Краткие теоретические сведения по теме

С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные источники. Их разделяют на локальные и глобальные.

Локальные загрязнения связаны с городами и промышленными регионами, глобальные распространяются на огромные расстояния и оказывают влияние на биосферные процессы в целом на Земле. Так как воздух находится в постоянном движении, вредные вещества переносятся на сотни и тысячи километров.

Глобальные загрязнения атмосферы усиливается в связи с тем, что вредные вещества из нее выпадают на почву, в водоемы, а затем снова поступают в атмосферу.

Загрязнители атмосферы разделяют на:

1. Химические (загрязняющие вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии);

2. Физические:

- тепловые, возникающие в результате повышения температуры атмосферы (поступление в атмосферу нагретых газов);

- световые, происходящие при ухудшении естественного освещения местности под воздействием искусственных источников света;

- шумовые, являющиеся следствием возникновения антропогенных шумов;

- электромагнитные, вызванные изменением электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радиотелевидения, работы некоторых видов промышленных установок);

- радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу;

3. Биологические - являются следствием размножения микроорганизмов и вирусов.

Источники загрязнения воздушного бассейна подразделяют на источники выделения и источники выбросов вредных веществ в атмосферу.

Источником выделения загрязняющих веществ называется технологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т.п.), выделяющий в процессе эксплуатации вредные вещества.

Источник выбросов – устройство (труба, аэрационный фонарь, вентиляционная шахта и т.п.), посредством которого осуществляется выброс загрязняющих веществ в атмосферу.

Промышленные производства и технологическое оборудование, являющиеся источниками загрязнения атмосферы, делятся на 4 группы:

1. Имеющие условно чистые выбросы, в которых концентрация загрязняющих веществ не превышает гигиенических норм (например, цеха переработки пластмасс, прядильные цехи и т.д.);

2. Имеющие дурно пахнущие выбросы (например, производство азотной кислоты с каталитической очисткой и др.);

3. Содержащие нетоксичные вещества (дробильно-помольные цехи, отделения сушки, обогатительные фабрики и др.);

4. Имеющие выбросы, содержащие канцерогенные, токсичные или ядовитые вещества (производство фенола, полиэтилена, ацетилена и др.).

Источники загрязнения атмосферы бывают точечные (труба), линейные (газопровод) и поверхностные. Попадать в атмосферу вредные вещества могут на разных стадиях производства (добыча, транспортирование, дробление, измельчение, помол), различным образом: из-за негерметичности оборудования, при погрузочно-разгрузочных работах, с открытых складов, то есть специально неорганизованным способом. Такие выбросы соответственно называются неорганизованными. В то же время на многих предприятиях большинство удаляемых из помещений и технологического оборудования загрязняющих веществ выбрасываются в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применить для их улавливания соответствующие установки. Такие выбросы называются организованными.

Для определения категории опасности предприятия используют данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу. Категорию опасности предприятия (КОП) рассчитывают по формуле:

КОП = ) ^аi                                                                  (1)

 

где М_i — масса выброса i-го вещества, т/год;

ПДК _i — среднесуточная предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/м³;

п — количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием;

аi — безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью сернистого газа, определяется по табл. 1.

 

Таблица 1

Значение коэффициента а _i для различных классов опасности

Класс опасности вещества	1	2	3	4
Коэффициент а i	1,7	1,3	1,0	0,9

 

Значения КОП рассчитывают при условии, когда М_i /ПДК > 1.

При М_i /ПДК < 1 значения КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

Для расчета КОП при отсутствии среднесуточных значений ПДК используют значения максимально-разовых ПДК, ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) или уменьшенные в 10 раз значения ПДК веществ в воздухе рабочей зоны. Для веществ, по которым отсутствует информация о ПДК или ОБУВ, значения КОП приравнивают к массе выбросов данного вещества.

Значения ПДК и класс опасности наиболее часто встречающихся загрязнителей атмосферы от деятельности предприятий представлены в табл. 2.

Таблица 2

ПДК и класс опасности загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

Наименование вещества	Значение ПДК, мг/м^3		Класс опасности
	максимальная разовая	среднесуточная
Азота диоксид	0,085	0,04	2
Азота оксид	0,4	0,06	3
Азотная кислота по молекуле НNO3	0,4	0,15	2
Аммиак	0,2	0,04	4
Ацетон	0,35	–	4
Бензин (нефтяной, малосернистый)	5	1,5	4
Дихлорэтан	3	1	2
Йод	–	0,03	2
Мышьяк, неорганические соединения (в пересчете на мышьяк)	–	0,003	2
Ртуть металлическая	–	0,0003	1
Свинец сернистый	–	0,0017	1
Серная кислота по молекуле Н2SO4	0,3	0,1	2
Толуол	0,6	–	3
Углерод (сажа)	0,15	0,05	3
Углерода оксид (угарный газ)	5	3	4
Фенол	0,01	0,003	2
Формальдегид	0,035	0,003	2
Фреоны-11, 12, 21, 22	100,0	10,0	4
Хлор	0,1	0,03	2

 

Антропогенное воздействие химических веществ на организм человека имеет следующие особенности:

- наличие кумулятивного эффекта, т.е. накопления неблагоприятного воздействия на организм. В частности, в организме человека кумулятивный эффект загрязнений проявляется в виде накопления стресса, общей усталости, напряжения, переходящих в предболезнь;

- синергетическое, т.е. совместное действие. Если даже малые концентрации каких-либо химических веществ действуют на один и тот же организм одновременно, то возможен самый разнообразный интегральный эффект. Одни вещества могут усиливать этот эффект, а в некоторых случаях возможен неожиданный результат. Пример синергизма: лекарственные вещества – адреналин и атропин, вызывающие расширение зрачка; гербициды – хлор-ИФК и диурон; проявляющие вещества в фотографии – метол и гидрохинон.

