Физиологические характеристики шума. Методы контроля качества воздушной среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Физические и физиологические характеристики шума, принцип нормирования

2. Средства и методы защиты от шума

3. Основные источники и состав загрязнений атмосферы. Среднесуточная и максимально разовая предельно допустимая концентрация вредных веществ. Методы контроля качества воздушной среды

Список использованной литературы

1. Физические и физиологические характеристики шума, принцип нормирования

Шум как гигиенический фактор - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятные субъективные ощущения.

Шум как физический фактор представляет собой волнооборазно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер.

Шум классифицируют по следующим признакам:

1. По характеру спектра:

- широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный, в спектре, которого имеются выраженные дискретные тона.

Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

2. По временным характеристикам:

- постоянный, уровень звука, которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187;

- непостоянный, уровень звука, которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ А при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187.

Непостоянный шум следует подразделять на:

- колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

- прерывистый, уровень звука, которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1с. и более;

- импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с., при этом уровни звука, измеренные в дБ AI и дБ А соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера по ГОСТ 17187, отличаются не менее чем на 7 дБ.

3. По частоте:

- низкочастотный;

- среднечастотный;

- высокочастотный.

4. По природе возникновения:

- механический;

- аэродинамический;

- гидравлический;

- электромагнитный.

К физическим характеристикам шума относятся - скорость распространения; частота; мощность; давление звука (звуковое давление); громкость.

Скорость распространения звука. Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе - примерно 330 м/с, в жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Например, скорость звука в воде равна 1,4 км/с, а в стали - 4,9 км/с.

Частота шума. Основной параметр шума - его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты - 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду. Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000 Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц. Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам. Мощность звука какой-либо установки - это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, так как спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Например, сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт. Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах - децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов. Уровень мощности звука в дБ - функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W0, равному 10 - 12Вт.

Уровень мощности рассчитывается по формуле: Lw = 10lg(W/W0). Например, если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0,001 Вт, то уровень мощности - 90 дБ. Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции. Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием. Уровень давления звука (Lp) - это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ и измеряется по формуле:

Lp = P/P0

Здесь P - давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P0 = 2 мкПа - контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так: Lp = Lw - lgr - 11. Например, мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 - lg10 - 11) дБ = 66 дБ. Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так: Lp2 = Lp1 - 20*lg (r2/r1). Например, уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 - 20*lg10) дБ = (65 - 20) дБ = 45 дБ. Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума. Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки). Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измеряемый шум, называется уровнем громкости данного шума. При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На частоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/м2.

Нормирование шума. Основная цель нормирования шума на рабочих местах -- это установление предельно допустимого уровня шума (ПДУ), который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень шума -- это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму. Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах регламентированы СН 2.2.4/2.8.562-96 “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”, СНиП 23-03-03 “Защита от шума”. Мероприятия по защите от шума. Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, а также средств индивидуальной защиты. Разработка шумобезопасной техники -- уменьшение шума в источнике -- достигается улучшением конструкции машин, применением малошумных материалов в этих конструкциях.

Средства и методы коллективной защиты подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические. Защита от шума акустическими средствами предполагает звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные). Архитектурно-планировочные методы -- рациональная акустическая планировка зданий; размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов; рациональное размещение рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека. Организационно-технические мероприятия -- изменение технологических процессов; устройство дистанционного управления и автоматического контроля; своевременный планово-предупредительный ремонт оборудования; рациональный режим труда и отдыха.

Если невозможно уменьшить шум, действующий на работников, до допустимых уровней, то необходимо использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ) -- противошумные вкладыши из ультратонкого волокна “Беруши” одноразового использования, а также противошумные вкладыши многократного использования (эбонитовые, резиновые, из пенопласта) в форме конуса, грибка, лепестка. Они эффективны для снижения шума на средних и высоких частотах на 10-15 дБА. Наушники снижают уровень звукового давления на 7-38 дБ в диапазоне частот 125-8 000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, оголовья, каски, которые снижают уровень звукового давления на 30-40 дБ в диапазоне частот 125-8 000 Гц.

2. Средства и методы защиты от шума

Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты. Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний, как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума - механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижается на 10...15 дБ), зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчатоременными передачами, металлических деталей - деталями из пластмасс. Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и пористые материалы (минеральный войлок, стекловата, поролон и т.п.).

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготовляют из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита и ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10...15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха. Так, наушники ВЦНИОТ снижают уровень звукового давления на 7...38 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц. Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30...40 дБ в диапазоне частот 125...8000 Гц.

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты, работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например, замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т.п. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов.

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче, а также при контактных смазках и т.д. операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.

