2020-05-21
88
1. Составьте алгоритм по использованию природных ресурсов и охраны окружающей среды от вредных выбросов ферросплавного производства.
Ферросплавы получают из руд или концентратов различными способами:
электротермическим, алюминотермическим, продувкой углеродистых сплавов окислительными газами, вакуумированием жидких и твердых сплавов, методом смешения расплавов.
В печах специальной конструкции выплавляют ферросилиций, силикомарганец, феррохром, ферромарганец, силикохром.
До недавнего времени ферросплавы получали в открытых рудно-термических (рудовосстановительных) печах, которые представляют собой электрические электродуговые печи, преимущественно с тремя электродами. В настоящее время для производства ферросплавов находят применение более перспективные закрытые ферросплавные печи (рудно-термические) с колошником, перекрытым сводом.
При получении ферросплавов, как в открытых, так и в закрытых печах образуются газы, содержащие большое количество пыли и оксида углерода (до 80% по объему). В отходящих газах находятся также цианиды, фториды, сернистые и другие весьма вредные вещества. Источниками загрязнения воздуха являются также печи для сушки и обжига шихтовых материалов. В связи с тем, что в состав отходящих газов входит много различных химических соединений, очистка их связана с большими затратами. Например, стоимость системы очистки газов закрытой печи составляет 10% от стоимости всей печной установки. Для открытой печи стоимость возрастает до 90%.
При производстве ферросплавов твердые частицы образуются в процессе нескольких видов деятельности, в том числе в процессе сырой обработки материалов, плавки, нарезания и обработки продуктов. Органические загрязнители являются результатом плавки. Печи являются крупнейшими потенциальными источниками пыли и органических выбросов. Кроме пыли и оксида углерода, содержание которого может составлять до 80% всего объема отходящего газа, в выбросах находятся цианиды, фториды, сернистые и другие весьма вредные вещества. В открытых печах оксид углерода, содержащийся газовых продуктах сгорания, смешивается с кислородом и сгорает, образуя диоксид углерода, при этом разлагаются цианиды, другие токсичные продукты поступают в атмосферу. Сокращение технологических выбросов может быть достигнуто в первую очередь созданием сводов для открытых рудно-термических печей, т.е. переделывание их 33 в закрытые печи. В закрытых печах количество газовых загрязнителей в 80-100 раз меньше, чем в открытых.
2. Выбрать мероприятия по очистке загрязненных территорий от деятельности ферросплавного производства.
При получении ферросплавов, как в открытых, так и в закрытых печах образуются газы, содержащие большое количество пыли и оксида углерода (до 80% по объему). В отходящих газах находятся также цианиды, фториды, сернистые и другие весьма вредные вещества. Источниками загрязнения воздуха являются также печи для сушки и обжига шихтовых материалов. В связи с тем, что в состав отходящих газов входит много различных химических соединений, очистка их связана с большими затратами. Например, стоимость системы очистки газов закрытой печи составляет 10% от стоимости всей печной установки. Для открытой печи стоимость возрастает до 90%.
От пыли газ очищают мокрыми и сухими способами. При мокрых способах применяются группы скрубберов Вентури и рукавные фильтры с использованием тканей повышенной термостойкости. Электрофильтры применяют реже, так как удельное электрическое сопротивление сухой пыли более 1011 Ом·см.
Газы, отходящие от закрытых электропечей, очищаются в две ступени:
первая ступень - полый скруббер, вторая - высоконапорный скруббер Вентури. Иногда вместо полого скруббера применяется низконапорный скруббер Вентури), а вместо вентиляторов - водокольцевые вакуумные насосы, за которыми устанавливаются инерционные каплеуловители.
Из газоотводного стакана газ поступает на газоочистную установку, которая на современных предприятиях выполняется по одной из трех схем:
1) наклонный орошаемый газоход - труба Вентури - каплеуловитель;
2) наклонный орошаемый газоход - труба Вентури (низконапорная) - труба Вентури (высоконапорная) - каплеуловитель;
3) наклонная труба Вентури (низконапорная) - труба Вентури (высоконапорная) - каплеуловитель.
Отсос газов из печи осуществляется центробежными газодувками или вакуум-насосами. Для стабилизации степени очистки газа применяются различные конструкции труб Вентури с регулируемым сечением горловины. Концентрация пыли в очищенном газе 30 мг/м3.
Газ после очистки либо используется в качестве топлива, либо выбрасывается в атмосферу с дожиганием.
3. Охарактеризуйте экологическое нормирование. Критерии оценки качества окружающей природной среды. Нормы оценки загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод и почв.
В настоящее время основным методом оценки окружающей среды является экологическое нормирование. В соответствии с природоохранительным законодательством Донецкой Народной Республики нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.
Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами воздействия на живые организмы. Одним из важных понятий в нормировании является понятие загрязнения:
Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Оценка качества окружающей среды осуществляется дифференцированно по следующим направлениям: качество воздушного бассейна, водного бассейна, почвенного слоя, продуктов питания и др. Для оценки используют нормативы, ограничивающие воздействие вредных факторов, в основе обоснования которых лежит общий принцип: естественная адаптационная возможность организма. При воздействии вредного вещества на организм вначале возникает адаптация, затем предболезнь и в дальнейшем при сохранении той же интенсивности воздействия развиваются различные патологические болезненные эффекты, включающие в себя токсические, канцерогенные, мутагенные, аллергенные, гонадотропные и эмбриотропные. Эти болезненные эффекты могут вызывать болезни и даже приводить к летальному исходу.
Нормативы качества окружающей среды подразделяются на санитарно-гигиенические, экологические, производственно-хозяйственные и временные.
К санитарно-гигиеническим нормативам относятся гигиенические и санитарно-защитные нормативы.
Под гигиеническими нормативами понимают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосфере, водоемах и почве, уровни допустимых физических воздействий — вибрации, шума, электромагнитного и радиоактивного излучения, не оказывающие какого-либо вредного воздействия на организм человека в настоящее время и в отдаленные промежутки времени, а также не влияющие на здоровье последующих поколений.
Если вещество оказывает вредное воздействие на окружающую природу в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую среду.
К гигиеническим нормативам относят также токсикометрические показатели, представляющие собой концентрации, дозы вредных веществ или физические факторы, которые вызывают фиксируемые реакции организма.
Санитарно-защитные нормативы предназначены для защиты здоровья населения и обеспечения достаточной чистоты пунктов водопользования при неблагоприятном вредном воздействии источников загрязнения. Их используют при образовании санитарных зон источников водоснабжения, пунктов водопользования, санитарно-защитных зон предприятий.
Экологические нормативы определяют предел антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которого может создать угрозу сохранению оптимальных условий совместного существования человека и его внешнего окружения. Они включают в себя эколого-гигиенические и эколого-защитные нормативы, а также предельно допустимые нормативные нагрузки на окружающую среду. При установлении эколого-гигиенических нормативов следует учитывать, что многие живые организмы более чувствительны к загрязнениям, чем человек, для которого установлены существующие нормативы, и поэтому целесообразно определить их на уровне, обеспечивающем нормальную жизнедеятельность живых организмов.
Эколого-защитные нормативы направлены на сохранение генофонда Земли, восстановление экосистем, сохранение памятников всемирного культурного и природного наследия и т.п. Они используются при организации охранных зон заповедников, природных национальных парков, биосферных заповедников, зеленых зон городов и т.п.
Применение системы показателей предельно допустимых нормативов нагрузки на окружающую среду направлено на предотвращение истощения природной среды и разрушения ее экологических связей, обеспечение рационального использования и воспроизводства природных ресурсов. Эти нормативы представляют собой научно обоснованные предельно допустимые антропогенные воздействия на определенный природно-территориальный комплекс.
Производственно-хозяйственные нормативы предназначены для ограничения параметров производственно-хозяйственной деятельности конкретного предприятия с точки зрения экологической защиты природной среды. К ним относятся технологические, градостроительные, рекреационные и другие нормативы хозяйственной деятельности.
Технологические нормативы включают: предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу, предельно допустимый сброс (ПДС) загрязняющих веществ в водоемы, предельно допустимое количество сжигаемого топлива (ПДТ). Эти нормативы устанавливаются для каждого источника поступления загрязнений в окружающую среду и тесно связаны с профилем работы, объемом и характером загрязнений конкретного горного предприятия, цеха, агрегата. В связи с этим они могут быть разными даже в рамках одного горного предприятия (объединения). Область регламентированного воздействия ПДВ, ПДС и ПДТ на качество окружающей среды весьма широка. С помощью этих нормативов лимитируют отходы и выбросы в результате осуществления горных работ, шумовое загрязнение воздушной среды, расход топлива и пр. В то же время данные нормативы, характеризуя предельно допустимое количество загрязнений, поступающих в биосферу в зоне расположения источников, оборудованных системами обезвреживания, не позволяют дать оценку самим системам обезвреживания.
Градостроительные нормативы разрабатывают для обеспечения экологической безопасности при планировке и застройке городов и других населенных пунктов.
Рекреационные нормативы определяют правила пользования природными комплексами в целях обеспечения условий для полноценного отдыха и туризма.
В случае, когда по тем или иным объективным причинам не представляется возможным разработать гигиенические или технологические нормативы, устанавливают временные нормативы. По мере роста научных знаний, развития и совершенствования техники и технологии их регулярно пересматривают в сторону ужесточения, с тем чтобы воздействие на природу было минимальным.
При оценке качества компонентов биосферы применяются различные модификации рассмотренных нормативов.
Оценка качества воздушной среды осуществляется на основе следующих нормативов.
1. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з), мг/м3. При ежедневной восьмичасовой работе (кроме выходных дней) или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 41 ч. в неделю, эта концентрация в течение всего рабочего дня не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, которые можно обнаружить современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни человека.
2. Предельно допустимая максимальная разовая концентрация загрязняющего вещества в воздухе населенных мест (ПДКр.з), мг/м3. При вдыхании в течение 30 мин. эта концентрация не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорньгх) реакций в организме человека.
3. Предельно допустимая среднесуточная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест (ПДКс.в), мг/м3 которая не должна вызывать отклонений в состоянии здоровья настоящего и последующих поколений при неопределенно долгом (в течение нескольких лет) вдыхании.
4. Временно допустимая концентрация (ориентировочный безопасный уровень воздействия) загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны (ВДКр.з), мг/м3. Числовые значения этого показателя для различных веществ определяются расчетным путем и действуют в течение 2 лет.
5. Временно допустимая концентрация (ориентировочный безопасный уровень воздействия) вредного вещества в атмосфере (ВДКв.в), мг/м3, размер которой устанавливается расчетным путем и действует в течение 3 лет.
6. Предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу (ПДВ), кг/сут (или г/ч). Этот показатель должен обеспечивать соблюдение санитарно-гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при наиболее неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях. Он определяется расчетным путем на 5 лет.
7. Временно согласованный выброс (ВСВ), кг/сут (или г/ч). Срок действия этого норматива не более 5 лет. Он устанавливается в том случае, если по объективным причинам нельзя определить ПДВ для источника выброса в данном населенном пункте.
8. Предельно допустимое количество сжигаемого топлива (ПДТ), т/ч. Этот показатель должен обеспечивать соблюдение санитарно-гигиенических нормативов по продуктам сгорания топлива в воздухе населенных мест при неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях. ПДТ устанавливается расчетным путем на срок не более 5 лет.
Оценка качества водного бассейна осуществляется с помощью системы основных показателей.
1. Предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водоема (ПДКв), мг/л, при которой не должно оказываться прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений и не должны ухудшаться гигиенические условия водопользования.
2. Предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, (ПДКв.р), мг/л. Величина последней для подавляющего большинства нормируемых веществ всегда значительно меньше ПДКв. Это объясняется тем, что токсические соединения могут накапливаться в организме рыб в весьма значительных количествах без влияния на их жизнедеятельность.
3. Временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) загрязняющих веществ в воде водоемов (ВДКв), мг/л. Нормативы, определяемые этим показателем, устанавливаются расчетным путем на срок 3 года.
4. Предельно допустимый сброс (ПДС), г/ч (кг/сут), регламентирующий массу загрязняющего вещества в сточных водах, сбрасываемых в водоем. Применение этого норматива должно обеспечивать соблюдение санитарно-гигиенических норм, установленных для водных объектов. Величина ПДС определяется расчетным путем на период, установленный органами по регулированию использования и охране вод. После этого она подлежит пересмотру в сторону уменьшения вплоть до прекращения сброса загрязняющих веществ в водоемы.
Оценка качества почвенного слоя проводится по нормативам, установленным в соответствии со следующими основными показателями.
1. Предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в пахотном слое почвы (ПДКп), мг/кг. При этом значении концентрации не должно оказываться прямого или косвенного отрицательного воздействия на контактирующие с почвой воду, воздух и, следовательно, здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.
2. Временно допустимая концентрация (ориентировочно допустимая концентрация) вредного вещества в пахотном слое почвы (ВДКп), мг/кг. Устанавливается расчетным путем и действует в течение 3 лет.
4. Составьте алгоритм отбора проб животного происхождения
В отличие от проб природных объектов к отбору проб животного происхождения (их еще часто называют «биологическими»), в которых предполагается наличие следовых количеств 3В, предъявляют особые, дополнительные требования. Важно, чтобы проба была репрезентативной для всего исследуемого организма (человека или животного). В частности, в пробах крови, взятых из различных органов, часто обнаруживаются существенные различия. По этой причине необходимо особенно точно указывать условия отбора проб, в том числе и место отбора в организме. Следует также учитывать и особенности биологии исследуемых видов, стадию их развития и степень контактов с природной средой.
Пробы тканей могут отбираться отдельно для каждой из особей, как это рекомендуется при обследовании крупных животных и человека, либо усредняться в единый образец, что нередко делают, например, при отборе проб и анализе крови новорожденных на содержание диоксинов. На анализе усредненных образцов тканей птиц одного вида основан, в частности, мониторинг загрязнения природной среды хлорорганическими соединениями в США. Каждый образец включает 10 тушек скворцов, добываемых в 139 местах 48 штатов страны.
