Загрязнение воздуха в промышленных городах

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ПЕРВЫЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.М. СЕЧЕНОВА

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Образовательный департамент Института фармации и трансляционной медицины

Кафедра токсикологической и фармацевтической химии

Реферат

на тему: Загрязнение воздуха в промышленных городах

Работу выполнила

Студентка 5 курса

Филимонова Ольга



Общая характеристика воздушной среды современного города

Атмосферный воздух - это природная смесь газов приземного слоя атмосферы, сложившаяся в ходе эволюции Земли. Человечество обитает на дне «воздушного океана», который окружает земной шар оболочкой толщиной не менее тысячи километров. Масса этой оболочки приблизительно составляет пять квадратильонов тонн. Вдыхая каждую минуту от 5 до 100 л воздуха, человеку в сутки требуется его от 12 до 15 кг, а это значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде.

Нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и его определенной чистоты. В системе «человек - окружающая среда» приоритетное место по дозовому воздействию и возможным биологическим эффектам занимает атмосферный воздух, который относится к наименее управляемым со стороны человека средам. Качество воздушной среды селитебных зон во многом определяется количеством и близостью источников выбросов в атмосферу к местам проживания человека, структурой технологических процессов, применяемых в промышленности, мощностью предприятий - источников атмосферных загрязнителей.

В России более 2/3 населения проживает в условиях загрязнения атмосферного воздуха. По содержанию в атмосферном воздухе взвешенных частиц превышение гигиенических нормативов отмечается в 169 городах; бензапирена - в 157 городах, диоксида азота - в 103; формальдегида - в 117; фенола - в 30. Более чем в 100 городах России концентрации загрязняющих веществ в воздухе значительно превышают по санитарным нормам предельно допустимые уровни.

Число городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздуха за период 1999 - 2002 гг. увеличился на 38%.

Ведущую роль в загрязнении воздуха промышленно развитых городов играют автомобильные выбросы и выбросы различных предприятий. На сегодняшний день в городе Воронеже действуют 560 крупных и средних промышленных предприятия.

Ведущими отраслями промышленности являются машиностроение, химическая и нефтехимическая промышленность, электроэнергетика, промышленность строительных материалов, деревообрабатывающая, легкая, пищевая и фармацевтическая промышленность.

Выпускаются следующие основные виды продукции: синтетический каучук, шины, металлорежущие станки, кузнечно-прессовые машины, экскаваторы, телевизоры, строительный кирпич, керамические плитки, сборные железобетонные конструкции и изделия, туалетное и хозяйственное мыло, лекарственные препараты, трикотажные и швейные изделия, продукты питания.

От 13959 стационарных источников загрязнения атмосферы, из них 11882 организованных, в воздух города поступает 348 химических веществ, в том числе 17 веществ, обладающих канцерогенным действием.

Среди других объектов, способных воздействовать на качество атмосферного воздуха, выделяют предприятия химико-фармацевтической промышленности. Степень возможного загрязнения зависит технологических особенностей предприятия, применяемых химических веществ, состояния производственного оборудования, наличия очистных сооружений и т.д.

Виды атмосферных загрязнений и источники загрязнения воздушного бассейна

Все загрязнения атмосферного воздуха можно разделить на три вида:

1. твердые (пыль);

2. жидкие (пары);

3. газообразные.

Особый интерес представляют твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок - промышленных предприятий и отопительных систем. Как показывает практика, наибольшее значение имеют пылевые загрязнения, выбрасываемые в воздух энергетическими системами, поскольку количество последних постоянно возрастает. Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются:

1. зола;

2. недожог;

3. сажа.

Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6-12% (высокосортные угли) до 30-35% (низкосортные). Зола является самым существенным компонентом выбросов энергетических установок. Недожог является несгоревшими частицами угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки.

Сажа - это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее опасным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4- бенз(а)пирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метилхолантрен и др.).

Существует два способа сжигания угля: послойный и пылевидный. При способе уголь набрасывают в топку слоями, при втором - предварительно измельчают и вводят в топку в виде пыли. При этом коэффициент полезного действия значительно возрастает.

При пылевидном сжигании топлива в воздух через трубу выбрасывается около 80% образующейся золы. Поэтому при сжигании угля, содержащего 30% золы (к примеру, подмосковный уголь), в воздух поступает около 240 кг золы на каждую тонну сжигаемого топлива (в одной тонне содержится 300 кг золы, 80% от которых составит 240 кг).

Таким образом, крупная ТЭЦ, потребляющая около 1000 тонн угля в сутки, выбрасывает около 240 тонн золы. Для наглядности можно представить себе, что это 80 трехтонных грузовиков.

К этому следует добавить еще недожог и сажу. Кроме того, некоторые промышленные предприятия выбрасывают в воздух специфические продукты, загрязняющие атмосферу (к примеру, цементные заводы).

