Охрана окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Влияние антропогенных факторов на качество окружающей среды в регионе

Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. антропогенный среда выброс загрязнение

Любая деятельность человека оказывает воздействие на суммарные ресурсы Земли. Казалось бы, в результате такой деятельности ресурсы Земли должны иссякнуть. Однако не следует забывать, что Земля постоянно получает приток новой энергии, источником которой является Солнце.

Таким образом, деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными.

Загрязнение окружающей среды - это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов, оказывающих негативное воздействие.

Существуют три вида загрязнений: физическое (солнечная радиация, электромагнитное излучение и т.д.), химическое (аэрозоли, тяжелые металлы и т.д.), биологическое (бактериологическое, микробиологическое). Каждый вид загрязнения имеет характерный и специфичный для него источник загрязнения - природный или хозяйственный объект, являющийся началом поступления вещества-загрязнителя в окружающую среду. Различают природные и антропогенные источники загрязнения.

Основные природные источники поступления токсикантов в окружающую среду - ветровая пыль, лесные пожары, вулканический материал, растительность, морские соли.

Антропогенные источники - это первичное и вторичное производство цветных металлов, стали, чугуна, железа; добыча полезных ископаемых; автомобильный транспорт; химическая промышленность; производство меди, фосфатных удобрений; процессы сжигания угля, нефти, газа, древесины, отходов и др.

Антропогенный поток поступления токсикантов в окружающую среду превалирует над естественным (50-80%) и лишь в некоторых случаях сопоставим с ним.

В качестве критериев количественной оценки уровня загрязнения окружающей среды могут быть использованы индекс загрязнения, предельно допустимая, фоновая и токсическая концентрации.

Индекс загрязнения (ИЗ) - показатель, качественно и количественно отражающий присутствие в окружающей среде вещества-загрязнителя и степень его воздействия на живые организмы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека. Предельно допустимые концентрации веществ, загрязняющих биосферу, введены как нормирующие показатели во многих странах, в том числе и в нашей стране. Они установлены в приземной атмосфере, водах, почвах, растениях, продуктах питания.

Существующая система ПДК недостаточно достоверно информативна, поскольку предусматривает определение индивидуального токсиканта, дистанцируясь от вопроса о комплексном воздействии различных загрязнителей. Между тем совместное действие, например, органокомплексов тяжелых металлов кардинально меняет ПДК, экспериментально полученные для отдельного тяжелого металла.

Фоновая концентрация - содержание вещества в объекте окружающей среды, определяемое суммой глобальных и региональных естественных и антропогенных вкладов в результате дальнего или трансграничного переноса.

Под токсической концентрацией понимают либо концентрацию вредного вещества, которое способно при различной длительности воздействия вызывать гибель живых организмов, либо концентрацию вредного начала, вызывающую гибель живых организмов в течение 30 суток в результате воздействия на них вредных веществ.

Во избежание ненужного, а порой и непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от последствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения.

Огромное число вредных веществ находится в воздухе, которым мы дышим. Это и твердые частицы, например частицы сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и серной кислоты, и газы, такие, как оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы. Все эти загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению воздуха.

Смог (от англ. smoke - дым и fog - туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд т, относят:

* диоксид серы и частицы пыли - 200 млн т/год;

* оксиды азота (NxOy) - 60 млн т/год;

* оксиды углерода (СО и СО2) - 8000 млн т/год;

* углеводороды (СxНу) - 80 млн т/год.

Оксид серы SO2. При растворении в воде образует кислотные дожди: Н2О + SO2 = H2SO3. Выделяется в атмосферу в основном в результате работы теплоэлектростанций (ТЭС) при сжигании бурого угля и мазута, а так же серосодержащих руд - PbS, ZnS, Cus, NiS, MnS и т.д.

Россия входит в конвенцию по SO2 и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы - триоксид серы - серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе порядка 100 мкг на кубометр, что нередко имеет место в городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания дыхательных путей, например, бронхиты, учащаются при повышении уровня оксидов серы в воздухе.

