double arrow

Специфические загрязняющие вещества атмосферного воздуха


Вредные газообразные и парообразные вещества, выбрасы­ваемые в атмосферу в сравнительно небольших количествах, называются специфическими загрязнителями атмосферы. К ним относятся аммиак, бенз(а)пирен, сероводород, сероугле­род, галогены (хлор, фтор) и их соединения, пары ртути, мер­каптаны, диоксины. Эти соединения обычно обнаруживаются в атмосферном воздухе около промышленных предприятий, ко­торые либо применяют эти вещества в технологических про­цессах, либо они образуются при производстве других химиче­ских соединений.

Рассмотрим более подробно источники специфических за­грязняющих веществ и влияние их на здоровье человека.

Аммиак МНз по объему выбросов занимает первое место среди специфических загрязнителей атмосферного воздуха. Он попадает в воздух в составе выбросов производства аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, металлургических пред­приятий, различных химических производств.

Аммиак представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. Он хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре один объем воды растворяет 700 объемов аммиака.

Раствор аммиака в воде концентрацией 10% называется ме­дицинским нашатырным спиртом. Смазывание кожи нашатыр­ным спиртом ослабляет действие укусов насекомых. Сильно разбавленный нашатырный спирт применяется для удаления следов от мух, чистки хрустальных, серебряных и никелиро­ванных предметов.

Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе на­селенных мест не должна превышать 0,2 мг/м3. При высоких концентрациях в воздухе аммиак раздражает слизистые обо­лочки. Острое отравление аммиаком вызывает поражение глаз, дыхательных путей, одышку и воспаление легких.

Бенз(о)пьрен относится к канцерогенным соединениям, ПДК его составляет всего 1 нг/м3 (1 г содержит 109 нг). Он поступает в атмосферный воздух при сжигании мазута, угля и бензина, с выбросами алюминиевых, сталеплавильных; и нефтеперераба­тывающих заводов.

В городах Красноярске, Братске, Новокузнецке, Магнито­горске, Нижнем Тагиле, Челябинске, Липецке, где расположе­ны крупнейшие в мире заводы по производству алюминия и сталелитейные производства, концентрация бенз(а)пирена в атмосферном воздухе достигает 6-15 нг/м3. Длительное воздей­ствие концентраций бенз(а)пирена выше 3 нг/м3 приводит к увеличению заболеваемости раком легких среди общих групп населения.

Сероводород. Основными источниками выбросов сероводо­рода являются газоперерабатывающие и нефтеперерабаты­вающие производства, заводы синтетических волокон, целлю­лозно-бумажные комбинаты, коксохимические производства.

Сероводород представляет собой бесцветный газ с характер­ным запахом тухлых яиц. При :20°С один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Сероводород очень ядовит, его ПДК в атмосферном воздухе равна 0,008 мг/м3. Общий характер дейст­вия сероводорода на теплокровных заключается в том, что он оказывает раздражающее и удушающее действие, вызывает по­ражения нервной системы, дыхательных путей и глаз.




В природе сероводород встречается в водах минеральных источников. Он выделяется при разложении остатков живот­ных и растений, а также при гниении пищевых отходов.

Сероуглерод. Чистый сероуглерод представляет собой лег­колетучую жидкость с довольно приятным запахом. Однако он обычно содержит незначительные примеси продуктов частич­ного разложения, сообщающие сероуглероду желтый цвет и отвратительный запах. В воде сероуглерод растворяется около 0,15% мае.

В атмосферный воздух сероуглерод попадает в составе газо­вых выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышлен­ности, коксохимических заводов и заводов по производству ис­кусственных волокон. ПДК сероуглерода составляет 0,005 мг/м3.

Пары сероуглерода являются ядовитым газом, вызывающим острые и хронические отравления. Вдыхание воздуха с содер­жанием 0,3% об. сероуглерода приводит к тяжелым заболева­ниям. При хроническом отравлении малыми дозами паров се­роуглерода в организме человека происходит поражение цен­тральной и периферийной нервной системы, нарушение сер­дечно-сосудистой системы. Кроме того, сероуглерод оказывает поражающее действие на органы желудочно-кишечного тракта.



Диоксины обычно поступают в атмосферу:

- при производстве органических веществ на основе арома­тических соединений и хлора;

- в составе выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий металлургической промыш­ленности и дымовых газов мусоросжигательных заводов.

Установлены случаи загрязнения диоксинами поверхност­ных вод и почвы в Уфе, Чапаевске и Дзержинске, а в последние годы появилась информация о загрязнении диоксинами и атмо­сферного воздуха.

