Transcript PPT

FLANDERS - BULGARIAN PROJECT
BUL / 017 / 02
ЗАМЪРСЯВАНЕ
НА ВЪЗДУХА И ВОДИТЕ
В ПРИСТАНИЩНИ РАЙОНИ
Николай Козарев Стоян Стоянов Нина Илиева
Химикотехнологичен и металургичен университет - София
Доц. д-р Николай Козарев
Център по екология – ХТМУ, София
СЪДЪРЖАНИЕ
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ВЪЗДУХА
• Емисии от корабите
• Вредно влияние на замърсяването със SO2 и NOx
върху околната среда
• Сравнение между емисиите от тежкотоварни камиони
и кораби
• Математично моделиране и компютърно симулиране
• Методи за намаляване на емисиите на SO2 и NOx от
кораби
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ВОДИТЕ
• Замърсяване на водите с нефтопродукти
• Проблеми на околната среда, причинени от нефтените
•
•
•
•
разливи във водите
Съдба на нефтените разливи в морето
Поведение на нефта в морето
Как да бъде намален броят на инцидентите и негативните
ефекти върху околната среда?
Математично моделиране и компютърно симулиране на
разпространението на нефтено петно при инцидентен
разлив
Особености на пристанищните райони
1. Големи населени
места
2. Висока степен на
развитие на:
►
►
►
►
Въздушен
Транспорт
Енергетика
Горива
ЖП транспорт
Автомобилен
транспорт
Енергетика
Химическа и металургична
промишленост
Автомобилен, въздушен и
ЖП транспорт
Туризъм
3. Замърсена околна
среда
Суровини, материали
стоки
Индустрия
Емисии от корабите
Сяра
(SO2)
Разпределение
на емисиите
на SO2 и NOx
Азот
(NOx)
от корабоплаване
Емисии на SO2 и NOx
от наземни източници и от кораби, kt
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
SO2, наземни изт.
SO2, кораби
NОx, наземни изт.
NОx, кораби
1990
2000
2010
Прогнозите за 2010:
наземни източници - съгласно Европейската директива СЕС, 2002b
Кораби – според тенденцията на изменение
Влияние на DMS
върху климата
1. Дифузия на DMS от морската повърхност
към атмосферата
2. Окисление на DMS до сулфатни аерозоли
3. Кондензни ядра в облаците
4. Увеличена отразяваща способност
5. Намаляване на глобалната температура
6. Намаляване на фитопланктона
7. Намаляване на емисиите на DMS
8. Намаляване съдържанието на сулфатни
аерозоли
9. Намаляване отразяваща способност на
облаците
10. Повишаване на глобалната температура,
количеството планктон и емисиите на DMS
Влияние на SO2,
емитиран от кораби
Какво показва сравнението на емисиите от
кораби и тежкотоварни камиони?
SO2
N Ox
?
SO2
N Ox
Емисии от тежкотоварни камиони при различни европейски
стандарти за емисии и товарни кораби с различни размери, g/tone-km
СО2
Сажди
SO2
NOx
ЛОС
Тежкотоварни камиони с ремарке
Преди 1990
50
0.058
0.0093
1.00
0.120
EURO 0 (1990)
50
0.019
0.0093
0.85
0.040
EURO 1 (1993)
50
0.010
0.0093
0.52
0.035
EURO 2 (1996)
50
0.007
0.0093
0.44
0.025
EURO 3 (2000)
50
0.005
0.0093
0.31
0.025
Големи (над 8000 т)
15
0.02
0.26
0.43
0.017
Средни (2000-8000 т)
21
0.02
0.36
0.54
0.015
Малки (под 2000 т)
30
0.02
0.51
0.72
0.016
Ro-Ro (2-30 т)
24
0.03
0.42
0.66
0.029
Товарни кораби
Емисиите са средни за всеки от случаите. Камиони: максимално общо тегло 40 т.,
товар 70 %, използващи дизелово гориво със съдържание на сяра 300 ppm.
Кораби: използват корабно гориво със средно съдържание на сяра 2.6 %,
без очистване от на азотни оксиди (www.ntm.a.se)
Математично моделиране и компютърно
симулиране на замърсяването на въздуха
• Същност на математичното
моделиране
Независими
променливи
Математичен
модел
Зависими
променливи
(Концентрации)
• Цели и области на
приложение
1.1. Изследване,
оценка
и мениджмънт на
Аналитични
(детерминирани)
• Типове математични модели
качеството на околната среда
Експериментално-статистически
2.2. Оценка
на проекти и прогнозиране на
• Компютърни пакети
(принцип
на черната
кутия)
бъдещи
състояния
на ОС
3.3. Симулиране
на инцидентни ситуации
Аналитико-експериментални
4. Повишаване на плътността на
PLUME – силно опростен модел на Гаус“измерванията”
PHOENICS – симулиране на флуидни потоци, съпроводени
с масо- и топлопренасяне, химична реакция и свързани с тях явления
Математично моделиране и компютърно
симулиране на замърсяването на въздуха
Концентрация на SO2 в приземния слой на атмосферата,
определена от три кораба със среден тонаж
Математично моделиране и компютърно
симулиране на замърсяването на въздуха
Изоповърхнина за стойност на концентрацията на SO2 125 g/m3
Методи за намаляване
на емисиите на SO2 и NOX от кораби
• Намаляване на емисиите на SO2
1. Намаляване на съдържанието на сяра в горивата
• Ценова премия за производство на горива с ниско
съдържание на сяра
• икономически мерки от страна на пристанищните
власти – диференцирани такси
2. Разработване и прилагане на необходимата нормативна
база
Методи за намаляване
на емисиите на SO2 и NOX от кораби
• Намаляване на емисиите на NOx
1. Инжектиране и емулгиране на вода
2. Двигатели с влажен въздух
3. Селективна каталитична редукция (СКР)
ЗАМЪРСЯВАНЕ НА ВОДИТЕ
• Изхвърляне на отпадъци в пристанищата;
• Изхвърляне на отпадъци в морето;
• Употреба, товарене и разтоварване на
•
•
•
•
нефтопродукти от кораби;
Използване на бои, предпазващи корабите от
обрастване с миди и водорасли;
Разливи на нефт и нефтопродукти;
Транспорт на радиоактивни материали;
Товаро-разтоварване на насипни материали и др.
