Суммарный выброс вредных веществ в атмосферу. Атмосфера и её загрязнение. Классификация процессов выброса веществ

Темой данной статьи являются вредные вещества (ВВ), загрязняющие атмосферу. Они опасны для жизни общества и для природы в целом. Проблема минимизации их влияния сегодня действительно вопиющая, поскольку связана с реальной деградацией среды обитания людей.

Классическими источниками ВВ являются теплоэлектростанции; двигатели автомобилей; котельные, заводы, производящие цемент, минеральные удобрения, различные красители. В настоящее время людьми производится более 7 миллионов химических соединений и веществ! Ежегодно номенклатура их производства увеличивается примерно на тысячу наименований.

Не все из них безопасны. Согласно результатам экологических исследований, наиболее загрязняющие выбросы вредных веществ в атмосферу ограничены номенклатурой из 60 химических соединений.

Кратко об атмосфере как макрообласти

Напомним, что же такое – атмосфера Земли. (Ведь логично: надо представлять, о загрязнении чего будет повествовать эта статья).

Ее следует представлять как уникально скомпонованную воздушную оболочку планеты, связанную с ней при помощи силы тяжести. Она участвует во вращении Земли.

Граница атмосферы расположена на уровне одной-двух тысяч километров над земной поверхностью. Области, находящиеся выше, получили название земной короны.

Основные атмосферные компоненты

Состав атмосферы характеризуется смесью газов. Вредные вещества, как правило, не локализуются в ней, распределяясь на огромных пространствах. Больше всего в атмосфере Земли азота (78%). Следующим по занимаемому в ней удельному весу является кислород (21%), аргона содержится на порядок меньше (около 0,9%), углекислый же газ занимает 0,3%. Каждая из этих составляющих имеет значение для сохранения на Земле жизни. Азот, входящий в состав белков, является регулятором окисления. Кислород жизненно необходим для дыхания, являясь при этом также еще и мощным окислителем. Углекислый газ утепляет атмосферу, способствуя парниковому эффекту. Однако он разрушает защищающий от солнечного ультрафиолета озоновый слой (максимальная плотность которого приходится на высоту 25 км).

Важной составляющей также является водяной пар. Наибольшая его концентрация – в зонах экваториальных лесов (до 4%), наименьшая – над пустынями (0,2%).

Общие сведения о загрязнении атмосферы

Вредные вещества выбрасываются в атмосферу как в результате проистекания некоторых процессов в самой природе, так и вследствие антропогенной деятельности. Заметим: современная цивилизация превратила второй фактор в доминирующий.

Наиболее значительными несистематическими природными загрязняющими процессами являются извержения вулканов и лесные пожары. В отличие от них образующаяся пыльца растений, продукты жизнедеятельности популяций животных и т. п. регулярно загрязняют атмосферу.

Антропогенные факторы заражения окружающей среды поражают своими масштабами и разнообразием.

Ежегодно цивилизация только углекислого газа посылает в воздух порядка 250 млн т. Впрочем, стоит упомянуть и выбрасываемые в атмосферу продукты от сгорания 701 млн. тонн топлива, содержащего серу. Производство азотных удобрений, анилиновых красителей, целлулоида, вискозного шелка - предполагает дополнительное наполнения воздуха при помощи 20,5 млн. тонн азотистых «летучих» соединений.

Внушительны и пылевые выбросы вредных веществ в атмосферу, сопровождающие многие виды производства. Сколько пыли они выбрасывают в воздух? Немало:

пыль, поступающая в атмосферу при сжигании угля каменного угля составляет 95 млн. тонн в год;
пыль при производстве цемента – 57,6 млн. т;
пыль, образующаяся при выплавке чугуна – 21 млн. т;
пыль, поступающая в атмосферу при выплавке меди – 6,5 млн. т.

Проблемой современности стали выбросы в воздух сотнями миллионов авто оксида углерода, а также соединений тяжелых металлов. Только за год в мире производят 25 млн. новых «железных коней»! Химические вредные вещества, производимые автомобильными армиями мегаполисов, приводят к такому явлению, как смог. Его порождают оксиды азота, содержащиеся в автомобильных выхлопных газах и взаимодействующие с углеводородами, присутствующими в воздухе.

Современная цивилизация парадоксальна. Из-за несовершенных технологий вредные вещества ею так или иначе неизбежно будут выбрасываться в атмосферу. Поэтому в настоящее время особую актуальность приобретает жесткая законодательная минимизация этого процесса. Характерно, что весь спектр веществ-загрязнителей можно классифицировать по многим признакам. Соответственно, классификация вредных веществ, формируемых антропогенным фактором и загрязняющих атмосферу, предполагает несколько критериев.

Классификация по агрегатному состоянию. Дисперсность

ВВ характеризует определенное агрегатное состояние. Соответственно, они, в зависимости от своей природы, могут распространяться в атмосфере в виде газа (пара), жидких либо твердых частиц (дисперсные системы, аэрозоли).

Концентрация вредных веществ в воздухе имеет максимальное значение в так называемых дисперсных системах, отличающихся повышенной проникающей способностью пылеобразного или же туманообразного состояния ВВ. Характеризуют такие системы, используя классификации по принципу дисперсности для пыли и для аэрозоля.

Для пыли дисперсность определяется пятью группами:

размеры частиц не менее 140 мкм (очень крупнодисперсная);
от 40 до 140 мкм (крупнодисперсная);
от 10 до 40 мкм (среднедисперсная);
от 1 до 10 мкм (мелкодисперсная);
менее 1 мкм (очень мелкодисперсная).

Для жидкости дисперсность квалифицируется четырьмя категориями:

размеры капель до 0,5 мкм (туман супертонкий);
от 0,5 до 3 мкм (туман тонкодисперсный);
от 3 до 10 мкм (туман грубодисперсный);
более 10 мкм (брызги).

Систематизация ВВ по признаку токсичности

Наиболее часто упоминается классификация вредных веществ по характеру их воздействия на организм человека. Мы расскажем о ней несколько подробней.

Наибольшую опасность среди всей совокупности ВВ представляют токсиканты, или яды, воздействующие пропорционально их количеству, попавшему в организм человека.

Значение токсичности таких ВВ имеет определенное числовое значение и определяется как величина, обратная к их средней смертельной дозе для человека.

Ее показатель для чрезвычайно токсичных ВВ составляет до 15 мг/кг живого веса, высокотоксичных - от 15 до 150 мг/кг; умеренно-токсичных – от 150 до 1,5 г/кг, малотоксичных – свыше 1,5 г/кг. Это – смертельно опасные химические вещества.

К нетоксичным ВВ, например, относят инертные газы, нейтральные для человека при обычных условиях. Однако заметим, что в условиях повышенного давления они наркотически воздействуют на организм человека.

Классификация токсичных ВВ по степени воздействия

Эта систематизация ВВ основывается на законодательно утверждаемом показателе, который определяет такую их концентрацию, которая на протяжении длительного времени не вызывает заболеваний и патологий не только у исследуемого поколения, но и у последующих. Название данного норматива – предельно допустимая концентрация (ПДК).

Зависимо от значений ПДК выделяют четыре класса вредных веществ.

I класс ВВ. Чрезвычайно опасные ВВ (ПДК – до 0,1 мг/м 3): свинец, ртуть.
II класс ВВ. Высокоопасные ВВ (ПДК от 0,1 до 1 мг/м 3): хлор, бензол, марганец, щелочи едкие.
III класс ВВ. Умеренно опасные ВВ (ПДК от 1,1 до 10 мг/м 3): ацетон, сернистый ангидрид, дихлорэтан.
IV класс ВВ. Малоопасные ВВ (ПДК – более 10 мг/м 3): этиловый спирт, аммиак, бензин.

