А. Н. Лопанов, И. В. Прушковский. Мониторинг  безопасности

А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский

 

 

МОНИТОРИНГ  БЕЗОПАСНОСТИ

СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ НАНОИНЖЕНЕРИИ

 

Учебное пособие для выполнения практических и курсовых работ для студентовна правления 28.03.02 – Наноинженерия, профиль подготовки –«Безопасность систем и технологий наноинженерии»

 

Белгород  

2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова

 

Кафедра безопасности жизнедеятельности

 

 

                                                         Утверждено

                                                        научно-методическим советом

                                                           университета

 

 

А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский

МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ

СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ НАНОИНЖЕНЕРИИ

Учебное пособие для выполнения практических и курсовых работ для студентовна правления 28.03.02 – Наноинженерия, профиль подготовки –«Безопасность систем и технологий наноинженерии»

 

Белгород  

2018

УДК 69.05.(07)

ББК 38.7-08я7

   Л 78

 

         Лопанов, А. Н.

Л 78	Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии: учеб. пособие / А. Н. Лопанов, И.В. Прушковский, – Белгород: Изд-во БГТУ, 2018.– 124 с.

Учебное пособие позволит студентам качественно подготовиться к выполнению расчетно-графических заданий и курсового проекта по дисциплине «Мониторинг безопасности систем и технологий наноинженерии». Пособие включает методики расчетов, примеры расчетов и задания к выполнению курсового проекта.

Учебное пособие предназначено для бакалавров направления 28.03.02 – Наноинженерия, профиль подготовки – «Безопасность систем и технологий наноинженерии»        

 

УДК 69.05.(07)

ББК 38.7-08я7

 

© Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В. Г. Шухова, 2018

Оглавление

Введение ……………………………………………………………….. 5

1. Основные расчетные формулы для решения задач и

выполнения курсового проекта................................................... 6

 

1.1. Экспертиза состояния атмосферы............................................  6

1.2. Экспертиза состояния водного бассейна................................. 9

1.3. Расчет выбросов вредных веществ.......................................... 12

1.4. Эколого-экономический ущерб от загрязнения среды.......... 13

1.5. Охрана биосферы от ионизирующего излучения.................... 17

1.6. Защита от воздействия шума..................................................... 18

1.6.1. Расчет акустического экрана............................................. 18

1.6.2. Проектирование звукопоглощающей стены.................... 20

1.7. Проектирование системы освещения ……………………….. 24

1.8. Расчет вероятности возникновения риска

 - Канцерогенные риски

 - Риск возникновения пожара

 - Расчет риска получения травмы

2. Типовые задачи и задания к выполнению

расчетно-графических заданий ……………………………….      32

 

2.1.  Экспертиза состояния атмосферы ………………………...  32

2.2. Экспертиза состояния водного бассейна ………………… 36

2.3.  Эколого-экономический ущерб от загрязнения среды ….. 39

2.4. Охрана биосферы от ионизирующего излучения ………… 41

2.5. Защита от шума ……………………………………………... 43

2.6. Проектирование искусственного освещения …………….. 48

 

2.7.  Моделирование условий теплового самовозгорания угля от удельной поверхности частиц

 

3. Методические указания к выполнению курсово го проекта. 55

 

Задания к выполнению  курсового проекта …..………………...... 58

Тема 1. Моделирование процессов сложных экологических

систем………………………………………………………………… 58

Тема 2. Охрана вод от загрязнений. Составление проектов и

нормативов допустимых сбросов (НДС)…………………................. 67

Тема 3. Контроль за сбросами сточных вод. Составление НДС

для водохранилища …………..……………………………………….... 70

Тема 4. Мониторинг загрязнения атмосферы. Проектирование

возможного ущерба от загрязнения атмосферы ………………............ 73

Тема 5. Мониторинг радиоактивного загрязнения биосферы........ 74

Тема 6. Очистка выбросов в атмосферу …………………............... 77

Тема 7. Экономический ущерб от загрязнений окружающей

среды …………………………………………………………………….. 80

Тема 8. Мониторинг геологический среды ……………………... 83

Тема 9. Защита окружающей среды от воздействия шума........... 99

Тема 10. Проектирование искусственного освещения.................. 108

    

Тема 11. Расчёт показателей риска

 

Приложения ………………………………………………………………… 118

 

Библиографический список ………………………………………………... 121

 

Основные расчетные формулы для решения

Задач и выполнения курсового проекта

 

Показатели относительной опасности веществ

Для различных бассейнов рек

Наименование бассейнов рек	Административный участок	Показатель δ2
1	2	3
Нева (устье) Северная Двина (устье)   Дон (устье) Северский Донец	Санкт-Петербург, Псковская обл. Архангельская, Вологодская области Тамбовская обл. Белгородская, Харьковская области	0,47   0,22 1,63   3,79

 

Окончание табл. 1.1

1	2	3
Дон Кубань Обь Енисей Амур  Волга (устье Оки)	Ростовская обл. Краснодарский край Новосибирская обл. Красноярский край Хабаровский край Московская, Тульская, Орловская области	1,87 2,60 0,92 0,19 0,19   2,6

Ущерб от сброса примесей, влияющих на содержание кислорода, оценивают по общей массе кислорода, растворенного в воде, необходимого для полного окисления веществ, а показатель относительной опасности веществ, влияющих на содержание кислорода, равен 0,33.

Приведенная масса загрязнения водоемов бактериальной микрофлорой зависит от отношения коли-индекса в сбросе и его нормативного содержания:

,                           (1.60)                               

где  – коли-индекс в сточных водах;  – норматив коли-индекса;

 – объем сброса, млн м³/год.

Производственные и бытовые отходы обезвреживают различными методами переработки или складируют на свалках, отвалах. В зависимости от методов обезвреживания, складирования происходит вторичное загрязнение атмосферы, воды, почвы. Уровень вторичного загрязнения биосферы зависит от химического состава отходов, их массы, распределения по составу в различных участках экологической системы.

При отчуждении земельных ресурсов ориентировочную оценку эколого-экономического ущерба проводят по формуле

,                            (1.61)

где  – коэффициент, характеризующий состояние экономики общества, К ₁ = 1 для 1985 г.;;  – удельный ущерб от сброса данного вида твердых отходов, руб/т;  – показатель относительной ценности земельных ресурсов;  – масса годового сброса твердых отходов, т/год.

Удельный ущерб от выброса загрязнителя в почву равен 2 руб/т для неорганических отходов, 3 руб/т для отходов бытовых свалок и органических веществ.

Показатели относительной ценности земельных ресурсов приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Задания к выполненю РГЗ

 

Задача 1. Найти количество оксидов серы (IV), выделяемого при сжигании 1000 т мазута, содержащего 1% тиофена C₄H₆S.

Задача 2. Рассчитать максимальную концентрацию оксида серы (IV) на расстоянии 3 км от трубы. Высота трубы 35 м, диаметр 1,4 м, линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы 7 м/с, температура смеси 125°С, температура воздуха 25°С. Коэффициент температурной стратификации А = 200, мощность выброса М = 20 г/с, коэффициент учета рельефа местности .

Задача 3. Определить предельно допустимый выброс оксидов серы (IV) для одиночного источника с круглым устьем. Исходные данные для расчета: ПДК оксида серы (IV) 0,5 мг/м³; фоновая концентрация 0,3 мг/м³; высота трубы 15 м; коэффициент атмосферной стратификации 180; температура окружающей среды 25 °С; температура газовоздушной смеси на выходе из трубы 185 °С, объемная скорость выхода газовоздушной смеси 5 м/с, диаметр трубы 1,8 м. найти предельно допустимый выброс в случае холодной газовоздушной смеси.

