Исследование воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду при сушке древесины бука и дуба
Рассмотрение основных способов повышения экологической безопасности сушильных участков деревообрабатывающих производств. Ознакомление с результатами количественной оценки фурфурола и формальдегида в отработанном агенте сушки в производственных условиях.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.04.2017 |
Размер файла | 822,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Научный журнал КубГАУ, №70(06), 2011 года
Воронежская государственная лесотехническая академия
Исследование воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду при сушке древесины бука и дуба
Михайлова Юлия Сергеевна, аспирант
Платонов Алексей Дмитриевич, д. т. н., доцент
Воронеж
Аннотация
Статья посвящена повышению экологической безопасности сушильных участков деревообрабатывающих производств.
Ключевые слова: древесина, режим сушки, отработанный агент сушки, фурфурол, формальдегид, климатические условия, приземная концентрация, санитарная зона.
В процессе сушки из древесины удаляется влага, а вместе с ней и большое количество различных химических соединений растворенных в ней. В состав экстрагируемых веществ входят и вредные для человека вещества, однако фундаментальных исследований на данную тему не проводилось. Количественный и качественный состав экстрагируемых веществ из древесины во многом определяется температурой среды, влажностью древесины и формой удаляемой влаги.
Оценка состава отработанного агента сушки показала, что наибольшую опасность для окружающей среды и человека представляют вещества, экстрагируемые водой из древесины лиственных пород. В количественном и качественном отношении можно выделить фурфурол, относящийся к третьему классу опасных веществ и являющийся продуктом деструкции пентозанов, а также в меньших количествах формальдегид - относящийся ко второму классу. Данные вещества обладают суммационным эффектом, то есть при одновременном присутствии совместно с ацетоном и фенолом, которые в незначительных количествах также экстрагируются из древесины, их воздействие на окружающую среду уже будет совместным, а концентрации должны суммироваться.
Конструкции большинства сушильных камер предусматривают удаление испаряемой влаги и растворенных в ней веществ с отработанным агентом сушки. Поэтому представляет определенный практический интерес установление характера и степени воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду.
Количественная оценка фурфурола и формальдегида в отработанном агенте сушки была определена в производственных условиях на ЗАО «Рассвет» и ООО «Юглеспром», при сушке древесины бука и дуба. На данных предприятиях эксплуатируются однотипные по конструкции сушильные камеры емкостью 50 м3. Сушка древесины проводилась режимами, принятыми на предприятии, которые отличаются пониженной температурой на 5 єС и меньшей жесткостью на 1,5 єС на первой ступени по сравнению с рекомендованными РТМ [1]. Структура, содержание и изложение методики измерения концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны выполнено в соответствии требованиями ГОСТ 12.1.016-79, ГОСТ 8.010-90.
Рассмотрим характер рассеивания в атмосфере фурфурола и формальдегида, выбрасываемых с отработанным агентом сушки из одной сушильной камеры в летний и зимний периоды при опасной и неблагоприятной скорости ветра, представленный на рисунках 1-4.
Рисунок 1. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины бука в летний период при различной скорости ветра: 1 - кривая рассеивания при опасной скорости ветра 0,6 м/с; 2, 3, 4, 5 - кривые рассеивания при неблагоприятной скорости ветра 1 м/с, 3 м/с, 5 м/с, 7,5 м/с; 6 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Максимальные значения приземной концентрации, достигаются при опасной скорости ветра (когда наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и др.), которая обычно не превышает 1 м/с, на высоте флюгера 10 м. При других неблагоприятных значениях скорости ветра, как правило свыше 1 м/с, происходит более активное перемешивание воздушных масс в приземной части (на высоте 1,5…2,5 м от поверхности земли), что в свою очередь существенно уменьшает значения приземной концентрации, при этом пик максимальных значений удаляется от сушильной камеры.
Рисунок 2. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины дуба в летний период при различной скорости ветра: 1 - кривая рассеивания при опасной скорости ветра 0,24 м/с; 2, 3, 4 - кривые рассеивания при неблагоприятной скорости ветра 0,5 м/с, 1 м/с, 2 м/с; 5 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Анализ кривых представленных на рисунках 1-2 показывает, что при сушке древесины бука и дуба в летний при опасной и неблагоприятной скорости ветра до 7,5 м/с во всех случаях концентрация фурфурола и формальдегида превышает ПДК на границе санитарной зоны для столярно-плотничных и мебельных предприятий равной 50 м, а для бука и санитарную зону для лесопильных предприятий - 100 м.
Характер рассеивания этих веществ в атмосфере в холодный, зимний период года при температуре окружающего воздуха минус 20 єС, представлен на рисунках 3-4.