В результате в городах с развитой промышленностью в воздухе витает огромное количество.

В частности, установлено, что в мегаполисах с развитой промышленностью на каждый квадратный километр поверхности из воздуха оседает пыль, измеряемая тысячами тонн в год, например, в Луганске - около 1300 т/км2, в Днепропетровске - около 1500 т/км2 и т.д.

Атмосферную пыль в соответствии с классификацией Джиббса разделяют на следующие категории:

* собственно пыль (оседает с ускорением, величина частиц 100-10 микрон);

* облака или туманы (оседают с постоянной скоростью, величина частиц 10-

0,1 микрон);

* дым (не оседает, а находится постоянно в состоянии броуновского

движения, величина частиц менее 0,1 микрона).

Степень дисперсности пылевых частиц, как указывалось выше, имеет большое значение с точки зрения проникновения их в дыхательные пути: самая крупная пыль (величина частиц более 10 микрон) в основном задерживается в верхних дыхательных путях и выводится с секретом слизистых оболочек. воздушный атмосфера гигиенический загрязнение

Более глубоко проникает пыль с величиной частиц от 5 до 10 микрон. Наиболее опасной считается пыль с величиной частиц менее 5 микрон, которая проникает в альвеолы.

Каждая крупная ТЭЦ дополнительно к пыли выбрасывает в сутки около 300 тонн сернистого газа, а также оксид и диоксид углерода, оксиды азота и др.

Жидкие загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате, например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими системами, образуются кислоты, содержащие серу, которые затем выпадают из атмосферы в виде так называемых кислотных дождей или снега.

Степень загрязненности воздуха в значительной степени зависит от

разнообразных условий:

* времени года (зимой больше, чем летом, потому что включаются отопительные системы);

* времени суток (максимальное - утром, минимальное - ночью);

* силы и направления ветра (разбавление);

* вертикального градиента температуры (температурная инверсия);

* степени влажности воздуха (туманы способствуют концентрации загрязнений);

* частоты и количества атмосферных осадков;

* расстояния по отношению к источникам выбросов.

Наибольшее количество пыли оседает вблизи места выброса. Так, вокруг ТЭЦ с количеством выбросов 200 тонн/сутки концентрация пыли составляет: на расстоянии 0,5 км - 5,94 мг/м3; на расстоянии 1 км - 3,11 мг/м3; на расстоянии 2 км - 1,21 мг/м3; на расстоянии 3 км - 0,47 мг/м3.

Источники загрязнения атмосферы подразделяются на три основные группы: энергетические и тепловые установки, транспорт и промышленность.

Делятся они по назначению:

1. технологические (характеризуются высокими концентрациями вредных веществ и сравнительно малыми объемами удаляемого воздуха);

2. вентиляционные (представляют собой общеобменную вытяжку, местный отсос воздуха от оборудования);

по месту расположения:

1. высокие (трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза);

2. низкие (трубы, расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания);

3. наземные (находятся в близи земной поверхности - открыто расположенное технологическое оборудование, колодцы производственной канализации, пролитые токсичные вещества, разбросанные отходы производства);

по геометрической форме:

1. точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы);

2. линейные (открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты);

по режиму работы:

1. непрерывного действия;

2. периодического действия;

3. залповые;

4. мгновенные;

В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух поступает большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения распространяются за доли секунды на значительную высоту. Они также происходят при аварийных ситуациях

по дальности распространения:

1. внутриплощадочные (выбрасываемые в атмосферу загрязнения образуют высокие концентрации только на территории промышленного предприятия, а в жилых районах ощутимых загрязнений не наблюдается);

2. внеплощадочные (выбрасываемые в атмосферу загрязнения потенциально способны создавать высокие концентрации на территории жилого района).



Нормирование загрязнителей

Сложившаяся практика управления качеством атмосферного воздуха, как в России, так и за рубежом, базируется на использовании принципа гигиенического нормирования.

Общим положением концепции гигиенического нормирования является то обстоятельство, что гигиенические нормативы служат критериями риска неблагополучных эффектов.

Что касается гигиенического нормирования, то оно охватывает всю среду обитания человека. Основные методологические подходы к установлению гигиенических нормативов были сформулированы в нашей стране и позже использованы в ряде международных программ. Россия явилась первой страной, сформулировавшей критерии вредности и установившей впервые в мире нормативы содержания вредных веществ в атмосферном воздухе.

Было определено, что допустимой может быть такая концентрация, которая не оказывает на человека не только прямого, но и косвенного вредного и неприятного воздействия.

Первые нормативы ПДК качества атмосферного воздуха были утверждены Министерством здравоохранения СССР в 1951 г. (впервые в мире). Если в 50-е годы в зарубежных странах наши нормативы были встречены с большой настороженностью, то к середине 60-х годов стандарты качества атмосферного воздуха стали приниматься и в них (в США стандарты приняты в 1967 г.).

