Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Характеристика загрязнений

Лекция 2

ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА-АТМОСФЕРА-ЛИТОСФЕРА-ГИДРОСФЕРА)

 

Вопросы:

1 Характеристика загрязнений:

- загрязнения атмосферы;

 

 

Характеристика загрязнений

 

Современные объемы производства и его интенсификация, несмотря на усовершенствование технологии и техники очистки выбросов (отходов), повлекли за собой увеличение общей массы вредных веществ (ВВ), вносимых в атмосферу. Возросла энерговооруженность производства и соответственно количество сжигаемого топлива и образующихся дымовых газов: считается, что выработка электроэнергии и объем промышленного производства удваиваются каждые 7-10 лет.

В атмосферу выбрасывается ежегодно 200 млн.т оксида углерода, 150 млн.т диоксида серы, 50 млн.т оксидов азота (в основном NO2), более 50 млн.т различных углеводородов и 20 млрд.т СО2. За последние десятилетия потребление минеральных и органических сырьевых ресурсов резко возросло: в 1913 г. на одного жителя Земли ежегодно расходовалось 5 т минерального сырья, в 1940 г. - 7,4, в 1960 г. - 14,3, а в 2020 г. потребление может достичь 40-50 т. Соответственно возрастают и объемы отходов промышленного и коммунально-бытового происхождения (табл. 1).

Таблица 1 - Структура и объем отходов производства в мире, млн.т

Например, анализ данных о состоянии окружающей природной среды РФ показывает, что суммарное количество выбросов в атмосферу от промышленных источников в 1991 г. составило около 32 млн.т вредных веществ. Из них около 9,2 млн.т падает на диоксид серы, около 3 млн.т - на оксиды азота, около 7,6 млн.т - на оксид углерода, около 3,5 млн.т - на углеводороды, около 1,7 млн.т - на летучие органические соединения, около 6,4 млн.т - на твердые вещества. В выбросах содержатся специфические ВВ с достаточно высокой токсичностью: сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)-пирен, сероводород и др. Их количество не превышает 2% от общей массы выбросов.

Общее количество взвешенных частиц, поступающих в атмосферу в результате многообразной деятельности человека (по данным экспертов Европейской экономической комиссии), становится соизмеримым с количеством загрязнений естественного происхождения. Следует отметить, что наблюдения за состоянием атмосферного воздуха в стране за период 1988-1996 гг. свидетельствуют о снижении средних концентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, сажи, сероводорода вследствие спада производства и закрытия ряда предприятий. Проводимые анализы состава промышленных выбросов и автотранспорта в крупных городах показывают, что 85% общего выброса вредных веществ в атмосферу составляют сернистый газ, оксиды углерода и аэрозольная пыль.

Половина оставшихся 15% специфических вредных веществ приходится на углеводороды, другая половина - на аммиак, сероводород, фенол, хлор, сероуглерод, фтористые соединения, серную кислоту.

Загрязнение биосферы - результат выбросов загрязняющих веществ или некоторых видов энергии (например, электромагнитные поля) из различных источников. Загрязнители (контаминанты) могут иметь естественное (природное) и искусственное (антропогенное) происхождение. По своему физическому состоянию, например, загрязнители атмосферы делятся на твердые (пыли, дымы), жидкие (туманы), газообразные (газы, пары) и комбинированные. От общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ газы (пары) составляют около 90%. По оценке ВОЗ из более чем 6 млн. известных химических соединений практически используется до 500 тыс. соединений. Из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. Причем любой химический загрязнитель атмосферы имеет порог действия.

К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в атмосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д.

Источники искусственного загрязнения - различные промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, утечки из газохранилищ и трубопроводов и т.д. Атмосферные загрязнители подразделяются на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом их превращений. Например, поступающий в атмосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами образует капельки серной кислоты. При оценке загрязнения атмосферы учитывается период пребывания загрязняющих веществ в ней. В атмосферу одновременно могут поступать вещества, оказывающие на живые организмы сходное воздействие, то есть обладающие эффектом суммации вредного действия.

Все вредные вещества (ВВ) в соответствии с ГОСТ 12.1.0.07-76 по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные, ПДК менее 0,1 мг/м3; 2-й - вещества высокоопасные, ПДК 0,1-1 мг/м3; 3-й - вещества умеренно опасные, ПДК 1,1-10 мг/м3; 4-й - вещества мало опасные, ПДК более 10 мг/м3.

2.1.1 Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсионными фазами являются твердые или жидкие частицы. Обычно размеры частиц аэрозолей ограничивают интервалом 10-7-10-3 см. Аэрозоли делятся на три группы. К первой относятся пыли, состоящие из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде. Ко второй группе относятся дымы - все аэрозоли, которые получаются при конденсации газа. К третьей группе относятся туманы - жидкие частицы в газообразной среде. Сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 млн.т частиц, из которых примерно три четверти приходится на долю выбросов промышленных предприятий. Из многочисленных контаминантов атмосферы (по определению комитета экспертов ВОЗ) основными являются взвешенные частицы - аэрозоли различного состава, затем следуют сернистые соединения и оксиданты, то есть вещества, образующиеся в атмосферном воздухе в результате фотохимических превращений. Например, начиная с 1975 г. в атмосферу во всем мире выбрасывается более 100 млн.т твердых веществ.

Особое значение пыли и других взвешенных частиц объясняется тем, что они загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в результате различных превращений газообразных веществ, выбрасываемых в атмосферу (сернистых соединений, оксидов азота, углеводородов) с образованием мелкодисперсных аэрозолей.

Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы:

- по назначению:

а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания (рекуперации, абсорбции и т.д.);

б) вентиляционные выбросы - местные отсосы, вытяжки.

- по месту расположения:

а) незатененные или высокие (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 и более раз);

б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания;

в) наземные - находящиеся у земной поверхности (открытое технологическое оборудование, проливы, колодцы производственной канализации и т.д.).

- по геометрической форме:

а) точечные (трубы, шахты, вентиляторы);

б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, факелы).

- по режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.

Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

- по дальности распространения:

а) внутриплощадочные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений (для таких выбросов предусматривается санитарно-защитная зона достаточных размеров);

б) внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации (порядка ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилой застройки.

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными. Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу через специальные сооружения - газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс - выброс, поступающий в "атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.

 

2.1.2 Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные вещества, отводящиеся (отходящие) в гидросферу или литосферу, рассматриваются как сбросы. Сбросы разделяются на неорганизованные, если они стекают в водный объект непосредственно с территории промышленного предприятия, не оборудованного специальной, например, ливневой канализацией или иными устройствами для сбора, а также на организованные, если они отводятся через специально сооруженные источники - водовыпуски.

Выпуски классифицируются по следующим признакам: по типу водоема или водотока; по месту расположения выпуска; по конструкции распределительной части; по конструкции оголовка или сбросного устройства.

Большую опасность представляет биологическое накопление и аккумуляция загрязняющих жидких веществ, выбрасываемых предприятиями. В городских сточных водах (смеси бытовых и производственных) содержатся минеральные (глина, песок, окалина, сажа, сульфаты, хлориды, соли тяжелых металлов и т.д.) и органические (белковые вещества, углеводы, жиры, масла, нефтепродукты, синтетические ПАВ и т.д.) загрязнения.

Биогенные элементы - соединения азота и фосфора находятся в сточных водах в органической и неорганической форме.

Все перечисленные загрязнения могут находиться в грубодисперсном (оседающем под действием силы тяжести), коллоидном и растворенном состояниях. Большая часть органических загрязнений городских сточных вод находится в грубодисперсном (15-20%) и коллоидном (50-60%) состоянии.

По степени загрязнения и происхождению сточные воды можно разделить на следующие группы:

1) загрязненные; представляющие собой смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов (75-80%);

2) условно-чистые воды от охлаждения оборудования, компрессорных и холодильных установок, вентиляционных устройств и т.д. (6-18%);

3) хозяйственно-фекальные (5-6%);

4) ливневые воды от мытья территории, автотранспорта и т.д. (2-3%).

2.1.3 Твердые отходы представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава: черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, отходы стекла, пластмассы, кожи, резины, дерева, камней, а также остатки непрореагировавшего твердого сырья, смолы, кубовые остатки от перегонки, различные осадки и шламы, отработанные катализаторы, фильтровальные материалы, адсорбенты, не подлежащие регенерации, общезаводской мусор и др. На удаление таких отходов производства затрачивается в среднем 8-10% стоимости производимой продукции. Транспортирование и складирование отходов ежегодно поглощает миллиарды рублей.