Рисунок 3. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида в зимний период при различной скорости ветра при сушке древесины бука: 1 - кривая рассеивания при опасной скорости ветра 0,85 м/с; 2, 3, 4 - кривые рассеивания при неблагоприятной скорости ветра 3 м/с, 5 м/с, 7,5 м/с; 5 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Анализ этих кривых показывает, что при отрицательной температуре окружающего воздуха в зимний период года происходит понижение максимальных значений приземной концентрации вредных веществ. Как показали результаты исследований, величина этого снижения во многом зависит от температуры окружающего воздуха. По сравнению с теплым периодом года снижение приземной концентрации составило около 1,7 раза при прочих равных условиях.
Снижение приземной концентрации в холодное время года (при температуре окружающего воздуха меньше +10 єС) увеличением перепада температуры отработанного агента сушки и температуры окружающего воздуха. Этот перепад повышает рассеивающую способность атмосферы, тем самым существенно снижает величину приземной концентрации и несколько уменьшает степень воздействия на окружающую среду отработанного агента сушки. экологический деревообрабатывающий фурфурол формальдегид
Рисунок 4. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида в зимний период при сушке древесины дуба при различной скорости ветра: 1 - кривая рассеивания при опасной скорости ветра 0,8 м/с; 2, 3 - кривые рассеивания при неблагоприятной скорости ветра 1 м/с, 2 м/с; 5 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Если температура с высотой падает, то создаются условия для интенсивного турбулентного обмена. Чаще всего неустойчивое состояние атмосферы наблюдается летом в дневное время. При таких условиях у земной поверхности отмечаются большие концентрации и возможны значительные колебания их со временем. Что наглядно показывают результаты выполненных исследований.
Рассеивающая способность атмосферы зависит не только от вертикального распределения температуры, но и скорости ветра. Скорость ветра способствует переносу и рассеиванию примесей, так как с усилением ветра возрастает интенсивность перемешивания воздушных слоев. Подъем примеси особенно значителен при нагретых выбросах. Что характерно для выбросов отработанного агента из сушильной камеры. Этим можно объяснить и существенное снижение максимальных значений приземной концентрации вредных веществ в приземном слое в холодное время года. Так величина суммационной приземной концентрации на отметке 50 м незначительно меньше, чем в летний период. На отметке 100 м понижение концентрации веществ в атмосферном воздухе уже более заметно.
Неустойчивость направления ветра также способствует усилению рассеивания по горизонтали, и концентрация у земли уменьшается.
Определенное негативное влияние на приземную концентрацию оказывает солнечная радиация. Отмеченные в последнее время климатические изменения в большинстве регионов нашей страны только усиливают воздействие выбросов на окружающую среду. Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере и формирование вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источников выбросов. Поэтому в результате фотохимического эффекта в ясные солнечные дни в загрязненном воздухе формируется фотохимический смог. Смог также формируется и при туманах.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что при постоянных объемах и составах промышленных выбросов в результате влияния метеорологических условий уровни загрязнения воздуха могут различаться в несколько раз. В связи с этим при оценке работы сушильных участков необходимо учитывать информацию о климатических условиях распространения примесей в атмосфере.
Как показали результаты лабораторных исследований и производственных испытаний значения приземной концентрации, и характер рассеивания в атмосфере фурфурола и формальдегида зависят от их количества в отработанном агенте сушки и во многом определяются условиями протекания процесса сушки древесины (рисунки 5-8).
Согласно рекомендациям РТМ древесину бука и дуба следует высушивать нормальными и форсированными режимами. В производственных условиях пиломатериалы указанных пород обычно высушивают менее жесткими режимами.
Рисунок 5. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины бука в летний период различными режимами при опасной скорости ветра: 1 - производственный режим; 2 - нормальный режим; 3 - форсированный режим; 4 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
В настоящее время значительная часть деревообрабатывающих предприятий производит процесс сушки древесины бука и дуба режимами, которые отличаются меньшей жесткостью по сравнению с нормативными рекомендованными РТМ. Эти режимы характеризуются и снижением температуры для древесины бука на первой ступени на 12…14 єС, на второй и третьей ступени 14…16 єС от рекомендованной РТМ. Для древесины дуба снижение температуры составляет на первой ступени 10…14 єС, на второй и третьей ступенях 8…15 єС.
Рисунок 6. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины бука в зимний период различными режимами при опасной скорости ветра: 1 - производственный режим I; 2 - нормальный режим; 3 - форсированный режим; 4 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Уменьшение жесткости применяемых режимов ? t на 1,5-2,0 % и снижение температуры агента сушки, безусловно, отражается на продолжительности процесса сушки [3]. При этом общая продолжительность процесса сушки древесины бука превышает рекомендованную РТМ на 30 %. При сушке древесины дуба были проанализированы два режима применяемых на некоторых деревообрабатывающих предприятиях. Продолжительность сушки первым (I) режимом превышает рекомендованную РТМ в 2…2,2 раза, а вторым (II) - в 3,0…3,3 раза. В лабораторных и производственных условиях были исследованы выбросы фурфурола и формальдегида при сушке древесины бука и дуба режимами, рекомендованными РТМ, а также режимами, применяемыми на ряде предприятий.