Задача 4. На окраине города планируется строительство для производства пара и горячей воды. Котельная работает на природном газе. Определить высоту трубы котельной, которая обеспечит нормативное качество вредных веществ в приземном слое (оксиды азота, оксид углерода (II)). Исходные данные для расчета: расход топлива 10000 тыс. м³/год; теплотворная способность топлива 35 МДж/м³, потери тепла в топке 10%; количество вредных веществ, образующихся на единицу тепла: k₁ = 0,25, k₂ = 0,1 мг/МДж; фоновые концентрации оксидов азота и оксидов углерода (II) соответственно равны 0,04 и 0,15 мг/м³. Коэффициент атмосферной стратификации, рельефа местности равны 180. Объёмная скорость выхода газов из трубы и их перегрев соотвественно составляют 7 м³/с, 180 °С. Диаметр трубы 2 м.

Задача 5. Найти предельно допустимый выброс для оксида серы (IV) в случае двух одинаковых одиночных источников с координатами {X, Y}: {1500, 1000}, {1000, 1500}. Высота труб 20 м; объёмная скорость выхода газов 5 м³/с; диаметр труб 1,5 м; коэффициент атмосферной стратификации 180; температура выходящих газов 225 °С; температура воздуха 25 °С; фоновая концентрация оксида серы (IV) 0,15 мг/м³; ПДК 0,5 мг/м³. Выведите общую формулу для задач подобного типа.

Задача 6. Найти предельно допустимый выброс для оксида серы (IV) в случае трех одинаковых источников, расположенных на расстоянии 300 м друг от друга при условии, что источники расположены на одной прямой. Высота труб 20 м; объёмная скорость выхода газов 5 м³/с; диаметр труб 1,5 м; коэффициент атмосферной стратификации 180; температура выходящих газов 225 °С; температура воздуха 252 °С; фоновая концентрация оксида серы (IV) 0,15 мг/м³; ПДК 0,5 мг/м³.

Задача 7. Вы пришли на кухню и закипятили чайник на газовой плите. Определите концентрацию оксидов азота и оксида углерода (II) в долях ПДК при отсутствии вентиляции. Исходные данные для расчета: объём кухни 35 м³; удельные показатели выбросов вредных веществ соответственно 0,03 и 0,015 кг/кг; теплотворная способность топлива 35 МДж/кг; КПД горелки 60%; масса воды 3 кг, температура воды 20 °С. Предельно допустимые концентрации вредных веществ 0,085, 5мг/м³.

Задача 8. Определить количество твердых веществ, поступающих в атмосферу при сжигании каменного угля в топке с неподвижной решеткой. Расход топлива 4800 кг/сут, зольность 25%, КПД золоуловителей 72%, коэффициент учитывающий выброс твердого вещества в атмосферу, равен 0,0023 кг/кг.

Задача 9. Оценить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу тепловой электростанцией, работающей на угле. Годовая потребность ТЭС в угле 500000 т. Газоочистные сооружения отсутствуют. Удельные показатели выбросов для твердых веществ, оксида серы (IV), оксида углерода (II), оксида азота (IV), бензпирена соответственно равны 0,06; 0,07; 0,05; 0,002; 2,10^-6 кг/кг.

Задача 10. При сгорании 1 кг топлива в двигателе автомобиля образуется 0,03 кг оксида углерода (II). Сколько времени может работать автомобиль в гараже при отсутствии вентиляции, чтобы качество воздуха соответствовало нормативному уровню содержания оксида углерода (II) 5 мг/м³? Расход топлива 5 кг/ч, объем гаража 50 м³.

 

 

Задания к выполнению РГЗ

Задача 1. Рассчитать общее разбавление при сбросе сточных вод в водохранилище у берега, если глубина водоема 2 м, расстояние от места сброса до контрольной точки отбора проб 100м, расход сточной воды 10,8 м³/ч.

Задача 2.  Рассчитать общее разбавление при сбросе сточных вод в водохранилище у берега, если глубина водоема 2,5 м, расход воды в стоке 12 м³/ч. Выпуск сточных вод производится в нижнюю треть глубины водоема.

Задача 3.  Рассчитать концентрацию загрязняющего вещества в реке на расстоянии 500 м от места сброса, если расход воды в реке 10 м³/с, расход воды в стоке 1 м³/с, коэффициент смешений 0,22, максимальная концентрация загрязняющего вещества 10 г/л, фоновая концентрация 2 г/л.

Задача 4. Рассчитать максимальную концентрацию загрязняющего вещества при сбросе сточных вод у берега на расстоянии 500 м, ели известно, что ПДК равно 5 мг/м³, фоновая концентрация 2 г/л, ширина 10 м, расход воды в реке 10 м³/с, расход воды в стоке 1 м³/с, скорость речного потока 0,05 м/с.

Задача 5. При нахождении расхода сточных вод был использован метод индикатора, который до этого не содержался в сточных водах. Расход индикатора 1 л/с, концентрация индикатора 1 г/л. В контрольной точке концентрация индикатора в стоке составила 0,0001 г/л. Найти расход стока при условии его полного смешения с водой индикатора.

Задача 6. Оценить кратность разбавления стока при сбросе сточных вод у берега в реку на расстоянии 500 м от места сброса. Гидрологические параметры реки: глубина 2,5 м, ширина 15 м, расход воды в реке 20 м³/с, расход воды в стоке 5 м³/с, скорость речного потока 1 м/с.

Задача 7. Найти НДС для  сброса в реку азота аммонийного. ПДК по азоту аммонийному равно 0,5мг/л, расход стока 10 м³/ч, кратность разбавления – 20, фоновую концентрацию не учитывать.

Задача 8. Найти НДС для  сброса азота нитритного.  ПДК по азоту нитритному равно  0,2 мг/л, расход стока 20 л/мин. кратность разбавления – 10. Фоновая концентрация 0,04 мг/л.

Задача 9.  Найти НДС для источника загрязнения реки сбросами хлоридов, сульфатов, нитратов, фосфатов. Данные для расчета приведены в следующей табл.2.1.

 

Таблица 2.1

Исходные данные для расчета НДС

Сбросы вредных веществ	SO4^-	Cl^-	NO3^-	PO4^3-
ПДК, мг/л	100	300	9	3
С ф, мг/л	3	100	50	15
Разбавление	4	5	10	5

 

Задача 10. Найти НДС для веществ, обладающих лимитирующим токсикологическим действием, если расход воды в стоке 1 м³/с, их ПДК равны 0,01; 0,05; 0,1 мг/л, а концентрации составляют 100, 9, 3 мг/л соответственно.

Задания к выполнению РГЗ

 

Задача 1.  Определить экономический ущерб от сброса стока, содержащего фосфаты, гидрохинон, нитриты. Концентрации вредных веществ равны 2, 3, 5 мг/л, а ПДК составляют 0,25; 0,05; 0,02 мг/л соответственно. Расход стока – 0,3 м³/с, показатель относительной опасности веществ принять равным 1,63.

Задача 2.  Рассчитать приведенную массу годового сброса стока, содержащего фосфаты, гидрохинон, нитриты, если масса сброса вредных веществ составляет 6; 15; 10 т, а ПДК равны 0,25; 0,05; 0,02 мг/л соответственно.

Задача 3. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения вод, в состав которых входят хлориды, сульфаты, фосфаты и нитраты. Массы сброса вредных веществ равны 1; 2; 5; 7 т, а ПДК составляют 300; 100; 2,6; 9,1 мг/л соответственно.

Задача 4. Определить приведенную массу загрязнения водоемов бактериальной микрофлорой. Отношение колииндекса в сбросе и его нормативного содержания равно 2,5 и объем сброса 1350 тыс. м³/ч.

Задача 5. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения почвы при массе годового сброса 15000 т/год. Загрязнение производится выбросами неорганическими веществ; отходами бытовых свалок и органических веществ. Показатель относительной ценности земельных ресурсов принять равным 0,7.

Задача 6. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения почвы, если вторичное поступление вредных веществ в воздушный бассейн составляет 600 млн руб/год. Отторжение земель под полигоны и свалки 5 руб/т, затраты на погрузку, разгрузку 10 руб/т, затраты на эксплуатацию систем складирования и уничтожения отходов 0,25 руб/т. Приведенная масса годового сброса 50 усл.т. показатель относительной опасности веществ принять равным 3,79.

Задача 7. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения почвы, если отторжение земель под полигоны и свалки 5 руб/т, затраты на эксплуатацию систем складирования и уничтожения отходов 0,25 руб/т, затраты на погрузку, разгрузку 10 руб/т. Приведенная масса годового сброса 35 усл.т. показатель относительной опасности веществ для человека 0,01. Коэффициент, учитывающий вероятность накопления вещества, равна 1. Показатель опасности вещества для природы, кроме человека равен 1. Вероятность вторичного поступления вещества в атмосферу – 1. Вероятность образования более токсичных веществ из исходных – 1. Масса выброса 200000 т/год, при скорости оседания пыли более 20 см/с.

Задача 8. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами тепловой электростанции, работающей на угле. Количество сжигаемого угля 20 тыс. т/год, содержание золы в топливе 25%, содержание серы 2%, потери тепла в топке 10%, коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества, равен 1, коэффициент выхода оксида азота 0,25 кг/МДж, низшая теплота сгорания 25 МДж/кг, высота трубы 30 м, разность между температурой смеси и температурой воздуха 160 °С.

Задача 9. Эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами отопительной станцией составил 1 млн руб/год по курсу рубля 2007 года. Оценить эколого-экономический ущерб по курсу рубля 2007 года.

Задача 10. Рассчитать эколого-экономический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами вредных веществ, если приведенная масса годового выброса 250 тыс. усл.т./год, высота выброса 10 м, разность температур смеси и воздуха 260 ºС, скорость оседания частиц менее 1 см/с. Показатель относительной опасности выброса принять, равным 8.

 

Задания к выполнению РГЗ

 

Задача 1.  Определить активность изотопа ¹³⁷Cs при выбросе 0,5кг вещества. Период полураспада 29,9мин. Найти активность через 15сут после выброса.

Задача 2.  Определить НДС изотопа ¹³¹Cs в реку. Период полураспада изотопа 9,69сут. Расход стока равен 0,5м³/с, разбавление воды в реке – 10. Фоновая концентрация цезия равна 0, ПДК цезия в воде составляет 34000 Бк/л.

Задача 3. Рассчитать активность изотопов при выбросе 10кг ⁴⁵К через 5лет после выброса. Периоды полураспада изотопов калия и кальция соответственно 20мин и 163 сут.

Задача 4.  Какую дозу излучения можно получить, если находиться на расстоянии 1м от источника излучения в течение 5мин. Энергия излучения 0,1МэВ/распад, активность 10¹²Бк. Считать, что площадь тела человека составляет 0,34м².

Задача 5.  Определить удельную активность ²²²Ra через неделю после выброса. Выброс производится через организованный источник. Мощность выброса составляет 2г/с, высота источника 10м, диаметр устья источника 0,5м, расход газовоздушной смеси 1,5м³/с, разность между температурой смеси и температурой воздуха 100⁰С, коэффициент оседания вещества 1, коэффициент учета рельефа местности 1, коэффициент температурной стратификации атмосферы 180. период полураспада изотопа 3,8сут.

Задача 6. Определить ПДВ ²²²Ra через организованный источник. Высота источника 15 м, расход газовоздушной смеси 5 м³/с, разность между температурой смеси и температурой воздуха 25°С, коэффициент оседания вещества 1, коэффициент учета рельефа местности 1, коэффициент температурной стратификации атмосферы 180, диаметр устья источника 1м, фоновая концентрация равна 0, ПДК для загрязняющего вещества составляет 240Бк/м³.

Задача 7.  В водохранилище сбрасывается сток, содержащий ¹³¹Cs с периодом полураспада 10сут. Рассчитать НДС, если средняя глубина водоема 4м, расстояние от места сброса до контрольной точки отбора проб воды 100м, расход стока 10м³/ч, фоновая концентрация равна 0, ПДК для загрязняющего вещества составляет 34000 Бк/л.

Задача 8.  Рассчитать активность изотопов при выбросе 50 г ¹³⁷Сs через 20сут после выброса. Периоды полураспада изотопов цезия, ксенона, йода соответственно 30мин, 6ч и 36сут.

Задача 9. Определить недельную дозу облучения, получаемую человеком при ежедневном нахождении вблизи источника радиоактивного излучения в течение 2с. Считать, что поглощается 20% всей энергии излучения, масса человека равна 70кг, период полураспада вещества 3дня, удельная энергия излучения 0,2МэВ/распад, активность составляет 100000Бк.

Задача 10. Найти период полураспада ⁴⁵К массой 100 г. Активность изотопа составляет 537 Ku.

Задача 11. В раствор хлористого трития с массовой долей 15 % поместили цинковый шарик массой 20 г. После того, как диаметр шарика стал вдвое меньше, массовая доля хлористого трития стала 10 %. Найти активность исходного раствора, если период полураспада трития равен 12,43 года

 

Канцерогенные риски

К канцерогенам относят вещества, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей (доброкачественных и/или злокачественных) в популяциях человека и/или животных и/или сокращает время развития этих опухолей. При оценке риска угрозы здоровью, обусловленного воздействием канцерогенных веществ, используют два важных положения. Во-первых, принято считать, что у канцерогенов нет пороговой дозы, их действие начинается уже при самых малых количествах, попавших в организм человека. Во-вторых, считается, что вероятность развития онкозаболеваний (т. е. канцерогенный риск) прямо пропоциональна количеству (дозе) канцерогена, введенного в организм. Совокупность этих двух положений называют беспороговой линейной моделью.

Линейный характер зависимости между канцерогенным риском и дозой канцерогенного вещества выражается простой формулой:

 

r = F _r· D

 

где r – индивидуальный канцерогенный риск; под ним следует понимать дополнительный риск (дополнительно к уже существующей вероятности заболеть раком) онкологического заболевания, вызываемый поступлением данного канцерогена; D – доза канцерогена, попавшего в организм человека; F _r – коэффициент пропорциональности между риском и дозой, называемый фактором риска.

Фактор риска F _r показывает, насколько быстро возрастает вероятность онкозаболевания при увеличении дозы канцерогена, поступившего в организм человека с воздухом, водой или пищей. Фактор риска еще называют коэффициентом наклона (SlopeFactor), так как он характеризует угол наклона прямой зависимости «риск – доза» (рис. (а)). Очевидно, что чем больше угол наклона, тем больше угроза здоровью.

Единица фактора риска F _r – [мг/(кг·сут)]^–1; она обратно пропорциональна единице среднесуточного поступления канцерогена. Фактор риска количественно характеризует увеличение угрозы здоровью в результате ежедневного поступления данного канцерогена в количестве 1 мг, отнесенного к 1 кг массы тела человека.

Часто индивидуальный канцерогенный риск вычисляют по формуле:

r = m · F _r,

где m – среднесуточное поступление канцерогена с воздухом, водой или с пищей, отнесенное к 1 кг массы тела человека, мг/(кг·сут).

Удобство расчета риска r по этой формуле заключается в том, что в результате перемножения величин m и F _r получается безразмерная величина.

Значения факторов риска определяются, как правило, в результате опытов на животных.

В таблице ниже приведены значения факторов риска F _r (в порядке его возрастания) при поступлении в организм человека ряда канцерогенов с водой и пищей.

Таблица 1.3

Значение факторов риска

Канцерогены	F r, [мг/(кг·сут)]^–1	Канцерогены	F r, [мг/(кг·сут)]^–1
Свинец и его соединения Бензол Пентахлорфенол Хлорбензол ДДТ Кадмий и его соединения Трихлорэтилен	8,5·10^–3 5,5·10^–2 0,12 0,27 0,3 0,38   0,4	Тетрахлорэтилен Мышьяк Винилхлорид Бериллий, оксид Полихлорированные бифенилы Бенз(а)пирен Бериллий (сульфат) Диоксины (смесь)	0,54 1,75 1,9 7,0   5,0 12 3·10^3 1,6·10^5

 

При решении задач, связанных с потреблением питьевой воды, среднесуточное поступление m канцерогена с водой на 1 кг массы тела человека определяется по формуле:

где С – концентрация канцерогена в питьевой воде, мг/л; v – скорость поступления воды в организм человека, л/сут (считается, что взрослый человек выпивает ежесуточно 2 литра воды); f – количество дней в году, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Т_р – количество лет, в течение которых происходит воздействие канцерогена; Р – средняя масса взрослого человека, принимаемая равной 70 кг; Т – усредненное время воздействия канцерогена, в качестве которого принимается средняя продолжительность жизни человека, считающаяся равной 70 годам (25550 сут).

