.

9. Методы очистки отходящих газов от оксидов азота.

Абсорбционные методы.

Сложность абсорбционных процессов очистки связана с низкой химической активностью и растворимостью оксида азота. Для очистки может быть использована абсорбция водой. При этом диоксид азота частично преобразуется в оксид азота. Для удаления последнего используется пероксид водорода. В результате получается азотная кислота. Расход пероксида водорода составляет 6 кг на 1 т кислоты. Для очистки газов от оксидов азота применяют также различные растворы щелочей и солей. Разработаны процессы, в которых происходит одновременная очистка отходящих газов от диоксида серы и оксидов азота. В некоторых вариантах метода оксиды серы и азота превращаются в имидодисульфонат и дитионат, которые преобразуются в аммиак, азот, сульфат натрия, сульфат аммония (“Chisso Engineering”), гипс и пр. При использовании процесса возможна рекуперация аммиака.

Адсорбционные методы.

Практическое использование получил метод улавливания NOx из газов торфощелочными сорбентами в аппаратах кипящего слоя. Важной отличительной особенностью метода является дешевизна и доступность сорбента (смесь торфа и извести). При этом степень очистки газов, содержащих до 2% NOx, достигает 96-99%. В качестве побочного продукта газоочистки получается азотосодержащие удобрение. Следует отметить также, что капитальные и эксплуатационные затраты при использовании торфощелочного метода ниже, чем в случае применения каталитических методов очистки. К числу недостатков метода относится возможность самовозгорания торфа. Вместо торфа в качестве поглотителей NOx могут использоваться: бурые угли, известняк, сланцевая золя.

Каталитические методы очистки.

При высокотемпературном каталитическом восстановлении оксидов азота газы необходимо нагреть до температуры зажигания катализатора (150-450

°С). Катализаторами являются металлы платиновой группы: платина, родий, палладий или сплавы более дешевых металлов: никеля, хрома, меди, цинка, ванадия и пр. В качестве восстановителей используются метан, природный газ, нефтяной газ, оксид углерода и пр. Методы отличаются высокой эффективностью очистки, приводящие к остаточному содержанию NOx до 0.0005% объема. К числу недостатков методов высокотемпературного каталитического восстановления относятся значительные расходы восстановителей и необходимость дополнительной очистки от оксида углерода.

На практике также используются методы селективного каталитического восстановления оксидов азота. В качестве восстановителя используется аммиак. В ходе восстановления образуются азот и вода, которые являются химически безвредными, что составляет важное достоинство метода.

10. Методы очистки отходящих газов от сероводорода.

Вакуум-карбонатные методы. В методах используется поглощение сероводорода водными растворами карбоната натрия и калия. Далее раствор, нагревая под вакуумом, регенерируют и возвращают на абсорбцию. В качестве побочного продукта газоочистки получается серная кислота.

Фосфатные методы. В методах используется поглощение сероводорода растворами фосфата калия. Затем сероводород удаляется из раствора методом кипячения. К достоинствам метода следует отнести отсутствие в растворах продуктов ухудшающих их качество.

На практике применяются также мышьяково-щелочные методы, железосодовые методы, щелочно-гидрохиноновые методы и пр.

Адсорбционный процесс очистки газов от сероводорода гидроксилом железа. Этот метод относится к числу адсорбционных методов, которые обеспечивают наиболее глубокую очистку газов. В качестве адсорбционных поглотителей используются также: активный уголь, синтетические цеолиты, оксиды цинка и меди. При содержании сероводорода в отходящем газе до 100 мг/м3 использование активных углей может обеспечить остаточную его концентрацию до 0.001%. Перечисленные адсорбционные методы очистки характеризуются возможностью регенерации адсорбентов и их повторного использования.

Для осуществления эколого-экономического анализа ПНГХК сравнительные характеристики и параметры различных процессов абсорбции сероводорода приведены в табл. 1.2.6.

Таблица 1.2.6. Параметры процессов очистки газов от сероводорода

Абсорбент

Емкость поглотителя

Концентрация поглотителя в растворе

Температура

абсорбции

Степень

абсорбции

моль/моль

%

г/л

°С

%

Мышьяково

содовый

1/1

17.38

-

20-45

92-98

Мышьяково-

поташный

3/1

-

16-18

35-50

94-99

Этанол-

амины

1/2

-

10-15

20-50

96-98

Содовый

.

15-18

.

40

90

Поташный

_

20-25

_

40-50

90-98

Цианамид

кальция

3/1

-

150-200

30-45

98-99

Раствор соды и сульфата никеля

-

15-25

-

30-40

95-97

Раствор фосфата калия

1/1

40-50

-

20-40

92-97

Аммиачный

раствор

1/1

5-15

2

20-30

85-90

Рассмотренные выше процессы газоочистки относятся к технологическим атмосфероохранным мероприятиям на ПНГХК. Перечислим основные из них:

  • - модификация технологических процессов и оборудования с целью минимизации образования загрязняющих веществ;
  • - реконструкция старого оборудования и установка новых аппаратов;
  • - установка электрофильтров, циклонов и пр.;
  • - внедрение передовых конструкционных решений (дожигание выбросов, закрытые вентильные системы и пр.).