Во время ремонта, испытания, отработки режима и налаживания установки, когда возможен кратковременный контакт с жидкостью или ультразвуковым инструментом, в котором возбуждены колебания, для защиты рук необходимо применять две пары перчаток: наружные - резиновые и внутренние - хлопчатобумажные или перчатки резиновые технические по ГОСТ 20010-14. В качестве средств индивидуальной защиты работающих от воздействия шума и воздушного ультразвука следует применять противошумы, отвечающие требованиям ГОСТ 12.4.051-78.

При разработке нового и модернизации существующего оборудования и приборов должны предусматриваться меры по максимальному ограничению ультразвука, передающегося контактным путем, как в источнике его образования (конструктивными и технологическими мерами), так и по пути распространения (средствами виброизоляции и вибропоглощения). При этом рекомендуется применять:

- дистанционное управление для исключения воздействия на работающих при контактной передаче;

- блокировку, т.е. автоматическое отключение оборудования, приборов при выполнении вспомогательных операций - загрузка и выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и т.д.;

- приспособления для удержания источника ультразвука или обрабатываемой детали.

Ультразвуковые указатели и датчики, удерживаемые руками оператора, должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц, удобное для работы расположение и соответствовать требованиям технической эстетики. Следует исключить возможность контактной передачи ультразвука другим частям тела, кроме ног. Конструкция оборудования должна исключать возможность охлаждения рук работающего. Поверхность оборудования и приборов в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м град.

Рис. 1. Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения

Классификация средств коллективной защиты от шума представлена на рис. 1. Акустические в свою очередь подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители. При наличии в помещении одиночного источника шума, уровень интенсивности L (дБ) можно рассчитать по формуле:

L = 10lg J/J_o

В том случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, находящихся в помещении, их интенсивности складывают: J = J₁ + J₂ + ... + J_n. Разделив левую и правую части этого выражения на J₀ (пороговую интенсивность звука) и прологарифмировав, получим:

L = 10lgJ/J₀ = 10lg(J₁ /J₀ + nJ₂ /J₀ + ... + J_n /J₀)

L = 10lg(10^0,1L₁ + 10^0,1L₂ + ... + 10^0,1L_n)

где L₁, L₂ ,..., L_n - уровни интенсивности звука, создаваемые каждым источником в расчетной точке при одиночной работе.

Если имеется п источников шума с одинаковым уровнем интенсивности звука L_i, то общий уровень интенсивности звука:

L = L_i+ 10lgn

Установка звукопоглощающих облицовок и объемных звукопоглотителей увеличивает эквивалентную площадь поглощения. Для облицовки помещения используются стекловата, минеральная и капроновая вата, мягкие пористые волокнистые материалы, а также жесткие плиты на минеральной основе, т.е. материалы, имеющие высокие коэффициенты звукопоглощения.

Эффективность снижения уровня шума (ДL, дБ) в помещении:

ДL = L - L_доп,

где L - расчетный уровень интенсивности звука (или звукового давления), дБ; L_доп - допустимый уровень интенсивности звука (звукового давления), дБ, согласно действующим нормативам.

Эффективность установок облицовок (дБ) можно приближенно определить по формуле:

L = n10lgA₂ A₁,

где А₂ и А₁ - соответственно эквивалентная площадь поглощения после и до установки облицовки.

Эквивалентная площадь поглощения:

A = б_ср S_пов,

здесь б_ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью S_пов.

Эффективность звукоизоляции однородной перегородки (дБ) рассчитывается по формуле:

ДL_з = 20lgGf - 4,75,

где G - масса одного м² перегородки, кг; f - частота, Гц.

Видно, что снижение шума за счет установки перегородки зависит от ее массивности и от частоты звука. Таким образом, одна и та же перегородка будет более эффективной на высоких частотах, чем на низких.

Эффективность установки кожуха ДL, (дБ):

ДL = L_з + 10lgб,

где б - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха, L_з - звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по формуле.

Методы и средства коллективной защиты от вибрации. Классификация методов и средств защиты от вибрации представлена на рис. 2.



Рис. 2. Классификация методов и средств защиты от вибрации

Виброизоляцией называется уменьшение степени передачи вибрации от источника к защищаемым объектам. Виброизоляцию можно оценивать через коэффициент передачи:

K_п = 1 / f / f₀ - 1,

где f и f₀ - частота возмущающей силы и собственная частота системы при наличии виброизолирующего слоя (Гц).

Эффективность виброизоляции определяется по формуле:

B_L = 20lg1 / K_п

Чем выше частота возмущающей силы по сравнению с собственной, тем больше виброизоляция. При f < f₀ возмущающая сила целиком передается основанию. При f = f₀ происходит резонанс и резкое усиление вибрации, а при f > 2f₀ обеспечивается виброизоляция, пропорциональная коэффициенту передачи.