Высокая опасность диоксинов заключается в том, что даже ничтожные концентрации этих веществ вызывают подавление иммунной системы у человека и ослабляют способность орга­низма адаптироваться к условиям окружающей природной сре­ды. Кроме того, диоксины поражают печень и пищевой тракт человеческого организма.

Хлср. Свободный хлор представляет собой желто-зеленый газ с резким запахом. Он ядовит, вдыхание паров хлора вызы­вает воспаление дыхательных путей. ПДК хлора в атмосфер­ном воздухе составляет 0,03 мг/м3.

Хлор и его соединения попадают в атмосферный воздух в составе выбросов производства хлорорганических соединений, целлюлозно-бумажной промышленности, где он применяется в качестве отбеливателя бумаги.

Хлор также находит широкое применение для обеззаражи­вания питьевой воды, сточных вод и вод плавательных бассей­нов. Один объем воды растворяет около двух объемов газооб­разного хлора.

Акролеин, или акриловый альдегид, представляет собой ток­сичное легколетучее вещество, предельно допустимая концен­трация которого в воздухе не превышает 0,1 мг/м3. Он хорошо растворяется в воде, образуя растворы концентрацией до 20%.

Акролеин в значительных количествах образуется при сжи­гании древесины, бумаги и картона, сжиженного нефтяного га­за в двигателях автомобилей, в производстве лакокрасочных изделий, при получении глицерина методом безреактивного расщепления жиров.

Запах акролеина обнаруживается при его содержании в воз­духе 0,05-0,4 млн"1, а вдыхание паров вызывает кашель, голов­ную боль, слезотечение, раздражение, головокружение, отеки легких. Контакт с жидким акролеином вызывает ожоги. Со­держание паров акролеина в воздухе в количестве 70 мг/м3 опасно для жизни.

Загрязнение гидросферы

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Пресная вода составляет только 2,5% от всех запасов воды. Примерно 70% пресной воды содержится в ледниках. Ежегодно люди расходуют около 3000 км3 воды, из них 150 км3 безвозвратно. Больше всего воды потребляет сельское хозяйство. В промышленности вода используется для следующих целей:

1) Приготовление растворов.

2) Охлаждение и нагрев жидкостей и газов.

3) Для теплоэнергетических целей.

4) Для очистки растворов и газовых смесей.

5) Для транспортировки сырья.

6) Для удаления отходов.

7) Для мытья оборудования, тары.

Средне химический комбинат ежедневно расходует около 2 миллионов м3 воды высокого качества. При этом к качеству воды предъявляют высокие требования.

Качество воды – это совокупность химических, физических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

Источники загрязнения гидросферы:

1) Атмосферные воды, промывающие из воздуха естественные и искусственные загрязнения.

2) Промышленные сточные воды.

3) Бытовые сточные воды.

Ежегодно в мире образуются около 1 триллиона м3 сточных вод. Из них примерно 20% сбрасываются без очистки. При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод:

1) Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды. Загрязнены как исходными продуктами, так промежуточными и конечными продуктами производства.

2) Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в исходном и связанном виде. Загрязнены аналогично реакционным водам.

3) Промывочные воды – образуются после мытья оборудования, сырья, тары.

4) Водные абсорбенты и экстрагенты.

5) Охлаждающие воды в основном не соприкасаются с технологичными продуктами и могут использоваться в системах оборотного водоснабжения.

6) Бытовые воды.

7) Атмосферные осадки, стекающие с территорий промышленных предприятий.

Загрязнение гидросферы существенно опаснее, чем загрязнение атмосферы по следующим причинам:

1) Процессы регенерации или самоочищения происходят в водной среде существенно медленнее, чем в атмосфере.

2) Источники загрязнения водоёмов более разнообразны.

3) Естественные процессы, протекающие в водной среде, более чувствительны к загрязнению. Сами по себе имеют большее значение для жизни на Земле, чем процессы, протекающие в атмосфере.

Последствия загрязнения гидросферы:

1. Ухудшение качества питьевой воды. Приводит к ухудшению состояния здоровья людей.

2. Ухудшение индекса загрязненности вод. Газовый и основной солевой состав воды, биогенные компоненты, основные загрязняющие вещества, тяжелые металлы.

3. Ухудшение качества воды по микробиологическим показателям. Может быть причиной заболевания людей некоторыми кишечными инфекциями.

4. Вода, не соответствующая нормативам, не может быть использована для полива растений.

5. Загрязнение вод вызывает гибель некоторых видов животных и растений.

Загрязнения литосферы

Литосфера – это верхняя твёрдая оболочка Земли, включающая в себя земную кору и верхнюю часть мантии Земли.

Литобиосфера – эта та часть литосферы, в которой присутствуют живые организмы. Наиболее сильно подвергаются загрязнению поверхностный слой литосферы - почва.

Существуют следующие источники загрязнения почвы:

1) Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязнений – бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор и т.д.

2) Промышленные предприятия сбрасывают твёрдые и жидкие отходы в т.ч. чрезвычайно токсичные (цианиды и ионы тяжёлых металлов).

3) Теплоэнергетика. В числе отходов – сахар, несгоревшие частицы, шлак, оксиды серы.

4) Сельское хозяйство. В числе отходов – ядохимикаты, удобрения.

5) Транспорт. В числе отходов – соединение свинца, углеводороды.

Самоочищения почвы практически не происходит. Поэтому ядовитые вещества накапливаются в ней, поглощаются растениями и далее передаются по трофическим цепям.

Последствия загрязнения литосферы:

1. Снижение плодородия почвы. Снижение продуктивности сельскохозяйственных угодий.

2. Загрязнение почв, связанное с сельскохозяйственным производством, проявляется в избыточном накоплении химических веществ в результате известкования кислых почв, внесение минеральных удобрений и пестицидов, а также чрезмерного полива сельскохозяйственных угодий животноводческими стоками.

3. Источником загрязнения почвы являются города с развитым транспортно-промышленным комплексом, особенно большое содержание загрязняющих веществ в почве в зонах, где расположены промышленные предприятия.

4. Загрязнение почвы радионуклидами может привести к попаданию радионуклидов в продукты питания, что неблагоприятно влияет на здоровье населения.

5. Химикаты и пестициды могут загрязнять продукты питания, что вызывает ухудшение состояния здоровья населения.

6. Избыток в почве химикатов и пестицидов оказывает неблагоприятное влияние на экосистемы.

7. Загрязняющие вещества из почвы могут попадать в реки.

Ущерб от загрязнения окружающей среды

Для поддержания качества окружающей среды требуются существенные затраты. По оценкам специалистов в промышленно-развитых странах на поддержание качества окружающей среды требуется примерно 2,5% от национального дохода. Средства на сохранение окружающей среды можно разделить на три группы:

1) Затраты, связанные с уменьшением выбросов в окружающую среду – это затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений, санитарно-защитных зон, на разработку и внедрение замкнутых и малоотходных технологических процессов, на создание систем контроля и управления уровня загрязнения среды.

2) Затраты на компенсацию социальных последствий выбросов – это затраты, связанные с ухудшением качества среды. Они заключаются в снижении хозяйственной ценности природных ресурсов, потерь рабочего времени за счёт заболеваний. Ухудшение функций естественных и антропогенных экосистем.

3) Затраты на возмещение потерь сырья и продуктов с выбрасываемыми газами, сточными водами и твёрдыми отходами. Все выбрасываемые продукты могут быть сырьём данных или других производств.

Ущерб, наносимый природе, подразделяется на социальный, моральный и экономический.

Экономический ущерб – это фактические потери, нанесённые хозяйству вследствие загрязнения среды.

Экономический ущерб может быть фактическим, возможным и предотвращенным.

Возможный ущерб – это ущерб, который мог быть нанесён хозяйству при отсутствии природоохранительных мероприятий.

Предотвращённый ущерб – это разность между возможным и фактическим ущербом.

Контроль и управление качеством атмосферного воздуха

Основным показателем, который используется для контроля и управления качеством атмосферного воздуха, является ПДК. Для воздушной среды существует раздельное нормирование:

1. Для производственных помещений ПДКрз (рабочей зоны).

2. Для населенных пунктах ПДКав (атмосферного воздуха).

ПДКрз – это концентрация, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколения.

ПДКав – это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определению времени усреднено, значение которой при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека, не оказывая на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

ПДКав бывают двух типов:

1. ПДКмр (максимально разовое). Это концентрация, присутствие которой допустимо не более 30 мин в сутки.

2. ПДКсс (средне суточное). Это концентрация, присутствие которой допустимо в течение суток.

ПДКрз > ПДКмр > ПДКсс

Если в воздухе присутствует одно загрязняющее вещество, то должно соблюдаться условие: Ci£ПДКi, где Ci и ПДКi соответственно – концентрация и предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества.

Эффект суммации – это однонаправленное неблагоприятное влияние на организм нескольких разных веществ. В таком случае говорят, что вещества входят в одну группу суммации. Существует несколько десятков групп суммации, в одну из которых, например, входит суммации, то должно выполняться условие: , где n – количество веществ в группе суммации.

Фоновая концентрация (СФ) – это концентрация загрязняющего вещества, без учёта вклада исследуемого источника или группы источников загрязнения. С учётом фоновой концентрации неравенство преобразуется к виду: .