Замърсяване на водите
с нефт и нефтопродукти
• Основни причини за сериозно увреждане на
околната среда при разливи на нефт и
нефтопродукти
– Дългосрочно влияние (устойчивост на нефтените
остатъци)
– Съдържание на отровни компоненти (ПАВ)
• Последици
– Смърт на риби, бозайници, птици и тяхното потомство
– Унищожаване на растенията
– Намаляване на хранителните запаси на оцеляващите
организми.
Какво се случва с нефта в морето?
Скорост на очистване на нефта от повърхността
на морето в зависимост от типа му
Часове
Дни
Седмици
Група
Плътност
Примери
Група І
под 800
Бензин, Керосин
Група ІІ
800 - 850
Газьол, Нефт от Абу
Даби
Група ІІІ
850 - 950
Арабски лек нефт,
Нефт от Северно море
Група ІV
над 950
Тежко котелно гориво,
Венецуелски нефт
Как да се намали броят на инцидентите
и негативните ефекти върху ОС?
• Превантивни мерки
– Еднокорпусни  двукорпусни танкери или други кораби
– сегрегирани баластни резервоари  ниски пристанищни такси
– Усъвършенстване на застрахователната система  гарантирана
компенсация при нанесени щети
– Избор на оптимални маршрути на корабите за избягване на
неоправдани рискове
– Дублиране на важно корабно оборудване
• два двигателя
• два винта
• двойна рулева система
– Оптимално позициониране на спасителните влекачи по
крайбрежието
Как да се намали броят на инцидентите
и негативните ефекти върху ОС?
• Правни мерки
– Държави, които не са го направили, трябва да се присъединят към:
• Международна конвенция за гражданска отговорност за щети от
•
•
•
замърсяване с нефт и нефтопродукти (Брюксел, 1969);
Международна конвенция за създаване на международен фонд за
компенсации при замърсяване с нефт и нефтопродукти (Брюксел,
1971);
Протокол за изменение на Международна конвенция за създаване на
международен фонд за компенсации при замърсяване с нефт и
нефтопродукти (Лондон, 1992),
Протокол за изменение на Международна конвенция за гражданска
отговорност за щети от замърсяване с нефт и нефтопродукти (Лондон
1992);
– Държавите трябва да предприемат всичко необходимо за
популяризиране на присъединяването към Международната
конвенция за отговорност и компенсация за щети във връзка с
пренасянето на опасни и вредни вещества по море (Лондон, 1996).
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Място на разлива
Област на
симулиране
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Условия на симулиране






Количество на нефта - 7500 kg
Плътност - 900 kg/m3
Място на разлива – както е показано на предишния слайд
време на изпускане – 15 сек.
Размери на изследваната област 10000 м запад-изток
Характеристики на потока
• Ламинарен
• Двуфазов
• Скорост на вход в областта – 0.25 m/s
 Триене с бреговете – пренебрегнато
 Период на симулиране – 30 часа
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Вектори на скоростите
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Нефтено петно, 5 часа след инцидента
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Нефтено петно, 10 часа след инцидента
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Нефтено петно, 15 часа след инцидента
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Разстояние по направление запад - изток
Нефтено петно, 20 часа след инцидента
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Разстояние по направление запад - изток
Нефтено петно, 25 часа след инцидента
Математично моделиране и компютърно симулиране
на разпространението на нефтено петно
при инцидентен разлив
Резултати от компютърната симулация
Разстояние по направление запад - изток
Нефтено петно, 30 часа след инцидента
Изменение на максималната
концентрация на нефта във времето
Време след
инцидента, h
5
Максим. концентрация на нефта
на повърхността на езерото, mg/l
10
141
15
77
20
69
25
63
30
54
570
Максимална концентрация, mg/l
Изменение на максималната
концентрация на нефта във времето
600
500
400
300
200
100
0
5
10
15
20
Време, ч
25
30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• Корабоплаването и пристанищните операции могат да бъдат причина
за значително замърсяване на въздуха и водите в пристанищните зони
• Корабите, използващи гориво с високо съдържание на сяра,
предполагат значително замърсяване на въздуха със серен диоксид в
пристанищните зони
• Регистрирани са и големи емисии на азотни оксиди, които зависят от
конструкцията на двигателите, тяхното състояние и режим на работа
• Емисиите се изпускат на малка височина, поради което влиянието им
върху околната среда може да бъде твърде сериозно.
• Специално внимание трябва да бъде обърнато на инцидентните
разливи на нефт и нефтопродукти
• Математичното моделиране е мощен и полезен подход при
планирането и организацията на необходимите действия при
инцидентни разливи и други замърсявания на водите
• За намаляване на негативното влияние на корабоплаването и
пристанищните операции върху ОС могат да се прилагат технически,
икономически и правни мерки
БЛГОДАРЯ ЗА ВНИМАНИЕТО
THANK YOU FOR THE ATTENTION