В качестве примера конкретного АОМ можно привести подавление выбросов SOx при каталитическом крекинге методами предварительной десульфуризации сырья, а также применением мокрого скруббера со струйным эжектором для улавливания как дисперсных загрязнений, так и SOx.

В настоящее время контроль за выбросом вредных газов осуществляется, прежде всего, по величине санитарно-гигиенических ПДК для человека. В табл. 1.2.7 представлены ПДК по основным газовым загрязнителям ПНГХК.

Таблица 1.2.7. Санитарно-гигиенические ПДК (в мг/м3) для основных _ ингредиентов газовых выбросов ПНГХК_

Ингредиенты

Максимальная

Среднесуточная

Класс опасности

разовая ПДК

ПДК

S02

0.5

0.05

3

H2S

0.008

.

2

cs2

0.03

0.005

2

со

5

3

4

NO

0.4

0.06

3

no2

0.085

0.04

2

Углеводороды

1

.

4

Аммиак

0.2

0.04

4

Альдегиды

0.01

-

2

В настоящее время используются два типа оценок ПДК: ПДКР 3 - для контроля промышленных зон и приведенные в табл. 1.2.7 ПДКав - для контроля атмосферного воздуха в населенном пункте. Как следует из таблицы 1.2.7, ПДК разделяются также на максимальные разовые и среднесуточные. В табл. 1.2.7 даны также классы опасности, которые определяются при помощи специальной таблицы (см. табл. 1.2.8).

Таблица 1.2.8. Таблица для определения классов опасности химических

загрязняющих веществ

Показатели

Класс опасности

I

II

III

IV

Чрезвычайно

опасные

Высокоопасные

Умеренноопасные

малоопасные

ПДКв.з, мг/м3

<0.1

0.1-1

1-10

>10

ЛД50 (введение внутрь), мг/кг

<15

15-150

150-5000

>5000

ЛД50 (вдыхание), мг/л

<100

100-500

500-2500

>250

ЛК50, мг/л

<0.5

0.5-5

5-50

50

КВИВО

<300

300-30

30-3

<3

В табл, введены следующие обозначения показателей: ЛД50 - летальная доза, ЛК50 - летальная концентрация, при которой наблюдается гибель половины подопытных животных, КВИВО - коэффициент возможного ингаляционного отравления.

Для растительности по данным Николаевского разовые ПДК оказались в 4-25 раз меньше санитарно-гигиенических, в силу чего функция лимитирующих факторов принадлежит санитарно-гигиеническим ПДК. Однако, как отмечалось в первой главе, в настоящее время в качестве показателей воздействия на растительность используются величины критических нагрузок. Критические нагрузки учитывают интегральные эффекты накопления газовых выбросов в растительности. При этом следует учитывать характерные времена процессов самоочищения. Исследования Николаевского показали, что после разового связывания SO2 за 7-10 дней сера полностью удаляется из листьев. Процессы накопления начинают развиваться при периодическом и тем более постоянодействующем воздействии сернистых газов на растительность. Приведем формулы для расчета критических нагрузок по сернистым газам:

где Р - критическая нагрузка (в кг серы / га год), V - запас зеленой сухой фитомассы (в кг/га), К - коэффициент физиологически допустимого накопления серы (К = 0.001 для хвойных пород, К = 0.002 для лиственных пород), С - численный коэффициент (С = 0.5 для хвойных пород и С = 1 для лиственных пород), Tv - длительность вегетационного периода, Т0 - период удаления серы из листьев (То = 10 дней). Для хвойных лесов центральных районов из уравнения (1.2.1) следует Р = 16 кг серы / га год. Лиственные леса обладают большей толерантностью, для них Р = 57 кг серы / га год. Формула (1.2.1) предоставляет в распоряжение эколого-экономического анализа удобный инструментарий для оценок пороговых экологических воздействий газовых выбросов ПНГХК на лесные массивы. Однако оценки величин ущербов, которые необходимы для эколого-экономической оптимизации, по этой формуле невозможны. Для оценки ущербов необходимо использование моделей “"доза-эффект"” и интегральных индексов. В автоматизированной системе МАРС-2 используется “индекс потенциальной угрозы хвойным лесам”:

где Vjk - среднегодовые атмосферные выпадения соединений серы на (i,k)-OM участке лесной территории.

Разработаны и используются также и другие системы интегральных индексов и оценок. В данном учебном пособии использована система интегральных индексов, основанная на анализе “"доза-эффект"” зависимостей. На рис. 1.2.1 показан граф взаимодействий в эколого-экономической системе региона.

Из полной системы всех взаимодействий в эколого-экономической системе региона выберем в качестве предмета исследования парное взаимодействие: “ПНГХК - лесные массивы”. Это взаимодействие схематически представлено на рис. 1.2.2.

По воздействию на растительность в спектре загрязнителей выделяют, как правило, два главных компонента: сернистые газы и тяжелые металлы. Отсутствие последних в выбросах ПНГХК существенно упрощает задачу эколого-экономического анализа, поскольку последствия воздействия тяжелых металлов трудно отделить от последствий воздействия на растительность сернистых газов. Перейдем теперь к рассмотрению конкретных экологоэкономических оценок.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >