Нормування забруднень атмосфери
Львів 2013
ПЕРЕДМОВА
Безпека життєдіяльності людини багато в чому визначається станом навколишнього середовища і може бути забезпечена лише за дотримання певних правил взаємодії з нею.
Одним з найбільш важливих факторів, що визначають вплив зовнішнього світу на живі об'єкти, є стан повітряного середовища. Науково-технічний прогрес, розвиток промисловості та транспорту викликають все більш інтенсивне використання природних ресурсів Землі, що в поєднанні з рос том населення і безперервною урбанізацією призводить до посилення навантаження на навколишнє середовище і, в першу чергу - забруднення атмосфери .
Атмосферу забруднюють аерозолі, гази і пари хімічних речовин, які можуть негативно впливати на стан здоров'я людей, рослинного, тваринний світ, будівлі, споруди і навіть змінювати кліматичні умови місцевості. В даний час починає чітко виявлятися взаємодія промислових викидів різних країн, яке загрожує існуванню життя на Землі. Тому боротьба з забрудненням атмосфери стає однією з найважливіших соціальних проблем глобального характеру і вимагає широкого впровадження різноманітних організаційних і технічних заходів, що поліпшують стан атмосферного повітря.
У пропонованому методичному посібнику розглянуті основні види і джерела забруднення атмосфери, способи зменшення промислових викидів і концентрацій шкідливих речовин, наводиться методика оцінки збитку здоров'ю людей, спричинених наднормативним забрудненням атмосфери.
Домашнє завдання виконується студентами у вигляді розрахунково-пояснювальної записки, в якій наводяться розрахункові формули і результати розрахунків з обгрунтуванням прийнятих рішень. Текст завдання повинен починатися з таблиці вихідних даних, відповідних виконуваному варіанту завдання. Матеріали посібників можуть бути використані при розгляді питань безпеки експлуатації та виробництва розроблюваних приладів і пристроїв в дипломному проекті.
1. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
1.1. Головні види і джерела забруднення атмосфери
До числа найбільш поширених речовин-забруднювачів атмосфери відносяться сполуки вуглецю у вигляді аерозолів і газів (сажа, СО, СО2, вуглеводні), сполуки азоту (NOx, NH3), сполуки сірки (SO2, SO3), фреони (хімічно активні сполуки галогенів ), частини пилу різного хімічного складу.
Основними джерелами забруднення атмосферного повітря в індустріальних країнах є автомобілі, теплові електростанції і промислові підприємства. Щорічно в атмосферне повітря поступає більше 200 млн т оксиду вуглецю, понад 150 млн т сірчистого газу, понад 50 млн т оксидів азоту, більше
50 млн т різних вуглеводнів, більше 250 млн т високодисперсних аерозолів. У селах і селах повітря містить в 10-15 разів менше забруднюючих домішок, ніж у містах. У великих містах забруднене повітря простягається на висоту 1,5-2,0 км. Ця щільна шапка влітку затримує до 20% сонячних променів, а взимку поглинає половину світла.
Загальна кількість автомашин у світі становить близько 500 млн. Спалюють величезну кількість нафтопродуктів, вони завдають відчутної шкоди навколишньому середовищу і здоров'ю населення. Автомобільні вихлопні гази - суміш приблизно 200 речовин. У них містяться вуглеводні, частка яких різко зростає (приблизно в 10 раз) в момент рушання з місця або якщо двигун працює на малих обертах, тобто під час заторів або у червоного сигналу світлофора.
Оксид вуглецю і більшість інших газових виділень двигунів важчий за повітря, тому вони скупчуються біля землі. Оксид вуглецю при вдиханні з'єднується з гемоглобіном крові і може викликати задуху, перешкоджаючи транспортуванні кисню до тканин організму.
Через неповного згоряння палива частина вуглеводнів перетворюється на сажу, що містить смолисті речовини, у тому числі й особливо небезпечний канцероген бенз (а) пірен.
Дуже небезпечними є сполуки свинцю, що утворюються при згоранні бензину, що містить тетраетилсвинець. Для підвищення октанового числа в один літр бензину на нафтоперегінних заводах додавали до одного грама тетраетилсвинцю, який руйнується і викидається в атмосферу у вигляді високотоксичних сполук свинцю.
При спалюванні палива на теплових електростанціях в атмосферу надходять сполуки сірки, оксиди азоту, окис вуглецю СО, вуглекислий газ СО₂, пил. Газоподібні оксиди сірки, взаємодіючи з містяться в повітрі парами води, можуть утворювати крапельки сірчаної кислоти, що при несприятливих метеорологічних умовах викликає кислотні дощі.