Собственная частота системы:

f₀ = 1/2р vq(m) = 1/2р vg(x)

где q - жесткость виброизолятора;

g - ускорение свободного падения;

х - статическая осадка виброизолятора под воздействием собственной массы.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки могут устанавливаться на амортизаторы (резиновые, металлические или комбинированные) или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупругого слоя. Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвенная система виброизоляции, когда между рукой и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.

Выбор гашения вибрации осуществляется за счет активных потерь или превращения колебательной энергии в другие ее виды, например в тепловую, электрическую, электромагнитную. Виброгашение может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов с большими внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглощающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкции соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.

3. Основные источники и состав загрязнений атмосферы. Среднесуточная и максимально разовая предельно допустимая концентрация вредных веществ. Методы контроля качества воздушной среды

Атмосфера - это газовая оболочка Земли. Ее масса составляет 5,910¹⁵ т. Атмосфера имеет слоистую структуру. До высоты 100 км состав воздуха практически не меняется. Выше 100 км атмосфера состоит, в основном, из кислорода и азота. Выше 150 км весь кислород находится в атомарном состоянии. Выше 400 км все газы находятся в атомарном состоянии. Выше 600 км в атмосфере начинает преобладать гелий. Выше 2000 км в атмосфере преобладает водород.

Охрана атмосферного воздуха - ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды - пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья. Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию: предохраняет Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, при отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т.д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции. Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественные источники загрязнения бывают земного и космического происхождения.

К космическим источникам относится, например, космичес-кая пыль, которая образуется из остатков сгоревщих метеоритов при их прохождении атмосферы. Ежегодно на Землю выпадает от 2 до 5 млн. т. космической пыли. Источниками загрязнения атмосферного воздуха земного происхождения является природная пыль: неорганическая (на-пример, выветривание пород), органическая (пыльца растений) и дым. Природная пыль является постоянной составной частью атмосферы. К естественным загрязнителям воздуха относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных, степных и торфяных пожаров, испарения с поверхности морей, споры растений, продукты разложения растений и животных и др.

Естественное загрязнение атмосферы не угрожает биогеоценозу и безвредно для живых организмов. Искусственные загрязняющие вещества (антропогенное загрязнение) - это радиоактивные (эксплуатация реакторов, атомные взрывы), химические (выбросы предприятий) и прочие. По своим масштабам антропогенное загрязнение значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха. В зависимости от масштабов распространения выделяют следующие типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное:

- местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.);

- при региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета;

- глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

Выброс в атмосферу главных загрязнителей в мире и в России приведен в таблице 1.

Таблица 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 1998 г. (По данным Министерства здравоохранения)

Вещества	Диоксид серы	Оксиды азота	Оксид углерода	Твердые частицы	Всего
Суммарный мировой выброс, млн. т	99	68	177	57	401
Россия (с учетом всех источников), %	12	5,8	5,6	12,2	13,2

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха.

Тепловые и атомные электростанции. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO₂ и SO₃, 120-140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС): радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли.

Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы - отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биосистемы в целом.

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат следующие токсичные соединения: альдегиды, оксиды азота и углерода и особо опасные соединения свинца (в случае применения этилированного бензина). Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системы автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Перенос загрязнений в атмосфере. Количество солнечной энергии, поступающей на поверх-ность Земли, в разных местах неодинаково. В результате атмосфера нагревается неравномерно, что является причиной крупномасштабных воздушных течений - циркуляции атмос-феры. Благодаря циркуляции происходит усреднение основного компонентного состава атмосферы и перенос водяного пара от океанов к континентам.

Кроме крупномасштабных воздушных течений в нижних слоях атмосферы возникают местные циркуляции - ветер. Наряду с горизонтальным перемещением воздушных масс, возникают пульсации в вертикальной и продольной ветру направлениях, которые нужно учитывать, создавая математи-ческие модели процессов переноса загрязняющих примесей в атмосфере. При математическом моделировании процессов переноса веществ в атмосфере принимают следующие обозначения. Направления осей: ОX - соответствует направлению ветра и параллельно поверхности земли, ОY - перпендикулярно направлению ветра и параллельно поверхности земли, ОZ - перпендикулярно поверхности земли; турбулентные пульсации вдоль осей обозначают соответственно U, V, W. Изменение концентрации некоторого вещества в атмосферном воздухе описывается уравнением турбулентной диффузии:

,

где С - концентрация вещества; - время; - коэффициент изменения концентрации за счет превращений; - коэффициенты турбулентной диффузии по осям.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Направления осей в задаче моделирования распространения примеси в атмосфере

Коэффициент турбулентной диффузии - это коэффициент пропорциональности между средним потоком примеси в атмосфере и градиентом ее осредненной концентрации. При равенстве коэффициентов наблюдается изотропная турбулентная диффузия. Решение уравнения дает возможность рассчитать концентрацию загрязняющего вещества на различных расстояниях от места выпуска. Для упрощения решения вводят различные ограничения:

- считают процесс выпуска квазистационарным, т.е. ;

- пренебрегают процессом превращения веществ, т.е. ;

- считают, что распространение вещества в направлении, перпендикулярном направлению, ветра незначительно, т.е. .