Примеры вредных веществ различных классов

Свинец и его соединения считаются ядом. Эта группа - наиболее опасные химические вещества. Поэтому свинец относят к первому классу ВВ. Предельно допустимая концентрация мизерна - 0,0003 мг/м 3 . Поражающее действие выражается в параличах, воздействии на интеллект, физическую активность, слух. Свинец вызывает раковые заболевания, а также влияет на наследственность.

Аммиак, или нитрид водорода, относится ко второму классу по критерию опасности. Его ПДК - 0,004 мг/м 3 . Это бесцветный едкий газ, который легче воздуха примерно в два раза. Поражает в первую очередь глаза и слизистые оболочки. Вызывает ожоги, удушье.

Спасая пораженных, следует предпринимать дополнительные меры безопасности: смесь аммиака с воздухом взрывоопасна.

Сернистый ангидрид относят к третьему классу по критерию опасности. Его ПДК атм. составляет 0,05 мг/м 3 , а ПДКр. з. - 0,5 мг/м 3 .

Он образуется при сгорании так называемых резервных видов топлива: угля, мазута, некачественного газа.

В небольших дозах вызывает кашель, боль в груди. Отравления средней тяжести характеризуются головной болью и головокружением. Тяжелое отравление отличается токсическим удушающим бронхитом, поражениями крови, зубной ткани, крови. Особо чувствительны к сернистому ангидриду астматики.

Угарный газ (окись углерода) относят к четвертому классу ВВ. Его ПДКатм. - 0,05 мг/м 3 , а ПДКр. з. - 0,15 мг/м3. Он не имеет ни запаха, ни цвета. Острые отравления им характеризуются сердцебиением, слабостью, одышкой, головокружением. Средние степени отравления характеризуются спазмами сосудов, потерей сознания. Тяжелые - нарушениями дыхания и кровообращения, комой.

Основной источник угарного газа антропогенного характера - выхлопные газы автомобилей. Особенно интенсивно он выделяется транспортом, где вследствие некачественного ТО температура сгорания бензина в двигателе недостаточна, или же когда нерегулярна подача воздуха к двигателю.

Метод охраны атмосферы: соблюдение предельных нормативов

Органами санитарно-эпидемиологической службы постоянно контролируется, соблюден ли уровень вредных веществ на уровне, меньшем нежели их предельно допустимая концентрация.

При помощи регулярных измерений на протяжении года фактической концентрации ВВ в атмосферы по специальной формуле формируется индексный показатель среднегодовой концентрации (ИЗА). В нем также находит свое отражение влияние вредных веществ на здоровье человека. Данным индексом отображается долгосрочная концентрация вредных веществ в воздухе по нижеследующей формуле:

In = ∑ =∑ (xi/ ПДК i) Ci

где Xi – концентрация ВВ среднегодовая;

Ci – коэффициент, учитывающий соотношение ПДК i-го вещества и ПДК диоксида серы;

In – ИЗА.

Значение ИЗА менее 5 соответствует слабому уровню загрязнения, 5-8 определяют средний уровень, 8-13 – высокий уровень, более 13 означает значительную загрязненность воздуха.

Виды предельных концентраций

Таким образом, допустимая концентрация вредных веществ в воздухе (а также в водах, на почве, хотя этот аспект не является предметом данной статьи) определяется в экологических лабораториях в атмосферном воздухе для абсолютного большинства ВВ при помощи сравнения фактических показателей с установленными и нормативно закрепленными общеатмосферными ПДКатм.

Кроме того, для подобных измерений непосредственно в населенных пунктах существуют комплексные критерии определения концентраций – ОБУВ (ориентировочные безопасные уровни воздействия), вычисляемые как фактическая средневзвешенная сумма ПДКатм. сразу по двумстам ВВ.

Впрочем, и это еще не все. Как известно, любое загрязнение атмосферы легче предупредить, чем устранить. Возможно, именно поэтому предельно допустимые концентрации вредных веществ в наибольших объемах измеряются экологами непосредственно в производственной сфере, которая как раз и является самым интенсивным донором ВВ в окружающую среду.

Для таких измерений установлены отдельные показатели предельных концентраций ВВ, превышающие по своим численным значениям рассмотренные нами выше ПДКатм., причем эти концентрации определяются на ограниченных непосредственно производственными фондами площадях. Как раз для стандартизации данного процесса введено понятие так называемой рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005-88).

Что такое рабочая зона?

Рабочей зоной называют рабочее место, где производственный рабочий постоянно либо временно выполняет плановые задания.
По умолчанию, указанное пространство вокруг него ограничивается по высоте двумя метрами. Само же рабочее место (РМ) предполагает наличие различного производственного оборудования (как основного, так и вспомогательного), организационную и технологическую оснастку, необходимую мебель. В большинстве случаев вредные вещества в воздухе первично появляются именно на рабочих местах.

Если рабочий на РМ находится более 50 % своего рабочего времени либо же работает там не менее 2-х часов непрерывно, то такое РМ называется постоянным. В зависимости от характера самого производства, производственный процесс может происходить и на территориально меняющихся рабочих зонах. В таком случае за сотрудником не закрепляется рабочее место, а числится лишь место постоянной явки – помещение, где производится учет его прихода и ухода на работу.

Как правило, экологами вначале измеряется концентрация вредных веществ на постоянных РМ, а затем – в зонах явки персонала.

Концентрация ВВ в рабочей зоне. Нормативные документы

Для рабочих зон нормативно устанавливается значение концентрации вредных веществ, определяемое как безопасное для жизни и здоровья рабочего в течении его полного рабочего стажа при условии пребывания там 8 часов в день и в пределах 41 часа за неделю.

Заметим также, что предельная концентрация вредных веществ рабочей зоны существенно превышает ПДК для воздуха населенных пунктов. Причина очевидна: на рабочем месте человек пребывает только на протяжении смены.

ГОСТом 12.1.005-88 ССБТ нормируются допустимые количества ВВ в рабочих зонах исходя из класса опасности помещений и агрегатного состояния находящихся там ВВ. Представим вам в табличном виде некоторую информацию из вышеупомянутого ГОСТа:

Таблица 1. Соотношение ПДК для атмосферы и для рабочей зоны

Название вещества	Класс его опасности	ПДКр.з., мг/м 3	ПДКатм., мг/м 3
PB свинец	1	0,01	0,0003
Hg ртуть	1	0,01	0,0003
NO2 двуокись азота	2	5	0,085
NH3	4	20	0,2

Определяя вредные вещества в рабочей зоне, экологи пользуются нормативной базой:

ГН (гигиенические нормы) 2.2.5.686-96 «ПДК ВВ в воздухе РЗ».

СанПиН (санитарно - эпидемиологические правила и нормативы) 2.2.4.548-96 «Требования гигиены для микроклимата производственных помещений».

Механизм заражения ВВ атмосферы

Вредные химические вещества, выбрасываемые в атмосферу, образуют некую зону химического заражения. Последняя характеризуется глубиной распространения воздуха, зараженного ВВ. Ветреная погода способствует быстрейшему его рассеиванию. Увеличение температуры воздуха повышает концентрацию ВВ.

На распространение вредных веществ в атмосфере влияют атмосферные явления: инверсия, изотермия, конвекция.

Понятие инверсии объясняет знакомая всем фраза: «Чем теплее воздух, тем он выше находится». Из-за этого явления снижается рассеивание воздушных масс, и высокие концентрации ВВ сохраняются дольше.

Понятие изотермии связывают с погодой пасмурной. Благоприятные для нее условия обычно возникают утром и вечером. Они не усиливают, но и не ослабляют распространение ВВ.