По величине КОП предприятия делят на четыре категории опасности. Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности приведены в табл. 3.

Таблица 3

Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности в зависимости от значений КОП

Значение КОП	Категория опасности
КОП> 10^6	1
КОП = 10^4 - 10^6	2
КОП = 10^3 - 10^4	3
КОП < 10^3	4

 

Предприятия первой и второй категории опасности представляют собой наибольшую опасность для окружающей среды, к ним необходимо применять особые требования при разработке нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) и ежегодном контроле за их достижением.

Предприятия третьей категории опасности, как правило, самые многочисленные.

К четвертой категории опасности относят самые мелкие предприятия с небольшим количеством выбросов вредных веществ в атмосферу.

Пример расчета КОП

Исходные данные: Определить категорию опасности судостроительного завода, выбросы которого характеризуются данными, приведенными в табл. 4.

 

Таблица 4

Данные по выбросам судостроительного завода

Видовой состав выброса	Масса выброса, Мi, т/год	Класс опасности выброса	ПДКi мг/м^3
Пыль неорганическая	737,1	3	0,05
Оксид азота	41,87	3	0,06
Оксид марганца	0,001	2	0,001
Оксид хрома	0,001	1	0,0015

 

Решение:

1. Определяется значение КОП для каждого вещества, входящего в состав выбросов завода:

Пыль неорганическая	КОП =
Оксид азота	КОП =
Оксид марганца	КОП =
Оксид хрома	КОП =

2. Определяется значение КОП для выброса в целом:

 

КОП = 14742 + 697,8 + 1 + 0,37 = 15441,17.

 

3. Определяется категория опасности завода по табл. 3.

Вывод: Судостроительный завод имеет вторую категорию опасности.

 

2. Рекомендации студентам по подготовке к занятию

2.1. Изучить теоретические основы в области КОП в зависимости от массы выбросов и степени опасности загрязняющих атмосферу веществ;

2.2. Изучить метод расчета КОП;

2.3. Ознакомиться с содержанием настоящего практического занятия;

2.4. Произвести по аналогии с вышеприведенным примером в письменном виде расчеты КОП применительно к следующим вариантам (вариант студентом выбирается самостоятельно по последней цифре зачетной книжки):

 

Номер  варианта задания	Условный номер предприятия	Видовой состав выброса	Масса выброса, Мi, т/год	Класс опасности выброса	ПДКi мг/м^3
1	435	Азота диоксид	553,1	2	0,04
		Аммиак	41,8	4	0,04
		Свинец сернистый	0,57	1	0,0017
2	518	Пыль неорганическая	736,1	3	0,05
		Оксид азота	22,87	3	0,06
		Оксид марганца	0,007	2	0,001
3	334	Дихлорэтан	51,6	2	1
		Йод	2,3	2	0,03
		Серная кислота по молекуле Н2SO4	59,2	2	0,1
		Азотная кислота по молекуле НNO3	84,2	2	0,15
4	353	Бензин (нефтяной, малосернистый)	326,2	4	1,5
		Хлор	0,68	2	0,03
		Аммиак		4	0,04
5	443	Мышьяк, неорганические соединения (в пересчете на мышьяк)	23,5	2	0,003
		Свинец сернистый	0,63	1	0,0017
		Ртуть металлическая	2,1	1	0,0003
6	213	Азота диоксид	478,1	2	0,04
		Азота оксид	9,2	3	0,06
		Азотная кислота по	5,4	2	0,15
		молекуле НNO3
		Аммиак	54,5	4	0,04
7	112	Оксид азота	54,35	3	0,06
		Оксид марганца	0,005	2	0,001
		Оксид хрома	0,013	1	0,0015
8	764	Бензин (нефтяной, малосернистый)	254,2	4	1,5
		Дихлорэтан	32,1	2	1
		Йод	0,67	2	0,03
		Мышьяк, неорганические соединения (в пересчете на мышьяк)	0,92	2	0,003
9	874	Ртуть металлическая	5,1	1	0,0003
		Свинец сернистый	0,49	1	0,0017
		Серная кислота по молекуле Н2SO4	38,2	2	0,1
10	112	Фенол	5,6	2	0,003
		Формальдегид	3,4	2	0,003
		Фреоны-11, 12, 21, 22	495,2	4	10,0
		Хлор	12,5	2	0,03

 

2.5. В целях самоконтроля и подготовки к индивидуальной защите практического работы ознакомиться с контрольными вопросами к данному занятию и дать на них в устной форме предварительные ответы.