Способы защиты атмосферного воздуха от загрязнения. Как защитить воздух от загрязнения? Защита воздушной среды

ЛЕКЦИЯ 14.

МЕРЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

План лекции:

    Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений.

    Очистка технологических и вентиляционных выбросов. Очистка отходящих газов от аэрозолей.

1. Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений.

Защита окружающей среды  это комплексная проблема, требующая усилий учёных и инженеров многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды является:

    Создание безотходных и малоотходных технологий;

    Совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду;

    Экологическая экспертиза всех видов производств и промыш­ленной продукции;

    Замена токсичных отходов на нетоксичные;

    Замена неутилизируемых отходов на утилизированные;

    Широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды.

В качестве дополнительных средств защиты окружающей среды применяют:

    аппараты и системы для очистки газовых выбросов от приме­сей;

    вынесение промышленных предприятий из крупных городов в малонаселённые районы с непригодными и малопригодными для сельско­го хозяйства землями;

    оптимальное расположение промышленных предприятий с учётом топографии местности и розы ветров;

    установление санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий;

    рациональную планировку городской застройки обеспечивающую оптимальные условия для человека и растений;

    организацию движения транспорта с целью уменьшения выброса токсичных веществ в зонах жилой застройки;

    организацию контроля за качеством окружающей среды.

Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учётом аэроклиматической характерис­тики и рельефа местности.

Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвы­шенном месте, хорошо продуваемом ветрами.

Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предп­риятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеива­ния промышленных выбросов практически сводится на нет.

Взаимное расположение предприятий и населённых пунктов опре­деляется по средней розе ветров тёплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выбросов вредных веществ в атмос­феру, располагаются за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов.

Требованиями "Санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН  245  71" предусмотрено, что объекты, являющиеся ис­точниками выделения вредных и неприятно пахнущих веществ, следует отделить от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размеры этих зон устанавливают в зависимости от:

    мощности предприятия;

    условий осуществления технологического процесса;

    характера и количества выделяемых в окружающую среду вред­ных и неприятно пахнущих веществ.

Установлено пять размеров санитарно-защитных зон: для предприятий I класса  1000м, II класса  500 м, III класса  300 м, IV класса  100м, V класса  50м.

Машиностроительные предприятия по степени воздействия на ок­ружающую среду в основном относятся к IV и V классам.

Санитарно-защитная зона может быть увеличена, но не более чем в три раза по решению Главного санитарно-эпидемиологического управления Минздрава России и Госстроя России при наличии небла­гоприятных аэрологических условий для рассеивания производственных выбросов в атмосфере или при отсутствии или недостаточной эффективности очистных сооружений.

Размеры санитарно-защитной зоны могут быть уменьшены при из­менении технологии, совершенствовании технологического процесса и внедрении высокоэффективных и надёжных очистных устройств.

Санитарно-защитную зону запрещается использовать для расши­рения промышленной площадки.

Разрешается размещать объекты более низкого класса вредноcти, чем основное производство, пожарное депо, гаражи, склады, ад­министративные здания, научно-исследовательские лаборатории, сто­янки транспорта и т.д.

Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена и озелене­на газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. Со стороны жи­лого массива ширина зелёных насаждений должна быть не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м  20 м.

2. Очистка технологических и вентиляционных выбросов. Очистка отходящих газов от аэрозолей.

Процесс очистки газов от твёрдых и капельных примесей в раз­личных аппаратах характеризуется несколькими параметрами, в том числе общей эффективностью очистки:

Если очистка ведётся в системе последовательно соединённых аппаратов, то эффективность очистки:

 = 1  (1   1)(1   2)…(1   n).

Э
ффективность фракционной очистки:

Д
ля оценки эффективности процесса используют коэффициент проскока К частиц через фильтр:

Удельная пылеёмкость пылеуловителя:

Количество пыли, которое удерживается им за период непрерыв­ной работы между двумя очередными регенерациями. Удельную пылеём­кость используют в расчётах продолжительности работы фильтра между регенерациями.

Эффективность пылеулавливания зависит от физико-химических свойств пылей и туманов:

    дисперсного состава;

    плотности;

    адгеэионных свойств;

    смачиваемости;

    электрической заряженности частиц;

    удельного сопротивления слоев частиц.

Для правильного выбора пылеулавливающего аппарата необходимы прежде всего сведения о дисперсном составе пылей и туманов.

По дисперсности пыли классифицированы на пять групп:

I  очень крупно-дисперсная пыль, d 50 > 140 мкм.

II  крупно-дисперсная пыль, d 50 = 40-140 мкм.

III  среднекрупная пыль, d 50 = 10-40 мкм.

IV  мелкодисперсная пыль, d 50 = 1-10 мкм.

V  очень мелкодисперсная пыль, d 50 < 1 мкм.

Адгезионные свойства  склонность частиц пыли к слипаемости. Чем мельче пыль, тем выше её слипаемость.

Смачиваемость частиц жидкостью (водой) влияет на работу мокрых пылеуловителей.

Очистка газов в сухих пылеуловителях.

К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: гравитацион­ные, инерционные и центробежные.

Аппараты, использующие эти принципы, просты в изготовлении и эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности. Од­нако эффективность улавливания в них не всегда оказывается доста­точной, в связи с чем они часто выполняют роль аппаратов предвари­тельной очистки газов.

Циклоны . Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности.

Достоинства:

а) отсутствие движущихся частей в аппарате;

б) надёжность работы при t до 500°С;

в) возможность улавливания абразивных частиц при защите внутренних частей специальными покрытиями;

г) улавливание пыли в сухом виде;

д) успешная работа при высоких давлениях газа;

е) простота изготовления;

з) сохранение высокой эффективности очистки при увеличении запылённости газа.

Недостатки:

а) высокое гидравлическое сопротивление;

б) плохое улавливание частиц размером менее 5 мкм;

в) невозможность использовать для очистки газов от липких загрязнений.

Вихревые пылеуловители . Основным отличием вихревых пылеулови­телей от циклонов является наличие вспомогательного закручивающего газового потока. Отличительная особенность ВПУ  эффективность очистки газа от тончайших фракций (< 3-5 мкм).

Очистка газов в фильтрах.

Фильтры широко используют для тонкой очистки газовых выбро­сов от аэрозолей. В основе работы пористых фильтров всех видов ле­жит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе ко­торого твёрдые частицы задерживаются, а газ проходит полностью че­рез неё. Фильтрующие перегородки весьма разнообразны по своей структуре и условно подразделяются на следующие типы:

    гибкие пористые перегородки  тканевые материалы из при­родных, синтетических или минеральных волокон; нетканые волокнис­тые материалы (войлоки, клееные и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые листы); ячеечные листы (губчатая резина, пено-полиуретан, мембранные фильтры);

    полужесткие пористые перегородки  слой волокон, стружка, вязаные сетки, расположенные на опорных устройствах или зажатые между ними;

    жесткие пористые перегородки  зернистые материалы (порис­тая керамика или пластмасса, спеченные или спрессованные порошки ме­таллов, пористые стекла, углеграфитовые материалы); металлические сетки и перфорированные листы.

В зависимости от назначения и величины входной и выходной концентрации фильтры делятся:

    Фильтры тонкой очистки  предназначены для улавливания с очень высокой эффективностью (>99) субмикронных частиц из про­мышленных газов (с С<1 мг/м 3) и скоростью фильтрования <100 м/с. Применяются для улавливания токсичных частиц. Эти фильтры не под­вергаются регенерации.

    Воздушные фильтры  используют в системах приточной венти­ляции и конденсирования воздуха. Работают при С<50 мг/м 3 , при V=2,5-3,0 м/с; они могут быть регенерируемыми или нерегенерируемы­ми.

    Промышленные фильтры (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) применяются для очистки промышленных газов концентрацией до 60 г/м 3 . Фильтры регенерируются.

Тканевые фильтры . Эти фильтры имеют наибольшее распростране­ние. Возможности их использования расширяются в связи с созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей. Наибольшее распространение имеют рукавные фильтры.

Волокнистые фильтры тонкой очистки используются в атомной энергетике, радиоэлектронике, точном приборостроении, промышленной микробиологии и других отраслях. Фильтры позволяют очищать большие объёмы газов от твёрдых частиц всех размеров, включая субмикронные. Их широко используют для очистки радиоактивных аэрозолей. Для очистки на 99% (для частиц 0,05-0,5 мкм) применяют материалы в виде тонких листов или объёмных слоев из тонких или ультратонких волокон (d < 2 мкм). Скорость фильтрации 0,01-0,15 м/с.

В России широко применяют фильтрующие материалы типа ФП (фильтры Петрянова) из полимерных нитей. В качестве полимера ис­пользуют перхлорвинил (ФПП) и диацетатцеллюлозу (ФПА).

Двухступенчатые или комбинированные фильтры. В одном корпусе фильтры грубой очистки из слоя лавсановых нитей d = 100 мкм и фильтры тонкой очистки из материала ФП.

Зернистые фильтры. Различают насадочные и жёсткие зернистые фильтры.

Насадочные (насыпные) фильтры. В насыпных фильтрах в качес­тве насадки используется песок, галька, шлак, дроблёные горные по­роды, древесные опилки, кокс, крошка резины, пластмассы, графит. Фильтры имеют насадку с размером зерна 0,2-2 мм.