Но даже такие упрощения не делают решение уравнения турбулентной диффузии достаточно простым. Поэтому на практике прибегают к различным способам упрощения процедуры моделирования распространения загрязняющего вещества в атмосферном воздухе при различных метеорологических условиях. Основной прием, который используется в России в настоящее время, это моделирование согласно методике, разработанной в Государственной геофизической обсерватории им. Воейкова в 1986 году, получившей название ОНД-86 (Общесоюзный нормативный документ). По этой методике математическая модель распространения вещества в турбулентной атмосфере представляется состоящей из трех подмоделей:

- первая - модель, описывающая распространение вещества от источника выбросов до расстояния, на котором достигается максимально возможная концентрация вещества (Х_мах);

- вторая - в диапазоне расстояний от Х_мах до 8Х_мах;

- третья - на расстоянии свыше 8Х_мах.

Методы контроля качества воздушной среды. Полностью отказаться от выбросов вредных веществ в атмосферу практически невозможно. Но так как многие вещества вредны или опасны для человека, животных и растений, то необходимо вводить обоснованное ограничение введения веществ в атмосферу. Комитет экспертов Всемирной организации здравоохранения опубликовал для наиболее распространенных в атмосферном воздухе веществ перечень допустимых уровней загрязнения, осредненных за различные периоды: среднегодовые, среднесуточные, среднепериодические. Например, среднегодовой уровень загрязнения оксидом серы допустим до 60 мкг/м³. Промышленные выбросы нередко содержат специфические вещества. Для учета и контроля их в каждом государстве разработаны критерии (нормативы) качества воздуха. Основным показателем в России является критерий «предельно допустимая концентрация» (ПДК). Впервые он был учрежден в 1971 году для 120 веществ. Практически каждый год он пополняется и сейчас определены уже ПДК для более 3000 химических веществ. ПДК - максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом. Для веществ, которые предприятия вынуждены выбрасы-вать в атмосферу, но на данный момент не имеющих ПДК, используют критерии ОБУВ.

ОБУВ - временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, установленный рассчетным методом для целей проектирования промышленных пред-приятий (ГОСТ 17.2.01-76). Существуют два типа ПДК для веществ в атмосферном воздухе: ПДК для рабочей зоны (ПДК_р.з.) и ПДК для населенных пунктов (ПДК_а.в.). ПДК_а.в. - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая на протяжении всей жизни не оказывает на человека вредного влияния. ПДК_р.з. - это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных) работе при 8-часовом рабочем дне в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современ-ными методами исследования. Под рабочей зоной понимается пространство высотой 2 метра над уровнем пола или земли, на которых находятся места постоянного или временного пребы-вания рабочих. Почему введено такое разделение? На предприятии воздухом дышат практически здоровые, прошедшие медицин-ский контроль рабочие. В населенных пунктах дышат дети, пожилые, больные люди. Поэтому ПДК_р.зПДК_а.в. Например, для диоксида серы ПДК_р.з= 10мг/м³, а ПДК_а.в= 0,5 мг/м³.

Список использованной литературы

шум загрязнение атмосфера

1. Комков Б.Д. "Справочник по охране труда на хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях." - М.: Колос, 1999.

2. Теплов А.Ф. "Охрана труда в отрасли хлебопродуктов." - М.: Агропромиздат, 2001.

3. Новицкий О.А. "Охрана труда в отрасли хлебопродуктов." - М: Колос, 1998.

4. Семенов Л.И., Теслер Л.А. "Взрьвобезопасность элеваторов, мукомольных и комбикормовых заводов." - М.: Агропромиздат, 2002.

5. Петров А.П. "Пожарная безопасность предприятий агропромышленного комплекса." - М: Стройиздат, 1997.

6. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. "Охрана окружающей среды." - М.: Стройиздат, 1988.

7. Штокман Е.А. "Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности." - М.: АСВ, 1997.

8. "Справочная книга для проектирования электрического освещения" Под редакцией Кноринга Г.М. - Л.: Энергия, 1996.

9. Долин П.А. "Основы техники безопасности в электроустановках." - М.; Энергия, 1990.

10. Долин П.А. "Справочник по технике безопасности." - М.: Энерго-атомиздат, 1994.

11. Юдин Е.Я. "Борьба с шумом на производстве: Справочник" - М.: Машиностроение, 1995.

Размещено на Allbest.ru

...