Разработано большое число методов для улавливания двуокиси серы из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой - разбавленную серную кислоту. Последнюю невыгодно перевозить на большие расстояния, но высокочистая сера, которая находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений в развитых странах привлекает и потребителей из-за рубежа.

В России пока удалось решить эту проблему на большей части европейской территории. В азиатской части, где трудно решить вопросы с транспортировкой серной кислоты, например, огромные массы SO2 комбината «Норильский никель», которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. Эта проблема в разных регионах России требует срочного решения. В Москве, например, на единственном нефтеперерабатывающем заводе в Капотне с 1997 г. запрещено использовать серосодержащие нефтепродукты.

Оксиды азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты - еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Загрязняют атмосферу:

· N2O - оксид азота I (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами, используется при хирургических операциях;

· NO - оксид азота II, действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;

· NO2, N2O4 - оксиды азота V (N2О4= 2NО2), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту 4NO2 + 2Н2О + О2 = 4HNО3. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких.

Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.

Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. Самый крупный источник оксида углерода в городах - автотранспорт.

Оксид углерода IV (СО2). Влияние углекислого газа (СО2) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.

Пыль. Причины основных выбросов пыли в атмосферу - это пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15- 20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере - дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли. Например, так называемые смоги в очень населенных южных городах (Мехико - 22 млн жителей и др.) снижают прозрачность атмосферы в 2-5 раз.

Кислород (О2). Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Другая проблема - вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных «паразитов» - стран, которые живут за счет чужого кислорода. Например, США за счет своих растений имеет только 45% кислорода, Швейцария - 25%.

Озон (О3). Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя Х - это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40-50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления.

Разрушительное действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто в 1974 г. американскими учеными - специалистами в области химии атмосферы Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия в этой области им присуждена Нобелевская премия). С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс ХФУ в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой.

ХФУ, часто встречающиеся в быту и в промышленном производстве, - это пропелленты в аэрозольных упаковках, хладоагенты (фреоны) в холодильниках и кондиционерах. Они применяются и при производстве вспененного полиуретана, и при чистке электронной техники.

Постепенно ХФУ поднимаются в верхний слой атмосферы и разрушают озонный слой - щит атмосферы, спасающий от УФ-излучения. Время жизни двух самых опасных фреонов - Ф-11 и Ф-12 - от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы в ближайшее время ощутить на себе последствия сегодняшней экологической неграмотности. Если, сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

· рак кожи примет эпидемический характер;

· резко сократится количество планктона в океане;

· исчезнут многие виды животных, например, ракообразные;

· УФ-излучение неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все это нарушает равновесие во многих экосистемах Земли, из-за фотохимического смога ухудшится общее состояние атмосферы, усилится «парниковый эффект».

Основные санитарные требования к качеству атмосферного воздуха.

Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является ПДК токсичных веществ. При санитарной оценке качества атмосферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в мг на м3 воздуха. Это выражение концентрации применимо для любого агрегатного состояния примесей.

Критерием оценки влияния выбросов предприятий на окружающую среду является уровень практических концентраций примесей в атмосфере, полученных в результате рассеивания выбросов, по сравнению с предельно допустимыми.

Для атмосферного воздуха установлены соответствующие значения ПДК.

Концентрация вредных веществ в воздухе производственных помещений не должна превышать ПДКр.з., в воздухе для вентиляции производственных помещений - 0,3 ПДКр.з.; в атмосферном воздухе населенных пунктов - ПДК м.р.; в зоне отдыха и курортов - 0,8 ПДК м.р..

Нормы ПДК служат исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газопылеулавливающих и кондиционирующих систем, контролирующих приборов и систем сигнализации.

Основные организации, контролирующие выбросы предприятий в атмосферный воздух, - санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.

Для предотвращения загрязнения атмосферы введены нормативы на выбросы вредных веществ непосредственно из каждого источника (труба, шахта и т.д.). Государственным стандартом (1990 г.) установлены величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу:

ПДВ - количество вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени (г/с), которое в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает приземной концентрации примеси, превышающей значение ПДК. Это научно-технический норматив для конкретного источника загрязнения, обязательный для данного предприятия.

Если в воздухе населенных мест концентрация превышает ПДК, а величина ПДВ по объективным причинам не может быть достигнута, то фактический выброс называется временно согласованным выбросом (ВСВ).

Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее распространены при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.

Санитарная очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО2, СО, оксидов азота, 8O2, от взвешенных частиц. Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров, скрубберов.

Гидросферой называют водную оболочку Земли. Это совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод. Гидросфера - самая тонкая оболочка нашей планеты, она составляет лишь 10-3% общей массы планеты.

Роль воды во всех жизненных процессах общепризнана. Без воды человек может жить не более 8 суток, за год он потребляет около 1 т воды. Растения содержат 90% воды. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды.

Вода необходима практически всем отраслям промышленности. Так, требуется воды на производство: 1 т чугуна - 50-150т; 1 т пластмасс - 500-1000 т; 1 т цемента - 4500 т; 1 т бумаги - 100 000 т. На электростанциях мощностью 300 тыс. кВт расход воды составляет 300 млн т/год. Указанные производства требуют только пресную воду.

Хозяйственная деятельность человека привела к заметному сокращению количества воды в водоемах суши: мелеют водоемы, исчезают малые реки, высыхают колодцы, снижается уровень грунтовых вод. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает урожайность окрестных хозяйств.

Деградация природных вод связана в первую очередь с увеличением солесодержания. Основная причина засоленности вод - истребление лесов, распашка степей, выпас скота. Вода при этом не задерживается в почве, не увлажняет ее, не пополняет почвенные источники, а скатывается через реки в море. В качестве мер, принятых в последнее время для снижения засоленности рек, используется посадка лесов, предпринимаемая, например, в Саратовской области.

Громаден объем сброса дренажных вод. Системы орошения потребляют обычно 1-2 тыс. м3/га, их минерализация составляет до 20 г/л. Огромен вклад в минерализацию воды сброса промышленных стоков.

Водоемы (в частности, пруды) представляют собой сложную экологическую систему, которая создавалась в течение длительного времени. В них непрерывно протекает процесс изменения состава примесей, приближающийся к состоянию равновесия. Значительные отклонения от состояния равновесия могут привести к гибели популяций водных организмов, т. е. к невозможности возврата к состоянию равновесия, а это приводит к гибели экосистемы. Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

· осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

· окисление (минерализация) органических примесей;

· окисление минеральных примесей кислородом;

· нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;

· гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и др.

Основные характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, мл, рН (водородный показатель), концентрация вредных примесей. Особенно большое значение для самоочищения водоемов имеет кислородный режим. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Сточные воды характеризуются следующими признаками:

· мутность воды - определяется с помощью мутномера: исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором, который приготовлен из каолина (или из инфузорной земли) на дистиллированной воде, выражается в мг/л;

· цветность воды - определяется сравнением интенсивности окраски испытуемой воды со стандартной шкалой. Выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют раствор солей кобальта;

· сухой остаток - масса солей и веществ, которые остаются после выпаривания воды (мг/л);

· кислотность - измеряется в единицах рН. Природная вода обычно имеет щелочную реакцию (рН > 7);

· жесткость - зависит от содержания солей Са2+ и Mg2+. Различают три вида жесткости воды: общая, обусловленная содержанием солей кальция и магния независимо от содержания анионов; постоянная, обусловленная содержанием ионов С1- и SOпосле кипячения в течение 1 ч (она не удаляется); устранимая (временная) - устраняется кипячением: Са (НСО3) 2 > СаСО3 + СО2 + Н2О. Жесткость измеряется в мг-экв/л солей магния и кальция (1 мг-экв соответствует 28 мг СаО) и в градусах (1° - количество солей кальция и магния, соответствующее 10 мг СаО в 1 л воды). 1° жесткости = 10 мг-экв = 2,8° жесткости;

· растворимый кислород - зависит от температуры воды и барометрического давления, измеряется в мг/л;

· биологическая потребность в кислороде (БПК) - количество кислорода, поглощаемое микроорганизмами в сточных водах. За критерий оценки БПК принята величина уменьшения количества растворенного кислорода в воде в течение 5 или 20 суток при температуре 20°С.

В зависимости от условий образования сточные воды делятся на три группы:

· бытовые сточные воды - стоки душевых, прачечных, бань, столовых, туалетов, от мытья полов и т.д. Их количество в среднем составляет 0,5-2 л/с. с 1 га жилой застройки города, они содержат примерно 58% органических и 42% минеральных веществ;

· атмосферные сточные воды, или ливневые, их сток неравномерен: 1 раз в год - 100-150 л/с. с 1 га; 1 раз в 10 лет - 200-300 л/с. с 1 га. Особенно опасны ливневые стоки на промышленных предприятиях. Из-за их неравномерности затруднены сбор и очистка этих стоков;

· промышленные сточные воды - жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке сырья. Расход воды при этом исчисляют из удельного водопотребления на единицу продукции.

Самым важным условием, необходимым для того, чтобы биохимические процессы в водоеме протекали правильно и обеспечивали самоочищение воды, является наличие в ней растворенного кислорода. Если кислорода недостаточно, то высшие организмы погибают. Органические соединения вместо окисления подвергаются анаэробному разложению с выделением сероводорода, углекислого газа, метана и водорода, создающих вторичные загрязнения водоема.

По санитарным нормам (СНИП) значение БПК в зависимости от типа природных водоемов не должно превышать 3-6 мг О2/лН2О. В сточных водах БПК составляет от 200 до 3000 мг/л, поэтому при сбросе в водоемы промстоков необходимо их чистить или сильно разбавлять.

Главным критерием качества воды и атмосферы в нашей стране являются ПДК. Но они установлены далеко не для всех веществ. Спуск в водоемы новых веществ, ПДК которых не определены, в нашей стране запрещен. Кроме того, часто используют значения ПДК не для сточных вод, а для водоема. Таким образом, появляется возможность достичь установленного ПДК простым разбавлением сточных вод, чем часто пользуются. Около половины сточных вод на Земле не подвергается специальной очистке перед сбросом в водоемы. Их обезвреживание заключается лишь в разбавлении чистой водой и самоочищении водоемов. Например, сточные воды заводов по производству полиэтилена и полистирола надо разбавлять в 30 раз; сточные воды от производства синтетического каучука - в 185 раз.

Сбросы сточных вод регламентируются также величиной ПДС (предельно-допустимого сброса) предприятия.

Таким образом, влияние хозяйственной деятельности человека на кругооборот воды в природе привело к:

· сокращению количества воды в водоемах суши;

· росту водопотребления;

· исчерпанию самоочищающей способности водоемов;

· деградации природных вод.

Выход из положения - создание замкнутых водооборотных систем. Помимо перечисленных выше факторов это связано с экономическими соображениями. Стоимость очистки сточных вод даже после значительного разбавления очень велика. В результате локальная очистка сточных вод только от характерных для данного вида стоков загрязнений для их повторного использования в том же производстве оказывается существенно дешевле их полной очистки в соответствии с требованиями санитарных органов.

Создание экономически радикальных замкнутых систем водного хозяйства - весьма трудная задача. Сложный химический состав сточных вод, разнообразие содержащихся в них соединений делают невозможной разработку универсальной бессточной технологической схемы. Можно говорить лишь об общих принципах создания и проектирования бессточных схем.

Основные виды загрязнения литосферы - твердые бытовые и промышленные отходы. На одного жителя в городе в среднем приходится в год примерно по 1 т твердых отходов, причем эта цифра ежегодно увеличивается.

В городах под складирование бытовых отходов отводятся большие территории. Удалять отходы следует в короткие сроки, чтобы не допускать размножения насекомых, грызунов, предотвращать загрязнение воздуха. Во многих городах действуют заводы по переработке бытовых отходов, причем полная переработка мусора позволяет городу с населением в 1 млн. человек получать в год до 1500 т металла и почти 45 тыс. т компоста - смеси, используемой в качестве удобрения. В результате утилизации отходов город становится чище, кроме того, за счет освобождающихся площадей, занятых свалками, город получает дополнительные территории.

Правильно организованная технологическая свалка - это такое складирование твердых бытовых отходов, которое предусматривает постоянную, хотя и очень долговременную, переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов.

На заводе по сжиганию бытовых отходов наряду с обезвреживанием происходит максимальное уменьшение их объема (до 90% исходного). Однако необходимо учитывать, что сами мусоросжигающие заводы могут загрязнять окружающую среду, поэтому при их проектировании обязательно предусматривается очистка выбросов в ОС. Производительность таких заводов по сжигаемым отходам приблизительно 720 т/с. при круглогодичном и круглосуточном режимах работы.

В сельскохозяйственных районах строятся заводы по переработке старой полиэтиленовой пленки. Например, из собранной за год (более 1500т), очищенной от грязи пленки получают 1300 т труб, которые используют в мелиорации и в крупнопанельных домах.

Твердые промышленные отходы и их переработка. В результате промышленной деятельности человека происходит загрязнение почвы, что приводит к выводу из строя земель, пригодных для сельского хозяйства. Основные виды промышленных отходов - шлаки тепловых электростанций и металлургических заводов, породные отвалы горнодобывающих предприятий и горнообогатительных комбинатов, строительный мусор и т.д. В особую группу выделяют загрязнение почвы нефтепродуктами и другими химическими веществами (в авиационной и других технологиях - это твердые осадки гальванованн и продукты травления металлов), которые пагубно воздействуют на почвенные микроорганизмы и корневую систему растений.

Объем извлекаемой из недр горной массы в нашей стране составляет свыше 15 млрд. т/год. В хозяйственный оборот вовлекается около трети всего минерального сырья, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добытых полезных ископаемых. Очевидно, что нельзя без конца наращивать и без того колоссальные потоки отходов и попутных продуктов.

В железосодержащих шламах аглофабрик черной металлургии, например, содержится больше железа, чем в добываемой руде. Вместе с тем промышленность стройматериалов и стройиндустрия добывают и потребляют ежегодно 3,5 млрд т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена отходами. Хозяйство нашей страны несет также огромные потери, связанные со складированием отходов. В результате только на транспортировку 1 т отходов и содержание отвалов расходуются огромные средства.

Строительство комбинированных производств и отдельных технологических установок по переработке отходов особенно целесообразно в промышленных районах с большой потребностью в строительных материалах, изделиях, конструкциях. Например, методом катализированной кристаллизации стекла на основе доменных шлаков у нас в стране получают шлакоситаллы. Высокие физико-механические и физико-химические свойства шлакоситаллов, в первую очередь их износостойкость и химическая устойчивость, в сочетании с декоративностью делают их ценнейшим строительным материалом.

Груды старых шин от автомобилей различных марок на территории Чеховского регенераторного завода под Москвой - уже не свалка, а склад исходного сырья для производства резиновой крошки и регенерата - пластичного материала, частично заменяющего каучук в различных резиновых изделиях, в том числе и в новых шинах. Одна тонна регенерата - продукта переработки старых покрышек, позволяет сэкономить 400 кг синтетического каучука.