В 1998 г. список нормированных веществ достиг 2712, по 589 из которых обоснованы ПДК, по 1495 - ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и 628 веществ запрещены к выбросу в атмосферу населенных мест.

В нынешних условиях из окружающей среды на современного человека обрушивается лавина вредных и опасных веществ. По данным ВОЗ, в настоящее время во внешней среде зарегистрировано более 4 млн. вредных веществ и ежегодно их количество возрастает на 8-10 тысяч.

Из всего огромного множества ксенобиотиков (или чужеродных соединений) в организм человека в течение жизни попадает не менее 70 тысяч ядовитых или вредных веществ с воздухом, пищей и водой.

Оценка качества воздушной среды осуществляется на основеследующих нормативов:

* предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК р.з.);

* предельно-допустимая максимально разовая концентрация загрязняющего вещества в воздухе населенных мест (ПДК м.р.);

* предельно допустимая среднесуточная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест (ПДК с.с.);

* временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны (ОБУВ);

* временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вредного вещества в атмосфере (ОБУВ);

* предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу (ПДВ);

* временно согласованный выброс, если по каким-либо причинам невозможно определить ПДВ (ВСВ).

ПДК вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест - это максимальная его концентрация, отнесенная к определенному периоду осреднения (среднесуточная - 24 часа, рабочей зоны - 8 часов), не оказывающая при регламентированной вероятности ее появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающая работоспособности человека и не ухудшающая его самочувствия (мг/м3).

ПДВ - это выброс, при котором в районе расположения данного источника с учетом влияния соседних источников концентрация примесей в атмосфере не превышает ПДК.

ПДВ является важнейшим элементом регулирования качества атмосферы, так как нормы, ограничивающие для источников выбросы вредных компонентов в атмосферу, разрабатываются с учетом наилучшего существующего или достижимого технического уровня и обеспечивают снижение загрязнения атмосферы. ПДВ разрабатываются не только для отдельных источников, но и для комплекса источников, и целых районов.

Основные принципы нормирования атмосферных загрязнителей

1. Обеспечение оптимального для нормальной жизнедеятельности человека состояния воздушной среды.

2. Охрана здоровья населения, включая самых чувствительных и легко ранимых его контингентов - детей, больных, пожилых людей и др.

3. Учет непосредственного действия веществ (рефлекторное или резорбтивное) и косвенного воздействия (снижение прозрачности атмосферы, изменение уровня ультрафиолетовой радиации и др.). Нормирование ведется по тому показателю, который оказывается наиболее чувствительным (лимитирующим).

4. Установление порогов действия атмосферных загрязнений на организм. При этом пороговая концентрация загрязнений рассматривается как условная, но практически необходимая величина для установления ПДК.

5. Недопустимость любого достоверного и длительно сохраняющегося отклонения какого-либо показателя нормальной жизнедеятельности организма человека.

6. Недопустимость мобилизации защитно-приспособительных механизмов организма. Предельно допустимая концентрация не должна вызывать также уменьшения адаптационных возможностей организма.

7. Соблюдение принципов единого гигиенического нормирования.

8. Соблюдение приоритета эксперимента при установлении ПДК.

Промышленные выбросы

Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями происходит вследствие:

1. неполного выхода продукта либо особенностей протекания реакций, исключающих возможность 100% использования исходных продуктов, а также в результате потерь конечного продукта (например, производство серной кислоты контактным способом);

2. выброса в атмосферу примесей и загрязнений, содержащихся в сырье (НF, SiF4 из природных фосфатов);

3. потери ряда веществ, используемых в производственных процессах (летучих растворителей);

4. попадания различных веществ в атмосферный воздух в результате процессов окисления, нагревания и сушки.

Величина выброса является главным фактором, определяющим уровень приземной концентрации. В связи с этим при гигиенической оценке источников загрязнения атмосферы наиболее важной является информация о количественной характеристике каждого компонента выброса.

Чем больше величина выброса в единицу времени, тем больше при прочих равных условиях загрязняющих веществ поступает в воздушный поток и, следовательно, создается в нем более высокая концентрация загрязнений. Выражается выброс в единицах на единицу времени (мг/м3, кг/сут, т/год).

Промышленные выбросы в атмосферный воздух подразделяют на первичные и вторичные. Первичные - это выбросы, непосредственно поступающие в воздушную среду от тех или иных источников, а вторичные, будучи продуктами образования первичных, могут быть более токсичными и опасными, чем первые. Типичное превращение некоторых веществ - их фотохимическое окисление.

Газовые выбросы в окружающую среду классифицируются:

1. по организации контроля и отвода - это организованные и неорганизованные;

2. по режиму отвода - непрерывные и периодические;

3. по температуре - когда температура газового потока выше, ниже или равна температуре окружающей среды;

4. по локализации - выбросы происходят в основном или вспомогательном производствах;

5. по признакам очистки - на чистые, нормативно очищенные, выбрасываемые без очистки. При этом под очисткой понимается отделение, улавливание и превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Организованный промышленный выброс - это выброс, поступающий в воздушный бассейн через специально сооруженные газоходы и трубы: хвостовые газы, абгазы, газы аспирационных и вентиляционных систем.

Хвостовые газы образуются в конечной стадии производственного процесса и характеризуются, как правило, сравнительно высокими концентрациями и значительной абсолютной массой загрязняющих веществ. В атмосферу выброс поступает через трубу. Типичным примером хвостовых газов являются дымовые газы котельных и электростанций.

Абгазы образуются в промежуточных стадиях производственного процесса и удаляются специальными абгазовыми линиями.

Назначение - сброс газов для выравнивания давления в различных замкнутых аппаратах. Характеризуются периодичностью выброса, небольшим объемом при относительно высоких концентрациях загрязняющих веществ.

Особенно много выбрасывается абгазов на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Газы аспирационных систем образуются в результате работы местной вентиляции и характеризуются огромными объемами и малыми концентрациями загрязняющих веществ.

Неорганизованный промышленный выброс - это выброс в атмосферу в виде самопроизвольных ненаправленных газовых потоков, образующихся в результате несовершенства технологического или внецехового оборудования, при нарушении его герметичности, отсутствия или неудовлетворительной работы специальных аппаратов очистки по улавливанию газов или при выполнении наружных работ.

Особенность таких выбросов состоит в том, что они плохо поддаются количественному учету.

Классифицировать выбросы на организованные и неорганизованные необходимо потому, что учет организованных выбросов в полном объеме позволяет рассчитывать загрязнение воздуха в настоящем и прогнозировать возможное загрязнение в будущем.

Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия веществ на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Соблюдение ПДК вредных веществ в газовых выбросах обеспечивается созданием процессов на основе малоотходной и безотходной технологий.

Классификация предприятий в зависимости от содержания выбросов и оценки опасности для окружающей среды

По качественному составу и вредности выбросов промышленные производства и технологическое оборудование разделяется на 4 группы:

1. имеющие условно чистые выбросы газов и аспирационного воздуха в атмосферу (содержание вредных веществ в них не превышает санитарно-гигиенических норм);

2. имеющие неприятно пахнущие выбросы газов или аспирационного воздуха;

3. имеющие значительные выбросы газов или аспирационного воздуха, содержащие нетоксичные или инертные вещества;

4. имеющие выбросы газов или аспирационного воздуха, содержащие канцерогенные или ядовитые вещества.

Все промышленные предприятия в зависимости от показателя токсичности для окружающей среды делятся на 4 класса.

* чрезвычайно опасные предприятия I класса (ЛК50<0,5 мг/л);

* высокоопасные предприятия II класса (ЛК50<5 мг/л);

* умеренно опасные предприятия III класса (ЛК50<50 мг/л);

* малоопасные предприятия IV класса (ЛК50>50 мг/л).

Классы опасности загрязняющих веществ

Класс опасности вещества устанавливают по СН 245-71, определяется вероятностью неблагоприятного влияния на условия жизни, самочувствие и здоровье населения.

Различают 4 класса опасности веществ:

* I - чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, гексахлоран, метафос, диэтилртуть, нафтахинон, озон, оксид пропилена, соединения ртути, диоксид теллура, толуилендиизоцианат, хром шестивалентный, этиленимин, этиленсульфид).

* II - высокоопасные (диоксид азота, акрилонитрил, акролеин, битоксибациллин, гексафторбензол, оксид меди, метилмеркаптан, сероводород, сероуглерод, формальдегид, эпилхлоргидрин)

* III - умеренно опасные (альдегид масляный, сернистый ангидрид, борат кальция, гексен, диметилвинилкарбинол, пенициллин, моноэтиламин, бутиловый спирт, трихлорэтилен, фурфурол)

* IV - малоопасные (ацетон, бензин, диметилдисульфид, гексан, диэтиламин, хлорат магния, нафталин, октафтортолуол, скипидар, этиловый спирт, циклогексан).

Санитарно-защитные зоны

В зависимости от количества и степени вредности выбросов в атмосферу существуют следующие санитарно-защитные зоны (СЗЗ):

1. 1000 м - для предприятий I класса;

2. 500 м - для предприятий II класса;

3. 300 м - для предприятий III класса;

4. 100 м - для предприятий IV класса;

5. 50 м - для предприятий V класса.

СЗЗ является обязательным элементом любого объекта, который негативно воздействует на среду обитания и здоровье человека. Ширина СЗЗ устанавливается с учетом санитарной классификации результатов расчетов ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха, а для действующих предприятий - натурных исследований.

Территория СЗЗ предназначена для:

* обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;

* создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия и территорией жилой застройки;

* организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха.