Зернистые жёсткие фильтры. В этих фильтрах зёрна прочно свя­заны друг с другом в результате спекания, прессования или склеива­ния и образуют прочную неподвижную систему. К ним относится порис­тая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы. Эти фильтры используются для очистки сжатых газов.

Очистка газов в мокрых пылеуловителях.

Мокрые фильтры имеют ряд достоинств и недостатков перед дру­гими аппаратами.

Достоинства:

а) небольшая стоимость и более высокая эффективность улавли­вания взвешенных частиц;

б) возможность использования для очистки газов от частиц до 0,1 мкм;

в) возможность очистки газов при высокой температуре и по­вышенной влажности, а также при опасности возгорания и взрывов очищенных газов и уловленной пыли;

г) возможность наряду с пылями улавливать парообразные и га­зообразные компоненты.

Недостатки:

а) выделение уловленной пыли в виде шлама, что связано с не­обходимостью обработки сточных вод, что удорожает процесс;

б) возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах и дымососах;

в) в случае очистки агрессивных газов необходимость защищать аппаратуру и коммуникации антикоррозионными материалами.

В мокрых пылеуловителях в качестве орошающей жидкости чаще всего используют воду. В зависимости от поверхности контакта или по способу действия их подразделяют на 7 видов:

    полые газопромыватели;

    насадочные скрубберы;

    тарельчатые (барботажные, пенные) скрубберы;

    скрубберы с подвижной насадкой;

    газопромыватели ударно-инерционного действия;

    скрубберы центробежного действия;

    механические газопромыватели.

Полые газопромыватели. Они наиболее распространены. По нап­равлению движения газа и жидкости подразделяются на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. При работе без каплеуловителей V=0,6-l,2 м/с; с каплеуловителей  5-8 м/с. Обеспечи­вается высокая очистка для частиц пыли размером 10 мкм и малоэф­фективны при d ч <5 мкм.

Насадочные газопромыватели. Их используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невысокой её концентрации. Из-за частой забивки такие промыватели используются мало. Расход жидкос­ти 0,15-0,5 л/м 3 газа, эффективность при улавливании частиц >2 мкм превышает 90 %.

Газопромыватели с подвижной насадкой . Они имеют большое распространение в пылеулавливании. В качестве насадки используют шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Плотность шаров насадки не должна превышать плотности жидкости.

Для обеспечения высокой степени пылеулавливания рекоменду­ются следующие параметры процесса: W=5-6 м/с; удельное орошение  0,5-0,7 л/м 3 ; свободное сечение тарелки  0,4 м 2 /м 2 при ширине ще­ли 4-6 мм. Размер шаров 20-40 мм.

Скрубберы конической формы с подвижной шаровой насадкой. Два типа  форсуночный и эжекционный. В аппаратах применяются полиэти­леновые шары  35-40 мм с насыпной плотностью 110-120 кг/м 3 . Высота слоя шаров составляет 650 мм, W г.вх. = 6-10 м/с, W г.вых. = 1-2 м/с, H K = 1 м,  = 10-б0°, Q = от 3000 до 40000 м 3 /ч.

Тарельчатые газопромыватели (барботажные, пенные) . Наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками или тарел­ками с переливом. Тарелки с переливом имеют отверстия  3-8 мм и свободное сечение 0,15-0,25 м 2 /м 2 .

Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчаты­ми, колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия  4-8 мм. Ши­рина щелей у других конструкций равна 4-5 мм. Свободное сечение 0,2-0,3 м 2 /м 2 . Пыль улавливается пенным слоем, который образуется при взаимодействии газа и жидкости. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м 3 .

Газопромыватели ударно-инерционного действия. В этих аппара­тах контакт газов с жидкостью осуществляется за счёт удара газово­го потока о поверхность жидкости. В результате такого взаимодейс­твия образуются капли  300-400 мкм. Скорость газа составляет 35-55 м/с, удельный расход жидкости 0,13 л/м 3 .

Газопромыватели центробежного действия. По конструктивному признаку их подразделяют на 2 вида:

    аппараты, в которых закрутка газового потока происходит при помощи центрального лопастного закручивающего устройства;

    аппараты с боковым тангенциальным подводом газа.

Большинство отечественных центробежных скрубберов имеют тан­генциальный подвод газов и плёночное орошение. Такие аппараты используют для очистки любых видов нецементирующей пыли.

Для очистки дымовых газов от золы применяют центробежный скруббер ЦС-ВТИ. Удельный расход воды составляет 0,09-0,18 л/м 3 .

Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури ) . Основной частью аппарата является труба-распылитель, в которой обеспечивается интенсивное дробление орошающей жидкости газовым потоком, движущимся со скоростью 40-150 м/с. Имеется каплеуловитель.

Эффективность очистки 0,96-0,98 для частиц со средним разме­ром 1-2 мкм при начальной концентрации пыли до 100 г/м 3 . Удельный расход воды 0,1-6,0 л/м 3 . Производительность по газу до 85000 м 3 /ч. Скруббера Вентури широко используются в системах очистки газов от туманов. Эффективность очистки воздуха от тумана со средним разме­ром частиц 0,3 мкм достигает 0,999, что вполне сравнивается с высокоэффективными фильтрами.

Туманоуловители . Для очистки воздуха от туманов кислот, ще­лочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры, принцип действия, которых основан на осаждении капель на поверх­ности пор с последующим отеканием жидкости под действием сил тя­жести.

Туманоуловители делят на низкоскоростные (W ф 0,15 м/с) и вы­сокоскоростные (W ф =2-2,5 м/с), где осаждение происходит под дейс­твием инерционных сил.

Волокнистые низкоскоростные туманоуловители обеспечивают вы­сокую эффективность (до 0,999) очистки газа от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большего размера. Волокнистые слои формируются набивкой стекловолокна диаметром от 7 до 30 мкм или полимерных волокон (лавсан, полипропилен) диаметром от 12 до 40 мкм. Толщина слоя составляет 5-15 мм. Гидравлическое соп­ротивление сухих фильтроэлементов составляет 200-1000 Па.

Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие габаритные размеры и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,9-0,98 при Р = 1500-2000 Па, от тумана с частицами менее 3 мкм. В качестве фильтрующей набивки используют войлоки из полипропиленовых воло­кон, которые успешно работают в среде разбавленных и концентриро­ванных кислот (H 2 SO 4 , HCl, HF, Н 3 PO 4 , НNО 3) и сильных щелочей.

Для очистки аспирационного воздуха ванн хромирования, содер­жащего туман и брызги хромовой и серной кислот, применяют волокни­стые фильтры типа ФВГ-Т. В корпусе размещена кассета с фильтрующим материалом  иглопробивным войлоком (ТУ 17-14-77-79), состоящим из волокон  70 мкм, толщиной слоя 4-5 мм. Гидравлическое сопротивле­ние 0,15-0,5 кПа, Q = 3500-80000 м 3 /ч, эффективность очистки 0,96-0,99, t90°C.

Очистка газов в электрофильтрах. В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил.

Наиболее распространены электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами. В пластинчатых электрофильтрах между осадительными пластинчатыми электродами натянуты проволочные коронирующие. В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды предс­тавляют собой цилиндры (трубки), внутри которых по оси расположены коронирующие электроды.

Электрофильтры очищают большие объёмы газов от пыли с части­цами размером от 0,01 до 100 мкм при t=450 °С, P = 150 Па. Удельные затраты электроэнергии составляют 0,36-1,8 МДж на 1000 м 3 газа. Эффективность 0,999.

Очистка технологических и вентиляционных выбросов от газо- и парообразных загрязнителей

Процессы очистки и обезвреживания технологических и вентиля­ционных выбросов машиностроительных предприятий от газо- и парооб­разных примесей характеризуется тем, что, во-первых, газы, выбрасы­ваемые в атмосферу, весьма разнообразны по химическому составу; во-вторых, они подчас имеют высокую температуру и содержат большое количество пыли, что существенно затрудняет процесс газоочистки и требует предварительной подготовки отходящих газов; в-третьих кон­центрация газообразных и парообразных примесей чаще в вентиляцион­ных и реже в технологических выбросах обычно переменна и низка.

Создаваемые в промышленности газоочистные установки позволя­ют обезвреживать технологические и вентиляционные выбросы без или с последующей утилизацией уловленных примесей. Аппараты с выделе­нием продукта в концентрированном виде и дальнейшим его использо­ванием в производственном цикле наиболее перспективны. Производст­во таких установок  важнейший этап в разработке малоотходной и безотходной технологии.

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных загрязнителей по характеру протекания физико-химических процессов делят на пять групп:

    физическая абсорбция;

    хемосорбция;

    поглощение газообразных примесей твёрдыми сорбентами (адсорбция);

    термическая нейтрализация отходящих газов;

    каталитическая очистка отходящих газов.

Метод абсорбции. В технике очистки газовых выбросов процесс абсорбции часто называют скрубберным процессом. Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путём поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидкими поглотителями (абсорбентами) с образованием растворов.

Движущей силой здесь является градиент концентрации на границе раздела фаз газ - жидкость. Растворённый в жидкости компонент газовоздушной смеси (абсорбат) благодаря диффузии проникает во вну­тренние слои абсорбента. Процесс очистки протекает тем быстрее, чем больше поверхность раздела фаз, турбулентность потоков и коэффи­циенты диффузии. Поэтому в процессе проектирования абсорберов осо­бое внимание следует уделять организации контакта газового потока с жидким растворителем и выбору поглощающей жидкости (абсорбента).

Решающим условием при выборе абсорбента является растворимость в нём извлекаемого компонента и её зависимость от температу­ры и давления.

В качестве абсорбента при физической абсорбции используют воду (для поглощения таких газов как NН 3 , НС1, НF и др.). В некото­рых специальных случаях в качестве абсорбента используют высококипящие органические растворители для улавливания ароматических уг­леводородов, которые плохо растворяются в воде.

Организация контакта газового потока абсорбентом осуществля­ется либо пропусканием газа через насадочную колонну, либо распы­лением жидкости, либо барботажем газа через слой абсорбента.

В зависимости от реализуемого способа контакта газ-жидкость различают:

а) насадочные колонны;

б) полые распыливающие колонны;

в) скрубберы Вентури;

г) барботажные тарельчатые колонны.

В качестве насадки используют геометрические тела различной формы, каждая из которых характеризуется собственной удельной по­верхностью и сопротивлением движению потока газа (кольца Рашига, сёдла Берля, кольца Палля, сёдла Инталокс). Материал: керамика, фарфор, пластмассы, металл.

Метод хемосорбции. Основан на поглощении газов и паров жид­кими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от давления, поэтому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации вредных примесей в отходящих газах. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми, поэтому при повышении температуры раствора образующиеся химические соединения разлагаются с выделе­нием исходных элементов. На этом принципе основан механизм десорб­ции хемосорбента.

Примером хемосорбции может служить очистка газовоздушной смеси от сероводорода и диоксида углерода с применением мышьяково-щелочного, этаноламинового и других растворов.

Хемосорбция  один из распространенных способов очистки от­ходящих газов от окислов азота. Для очистки газов от окислов азо­та, выделяющихся из ванн травления, используется скруббер Вентури с форсуночным орошением газов раствором извести. Газы травильных ванн, содержащие оксиды азота, пары серной, соляной и плавиковой кислот, направляются в скруббер, где они контактируют с раствором извести и нейтрализуются. Эффективность очистки от оксидов азота 0,17-0,86 и от паров кислот  0,95.

Для очистки отходящих газов от оксида углерода используют медно-аммиачные растворы.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с развитой поверхностью пор селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газо­вой смеси.

Адсорбция подразделяется на физическую и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа адсорбируются на поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения. Преи­мущество физической адсорбции  обратимость процесса.

В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым веществом. Процесс хемосорбции как правило необратим.

В качестве адсорбентов или поглотителей применяют вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. В качестве адсорбентов используют активированный уголь, а также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активиро­ванный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита). Одним из основных параметров при выборе адсорбента является адсорбционная способность по извлекаемому компоненту.

Конструктивно аппараты для проведения процесса адсорбции (адсорбера) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных, либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через кото­рый фильтруется поток очищаемого газа.

Адсорбцию широко используют при очистке газовых выбросов от паров органических растворителей для удаления ядовитых компонентов (сероводород) из газовых потоков, выбрасываемых в атмосферу, для удаления радиоактивных газов при эксплуатации ядерных реакторов, в частности, радиоактивного йода, и в других процессах очистки воз­ духа от вредных примесей.

Термическая нейтрализация. Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильно пахнущие вещест­ва) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а концентрации загрязняющих веществ превышают 300 млн -1 .

Методы термической нейтрализации вредных примесей во многих случаях имеют преимущества перед абсорбцией и адсорбцией:

а) отсутствие шламового хозяйства;

б) небольшие габариты очистных установок;

В настоящее время для защиты атмосферы от материальных загрязнений широко применяют организационно-технические методы защиты и почти забывают о технологических методах. Последние радикально уменьшают загрязнения атмосферы, но для этого следует создавать экологически чистые технологии, топливо, производственные, энергетические и транспортные установки, а также безотходные производства. Процесс их создания и внедрения требует много времени, сил и средств (детально см. раздел 4).

Организационно-технические методы защиты атмосфер сокращают промвыбросы в атмосферу, но не так кардинально. Основными из них являются рассредоточение и локализация ИЗА, а также очистка выбросов этих источников.

Рассредоточение И3А осуществляется на стадии проектирования новых и реконструкции действующих территориальных производственных комплексов, промпредприятий, цехов и крупных производственных установок, а также новых и развития действующих городов и населенных пунктов. При размещении производственных объектов исходят из обеспечения соблюдения нормативов (ПДК, ОБУВ, ПДВ, ВСВ) вредных воздействий на атмосферный воздух, а при планировании размещения и развития городов и населенных пунктов учитывают состояние, прогноз изменения ближайшей зоны и задачи по охране атмосферного воздуха от 3В. Поэтому строительство новых и реконструкция действующих объектов промышленного и гражданского назначения согласовываются с местным органом Госкомэкологии РФ. Последний требует в соответствии с действующими НТД по ОН детальной экологической проработки в направлении атмосфероохранности этих объектов, т.е. выполнить экологическую госэкспертизу объекта (детально см. подраздел 6.2). При этом обязательно учитывается фон загрязнения района или региона, природно-климатические и атмосферные условия, рельеф местности и условия ее проветривания и т.д.

Чтобы концентрации 3В в приземном слое атмосферы не превышали МР ПДК, пылегазовые выбросы ИЗА чаще всего подвергают рассеиванию через высокие (от 40 до 520 м) трубы. В этом случае загрязнения достигнут приземного слоя на значительном расстоянии от трубы, когда они успевают рассеяться в атмосфере (ее верхних слоях) до ПДК. Конечно, это не лучший способ защиты атмосферы, так как он рассчитан на естественную самоочищающую способность биосферы. При этом уровень загрязнения воздуха вблизи предприятия и населенного пункта или города (как в г. Тверь от АО "Химволокно") снижается, т.е. в локальном, а не глобальном масштабе. Эти загрязнения аккумулируются в атмосфере, преобразуются под воздействием солнечной радиации и рано или поздно опускаются в приземный слой, на земную поверхность в виде смога и кислотного дождя. Более подробно о многих аспектах рассеивания выбросов в атмосфере см. в подразделе 5.1.6.

Преимущества высоких труб для рассеивания промвыбросов в атмосфере практически сводятся на нет при расположении площадки жилой застройки выше площадки предприятия. Большую роль в загрязнении приземного слоя играют низкие (до 10 м) выбросы вентиляции и ряда технологических установок. Чтобы этого избегать, прибегают к применению различных планировочных мероприятий, которые зависят от рельефа местности, господствующих ветров, мощности предприятия и т.п. Например, при спокойном рельефе местности предприятие следует располагать на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. При этом его лучше размещать в промзоне (за чертой населенного пункта, города) и с подветренной стороны от жилых массивов, чтобы выбросы не объединялись и уносились в сторону от селитебной (жилой) зоны. При строительстве предприятия в долине не следует располагать его на одной линии (по господствующим ветрам) с населенным пунктом. Его надо располагать на более высоких отметках или на склонах долины. Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по розе ветров теплого периода года.

Расстояние между зданиями и сооружениями регламентируется, чтобы не накапливались 3В между ними. При удалении 3В из зданий через аэрационные фонари расстояние должно быть больше восьми высот впереди стоящего здания, если оно широкое, и больше десяти высот, если оно узкое. Кроме того, цеха или объекты, выделявшие наибольшее количество 3В, следует размещать на краю промплощадки со стороны, противоположной жилому массиву.

Санитарные правила по охране атмосферного воздуха населенных пунктов требуют отделять предприятия от жилой застройки санитарно-защитной зоной (СЗЗ). Размеры СЗЗ устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяющих в ОПС вредных и пахнущих веществ, создаваемого шума, вибраций и других энергетических загрязнений. Все предприятия подразделены на пять классов вредности с соответствующей шириной СЗЗ: I класс - 1000 м; II - 500; III - 300; IV - 100 и V - 50 м. В частности, химические предприятия относят к I или II классу, а машиностроительные предприятия - к IV или V. В СЗЗ разрешается размещать пожарное депо, гаражи, склады, административные здания и т.п., имеющие более низкий класс вредности, чем основное производство.

Территории СЗЗ следует благоустроить и озеленить газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, что увеличит ее защитные свойства. Со стороны селитебной зоны полоса древесно-кустарниковых насаждений должна быть шириной не менее 50 м, а при ширине СЗЗ до 100 м - не менее 20 м.

Локализации ИЗА применяют для изоляции и герметизации наиболее загрязняющих источников. Для этого их заключают в боксы, камеры, кожухи и т.п., из которых затем ведут отсос ЗВ. Чаще всего этот метод применяется в местах окраски изделий распылением, на участках гальванизации, в пневмотранспорте, на виброгрохотах, дробилках, конвейерах и т.д. Как изоляция, так и герметизация ИЗА-достаточно сложные и дорогостоящие инженерные решения, особенно на действующих источниках. Эти недостатки можно частично снизить, если методы изоляции и герметизации ИЗА решать в процессе изыскания и проектирования техники и технологии.

Очистка выбросов ИЗА и является наиболее распространенным атмосфероохранным методом защиты ОПС. Она представляет собой отделение от загрязненного воздуха пыли и газа. Часто их получают как вторичные отходы в чистом или концентрированном виде, токсичном, менее вредном или даже в безвредном состоянии. Накопление этих отходов создает проблемы хранения и утилизации их в стране. Поэтому следует еще решать вопрос использования отходов в сопутствующих технологических процессах, а не создавать загрязнители другого качества - твердые отходы.

Все процессы очистки выбросов энергоемки и требуют соответствующих устройств для очистки от того или иного загрязнителя. Современные промвыбросы состоят на 90% из газообразных веществ и на 10% - из аэрозолей. Они подвергаются очистке вначале от пыли, а затем от газов. В первом случае применяют пылеулавливающие устройства, а во втором - довольно сложные газоулавливающие установки, в которых использованы соответствующие методы очистки (см. подраздел 5.1.7).

Для защиты городской атмосферы от загрязнений автотранспорта также применяют градостроительные мероприятия, обеспечивающие снижение концентраций выхлопных газов в зоне пребывания человека. К ним относят: 1) специальные приемы застройки и озеленения автомагистралей; 2) размещение жилой застройки по принципу зонирования; 3) сооружение транспортных развязок на разных уровнях (эстакад и подземных тоннелей), магистралей-дублеров, кольцевых дорог и подземных автостоянок и гаражей; 4) внедрение АСУ дорожным движением в крупном городе, снижавшей до минимума задержки транспорта на перекрестках. Сейчас принцип зонирования реализуется так: в первом эшелоне (от магистрали) размещается здания пониженной этажности, затем - дома повышенной этажности и в глубине застройки - детские и лечебно-оздоровительные учреждения. Тротуары, жилые, торговые и общественные здания изолируются от проезжающей части улиц с напряженным движением многорядными (3-4 ряда и более) древесно-кустарниковыми посадками.

Более конкретная реализация технологических и организационно-технических методов защиты атмосферы рассматривается в дисциплинах "Строительная экология", "Инженерная экология" и др.

Цели:

  • обобщать знания об источниках загрязнения атмосферы, последствиях, к которым они приводят и правилах охраны воздуха;
  • сформулировать правила личной экологической безопасности;
  • развивать память, логическое мышление, лексический запас;
  • воспитывать бережное отношение к окружающей среде.

ХОД УРОКА

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ (1 мин)

2. Введение в тему УРОКА (2 мин)

Рыжая ворона:

Не хватает свежего воздуха! Нечем дышать! Я даже цвет поменяла. Задыхаюсь! Помогите!

Предлагаю помочь ВОРОНЕ. Исходя из её просьбы, как сформулировать тему урока? (Как защититься от загрязнённого воздуха). "Приложение 1=слайд 1".

На какие вопросы мы должны дать ей ответ? / От чего загрязняется воздух и к чему это приводит? Что нужно делать для охраны воздуха от загрязнений? Как защитить себя от загрязнённого воздуха? /"Приложение 1=слайд 2".

Предлагаю провести урок в виде конференции, на которой вы будете учёными- экологами. Прежде чем наша экологическая конференция начнёт работу, хочу напомнить следующие сведения:

"Приложение 1=слайд 3" Атмосфера - слой воздуха, окружающий Землю. Толщина его достигает 1000 километров. Воздух не улетает от Земли, так как она притягивает его к себе, как любое тело. Атмосфера имеет большое значение для жизни на Земле: она защищает Землю от метеоритов, рассеивает солнечные лучи, которые иначе сожгли бы Землю и всё, что на ней находится.

3. Проверка знаний по д/з (12 мин).

Атмосферный воздух сильно загрязняется в результате увеличения в воздухе примесей, например углекислого газа. Его становится в воздухе всё больше и больше. Выражение " нечем дышать" всё чаще встречается в разговорах большинства граждан.

По мере работы экологической конференции вы будете заполнять лист эколога "Приложение 2 ", в который занесёте все этапы работы над данной темой.

Назовите источники загрязнения воздуха, для этого постройте цепи попадания вредных веществ в организм. Этот материал мы проходили на предыдущем уроке.

1. Автомобиль стал злейшим врагом природы и человека. Он занимает первое место по объёму выбросов вредных веществ в окружающую среду. Обратите внимание:1 автомобиль в год выбрасывает чуть больше тонны выхлопных газов, в которых 200 видов вредных веществ. Этот же автомобиль даёт 10 кг резиновой пыли. Кроме того, он поднимает целые клубы пыли, вдоль дорог растения заражены твёрдыми металлами. Таким образом, автомобиль является одним из главных источников загрязнения.

/ вариант:

  • автомобиль - выхлопные газы - орг. дыхания
  • автомобиль - пыль - почва или растения - орг. пищеварения/

2. Вокруг заводов и фабрик почти нет растительности, погибла трава, кустарники, стоят хилые деревья. Причина в том, что завод выбрасывает огромное количество загрязняющих веществ при сжигании топлива. При сжигании 10 т угля выделяется 1 т сернистого газа, при этом на 1 км за сутки выпадает 1 т пыли. Вывозятся в отвалы миллионы тонн золы.

/отвалы - смог - орг. дыхания/

3. Запах свежести после грозы - это запах озона. В него превращается кислород при разряде молнии. Кстати, тем же озоном пахнет возле работающего ксерокса: в аппарате под действием ультрафиолетового излучения кислород тоже превращается в озон.

Таким газовым одеялом покрыта Земля на высоте 18-25 метров. Именно оно задерживает солнечные лучи, губительные для всего живого.

Причина его разрушения - газы, содержащие в своей молекуле хлор. Также опасным для озона есть фреон. Это летучее вещество, которое закачивают в аэрозольные баллончики, чтобы создать необходимое давление. Более 20 лет назад учёные обнаружили первую озоновую дыру над Антарктидой. Здесь озоновый слой сошёл почти что на нет.

4. Дым - это очень мелкие твёрдые частички, которые появляются в воздухе, когда горят дрова, уголь, топливо. Частицы дыма такие лёгкие, что парят годами в атмосфере.

Дым вреден. Он раздражает органы дыхания, разъедает глаза. Тяжёлые металлы (свинец, ртуть) вызывают изменения крови.

  • сигаретный дым - орг. дыхания
  • дым от сжигания - туман или смог - растения - орг.пищеварения и орг. дыхания/

5. Аварии. Это случилось 26 апреля 1986 года на атомной электростанции в городе Припяти, которая находится вблизи Чернобыля. Однажды раздался взрыв и загорелся блок. При этом в воздух было выброшено такое количество радиоактивных веществ, что люди, находившиеся вблизи, и особенно пожарные, получили смертельную дозу облучения.

К счастью такие аварии случаются редко, но мелких аварий ежегодно происходит миллионы.

/ авария - выброс - кислотные дожди - растения или почва - орг. пищеварения/

/ по мере поступления ответов учащихся появляются записи:

1. Выхлопные газы

2. Выбросы заводов

3. Отвалы.

5. Летучие вещества.

ВЫВОД: Так какие источники загрязнения воздуха мы с вами назвали?/ "Приложение1=слайд 4"

РЕФЛЕКСИЯ:

3. ПОДГОТОВКА К АКТИВНОЙ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (3 мин).

"Приложение 1 = слайд 5"

Какое влияние оказывает загрязнённый воздух на растения и животных?

6. СМОГ происходит от сочетаний 2 английских слов - дым и туман. Это вредный туман, который образуется в городах.В 1959 году в Лондоне из-за тяжёлого смога, состоящего из частиц сажи, сернистого газа и капель тумана, погибли 4 тысячи человек.

7. У меня такие данные. В Голландии была поражена кислотными дождями 1/3 деревьев. В разгар лета вдруг опала листва, отмерли корни, деревья пожелтели, посохли, исчезла рыба в озёрах. На юге Норвегии в половине озёр рыбаки не могли поймать рыбу. Из-за кислотных дождей разрушаются памятники архитектуры. Но самое главное - страдает здоровье человека.

Как образуется кислотные дожди?

Высокие заводские трубы выбрасывают в воздух сернистый газ, он соединяется с атмосферной влагой, образуются капельки раствора серной кислоты. Эти ядовитые вещества пропитывают тучи, которые ветер проносит на тысячи километров. Так выпадает кислотный дождь.

(Нарисовать на добавочной доске)

ДИНАМИЧЕСКАЯ ПАУЗА (3 мин)

4. Изучение нового материала (12 мин)

Какие надо применять меры по охране воздуха?

Способов очень много. Давайте выясним основные способы.

Дифференцированная работа:

Сильные ученики решают проблемную ситуацию " Где построить завод ", в результате которой появляется схема в тетради. (Обсуждение правильного варианта)

Реши задачу и подчеркни способ охраны воздуха. Средние ученики решают экологические задачи:

1. Деревья способствуют очищению воздуха от пыли и других загрязнений . Лиственный лес, площадь которого равна площади квадрата со стороной 100 м, может в течение года задержать 68 т пыли. Зато еловый лес такой же площади способен за то же время " заглотать" 32 т пыли. На сколько т пыли больше задерживает лиственный лес, чем еловый?

2. В доме, в котором живёт Лена, отходы металла, бумаги, пластмассы, стекла, а также пищевые отходы выбрасывают в разные ёмкости. Благодаря этому большинство отходов , выбрасываемых жильцами этого дома, можно переработать и вторично использовать . Ёмкость, предназначенная для металла, содержит 12 кг отходов, для стекла- 6кг, для бумаги- 7 кг, но ёмкость для пластмассы вмещает на 3 кг мусора меньше, чем ёмкость для бумаги. Ёмкость для пищевых отходов содержит на 9 кг мусора больше, чем ёмкость для пластмассы. Сколько килограммов мусора содержится в каждой ёмкости?