Условно предприятия можно разделить на три группы, учитывая их потенциальные возможности загрязнения биосферы. К первой группе относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов. Ко второй группе - предприятия с преобладанием механических (машиностроительных) технологических процессов. К третьей группе - предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.

Например, предприятия химической промышленности (I группа) отличаются разнообразием токсичных газовых выбросов и жидких стоков. Главные из них - органические растворители, амины, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения (диоксид серы, сероводород, сероуглерод), металлоорганические соединения, соединения фосфора, мышьяка, ртуть. Перечень некоторых опасных для окружающей среды отходов предприятий I группы представлен в табл. 2.

К числу отходов химической промышленности и производства минеральных удобрений относятся гипсосодержащие отходы (фосфогипс и др.), фосфорные шлаки, пиритные огарки, галитовые отходы и глинистые шламы, содовые плавы, отходы нефтехимии и др. Отвалы и шламохранилища, занятые отходами химических производств, занимают тысячи гектаров земли.

При производстве капролактама образуется побочный продукт и «щелочные стоки» - растворы натриевых солей моно- и дикарбоновых кислот. При их разложении получают плав соды, содержащий обычно более 85% Na2CO3.

К отходам резинотехнических изделий относятся остатки резиновых смесей, резиновые и резинотканевые, невулканизированные и вулканизированные, текстильные и резинометаллические отходы. Например, резиновые невулканизированные отходы содержат до 50% каучука.

Отходы производства асбестотехнических изделий образуются при изготовлении тормозных колодок, прокладок, кровельного материала и др. Основными ингредиентами отходов являются асбест, каучук, смолы, латексы, а также бракованные готовые изделия, например, паронит.

Ежегодно в странах СНГ накапливается около 500 млн.м3 отходов растительного происхождения (лесосырьевые ресурсы, опилки, стружка, костра льна и др.), всех ресурсов, из них 160 млн.м3 остаются невывезенными на лесопилках, 120 млн.м3 теряется при последующей обработке. Лишь шестая часть всех отходов перерабатывается в товарную продукцию.

Таблица 2 - Характерные выбросы в атмосферу основных производств химической промышленности

В промышленных процессах переработки различного сырья и полуфабрикатов путем механического, термического и химического воздействия образуются отходящие (отбросные) газы, в которых содержатся взвешенные частицы. Они обладают всем комплексом свойств твердых отходов, а газы (в т.ч. и воздух), содержащие взвешенные частицы, относятся к аэродисперсным системам (Г-Т, табл. 3). Промышленные газы обычно представляют собой сложные аэродисперсные системы, в которых дисперсная среда является смесью разных газов, а взвешенные частицы полидисперсны и имеют различное агрегатное состояние.

Таблица 3 - Возможное агрегатное состояние отходов

Пыль в газах, отходящих от сырьевых и цементных сушилок, мельниц, грануляторов, смесителей, печей обжига колчедана, в аспирационном воздухе транспортных устройств и тому подобное является следствием несовершенства оборудования и технологических процессов. В дымовых, генераторных, доменных, коксовых и других подобных газах содержится пыль, образующаяся в процессе горения топлива. Как продукт неполного сгорания органических веществ (топлива) при недостатке воздуха образуется и уносится сажа. Если в газах содержатся какие-либо вещества в парообразном состоянии, то при охлаждении до определенной температуры пары конденсируются и переходят в жидкое или твердое состояние (Ж или Т).

Примерами взвесей, образовавшихся путем конденсации, могут служить: туман серной кислоты в отходящих газах выпарных аппаратов, туман смол в генераторных и коксовых газах, пыль цветных металлов (цинка, олова, свинца, сурьмы и др.) с низкой температурой испарения в газах. Пыли, образующиеся в результате конденсации паров, называются возгонами.

Несмотря на внешнее разнообразие исходного сырья, используемого в порошковых технологиях, ингредиенты пыли не только подчиняются одним и тем же теоретическим законам инженерной реологии, но и на практике обладают сходными технологическими свойствами, условиями их предварительной подготовки и последующей вторичной переработки.

При выборе метода переработки твердых отходов существенную роль играют их состав и количество. Количество промышленных твердых отходов составляет огромную величину (без учета 130 млн.м3 бытовых твердых отходов).

Предприятия механического профиля (II группа), включающие заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий, литейное производство, выделяют значительное количество газов, жидких стоков и твердых отходов.

Например, в закрытых чугунолитейных вагранках производительностью 5-10 т/ч на 1 т выплавленного чугуна выделяется 11-13 кг пыли (масс. %): SiO2 (20-50), СаО (2-12), Аl2О3 (0,5-6), МgО (0,5-4), FeO+Fe2O3 (10-36), МnО (0,5-2,5), С (30-45); 190-200 кг оксида углерода; 0,4 кг диоксида серы; 0,7 кг углеводородов и др. Концентрация пыли в отходящих газах составляет 5-20 г/м3 при эквивалентном размере 35 мкм.

Токсичные вещества в окрасочных цехах выделяются в процессе обезжиривания поверхностей органическими растворителями перед окраской, при подготовке лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушке покрытия (табл. 4).

Таблица 4 - Концентрации выбросов вредных веществ

Нефтегазовые и горнодобывающие объекты, металлургическое производство и теплоэнергетику условно относят к предприятиям III группы. Ниже приведен перечень веществ (в скобках дан класс их опасности), выбрасываемых:

а) в атмосферный воздух: двуокись азота (2), бенз(а)пирен (1), сернистый ангидрит (3), оксид углерода (4), сажа (3), ртуть металлическая (1), свинец (1), озон (1), аммиак (4), хлористый водород (2), серная кислота (2), сероводород (2), ацетон (4), окись мышьяка (2), формальдегид (2), фенол (1) и др.;

б) в сточные воды: азот аммиачный (аммония сульфат по азоту) - 3, азот общий (аммиак по азоту) - 3, бензин (3), бенз(а)пирен (1), керосин (4), ацетон (3), уайт-спирит (3), сульфат (4), фосфор элементарный (1), хлориды (4), хлор активный (3), этилен (3), нитраты (3), фосфаты (2), масла и др..

В теплоэнергетике мощным источником твердых отходов и газообразных выбросов являются теплоэлектростанции, паросиловые установки, то есть любые промышленные и коммунально-бытовые предприятия, связанные с процессом сжигания топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и др. Хвосты углеобогощения, золы и шлаки формируют состав твердых отходов. Опасно использование бурых и других углей, содержащих радиоактивные элементы (уран, торий и др.), в качестве топлива, т.к. часть их уносится с отходящими газами в атмосферу, часть - через золоотвалы поступают в литосферу.

К промежуточной комбинированной группе предприятий (I + II +111 гр.) относятся объекты коммунально-городского хозяйства. Современные города выбрасывают в атмосферу и гидросферу около 1000 химических соединений.

Атмосферные выбросы текстильной промышленности содержат оксид углерода, сульфиды, нитрозамины, сажу, серную и борную кислоты, смолы, а обувные фабрики выделяют аммиак, этилацетат, сероводород и кожевенную пыль. При производстве строительных материалов и конструкций, например, выделяется от 140 до 200 кг пыли на 1 т произведенных строительного гипса и извести соответственно, а отходящие газы содержат оксиды углерода, серы, азота, углеводороды. Всего предприятия по производству стройматериалов в нашей стране выбрасывают ежегодно 38 млн.т пыли, 60 % которых составляет цементная пыль.

Загрязнения в сточных водах находятся в виде взвесей, коллоидов и растворов. До 40% загрязнений составляют минеральные вещества: частицы грунта, пыли, минеральные соли (фосфаты, азот аммонийный, хлориды, сульфаты и др.). В состав органических загрязнений входят жиры, белки, углеводы, клетчатка, спирты, органические кислоты и т.д. Особый вид загрязнения сточных вод - бактериальный.

Количество загрязнений (г/чел, сут.) в бытовых сточных водах определяется в основном физиологическими показателями и составляет примерно:

- биологическая потребность в кислороде (ВПК полн.) – 75;

- взвешенные вещества – 65;

- азот аммонийный – 8;

- фосфаты - 3,3 (из них 1,6 г - за счет моющих средств);

- синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - 2,5;

- хлориды - 9.

Наиболее опасными и трудноудаляемыми из стоков являются СПАВ (иначе - детергенты) - сильные токсиканты, устойчивые к процессам биологического разложения. Поэтому в водоемы сбрасывается до 50-60% их первоначального количества.

К опасным загрязнениям антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества окружающей среды и жизни человека, следует отнести радиоактивность. Естественная радиоактивность - это закономерное явление, обусловленное двумя причинами: наличием в атмосфере радона 222Rn и продуктов его распада, а также воздействием космических лучей. К продуктам распада 222Rn относятся 220Rn (торон Тn, τ1/2 = 54 с) и 219Rn (актинон An, τ1/2 = 3,9 с). Образуясь в группы, они затем через поры почвы проникают в приземный слой атмосферы, создавая так называемую естественную (природную) радиоактивность. Что касается антропогенных факторов, то они связаны главным образом с искусственной (техногенной) радиоактивностью (ядерные взрывы, производство ядерного топлива, аварии на атомных электростанциях).

Представляет практический интерес уровни радиоактивного риска, обусловленного естественным сроком и некоторыми искусственными источниками облучения (табл. 5).

Таблица 5 - Средний индивидуальный риск облучения населения Земли и бывшего СССР

Таким образом, радиоизотопы так или иначе попадают в атмосферу, многие из которых по существу вечны. В связи с этим важной является проблема обезвреживания отходов ядерной энергетики. При этом необходимо знать, насколько уменьшится ущерб, наносимый экономической деятельностью здоровью человека.

К числу техногенных загрязнений, представляющих опасность для биосферы и человека, относятся и электромагнитные излучения (ЭМИ) и поля (ЭМП). Они являются весьма сложным загрязнением как с точки зрения анализа, так и с позиций ограничения интенсивности облучения. Кроме того, органы чувств человека не воспринимают ЭМП до частот видимого диапазона, в связи с чем оценить степень опасности облучения практически невозможно. НТП привел к тому, что созданные человеком ЭМП в сотни раз выше среднего естественного поля, В условиях современных производств и городских условий на организм человека оказывают влияние ЭМП, источниками которых являются различные радиопередающие устройства, производственная электроэнергетика, линии электропередач, электрофицированный транспорт, офисная и бытовая техника. Интенсивность фона зависит от следующих причин: близости к электроэнергетическим источникам, расписания работы радиостанций, состояния ионосферы и др. Виды воздействия ЭМП:

- изолированное (от одного источника);

- сочетанное (от двух и более источников одного частотного диапазона);

- смешанное (от двух и более источников различных частотных диапазонов);

- комбинированное (в случае дополнительного воздействия какого-либо другого неблагоприятного фактора).

Шум, инфразвук, ультразвук и вибрация оказывают самые различные воздействия на живой организм; в подавляющем большинстве они являются нежелательными. С точки зрения классических методов оценки звука интенсивность или пережитая воспринятая громкость, является не только наиболее важной характеристикой любого вида шума, но и в значительной мере определяет степень его вредного воздействия. На предприятиях источниками шума являются вентиляторные установки, компрессорные станции, газотурбинные установки и др. устройства. Наиболее значительные уровни шума наблюдаются на частотах 500-1000 Гц, то есть в зоне наибольшей чувствительности органа слуха. В возрасте до 27 лет на шум неадекватно реагируют 46,3% людей, в возрасте 28-37 лет - 57%, в возрасте 38-57 лет - 62,4%, а в возрасте 58 лет и старше 72%. Ниже приведены расчетные уровни звука некоторых промышленных предприятий, дБА:

- мотороиспытательные станции и клепально-штамповочные цехи – 110;

- металлургия, машиностроение - 100;

- деревообработка - 90;

- пищевая и химическая - 85;

- швейная и ткацкая - 80.

Установлено, что потеря слуха обычно наступает при воздействии шума в диапазоне частот 3000-6000 Гц, а нарушение разборчивости речи - при частоте 1000-2000 Гц. За счет негативных акустических воздействий общая заболеваемость населения, например, в городах возрастает на 30%.

Источниками вибрации являются: промышленные установки, технологические трубопроводы, строительные и др. объекты, в которых доминируют динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т.п. Разрушительное влияние вибрации с сопутствующим ей фактором - шумом - одна из самых трудноразрешимых проблем промышленной экологии.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕРМОДИНАМИКИ НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ | Принципы, методы и методики измерений.


Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных