Атмосфера
Атмосфера
Вопросы .
1) Общая характеристика загрязнений атмосферы .
2) Загрязнение атмосферы при испытании и эксплуатации энергитический
установок .
3) Энергитические загрязнения .
4) Последствия промышленого загрязнения окружающей среды .
5) Нормирование примесей атмосферы .
6) Методы контроля и приборы для измерения концентрации пыле-и газообразных
примесей в атмосфере .
7) Основные мероприятия по защите окружающей среды .
Общая характеристика загрязнений атмосферы .
Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей , поступающих от
естественных и антропогенных источников .К числу примесей , выделяемых
естественными источниками , относят: пыль (ростительного , вулконического ,
космического происхождения , возникающая при эрозии почвы , частицы морской
соли ); туман , дымы и газы от лесных и степных пожаров ; газы
вулканического происхождения ; различные продукты растительного , животного
и микробиологического происхождения и др.
Естественные источники зарязнений бывают либо распределёнными,
например выподение космической пыли , либо кратковременными стихийными ,
например лесные и степные пожары , извержения вулканов и т.п. Уровень
загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало
изменяется с течением времени .
Более устойчивые зоны с повышеными концентрациями загрязнений возникают в
местах активной жизнедеятельности человека . Антропогенной загрязнения
отличаются многообразием видов и многочисленостью источников . Если в
начале 20 века в промышлености применялось 19 химических элементов , то в
середине века промышленое производство стало использовать около 50
элементов , а в 70 –х годах – прозтически все элементы таблицы Менделеева .
Это существенно сказалось на составе промышленых выбросов и привело к
качественно новому загрязнению атмосферы , в частности , аэрозолями тяжелых
и редких металлов , синтетическими соединениями , не существующими и не
образующимися в природе , радиоктивными , концерогенными ,
бактериологическими и другими веществами .
Загрязнение атмосферы при испытании и эксплуатации энергетических установок
.
Наибольшие загрязнения атмосферноо воздуха поступают от энепгитических
установок, работающоих на углеводородном топливе (бензин, керосин ,
дизельное топливо, мазут , уголь , природный газ и др.) .Количество
загрязнений определяется составом , объёмом сжигаемого топлива и
организацией процесса сгорания .
Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства
с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электрические станции
(ТЭС) . Доля загрязнений отмосферы от газотурбинных двиготельных установок
(ГТДУ) и ракетных двиготелей (РД) пока незночительно поскольку их
применение в городах и крупных промышленых центров ограниченно . В местах
активного использования ГТДУ и РД (аэродромы , испытательные станции ,
стартовые площадки ) загрязнения поступающие в атмосферу от этих источников
, сапоставимый с загрязнениями от ДВС и ТЭС ,обслуживающих эти объекты .
Основныекомпоненты вбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов
топливо в энорго установках , - не токсичные диоксид углеродаСО2 и водяной
пар Н2О . Однако кроме них в атмосверу выбрасываются и вредные вещества ,
такие , как оксид углерода , оксиды серы , азота , соединения свинца , сажа
, углеводароды , в том числе концирогенный бенз(а)пирен С20Н12 и ,
несгоревшие частицы твердого топлива и т.п.
Присжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество
золы , диоксида серы , оксида азота . Так , например , подмосковные угли
имеют в своём составе 2,5 6,0 % серы и до 30 –50 % золы . Дымовые газы
образыющиеся при сжигании мазута , содержат оксиды азота , соединения
ванадия и натрия , газообразные и твердые продукты не полного сгорания .
Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование ,
но проктически не влияет на выброссы SO2 так как мазуты , применяемые в
качестве топлива , содержат 2 и более % серы .
При сжигании природного (неочищенного ) газа в домовых выбросах также
содержаться оксид серы и оксиды азота . Следует отметить ,что наибольшее
количество азота образуется при сжигании жидкого топлива .