Все развитые страны имеют планы по созданию чистых (так называемых безотходных) технологий. В России в 1991г. была разработана программа, в которой предусматривался в целях комплексной переработки природных ресурсов и сырья переход на безотходные и малоотходные производства. При этом обеспечивались независимость экологической экспертизы и создание кадастра вторичных ресурсов для учета вторичного сырья. Однако этот процесс сильно затягивается, что усугубляет положение с охраной литосферы на территории России и стран СНГ.



Задача 1

Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов

№ варианта	Условное название предприятия, загрязняющее вещество	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Температура ГВС, 0С	Скорость выхода смеси, м/с	Выброс загрязняющего вещества, г/с
3	«ХИМИК» диоксид серы оксид углерода сажа фенол	33	1,2	100	4	1,0 1,2 4,8 3,3

Для предприятия рассчитать уровни загрязнения атмосферного воздуха выбросами предприятия на расстоянии 300 м от источника выбросов.

1. Определение максимальной концентрации вредного вещества в атмосферном воздухе

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества:

С_max=,

где А- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы ;

М(г/с)- масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в ед. времени;

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н(м)- высота источника выброса над уровнем земли;

-безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; Т,⁰С- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в (в задачах Т_в = 25,2С);

V(м³/с)- расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

где D (м)--диаметр устья источника выброса; _о (м/с)-средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Из описания следует, что А =160, F=1, =4 м/с, =1, Т=100-25,2=74,8⁰С

=3,14*1,2²/4*10=0,11 м³/с

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_m, v_m^/:

f =1000= f<100

v_м =0, 65=0,65* v_{м >2}

v_м^/ =1, 3=1,3



Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам:

при f<100 m==

Коэффициент n при f<100 определяется в зависимости от v_m формулам n=1 при v_m?2;

3. Расстояние x_m(м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с(мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_м, определяется по формуле:

X_м=

где безразмерный коэффициент d при f<100 находится по формулам:

d=7*

X_м =

C_м (диоксид серы)=

C_м (оксид углерода)=

C_м (сажа)=

C_м (фенол)=

Значение опасной скорости u_m (м/с) на уровне флюгера, при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ С_м в случае f<100, определяется по формулам:



uм = хм (1+0,12) при хм > 2

uм =2,112(1+0,12)=4,48 uм =4,5 м/с

Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов.

Х- заданное расстояние до источника выбросов

При 1< х/хм<8 300/=1,13, поэтому

S₁== 0,86

S₁- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/х_м

При опасной скорости ветра u_m приземная концентрация вредных веществ С(мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х(м) от источника выброса определяется по формуле

С=S₁C_м,

С_{300диоксид серы}=0,86*0,122=0,104

С_{300 оксид углерода =}0,86*0,127=0,109

С_{300 сажа} =0,86*0,342=0,294

С_{300 фенол}=0,86*0,287=0,246

Для каждого загрязняющего вещества рассчитаем величину отношения его концентрации на расстоянии 300 м от источника выбросов к ПДКсс.

Диоксид серы С₃₀₀/ ПДКсс=0,103/0.3=0,343

Оксид углерода С₃₀₀/ ПДКсс=0.109/0,4=0,275

Сажа С₃₀₀/ ПДКсс=0,294/0,05=5,88

Фенол С₃₀₀/ ПДКсс=0,246/0,003=82,0



Результаты расчетов

Предприятие Химик
Загрязняющее вещество (ПДКсс,мг/м3)	М, г/с	Cм , мг/м3	C300, мг/м3	С300/ПДКcc
Диоксид серы	1,0	0,122	0,104	0,343
Оксид углерода	1,2	0,127	0,109	0,275
сажа	4,8	0,342	0,294	5,88
фенол	3,3	0,287	0,246	82,0
Н=33м; D=1,2 м; Т =100 С; ДT = 74,8 С; V1 = 0,11;
f =0,23; vм =2,25; m = 3,34; n= 1; Хм = 623,7 M;
uм = 4,5 м/с; x/xм = 1,13; S1 = 0,86

Выводы:

1) Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 300 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «Химик» составляет по диоксиду серы 0,343 ПДКс.с., оксиду углерода- 0,275 ПДКс.с., по саже - 5,88 ПДКс.с., по фенолу - 82,0 ПДКс.с.

2) Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «Химик» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов фенола и сажи.

Определение границ санитарно-защитной зоны предприятий

Размеры СЗЗ в зависимости от розы ветров определяются по формуле

L = ХЧP/P₀ ,

Для нахождения величины х при условии 1 < х/х_м ? 8 следует использовать формулу



Х = 2,77 х_м

Х диоксид серы = 2,77 *623,7

Х оксид углерода= 2,77 *623,7

Х сажа = 2,77 *623,7

Х фенол = 2,77 *623,7

L - расстояние от источника выбросов до границы СЗЗ

Х - расстояние до участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющего вещества равна 1 ПДКс.с.

Р - среднегодовая повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, %;

Р0- повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, %. Для расчетов имеет место следующая роза ветров

С	-13%	Ю	- 27%
С - В	-7%	Ю - З	- 24%
В	-5%	З	- 12%
Ю - В	-5%	С - З	- 7%

Рс / Pо = 13/12,5 =1,04

Рс-в/Ро= 7/12,5 =0,56;

Рв/Ро= 5/12,5 =0,4;

Рю-в/Ро= 5/12,5 =0,4;

Рю/Ро=27/12,5 =2,16;

Рю-з/Ро= 24/12,5 =1,92;

Рз/Р₀= 12/12,5 = 0,96;

Рс-з/Ро= 7/12,5 =0,56;

lю = 10611,0 х 2,16 = 22919,6 м;	lю-в = 10611,0 х 0,4 = 4244,0 м;
lв = 10611,0 х0,4=4244,0 м;	lc-в =10611,0 х 0,56 = 5942.12 м,
Lc = 10611,0 х 1,04 = 11048,96 м;	Lc-з = 10611,0 х 0,56 = 5942.12 м;
Lз = 10611,0 х 0,96 = 111035,44 м;	lю-з = 10611,0 х 1,92 = 20373,12 м.

ВЫВОД: размеры санитарно - защитной зоны предприятия Химик определяются выбросами фенола.



Список использованных источников

Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа-человек-техника: Учебник для вузов / Под общ. ред. А.П. Кузьмина - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.

Кузьмин А.П., Микуров А.И. Экологическая характеристика предприятий энергетики, промышленности и транспортно-дорожного комплекса: Учебное пособие. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2004. - 166 с.

Безопасное обращение с отходами производства и потребления. Учебно-методическое пособие. Комитет природных ресурсов по Курганской области. Курганский территориальный центр экологического консалтинга ООО «Экоцентр», Курган: ГИПП «Зауралье».-2000.-183с.

Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей. / Под ред. О.Н. Русака. - СПб.: ЛТА, 1997. - 293с.

Беспамятнов Г.П., Кротов Ю. А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985. 528 с.

Доклад «Природные ресурсы и охрана окружающей среды». - Курган: Комитет природных ресурсов по Курганской области, 2001.

Инструкция по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. - Л.: 1990.

Источники загрязнения среды обитания: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 330100/ Сост. А. П. Кузьмин, С. П. Левашов, А. И. Микуров - Курган: Изд-во КГУ, 2000.

Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух.- М.:ЦБНТИ речного транспорта, 1993.-22 с.

Методика по определению выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях ГОСКОМНЕФТЕПРОДУКТА РСФСР. -Астрахань. БНТИ, 1988.-73.с.

методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ для автотранспортных предприятий. - М.: НИИАТ, 1991.

Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный нормативный документ ОНД-86. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов (на основе удельных показателей). М: НИИАтмосфера, «ИНТЕГРАЛ».1997.-20 с.

Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей). НИИАтмосфера, «ИНТЕГРАЛ», 1997.-35 с.

Размещено на Allbest.ru

...