После того, как вычислено среднесуточное поступление m канцерогена, приведенное к 1 кг массы тела человека, рассчитывают индивидуальный канцерогенный риск r по формуле:

 

r = m · F _r,

 

где F _r – фактор риска, выражаемый в [мг/(кг·сут)]^–1.

Если r ≤ 10^–6, индивидуальный канцерогенный риск считается пренебрежимо малым. Верхний предел допустимого индивидуального канцерогенного риска принимается равным 10^–4.

Если r > 10^–4, индивидуальный канцерогенный риск считается недопустимым.

В случае воздействия нескольких канцерогенов полный риск выражается суммой отдельных рисков:  

 

r _t = r ₁ + r ₂ + …

Коллективный канцерогенный риск R определяется формулами:

                                          R = r · N,                                          

R _t = r _t · N,

 

где N – количество человек, подвергающихся данному риску.

 

Риск возникновения пожара

На основании статистических данных, накопленных при эксплуатации однотипных ТСЗЛ, вычисляют параметры потоков скрытых и явных отказов:

 

                                   ω_c = Σn_c / Σ t_i;                                       

                                    ω_я = Σn_я / Σ t_i                                                       

 

где        Σ n _c, Σ n _я – суммарное число скрытых и явных отказов, выявленных приэксплуатации m однотипных ТСЗЛ (однотипными считаются ТСЗЛ одинаковой конструкции, функционального назначения и с близкимитактико-техническими параметрами); t _i–наработка i –го ТСЗЛ.

Вычисляют интенсивность восстановления μ работоспособности ТС по формуле:

 

μ = 1 / t_в.

 

Среднее время до восстановления t_в работоспособности ТСЗЛ определяют по статистическим данным. Формулу (1.81) применяют в случае, когда к восстановлению работоспособности ТСЗЛ приступают немедленно после обнаружения явного отказа. Если же к восстановлению работоспособности приступают после некоторого времени задержки, обусловленной административными или иными причинами, в формуле  вместо t_в подставляют t_я, которое включает t_в и время задержки по указанным причинам.

Если после обнаружения явного отказа ТСЗЛ немедленно замещается другим работоспособным ТСЗЛ (например, неработоспособное пожарное канатно-спускное устройство заменяют работоспособным), t_в в формуле (7) оказывается равным нулю, а µ → ∞.

Вероятность Р(N_ж) возникновения пожара с числом одновременных жертв N_ж до 5 человек включительно за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N вычисляют по формуле:

Р(N_ж) = 1 – e ^–λNt,

где λ – интенсивность потока пожаров определенного типа (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Варианты выполнения работы

	Температура самовоспламенения, tc ^оС	D, диаметр частицы, мкм	τ, время самовоспламенения, мин.
1	2	3	4
Вариант 1
1	300	250	8
2	350	150	10
3	400	100	15
4	500	50	20
№ опыта	Вариант 2
1	400	150	10
2	450	100	12
3	500	80	18
4	550	50	25
см.продолжение   окончание табл.5.2.
Вариант 3
1	400	200	5
2	450	150	10
3	500	100	15
4	550	50	20
№ опыта	Вариант 4
1	400	200	5
2	450	150	8
3	500	100	15
4	550	50	20
№ опыта	Вариант 5
1	380	180	6
2	420	160	10
3	480	100	15
4	510	70	20
№ опыта	Вариант 6
1	350	190	7
2	400	150	12
3	480	110	17
4	500	80	20
№ опыта	Вариант 7
1	400	200	5
2	420	150	10
3	480	100	15
4	500	50	20
№ опыта	Вариант 8
1	400	200	5
2	450	150	10
3	500	100	15
4	550	50	20
№ опыта	Вариант 9
1	400	200	15
2	450	150	10
3	500	100	5
4	550	50	3
№ опыта	Вариант 10
1	400	200	25
2	450	150	15
3	500	100	10
4	550	50	5

 

 

Определив коэффициенты условий теплового самовозгорания угля А _p, п _p, А _b, п _b, сделать вывод о причинах, влияющих на величину коэффициентов теплового самовозгорания угля (например, механизм самовозгорания угля, возможность течения процесса по радикальному маршруту).