Выброс оксидов азота зависит от вида и сорта сжигаемого горючего,
качества и способа его подачи , состава топлива в камере сгорания и т.д. ,
а также от тонкостей распыления горючего форсуночным устройством и от
сумарного коэфициэнта избытка воздуха а на увыходе из камеры сгорания
.Уменьшение диаметра капель и рост а
Сопроваждается снижением содержания оксидов азота в единице массы вохлопных
газов .
Энергетические загрязнения .
Шум в окружающей среде – в жилых и общественных зданиях , на прилегающих к
ним территориях создаётся одиночными или комплексными источниками ,
находящемися снарыжи или снутри здания . Это прежде всего транспортные
средства , техническое оборудование промышленых и бытовых претприятий ,
вентеляторные газотурбокомпрессорные установки , станции для испытания ГТДУ
и ДВС , различные аэрозазодинамические установки , санитарно - техническая
оборудование жилых зданий , электрические трансформаторы . Без принятия
соответствующех мер по снижению шума его уровни могут существенно превышать
(на 20-50 дБ ) нормативные величины . За последние десятилетия наблюдается
непрерывное увеличение шума в крупных городах .Расчет показывает , что
ближайшие 20-30 лет уровни шума на скоростных и городских магистралях
возрастут на 7-10 дБ . Высокие уровни шума имеют место в жилых домах ,
школах , больницах , местах отдыха населения и т.д. ; что приводит к
повышению нервного наприжения.
Шумы воздействующие на человека , классифицируются по спектральным и
временным характеристикам .
По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные , имеющие
непрерывный спектр ширеной более одной октавы , и тональные , в спектре
которых есть слышиемые дискретные тона .
Человек реагирует на шум в зхависимости от субективных особенностей
организма , привычного шумового фона . Раздражающие действия шума зависит
прежде всего от его уровня , а также от спектральных и временных
характеристик . Считается , что шум с уровнем ниже 60 дБА вызывает нервное
раздрожение , поэтому неслучайно , что рядом иследователей установлено
прямая связь между возрастающим уровнем шума в городах и увеличения числа
нервных заболеваний .
Источники инфразвуковых волн .
Инфрозвуковые источники могут быть как естественные (абдувание сильным
ветром строительных сооружений или водных поверхностей ) , так и
искуственными (промышленными) .К последним относят : механизмы с большей
поверхностью , совершающие вращательное или возвратно-поступательное
движение (виброгрохоты , виброплощадки и т.п. ), с числом рабочих циклов не
более 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождени ) ; реактивные
двиготели ; ДВС большей мощности ; турбины ; мощные аэродинамические
установки ; винтеляторы , компрессоры и другие установки создающие большие
турболентные массы потоков газов (инврозвук аэродинамического
дроисхождения); транспорт .Инфразвук воспринемается человеком за счет
слуховой и тактильной чувствительности , так при частотах 2-5 Гц и рровне
звукогого давления 100-125 дБ наблюдается связаемое движение
барабанныхперепонках из за изменения изменения давления в среднем ухе ,
затрудненое глотание , головная боль . Повышение уровня до 125 – 137 дБ
может вызвать вибрацию грудной клетки , чувство “ падения “ , летаргию .
Инфразвук с частотой 15 –20 Гц вызывает чувство страха . Известно влияние
инфразвука на вестибулярный аппарат и снижение слуховой чувствительности .
Все названные аномалии приводят к нарушению нормальной жизнедеятельности
человека и проявляются даже на достаточно удаленных от источниках
инфразвука расстояниях ( до 800м ) . Инфрозвук может указывать и коственное
воздействие ( дробезжание стекл , посуды и др. ), что в свою
очередь обуславливает высоко частотные шумы с уровнем более 40 дБА .
Источники вибраций .
Технологическое оборудование ударного действия (молоты и прессы ) , мощные
инергетические установки(насосы, компрессоры , двиготели), рельсовый
транспорт предприятий и комуннального хозяйства (метрополитен , трамвай ),
а также железнодорожный транспорт относятся к источникам видрации .
