Принципиальная несостоятельность методики ОНД-86 [1] состоит в том, что при определении концентрации вредного вещества в атмосферном воздухе не введено понятие «объем (расход)» воздуха, который необходим для образования концентрации C (мг/м³) вредного вещества, соответствующей заданному значению M (г/с) его массы, поступающей в атмосферу из устья источника в единицу времени.

Разумеется, отсутствие понятия «расход» противоречит понятию «концентрация, которое, в данном случае выражается формулой

(1)

где, кроме уже упомянутых величин C и M, присутствует величина V (м³/с) — расход воздуха. Коэффициент k=10³ нужен для преобразования исходного значения массы M (г/с) вредного вещества в значение 10³M (мг/с), чтобы рассчитанное значение концентрации C (мг/м³) было выражено в единицах измерения, принятых в методике.

Исключить величину V (м3/с) из формулы (1) нельзя, но можно исказить формулу, используя искусственную величину G вместо V, но при этом «новая» формула будет давать то же значение концентрации C (мг/м³), что и формула (1)

Именно так в ОДН-86 получена основополагающая формула

(2.1)

(Формулы методики ОНД-86, используемые в этом тексте, воспроизводятся вместе с их номерами по [1].)

В формуле (2.1) величина G представлена комплексом

содержащем фиктивную, с физической точки зрения, величину A, которая названа коэффициентом, зависящим от температурной стратификации атмосферы. А на самом деле эта величина есть произведение названного коэффициента (обозначим его A₀) на коэффициент k=10³ (мг/г), назначение которого было указано ранее, т.е.

Если из комплекса, образующего величину G, устранить фиктивную величину А, то получим уравнение

для определения расхода атмосферного воздуха V (м³/с), который обеспечивает получение максимальной концентрации C_M (мг/м³) вредного вещества в приземном слое воздуха, соответствующую любому (!) заданному значению M (г/с) массы этого вещества, содержащегося в выбросах одиночного точечного источника (ОТИ) выбросов

(2)

Численное значение M (г/с) может быть любым, подчеркнем это еще раз, поскольку расход V(м³/с), при прочих равных условиях, которые определяются коэффициентами Ac, F, η, зависит исключительно от конструктивно-технологических параметров данного ОТИ: высоты расположения устья источника над уровнем земли — H (м); диаметра устья — D (м); средней скорости газовоздушной смести (ГВС) в срезе устья источника — W₀ (м/с); разности температур ГВС (Tг, ℃) и атмосферного воздуха (Tв, ℃).

Приведенный список параметров учитывает формулу

(2.2)

для определения расхода V₁ (м³/с) ГВС в срезе устья круглой формы данного ОТИ.

Коэффициенты m, n, зависящие от условий выхода ГВС в атмосферу, в конечном счете тоже выражаются через названные параметры источника.

Таким образом, зная параметры источника выбросов и общие условия рассеивания, коэффициенты Ac, F, η, по формуле (2) можно рассчитать расход V (м³/с) атмосферного воздуха, вовлекаемого источником в процесс рассеивания собственных выбросов.

В методике указано, что C_м (мг/м³) — максимальная концентрация, следовательно, расход V_м (м³/с), при заданной величине массы M (г/с) вредного вещества, должен иметь минимальное значение. Это свойство расхода V (м³/с), определенного по формуле (2), позволяет утверждать, что он (расход) является наиболее общей экологической характеристикой данного ОТИ по его влиянию на процесс рассеивания собственных выбросов в атмосферном воздухе при неблагоприятных условиях. Учитывая это, введем в обозначение расхода индекс «м», т.е. V_м.

При любых других условиях рассеивания расход V атмосферного воздуха, вовлекаемого в процесс рассеивания, превышает минимальный расход V_м, а это, в свою очередь, влечет уменьшение концентрации C_м (мг/м³) при заданной (постоянной) величине массы M (г/с) вредного вещества, содержащегося в ГВС.

Наконец, поскольку при расчете концентрации вредного вещества, содержащегося в атмосферном воздухе по методике ОНД-86 масса М (г/с) принята постоянной, об этом свидетельствует одно и то же значение М в формулах

(2.48)

и в (2.1), то зная численное значение расхода Vм, концентрацию Cм можно рассчитать по формуле (1), т.е. нет нужды в специальной формуле типа (2.1). Следовательно, концентрация вредного вещества, определяемая в ГВС, или в атмосферном воздухе, всегда рассчитывается по формуле, соответствующей определению понятия «концентрация» ингредиента в системе (смеси, растворе, сплаве). Различие может быть лишь в численном значении коэффициента k, зависящем от выбора единиц измерения величин M, V и C в общей формуле

Так, в (2.48) k=1, а в (1) k=10³ (мг/г).

Еще одна принципиальная ошибка в методике ОНД-86 допущена при определении итоговой концентрации C (мг/м³) вредного вещества, создаваемой выбросами N>1 источников, содержащих данное вредное вещество.

В ОНД-86 предлагается формула

(5.1)

где С₁, С₂, …, С_n — концентрации, созданные выбросами отдельных источников при заданных одинаковых условиях расчета концентраций.

