Экология. Практика

СОСТАВ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ВОЗДУХА
N (78,08 %), O2 (20,95 %), инертный газ аргон (0,93 %), CO 2(0,03 %).
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются:
промышленность, предприятия по производству строительных материалов, горнодобывающая промышленность);
Транспорт
Различают первичные и вторичные загрязнители воздуха:
Первичные представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или подвижных источников.
Вторичные образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода)под действием ультрафиолетового излучения.

По месту расположения
а) высокие, находящиеся в зоне недеформированного ветрового потока.
б) низкие, расположенные в зоне подпора или в зоне аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним на высоте, равной или больше 2,5 высоты здания (трубы и крышные вентиляторы с колпаками);
в) наземные, находящиеся за пределами зданий вблизи земной поверхности.

По геометрической форме
а) точечные источники, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в
одном месте.
б) линейные, имеющие значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру

По режиму работы:
а) непрерывного действия - источники, работающие продолжительное время с мало изменяющейся интенсивностью.
б) периодического действия - работающие непродолжительное время с перерывами.
в) залповые - в короткий промежуток времени в воздух удаляется большое количество вредных веществ, которые распространяются в виде облака или стелющегося потока.
г) мгновенные, когда выброс происходит в доли секунды на некоторую высоту.

По дальности распространения
а) внутриплощадочные источники, когда выбрасываемые в атмосферный воздух загрязняющие вещества при их рассеивании создают высокие концентрации только на территории промышленной площадки.
б) внеплощадочные источники, когда выбрасываемые в атмосферный воздух загрязнения потенциально способны создавать высокие концентрации за пределами площадки предприятия, в том числе и на территории жилого района.

По способу вывода загрязненного воздуха
а) организованные (канализованные) источники с выбросами через трубы, шахты и т.п.
б) неорганизованные (неканализованные) источники с выбросами через фонари промышленных зданий, выделением вредных веществ через неплотности оборудования, из-за испарения с открытой поверхности жидкости и др.

По температуре газовоздушной смеси, поступающей в атм. воздух
а) сильно нагретые при Т больше 100°С (Т − разница между температурами газовоздушной смеси и окружающего воздуха).
б) нагретые − при Т больше 20° и меньше 100 °С;
в) слабонагретые − при Т больше 5° и меньше 20 °С;
г) изотермические − при Т равной 0 °С;
д) охлажденные − при Т меньше 0 °С.

По степени централизации
а) централизованные, при которых загрязненный воздух собирается в одну или две трубы.
б) децентрализованные − от каждого агрегата устраивается самостоятельный выброс.

Загрязнители разделены на несколько групп
1) основные (критериальные) – оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твёрдые частицы и фотохимические оксиданты;
2) полициклические ароматические углеводороды (ПАУ);
3) следы элементов (в основном металлы);
4) постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.);
5) пестициды;
6) абразивные твёрдые частицы (кварц, асбест и др.);
7) разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее действие на организм (нитрозамины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.).

Теоретические основы рассеивания выбросов

Факторы, определяющие рассеивание примесей.
Влияние техногенных параметров источника выброса на рассеивание

Особенности рассеивания различных видов загрязняющих веществ

Влияние метеорологических условий на рассеивание примесей
Роза ветров

В зависимости от величины соотношения скоростей выхода газов и ветра факелы существенно отличаются

Влияние слоя инверсии на распространение выбросов из труб

Влияние физико-географических особенностей местности

СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Степень загрязнения атмосферного воздуха определяется факторами:
особенностями источников эмиссии загрязнителей
(тип источника, природа и свойства загрязняющих
воздух веществ (объём выброса);
влиянием метеорологических и топографических факторов
(направление и скорость ветра, температурные инверсии,
атмосферное давление, влажность воздуха, рельеф местности расстояние до источника загрязнения).

Санитарная оценка воздушной среды:
ПДКрз – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, выражаемая в мг/м3 (в воздухе рабочей зоны определяют ПДКмр.рз и ПДКсс.рз);
ПДКмр.рз – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м3);
ПДКсс.рз – среднесменная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м3);
ПДКпп – предельно допустимая концентрация вредного вещества на территории промышленного предприятия (обычно принимается ПДКпп = 0,3 ПДКрз);
ОБУВ – ориентировочно безопасные уровни воздействия (для химических веществ, на которые ПДК неустановлены, должны пересматриваться через каждые два года с учётом накопления данных о здоровье работающих или заменяться ПДК);
ВДКрз – временно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны (временный отраслевой норматив на 2–3 года);
ОДКрз – ориентировочно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны;
ПДКнп – предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населённогопункта (в воздухе населённых мест определяют ПДКмр и ПДКсс);
ПДКмр – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест (мг/м3);
ПДКсс среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест (мг/м3).

Атмосферные загрязнители по классификации вредных веществ по степени токсичности и опасности относятся к 4 классам опасности:
1-й класс – чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, свинец и его соединения);
2-й класс – высокоопасные (NO2, H2S, HNO3);
3-й класс – умеренно опасные (пыль неорганическая, сажа, SO2);
4-й класс – малоопасные (бензин, CO).
При одновременном присутствии нескольких загрязняющих веществ, обладающих эффектом суммации, их безразмерная концентрация Х не должна превышать 1:

ОРГАНИЗАЦИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА УРОВНЕМ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ. ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА
Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населённых пунктах изложены в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01–86, а также с руководством по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186–89.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляется на постах.
Постом наблюдения является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами.
Устанавливаются посты наблюдений трёх категорий:
стационарные,
маршрутные,
передвижные (подфакельные).

Пробы воздуха следует отбирать на местах постоянного и временного пребывания работающих,
при характерных производственных условиях с учётом особенностей технологического процесса (непрерывный, периодический),
температурного режима,
количества выделяющихся химических веществ;
физико-химических свойств контролируемых веществ,
их агрегатного состояния в воздухе,
летучести, давления паров и возможности их превращения (окисление, гидролиз, деструкция и др.);
температуры и влажности окружающей среды;
класса опасности и биологического действия химического соединения.

Для получения достоверных результатов при санитарно-химических исследованиях воздушной среды в любой точке на каждой стадии технологического процесса или отдельной операции должно быть последовательно отобрано не менее пяти проб воздуха
Полученный результат сравнивают с величинами ПДКмр.рз, приведёнными в
ГОСТ 12.1.005–88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»,
ГН 2.2.5.1313–03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»,
ГН 2.2.5.1314–03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ОТБОРА ПРОБ
Аспирационные устройства применяют в зависимости от различных факторов:
расхода воздуха – на малорасходные и высокорасходные;
2) источника энергии – на сетевые, аккумуляторные, универсальные и ручные;
3) объекта отбора проб – на устройства для газовых и аэродисперсных примесей;
4) степени автоматизации программы работ – ручное управление; полуавтоматические; автоматические
5) количества одновременно отбираемых проб – на одноканальные и многоканальные;
6) условий эксплуатации – на стационарные, переносные, а также индивидуальные пробоотборники.

Аппаратура
Ротационные воздуходувки
диафрагменные насосы
Ротаметры
поплавковый расходомер

Для гравиметрического определения аэрозолей и твёрдых частиц
применяют фильтры АФА-ВП,
изготовленные из тонковолокнистого перхлорвинилового волокна.
Фильтры имеют небольшую массу и гидрофобны.
1) механическая прочность и упругость (эластичность);
4) задерживание улавливаемых частиц аэрозоля на поверхности фильтра в таком физическом и химическом состоянии, в каком они находятся в атмосфере
2) крайне малая масса (2 – 6 мг/см2);
3) незначительная гигроскопичность;
5) широкий диапазон рабочих температур
6) устойчивость к агрессивным средам;
7) лёгкость минерализации
и растворения в некоторых веществах.

Прямые сорбционные трубки
для отбора паров веществ различной химической природы

Полнота поглощения

СТАНДАРТНЫЕ СМЕСИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ С ВОЗДУХОМ
Смеси вредных веществ с воздухом должны удовлетворять следующим требованиям:
1) стабильность, т.е. обеспечение концентрации измеряемого компонента в течение длительных периодов времени;
2) достаточность количества смеси, довольно много её требуется для градуировки непрерывно действующих газоанализаторов;
3) точность определения состава смеси должна быть в 3 раза выше точности отградуированного прибора.
Газовые смеси:
технические, технологические (ТГС), поверочные (ПГС), образцовые (ОГС), эталонные (ЭГС) и государственные стандартные образцы (ГСО).

Для создания смесей, подлежащих хранению и транспортированию, используют серийно выпускаемые поверочные газовые смеси (ПГС) – стандартные образцы состава.
Смеси выпускают в баллонах под давлением, в которых дозированы компоненты смесей в различных соотношениях: О2, Н2, N2, SО2, NH3, СО, СО2, СН4, С3Н8, фреон-12, фреон-114В2 (в качестве нулевого газа используют гелий, аргон, азот, воздух).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие нормативные показатели установлены для контроля химического загрязнения воздушной среды? В чём заключаются их различия?
2. Как организованы наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы в населённых пунктах и в воздухе рабочей зоны?
3. Какую аппаратуру и устройства применяют при отборе проб?
4. Какие существуют методы концентрирования определяемых веществ при пробоотборе?
5. Каким образом необходимо проводить отбор проб аэрозолей?
6. Как производится отбор проб воздуха при отрицательных температурах?
7. Как производится отбор газовых паров?
8. Каковы основные требования к методам аналитического контроля воздуха на содержание вредных примесей?
9. Какие физико-химические методы контроля воздушной среды на содержание токсичных ингредиентов наиболее распространены?

Практические задания

Расчет выбросов автомобильного транспорта

Расчет выбросов
в атмосферу
при горении нефтепродуктов