Конвекция, т. е. восходящие воздушные потоки, рассеивают зону заражения ВВ.

Саму зону заражения подразделяют на области смертельной концентрации и характеризующуюся концентрациями, менее вредными для здоровья.

Правила помощи лицам, пострадавшим вследствие заражения ВВ

Воздействие вредных веществ способно привести к нарушению здоровья людей и даже к летальному исходу. В то же время вовремя оказанная помощь способна спасти им жизнь и минимизировать вред здоровью. В частности, нижеследующая схема позволяет по самочувствию производственного персонала в рабочих зонах определить факт поражения ВВ:

Схема 1. Симптомы поражений ВВ

Что следует и что не следует делать в случае острого отравления?

На потерпевшего одевают противогаз и эвакуируют из зоны поражения любым доступным способом.
В случае если одежда пораженного мокрая, она снимается, пораженные участки кожи промываются водой, производится замена одежды на сухую.
При неравномерном дыхании потерпевшего следует предоставить ему возможность дышать кислородом.
Осуществлять искусственное дыхание при отеке легких запрещено!
Если поражена кожа, следует ее промыть, закрыть марлевой повязкой и обратиться в медучреждение.
При попадании ВВ в горло, нос, глаза их промывают 2% раствором питьевой соды.

Вместо заключения. Оздоровление рабочей зоны

Оздоровление атмосферы находит свое конкретное выражение в показателях, если фактические показатели концентраций вредных веществ в атмосфере существенно ниже ПДКатм. (мг/м 3), а параметры микроклимата производственных помещений не превышают ПДКр.з. (мг/м 3).

Заканчивая изложение материала, мы сделаем ударение на проблему оздоровления именно рабочих зон. Причина понятна. Ведь именно производство заражает среду. Поэтому целесообразно минимизировать процесс загрязнения у его источника.

Для такого оздоровления первостепенное значение имеют новые, более экологичные технологии, исключающие выбросы вредных веществ в рабочую зону (и, соответственно, в атмосферу.)

Какие меры для этого предпринимаются? Осуществляется перевод как печей, так и других термических установок на использование в качестве топлива газа, гораздо менее загрязняющего воздух ВВ. Большую роль играет надежная герметизация производственного оборудования и складских помещений (емкостей) для хранения ВВ.

Производственные помещения оборудуются вытяжной общеобменной вентиляцией, для оздоровления микроклимата при помощи направленных вентиляторов создается движение воздуха. Эффективной система вентиляции считается тогда, когда она обеспечивает текущий уровень вредных веществ на уровне не большем чем треть их норматива ПДКр.з.

Технологически целесообразно вследствие соответствующих научных разработок радикально заменять токсические вредные вещества в рабочей зоне на нетоксические.

Иногда (при наличии сухих измельченных ВВ в воздухе РЗ) хороший результат по оздоровлению воздуха достигается его увлажнением.

Напомним также, что рабочие зоны также следует защищать от ближайших источников излучений, для чего используют специальные материалы и экраны.

Проблема экологичности автомобилей возникла ещё в середине ХХ века, когда машины стали массовым продуктом. Европейские страны, находясь на сравнительно небольшой территории, ранее других стали применять различные экологические нормативы. Они существовали в отдельных странах и включали различные требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах у автомобилей.

В 1988 году Европейской экономической комиссией ООН был введён единый регламент (так называемый Евро-0) с требованиями снизить уровень выбросов окиси углерода, оксида азота и других веществ в автомобилях. Раз в несколько лет требования ужесточались, другие государства также стали вводить подобные нормативы.

Экологические нормы в Европе

С 2015 года в Европе действуют нормы Евро-6. Согласно этим требованиям, для бензиновых двигателей устанавливаются следующие допустимые выбросы вредных веществ (г/км):

Оксид углерода (CO) — 1
Углеводород (СН) — 0,1
Оксид азота (NOx) — 0,06

Для автомобилей с дизельными двигателями стандарт Евро-6 устанавливает другие нормы (г/км):

Оксид углерода (CO) — 0,5
Оксид азота (NOx) — 0,08
Углеводороды и оксиды азота (HC+NOx) — 0,17
Взвешенные частицы (PM) — 0,005

Экологический стандарт в России

Россия следует стандартам Евросоюза по выбросам выхлопных газов, хотя их реализация отстаёт на 6-10 лет. Первым стандартом, который был официально утверждён в РФ, стал Евро-2 в 2006 году.

С 2014 года в России на ввозимые автомобили действует стандарт Евро-5. С 2016 года он стал применяться и на все производимые автомобили.

Стандарты Евро-5 и Евро-6 имеют одинаковые нормы максимального количества выбросов вредных веществ для автомобилей с бензиновым двигателем. А вот для автомобилей, двигатель которых работает на дизельном топливе, стандарт Евро-5 имеет менее строгие требования: оксид азота (NOx) не должен превышать 0,18 г/км, а углеводороды и оксиды озота (HC+NOx) — 0,23 г/км.

Нормы выбросов в США

Федеральный стандарт к выбросам в атмосферу в США для легковых автомобилей делится на три категории: транспортные средства с низким уровнем выбросов (LEV), транспортные средства со сверхнизким уровнем выбросов (ULEV — гибриды) и транспортные средства с супернизким уровнем выбросов (SULEV — электромобили). На каждый из классов существуют отдельные требования.

В целом все производители и дилеры по продаже автомобилей на территории США придерживаются требований по выбросам в атмосферу агентства ЕРА (LEV II):

	Пробег (миль)	Неметановые органические газы (NMOG), г/миль	Оксид азота (NO x), г/миль	Оксид углерода (CO), г/миль	Формальдегид (HCHO), г/миль	Взвешенные частицы (PM)

Стандарты выбросов в Китае

В Китае программы по контролю за выбросами загрязняющих веществ автомобилями начали появляться в восьмидестые годы, а общенациональный стандарт появился лишь в конце девяностых годов. Китай начал применять постепенно строгие стандарты выбросов выхлопных газов для легковых автомобилей в соответствии с европейскими нормами. Эквивалентом Евро-1 стал Китай-1, Евро-2 — Китай-2 и т. д.

Текущий национальный стандарт автомобильных выбросов в Китае — Китай-5. Он устанавливает различные нормы для автомобилей двух типов:

Автомобили типа 1: транспортные средства, вмещающие не более 6 пассажиров, включая водителя. Масса ≤ 2,5 тонны.
Автомобили типа 2: другие лёгкие транспортные средства (включая лёгкие грузовые автомобили).

Согласно стандарту Китай-5, предельные уровни выбросов загрязняющих веществ для бензиновых двигателей следующие:

Тип автомобиля	Масса, кг	Оксид углерода (CO),	Углеводороды (HC), г/км	Оксид азота (NOx), г/км	Взвешенные частицы (PM)

Автомобили с дизельными двигателями имеют другие предельные нормы выбросов:

Тип автомобиля	Масса, кг	Оксид углерода (CO),	Углеводороды и оксиды озота (НС + NOx), г/км	Оксид азота (NOx), г/км	Взвешенные частицы (PM)

Нормы выбросов в Бразилии

Программа контроля за выбросами моторных транспортных средств в Бразилии называется PROCONVE. Первый стандарт был внедрён в 1988 году. В целом эти нормы соответствуют европейским, однако ныне действующий PROCONVE L6, хотя и является аналогом Евро-5, не включает в себя обязательное наличие фильтров для фильтрации твёрдых частиц или количества выбросов в атмосферу.

Для автомобилей, масса которых не превышает 1700 кг, стандарты выбросов по PROCONVE L6 следующие (г/км):

Оксид углерода (CO) — 2
Тетрагидроканнабинол (THC) — 0,3
Летучие органические вещества (NMHC) — 0,05
Оксид азота (NOx) — 0,08
Взвешенные частицы (PM) — 0,03

Если масса автомобиля больше 1700 кг, то нормы меняются(г/км):

Оксид углерода (CO) — 2
Тетрагидроканнабинол (THC) — 0,5
Летучие органические вещества (NMHC) — 0,06
Оксид азота (NOx) — 0,25
Взвешенные частицы (PM) — 0,03.

Где более строгие нормы?

В целом развитые страны ориентируются на сходные нормы по содержанию вредных веществ в выхлопных газах. Евросоюз в этом плане является своеобразным авторитетом: он наиболее часто обновляет эти показатели и внедряет жёсткое правовое регулирование. Другие страны следуют за такой тенденцией и также обновляют нормы выбросов. Например, китайская программа полностью эквивалентна Евро: нынешний Китай-5 соответствует Евро-5. Россия также пытается не отставать от Евросоюза, но на данный момент реализуется стандарт, который действовал в европейских странах до 2015 года.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Влияние выбросов в атмосферу на экологическую обстановку планеты и здоровье всего человечества крайне неблагоприятно. Практически постоянно в воздух попадает и рассеивается по нему масса разных соединений, и некоторые распадаются крайне долго. Особенно актуальной проблемой являются автомобильные выбросы, но существуют и другие источники. Стоит рассмотреть их подробно и выяснить, как избежать печальных последствий.

Атмосфера и её загрязнение

Атмосфера – это то, что окружает планету и образует некий купол, сохраняющий воздух и определённую складывавшуюся тысячелетиями среду. Именно она позволяет человечеству и всему живому дышать и существовать. Атмосфера состоит из нескольких слоёв, и в её структуру входят разные компоненты. Больше всего содержится азота (чуть меньше 78%), на втором месте кислород (порядка 20%). Количество аргона не превышает 1%, а доля углекислого газа СО2 и вовсе ничтожно мала – менее 0,2-0,3%. И такая структура должна сохраняться и оставаться постоянной.

Если же соотношение элементов меняется, то защитная оболочка Земли не выполняет свои основные функции, и это самым непосредственным образом отражается на планете.

Вредные выбросы попадают в окружающую среду ежедневно и практически постоянно, что связано со стремительными темпами развития цивилизации. Каждый стремится приобрести автомобиль, все отапливают свои жилища.

Активно развиваются разные направления промышленности, перерабатываются извлекаемые из недр Земли полезные ископаемые, становящиеся источниками энергии для улучшения качества жизни и работы предприятий. И всё это неизбежно приводит к значительному и крайне негативно влияет на экологию. Если ситуация останется прежней, это может грозить самыми серьёзными последствиями.

Основные разновидности загрязнений

Существует несколько классификаций выбросов вредных веществ в атмосферу. Так, они подразделяются на:

организованные
неорганизованные

В последнем случае вредные вещества попадают в воздух из так называемых неорганизованных и нерегламентированных источников, к которым относятся хранилища отходов и склады потенциально опасного сырья, места разгрузки и загрузки фур и товарных поездов, эстакады.

Низкие. Сюда относятся выделяющие газы и вредные соединения вместе с вентиляционным воздухом на невысоком уровне, часто рядом со зданиями, из которых вещества выводятся.
Высокие. К высоким стационарным источникам выбросов загрязняющих веществ в атмосферу относятся трубы, через которые выхлопы практически сразу проникают атмосферные слои.
Средние или промежуточные. Промежуточные загрязнители находятся не более чем на 15-20% выше так называемой зоны аэродинамической тени, создаваемой сооружениями.

За основу классификации может быть взята дисперсность, которая определяет проникающие способности компонентов и рассеивание выбросов в атмосфере. Этот показатель применяется для оценки загрязнителей, пребывающих в форме аэрозолей или пыли. Для последней используется разделение дисперсности на пять групп, а для аэрозольных жидкостей – на четыре категории. И чем мельче компоненты, тем более стремительными темпами они рассеиваются по воздушному бассейну.

Токсичность

Все вредные выбросы подразделяются и по токсичности, определяющей характер и степень воздействия на человеческий организм, животных и растений. Показатель определяется как величина, обратно пропорциональная дозе, которая может стать смертельной. По токсичности выделяют такие категории как:

малотоксичные
умеренно токсичные
высокотоксичные
смертельно опасные, контакты с которыми могут спровоцировать летальный исход

Нетоксичные выбросы в атмосферный воздух – это, прежде всего, различные инертные газы, которые при нормальных и стабильных условиях не оказывают воздействия, то есть остаются нейтральными. Но при изменении некоторых показателей среды, например, при повышении давления они могут действовать на человеческий мозг наркотически.

Существует и регламентированная отдельная классификация всех попадающих в воздушный бассейн токсичных соединений. Она характеризуется как предельно допустимая концентрация, и, исходя из данного показателя, выделяется четыре класса токсичности. Последний четвёртый – это малотоксичные выбросы вредных веществ. К первому же классу относятся крайне опасные вещества, контакты с которыми представляют собой серьёзную угрозу для здоровья и жизни.

Основные источники

Все источники загрязнений можно разделить на две большие категории: природные и антропогенные. Начать стоит с первой, так как она менее обширна и никак не зависит от деятельности человечества.

Выделяют следующие естественные источники:

Наиболее крупными природными стационарными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу являются вулканы, во время извержения которых в воздух устремляются огромные количества различных продуктов горения и мельчайших твёрдых частиц горных пород.
Значительную долю в составе природных источников составляют лесные, торфяные и степные пожары, бушующие в летнее время года. При сгорании дерева и прочих содержащихся в природных условиях естественных источников топлива также образуются и устремляются в воздушный бассейн вредные выбросы.
Различные выделения образуют животные, причём как при жизни в результате функционирования различных желез внутренней секреции, так и после смерти при разложении. Растения, имеющие пыльцу, также могут считаться источниками выбросов в окружающую среду.
Негативное воздействие оказывает и состоящая из мельчайших частичек пыль, поднимаемая в воздух, витающая в нём и проникающая в атмосферные слои.

Антропогенные источники

Наиболее многочисленны и опасны антропогенные источники, связанные с деятельностью человека. К ним относят:

Промышленные выбросы, возникающие во время работы заводов и прочих предприятий, занимающихся обрабатывающим, металлургическим или химическим производством. И в ходе некоторых процессов и реакций может сформироваться выброс радиоактивных веществ, которые особенно опасны для людей.
Выбросы автотранспорта, доля которых может достигать 80-90% в общем объеме всех выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Автотранспортом сегодня пользуются многие, и ежедневно в воздух устремляются тонны входящих в состав выхлопов вредных и опасных соединений. И если промышленные выбросы от предприятий выводятся локально, то автомобильные присутствуют практически повсеместно.
К стационарным источникам выбросов относятся тепловые и атомные электростанции, котельные установки. Они позволяют отапливать помещения, поэтому активно используются. Но все подобные котельные и станции являются причиной постоянных выбросов в окружающую среду.
Активное применение разных видов топлива, особенно горючих. Во время их сжигания образуются большие количества опасных устремляющихся в воздушный бассейн веществ.
Отходы. В процессе их разложения тоже происходят выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. А если учесть, что период разложения некоторых отходов превышает десятки лет, то можно представить, насколько губительно их влияние на окружающую среду. И некоторые соединения гораздо опаснее выбросов промышленных предприятий: аккумуляторы и батарейки могут содержать и выделять тяжёлые металлы.
Сельское хозяйство тоже провоцирует выделение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, образующихся при использовании удобрений, а также жизнедеятельности животных в местах их скопления. В них могут содержаться СО2, аммиак, сероводород.