Из формулы (5.1) следует, что концентрация C может иметь сколь угодно большое значение в зависимости от числа N. Действительно, с увеличением числа источников выбросов увеличивается общая масса М вредного вещества, выбрасываемая в атмосферный воздух, но одновременно увеличивается и объем воздуха, вовлекаемый источниками в процесс рассеивания собственных выбросов. Таким образом, исключение из методики понятия «расход» системы, в которой определяется концентрация ингредиента при заданной величине его массы, повлекло за собой появление, точнее, сделало возможным, появление ошибочной формулы (5.1). В этой формуле спекулятивно заменена сумма масс вредного вещества, содержащегося в выбросе отдельного источника, на сумму концентраций, которые зависят не только от величины массы вредного вещества, указанной в исходных данных, и, сохраняющей постоянное значение при любых условиях расчета, но и от объема системы. Последнее в методике не учитывается, по крайней мере, в явном виде, что открывает простор для всякого рода фальсификаций. Такие фальсифицированные результаты в методике ОНД-86 выдаются за истинные решения ряда практических задач.

Подтвердим сказанное примером определения предельно допустимого выброса (ПДВ, г/с) вредного вещества, содержащегося в ГВС, выводимой в атмосферу данными источником (ОТИ).

Вредное вещество, выброс которого подлежит нормированию, изначально может содержаться в атмосфере, поскольку оно может быть ингредиентом ГВС, выводимых другими источниками. Эти источники в ОНД-86 называют «фоновыми», а концентрация данного вредного вещества в атмосферном воздухе — фоновой концентрацией, обозначаемой С_ф (мг/м³). В ОНД-86 допускается полное отсутствие информации о фоновых источниках выбросов, кроме концентрации С_ф.

Об источнике выбросов, в которых масса вредного вещества нормируется, имеется информация, необходимая для расчета концентрации С_м (мг/м³) и, добавим от себя, для расчета опасной скорости ветра и_м (м/с) и опасного расстояния x_м (м). На это следует обратить внимание, поскольку концентрация С_м (мг/м³) образуется только при скорости ветра и_м в точке приземного слоя воздуха с координатами (x_м; 0). По условию определения ПДВ, масса М (г/с) будет предельно допустимой, если созданная этим выбросом концентрация С_м (мг/м³), вместе с концентрацией С_ф (мг/м³), созданной выбросами фоновых источников будет равна ПДК — максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вредного вещества в воздухе населенных мест.

По формуле (5.1) это условия записывается так:

ПДК=С_м+С_ф.

Концентрация С_ф (мг/м³) должна быть определена при тех же условиях, что и концентрация С_м (мг/м³), т.е. при скорости ветра U_м (м/с) и в точке (X_м;0), а это можно сделать лишь после того, как величины U_м и X_м рассчитаны для данного источника выбросов.

Но об источниках фонового загрязнения нет информации, каким же образом можно определить концентрацию С_ф, величина которой сопряжена с концентрацией С_м. Следовательно, в общем случае, концентрацию С_ф нельзя использовать в формуле (5.1). А в ОНД-86 утверждается противоположное, см. примечание 3 к формуле (5.1).

Далее в ОНД-86 находят

и подставляют в формулу (2.1)

откуда определяют М=ПДВ

(8.8)

Проанализируем полученный результат, но это нельзя сделать на основе формулы (2.1) поскольку она не имеет физического смысла.

Если записать эту формулу в кратком виде, то формула (8.8) получит вид

где ПДВ=М (г/с) — масса вредного вещества; (ПДК-С_ф) — разность концентраций, т.е. тоже имеет смысл концентрации. А какой смысл имеет G?

Поэтому, чтобы проанализировать смысл решения (8.8) нужно взять исправленную формулу для определения концентрации С_м, тогда

или

здесь

— масса вредного вещества, содержащаяся в выбросе данного источника, которая при скорости ветра U_м (м/с) в точке (Xм;0) может создать максимальную концентрацию С_м=ПДК. Эта концентрация избыточна, т.к. создана выбросом только данного источника. Поэтому её следует уменьшить на величину массы

которую выбрасывают фоновые источники загрязнения. Именно эти выбросы создают концентрацию С_Ф (мг/м³).

Но каким образом источники фонового загрязнения атмосферы «узнали» о величине расхода V_М (м³/с) атмосферного воздуха? Ведь фоновые источники функционируют независимо от того есть ли вообще источник, выбросы которого решили подвергнуть нормировке.

Следовательно, решение (8.8) таковым не является, но оно используется в течение 28 лет, с 01.01.1987 — даты введения ОНД-86 вместо СН369-74, для защиты (!) атмосферного воздуха от загрязнения вредными веществами, содержащимися в выбросах предприятий. Так мы стали жертвами документа ОНД-86.

Moriture te Salutant (идущие на смерть приветствуют тебя).

Литература:

1. Методика расчета в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

Об авторе:

Ясельман Михаил Эммануилович

С 1958 года работал в Куйбышевском научно-исследовательском институте нефтяной промышленности. Занимался исследованием электризации нефтепродуктов при перекачке. Спроектировал установку, экранированную от влияния внешних электрических полей (построена на Куйбышевском НПЗ).
С 1962 года работал в Государственном проектном и научно-исследовательском институте промышленности синтетического каучука Гипрокаучук (Новокуйбышевский филиал). Создал и возглавил лабораторию математического моделирования процессов нефтехимии и нефтепереработки. Разработал ряд математических моделей технологических процессов с использованием методов математической статистики и дискретной математики.
В 1973 году заинтересовался моделями переноса загрязнений в атмосферном воздухе. Тогда же стал сотрудничать с Отделом исследование атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы ГГО им А.И. Воейкова. На основе методических материалов отдела были разработаны алгоритмы расчета концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, которые были реализованы в серии программ для ЭВМ под общим названием «Эфир». Описание программы «Эфир-5» включено в «Сборник законодательных и нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий». Л: Гидрометеоиздат, 1986
Проблемами моделирования процессов загрязнения атмосферы занимается и сейчас, после выхода на пенсию.

Загрузить этот документ в формате PDF можно здесь : К вопросу о корректировке Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86).