СЗЗ для предприятий IV класса должна быть максимально озеленена - не менее 60% площади; для предприятий II и III классов - не менее 50%; для предприятий I класса - не менее 40% ее территории с обязательной организацией полосы древесно-кустарниковых насаждений со стороны жилой застройки.

Предприятия химико-фармацевтической промышленности должны иметь следующие размеры СЗЗ (извлечения из СН 245-71):

Химические предприятия и производства

Класс I. Санитарно-защитная зона размером 1000 м.

1. Производство связанного азота (аммиака, азотной кислоты, азотнотуковых и др. удобрений).

ь Производство мышьяка и его неорганических соединений.

ь Производство ртути.

ь Производство серной кислоты, олеум и сернистого газа.

ь Производство хлористоводородной кислоты.

ь Производство химических синтетических лекарственных препаратов.

Класс II. Санитарно-защитная зона размером 500 м.

ь Производство химических органических реактивов.

ь Производство сложных эфиров.

ь Производство дегтя из древесины.

ь Производство синтетической камфоры изомеризационным методом.

Класс III. Санитарно-защитная зона размером 300 м.

ь Производство минеральных удобрений, за исключением солей

ь мышьяка, фосфора и хрома, свинца и ртути.

ь Производство антибиотиков биологическим способом.

Класс IV. Санитарно-защитная зона размером 100 м.

ь Производство фармацевтических солей калия.

ь Производство алкалоидов и галеновых препаратов.

Класс V. Санитарно-защитная зона размером 50 м.

ь Производство неорганических реактивов.

ь Производство готовых лекарственных форм.

Учет и инвентаризация промышленных выбросов

Инвентаризация выбросов (ГОСТ 17.2.1.04-77) представляет собой систематизацию сведений о распределении источников по территории, количестве и составе выбросов в атмосферу.

Основной целью инвентаризации является получение исходных данных для:

* оценки степени влияния выбросов на атмосферный воздух;

* установления предельно-допустимых норм выбросов как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферы;

* организации контроля соблюдения установленных норм выбросов в атмосферу;

* оценки состояния пыле-, газоочистного оборудования предприятия;

* оценки экологических характеристик используемых на предприятии технологий;

* оценки эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов на предприятии;

* планирования воздухоохранных работ на предприятии.

Инвентаризацию проводят все производственные и промышленные предприятия любой формы собственности своими собственными силами, либо привлекают для этого специализированную организацию. Ответственность за полноту и достоверность данной инвентаризации несет руководитель предприятия.

Инвентаризацию проводят периодически 1 раз в 5 лет. В случае реконструкции и изменения технологии производства проводится уточнение данных проведенной ранее инвентаризации.

Работы по проведению инвентаризации включают следующие этапы:

1. подготовительный;

2. проведение инвентаризационного обследования;

3. обработка результатов обследования и оформление документации.

После изучения материалов инвентаризации местный орган Гостехнадзора предоставляет предприятию перечень загрязняющих веществ, по которым предприятие организует первичный учет. Данные сведения фиксируются в журнале первичной отчетной документации (ПОД-1).

Мероприятия по охране атмосферного воздуха, проводимые предприятием, фиксируются в журнале ПОД-2.

На всех предприятиях, имеющих газоочистные и пылеулавливающие установки, ведется журнал ПОД-3 для учета отработанного времени по каждой имеющейся установке.

При выбросах загрязнений в атмосферу происходит значительная потеря топлива, продукции и других ценных компонентов (недожога, продуктов неполного сгорания, сернистого газа, оксида углерода и т.д.). Известны случаи, когда доходы от утилизации выбрасываемых в воздух загрязнений превышали общий доход предприятия от выпуска своей основной продукции.

По имеющимся данным, количество цемента, выбрасываемого заводами в атмосферу, измеряется сотнями тонн в год. Весьма ценным продуктом является и сернистый газ, который при утилизации может быть переработан в сернистую, серную и другие кислоты, на производство которых затрачиваются немалые средства.

С большим экономическим эффектом может быть использован и угарный газ, который является недоокисленным продуктом горения, а, следовательно, может быть подвергнут доокислению. При сжигании его может быть получено значительное количество дополнительной энергии.



Платежи за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

Для возмещения экономического ущерба от выбросов вредных веществ в атмосферу разработана система платежей за загрязнение. Эти платежи компенсируют затраты от воздействия выбросов и стимулируют снижение или поддержание выбросов в пределах нормативов, утилизацию отходов, а также затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов. Для определения величины платежей за вредные выбросы в окружающую среду были установлены «Базовые нормативы платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов» (1993 г.).

Базовые нормативы платы бывают двух видов:

* за выбросы в пределах допустимых нормативов;

* за выбросы в пределах установленных лимитов (при отсутствии разработанных нормативов ПДВ).

