Нормирование примесей в атмосфере

Размещено на http://allbest.ru

Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д. Ф. Устинова

НОРМИРОВАНИЕ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ

Выполнил

Студент Сапелко С.И.

Санкт-Петербург

2015

Введение

Примеси - это привнесенные в атмосферу вещества, которые либо не содержатся в природном воздухе, либо изменяют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха. Природа данных загрязнений различна. С развитием цивилизации преобладают именно антропогенные источники. Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидкостей и твердых частиц.

Примеси, поступающие в атмосферу, оказывают различное токсическое воздействие на организм человека. Классификация примесей описана в ГОСТ 17.2.1.01-76. Часто используется классификация по составу и по размеру. Мы будем использовать классификацию по составу. Ниже описаны воздействия некоторых из примесей.

Оксид углерода СО

Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает удушье (соединяется с гемоглобином крови, который становится неспособным переносить кислород к тканям).

Поскольку оксид углерода - бесцветный газ и не имеет запаха, это делает его особенно опасным.

Первичные симптомы отравления оксидом углерода возникают при концентрациях СО около 200-220 мг/м³ при длительности воздействия в течение 2-3 ч.

При несколько больших концентрациях СО появляется ощущение пульса в висках, головокружение.

При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает, поэтому допустимые концентрации СО в воздухе должны быть снижены приблизительно в 1,5 раза.

Оксиды азота NO_x (NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅)

Основной выбрасываемый оксид NO₂ не имеет цвета и запаха, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман - «смог».

Отравление оксидами азота начинается легким кашлем. При повышении концентрации NO_x возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль.

При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются кислоты HNO₃ и HNO₂, что приводит к отеку легких. При многочасовом воздействии переносимы концентрации не выше 70 мг/м³.

При концентрации оксидов азота 10-20 мг/м³ ощущается запах. При 3 мг/м³ не наблюдается никаких явлений. Оксиды азота взаимодействуют со многими материалами, разрушая их.

Диоксид серы SO₂

Бесцветный газ с острым запахом; уже в малых концентрациях (20-30 мг/м³) создает неприятный вкус во рту; раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути, при концентрациях около 50 мг/м³ образуя последовательно Н₂SО₃ и H₂SO₄. Порог запаха составляет 3-6 мг/м³.

В природе наиболее чувствительны к SО₂ хвойные и лиственные леса, так как SO2 накапливается в листьях и хвое. При содержании SO₂ в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м³ происходит усыхание сосны за 2-3 года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO₂ около 0,5-1,0 мг/м³.

Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.)

Обладают наркотическим действием, в малых концентрациях снижают активность, вызывают головную боль, головокружение и т. п. Так, при вдыхании в течение 8 ч паров бензина в концентрации около 600 мг/м³ возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Особую опасность представляют собой канцерогенные вещества - непосредственный контакт с ними живой ткани может привести к возникновению злокачественной опухоли.

Наиболее опасно попадание этих веществ в органы дыхания. Из организма канцерогенные вещества не выводятся.

К канцерогенным веществам относится бенз(а)пирен (С₂₀Н₁₂), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив (при температуре более 600° С), обнаруживается в саже, дымовых газах и отработавших газах автомобилей.

Альдегиды (главным образом формальдегид). При воздействии на человека вызывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути.

Запах формальдегида отмечается при концентрации 0,2 мг/м³. Длительное пребывание в атмосфере с концентрацией формальдегида от 1,0 до 9,5 мг/м³ приводит к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при содержании формальдегида до 20-70 мг/м³ отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница, сильное раздражение слизистых оболочек глаз.

Атмосферная пыль различного происхождения и химического состава постоянно присутствует в атмосфере. При неполном сгорании топлив образуется сажа, которая представляет собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90-95% состоящий из частиц углерода.

Сажа обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам и в том числе к бензапирену, что делает сажу весьма опасной для человека.

Источником атмосферной пыли является зола, образующаяся при сгорании топлив и в определенных количествах уносимая в атмосферу отходящими газами. В золе содержатся углерод, углеводороды в виде смол и масел и неорганические соединения.

Дисперсный состав пылей и туманов определяет их проникающую способность в организм человека, устойчивость пылевых выбросов в атмосфере и почти всегда является решающим фактором при выборе средств и способов защиты атмосферы от пылевых выбросов и туманов.

Особую опасность для человека представляют токсические тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5-10 мкм, поступающие в атмосферу с вентиляционными выбросами и легко проникающие в органы дыхания.

Характерные размеры частиц некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы приведены ниже:

По степени воздействия на организм человека пыли согласно ГОСТ 12.1.007-76 подразделяют на четыре класса опасности:

1. Чрезвычайно опасные

2. Высокоопасные

3. Умеренно опасные

4. Малоопасные

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация - количество вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях, обычно в мг/м³.

Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окружающую среду и относится к основным параметрам при нормировании допустимых концентраций примеси в атмосфере.

ПДК - это 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 действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу.

Максимальная разовая ПДК - основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, изменение биоэлектрической активности головного мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей.

Среднесуточная ПДК - для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Концентрации вредных веществ определяются по пробам, отобранным в течение 20-30 мин.

Наибольшая концентрация С каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации, т. е. С ПДКмакс.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ +... + С_n/ПДК_n ? 1

где С₁ С₂,..., С_n - концентрация вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂,..., ПДК_n - максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м³.

