Қазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысы

2707-42262957-806X

KMG Engineering

109017

10.54859/kjogi109017

Specific features of air pollutant dispersion modeling at oil and gas production facilities

Bassenova

Marzhan Baktybayevna

m.bassenova@kmge.kzhttps://orcid.org/0009-0004-7974-3313Salimgereyev

Malik Zh.

m.salimgereyev@kmge.kzhttps://orcid.org/0009-0003-0238-9574Idrissova

Elmira K.

e.idrissova@kmge.kzhttps://orcid.org/0009-0000-2420-2350Ogai

Evgeniy K.

y.ogay@kmge.kzhttps://orcid.org/0000-0003-2979-1056

"KMG Engineering" LLP83

18062026

08092026

ABSTRACT Background: Oil and gas production facilities represent complex industrial systems that impose a significant anthropogenic burden on ambient air quality. The simultaneous presence of organized and fugitive emission sources, high density of technological infrastructure, and adverse meteorological conditions complicate the processes of air pollutant dispersion. Therefore, the application of mathematical modeling techniques is of particular importance for predicting atmospheric pollution levels. Aim: The aim of this study was to analyze the specific features of air pollutant dispersion modeling at oil and gas production facilities, identify the key factors affecting calculation accuracy, and assess the consistency between the results obtained from Maximum Permissible Emission (MPE) projects and verification calculations performed using the ERA software package. Materials and methods: The study utilized data from Maximum Permissible Emission (MPE) projects, atmospheric dispersion calculations, and verification modeling results obtained using the ERA software package for production facilities of Enterprises No. 1 and No. 2. Comparative analysis, mathematical modeling, spatial interpretation, and expert evaluation of dispersion maps were employed as the primary research methods. Results: The findings indicate that organized emission sources account for approximately 60–70% of total emissions at oil and gas production facilities, while the contribution of fugitive sources may reach 20–30%. At the same time, low-level fugitive emission sources were found to have a substantial influence on the formation of ground-level pollutant concentrations. The highest concentrations were observed for nitrogen dioxide, hydrogen sulfide, soot, and benzo(a)pyrene. The modeling results demonstrated the decisive role of meteorological factors, particularly wind speed and atmospheric stability conditions, in determining pollutant dispersion patterns. Verification calculations confirmed a generally satisfactory agreement between calculated and design concentration fields. Conclusion: Air pollutant dispersion modeling is an effective tool for assessing the impact of oil and gas production facilities on ambient air quality. Comprehensive consideration of organized and fugitive emission sources, technological infrastructure density, and meteorological conditions significantly improves the reliability of modeling results. The obtained findings can be applied in the justification of sanitary protection zones, development of environmental protection measures, and improvement of industrial environmental monitoring systems.

Keywords: ambient air, dispersion modeling, oil and gas production, ERA software package, maximum permissible emissions (MPE), fugitive emissions, environmental safety, ground level concentrations.

Негізгі сөздер: атмосфералық ауа, таралуды модельдеу, мұнай-газ өндіру, ЭРА бағдарламалық кешені, РШН, ұйымдастырылмаған шығарындылар, экологиялық қауіпсіздік, жерүсті концентрациялары.