Во всех случаях вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов
общестненных жилых зданий , часто вызывая звуковые колебания .Передача
вибраций через фундаменты и грунт может способствовать их неравномерной
осадке , приводящей к разрушению расположенных на них инженерных и
строительных конструкций . Особенно это опасно для трунтов , насыыщенных
влагой . Источником вибрации может быть инженерное оборудование зданий
(лифты , насосные установки ), системы отопления , конализации ,
мусоропроводов .
Источники электромагнитных полей (ЭМП).
Повсеместно имеется естественное магнитное поле земли , напряженность
которого увеличевается с широтой . Однако известны и глобальные
региональные аномалии поля в местах залежей железной руды .Наблюдение и
результаты эксперементов показали ,что электромагнитные излучения
космического , земного и околоземного происхождения играют определенную
роль в огранизации жизненных процессов , на земле .Так давно известна
высокая степень влияния солнечной активности на все виды биологической
деятельности живых организмов , на рост ипидемий различных инфекционных
заболеваний . С изменением интенсивности геомагнитного поля связывают
годовой прирост деревьев , урожай зерновых культур , в случае обострения
инфаркта миакарда и психический заболеваний среди населения , а также число
дорожных катастроф .
Эдектрическое поле может стати причиной воспламенения или взрыва паров
горючих материалов и смеси в результате электрический разрядов при
соприкосновении предметов и людей с машинами и механизмами .
Источники ионизирующих излучений .
Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить в
результате внешнего и внутреннего облучения . Внешнее облучение вызывают
источники ренгеновского , гамма -излучения и потоки протонов и нетронов ,
находящееся вне организма . Внутреннее облучение вызывает альфа –и бетта
частицы, котрые попадают с радиоктивными вещ-вами в органзм человека через
органы дыхания и пищеварительный тракт .
Наибольшую опасность представляет аварийные режиммы работы атомных
электростанций . В мире работает более 370 енергетических реакторов , на
которых произошло уже более 150 аварий [ 33] с утечкой радиоктивных веществ
. Так , авария на четвертом энерго – блоке Чернобольской АЭС в первые дни
после аварии привела к повышению уровня радиации над естествееным фоном до
1000 – 1500 раз в зоне около станций и до 10 – 20 раз в радиусе 200 – 250
км .При аварии все продукты ядерного деления высвобождается в виде
аэрозолей (за исклучением газов и иода ) и распрострастраняются в атмосвере
в зависимости от силы и напровления ветра . Размеры облака в поперечнике
могут изменяться от 30 до 300 метров , а размеры зон загрязнения в
безветрянную погоду могут иметь радиус до 180 км мощности реактор 100 МВт .
Развитие атомной инергетики сопровождается ростом радиоктивных отходов
предприятий по добыче и переработке ядерного горючего .
Главную опасность в экологическом отношении представляет отходы заводов по
переработки тепловыдающих элементов (ТВЭЛ) .
Последствия промышленого загрязнения екружающей среды .
Неуклонный рост поступлений таксичных веществ в окружающую среду прежде
всего отражается на здоровье населения ухудшается качество продукции
сельского хозяйства , снижает урожайность , преждевременно разрушает жилище
, металоконструкций промышленных и гражданских сооружений , оказывает
влияние на климат отдельных регионов и состаяние азованого слоя земли ,
приводит к гибели флоры и фауны .
Загрязнение атмосферы .
Поступающие в атмосферу оксиды углерода , серы , азота , углеводорода ,
соединения свинца , пыль и т.д. оказывают различное таксическое
воздействие на организм человека . Приведем свойства некоторых примесей .
Оксид углерода СО .
Бесцветный не имеющий запаха газ . Воздействуют на нервную и сердечно
сосудистую систему , вызывает удушье . Первичные синктомы отравления
оксидом углерода (появления головной боли )возникает у человека через 2-3
часа его пребывания в атмосфере , содержащей 200 –220 мг/ м*3 СО ; приболее
высоких концентрациях СО появляется ощущение пульса в весках ,
головокружение .Таксичность СО возрастает при наличие в воздухе оксидов
азота в этом случае концентрация СО в воздухе необходимо снижать в ~ 1,5
раза .
Оксид азота Noх (NO, NO2 , N2O3 , NO5 , N2O4 ) .
В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2 – бесцветный не
имеющий запаха ядовитый газ , раздражающе действующий на органы дыхания .
Особенно опасный оксиды азота в горах , где они , воздействуя с
углеводородами вохлопных газов образуют фотохимический туман – смог .
отраляющее действии аксидами азота начинаются с легккого кашля .При
повышении концентрации Noх возникает сильный кашель , рвота , иногда
головная боль . При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке
оксиды азота образуют кислоты НNO3 и HNO2 которые приводят к отёку легких .
Диоксид серы SО2 .Бесцветный газ с острым запохом , уже в малых
концентрациях (20-30 мг/ м*3) создаёт неприятный вкус во рту , раздражает
слизистые оболочки глаз и дыхательные пути .
Наиболее чувствительные к SO2 хвойные и лиственные леса , так как он
накапливается в листьях и хвое .При содержании SO2 в возухе от 0,23 до 0,32
мг/ м*3 происходит усыхание сосны за 2 – года в результате нарушения
фотосинтеза и дыхания хвои .Анологичные изменения у лиственных деревьев
возникают при концентрации SO2 0,5 –1,0 мг/ м*3 .
Углеводороды (пары бензина , пентан , гексан и др.).Обладает наркотическим
действием , в малых концентрациях вызывают головную боль , головокружение и
т.п.Так , при вдыхании в течении 8 ч. паров бензина ~ 600 мг/м*3 возникают
головные боли , кашель неприятное ощющение в горле .
Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды возывают
раздрожение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей , а при повышенных
концентрациях (для формальдегида 20-70 мг/м*3) отмечается головная боль ,
слабость , потеря аппетита, бессонница .
Соединения свенца . В организм через органы дыхания поступает ~ 50 %
соединений свинца .Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина ,
возникают заболеввание дыхательных путейй , мочеполовых органов , нервной
системы .Особенно опасны соединения свинца детей дошкольного возраста . В
крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мкм / м*3 ,
что превышает естественный фон в 10*4 раз .
Нормирование примеей атмосферы .
Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей . Основной физичческой
характеристикой примесей атмосферы является концентрация – масса (мг) вещ-
ва в еденицы объёма (м*3) воздуха при нормальных условиях . Концентрации
примесей определяет физическое , химичческое и др . виды воздействия на
человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормирования
содержания примесей в атмосфере .
ПДК – это максимальная концентрация примесей в атмосфере , отнесенная к
определённому времени осреднения , которая при переодическом воздействи или
на протяжение всей жизни человека не оказывает ни на него , ни на
окружающую среду в целом вредного действия (включая отдельные последствия
).
Если вещ-во оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших
концентрациях , чем на организм человека , то при нормировании исходят из
порога действия этого вещ-ва на окружающую природу .
ПДК загрязняющих вещ-тв в отмосферном воздухе населенных пунктов
регламентированы списком Минестерства здравоахранения СССР N0 3086 – 84 от
27 августа 1984 г. с дополнениями , соответствии с некоторым установлены :
класс опасности вещества , допустимая максимальная разовая и среднесуточная
концентрация примесей .
Максимальная разовая ПДКmax –основная характеристика опасности вредного вещ-
ва . Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека
( ощущение запаха , световой чуствительности , изменение биоэлектрической
активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии
атмосферных примесей . Среднесуточное ПДКсс установлена для предупреждения
общетоксического , канцерогенного , мутагенного и др. влияния вещ-ва на
организм человека . Приоретет научного обоснолвания допустимых концентраций
примесей в атмасфере принадлежит советским ученым и прежде всего В.Я.