Эффектом однонаправленного действия (суммации) обладает ряд вредных веществ, например диоксиды серы и азота; диоксид серы и сероводород; сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная); этилен, пропилен, бутилен, амилен; озон, диоксид азота, формальдегид и др.

Например, высоту труб современных ТЭС рассчитывают из условия, что концентрации SO₂ и NO_x в приземном слое атмосферы удовлетворяют условию

С_SO2/ПДК_SO2+С_NOx/ПДК_NOx ? 1.

Ниже в таблице приведены допустимые концентрации некоторых наиболее характерных веществ, загрязняющих атмосферу в городах и населенных пунктах.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ)

канцерогенный токсический пыль атмосфера

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника и совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира.

Расчет ПДВ ведут в соответствии с СН 369-74. Если на территории предприятия действует несколько мелких одиночных источников выбросов (например, вентиляционные выбросы, выбросы от энергетических установок и т. п.), то устанавливают суммарный ПДВ для предприятия или объекта.

При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы необходимо учитывать значения фоновых концентраций вредных веществ в воздухе Сф от остальных источников загрязнения, действующих в данной местности. В этом случае необходимо выполнять условие

С + С_ф ? ПДК.

Контроль ПДВ ведут измерением концентраций примесей в течение 20 мин, а также в среднем за сутки, месяц, год.

СНиП 11-33-75 регламентируют допустимое содержание пыли в выбросах С_в (мг/м³) вентиляционного воздуха промышленных предприятий:

а) при объемном расходе воздуха более 15000 м³/ч С_в=100 К₂;

б) при объемном расходе воздуха 15000 м³/ч и менее С_в=(160-4Q_v)K₂, где Q_v - объемный расход воздуха, тыс. м³/ч; К₂ - коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения:

Нормирование содержания СО в отработавших газах ДВС, работающих на бензине, ведется в соответствии с ГОСТ 17.2.2.03-77.

Содержание СО контролируется на режиме холостого хода при двух частотах вращения коленчатого вала двигателя: минимальной n _мин.х.х и повышенной, равной 0,6 номинальной частоты холостого хода, т. е. 0,6 n_HOM.X.X.

Объемная доля СО в отработавших газах не должна превышать 1,5 и 1,0% соответственно для указанных режимов.

Методы контроля и приборы для измерения концентрации газообразных примесей в атмосфере

Отбор проб воздуха при анализе газо- и парообразных примесей осуществляется за счет протягивания воздуха через специальные твердые или жидкие поглотители, в которых газовая примесь конденсируется либо адсорбируется.

В последние годы в качестве сорбентов для концентрирования микропримесей используют растворимые не органические хемосорбенты, пленочные полимерные сорбенты (полисорбы, порапаки, тенаке и др.), позволяющие улавливать из загрязненного воздуха самые различные химические вещества.

Важным достоинством полимерных сорбентов являются их гидрофобность ( влага воздуха не концентрируется в ловушки и не мешает анализу) и способность сохранять в течении длительного времени без изменения первоначальный состав пробы.

Контроль концентраций газо - и парообразных примесей атмосферного воздуха производится с помощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль содержания в нем вредных примесей.

Для экспрессного определения токсичных веществ используют универсальные газоанализаторы упрощенного типа (УГ-2, ГХ-2 и др.), основанные на линейно - колористическом методе анализа. При просасывание воздуха через индикаторные трубки, заполненные твердом веществом - поглотителем, происходит изменение окраски индикаторного порошка.

Длина крашенного слоя пропорционально концентрации исследуемого вещества, измеряемой по шкале в мг/л.

Универсальный газовый анализатор УГ-2 серийно выпускаемой отечественной промышленостью, позволяет определить концентрацию 16 различных газов и паров.

Погрешность измерения не превышает +10% и -10% от верхнего предела каждой шкалы.

Основные мероприятия по защите окружающей среды

Защита окружающей среды - это комплексная проблема, требующая усилий ученых многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов промышленных предприятий является полной переход к безотходным и малоотходным технологиям и производствам.

Это потребует решение целого комплекса сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научно - технических достижений.

Важными направлениями экологизации промышленного производства следует считать: совершенствования технологических процессов и разработку нового оборудования с меньшим уровням выбросов примесей и отходов в окружающую среду; экологическую экспертизу всех видов производства и промышленной продукции; в замену токсичных отходов на нетоксичные; в замену неутилизируемых отходов на утилизируемые; широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды.

В качестве дополнительных средств защиты применяют: аппараты и системы для очистки газовых выбросов, сточных вод от примесей; глушители шума при сбросе газов в атмосферу; виброизоляторы технологического оборудования и др.

Эти средства защиты постоянно совершенствуются и широко внедряются в технологические и эксплуатационные циклы во всех отраслях народного хозяйства.

Дополнительные средства защиты окружающей среды применяют на транспорте и передвижных энергоустановках. Это - глушители, сажеуловители, нейтрализаторы отработавших газов ДВС, глушители шума компрессорных установок и ГТДУ, виброизоляторы рельсового транспорта и т.д.

Список использованной литературы

1. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. Л. Гидрометеоиздат, 1989 286с

2. Бредшнайдер Б., Курфюст И., Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль: Перевод с англ. Л.:1989. 288с.

3. ГОСТ 17.2.1.01-76 Атмосфера. Классификация выбросов по составу

4. ГОСТ 17.2.3.02-78 Правила установления допустимых выбросов в.в. промышленными предприятиями

Размещено на Allbest.ru