<h2>Кіріспе</h2> Қазіргі кезеңде мұнай-газ өндіру өнеркәсібі қоршаған ортаға әсер ету деңгейі жоғары стратегиялық салалардың бірі болып табылады. Өндірістік объектілерді пайдалану барысында атмосфералық ауаға көмірсутектер, азот оксидтері, күкіртсутек, күйе, ұшпа органикалық қосылыстар және басқа да ластаушы заттар бөлінеді. Бұл заттардың таралу сипаты шығарындылар көздерінің түріне, өндірістік процестердің технологиялық ерекшеліктеріне, метеорологиялық жағдайларға және өндірістік алаңдардың кеңістіктік ұйымдастырылуына тәуелді. Қазақстан Республикасының Экологиялық кодексіне [1] сәйкес атмосфералық ауаға әсерді бағалау және рұқсат етілетін шығарындылар нормативтерін негіздеу үшін ластаушы заттардың таралуын есептеу міндетті түрде жүргізіледі. Қазіргі уақытта мұндай есептеулерді жүргізудің негізгі құралдарының бірі – ЭРА бағдарламалық кешені болып табылады. Бұл кешен атмосфераның жерүсті қабатындағы концентрациялардың кеңістіктік таралуын модельдеуге және санитариялық-қорғау аймақтарын ғылыми негіздеуге мүмкіндік береді [2-4]. Мұнай-газ өндіру кәсіпорындарының ерекшелігі ұйымдастырылған, ұйымдастырылмаған және авариялық шығарындылар көздерінің қатар болуымен сипатталады. Ұйымдастырылған көздерге алау қондырғылары, түтін мұржалары және компрессорлық жүйелер жатса, ұйымдастырылмаған көздерге резервуарлардан булану, фланецтік қосылыстардағы ағып кетулер және технологиялық алаңдар жатады. Осындай әртүрлі көздердің болуы таралу модельдеуінің күрделілігін арттырады. Тәжірибеде рұқсат етілген шығарындылар нормативінің жобаларын әзірлеу және верификациялық есептеулер жүргізу кезінде негізгі қиындық шығарындылар көздерінің параметрлерін дұрыс есепке алуға, сондай-ақ модельдеу үшін бастапқы деректердің сенімділігін қамтамасыз етуге байланысты. Талдау нәтижелері ластаушы заттар көздерінің кеңістікте орналасуы, технологиялық процестердің ерекшеліктері және ластаушы заттардың сипаттамалары таралу есептеулерінің нәтижелеріне елеулі ықпал ететінін көрсетті. Мұнай-газ өндіру объектілерінде ластаушы заттардың таралуын модельдеу ерекшеліктерін бағалау мақсатында №1 және №2 Кәсіпорын объектілері бойынша рұқсат етілген шығарындылар норматив жобаларының нәтижелері мен ЭРА бағдарламалық кешенін пайдалану арқылы орындалған верификациялық есептеулер деректері талданды. <h2>Материалдар мен әдістер</h2> Зерттеу барысында №1 және №2 кәсіпорындарының өндірістік объектілері бойынша рұқсат етілген шығарындылар норматив жобаларының материалдары және ЭРА бағдарламалық кешенінде орындалған верификациялық есептеулер пайдаланылды. Талдау шеңберінде шығарындылар көздерінің параметрлері, ластаушы заттардың құрамы, метеорологиялық деректер және концентрациялардың таралу карталары қарастырылды. Таралу есептеулері ОНД-86 әдістемесіне сәйкес орындалды. Модельдеу барысында желдің жылдамдығы мен бағыты, атмосфера тұрақтылығының санаттары, рельеф ерекшеліктері және өндірістік құрылыстың тығыздығы ескерілді. Ұйымдастырылмаған шығарындылар көздерін модельдеу кезінде аудандық және көлемдік көздер аппроксимациясы қолданылды. Верификациялық талдау барысында максималды концентрациялар аймақтарының орналасуы, изосызықтардың конфигурациясы және 1 шекті рұқсат етілген концентрациядан асатын аймақтардың шекаралары салыстырылды (Кесте 1). 1-кестеде қалалық және ауылдық елді мекендердің атмосфералық ауасындағы ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрациялары Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министрінің 2022 жылғы 2 тамыздағы № ҚР ДСМ-70 бұйрығымен бекітілген гигиеналық нормативтерге сәйкес келтірілген. Аталған нормативтер атмосфералық ауа сапасын бағалаудың негізгі санитариялық-гигиеналық критерийлері [5] болып табылады және модельдеу нәтижелерін экологиялық тәуекел деңгейі бойынша интерпретациялауға мүмкіндік береді. <h3>Кесте 1. Қалалық және ауылдық елді мекендердің атмосфералық ауасындағы ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрациясы</h3> Table 1. Air Quality Standards: Maximum permissible concentrations of pollutants in urban and rural areas. <table width="0"> <tbody> <tr> <td width="56"> ЛЗ коды </td> <td width="303"> ЛЗ атауы </td> <td width="93"> ШРК м/р, мг/м³ </td> <td width="81"> ШРК с/с, мг/м³ </td> <td width="75"> ОБУВ, мг/м³ </td> <td width="72"> Қауіптілік классы </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0123 </td> <td width="303"> Темір (II, III) оксидтері (темірге шаққанда) (диТемір триоксиді, темір оксиді) </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> 0,04 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0143 </td> <td width="303"> Марганец және оның қосылыстары (марганец (IV) оксидіне шаққанда) </td> <td width="93"> 0,01 </td> <td width="81"> 0,001 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0150 </td> <td width="303"> Натрий гидроксиді (күйдіргіш натрий, каустикалық сода) </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 0,01 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0152 </td> <td width="303"> Натрий хлориді (ас тұзы) </td> <td width="93"> 0,5 </td> <td width="81"> 0,15 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0214 </td> <td width="303"> Кальций дигидрооксиді (Сөндірілген әк, үлпілдек әк) </td> <td width="93"> 0,03 </td> <td width="81"> 0,01 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0301 </td> <td width="303"> Азот (IV) диоксиді (Азот диоксиді) </td> <td width="93"> 0,2 </td> <td width="81"> 0,04 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0304 </td> <td width="303"> Азот (II) оксиді (Азот оксиді) </td> <td width="93"> 0,4 </td> <td width="81"> 0,06 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0328 </td> <td width="303"> Көміртек (күйе, қара көміртек) </td> <td width="93"> 0,15 </td> <td width="81"> 0,05 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0330 </td> <td width="303"> Күкірт диоксиді (күкіртті ангидрид, күкіртті газ, күкірт (IV) оксиді) </td> <td width="93"> 0,5 </td> <td width="81"> 0,05 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0333 </td> <td width="303"> Күкіртсутек (дигидросульфид) </td> <td width="93"> 0,008 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0337 </td> <td width="303"> Көміртек оксиді (көміртек тотығы, иіс газы) </td> <td width="93"> 5,0 </td> <td width="81"> 3,0 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 4 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0342 </td> <td width="303"> Фтордың газ тәрізді қосылыстары (фторға шаққанда): </td> <td width="93"> 0,02 </td> <td width="81"> 0,005 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0344 </td> <td width="303"> Нашар еритін бейорганикалық фторидтер (алюминий фториді, кальций фториді, натрий гексафторалюминаты) (фторға шаққандағы нашар еритін бейорганикалық фторидтер) </td> <td width="93"> 0,2 </td> <td width="81"> 0,03 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0410 </td> <td width="303"> Метан </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 50 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0415 </td> <td width="303"> Смесь углеводородов предельных С1-С5 </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 50 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0416 </td> <td width="303"> Смесь углеводородов предельных С6-С10 </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 30 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0501 </td> <td width="303"> Пентилены (амилены – смесь изомеров) </td> <td width="93"> 1,5 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 4 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0521 </td> <td width="303"> Пропен (Пропилен) </td> <td width="93"> 3,0 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0602 </td> <td width="303"> Бензол </td> <td width="93"> 0,3 </td> <td width="81"> 0,1 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0616 </td> <td width="303"> Диметилбензол (смесь о-, м-, п- изомеров) </td> <td width="93"> 0,2 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0621 </td> <td width="303"> Метилбензол </td> <td width="93"> 0,6 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 0627 </td> <td width="303"> Этилбензол </td> <td width="93"> 0,02 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 1071 </td> <td width="303"> Фенол </td> <td width="93"> 0,01 </td> <td width="81"> 0,003 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 2 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 1107 </td> <td width="303"> 