В основе расчета платы за выбросы в атмосферу лежат экономические ущербы и показатели относительной опасности конкретного загрязняющего вещества для окружающей среды и здоровья человека с учетом коэффициента индексации цен.

Устанавливаются следующие источники платежей за загрязнение атмосферы:

* за счет себестоимости продукции;

* за счет прибыли.

Себестоимость продукции включает в себя текущие затраты на содержание и эксплуатацию фондов природоохранного назначения, очистных сооружений, золоуловителей, фильтров и др.

Внесение платы не освобождает от выполнения мероприятий по охране окружающей среды, а также уплаты штрафных санкций за экологические правонарушения.

Расчет платы за выбросы производится в соответствии с Инструктивно- методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей цементными природной среды, утвержденными Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации от 26.01.1993.

Очистка промышленных выбросов

Газоочистные и пылеулавливающие установки, используемые

промышленными предприятиями, разделяют на технологические и санитарные:

* технологические - это сооружения и аппараты газоочистки и пылеулавливания, включенные в технологический процесс и не имеющие газовых выбросов в атмосферу;

* санитарные - это сооружения и аппараты, применяемые в целях охраны атмосферного воздуха от загрязнений вредными технологическими и вентиляционными выбросами.

В основе работы аппаратов, использующих сухие методы очистки, лежат гравитационные, инерционные и центробежные силы. В зависимости от этого аппараты подразделяются на несколько типов: пылеосадительные камеры, пылеуловители, циклоны, фильтры (волокнистые, тканевые, зернистые, пористые).

При улавливании крупнодисперсной пыли эффективность циклонных пылеуловителей может достигать 85-90%. Удобны в монтаже и несложны по конструктивному оформлению батарейные циклоны (мультициклоны), позволяющие очищать газы в широких пределах по объему. Основным направлением в разработке циклонных аппаратов является снижение их гидравлического сопротивления за счет улучшения аэродинамических характеристик путем установки специальных «закручивающих» и «раскручивающих» устройств (рис. 5), а также их компоновки. Циклонные аппараты применяются как самостоятельные очистные сооружения, так и в комбинации с другим газоочистительным оборудованием для удаления основных масс пыли.

При применении мокрых методов очистки используются аппараты - газопромыватели, в которых происходит взаимодействие потока или пузырьков газов с пленкой или каплями жидкости, в результате чего загрязнитель осаждается на поверхность жидкости.

Электрические методы очистки основаны на отделении заряженных частиц пыли или тумана осаждением на электрод. Данный метод позволяет использовать сухие или мокрые электрофильтры.

Абсорбционный способ очистки газов осуществляется в установках- абсорберах. Это наиболее простой, но в то же время высокоэффективный способ. Однако он требует большого количества громоздкого оборудования.

Метод очистки основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор).

Как правило, промышленные газообразные отходы имеют сложный состав и высокие концентрации загрязняющих компонентов. Для их очистки используются многоступенчатые схемы. Так, для очистки дымовых газов от золы используется сочетание батарейного циклона и электрофильтра.

Принцип работы электростатических фильтров (электрофильтры) основан на способности пылинок приобретать заряд в силовом поле высокого напряжения и осаждаться на электроде противоположного знака. В таких аппаратах могут осаждаться лишь пыли, способные электризоваться. Эффективность электрофильтров обратно пропорциональна концентрации пыли на входе в аппарат, размеру пылевых частиц и скорости прохождения отходящих газов через электрофильтр.

Электрофильтры являются наиболее универсальными аппаратами для очистки газов, получившими широкое распространение.

Производительность электрофильтров бывает до нескольких миллионов кубометров газа в 1 час и практически достигает любой степени очистки газов (до 99,9%).

Электрофильтры применяются для улавливания как твердых, так и жидких аэрозолей.

Для очистки промышленных выбросов от вредных газообразных примесей используются процессы абсорбции и адсорбции в других аппаратах: скрубберах, пенных аппаратах и др.

При этом очень часто извлекаемые продукты возвращаются в производство или представляют собой товарный продукт, используемый в первоначальном синтезе.

Так, в химической и нефтехимической промышленности извлечение сероводорода из газов осуществляется моно-этаноламиновым методом, который позволяет получать в качестве конечного продукта элементарную серу или серную кислоту.

В ряде случаев по технико-экономическим соображениям, когда количество выделяемых вредностей незначительно, а токсичность их высока, необходимо применять методы сжигания органических веществ, при которых углеводороды сгорают до углекислого газа и воды. Сжигание может осуществляться прямым путем в высокоэффективных топках (например, циклонных) или с использованием катализаторов.

Установки по термическому обезвреживанию выбросов успешно применяются в ряде производств нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Озонирование является одним из эффективных мероприятий по обезвреживанию отходящих газов от вредных примесей, обладающих неприятными специфическими запахами (амины, сульфиды, меркаптаны, ненасыщенные углеводороды и др.).