В том случае, если мы имеем несколько источников выброса, которые загрязняют атмосферу одним и тем же веществом, то на территории предприятия должно соблюдаться следующее соотношение: , где N – количество источников выброса, Сiконцентрация выброса i-го источника.

Неравенство для населённого пункта имеет вид: , где Сmaxi – максимальная концентрация i-го источника.

Расчёт предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу

Расчёт предельно допустимого выброса (ПДВ).

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы по каждому выбрасываемому веществу и мощность выброса всегда должна быть .

ПДВ – это такое количество вредного вещества, которое можно выбросить в единицу времени так, чтобы с учётом эффекта суммации, фоновой концентрации и рассеивания, максимальная приземная концентрация не превышала бы ПДК.

В том случае, если .

Для горячих выбросов: , а для холодных выбросов: .

ПДВ определяется для каждого источника загрязнения по каждому загрязняющему веществу и мощность источника должна быть .

4) Расчёт минимальной высоты источника выброса.

Пусть , при той же мощности, в результате получим график, идущий ниже первого.

Таким образом, чем больше высота источника выброса при заданной мощности, тем меньше максимально предельная концентрация.

Минимальная высота источника выброса при заданной мощности выброса – это такая высота, при которой максимальная приземная концентрация равна ПДК ( ).

Контроль и управление качеством воды в водных объектах

Если показатели состава и свойств воды изменились под прямым или косвенным влиянием деятельности человека и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования, то такой водный объект называется загрязненным.

ПДК – это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на здоровье человека и ограничение любого из видов водопользования. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам не только в местах водопользования, но и в так называемом створе водопользования, но и в так называемом створе водопользования или расчётном створе, который, для проточных водоёмов расположен на 1 километр выше по течению от пункта водопользования. А для непроточных в – в 1 километре по обе стороны от пункта водопользования.

Для воды существует три типа ПДК:

1) ПДКХП – хозяйственно-питьевое.

2) ПДККБ – культурно-бытовое.

3) ПДКРХ – рыбо-хояйственное

Для водных объектов всегда учитывается эффект суммации или фоновой концентрации. Существуют дополнительные требования к составу и свойствам воды. Ограничения накладываются на следующие показатели:

1) Количество взвешенных веществ

2) Количество плавающих примесей

3) Запахи

4) Привкусы

5) Температура

6) Окраска

7) Количество растворённого кислорода

8) Кислотность или показатель pH

9) Количество возбудителей заболеваний

Кроме экологических существуют технологические ограничения на сброс сточных вод. По технологическим причинам, запрещается сбрасывать следующие типы сточных вод:

1) Воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.

2) Воды, содержащие цепные примеси, которые подлежат утилизации на данном или других предприятиях. Например, содержащие ионы цветных металлов.

3) Воды, содержащие вредные вещества, в количествах, превышающих нормативы технологических потерь.

4) Воды, содержащие вредные вещества, для которых не установлено нормативов ПДК.

5) Воды, которые с учётом их состава и местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве.

Определение условий спуска сточных вод в водные объекты

Чтобы гарантировать качество воды в месте водопользования и в створе водопользования, для каждого источника сброса по каждому загрязняющему веществу устанавливается предельно допустимый сброс или ПДС.

ПДС – это масса вредного вещества, которую можно сбросить в единицу времени так, чтобы с учётом эффекта суммации, фоновой концентрации и разбавления концентрации вредного вещества в контрольном пункте не превышала бы ПДК.

Возможны два варианта:

1. Рассматриваются строящиеся предприятия, для которых по проекту известно количество сточных вод. Необходимо определить допустимую концентрацию стока, т.е. определить, какие очистные сооружения необходимы.

2. Предприятия уже существуют и очистные сооружения уже построены.

Контроль загрязнения почв

Основной нормативный показатель – ПДК. Размерность ПДК для почвы – г/кг. Различные загрязнители поглощаются из почвы растениями, а затем передаются по трофическим цепям от одного организма к другому. Поэтому, кроме ПДК нормируются допустимые остаточные количества вредных веществ в продуктах питания. Кроме ПДК в номенклатуру санитарного состояния почв входят показатели:

1) Общее количество аммонийного азота.

2) Общее количество нитратного азота.

3) Общее количество хлоридов.

4) Общее количество пестицидов.

5) Общее количество ионов тяжёлых металлов.

6) Общее количество нефти и нефтепродуктов.

7) Общее количество канцерогенных веществ.

8) Общее количество удобрений.

9) Кислотность или показатель рН.

10) Количество бактерий по из типам.

Заказать ✍️ написание учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Сейчас читают про: