Атмосфера

Вопросы.
1) Общая характеристика загрязнений атмосферы.
2) Загрязнение атмосферы при испытании и эксплуатации энергитический установок.
3) Энергитические загрязнения.
4) Последствия промышленого загрязнения окружающей среды.
5) Нормирование примесей атмосферы.
6) Методы контроля и приборы для измерения концентрации пыле-и газообразных примесей в атмосфере.
7) Основные мероприятия по защите окружающей среды.

Общая характеристика загрязнений атмосферы.

Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (ростительного, вулконического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли ); туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.
Естественные источники зарязнений бывают либо распределёнными,
например выподение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.
Более устойчивые зоны с повышеными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенной загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленостью источников. Если в начале 20 века в промышлености применялось 19 химических элементов, то в середине века промышленое производство стало использовать около 50 элементов, а в 70 –х годах – прозтически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленых выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоктивными, концерогенными, бактериологическими и другими веществами.

Загрязнение атмосферы при испытании и эксплуатации энергетических установок.

Наибольшие загрязнения атмосферноо воздуха поступают от энепгитических установок, работающоих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и др.). Количество загрязнений определяется составом, объёмом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электрические станции (ТЭС). Доля загрязнений отмосферы от газотурбинных двиготельных установок (ГТДУ) и ракетных двиготелей (РД) пока незночительно поскольку их применение в городах и крупных промышленых центров ограниченно. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки ) загрязнения поступающие в атмосферу от этих источников, сапоставимый с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.
Основныекомпоненты вбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топливо в энорго установках, - не токсичные диоксид углеродаСО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосверу выбрасываются и вредные вещества, такие, как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводароды, в том числе концирогенный бенз(а)пирен С20Н12 и, несгоревшие частицы твердого топлива и т.п.
Присжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксида азота. Так, например, подмосковные угли имеют в своём составе 2,5 6,0 % серы и до 30 –50 % золы. Дымовые газы образыющиеся при сжигании мазута, содержат оксиды азота, соединения ванадия и натрия, газообразные и твердые продукты не полного сгорания. Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование, но проктически не влияет на выброссы SO2 так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат 2 и более % серы.
При сжигании природного (неочищенного ) газа в домовых выбросах также содержаться оксид серы и оксиды азота. Следует отметить, что наибольшее количество азота образуется при сжигании жидкого топлива.
Выброс оксидов азота зависит от вида и сорта сжигаемого горючего, качества и способа его подачи, состава топлива в камере сгорания и т.д., а также от тонкостей распыления горючего форсуночным устройством и от сумарного коэфициэнта избытка воздуха а на увыходе из камеры сгорания. Уменьшение диаметра капель и рост а
Сопроваждается снижением содержания оксидов азота в единице массы вохлопных газов.

Энергетические загрязнения.

Шум в окружающей среде – в жилых и общественных зданиях, на прилегающих к ним территориях создаётся одиночными или комплексными источниками, находящемися снарыжи или снутри здания. Это прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленых и бытовых претприятий, вентеляторные газотурбокомпрессорные установки, станции для испытания ГТДУ и ДВС, различные аэрозазодинамические установки, санитарно - техническая оборудование жилых зданий, электрические трансформаторы. Без принятия соответствующех мер по снижению шума его уровни могут существенно превышать (на 20-50 дБ ) нормативные величины. За последние десятилетия наблюдается непрерывное увеличение шума в крупных городах. Расчет показывает, что ближайшие 20-30 лет уровни шума на скоростных и городских магистралях возрастут на 7-10 дБ. Высокие уровни шума имеют место в жилых домах, школах, больницах, местах отдыха населения и т.д.; что приводит к повышению нервного наприжения.
Шумы воздействующие на человека, классифицируются по спектральным и временным характеристикам.
По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные, имеющие непрерывный спектр ширеной более одной октавы, и тональные, в спектре которых есть слышиемые дискретные тона.
Человек реагирует на шум в зхависимости от субективных особенностей организма, привычного шумового фона. Раздражающие действия шума зависит прежде всего от его уровня, а также от спектральных и временных характеристик. Считается, что шум с уровнем ниже 60 дБА вызывает нервное раздрожение, поэтому неслучайно, что рядом иследователей установлено прямая связь между возрастающим уровнем шума в городах и увеличения числа нервных заболеваний.
Источники инфразвуковых волн.
Инфрозвуковые источники могут быть как естественные (абдувание сильным ветром строительных сооружений или водных поверхностей ), так и искуственными (промышленными). К последним относят: механизмы с большей поверхностью, совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение (виброгрохоты, виброплощадки и т.п. ), с числом рабочих циклов не более 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождени ); реактивные двиготели; ДВС большей мощности; турбины; мощные аэродинамические установки; винтеляторы, компрессоры и другие установки создающие большие турболентные массы потоков газов (инврозвук аэродинамического дроисхождения); транспорт. Инфразвук воспринемается человеком за счет слуховой и тактильной чувствительности, так при частотах 2-5 Гц и рровне звукогого давления 100-125 дБ наблюдается связаемое движение барабанныхперепонках из за изменения изменения давления в среднем ухе, затрудненое глотание, головная боль. Повышение уровня до 125 – 137 дБ может вызвать вибрацию грудной клетки, чувство “ падения “, летаргию. Инфразвук с частотой 15 –20 Гц вызывает чувство страха. Известно влияние инфразвука на вестибулярный аппарат и снижение слуховой чувствительности. Все названные аномалии приводят к нарушению нормальной жизнедеятельности человека и проявляются даже на достаточно удаленных от источниках инфразвука расстояниях ( до 800м ). Инфрозвук может указывать и коственное воздействие ( дробезжание стекл, посуды и др. ), что в свою очередь обуславливает высоко частотные шумы с уровнем более 40 дБА.
Источники вибраций.
Технологическое оборудование ударного действия (молоты и прессы ), мощные инергетические установки(насосы, компрессоры, двиготели), рельсовый транспорт предприятий и комуннального хозяйства (метрополитен, трамвай ), а также железнодорожный транспорт относятся к источникам видрации.
Во всех случаях вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов общестненных жилых зданий, часто вызывая звуковые колебания. Передача вибраций через фундаменты и грунт может способствовать их неравномерной осадке, приводящей к разрушению расположенных на них инженерных и строительных конструкций. Особенно это опасно для трунтов, насыыщенных влагой. Источником вибрации может быть инженерное оборудование зданий (лифты, насосные установки ), системы отопления, конализации, мусоропроводов.
Источники электромагнитных полей (ЭМП).
Повсеместно имеется естественное магнитное поле земли, напряженность которого увеличевается с широтой. Однако известны и глобальные региональные аномалии поля в местах залежей железной руды. Наблюдение и результаты эксперементов показали, что электромагнитные излучения космического, земного и околоземного происхождения играют определенную роль в огранизации жизненных процессов, на земле. Так давно известна высокая степень влияния солнечной активности на все виды биологической деятельности живых организмов, на рост ипидемий различных инфекционных заболеваний. С изменением интенсивности геомагнитного поля связывают годовой прирост деревьев, урожай зерновых культур, в случае обострения инфаркта миакарда и психический заболеваний среди населения, а также число дорожных катастроф.
Эдектрическое поле может стати причиной воспламенения или взрыва паров горючих материалов и смеси в результате электрический разрядов при соприкосновении предметов и людей с машинами и механизмами.
Источники ионизирующих излучений.
Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники ренгеновского, гамма -излучения и потоки протонов и нетронов, находящееся вне организма. Внутреннее облучение вызывает альфа –и бетта частицы, котрые попадают с радиоктивными вещ-вами в органзм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт.
Наибольшую опасность представляет аварийные режиммы работы атомных электростанций. В мире работает более 370 енергетических реакторов, на которых произошло уже более 150 аварий [ 33] с утечкой радиоктивных веществ. Так, авария на четвертом энерго – блоке Чернобольской АЭС в первые дни после аварии привела к повышению уровня радиации над естествееным фоном до 1000 – 1500 раз в зоне около станций и до 10 – 20 раз в радиусе 200 – 250 км. При аварии все продукты ядерного деления высвобождается в виде аэрозолей (за исклучением газов и иода ) и распрострастраняются в атмосвере в зависимости от силы и напровления ветра. Размеры облака в поперечнике могут изменяться от 30 до 300 метров, а размеры зон загрязнения в безветрянную погоду могут иметь радиус до 180 км мощности реактор 100 МВт.
Развитие атомной инергетики сопровождается ростом радиоктивных отходов предприятий по добыче и переработке ядерного горючего.
Главную опасность в экологическом отношении представляет отходы заводов по переработки тепловыдающих элементов (ТВЭЛ).

Последствия промышленого загрязнения екружающей среды.

Неуклонный рост поступлений таксичных веществ в окружающую среду прежде всего отражается на здоровье населения ухудшается качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, преждевременно разрушает жилище, металоконструкций промышленных и гражданских сооружений, оказывает влияние на климат отдельных регионов и состаяние азованого слоя земли, приводит к гибели флоры и фауны.
Загрязнение атмосферы.
Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы, азота, углеводорода, соединения свинца, пыль и т.д. оказывают различное таксическое воздействие на организм человека. Приведем свойства некоторых примесей.
Оксид углерода СО.
Бесцветный не имеющий запаха газ. Воздействуют на нервную и сердечно сосудистую систему, вызывает удушье. Первичные синктомы отравления оксидом углерода (появления головной боли )возникает у человека через 2-3 часа его пребывания в атмосфере, содержащей 200 –220 мг/ м*3 СО; приболее высоких концентрациях СО появляется ощущение пульса в весках, головокружение. Таксичность СО возрастает при наличие в воздухе оксидов азота в этом случае концентрация СО в воздухе необходимо снижать в ~ 1,5 раза.
Оксид азота Noх (NO, NO2, N2O3, NO5, N2O4 ).
В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2 – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасный оксиды азота в горах, где они, воздействуя с углеводородами вохлопных газов образуют фотохимический туман – смог. отраляющее действии аксидами азота начинаются с легккого кашля. При повышении концентрации Noх возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке оксиды азота образуют кислоты НNO3 и HNO2 которые приводят к отёку легких.
Диоксид серы SО2 . Бесцветный газ с острым запохом , уже в малых концентрациях (20-30 мг/ м*3) создаёт неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути.
Наиболее чувствительные к SO2 хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и хвое. При содержании SO2 в возухе от 0,23 до 0,32 мг/ м*3 происходит усыхание сосны за 2 – года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Анологичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO2 0,5 –1,0 мг/ м*3.
Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.).Обладает наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль, головокружение и т.п.Так, при вдыхании в течении 8 ч. паров бензина ~ 600 мг/м*3 возникают головные боли, кашель неприятное ощющение в горле.
Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды возывают раздрожение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышенных концентрациях (для формальдегида 20-70 мг/м*3) отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.
Соединения свенца. В организм через органы дыхания поступает ~ 50 % соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболеввание дыхательных путейй, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца детей дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мкм / м*3, что превышает естественный фон в 10*4 раз.

Нормирование примеей атмосферы.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей. Основной физичческой характеристикой примесей атмосферы является концентрация – масса (мг) вещ-ва в еденицы объёма (м*3) воздуха при нормальных условиях. Концентрации примесей определяет физическое, химичческое и др. виды воздействия на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормирования содержания примесей в атмосфере.
ПДК – это максимальная концентрация примесей в атмосфере, отнесенная к определённому времени осреднения, которая при переодическом воздействи или на протяжение всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия (включая отдельные последствия ).
Если вещ-во оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещ-ва на окружающую природу.
ПДК загрязняющих вещ-тв в отмосферном воздухе населенных пунктов регламентированы списком Минестерства здравоахранения СССР N0 3086 – 84 от 27 августа 1984 г. с дополнениями, соответствии с некоторым установлены: класс опасности вещества, допустимая максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей.
Максимальная разовая ПДКmax –основная характеристика опасности вредного вещ-ва. Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека ( ощущение запаха, световой чуствительности, изменение биоэлектрической активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточное ПДКсс установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и др. влияния вещ-ва на организм человека. Приоретет научного обоснолвания допустимых концентраций примесей в атмасфере принадлежит советским ученым и прежде всего В.Я. Рязанову.
Предельно допустимые выбросы (ПДВ) примесей. В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого проектироваемого и действующего промышленого предприятия устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосверу при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника совакупности с другими источниками (с учетом перспективы их развития ) не создадут приземною концентрацию, превышающую ПДК.
ПДВ устанавливают для каждого источника загрязнения атмасферы.Для неорганезованных выбросов из совокупности мелеких одиночных источников (вентиляционные выбросы, выыброс стационарных энергоустановок и т.п. )

Методы контроля и приборы для измерения концентрации газообразных примесей в атмосфере.

Отбор проб воздуха при анализе газо-и парообразных примесей осуществляется за счет протягивания воздуха через специальные твердые или жидкие поглотители, в которых газовая примесь конденсируеся либо адсорбируется. В последние годы в качестве сорбентов для концентрирования микропримесей используют растворипмые не органические хемосорбенты, пленочные полимерные сорбенты (полисорбы, порапаки, тенаке и др.), позволяющие улавливать из загрезненного воздуха самые различные химические вещества. Важным достоинством полимерных сорбентов являются их гидрофобность ( влага воздуха не концентрируется в лавушки и не мешает анализу ) и способность сохранять в течении длительного времени без изменения первоночальной состав пробы.
Контроль концентраций газо – и парообразных примесей атмосфферного воздуха поизводится с поммощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль содержания в нем вредных примесей. Для экспрессного определения таксимчных веществ используют уневерсальные газоанализаторы упрощенного типа (УГ-2, ГХ-2 и др.),основанные на линейно – коларистическом методе анализа. При просасывание воздуха через индикаторные трубки, заполненные твердом веществом – поглатителем, происходит изменение окраски индикаторного порошка. Длина крашенного слоя пропорционально концентрации исследуемого вещества, измеряемой по шкале в мг/л.
Универсальный газовый анолизатор УГ-2 серийно выпускаемой отечественной промышленостью, позволяет определить концентрацию 16 различных газов и паров. Погрешность измерения не превышает +10% и –10% от верхнего предела каждой шкалы.

Основные мероприятия по защите окружающей среды.

Защита окружающей среды – это комплексная проблема, требующая усилий ученых многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов промышленных предприятий является полной преход к безотходным и малоотходным технологиям и производствам. это потребует решение целого комплекся сложных технологических, конструкторских и органезационных задач, основанных на использовании новейших научно - технических достижений. Важными направлениями экологизации промышленого производства следует считать: совершенствования технологических процесссов и разработку нового оборудования с меньшим уровням выбросов примесей и отходов в окружающую среду; экологическую экспертизу всех видов производства и промушленной прподукции; в замену токсичных отходов на нетоксичные; в замену неутилизируемых отходов на утилизируемыые; широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды.
В качестве дополнительных средств защиты применяют: аппараты и системы для очистки газовых выбросов, сточных вод от примесей; глушители шума при сбросе газов в атмосферу; виброизоляторы технологического оборудования; экраны для защиты от ЭМП и др. Эти средства защиты постоянно совершенствуются и широко внедряются в технологические и эксплуатационные циклы во всех отрослях народного хозяйства.
Дополнительные средства защиты окружающей среды применяют на транспорте и передвижных энергоустановках. Это – глушители, сажеоловители, нетрализаторы отработавших газов ДВС, глушители шума компрессорных установок и ГТДУ, виброизоляторы рельсового транспорта и т.д.

Список использованой литературы :
С.В. Белов “ охрана окружающей среды “.