Данный метод следует считать перспективным, так как в этом случае практически полностью разрушаются органические примеси в выбрасываемом в атмосферу воздухе.

Особенно целесообразно использование метода озонирования для очистки отходящих газов в промышленности основного органического синтеза, резинотехнической промышленности, при обработке продуктов животного происхождения и др., когда по техническим причинам трудно применить метод сжигания.

Таким образом, для обезвреживания промышленных выбросов, содержащих вредные газообразные вещества, имеется много разнообразных приемов и очистных устройств разной конструкции.

Использование тех или иных приемов связано, прежде всего, с физико-химическими свойствами подлежащего улавливанию вещества, его концентрацией в отходящих газах, а также степенью токсичности.

Самоочищение атмосферного воздуха. В природе происходит самоочищение воздушной среды за счет следующих факторов:

* разбавление (прямо пропорционально квадрату расстояния);

* седиментация (крупные частицы оседают ближе, мелкие - дальше от

источника выбросов);

* извлечение атмосферными осадками;

* извлечение зелеными насаждениями;

* химические процессы нейтрализации.

Седиментации подвергаются главным образом твердые загрязнения. Для разбавления и седиментации большое значение имеют скорость и направление ветра, а также величина взвешенных частиц. Так, при скорости ветра 2 м/с и при выбросах из трубы высотой 45 м частицы величиной 10 микрон оседают в радиусе 10 км, а величиной 2 микрона - в радиусе 300 км.

Атмосферные осадки играют большую роль в извлечении загрязнений из воздуха. Они вымывают из воздуха не только твердые частицы, но и значительную часть газообразных примесей. Известно, что после сильного дождя первоначальные концентрации загрязнений в воздухе восстанавливаются лишь через 12 часов.

Большую роль в самоочищении воздушной среды играют зеленые насаждения. Они не только механически задерживают пыль, но и поглощают газообразные примеси.

Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Однако процессы самоочищения протекают сравнительно медленно и при современном интенсивном загрязнении не могут обеспечить достаточную эффективность.

Поэтому требуются дополнительные меры по охране чистоты атмосферного воздуха. Эти меры можно разделить на следующие группы: планировочные; технологические; санитарно-технические.

Планировочные мероприятия включают в себя борьбу с почвенной пылью (благоустройство дорог, озеленение, устройство искусственных водоемов), правильную планировку городов (с учетом "розы ветров"), соблюдение санитарно-защитных зон.

В качестве технологических мероприятий следует назвать:

* усовершенствование технологий сгорания топлива;

* обогащение углей;

* замена одного вида топлива другим (газификация, электрификация);

* увеличение эффективности разбавления (высокие трубы).

Из технологических мероприятий наиболее эффективными и перспективными следует считать замену одного вида топлива на другой, а также изменение энергетических установок. Усовершенствования сгорания топлива можно добиться более интенсивной аэрацией энергетических установок, а также большей степенью дисперсности топлива. При этом достигается более хороший контакт топлива с кислородом воздуха.

К санитарно-техническим мероприятиям относят устройство различных пыле-, золо-, газоулавливателей, работа которых была рассмотрена выше.

Отбор проб воздуха. Методы анализа проб воздуха

При наличии в воздухе нескольких химических веществ или смеси постоянного состава контроль воздушной среды допускается ограничивать по наиболее опасным компонентам загрязнения.

В ходе проведения санитарно-химического анализа пробы отбираются преимущественно аспирационным способом путем пропускания исследуемого воздуха через жидкие поглотительные среды на твердые сорбенты или фильтры с помощью специальных приборов. К наиболее часто применяемым электрическим приборам относят: пробоотборник «ППА», аспираторы АЭР-1, АЭР-4, переносная ротационная установка ПРУ-4, устройство для отбора проб токсических веществ из воздуха «ОТВ», устройство для отбора проб пыли.

Продолжительность отбора проб воздуха зависит от чувствительности метода и содержания химических примесей в воздухе. При кратковременных производственных процессах и при наличии высокочувствительных методов анализа возможен отбор проб воздуха в замкнутые емкости (газовые пипетки, шприцы, полиэтиленовые мешки). При недостаточной чувствительности методов, определяемые вещества концентрируют.

Отбор газообразных или парообразных примесей осуществляется в жидкие поглотительные растворы и твердые сорбенты: силикагели, активированный уголь, полимерные сорбенты, инертные сорбенты или жидкие неподвижные фазы, нанесенные на твердые носители с высокоразвитой поверхностью.

Для концентрации из воздуха вредных веществ в виде аэрозоля (дым, туман, пыль) используют бумажные, мембранные, стеклянные фильтры и фильтры из тонковолокнистого материала.