С целью сохранения тканей в условиях, гарантирующих постоянство состава в отношении определяемых компонентов, пробу обычно сразу же замораживают и сохраняют до анализа при низких температурах (до -180°С). Применяют и другие методы фиксации биологического материала, например, в формалине. Иногда ткани перед замораживанием гомогенизируют. Замороженные образцы хорошо сохраняются длительный период и могут находиться в таком состоянии многие годы.
Методики отбора проб животного происхождения в качестве «видов-индикаторов» для оценки загрязнения природных сред рекомендуют следующие: хищные млекопитающие - волк, лисица, песец, соболь; рыбы -щука, окунь; двустворчатые моллюски - перловицы, беззубки. В случае обнаружения в них опасных концентраций 3В отбирают пробы тканей и других животных, в том числе массовых охотничьих видов (зайцев, оленей, кабанов и др.).
Обычно отбор проб млекопитающих производится в зимний период. От свежей туши крупного животного (волк, лисица и др.) отрезают кусок мышечной ткани (100 г) и жира (50 г), а от небольшого хищника (соболя, куницы и др.) - нижнюю половину туши без хвоста. Еще более мелкие особи (до 300 г) берутся в пробу целиком. В один сезон достаточно отобрать биологический материал от 5-7 особей одного вида. Образцы хранятся в замороженном состоянии до анализа.
Моллюсков собирают из расположенных в обследуемом районе водоемов: водохранилищ, прудов, озер, рек, ручьев (желательно по одной пробе из каждого водоема). Каждая проба должна содержать особи одного вида: по 5-8 экземпляров половозрелых животных (40-80 мм) с общим весом без раковин не менее 50 г. Отобранных моллюсков помещают на фильтровальную бумагу и после удаления раковин заворачивают в фольгу или кальку (недопустимо использование полиэтиленовых пакетов). Пробы также хранятся до анализа замороженными. Раковины собирают и анализируют отдельно. Если обследуется один водоем, то пробы отбирают с пяти створов, расположенных в разных местах этого водоема.
Для отбора проб тканей рыб их вылавливают в летний период. Отбирают пять экземпляров взрослых половозрелых щук или окуней (если этих видов нет, то других хищников, обитающих в исследуемом водоеме). Для определения возраста измеряется длина рыбы и снимается чешуя, которую упаковывают отдельно. Отбираются пробы мышц с боков и хвоста рыбы, а также икра или молоки. Навеску пробы (около 100 г) заворачивают в фольгу или кальку и помещают в стеклянную банку. Образцы хранятся и транспортируются в замороженном состоянии. Иногда для контроля за содержанием 3В в воде в местах сброса сточных вод вылавливают придонных рыб (карп, лещ). В этом случае желательно в тех же местах отобрать для обследования и моллюсков. Мелкую рыбу рекомендуется отбирать целыми тушками (у крупных берут лишь среднюю часть).
Особого внимания требуют процедуры отбора крови. Образцы следует отбирать в емкости из химически стойкого стекла с соблюдением необходимых мер предосторожности. Для предотвращения загрязнения тканевой жидкостью и гемолиза существенно, чтобы отбирались пробы только свободно вытекающей крови. На состав образца влияет и положение человека (или другого крупного животного) в ходе отбора пробы. В положении «лежа» внеклеточная жидкость устремляется в кровеносные сосуды, разбавляя тем самым белки плазмы крови. При этом изменения концентрации определяемых компонентов могут достигать 20% и давать ошибочные результаты анализа. В большинстве случаев рекомендуется хранить пробы при +4°С (для летучих соединений при -20°С). При необходимости хранения проб длительное время возникает проблема их стабильности вследствие процессов коагуляции. Поскольку негомогенность, вызываемая коагуляцией, может быть серьезным источником ошибок, то к пробе крови следует немедленно после отбора добавить определенное количество антикоагулянта. Естественно, что последний не должен содержать 3В. Надежным способом получения правильных результатов является применение лиофильной сушки образцов.
Отбор замороженного или охлажденного мяса производят из однородной партии. Пробы мяса (без жира) от туш берут кусками массой не менее 200 г в области шейных позвонков, лопатки, бедра, мышц спины. Общая масса пробы 1-2 кг. В таком же количестве отбирают и образцы исследуемых субпродуктов. Каждый образец упаковывают в пергамент или фольгу и хранят до анализа в замороженном состоянии При отборе проб мяса птицы из каждой партии отбирают по три тушки. Аналогично отбирают и мясо кроликов. При необходимости пробы помещают в холодильник и замораживают.
Пробы молока берут после тщательного перемешивания, добиваясь полной однородности и не допуская сильного вспенивания. Из серии точечных проб составляют объединенную - объемом около 1 л. Посуда, в которую помещают пробы молока, должна быть химически стойкой и закрываться крышкой. До начала анализа пробы следует хранить при температуре от +2 до +8°С. При длительном хранении молоко замораживают.