2-Метил-2-метокипропан (Метил-трет-бутиловый эфир) </td> <td width="93"> 0,5 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 4 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 1716 </td> <td width="303"> Смесь природных меркаптанов (в пересчёте на этилмеркаптан) (Одорант СПМ – ТУ 51-81-88) </td> <td width="93"> 0,00005 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 1847 </td> <td width="303"> (Метиламино) бензол (Монометиланилин, N-Метиланилин) </td> <td width="93"> 0,04 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 1880 </td> <td width="303"> Ди(2-гидроксиэтил) амин (Диэтаноламин) </td> <td width="93"> 0,05 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2735 </td> <td width="303"> Масло минеральное нефтяное (веретенное, машинное, цилиндровое и др.) </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 0,05 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2752 </td> <td width="303"> Уайт-спирит </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 1 </td> <td width="72"> - </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2754 </td> <td width="303"> Алканы С₁₂₋₁₉ (Углеводороды предельные С₁₂₋₁₉ (в пересчёте на С); Растворитель РПК-265П) </td> <td width="93"> 1,0 </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 4 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2902 </td> <td width="303"> Взвешенные частицы </td> <td width="93"> 0,5 </td> <td width="81"> 0,15 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2908 </td> <td width="303"> Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: 70-20 (шамот, цемент, пыль, цементного производства – глина, глинистый сланец, доменный шлак, песок, клинкер, зола кремнезем, зола углей казахстанских месторождений) </td> <td width="93"> 0,3 </td> <td width="81"> 0,1 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2909 </td> <td width="303"> Пыль неорганическая, содержащая двуокись кремния в %: менее 20 (доломит, пыль цементного производства – известняк, мел, огарки, сырьевая смесь, пыль вращающихся печей, боксит) </td> <td width="93"> 0,5 </td> <td width="81"> 0,15 </td> <td width="75"> - </td> <td width="72"> 3 </td> </tr> <tr> <td width="56"> 2930 </td> <td width="303"> Пыль абразивная (Корунд белый, Монокорунд) </td> <td width="93"> - </td> <td width="81"> - </td> <td width="75"> 0,04 </td> <td width="72"> - </td> </tr> </tbody> </table> <h2>Нәтижелер және талқылау</h2> Зерттеу шеңберінде №1 Кәсіпорны және №2 Кәсіпорны объектілері бойынша шығарындылар көздерінің құрылымы мен ластаушы заттардың таралуын модельдеу нәтижелеріне талдау жүргізілді [6-9]. Мұнай-газ өндіру кәсіпорындарындағы шығарындылар құрылымы жоғары деңгейдегі біркелкі еместікпен сипатталатыны және әртүрлі қуаттағы ұйымдастырылған, ұйымдастырылмаған және авариялық көздерді қамтитыны анықталды. Ластаушы заттардың жерүсті концентрацияларының қалыптасуына ұйымдастырылған және ұйымдастырылмаған шығарындылар көздері, технологиялық құрылыстың тығыздығы, метеорологиялық жағдайлар параметрлері және шығарындылар көздерінің кеңістікте орналасуы негізгі әсер етеді. Ұйымдастырылған шығарындылар көздеріне алау қондырғылары, қазандықтардың түтін мұржалары, газ айдау агрегаттары, компрессорлық жабдықтар және мұнай мен газды дайындау технологиялық қондырғыларының желдеткіш шығарындылары жатады. Ұйымдастырылған шығарындылар көздерінің биіктігі, саға диаметрі, газ-ауа қоспасының температурасы мен шығу жылдамдығы сияқты нақты геометриялық және аэродинамикалық параметрлермен сипатталады. Бұл параметрлер таралуды модельдеудің стандартты есептік схемаларын қолдануға мүмкіндік береді [9-10]. Верификациялық есептеулер нәтижелері бойынша №1 және №2 Кәсіпорын объектілерінде ұйымдастырылған көздер ластаушы заттардың жиынтық шығарындыларының негізгі үлесін қалыптастырып, жалпы көлемнің 60–70 %-ына дейін жететіні анықталды. Бұл ретте ең үлкен әсерді алау жүйелері көрсетеді. Алау қондырғылары шығарындылардың жоғары температурасымен және газдың жоғары шығу жылдамдығымен сипатталады, бұл көтерілмелі алаудың қалыптасуына және көзге жақын аумақта жерүсті концентрацияларының төмендеуіне ықпал етеді. Алайда қолайсыз метеорологиялық жағдайларда ластаушы заттар біраз алыс қашықтыққа таралуы мүмкін. Ұйымдастырылған көздер бойынша таралу есептеулері ОНД-86 әдістемесі [3] мен ЭРА бағдарламалық кешенін пайдалану арқылы, шығарындылар көздерінің параметрлері мен объектілер орналасқан ауданның метеорологиялық сипаттамаларын ескере отырып орындалды. <h2>Ұйымдастырылмаған шығарындылар көздеріне резервуарлардың тыныс алу клапандары, ашық беттерден булану, фланецтік қосылыстар арқылы болатын ластауыш заттардың ұшып кетуі, сорғы жабдықтары, технологиялық алаңдар және құю эстакадалары жатады.