Абсорбция в жидкие среды. Абсорбция - (от латинского absorptio -поглощение) - поглощение вещества из раствора или смеси газов твердым телом или жидкостью; в отличие от адсорбции происходит во всем объеме поглотителя. При отборе проб в жидкие поглотительные среды анализируемые вещества растворяются или вступают в химическое взаимодействие с поглотительной средой (хемосорбция). Эффективность поглощения паров и газов зависит от конструкции поглотительных сосудов (абсорберов). В качестве поглотительных растворов применяют дистиллированную воду, органические растворители, кислоты, спирты, смешанные растворы.

Адсорбция на твердых сорбентах.При низких концентрациях вредных веществ в воздухе и недостаточной чувствительности методов анализа проводят концентрирование веществ из большого объема воздуха, который затруднительно отобрать в жидкие среды вследствие улетучивания последних и потерь анализируемого вещества. Вещества улавливают как на неподвижный, так и на «кипящий» слой сорбента. Скорость аспирации воздуха через неподвижный слой зависит от размера и качества сорбента. Оптимальный размер частиц (зерен) сорбента составляет 0,25-0,5 мм. Применение более мелких фракций сорбента приводит к увеличению сопротивления воздушному потоку. Повышение скорости отбора может быть достигнуто применением «кипящего» слоя. В этом случае сопротивление не будет зависеть от размера зерен сорбента, а скорость достигнет 10 л/мин. При отборе проб на «кипящий» слой в качестве сорбента чаще всего используется силикагель, так как его зерна обладают достаточной механической прочностью, а при отборе на неподвижный слой - активированный уголь и полимерные сорбенты.

Твердые адсорбенты помещают в специальные трубки различной конструкции (длина от 70 мм и диаметр от 4 мм) до трубок длиной до 20 см и диаметром 6-7 мм. Отобранные пробы могут храниться лишь ограниченный срок, и только охлажденные.

Криогенное концентрирование. При отборе из воздуха нестабильных и реакционноспособных соединений применяют криогенное концентрирование -пропускают исследуемый воздух через охлажденное сорбционное устройство с большой поверхностью. Это могут быть стальные или стеклянные трубки, заполненные инертным носителем: стеклянными шариками, либо стекловатой. В качестве хладагентов применяют смеси «лед - вода» (ноль градусов), «лед - хлорид натрия» (-16 градусов Цельсия). Также используют ацетон (-80 градусов), твердый диоксид углерода (-78 градусов), жидкий воздух (-147 градусов), жидкий кислород (-183 градуса), жидкий азот (-196 градусов).

Концентрирование на фильтрах. Вещества, находящиеся в воздухе в виде высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли) концентрируют на различных фильтрующих волокнистых материалах (фильтры АФА-ВП-10, АФА-ВП-20, АФА-ВП-40). Изготавливаются они из перхлорвиниловой ткани. Наиболее эффективными для улавливания аэрозолей являются фильтры ФСВА, изготовленные из стекловолокна.

Физико-химические методы анализа проб воздуха.

Для анализа воздуха применяют различные физико-химические методы - хроматографию, фотометрию, вольтамперометрию, атомно-абсорбционную спектрометрию, ионометрию.

Хроматография представляет собой физико-химический метод анализа смеси веществ, основанный на распределении компонентов между несмешивающимися фазами, одна из которых - подвижная, например, инертный газ или жидкость, а другая - неподвижная. Это может быть жидкость или твердое тело.

В зависимости от агрегатного состояния подвижной и неподвижной фаз различают газовую и жидкостную хроматографию. Разделение компонентов смеси происходит в хроматографических колонках - набивных и капиллярных.

Газовая хроматография является высокочувствительным, селективным и быстрым методом анализа воздуха. Диапазон измеряемых концентраций составляет от 5*10-6 до 1*10-12.

Высокоэффективная жидкостная хроматография - метод, позволяющий разделить высококипящие жидкости (или) твердые вещества, которые затруднительно либо нецелесообразно определять методом газожидкостной хроматографии.

Тонкослойная хроматография - метод разделения, который происходит на специальных пластинках, предназначенных для тонкослойной хроматографии.

Преимуществами ионной хроматографии являются: низкий предел определения (1*10-6 мг/мл), селективность, возможность одновременного определения неорганических и Хромато-масс-спектрометрия позволяет расшифровать состав сложных смесей, содержащих сотни неидентифицированных компонентов и определять их по одной пробе.

Определение Новокаина в воздухе

Определение новокаина проводят фотоэлектроколориметрически. Пробы воздуха отбирают с концентрированием на фильтр. После десорбции с фильтра загрязняющего вещества проводят цветную реакцию и определяют оптическую плотность раствора в сравнении с раствором, полученным аналогичным образом, но с использованием чистого фильтра.

Определение новокаина проводят на основе реакции диазолирования и азосочетания. В качестве десорбента применяют хлороводородную кислоту. После диазолирования избыток нитрита натрия удаляют мочевиной, в качестве азосоставляющей используют щелочной раствор резорцина:

Размещено на Allbest.ru

...