3. В городе, где живут Валя и Таня, на трубах заводов нет очистных фильтров и уловителей пыли, поэтому обе девочки собирают подписи под письмом к властям с просьбой построить очистительные фильтры и поставить уловители пыли. Валюша собрала 7 подписей, а Танюша - в 4 раза больше. Сколько всего подписей собрали девочки?

4. В лесу нельзя разжигать костёр . Вася и Коля забыли об этом. От разожжённого ими костра загорелся лес. Сгорело 96 деревьев. Мальчикам было очень стыдно, и они решили, что исправят зло, которое причинили, посадив по 4 молодых деревца взамен каждого сгоревшего по их вине. Сколько деревьев собирались посадить мальчики?

Проверка. "Приложение 1=слайд 6"

Сформулировать правила личной экологической безопасности.

(Ученики, испытывающие трудности в обучении - читают стр. 31 учебника и отвечают на вопрос: " Как защититься от загрязнённого воздуха?")

Если ты идёшь по дороге, и воздух загазованный - перейди на соседнюю улицу.

Не останавливайся на улице возле автомобиля с работающим двигателем

Не задерживайся в тех местах, где накурено. Дым сигарет - опасный загрязнитель воздуха.

ПЕРВИЧНАЯ ПРОВЕРКА НОВОГО МАТЕРИАЛА

Добавьте свои правила. (Коллективное составление памятки для очистки воздуха)

1. По мере ответов на доске появляются следующие слайды:

Установка очистных фильтров на заводских трубах

Лесонасаждения

Устройства уловителей дыма

Запрет разведения костров в лесопарках

Переработка отходов

Подведение итогов.

"Приложение 1=слайд 7"

РЕФЛЕКСИЯ:

Обозначь светофорчиком правильность ответа.

5. Закрепление материала (до 4 мин)

Выполни тест и узнай, что нужно для всего живого на планете

/ тест/ (самооценка)

1. Какие вещества входят в состав воздуха?

А) водород, медь, цинк

В) кислород, азот, углекислый газ

Г) хлор, фтор, йод

2. Какой газ воздуха необходим для дыхания?

О) кислород

У) углекислый газ

3. Какой газ поглощают растения при дыхании

С) кислород

З) углекислый газ

4. Нужен ли человеку и другим живым существам для дыхания чистый воздух?

Т) Нет, не нужен.

Д) Да, нужен.

5. Как нужно охранять воздух от загрязнения?

Ы) остановить все фабрики и заводы, прекратить заготовку древесины. Запретить пользоваться автотранспортом, выделяющим в окружающую среду вредные вещества. Превратить Землю в один огромный заповедник.

У) Фабрики и заводы должны иметь уловители пыли и вредных веществ. Транспорт необходимо сделать экологически безопасным. В городах и вокруг них создавать пояса садов, парков и лесов. На месте вырубленных деревьев делать посадки молодняка

6.Кто из представителей живой природы может влиять на чистоту воздуха?

Л) животные

Х) растения

Ч) грибы и микробы

РЕФЛЕКСИЯ:

Обозначь светофорчиком правильность ответа.

6. Обобщение и систематизация (2 мин)

Давайте вспомним, чему была посвящена наша экологическая конференция.

"Приложение1=слайд 8"

7. ИТОГ УРОКА (2 мин)

Ребята, кто объяснит вороне причины загрязнения воздуха и расскажет, что нужно ей делать, чтобы не дышать загрязнённым воздухом? А чем мы можем помочь жителям нашего города в борьбе за чистый воздух, и какие правила должны соблюдать?

8. Д/З (2 мин)

Нарисовать экологические знаки защиты воздуха от загрязнения.

Придумать условные знаки к правилам личной экологической безопасности.

Мы выполнили программу конференции. Какие новые правила ты будешь соблюдать, чтобы сохранить чистоту воздуха (Оценивание)

Рефлексия (светофор красного и зелёного света) (1 мин)

  • Определи степень значимости данной темы для человека.
  • Укажи своё отношение к данной проблеме.
  • Определи степень изученности тобой данной темы на уроке

Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное и антропогенное загрязнение воздушной среды. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека, а антропогенное - в результате деятельности людей.

Естественное загрязнение воздушной среды обусловлено поступлением в неё вулканического пепла, космической пыли (до 150-165 тыс. т. ежегодно), растительной пыльцы, морских солей и т.п. Основными источниками природной пыли являются пустыни, вулканы и оголенные участки земель.

К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся энергетические установки, сжигающие ископаемое топливо, промышленные предприятия, транспорт, сельскохозяйственное производство. Из всего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, около 90% составляют газообразные вещества и около 10% - частицы, т.е. твердые или жидкие вещества.

Cуществуют три основных антропогенных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.

В последнее десятилетие поступление загрязняющих веществ от отдельных отраслей производства и транспорта распределилось в порядке, приведенном в таблице :

Основные загрязняющие вещества

Загрязнение воздуха - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители.

е) Соединения фтора. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

Последствия загрязнения

а) Парниковый эффект.

Климат Земли, который зависит главным образом от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи значительного похолодания, когда большие территории покрывались ледниками, и эпохи потепления. Но в последнее время ученые метеорологи бьют тревогу: похоже на то, что атмосфера Земли разогревается значительно быстрее, чем когда-нибудь в прошлом. Это обусловлено деятельностью человека, которая, во-первых, разогревает атмосферу путем сжигания большого количества угля, нефти, газа, а также работы атомных электростанций. Во-вторых, и это главное, сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере большого количества углекислого газа. За последние 120 лет содержание этого газа в воздухе увеличилось на 17%. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, но удерживает тепло нагретой Солнцем поверхности Земли. Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По подсчетам ученых, в ближайшие десятилетия среднегодовая температура на Земле за счет парникового эффекта может увеличиться на 1,5-2 С.

Проблема изменения климата в результате эмиссии парниковых газов должна рассматриваться как одна из самых важных современных проблем, связанных с долгосрочными воздействиями на окружающую среду, и рассматривать её нужно в совокупности с другими проблемами, вызванными антропогенными воздействиями на природу .

б) Кислотные дожди.

Окиси серы и азота, которые выбрасываются в атмосферу вследствие работы тепловых электростанций и автомобильных двигателей, соединяются с атмосферной влагой и образуют мелкие капельки серной и азотной кислот, которые переносятся ветрами в виде кислотного тумана и выпадают на землю кислотными дождями. Эти дожди крайне вредно действуют на окружающую среду:

снижается урожайность большинства сельскохозяйственных культур вследствие повреждения листвы кислотами;

вымывается из грунта кальций, калий, магний, который вызывает деградацию фауны и флоры;

гибнут леса;

отравляется вода озер и прудов, где гибнет рыба, исчезают насекомые;

исчезают водоплавающие птицы и животные, которые питаются насекомыми;

гибнут леса в горных районах, что вызывает селевые потоки;

ускоряется разрушение памятников архитектуры и жилищных зданий;

увеличивается количество заболеваний людей.

Фотохимический туман (смог) представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения.

Исследования ученых показывают, что смог возникает в результате сложных фотохимических реакций в воздухе, загрязненном углеводородами, пылью, сажей и окисями азота под влиянием солнечного света, повышенной температуры нижних слоев воздуха и большого количества озона. В сухом, загазованном и теплом воздухе возникает прозрачный синеватый туман, который неприятно пахнет, раздражает глаза, горло, вызывает удушье, бронхиальную астму, эмфизему легких. Листва на деревьях вянет, покрывается пятнами, желтеет.

Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

г) Озоновая дыра в атмосфере.

На высоте 20-50 км воздух одержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет молекул обычного, двухатомного кислорода О2, который поглощает жесткое УФ излучение. В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра» в этом слое, где содержание его меньше обычного Озоновая дыра обусловила усиление УФ-фона в странах, размещенных в Южном полушарии, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны бьют тревогу, констатируя значительное повышение количества заболеваний, обусловленных увеличенным Уф-фоном, таких, как рак кожи и катаракта глаз.

Защита воздушной среды

Защита воздушной среды включает комплекс технических и административных мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или по крайней мере уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы, являющегося следствием промышленного развития.

Территориально-технологические проблемы включают как вопросы местоположения источников загрязнения атмосферы, так и ограничения или устранения ряда отрицательных эффектов. Поиск оптимальных решений по ограничению загрязнения атмосферы данным источником интенсифицировался параллельно с ростом уровня технических знаний и промышленным развитием, - разработан ряд специальных мер по защите воздушной среды.

Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.

Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие расстояния. Для них не существует границ государств, вследствие чего данная проблема является международной.

В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических и административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальные планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.

По продолжительности программы защиты атмосферы подразделяются на долговременные, средней продолжительности и кратковременные; методы подготовки планов по защите воздушной среды базируются на обычных методах планирования и координируются так, чтобы удовлетворять долговременные требования в этой области.

Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10-14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10-15 лет. При этом были учтены два направления развития национальной экономики: 1) пессимистическая оценка - допущение о сохранении существующего уровня технологии и ограничений по выбросам, а также о сохранении существующих методов контроля загрязнений на действующих источниках. 2) оптимистическая оценка - допущение о максимальном развитии и использовании новой технологии с ограниченным количеством отходов и применении методов, снижающих твердые и газообразные выбросы как от существующих, так и от новых источников. Таким образом, оптимистическая оценка становится целью при уменьшении выбросов.

Степень вредности загрязняющих природу веществ зависит от многих факторов окружающей среды и от самих веществ. Научно-технический прогресс ставит задачу разработать объективные и универсальные критерии вредности. Это основополагающая проблема защиты биосферы на сегодняшний день окончательно ещё не решена.

Отдельные области исследований по защите атмосферы часто группируются в список в соответствии с рангом процессов, приводящие к ее загрязнению.

1. Источники выбросов (местоположение источников, применяемое сырье и методы его переработки, а также технологические процессы).

2. Сбор и накопление загрязняющих веществ (твердых, жидких и газообразных).

3. Определение и контроль за выбросами (методы, приборы, технологии).

4. Атмосферные процессы (расстояние от дымовых труб, перенос на дальние расстояния, химические превращения загрязняющих веществ в атмосфере, расчет ожидаемого загрязнения и составление прогнозов, оптимизация высоты дымовых труб).

5. Фиксация выбросов (методы, приборы, стационарные и мобильные замеры, точки замеров, сетки замеров).

6. Воздействие загрязненной атмосферы на людей, животных, растения, строения, материалы и т. д.

7. Комплексная защита воздушной среды в сочетании с защитой окружающей среды.

Методы охраны атмосферы

1. Законодательные. Наиболее важным в обеспечении нормального процесса по охране атмосферного воздуха является принятие соответствующей законодательной базы, которая бы стимулировала и помогала в этом трудном процессе. Однако в России, как ни прискорбно это звучит, в последние годы не наблюдается существенного прогресса в этой области. Те последние загрязнения, с которыми мы сейчас столкнулись, мир уже пережил 30-40 лет назад и принял защитные меры, так что нам не нужно изобретать велосипед. Следует использовать опыт развитых стран и принять законы, ограничивающие загрязнение, дающие государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы владельцам таких машин.

В США в 1998 году вступил в силу закон по предупреждению дальнейшего загрязнения воздуха.

В целом в России практически отсутствует нормальная законодательная база, которая регулировала бы экологические отношения и стимулировала природоохранные мероприятия.

2. Архитектурно планировочные. Данные меры направлены на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов, т. к. Зеленые насаждения впитывают из воздуха многие вредные вещества и способствуют очищению атмосферы. К сожалению, в современный период в России зеленые насаждения не столько увеличиваются, сколько сокращаются. Не говоря уже о том, что построенные в свое время «спальные районы» не выдерживают никакой критики. Так как в этих районах однотипные дома расположены слишком густо (ради экономии площади) и воздух, находящийся между ними подвержен застойным явлениям.

Чрезвычайно остра также проблема рационального расположения дорожной сети в городах, а также качество самих дорог. Не секрет, что бездумно построенные в свое время дороги совершенно не рассчитаны на современное количество машин. Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, т. к. в этом случае с дымом выделяется большое количество вредных веществ.

3. Технологические и санитарно-технические. Можно выделить следующие мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива; улучшение герметизации заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и др. Следует отметить, что уровень очистных сооружений в России находится на примитивном уровне, на многих предприятиях они отсутствуют вовсе и это несмотря на вредность выбросов этих предприятий.

Многие производства требуют немедленной реконструкции и переоборудования. Важная задача состоит также в переводе различных котельных и тепловых электростанций на газовое топливо. При таком переходе многократно уменьшаются выбросы в атмосферу сажи и углеводородов, не говоря уже об экономической выгоде.

Не менее важной задачей является воспитание у Россиян экологического сознания. Отсутствие очистных сооружение конечно можно объяснять нехваткой денег (и в этом есть большая доля правды), но даже если деньги и есть, их предпочитают потратить на что угодно, только не на экологию. Отсутствие элементарного экологического мышления особенно ощутимо сказывается в настоящее время. Если на западе существуют программы, через реализацию которых в детях с детства закладываются основы экологического мышления, то в России пока не наблюдается существенного прогресса в этой области.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха является транспорт, работающий на основе тепловых двигателей. Выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, оксид азота, оксид углерода и др.; износ шин - цинк; дизельные моторы - кадмий. Тяжелые металлы относятся к сильным токсикантам. Каждый автомобиль выбрасывает более 3 кг вредных веществ ежедневно. Бензин, получаемый из некоторых видов нефти и нефтепродуктов, при сгорании выделяет в атмосферу диоксид серы. Попадая в воздух, он соединяется с водой и образует серную кислоту. Диоксид серы наиболее токсичен, он поражает легкие человека. Оксид углерода или угарный газ, попадая в легкие, соединяется с гемоглобином крови и вызывает отравление организма. В небольших дозах, воздействуя систематически, угарный газ способствует отложению липидов на стенках кровеносных сосудов. Если это сосуды сердца, то человек заболевает гипертонией и может получить инфаркт, а если сосуды мозга, то человек имеет потенциальную возможность получить инсульт. Оксиды азота вызывают отеки органов дыхания. Соединения цинка не только поражают нервную систему, но и, накапливаясь в организме, вызывают мутации.

Основными направлениями работ в области защиты атмосферы от загрязнения выбросами автотранспорта являются: а) создание и расширение производства автомобилей с высокоэкономичным и малотоксичным двигателями, в том числе дальнейшая дизелизация автомобилей; б) развитие работ по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработанных газов; в) снижение токсичности моторных топлив; г) развитие работ по рациональной организации движения автотранспорта в городах, совершенствованию дорожного строительства с целью обеспечения безостановочного движения на автомагистралях.

В настоящее время автомобильный парк планеты составляет более 900 млн. автомобилей. Поэтому даже незначительное уменьшение вредных выбросов в автомобилях окажет значительную помощь природе. Это направление включает следующие мероприятия.

Регулировка топливной и тормозной системы автомобиля. Сгорание топлива должно быть полным. Этому способствует фильтрование, позволяющее очистить бензин от засорения. А магнитное кольцо на бензобаке поможет уловить металлические загрязнения в топливе. Все это дает снижение токсичности выбросов в 3-5 раз.

Загрязнение воздуха можно существенно снизить, если придерживаться оптимального режима движения. Наиболее экологически «чистым» режимом работы является движение с постоянной скоростью.

Большую опасность для здоровья представляет пыль промышленных предприятий, содержащая главным образом металлические частицы. Так, в пыли медеплавильных заводов содержится окись железа, сера, кварц, мышьяк, сурьма, висмут, свинец или их соединения.

В последние годы стали появляться фотохимические туманы, возникающие из-за воздействия интенсивной ультрафиолетовой радиации на выхлопные газы машин. Исследование атмосферы позволило установить, что воздух и на высоте 11 км загрязнен выбросами промышленных предприятий.

К трудностям очистки газов от загрязнителей относится в первую очередь то, что объемы промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, огромны. Например, крупная теплоэлектроцентраль способна в один час выбросить в атмосферу до 1 млрд. куб. метров газов. Поэтому даже при весьма высокой степени очистки отходящих газов количество загрязняющего вещества, поступающего в воздушный бассейн, будет оцениваться значительной величиной.

Кроме того, нет единого универсального метода очистки для всех загрязнителей. Эффективный метод очистки отходящих газов от одного загрязняющего вещества может оказаться бесполезным по отношению к другим загрязнителям. Или метод, хорошо оправдавший себя в конкретных условиях (например, в строго ограниченных пределах изменения концентрации или температуры), в других условиях оказывается малоэффективным. По этой причине приходится использовать комбинированные методы, сочетать несколько способов одновременно. Все это определяет высокую стоимость очистных сооружений, снижает их надежность при эксплуатации.

Всемирная организация здравоохранения в зависимости от наблюдаемых эффектов определила четыре уровня концентрации загрязняющих веществ по показателям здоровья:

Уровень 1 - не обнаруживается прямой или косвенный эффект на живой организм;

Уровень 2 - наблюдается раздражение органов чувств, вредное воздействие на растительность, уменьшение видимости атмосферы или другие неблагоприятные воздействия на окружающую среду;

Уровень 3 - возможны либо расстройство жизненно важных физиологических функций, либо изменения, которые влекут за собой хронические заболевания или преждевременную смерть;

Уровень 4 - возможны острые заболевания или преждевременная смерть в самых уязвимых группах населения.

Вредные примеси в отходящих газах могут быть представлены либо в виде аэрозолей, либо в газообразном или парообразном состоянии. В первом случае задача очистки состоит в извлечении содержащихся в промышленных газах взвешенных твердых и жидких примесей - пыли, дыма, капелек тумана и брызг. Во втором случае - нейтрализация газо- и парообразных примесей.

Очистка от аэрозолей осуществляется применением электрофильтров, методов фильтрации через различные пористые материалы, гравитационной или инерционной сепарации, способами мокрой очистки.

Очистка выбросов от газо- и парообразных примесей осуществляется методами адсорбции, абсорбции и химическими методами. Основное достоинство химических методов очистки - высокая степень очищения.

Основные способы очистки выбросов в атмосферу:

Обезвреживание выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке в менее токсичные или даже безвредные вещества - это химический способ;

Поглощение вредных газов и частиц всей массой специального вещества, называемого абсорбентом. Обычно газы поглощаются жидкостью, большей частью водой или соответствующими растворами. Для этого используют прогонку через пылеуловитель, действующий по принципу мокрой очистки, или применяют распыление воды на мелкие капли в так называемых скрубберах, где вода, распыляясь на капли и, осаждаясь, поглощает газы.

Очистка газов адсорбентами - телами с большой внутренней или наружной поверхностью. К ним относятся различные марки активных углей, силикагель, алюмогель.

Для очистки газового потока применяются окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения.

Для очистки газов и воздуха от пыли применяются электрофильтры. Они представляют собой полую камеру, внутри которой расположены системы электродов. Электрическим полем притягиваются мелкие частицы пыли и сажи, а также ионы, загрязняющего вещества.

Сочетание различных способов очистки воздуха от загрязнений позволяет достигать эффекта очистки промышленных газообразных и твердых выбросов.

Контроль качества атмосферного воздуха

Проблема загрязнения воздуха в городах и общее ухудшение качества атмосферного воздуха вызывает серьезную озабоченность. Для оценки уровня загрязнения атмосферы в 506 городах России создана сеть постов общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением атмосферы как части природной среды. На сети определяется содержание в атмосфере различных вредных веществ, поступающих от антропогенных источников выбросов. Наблюдения проводятся сотрудниками местных организаций Госкомгидромета, Госкомэкологии, Госсанэпиднадзора, санитарно-промышленных лабораторий различных предприятий. В некоторых городах наблюдения проводятся одновременно всеми ведомствами.

Основной величиной экологического нормирования содержания вредных веществ в воздухе является предельно-допустимая концентрация, /ПДК/. ПДК - это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При определении ПДК учитывается не только влияние вредных веществ на здоровье людей, но и их воздействие на растительность, животных, микроорганизмы, климат, прозрачность атмосферы, а также на природные сообщества в целом.

Контроль качества атмосферного воздуха в населенных пунктах организуется в соответствии с ГОСТом «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов», для чего устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной или подфакельный. Стационарные посты предназначены для обеспечения непрерывного контроля за содержанием загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего контроля, для этого в различных районах города устанавливаются стационарные павильоны, оснащенные оборудованием для проведения регулярных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Регулярные наблюдения проводятся и на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин. Наблюдения на стационарных и маршрутных постах в различных точках города позволяет следить за уровнем загрязнения атмосферы. В каждом городе проводят определения концентраций основных загрязняющих веществ, т.е. тех, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками: пыль, оксиды серы, оксиды азота, оксид углерода и др. Кроме того, измеряются концентрации веществ, наиболее характерных для выбросов предприятий данного города, например, в Барнауле - это пыль, диоксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, сероуглерод, фенол, формальдегид, сажа и др. вещества. Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами отдельных промышленных предприятий проводятся измерения концентраций с подветренной стороны под дымовым факелом, выходящим из труб предприятия на разном расстоянии от него. Подфакельные наблюдения проводятся на автомашине или на стационарных постах. Чтобы детально ознакомиться с особенностями загрязнения воздуха, создаваемого автомобилями, проводятся специальные обследования вблизи магистралей.

Заключение

Основной задачей человечества в современный период является полное осознание важности экологических проблем, и кардинальное их решение в короткие сроки. Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе человеком.

Важную роль во всех природных процессах играет атмосфера. Она служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом.

Делая вывод можно отметить, что воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле.

Расчетная часть

Задача 1. Расчет общего освещения

1. Определить разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещенности на рабочем месте, используя данные варианта (табл. 3) и нормы освещенности (см. табл. 1).

3. Распределить светильники общего освещения с ЛЛ по площа­ди производственного помещения.

5. Определить световой поток группы ламп в системе общего освещения, используя данные варианта и формулу (2).

6. Подобрать лампу по данным табл. 2 и проверить выполнение условия соответствия Фл.табл и Фл.расч.

7. Определить мощность, потребляемую осветительной установкой.

Таблица 1.Исходные данные

Разряд и подразряд зрительной работы

S=36*12=432 м2

L=1,75*H=1.75*5=8.75 м

= = 16 светильников

Фл.расч. = (0,9..1,2) => 1554 = (1398..1868) = 1450 - ЛДЦ 30

P= pNn= 30*16*4=1920 Bт

Ответ: Фл.расч.=1450- ЛДЦ 30, Р= 1920 Вт

Задача 2. Расчет уровня шума в жилой застройке

1. В соответствии с данными варианта определить снижение уровня звука в расчетной точке и, зная уровень звука от автотранспорта (источник шума), по формуле (1) найти уровень звука в жилой застройке.

2.Определив уровень звука в жилой застройке, сделать вывод о соответствии расчетных данных допустимым нормам.

Таблица 1. Исходные данные

Вариант rn , м δ, м W , м L и.ш., дБА
08 115 5 16 75

1) Снижение уровня звука от его рассеивания в пространстве

ΔLрас=10 lg (rn /r0)

ΔLрас=10 lg(115/7,5)=10lg(15,33)=11,86 дБА

2) Снижение уровня звука из-за его затухания в воздухе

ΔLвоз = (αвоз *rn)/100

ΔLвоз =(0,5*115)/100=0,575 дБА

3) Снижение уровня звука зелеными насаждениями

ΔLзел = αзел * В

ΔLзел =0,5*10=1 дБА

4) Снижение уровня звука экраном (зданием) ΔLэ

ΔLЗД =k*w=0,85*16=13,6 дБА

Lрт =75-11,86-0,575-1-13,6-18,4=29,57

Lрт =29,57 < 45 - допустимо

Ответ: <45 допустимо

Задача 3. Оценка воздействия вредных веществ, содержащихся в воздухе

1. Переписать форму табл. 1 на чистый лист бумаги.

2. Используя нормативно-техническую документацию (табл. 2), заполнить графы 4...8 табл.1

3. Выбрав вариант задания (табл. 3), заполнить графы 1...3 табл.1.

4. Сопоставить заданные по варианту (см. табл. 3) концентрации веществ с предельно допустимыми (см. табл. 2) и сделать вывод о соответствии нормам содержания каждого из веществ в графах 9...11 (см. табл. 1), т. е. <ПДК, >ПДК, =ПДК, обозначая соответствие нормам знаком «+», а несоответствие - знаком «-» (см. образец).

Таблица 1. Исходные данные

Таблица 2.

Вариант Вещество Концентрация вредного вещества, мг/м3

Класс опасности

Особенности воздействия

 Соответствие нормам каждого из веществ в отдельности
фактическая предельно допустимая

в воздухе рабочей зоны

в воздухе населенных пунктов при времени воздействия
в воздухе рабочей зоны в воздухе населенных пунктов
максимальная разовая средне-суточная
<=30 мин >30 мин £ 30 мин >30 мин
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
01 Аммиак 0,5 20 0,2 0,04 IV - <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
02 Азота диоксид 1 2 0,085 0,04 II О* <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
03 Вольфрамовый ангидрид 5 6 - 0,15 III ф <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
04 Хрома оксид 0,2 1 - - III А <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
05 Озон 0,001 0,1 0,16 0,03 I <ПДК(+) <ПДК(+) <ПДК(+)
06 Дихлорэтан 5 10 3 1 II - <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)

Ответ: Концентрация вредных веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны допустима, в воздухе населенных пунктов не допустима.

Задача 4. Оценка качества питьевой воды

С1/ПДК1 + C2/ПДК2 + … + Сn/ПДКn

1.Марганец (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,1>0,04

2. Сульфаты (ПДК> Фактическая концентрация) – 500> 50

3. Литий (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,03>0,01

4. Нитриты (ПДК> Фактическая концентрация) - 3,3< 3,5

5. Формальдегид (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,05>0,03

Так как в воде присутствуют вредные вещества 2 класса необходимо рассчитать сумму отношений концентрацийкаждого из веществ в водном объекте к соответствующим значениям ПДК и она не должна превышать единицы.

3,5/3,3+0,03/0,05+0,01/0,03=1,99

Ответ: В воде, в большем чем установлено количестве, содержится вредное вещество Нитриты; т.к в воде содержатся вещества 2 класса опасности, была проведена оценка качества питьевой воды, суммы отношений концентраций превышает 1, поэтому вода не пригодна к употреблению

Задача 5. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции

Таблица 1 – Исходные данные

Для расчетов принять t уд = 26 °С; t пр = 22 °С, q пр = 0,3 ПДК.

1. Выбрать и записать в отчет исходные данные варианта (см. таблицу 1).

2. Выполнить расчет по варианту.

3. Определить потребный воздухообмен.

4. Сопоставить рассчитанную кратность воздухообмена с рекомендуемой и сделать соответствующий вывод.

Qизб = Qэ.о. + Qp

Qp = n * kp = 200 * 400 = 80000 кДж/ч

Qэ.о = 3528 * 0.25 * 170 = 149940 кДж/ч

Qизб = 80000 * 149940 = 229940 кДж/ч

K = L/Vc =38632,4/33600 =1,15

Кратность воздухообмена К=1,15 подходит для машино- и приборостроительных цехов.

Ответ: Потребный воздухообмен м3 /ч, кратность воздухообмена К=1,15

Список литературы

1. Безопасность жизнедеятельности. (Учебник) Под ред. Э.А. Арустамова 2006, 10-е изд., 476с.

2 Основы безопасности жизнедеятельности. (Учебное пособие) Алексеев В.С., Иванюков М.И. 2007, 240с.

3. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. - М.: Высшая школа, 1993.

4. Экология и безопасность жизнедеятельности. (Учебное пособие) Кривошеин Д.А., Муравей Л.А. и др. 2000, 447с.

5. Чуйкова Л.Ю. Общая экология. - М., 1996.

6.Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. Алексеев В.С., Жидкова О.И., Ткаченко Н.В. (2008, 160с.)

Главные маршрута снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, использование экологически надежных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.

Очистные фильтры являются главным путем борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется способом пропускания их посредством разнообразные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, паров и газов.

Эффективность вакантной должности очистных сооружений различна и зависит как от физико-химических свойств загрязнителей, скажем и от совершенства применяемых путей и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке -- до 95 -- 98% и тонкой -- 99% и ранее.

Очистка промышленных отходов не лишь предохраняет атмосферу от загрязнений, хотя и дает дополнительное сырье и при- были предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и по- лучение дополнительно большинства тысяч тонн дешевой серной кислоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружения- ми улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода -- 98% выше терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов выручки в год.

Решить проблему покровительства атмосферы лишь при помощи очистных сооружений невозможно. Нужно использование комплекса мероприятий, и прежде в целом внедрение безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, в случае если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются новыми звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, -- это будущее промышленности, отличный метод сохранения чистоты окружающей среды.

Всего на всего из средств предохранения атмосферы от загрязнения-- переход на употребление свежих экологически надежных источников энергии. Так например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, употребление гелиоустановок и ветряных двигателей. В 1980-е гг. перспективным источником энергии считались атомные электростанции (АЭС). После Чернобыльской катастрофы объем сторонников более широкого употребления атомной энергии уменьшилось. Данная авария показала, что атомные источники энергии требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А.Л.Яншин, а именно, считает газ, которого в России в перспективе возможно добывать около 300 трлн мз/год.

В качестве частных решений охраны воздуха от выхлопных га- зов автомобилей возможно указать на установку фильтров и дожигающих устройств, замену добавок, содержащих свинец, организацию движения транспорта, которая уменьшит и исключит постоянную смену режимов вакантного места двигателей (дорожные развязки, расширение дорожного полотна, строительство переходов и т.д.). Кардинально проблема может быть решена при замене двигателей внутреннего сгорания на электрические. Для уменьшения токсических веществ в выхлопных газах автомобилей предлагается за- мена бензина свежими видами горючего, к примеру смесью разнообразных спиртов. Перспективны газобаллонные автомобили. Озеленение городов и промышленных центров: зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72% взвешенных частиц пыли и до 60% диоксида серы. Следовательно в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз менее, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в немалой мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей. Для поддержания чистоты воздуха огромное значение вмещает панировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоя- щей из зеленых насаждений. Нужно учитывать направление главных ветров (розу ветров), рельеф местности и наличие водоемов, располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны лучше размещать вдали от жилых кварталов либо за пределами города.

Правовая защита атмосферы -- реализация конституционных прав населения и норм в экологической сфере привела к существенному расширению базы законодательного регулирования в места защиты атмосферного воздуха. Главными законодательными и другими нормативными правовыми актами, регламентирующими вопросы природоохранной деятельности, служат следующие.

Воздушный кодекс Российской Федерации (19 марта 1997 г.). 3 нем особые требования предъявляются к состоянию полетной техники, регулированию вакансии двигателей для снижения загрязнения атмосферы.

Федеральный закон «Об уничтожении химического оружия»» (2 мая 1997 г.) устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по залогу покровительства окружающей среды.

Уголовный кодекс (январь 1997 г.) содержит ряд статей, касающихся атомной промышленности, имеет определение «экологические преступления».

Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (9 января 1996г.). В целях его реализации Правительством РФ был принят ряд постановлений, которые касаются права размещения радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, их хранения и перевозки.

Федеральный закон «Об употреблении атомной энергии» (21 ноября 1995 г.; в феврале 1997 г. были внесены изменения и дополнения).

В Госкомэкологии России рассмотрено и утверждено немного нормативно-правовых документов, касающихся покровительства атмосферы, в частности по методике расчета выбросов в атмосфера загрязняющих веществ.

ГОСТ (1986) «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и способы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин».

1. Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений.
Защита окружающей среды - это комплексная проблема, требующая усилий учёных и инженеров многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды яв-ляется:
1. Создание безотходных и малоотходных технологий;
2. Совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду;
3. Экологическая экспертиза всех видов производств и промышленной продукции;
4. Замена токсичных отходов на нетоксичные;
5. Замена неутилизируемых отходов на утилизированные;
6. Широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей сре-ды.
В качестве дополнительных средств защиты окружающей среды применяют:
1) аппараты и системы для очистки газовых выбросов от примесей;
2) вынесение промышленных предприятий из крупных городов в малонаселённые рай-оны с непригодными и малопригодными для сельского хозяйства землями;
3) оптимальное расположение промышленных предприятий с учётом топографии мест-ности и розы ветров;
4) установление санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий;
5) рациональную планировку городской застройки обеспечивающую оптимальные ус-ловия для человека и растений;
6) организацию движения транспорта с целью уменьшения выброса токсичных веществ в зонах жилой застройки;
7) организацию контроля за качеством окружающей среды.
Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учётом аэроклиматической характеристики и рельефа местности.
Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хоро-шо продуваемом ветрами.
Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет.
Взаимное расположение предприятий и населённых пунктов определяется по средней розе ветров тёплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выбросов вредных веществ в атмосферу, располагаются за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов.......

^ Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

Адсорбционный - вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости - щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки - необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.
Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.
Каталитический - пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.). Напомним, что катализаторы - это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.
Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционноокислительный метод или каталитическое окисление).
Пока речь шла об очистке промышленных газовых выбросов. Основной вклад в такое загрязнение воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.
Однако в крупных городах главным источником загрязнения воздуха является все-таки не промышленность, а автотранспорт. Сейчас на Земле постоянно функционирует около миллиарда автомобилей. Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова. Даже у совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль. По данным медиков, в домах, стоящих рядом с крупными автомагистралями (до 10 м), жители заболевают раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, расположенных хотя бы в 50 м от дороги. Автотранспорт также отравляет водоемы, почву и растения. Как получить экологически чистый автомобиль? Еще более 20 лет назад возникла идея ликвидировать вредные выхлопы еще до выброса их в атмосферу, для чего на пути отработавших газов стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода. В качестве катализаторов используют благородные металлы: платину, палладий и родий. Катализатор наносят на инертную подложку из гофрированной фольги или керамики. Кроме катализаторов, выхлопные газы проходят через фильтры из пенокерамики и пенометалла.
Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов на 80-90%, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70-80%, в них происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с другой - окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды. Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный датчик - зонд.
В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры.
Описанные выше катализаторы и фильтры устанавливают на автомобилях иностранного производства. Разумеется, такие шаги значительно повышают стоимость машин, поэтому цена иномарок в несколько раз превышает стоимость отечественных. Но жесткие экологические требования, введенные в европейских странах, вынуждают производителей идти на эти затраты, поскольку в результате повышается эффективность сохранения чистоты атмосферного воздуха.
Однако любой катализатор не вечен: через определенное время (как правило, 7 лет) его эффективность снижается, и тогда хозяин автомобиля вынужден платить налог за загрязнение воздуха. Именно в этот момент европейский или японский владелец машины и стремится продать ее. Куда? Ну, конечно, в Россию, где присутствует автомобильный дефицит, а автовладельцы не платят налог за загрязнение! Наши отечественные машины пока не оснащают катализаторами и фильтрами, а многочисленные иномарки на наших дорогах, как правило, подержанные, выпущены 7 и более лет назад. Результатом этого является катастрофически грязный воздух в наших городах, что приводит, как мы уже говорили, к повышенному уровню заболеваемости населения.
Каковы же перспективы? Одна из ближайших и реальных - переход от бензинового топлива к газовому. Газ считается экологически более чистым видом топлива по сравнению с нефтяными фракциями, поскольку он лучше выгорает и не дает токсичных выбросов, а только углекислый газ и воду.
Другой выход - оснащение автомобилей дизельными двигателями, дающих экономию горючего в 20-30%; кроме того, в их выбросах практически отсутствует угарный газ и нет соединений свинца. Однако машины с дизельными двигателями необходимо оборудовать еще и сажевыми фильтрами.
В качестве возможного заменителя природного газа, бензина и дизельного топлива часто называют водород, получаемый из воды. При сжигании водород снова превращается в воду. Опытные образцы автомобилей дали хорошие результаты, однако об их повсеместном использовании говорить пока рано: водород очень взрывоопасен, еще не решены технические вопросы методики заправки водородного двигателя и хранения такого топлива внутри автомобиля.
Наконец, одной из реальных перспектив является электромобиль. Пока все варианты этого средства передвижения сильно проигрывают автомобилю: они дают существенно более низкие скорости, довольно тяжелы из-за массивных аккумуляторов, требуют частой подзарядки. Но эти проблемы - чисто технические и вполне решаемы в будущем.
Весьма перспективными для городов, особенно на окраинах, являются и другие транспортные средства на электрической тяге, в частности, скоростные трамваи, пересекающиеся с городскими магистралями на разных уровнях. Строительство для такого трамвая пути, протяженностью в километр, обходится примерно в 10 раз дешевле строительства аналогичного участка линии метрополитена.

Рекомендуем почитать