</h2> Ұйымдастырылмаған көздерді есепке алудың негізгі қиындығы нақты геометриялық параметрлердің болмауына және шығарындылардың уақыт бойынша жоғары өзгергіштігіне байланысты. Таралу есептеулерінде мұндай көздер аудандық немесе көлемдік көздер түрінде аппроксимацияланады. №1 және №2 Кәсіпорын деректерін талдау ұйымдастырылмаған көздердің жиынтық үлесі жалпы шығарындылар көлемінің 20–30 %-ына дейін жетуі мүмкін екенін көрсетті. Сонымен қатар, шығарындылар көздерінің биіктігінің төмендігі, бастапқы алау көтерілуінің болмауы, жұмыс аймағына жақын орналасуы және жабдықтардың тығыз орналасуы салдарынан олардың жерүсті концентрацияларын қалыптастырудағы әсері көбінесе ұйымдастырылған көздерден де жоғары болады. Ұйымдастырылмаған көздерді модельдеу кезіндегі ерекше қиындықтар аспаптық деректердің жеткіліксіздігімен және шығарындылар параметрлерінің анық емес болуына байланысты. Авариялық шығарындылар – құбырлардың герметизациясы бұзылғанда, жабдық істен шыққанда немесе технологиялық режимдер бұзылғанда пайда болатын қысқа мерзімді, бірақ қарқынды шығарындылар. Мұнай-газ өндіру объектілері үшін ең қауіптісі – жоғары уыттылығымен және атмосфераның жерүсті қабатында тез таралу қабілетімен ерекшеленетін күкіртсутек пен жеңіл көмірсутектердің шығарындылары. Авариялық шығарындыларды модельдеу уақыт бойынша шығарындылар параметрлерінің өзгеруін, метеорологиялық жағдайлар динамикасын, газдардың тығыздық стратификациясын және жоғары концентрациялы жергілікті аймақтардың қалыптасуын ескеретін стационарлық емес модельдерді қолдануды талап етеді. Авариялық шығарындыларды есептеу нәтижелері персонал мен халық үшін тәуекелдерді бағалау кезінде, сондай-ақ авариялық жағдайларды жою жоспарларын әзірлеуде пайдаланылады. Мұнай-газ өндіру кәсіпорындары үшін көмірсутекті шикізатты өндіру, дайындау, сақтау және жағу процестері кезінде қалыптасатын ластаушы заттар шығарындыларының күрделі құрамы тән. Негізгі ластаушы заттарға азот оксидтері, күкірт диоксиді, күкіртсутек, көміртек оксиді, ұшпа органикалық қосылыстар, әртүрлі фракциядағы көмірсутектер, метан және қалқыма заттар жатады. Шығарындылардың едәуір бөлігі технологиялық жабдықтарды, алау жүйелерін, резервуарларды пайдалану және отынды жағу процестерімен байланысты. Таралу модельдеуі мен верификациялық есептеулер нәтижелерін талдау азот диоксиді (NO₂), күйе, күкіртсутек (H₂S) және бенз(а)пирен үшін ең жоғары жерүсті концентрациялары қалыптасатынын көрсетті. Азот диоксидінің максималды есептік концентрациялары шекті рұқсат етілген концентрацияның 8352-10000 үлесіне дейін, күйе бойынша – 2171-3040 шекті рұқсат етілген концентрация үлесіне дейін, бенз(а)пирен бойынша – 779-1046 ШРК үлесіне дейін, ал күкіртсутек бойынша – 545-637 ШРК үлесіне дейін жетеді. Алынған нәтижелер отынды жағу процестерінің, алау жүйелерінің жұмысының және көмірсутекті шикізат айналымының атмосфералық ауаның ластануын қалыптастыруға елеулі әсер ететінін көрсетеді. №1 Кәсіпорын бойынша жүргізілген салыстырмалы талдау ластаушы заттардың басым бөлігі үшін жоғары концентрациялар №3 өндірістік алаңға тән екенін көрсетті, бұл шығарындылар көздерінің тығыздығының жоғары болуымен және технологиялық процестердің неғұрлым қарқынды жүруімен түсіндіріледі. Сонымен қатар, азот диоксиді, күкіртсутек, формальдегид және бензол сияқты заттар жоғары уыттылығы мен салыстырмалы түрде төмен шығарындылар көлемінде де елеулі әсер ету аймақтарын қалыптастыру қабілетіне байланысты ең жоғары экологиялық тәуекел тудырады. Ал жеңіл фракциялы көмірсутектер (С₁–С₁₀) №2 өндірістік алаңда жоғары концентрациялармен сипатталса, ауыр көмірсутектер мен отынның толық жанбау өнімдері №3 өндірістік алаңда басым байқалады. Таралу процестеріне әсер ететін факторлар. №1 және №2 Кәсіпорын объектілері