При расчетах коэффициентов теплового самовозгорания угля по методу наименьших квадратов необходимо помнить следующее. При интерполяции экспериментальных данных по методу наименьших квадратов линейным уравнением y = kx + b, коэффициенты k, b находят из решения системы уравнений:

Контрольные вопросы

1. Особенности поведения веществ в дисперсном состоянии при их нагреве.

2. Понятие о поверхностно-активных веществах.

3. Эмульсии.

4. Аэрозоли.

5. Порошки.

6. Основные физико-химические закономерности распространения пожара.

Курсово го проекта

Цель курсового проекта - закрепление полученных студентами теоретических знаний, практических навыков, а также развитие самостоятельности в решении вопросов мониторинга и экспертизы безопасности жизнедеятельности.

Основные задачи курсового проекта - научить студентов:

- правильно оценивать опасность веществ и негативных воздействий в конкретных условиях эксплуатации технологических комплеков,

- применять методы расчета параметров для решения практических задач защиты человека, окружающей среды;

- разрабатывать проекты наблюдательных станций за деформациями зданий, сооружений и земной поверхности, выполнять оценку технического состояния зданий и сооружений;

- рассчитывать величины вертикальных и горизонтальных деформаций фундаментов зданий, сооружений и земной поверхности;

- разрабатывать мероприятия по защите окружающей среды и человека от негативного воздействия различных факторов;

- пользоваться технической, нормативной и справочной литера­турой.

Порядок оформления курсового проекта

Курсовой проект включает пояснительную записку и графическую часть. Пояснительную записку следует оформлять на листах формата А4 (210´297 мм); размеры полей: левое – 20 мм, правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее – 20 мм.

Пояснительная записка выполняется с нанесенной ограничительной рамкой отстоящей от левого края на 20 мм и остальных на 5мм.

Единые формы, размеры и порядок заполнения основных надписей на чертежах и в текстовых документах, входящих в состав студенческих курсовых работ, курсовых и дипломных проектов приведен в приложении А (согласно ГОСТ 21.101-97 (СПДС)).

Расстояние от рамки до границ текста следует оставлять в начале и в конце строк – не менее 3 мм. Расстояние от верхней или нижней строки текста до верхней или нижней рамки должно быть не менее 10 мм.

Текст пояснительной записки печатается на одной стороне листа через полтора интервала, шрифт Times New Roman (кегль 14), отступ красной строки – 1,27 см., выравнивание – по ширине.

Разрешается использовать компьютерные возможности акцентирования внимания на определенных терминах, принципах, формулах, применяя шрифты разной гарнитуры.

Графическая часть курсовго проекта может выполняться на листах формата А1 (Допускается и другой формат, например, А2).

Графическая часть работы может выполняться тушью или карандашом или с применением специализированных программ на ПЭВМ, например AutoCAD.

Графический материал должен как можно полнее и нагляднее отражать основные результаты курсового проекта.

 

Задания к выполнению курсового проекта

Задание к выполнению практической части работы

По математической модели

 

В процессе выполнения данного задания необходимо получить математическую модель процесса очистки воды от соединений ртути; найти оптимальные параметры процесса, при которых содержание ртути в сбросах минимально.

 

Основные понятия

Построение математических моделей технологических процессов природных явлений основано на использовании специальных методов планирования эксперимента. Планирование эксперимента – это управление процессом, явлениями при неполном знании механизма явления процесса.

Планирование эксперимента рассматривают как одно из направлений кибернетики, основные идеи которой сформулированы в работах английского математика Рон