Примеры конкретных соединений

Для начала стоит разобрать состав выбросов от автотранспорта в атмосферу, так как он многокомпонентный. Прежде всего, в нём содержится углекислый газ СО2, который не относится к токсичным соединениям, но, попадая в организм в высоких концентрациях, способен снижать уровень кислорода в тканях и крови. И хотя СО2 является неотъемлемой частью воздуха и выделяется во время дыхания людьми, выбросы углекислого газа при эксплуатации автомобилей гораздо более значительны.

Также в составе выхлопных газов обнаруживаются отработавшие газы, копоть и сажа, углеводороды, оксиды азота, угарный газ, альдегиды, бензапирен. Согласно результатам проводившихся измерений, количество выбросов от автотранспорта на один литр используемого бензина может достигать 14-16 кг различных газов и частиц, включая угарный газ и СО2.

От стационарных источников выбросов могут исходить самые разные вещества, такие как ангидрид, аммиак, сернистая и азотная кислоты, оксиды серы и углерода, пары ртути, мышьяк, фтористые и фосфорные соединения, свинец. Все они не просто попадают в воздух, но и могут вступать с ним или друг с другом в реакции, образуя новые компоненты. И особенно опасны промышленные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ: замеры показывают их высокие концентрации.

Как избежать серьёзных последствий

Промышленные выбросы и другие крайне вредны, так как являются причиной выпадения кислотных осадков, ухудшения состояния здоровья людей, развития . И чтобы предотвратить опасные последствия, нужно действовать комплексно и принимать такие меры как:

Установка на предприятиях очистных сооружений, введение пунктов контроля загрязнений.
Переход на альтернативные, менее токсичные и негорючие источники энергии, например, воду, ветер, солнечный свет.
Рациональное использование автотранспорта: своевременное устранение поломок, применение специальных снижающих концентрации вредных соединений средств, налаживание выхлопной системы. А лучше хотя бы частично переходить на троллейбусы и трамваи.
Законодательное регулирование на государственном уровне.
Рациональное отношение к природным ресурсам, озеленение планеты.

Вещества, попадающие в атмосферу, опасны, но некоторые из них можно устранять или предупреждать их образование.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

О.В. ГУТИНА, МАЛОФЕЕВА Ю.Н.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ к решению задач по курсу

«ЭКОЛОГИЯ»

для студентов всех специальностей

Москва 2006 г.

1. Контроль качества атмосферного воздуха в зоне промышленных предприятий.
Задание 1. Расчет рассеивания дымовых газов из трубы котельной
2. Технические средства и методы защиты атмосферы.
Задание 2.
3. Контроль над загрязнением окружающей среды. Нормативно-правовые основы охраны природы. Плата за наносимый ущерб окружающей среды.
Задание 3. «Расчет технологических выбросов и плата за загрязнение ОПС на примере хлебозавода»

Литература

Рассеивание в атмосфере выбросов промышленных предприятий

Выбросы – поступление загрязняющих веществ в атмосферу. Качество атмосферного воздуха определяется концентрацией содержащихся в нем загрязняющих веществ, которая не должна превышать санитарно – гигиенический норматив – предельно допустимую концентрацию(ПДК) для каждого загрязняющего вещества. ПДК – максимальная концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

При существующих технологиях получения целевых продуктов и существующих способах очистки выбросов уменьшение концентраций опасных загрязнений в окружающей среде обеспечивают увеличением площади рассеивания, путем выведения выбросов на большую высоту. При этом предполагают, что достигается только такой уровень аэротехногенного загрязнения окружающей среды, при котором еще возможно естественное самоочищение воздуха.

Наибольшая концентрация каждого вредного вещества С м (мг/м 3) в приземном слое атмосферы не должна превышать предельно допустимой концентрации :

Если в состав выброса входят несколько вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, т.е. взаимоусиливают друг друга, то должно выполняться неравенство:

(2)

С 1 - С n – фактическая концентрация вредного вещества в атмосферном

воздухе, мг/м 3 ,

ПДК - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (МР).

Научно обоснованные нормы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем нормативов для всех источников выбросов. Таким экологическим нормативом является предельно допустимый выброс

ПДВ - максимальный выброс загрязняющего вещества, который, рассеиваясь в атмосфере, создает приземную концентрацию этого вещества не превышающую ПДК с учетом фоновой концентрации.

Загрязнение окружающей среды при рассеивании выбросов предприятий через высокие трубы зависит от многих факторов: высоты трубы, скорости выбрасываемого газового потока, расстояния от источника выброса, наличия нескольких близко расположенных источников выбросов, метеорологических условий и др.

Высота выброса и скорость газового потока. С увеличением высоты трубы и скорости выбрасываемого газового потока эффективность рассеивания загрязнений увеличивается, т.е. рассевание выбросов происходит в большем объеме атмосферного воздуха, над большей площадью поверхности земли.

Скорость ветра. Ветер – турбулентное движение воздуха над поверхностью земли. Направление и скорость ветра не остаются постоянными, скорость ветра возрастает при увеличении перепада атмосферного давления. Наибольшее загрязнение атмосферы возможно при слабых ветрах 0-5 м/с при рассеивании выбросов на малых высотах в приземном слое атмосферы . При выбросах из высоких источников наименьше е рассеивание загрязнений имеет место при скоростях ветра 1-7 м/с (в зависимости от скорости выхода струи газа из устья трубы).

Температурная стратификация . Способность поверхности земли поглощать или излучать тепло влияет на вертикальное распределение температуры в атмосфере. В обычных условиях при подъеме вверх на 1 км температура уменьшается на  6,5 0 : градиент температуры равен 6,5 0 /км . В реальных условиях могут наблюдаться отклонения от равномерного уменьшения температуры с высотой – температурная инверсия . Различают приземные и приподнятые инверсии . Приземные характеризуются появлением более теплого слоя воздуха непосредственно у поверхности земли, приподнятые – появлением более теплого слоя воздуха(инверсионного слоя) на некоторой высоте. В инверсионных условиях ухудшается рассеивание загрязнений, они концентрируются в приземном слое атмосферы. При выбросе загрязненного газового потока из высокого источника наибольшее загрязнение воздуха возможно при приподнятой инверсии, нижняя граница которой находится над источником выброса и наиболее опасной скорости ветра 1 – 7 м/с. Для низких источников выбросов наиболее неблагоприятным является сочетание приземной инверсии со слабым ветром.

Рельеф местности. Даже при наличии сравнительно небольших возвышенностей существенно изменяется микроклимат в отдельных районах и характер рассеивания загрязнений. Так в пониженных местах образуются застойные, плохо проветриваемые зоны с повышенной концентрацией загрязнений. Если на пути загрязненного потока находятся здания, то над зданием скорость воздушного потока увеличивается, сразу за зданием – снижается, постепенно увеличиваясь по мере удаления, и на некотором расстоянии от здания скорость потока воздуха принимает первоначальное значение. Аэродинамическая тень – плохо проветриваемая зона, образующаяся при обтекании здания потоком воздуха. В зависимости от типа зданий и характера застройки образуются различные зоны с замкнутой циркуляцией воздуха, что может оказывать существенное влияние на распределение загрязнений.

Методика расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ , содержащихся в выбросах, основана на определении концентраций этих веществ (мг/м 3) в приземном слое воздуха. Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшему рассчитанному значению концентрации вредных веществ, которое может установиться на некотором расстоянии от источника выброса при наиболее неблагоприятных метеоусловиях (скорость ветра достигает опасного значения, наблюдается интенсивный турбулентный вертикальный обмен и др.).

Расчет рассеивания выбросов проводится по ОНД-86.

Максимальная приземная концентрация определяется по формуле:

(3)

A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (значение коэффициента А принимается равным 140 для Центрального района РФ).

М – мощность выброса, масса загрязняющего вещества, выбрасываемого в единицу времени, г/с.

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере (для газообразных веществ равен 1, для твердых- 1).

 – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для равнинной – 1, для пересеченной – 2).

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м.

 – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смесью и температурой окружающего наружного воздуха.

V 1 – расход газовоздушной смеси, выходящей из источника выброса, м 3 /с.

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выброса.

Предприятия, выбрасывающие в окружающую среду вредные вещества, должны быть отделены от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Расстояние от предприятия до жилой застройки (размеры санитарно-защитной зоны) устанавливаются в зависимости от количества и вида выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ, мощности предприятия, особенностей технологического процесса. С 1981г. расчет санитарно-защитной зоны регламентируется государственным стандартам. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов». По нему все предприятия разделены на 5 классов по степени их опасности. И в зависимости от класса устанавливается нормативная величина СЗЗ.

Предприятие (класс) Размеры санитарно-защитной зоны

I класс 1000 м

II класс 500 м

III класс 300 м

IV класс 100 м

V класс 50

Одна из функций санитарно-защитной зоны – биологическая очистка атмосферного воздуха средствами озеленения. Древесно-кустарниковые насаждения газопоглотительного назначения (фитофильтры ) способны поглощать газообразные загрязняющие вещества. Например, установлено, что луговая и древесная растительность может связывать 16-90% сернистого газа.

Задача №1 : Котельная промышленного предприятия оборудована котлоагрегатом, работающем на жидком топливе. Продукты сгорания: оксид углерода, окислы азота (окись азота и двуокись азота), сернистый ангидрид, мазутная зола, пятиокись ванадия, бензапирен, причем сернистый ангидрид и двуокись азота обладают однонаправленным действием на организм человека и образуют группу суммации.

В задаче требуется:

1) найти максимальную приземную концентрацию сернистого ангидрида и двуокиси азота;

2) расстояние от трубы до места появления С М;

Исходные данные:

Производительность котельной – Q об =3000 МДж/ч;

Топливо – сернистый мазут;

КПД котельной установки –  к.у. =0.8;

Высота дымовой трубы H=40 м;

Диаметр дымовой трубы Д=0.4м;

Температура выброса Т г =200С;

Температура наружного воздуха Т в =20С;

Кол-во уходящих газов от 1 кг сжигаемого мазута V г =22.4 м 3 /кг;

Предельно-допустимая концентрация SO 2 в атмосферном воздухе –

С пдк а.в. =0.05 мг/м 3 ;

Предельно-допустимая концентрация NO 2 в атмосферном воздухе –

С пдк а.в. =0.04 мг/м 3 ;

Фоновая концентрация SO 2 – C ф =0.004 мг/м 3 ;

Теплота сгорания топлива Q н =40.2 МДж/кг;

Место расположения котельной – Московская область;

Рельеф местности – спокойный (с перепадом высот 50м на 1км).

Расчет максимальной приземной концентрации выполняется согласно нормативному документу ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе ЗВ, содержащихся в выбросах предприятий».

С М =
,

 =Т Г – Т В = 200 – 20 = 180 о С.

Для определения расхода газовоздушной смеси найдем часовой расход топлива:

В ч =

V 1 =

m – безразмерный коэффициент, зависящий от условий выброса: скорости выхода газовоздушной смеси, высоты и диаметра источника выброса и разности температур.

f =

скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы определяется по формуле:

 о =

f= 1000

n – безразмерный коэффициент, зависящий от условий выброса: объёма газовоздушной смеси, высоты источника выброса и разности температур.

Определяется по характеристической величине

V М = 0,65

n = 0,532V м 2 – 2,13V м + 3,13 = 1,656

М = V 1  а, г/с,

М SO 2 = 0,579  3 =1,737 г/с,

М NO 2 =0,8  0,579 = 0,46 г/с.

Максимальная приземная концентрация:

сернистого ангидрида –

С М =

двуокиси азота -

С м = .

Находим расстояние от трубы до места появления С М по формуле:

Х М =

где d – безразмерный коэффициент, зависящий от условий выброса: скорости выхода газовоздушной смеси, высоты и диаметра источника выброса, разности температур и объёма газовоздушной смеси.

d = 4,95V м (1 + 0,28f), при 0,5 V М  2,

d = 7 V М (1 + 0,28f), при V М  2.

У нас V М = 0,89  d = 4,95 0,89(1 + 0,280,029) = 4,7

Х М =

Т.к. приземная концентрация сернистого ангидрида превышает ПДК сернистого ангидрида в атмосферном воздухе, то величину ПДВ сернистого ангидрида для рассматриваемого источника определяем, учитывая необходимость выполнения уравнения суммации

Подставив наши значения, получаем:

что больше 1. Для выполнения условий уравнения суммации необходимо уменьшить массу выброса сернистого ангидрида, сохранив выброс двуокиси азота на прежнем уровне. Рассчитаем приземную концентрацию сернистого ангидрида при котором котельная не будет загрязнять окружающую среду.

=1- = 0,55

С SO2 = 0,55  0,05 = 0,0275 мг/м 3

Эффективность метода очистки, обеспечивающую снижение массы выброса сернистого ангидрида от первоначального значения М = 1,737 г/с до 0,71 г/с определяем по формуле:

где С ВХ – концентрация загрязняющего вещества на входе в газоочистную

установку, мг/м 3 ,

С ВЫХ – концентрация загрязняющего вещества на выходе из газо-

очистной установки, мг/м 3 .

Т.к.
, а
, то

тогда формула приобретет вид:

Следовательно, при выборе метода очистки необходимо, чтобы его эффективность была не ниже 59%.

Технические средства и методы защиты атмосферы.

Выбросы промышленных предприятий характеризуются большим разнообразием дисперсного состава и других физико-химических свойств. В связи с этим разработаны различные методы их очистки и типы газо- и пылеуловителей - аппаратов, предназначенных для очистки выбросов от загрязняющих веществ.

М
етоды очистки промышленных выбросов от пыли можно разделить на две группы: методы улавливания пыли«сухим» способом и методы улавливания пыли«мокрым» способом . Аппараты обеспыливания газов включают: пылеосадительные камеры, циклоны, пористые фильтры, электрофильтры, скрубберы и др.

Наиболее распространенными установками сухого пылеулавливания являются циклоны различных типов.

Они используются для улавливания мучной и табачной пыли, золы, образующейся при сжигании топлива в котлоагрегатов. Газовый поток поступает в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и под действием силы тяжести опадают в бункер для сбора пыли 4, а очищенный газ выходит через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима его герметичность, если циклон не герметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Задачи по очистке газов от пыли могут успешно решаться цилиндрическими (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и коническими (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СКД-ЦН-33) циклонами, разработанными НИИ по промышленной и санитарной очистке газов (НИИОГАЗ). Для нормального функционирования избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. При этом во избежание конденсации паров жидкости t газа выбирается на 30 – 50 о С выше t точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 400 о С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Эффективность очистки циклонов серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон. С увеличением размера частиц и уменьшением диаметра циклона эффективность очистки возрастает. Цилиндрические циклоны предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем и рекомендованы к использованию для предварительной очистки газов на входе фильтров и электрофильтров. Циклоны ЦН-15 изготавливают из углеродистой или низколегированной стали. Канонические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления.

Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большего числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами. Отечественная промышленность выпускает батарейные циклоны типа БЦ-2, БЦР-150у и др.

Ротационные пылеуловители относятся к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, т.к. вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. В результате этого при монтаже и эксплуатации таких машин не требуется дополнительных площадей, необходимых для размещения специальных пылеулавливающих устройств при перемещении запыленного потока обыкновенным вентилятором.

Конструктивная схема простейшего пылеуловителя ротационного типа представлена на рисунке. При работе вентиляторного колеса 1 частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 3. Газ, обогащенный пылью, через специальное пылеприемное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу 4.

Для повышения эффективности пылеуловителей такой конструкции необходимо увеличить переносную скорость очищаемого потока в спиральном кожухе, но это ведет к резкому повышению гидравлического сопротивления аппарата, или уменьшить радиус кривизны спирали кожуха, но это снижает его производительность. Такие машины обеспечивают достаточно высокую эффективность очистки воздуха при улавливании сравнительно крупных частиц пыли – свыше 20 – 40 мкм.

Более перспективными пылеотделителями ротационного типа, предназначенными для очистки воздуха от частиц размером  5 мкм, являются противопоточные ротационные пылеотделители (ПРП). Пылеотделитель состоит из встроенного в кожух 1 полого ротора 2 с перфорированной поверхностью и колеса вентилятора 3. Ротор и колесо вентилятора насажены на общий вал. При работе пылеотделителя запыленный воздух поступает внутрь кожуха, где закручивается вокруг ротора. В результате вращения пылевого потока возникают центробежные силы, под действием которых взвешенные частицы пыли стремятся выделиться из него в радиальном направлении. Однако на эти частицы в противоположном направлении действуют силы аэродинамического сопротивления. Частицы, центробежная сила которых больше силы аэродинамического сопротивления, отбрасываются к стенкам кожуха и поступают в бункер 4. Очищенный воздух через перфорацию ротора с помощью вентилятора выбрасывается наружу.

Эффективность очистки ПРП зависит от выбранного соотношения центробежной и аэродинамической сил и теоретически может достигать 1.

Сравнение ПРП с циклонами свидетельствует о преимуществах ротационных пылеуловителей. Так, габаритные размеры циклона в 3 – 4 раза, а удельные энергозатраты на очистку 1000 м 3 газа на 20 – 40 % больше, чем у ПРП при прочих равных условиях. Однако широкое распространение пылеуловители ротационного действия не получили из-за относительной сложности конструкции и процесса эксплуатации по сравнению с другими аппаратами сухой очистки газов от механических загрязнений.

Для разделения газового потока на очищенный газ и обогащенный пылью газ используют жалюзийный пылеотделитель. На жалюзийной решетке 1 газовый поток расходом Q разделяется на два протока расходом Q 1 и Q 2 . Обычно Q 1 = (0.8-0.9)Q, а Q 2 =(0.1-0.2)Q. Отделение частиц пыли от основного газового потока на жалюзийной решетке происходит под действием инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на входе в жалюзийную решетку, а также за счет эффекта отражении частиц от поверхности решетки при соударении. Обогащенный пылью газовый поток после жалюзийной решетки направляется к циклону, где очищается от частиц, и вновь вводится в трубопровод за жалюзийной решеткой. Жалюзийные пылеотделители отличаются простотой конструкции и хорошо компонуются в газоходах, обеспечивая эффективность очистки 0,8 и более для частиц размером более 20 мкм. Они применяются для очистки дымовых газов от крупнодисперсной пыли при t до 450 – 600 о С.

Электрофильтр. Электрическая очистка один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Осадительные электроды 2 присоединяют к положительному полюсу выпрямителя 4 и заземляют, а коронирующее электроды подсоединяют к отрицательному полюсу. Частицы, поступающие в электрофильтр, ок положительному полюсу выпрямителя 4 и заземляют, а коронирующее электроды приедаче заряда ионов примесей ана. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 бычно уже имеют небольшой заряд, полученный за счет трения о стенки трубопроводов и оборудования. Таким образом, отрицательно заряженные частицы движутся к осадительному электроду, а положительно заряженные частицы оседают на отрицательном коронирующем электроде.

Фильтры широко используют для тонкой очистки газовых выбросов от примесей. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них. Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный пористой перегородкой (фильтро-

Загрязнения воздуха производственных отходов во время утилизаций. Пищевая промышленность не относится к основным загрязнителям атмосферы. Однако почти все предприятия пищевой промышленности выбрасывают в атмосферу газы и пыль, ухудшающие состояние атмосферного воздуха и приводящие к увеличению парникового эффекта. Дымовые газы, выбрасываемые котельными, имеющимися на многих предприятиях пищевой промышленности, содержат продукты неполного сгорания топлива, в дымовых газах находятся также частицы золы. Технологические выбросы содержат пыль, пары растворителей, щелочи, уксуса, водород, а также избыточную теплоту. Вентиляционные выбросы в атмосферу включают пыль, не задержанную пылеулавливающими устройствами, а также пары и газы. На многие предприятия сырье доставляется, а готовая продукция и отходы вывозятся автомобильным транспортом. Интенсивность его движения в ряде отраслей носит сезонный характер - резко усиливается в период сбора урожая(мясожировые предприятия, сахарные заводы, перерабатывающие фабрики и др.); на других пищевых производствах движение автотранспорта более равномерно в течение года(хлебозаводы, табачные фабрики и др.) Кроме того, многие технологические установки предприятий пищевой промышленности являются источниками неприятных запахов, которые раздражающе действуют на людей, даже в том случае если концентрация в воздухе соответствующего вещества не превышает ПДК(предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере). Наиболее вредные вещества, поступающие в атмосферу от предприятий пищевой промышленности, - органическая пыль, двуокись углерода (СО 2), бензин и другие углеводороды, выбросы от сжигания топлива. Концентрация СО, превышающая ПДК, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а очень высокая - даже к гибели. Объясняется это тем, что СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяется с гемоглобином, в результате чего образуется карбоксигемоглобин, повышенное содержание которого в крови сопровождается ухудшением остроты зрения и способность оценивать длительность интервалов времени, изменением деятельности сердца и легких, нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга, головным болям, сонливостью, нарушением дыхания и смертностью, образование карбоксигемоглобина (это обратимый процесс: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови). У здорового человека содержание СО каждые 3-4 часа уменьшается в два раза. СО - стабильное вещество, время жизни его в атмосфере составляет 2-4 месяца. Высокая концентрация СО2 вызывает ухудшение самочувствия, слабость, головокружение. Главным же образом этот газ оказывает влияние на состояние окружающей среды, т.к. является парниковым газом. Многие технологические процессы сопровождаются образованием и выделением пыли в окружающую среду (хлебозаводы, сахарные заводы, масложировые, крахмалопаточные предприятия, табачные, чайные фабрики и др.).

Существующий уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивается с учетом фоновых, концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе территории, где планируется реконструкция цеха. Ориентировочные значения фоновых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Средние ориентировочные значения фоновых концентраций по основным контролируемым веществам в атмосферном воздухе не превышают установленные максимальные разовые ПДК (максимальные концентрации примесей в атмосфере, отнесенные к определенному времени осреднения, которые при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия) и составляют:

a) 0,62 д. ПДК для твердых частиц суммарно,

b) 0,018 д. ПДК для серы диоксида,

c) 0,4 д. ПДК для углерода оксида,

d) 0,2 д. ПДК для азота диоксида,

e) 0,5 д. ПДК для сероводорода.