бойынша ластаушы заттардың таралуын модельдеу нәтижелерін талдау жерүсті концентрацияларының қалыптасуына ең алдымен метеорологиялық жағдайлар, әсіресе жел жылдамдығы мен атмосфераның температуралық тұрақтылығы шешуші әсер ететінін көрсетті. Жел жылдамдығы 1–2 м/с-тан төмен болған жағдайда ауа массаларының араласу қарқындылығы төмендеп, атмосфераның жерүсті қабатында ластаушы заттардың жиналуы байқалады. Ең қолайсыз жағдайлар температуралық инверсия кезінде қалыптасады, бұл кезде тік араласу шектеліп, өндірістік алаңдар маңында ластаушы заттар концентрациясының жергілікті жоғарылауы орын алады. Таралу есептеулерінің салыстырмалы талдауы концентрациялардың кеңістікте таралуына технологиялық құрылыстың тығыздығы елеулі әсер ететінін көрсетті. Резервуарлық парктер, құбыржолдар және технологиялық жабдықтар шоғырланған учаскелерде турбуленттілік пен ауа ағындарының рециркуляция аймақтары қалыптасып, бұл ластаушы заттардың біркелкі емес таралуына алып келеді. Шығарындылар көздері неғұрлым тығыз орналасқан №2 Кәсіпорын үшін №1 Кәсіпорынмен салыстырғанда жоғары концентрациялардың анағұрлым ауқымды аймақтарының қалыптасуы байқалды. Шығарындылар көздерінің параметрлері де ластаушы заттардың таралу сипатына айтарлықтай әсер ететіні анықталды. Алау қондырғылары мен түтін мұржаларын қоса алғанда, биік ұйымдастырылған көздер ластаушы заттардың атмосфераның жоғарғы қабаттарына көтерілуін қамтамасыз етіп, көздер маңындағы концентрациялардың төмендеуіне ықпал етеді. Ал ұйымдастырылмаған және төмен көздер атмосфераның жерүсті қабатына және өндірістік объектілердің жұмыс аймақтарына неғұрлым күшті әсер етеді. Жүргізілген талдау таралуды модельдеу кезінде ең жоғары анықталмағандықты дәл ұйымдастырылмаған көздер қалыптастыратынын көрсетті, өйткені олардың параметрлері жоғары өзгергіштікпен және бастапқы деректердің шектеулілігімен сипатталады. Ластаушы заттардың таралу есептеулерін верификациялау ЭРА бағдарламалық кешенін пайдалану арқылы математикалық модельдеу нәтижелерін №1 және №2 Кәсіпорындардың рұқсат етілетін шығарындылар нормативтері жобалары құрамында әзірленген таралу карталарымен салыстыру жолымен орындалды. Салыстырмалы талдау ластаушы заттардың кеңістікте таралуының негізгі сипаттамалары бойынша жүргізілді, оның ішінде максималды концентрациялар аймақтарының орналасуы, изосызықтардың пішіні, 1 шекті рұқсат етілген концентрациядан асатын аймақтардың шекаралары, таралу өрістерінің жалпы конфигурациясы, сондай-ақ есептеулердің метеорологиялық жағдайлардың өзгеруіне сезімталдығы қарастырылды (1,2-суреттер). Сурет 1. №1 кәсіпорын бойынша ластаушы заттардың таралу карталары және концентрациялар изосызықтары Figure 1 Dispersion Maps and Ground-Level Concentration Isopleths of Air Pollutants for Enterprise No.1 №1 және №2 Кәсіпорындары бойынша жүргізілген талдау нәтижелері есептік және жобалық концентрация өрістерінің жалпы алғанда қанағаттанарлық сәйкестігін көрсетті. Елеулі жүйелік айырмашылықтар анықталған жоқ; байқалған жергілікті ауытқулар нүктелік сипатқа ие және ластаушы заттардың кеңістікте таралуының жалпы көрінісіне айтарлықтай әсер етпейді (Сурет.3, Кесте 2). Сурет 2. №2 кәсіпорын бойынша ластаушы заттардың таралу карталары және концентрациялар изосызықтары Figure 2 Dispersion Maps and Ground-Level Concentration Isopleths of Air Pollutants for Enterprise No. 2 Аталған айырмашылықтар негізінен модельдеу кезінде пайдаланылған бастапқы метеорологиялық деректердің вариацияларымен, сондай-ақ кәсіпорындар бойынша бастапқы ақпаратты өзектендіру барысында шығарындылар көздерінің сипаттамалары мен жұмыс режимдерін нақтылаумен түсіндіріледі. Сурет 3. Ластаушы заттардың таралу карталары және №1 және №2 кәсіпорындар бойынша концентрациялар изосызықтары Figure 3 Dispersion Maps and Ground-Level Concentration Isopleths of Air Pollutants for Enterprises No. 1 and No. 2 Кесте 2. №2 және №3 өнеркәсіптік алаңдардағы ластаушы заттардың жерүсті концентрацияларын салыстырмалы бағалау Table 2. Comparative Analysis of Maximum Predicted Pollutant Concentrations and Their Environmental Significance at Industrial Sites No. 2 and No. 3 <table width="92%"> <tbody> <tr> <td width="6%"> ЛЗ коды </td> <td width="14%"> ЛЗ атауы </td> <td width="8%"> Қауіптілік классы </td> <td width="12%"> №2 өнеркәсіп- тік алаң Cm (ШРК үлесі) </td> <td width="14%"> №3 өнеркәсіп- тік алаң Cm (ШРК үлесі)) </td> <td width="18%"> Салыстырмалы сипаттама </td> <td width="25%"> Экологиялық маңыздылығы </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0301 </td> <td width="14%"> Азот диоксиді (NO2) </td> <td width="8%"> 2 </td> <td width="12%"> 8352 </td> <td width="14%"> 10000 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда айтарлықтай жоғары </td> <td width="25%"> Әсер ету аймақтарын қалыптастыратын негізгі ластаушы зат </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0304 </td> <td width="14%"> Азот оксид (NO) </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 679 </td> <td width="14%"> 916 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Фотохимиялық процестерге әсер етеді </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0330 </td> <td width="14%"> Диоксид серы (SO₂) </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 523 </td> <td width="14%"> 701 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда орташа өсім байқалады </td> <td width="25%"> Қышқыл жауын-шашын мен тыныс алу жолдарының тітіркенуіне ықпал етеді </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0333 </td> <td width="14%"> Сероводород (H₂S) </td> <td width="8%"> 2 </td> <td width="12%"> 637 </td> <td width="14%"> 545 </td> <td width="18%"> №2 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Жоғары уыттылық, жұмыс аймақтары үшін аса маңызды </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0328 </td> <td width="14%"> Сажа (C) </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 2171 </td> <td width="14%"> 3040 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда едәуір жоғары </td> <td width="25%"> Отынның толық жанбауының индикаторы </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 1325 </td> <td width="14%"> Формальдегид </td> <td width="8%"> 2 </td> <td width="12%"> 521 </td> <td width="14%"> 719 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Канцерогендік әсер, екінші реттік түзілу </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0415 </td> <td width="14%"> УВ С₁–С₅ </td> <td width="8%"> - </td> <td width="12%"> 236 </td> <td width="14%"> 119 </td> <td width="18%"> №2 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Жоғары ұшқыштық, фотохимиялық процестерге ықпал етеді </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0416 </td> <td width="14%"> УВ С₆–С₁₀ </td> <td width="8%"> - </td> <td width="12%"> 119 </td> <td width="14%"> 62 </td> <td width="18%"> №2 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Органикалық ластануды қалыптастырады </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0602 </td> <td width="14%"> Бензол </td> <td width="8%"> 2 </td> <td width="12%"> 90 </td> <td width="14%"> 81 </td> <td width="18%"> Салыстырмалы көрсеткіштер </td> <td width="25%"> Канцероген, басым бақылауды талап етеді </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0616 </td> <td width="14%"> Ксилолы </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 128 </td> <td width="14%"> 40 </td> <td width="18%"> №2 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Ұзақ мерзімді әсер кезінде уытты әсер етеді </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 0703 </td> <td width="14%"> Бенз(а)пирен </td> <td width="8%"> 1 </td> <td width="12%"> 779 </td> <td width="14%"> 1046 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Ең қауіпті канцерогендердің бірі </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 1052 </td> <td width="14%"> Метанол </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 126 </td> <td width="14%"> 83 </td> <td width="18%"> №2 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Уыттылық </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 2754 </td> <td width="14%"> Алкандар С₁₂–С₁₉ </td> <td width="8%"> 4 </td> <td width="12%"> 651 </td> <td width="14%"> 883 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Ұзақ мерзімді ластануды қалыптастырады </td> </tr> <tr> <td width="6%"> 2902 </td> <td width="14%"> Взвешенные частицы </td> <td width="8%"> 3 </td> <td width="12%"> 9 </td> <td width="14%"> 25 </td> <td width="18%"> №3 өнеркәсіптік алаңда жоғары </td> <td width="25%"> Влияние на дыхательную систему </td> </tr> </tbody> </table> <h2>Қорытынды</h2> Жүргізілген талдау ластаушы заттардың таралуын модельдеу мұнай-газ өндіру кәсіпорындарының атмосфералық ауаға әсерін сандық тұрғыдан бағалаудың ең тиімді құралдарының бірі болып табылатынын көрсетті. Аталған тәсіл жерүсті концентрацияларының қалыптасу процестерін егжей-тегжейлі сипаттауға және ластанудың кеңістікте таралуының негізгі заңдылықтарын анықтауға мүмкіндік береді. Ластану деңгейіне ұйымдастырылған және ұйымдастырылмаған шығарындылар көздері, қолайсыз метеорологиялық жағдайлар, сондай-ақ өндірістік алаңдардың технологиялық құрылысының жоғары тығыздығы шешуші әсер ететіні анықталды. Рұқсат етілетін шығарындылар нормативтері жобалары аясында орындалған есептеулер нәтижелерін ЭРА БК-дегі модельдеу нәтижелерімен салыстыру алынған деректердің қанағаттанарлық сәйкестігін көрсетті. Бұл қолданылған есептеу әдістемелерінің дұрыстығын және олардың мұнай-газ өндіру объектілері жағдайында жеткілікті деңгейде қолдануға жарамды екенін дәлелдейді. Нәтижелер арасындағы болмашы айырмашылықтар бастапқы метеорологиялық параметрлердің өзгергіштігімен және бастапқы деректерді өзектендіру кезінде шығарындылар көздерінің сипаттамаларын нақтылаумен түсіндіріледі. Алынған нәтижелер ластаушы заттардың таралуын математикалық модельдеуді экологиялық нормалау және табиғатты қорғау қызметін басқару міндеттерінде қолданудың практикалық маңыздылығын растайды. Зерттеу нәтижелері экологиялық жүктемені төмендету жөніндегі іс-шараларды әзірлеу, санитариялық-қорғау аймақтарын негіздеу және мұнай-газ кешені объектілеріндегі экологиялық есептеулердің сенімділігін арттыру кезінде пайдаланылуы мүмкін. ҚОСЫМША АҚПАРАТ Қаржыландыру көзі. Авторлар осы зерттеуді жүргізу барысында сыртқы қаржыландыру көздері болмағанын мәлімдейді. Мүдделер қақтығысы. Авторлар осы зерттеуді жүргізуге және мақаланы жариялауға байланысты нақты немесе ықтимал мүдделер қақтығысының жоқ екенін мәлімдейді. Авторлардың үлесі. Барлық авторлар зерттеу тұжырымдамасын әзірлеуге, деректерді талдауға, қолжазбаны дайындауға және редакциялауға елеулі үлес қосты, жарияланар алдында мақаланың соңғы нұсқасымен танысып, оны мақұлдады. Авторлардың негізгі үлесі келесідей бөлінді: Салимгереев М.Ж. – зерттеу тұжырымдамасын әзірлеу, ластаушы заттардың таралуын модельдеу нәтижелерін талдау, қолжазбаның негізгі бөлімдерін дайындау және қорытындыларды тұжырымдау; Огай Е.К. – зерттеуді әдістемелік сүйемелдеу, атмосфералық ауаны модельдеудің экологиялық аспектілерін талдау, мақаланы ғылыми редакциялау; Идрисова Э.К. – шығарындылар көздері бойынша бастапқы деректерді жинау, жүйелеу және өңдеу, нәтижелерді талдауға және графикалық материалдарды дайындауға қатысу; Басенова М.Б. – атмосфералық ауаны қорғау саласындағы нормативтік-құқықтық базаны талдау, әдеби шолуды дайындау және мақаланы басылым талаптарына сәйкес рәсімдеу. ADDITIONAL INFORMATION Funding source. This study was not supported by any external sources of funding. Competing interests. The authors declare that they have no competing interests related to this study and its publication. Authors’ contribution. All authors made substantial contributions to the conception and design of the study, data analysis and interpretation, manuscript preparation and revision, approved the final version of the manuscript, and agreed to be accountable for all aspects of the work. The greatest contribution is distributed as follows: Malik Zh. Salimgereev – development of the research concept, analysis of pollutant dispersion modeling results, preparation of the main sections of the manuscript and formulation of conclusions; Evgeniy K. Ogay – methodological support of the study, analysis of environmental aspects of atmospheric air modeling, scientific editing of the manuscript; Elmira K. Idrissova – collection, systematization and processing of source emission data, participation in data analysis and preparation of graphical materials; Marzhan B. Basenova – analysis of environmental legislation and regulatory requirements, preparation of the literature review, and manuscript formatting in accordance with journal requirements.