Рязанову .
Предельно допустимые выбросы (ПДВ) примесей .В соответствии с требованиями
ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого проектироваемого и действующего промышленого
предприятия устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ в
атмосверу при условии , что выбросы вредных веществ от данного источника
совакупности с другими источниками (с учетом перспективы их развития ) не
создадут приземною концентрацию , превышающую ПДК .
ПДВ устанавливают для каждого источника загрязнения атмасферы.Для
неорганезованных выбросов из совокупности мелеких одиночных источников
(вентиляционные выбросы , выыброс стационарных энергоустановок и т.п. )
Методы контроля и приборы для измерения концентрации газообразных примесей
в атмосфере .
Отбор проб воздуха при анализе газо-и парообразных примесей осуществляется
за счет протягивания воздуха через специальные твердые или жидкие
поглотители , в которых газовая примесь конденсируеся либо адсорбируется .
В последние годы в качестве сорбентов для концентрирования микропримесей
используют растворипмые не органические хемосорбенты , пленочные полимерные
сорбенты (полисорбы , порапаки , тенаке и др.), позволяющие улавливать из
загрезненного воздуха самые различные химические вещества. Важным
достоинством полимерных сорбентов являются их гидрофобность ( влага воздуха
не концентрируется в лавушки и не мешает анализу ) и способность сохранять
в течении длительного времени без изменения первоночальной состав пробы .
Контроль концентраций газо – и парообразных примесей атмосфферного воздуха
поизводится с поммощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять
мгновенный и непрерывный контроль содержания в нем вредных примесей . Для
экспрессного определения таксимчных веществ используют уневерсальные
газоанализаторы упрощенного типа (УГ-2, ГХ-2 и др.),основанные на линейно
– коларистическом методе анализа .При просасывание воздуха через
индикаторные трубки , заполненные твердом веществом – поглатителем ,
происходит изменение окраски индикаторного порошка . Длина крашенного слоя
пропорционально концентрации исследуемого вещества , измеряемой по шкале в
мг/л .
Универсальный газовый анолизатор УГ-2 серийно выпускаемой отечественной
промышленостью , позволяет определить концентрацию 16 различных газов и
паров .Погрешность измерения не превышает +10% и –10% от верхнего предела
каждой шкалы .
Основные мероприятия по защите окружающей среды .
Защита окружающей среды – это комплексная проблема , требующая усилий
ученых многих специальностей . Наиболее активной формой защиты окружающей
среды от вредного воздействия выбросов промышленных предприятий является
полной преход к безотходным и малоотходным технологиям и производствам .
это потребует решение целого комплекся сложных технологических ,
конструкторских и органезационных задач , основанных на использовании
новейших научно - технических достижений . Важными направлениями
экологизации промышленого производства следует считать : совершенствования
технологических процесссов и разработку нового оборудования с меньшим
уровням выбросов примесей и отходов в окружающую среду ; экологическую
экспертизу всех видов производства и промушленной прподукции ; в замену
токсичных отходов на нетоксичные ; в замену неутилизируемых отходов на
утилизируемыые ; широкое применение дополнительных методов и средств защиты
окружающей среды .
В качестве дополнительных средств защиты применяют : аппараты и системы для
очистки газовых выбросов , сточных вод от примесей ; глушители шума при
сбросе газов в атмосферу ; виброизоляторы технологического оборудования ;
экраны для защиты от ЭМП и др. Эти средства защиты постоянно
совершенствуются и широко внедряются в технологические и эксплуатационные
циклы во всех отрослях народного хозяйства .
Дополнительные средства защиты окружающей среды применяют на транспорте и
передвижных энергоустановках .Это – глушители , сажеоловители ,
нетрализаторы отработавших газов ДВС , глушители шума компрессорных
установок и ГТДУ , виброизоляторы рельсового транспорта и т.д.
Список использованой литературы – С.В. Белов “ охрана окружающей среды “.