Основными источниками воздействия на атмосферный воздух на территории птицефабрики являются:

a) Птичники,

b) Инкубатор,

c) Котельная,

d) Цех приготовления кормов,

e) Склад комбикормов,

f) Цех переработки мяса,

g) Цех убоя и переработки мяса,

h) Станция очистки жировых сток.

Согласно Ветеринарно-санитарным правилам сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов сжигание отходов должно проводиться в земляных траншеях (ямах) до образования негорючего неорганического остатка. Нарушением указанного законодательства, является сжигание на открытом грунте вне земляных траншей и не до образования негорючего неорганического остатка. В связи с распространением болезнетворных вирусов, таких, как птичий грипп, ограничение степени заболевания животных в районах, прилегающих к очагу заболевания, предполагает полное уничтожение заболевших животных, возможных переносчиков заболевания.

Использование крематора для животных - это один из самых простых и эффективных способов обеспечения санитарной чистоты - падеж утилизируется по мере накопления, а риск распространения заболеваний сведен к нулю, так как после сжигания не остается отходов, которые могут привлечь разносчиков заболеваний (грызунов и насекомых).

Птицефабрика на 400 тыс. кур-несушек или на 6 млн. цыплят-бройлеров вырабатывает ежегодно до 40 тыс. т последа, 500 тыс. м 3 сточных вод и 600 т продуктов технической переработки птиц. Для хранения отходов занято большое количество пахотных земель. При этом послед хранилища является сильным источником неприятных запахов. Отходы сильно загрязняют поверхностные и подземные воды. Самая большая проблема здесь в том, что оборудование для очищения питьевой воды не приспособлено для удаления азотосодержащих соединений, которые в большом количестве присутствующие в жидком последе. Вот почему поиск путей эффективной утилизации последа составляет одну из основных проблем развития промышленного птицеводства.

Инвентаризация выбросов (ГОСТ 17.2.1.04-77) представляет собой систематизацию сведений о распределении источников по территории, количестве и составе выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Основной целью инвентаризации выбросов загрязняющих веществ является получение исходных данных для:

оценки степени влияния выбросов загрязняющих веществ предприятия на окружающую среду (атмосферный воздух);
установления предельно допустимых норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферы;
организация контроля соблюдения установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;
оценки состояния пылегазоочистного оборудования предприятия;
оценки экологических характеристик, используемых на предприятии технологий;
оценки эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов на предприятии;
планирования воздухоохранных работ на предприятии.

Все птицефабрике относятся к предприятиям, выделяющим в окружающую природную среду пыль, вредные газы и специфические запахи. Вещества, загрязняющие атмосферный воздух, многочисленны, разнообразны неодинаковые в отношении вредности. Они могут быть воздухе в различном агрегатном состоянии: в виде твердых частиц, пара, газов. Санитарное значение этих загрязнений определяется тем, что они имеют повсеместное распределение, дают объемное загрязнение воздуха, причиняют явный вред жителям насаленных пунктов и городов, да и самим птицефабрикам, так как оказывают влияние на ухудшение здоровья птицы, а значит и ее на продуктивность. При решении вопросов размещения животноводческих комплексов, выбора систем обработки и использования отходов животноводства специалисты исходили из того, что ведущие компоненты окружающей среды - атмосферный воздух, почва, водоемы - практически неисчерпаемы с экологической точки зрения. Однако опыт эксплуатации первых построенных животноводческих комплексов свидетельствовал об интенсивном загрязнении объектов окружающей среды и неблагоприятном их воздействии на условия проживания населения. Охрана окружающей среды от загрязнения, профилактика инфекционных, инвазионных и других заболеваний людей и животных связаны с реализацией мероприятий по созданию эффективных систем сбора, удаления, хранения, обеззараживания и использования навоза и навозных стоков, усовершенствованием и эффективной работой воздухоочистных систем, правильным размещением животноводческих комплексов и сооружений обработки навоза по отношению к населенным пунктам, источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения и другим объектам, т.е. с комплексом мероприятий гигиенического, технологического, сельскохозяйственного и архитектурно-строительного профилей. Интенсивное и разностороннее воздействие сельского хозяйства на окружающую среду объясняется не только растущим потреблением природных ресурсов, необходимых для непрерывного роста аграрного производства, но и образованием значительных отходов и сточных вод от животноводческих ферм, комплексов, птицефабрик и других сельскохозяйственных объектов. Таким образом, в зоне функционирования крупных птицефабрик возможно загрязнение атмосферного воздуха микроорганизмами, пылью, дурнопахнушими органическими соединениями, являющимися продуктами разложения органических отходов, а также окислами азота, серы, углерода, выделяющимися при сжигании природного энергоносителя.

В связи с существующей проблемой необходима разработка мероприятий, позволяющих снизить уровень загрязнения воздуха в зоне влияния птицефабрик. В целом мероприятия по охране воздушного бассейна территории птице хозяйства можно подразделить на общие и частные. К общим мероприятиям борьбы с загрязнением воздуха относятся высокая санитарная культура ведения отрасли, бесперебойная работа систем обеспечения микроклимата (в первую очередь вентиляции), удаление помета, тщательная очистка и дезинфекция помещений, организация санитарно-защитной зоны и др. При этом выделение санитарно-защитных зон имеет особое значение при охране окружающей среды и здоровья человека от неблагоприятного воздействия со стороны комплексов (птицефабрик). Согласно нормам СН 245-72 санитарно-защитные зоны отделяют от жилой застройки объекты, являющиеся источником вредных и неприятно пахнущих веществ. Санитарно-защитной зоной служит территория между местами выделения в окружающую среду вредных веществ и жилыми, общественными зданиями. Рациональное размещение объектов птицефабрик, санитарно-защитное зонирование и другие мероприятия позволяют осуществлять охрану атмосферного воздуха селитебной зоны.

Однако количество микроорганизмов и пыли остается на довольно высоком уровне, поэтому планировку размещения птицеводческих комплексов нельзя рассматривать как единственное средство по защите окружающей среды с целью создания благоприятных условий для мест проживания населения. Наряду с этим необходимы и частные мероприятия (технологические, санитарно-технические мероприятия), направленные на очистку, обеззараживание и дезодорацию воздуха и способствующие уменьшению поступления загрязнителей в окружающую среду.

К мероприятиям, позволяющим снизить загрязненность воздуха дурнопахнущими веществами на крупных птицефабриках можно отнести строительство сооружений для утилизации отходов птицеводства и термической обработки помета. Когда помет хранится в анаэробных условиях (без доступа воздуха) в одном помещении с птицей, в воздухе могут содержаться аммиак, сероводород и такие летучие соединения. Таким образом, в зоне функционирования крупных птицефабрик возможно загрязнение атмосферного воздуха микроорганизмами, пылью, дурнопахнушими органическими соединениями, являющимися продуктами разложения органических отходов, а также окислами азота, серы, углерода, выделяющимися при сжигании природных энергоносителей. По величине выброса загрязняющих веществ и их специфике предприятия индустриального птицеводства можно отнести к источникам, оказывающим существенное воздействие на атмосферный воздух. В связи с существующей проблемой необходима разработка мероприятий, позволяющих снизить уровень загрязнения воздуха в зоне влияния птицефабрик. Однако следует подчеркнуть, что очистка и обеззараживание воздуха экономически дороги и использовать их надо там, где это целесообразно и вызвано необходимостью. Часто для охраны воздушного бассейна птицефабрик и окружающей территории бывает достаточно общих средств борьбы с загрязнением воздуха. В связи с этим создание эффективных программ, направленных на регулирование качества атмосферного воздуха в зоне функционирования предприятий, требует адекватной оценки его наблюдаемого состояния и прогноза изменений этого состояния.