Рисунок 7. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины дуба в летний период различными режимами при опасной скорости ветра: 1 - производственный режим I; 2 - нормальный режим; 3 - форсированный режим; 4 - производственный режим II; 5 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
Анализ рисунков 5-8 показывает, что наибольшее количество вредных веществ из древесины выделяется при сушке производственными режимами, а наименьшее форсированными. Отмеченный характер выделения вредных веществ вызван тем, что при сушке производственными и мягкими режимами, отличающиеся большей продолжительностью и пониженной температурой, создаются более благоприятные условия для гидролиза и экстракции веществ из древесины (большей составляющей доли перемещаемой влаги в виде жидкости).
Так, по данным [2], чем выше температура и ниже влажность древесины, тем в большем количестве влага перемещается в виде пара. Так при температуре свыше 60єС, при достижении древесиной влажности соответствующей пределу гигроскопичности, отмечается резкое смещение доли движения влаги в общем потоке в сторону ее движения в виде пара. Подобное смещение в сторону перемещения влаги в виде пара будет способствовать и резкому снижению содержания количества водорастворимых веществ удаляемых из древесины с влагой, но увеличивать количество веществ удаляемых с паром.
Повышение температуры сушильного агента незначительно понижает концентрацию веществ в газах. Поэтому при сушке древесины форсированными режимами концентрация веществ в отработанном агенте сушке будет меньше при прочих равных условиях.
Рисунок 8. Кривые рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины дуба в зимний период различными режимами при опасной скорости ветра: 1 - производственный режим I; 2 - нормальный режим; 3 - форсированный режим; 4 - производственный режим II; 5 - ПДКм.р. по фурфуролу для жилой зоны
При сушке древесины бука и дуба нормальными и форсированными режимами отмечено снижение значений приземной концентрации вредных веществ, по сравнению с мягкими и производственными режимами. При этом значения максимальной приземной концентрации и характер рассеивания веществ в атмосфере при сушке нормальными и форсированными режимами отличаются незначительно, как в летний, так и в зимний периоды.
При сушке древесины дуба производственным режимом (I) достигаются максимальные значения приземной концентрации, как в летний, так и в зимний периоды. При сушке вторым производственным режимом (II) значения приземной концентрации сопоставимы с концентрацией при сушке нормальными и форсированными режимами, а зона рассеивания веществ при прочих равных условиях минимальная и на границе санитарной зоны для мебельных предприятий (50 м) не превышает ПДК для жилой зоны.
Анализ кривых рассеивания фурфурола и формальдегида при сушке древесины дуба показывает, что при небольших объемах сушки (до 50 м3) количество этих веществ за пределами санитарной зоны не превышает установленных значений ПДК для рабочей и жилой зон согласно ГОСТ 17.2.3.02-78.
Таким образом, можно отметить, что процесс сушки древесины не является экологически чистым. Как показали результаты исследований, в отработанном агенте сушки содержатся вещества, оказывающие негативное влияние на человека и окружающую среду. Установлено, что характер рассеивания этих веществ в атмосферном воздухе в основном зависит от климатических условий и технологических параметров проведения процесса сушки. Отмечено, что даже при небольших объемах сушки концентрация вредных веществ на границе санитарной зоны может превышать значения ПДК, установленные для жилой зоны.
Список использованной литературы
1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины [Текст] / ЦНИИМОД. ? Архангельск, 2001. - 132 с.
2. Кришер, О. Научные основы техники сушки [Текст] / О. Кришер. ? М., 1961. ? 536 с.
3. Серговский, П. С. О механизме движения влаги в древесине при конвективной сушке [Текст] / П. С. Серговский // Деревообраб. и лесохимическая пром-сть. - 1954. - № 2. - С. 3-9.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Организационно-правовые основы оценки воздействия на окружающую среду. Изучение состояния и тенденций развития системы экологической экспертизы в России. Порядок организации, стадии и основные этапы проведения оценки воздействия на окружающую среду.
курсовая работа [34,8 K], добавлен 08.02.2016Воздух как объект анализа, основные источники его загрязнения и актуальность данной проблемы на сегодня. Классификация загрязнителей воздуха, оценка их негативного воздействия на окружающую среду. Контроль за состоянием воздушного бассейна в Беларуси.
дипломная работа [114,2 K], добавлен 21.04.2013Оценка воздействия на окружающую среду винного завода. Комплексные мероприятия по обеспечению нормативного состояния окружающей среды. Заявление об экологических последствиях деятельности. Проведение общественных слушаний и экологической экспертизы.
дипломная работа [941,6 K], добавлен 23.12.2014Характеристика и методы оценки воздействия на окружающую среду, которая производится в целях определения экологических и иных последствий вариантов принимаемых управленческих и хозяйственных решений. Государственное регулирование в сфере недропользования.
курсовая работа [39,7 K], добавлен 18.03.2010Анализ негативного изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенных и природных воздействий. Исследование методов построения системы экологической безопасности. Закон необходимой регламентации воздействия человека на окружающую среду.
презентация [3,7 M], добавлен 16.02.2015Методы очистки сточных вод и системы водообеспечения. Гальваническое покрытие металла. Хромирование, цинкование и никелирование. Распространение цинкования и меднения. Влияние гальванических производств на окружающую среду. Загрязнение природных вод.
контрольная работа [29,4 K], добавлен 05.05.2009Понятие, правовая основа, принципы и методы, этапы проведения, процедура подготовки оценки воздействия на окружающую среду. Нормативы качества окружающей среды и продуктов питания, концентрации вредного вещества в единице объема, массы или поверхности.
контрольная работа [29,6 K], добавлен 31.03.2012Цели, задачи, основные принципы и субъекты процедуры оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС). Необходимость и характеристика методов проведения ОВОС для мелиоративных систем. ОВОС деятельности дождевальной машины Кубань-Л в Воронежской области.
реферат [723,3 K], добавлен 17.12.2010Экологический след - мера оценки воздействия человека на окружающую среду. Определение отношения к проблеме экологической безопасности в студенческой среде методом анкетирования. Проблемы отходов в России и пути ее решения в Оренбургской области.
контрольная работа [12,2 K], добавлен 20.02.2012Технология производства пластмасс. Исследование воздействия формальдегидов на окружающую среду. Обезвреживание газовых выбросов в производстве фенопластов. Расчет рассеивания в атмосфере вредных примесей с использованием программного комплекса "Эколог".
курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.10.2013Исследование особенностей воздействия на окружающую среду транспортно-дорожного комплекса, машиностроительной промышленности, металлургии, жилищно-коммунального хозяйства и стройиндустрии, энергетики, нефтехимической промышленности, сельского хозяйства.
курсовая работа [43,5 K], добавлен 03.03.2016Проведение противодеформационных работ на железной дороге и оценка воздействия ремонтной техники на окружающую среду. Разработка мероприятий и рекомендаций по снижению негативного воздействия оборудования на геологическую среду и атмосферный воздух.
дипломная работа [7,2 M], добавлен 13.01.2011Источники загрязнения атмосферного воздуха. Классификация загрязнителей. Их биологическое воздействие на организмы. Контроль за состоянием воздушного бассейна в Республике Беларусь. Методика определения твердых частиц, аммиака, фенола и формальдегида.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.04.2013Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). Общие представления, цель и задачи проведения ОВОС. Основные принципы ОВОС. Территории особой природной чувствительности. Стадии процесса ОВОС. Задачи развития методологии ОВОС, экологическая экспертиза.
контрольная работа [24,9 K], добавлен 07.02.2010Воздействие автозаправочной станции на окружающую среду и методы обеспечения ее экологической безопасности. Внедрение системы закольцовки паров бензина. Системы улавливания и фильтрации паров нефтепродуктов от резервуаров и от раздаточных колонок.
реферат [451,7 K], добавлен 05.08.2013Оценка загруженности участка улицы города автотранспортом, расчёт по нормативам ПДК уровня загрязнения атмосферного воздуха. Характеристика металлургического предприятия, анализ его воздействия на окружающую среду, пути снижения негативной нагрузки.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 21.03.2015Методы поиска и разведки газовых месторождений. Сооружение морских трубопроводов и оценка опасности этих участков. Обеспечение экологической безопасности при сооружении и эксплуатации нефтегазовых объектов. Геоэкологические риски газовой отрасли.
реферат [134,3 K], добавлен 30.04.2008Анализ влияния загрязняющих веществ при производстве кормовых дрожжей на окружающую природную среду. Расчет годовых выбросов вредных примесей; определение границ санитарно-защитной зоны для предприятия. Методы очистки сточных вод и газообразных выбросов.
курсовая работа [906,2 K], добавлен 25.08.2012Экологическая характеристика г. Тюмени. Почвенный покров в городе и пригородах. Расположение промышленных предприятий как фактор воздействия на окружающую среду. Сравнительный анализ влияния Тюменского аккумуляторного завода на окружающую среду.
курсовая работа [45,2 K], добавлен 05.02.2016Географическое положение и особенности климата Имеретинской низменности возле города Сочи. Исследование на предмет строительства на ее территории курортного поселка. Оценка воздействия на окружающую среду, обеспечение экологической безопасности.
реферат [13,4 K], добавлен 11.09.2009