Для очищення викидів від дисперсних забруднювачів (у вигляді твердих або рідких часток) застосовують осаджувальні камери, циклони, скрубери, електрофільтри. Для видалення паро-і газоподібних забруднювачів - різні установки, засновані на адсорбції, абсорбції, допалювання, каталітичному перетворенні домішок. Детальна характеристика застосованих методів і пристроїв для очищення промислових викидів приведена в навчальному посібнику з основ безпеки життєдіяльності [1]. Найважливішою характеристикою будь-якого пристрою, призначеного для очищення викидів, є його ефективність:
(1)
де M1 і M2 - зміст домішки до і після очищення
Нормування забруднень атмосфери
Для кожної речовини, забруднюючої повітря, встановлені два нормативи: максимально разова і середньодобова гранично допустимі концентрації (ГДК).
Максимально разова ГДК встановлюється для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, зміна біоелектричної активності головного мозку, світлової чутливості очей) при короткочасному впливі (до 20 хв) атмосферних забруднень.
Середньодобова ГДК встановлюється з метою попередження прямого або непрямого токсичного (канцерогенного, мутагенного) впливу забруднювачів. Якщо в повітрі присутні речовини однонаправленої дії, то допустима концентрація кожного з них визначається зі співвідношення:
E (Сі. / ГДК.) <1 (2)
де Ci і ГДК. – відповідно концентрація і ГДК i-ої речовини.
За ступенем впливу на організм людини всі шкідливі речовини поділяються на 4 класи небезпеки: 1 - надзвичайно небезпечні, 2 - високонебезпечні, 3 - помірно небезпечні, 4 - малонебезпечні. Клас небезпеки встановлюється в залежності від середньої концентрації СЬ₅0 речовини в повітрі, що призводить до смертельного результату з імовірністю 0,5. У табл. 1 приведена класифікація забруднюючих речовин за ступенем небезпеки. Значення ГДК для деяких забруднювачів атмосфери наведені в табл. 2.
Таблиця 1 Класифікація шкідливих речовин
| мг/м3 | Класс опасности вещества |
| Менее 500 | |
| 500-5000 | |
| 5001-50000 | |
| Более 50000 |
Таблиця 2
ГДК забруднюючих речовин в атмосферному повітрі населених місць
| Вещество | ПДК, мг/м3 | Класс опасности | |
| максимально разовая | среднесуточная | ||
| Азота двуокись | 0,085 | 0,04 | |
| Азота окись | 0,6 | 0,06 | |
| Аммиак | 0,2 | 0,04 | |
| Ангидрид сернистый | 0,5 | 0,05 | |
| Ацетон | 0,35 | 0,35 | |
| Белок пыли белкововитаминного концентрата | - | 0,001 | |
| Бенз(а)пирен | - | 10-7 | |
| Бензин нефтяной в пересчете | 1,5 | ||
| на углерод | |||
| Бензол | 1,5 | 0,1 | |
| Водород хлористый | 0,2 | 0,2 | |
| Дихлорэтан | |||
| Железа окись | - | 0,04 | |
| Железа хлорид | - | 0,004 | |
| Кадмия окись | - | 0,001 | |
| Кислота азотная | 0,4 | 0,15 | |
| Кислота серная | 0,3 | 0,1 | |
| Магния окись | 0,4 | 0,05 | |
| Марганец и его соединения | 0,01 | 0,001 | |
| Меди окись | - | 0,002 | |
| Медь хлористая | - | 0,002 | |
| Никель металлический | - | 0,001 | |
| Озон | 0,16 | 0,03 | |
| Пыль неорганическая, содержа щая двуокись кремния, %: | |||
| выше 70 | 0,15 | 0,05 | |
| 70-20 (шамот, цемент) | 0,3 | 0,1 | |
| ниже 20 | 0,5 | 0,15 | |
| Сажа | 0,15 | 0,05 | |
| Свинец и его соединения | - | 0,0003 | |
| Сероводород | 0,008 | - | |
| Сероуглерод | 0,03 | 0,005 | |
| Спирт метиловый | 1,0 | 0,5 | |
| Углерода окись | |||
| Фенол | 0,01 | 0,003 | |
| Флюс канифольный активированный | 0,3 | 0,3 | |
| Фтористые соединения | 0,035 | 0,003 | |
| Фтористый водород | 0,02 | 0,005 | |
| Хлор | 0,1 | 0,03 | |
| Цинка окись | - | 0,05 |