Безопасность жизнедеятельности с учетом аспектов экономики (стр. 13 )

Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации Сm, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра.

3.8. Влияние промышленного загрязнения ОС на здоровье человека

Негативное влияние загрязнения воздуха, воды и почвы на здоровье человека замечено с давних времён. Особое внимание со стороны научной общественности эта проблема приобрела в последнее десятилетие в связи с резким ухудшением экологической ситуации в мире. Медико-демографические показатели в последние годы резко ухудшаются, что выражается в снижении рождаемости. Например, в РТ, рождаемость снизилась с 19,4 на 1000 человек в 1987 г. до 9 – в 1994 г.; смертность увеличилась с 8,9 на 1000 человек в 1985 г. до 11,8 – в 1993 г., особенно младенческая (соответственно 15,4 и 20,2). Неспроста последний показатель рекомендован Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для выявления длительного нарушения экологического состояния территории. Сравнение показателей младенческой смертности (на первом году жизни) в каждом регионе с учётом состояния ОПС позволяет делать выводы о причинности этого явления. В целом в структуре заболеваемости населения преобладают болезни, обусловленные фактором изменения ОПС [20].

Установлена чёткая связь между показателями загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемости населения [27]. Структура заболеваемости в определённой степени зависит от качественного состава выбросов и вида промышленности. Отмечен более высокий уровень заболеваемости сердечно-сосудистой системы при воздействии выбросов предприятий цветной металлургии. Выбросы предприятий чёрной металлургии и энергетических установок в большей степени влияют на систему органов дыхания. В районах расположения предприятий химической и нефтехимической промышленности имеет место более широкое распространение аллергических заболеваний (дерматитов, астмоидных бронхитов, бронхиальной астмы). Например, заболеваемость пневмонией у детей, проживающих в районе Челябинского металлургического завода, на 33% выше, чем в контрольном районе. Отмечается снижение неспецифического иммунитета, что делает население (особенно детей) более уязвимым к инфекционным и другим заболеваниям.

С недостатком обеспечения населения доброкачественной питьевой водой связана заболеваемость острыми кишечными инфекциями, а также вирусным гепатитом. Особое опасение вызывает состояние здоровья подрастающего поколения, которое в значительной мере связано с ухудшением экологической обстановки.

Интенсивное развитие промышленности, энергетических производств и повышение искусственного плодородия сельскохозяйственных угодий приводит к появлению наряду с традиционными новых классов химических соединений, представляющих опасность для человека, животных и биосферы в целом. Среди таких соединений особое внимания следует обратить на полихлорированные дибензодиоксины, дибензофураны и дифенилы, отличающиеся высокой токсичностью и устойчивостью в ОПС.

Однако основные закономерности воздействия ОПС на человека определяются геохимическими циклами биологически активных элементов, особенностями их миграции, рассеяния и концентрации в земной коре, почвенном покрове и живом веществе, особенно в пограничных зонах между средами [19]. Биологически активные элементы подразделяются на макро - и микроэлементы. Первые составляют более 99,9% массы тела человека. К ним относятся кислород, водород (ингредиенты воды), углерод, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, магний, стронций и барий. Микроэлементы (около 0,1% массы тела человека) представлены цинком, медью, йодом, бором, марганцем, селеном, молибденом, кобальтом, никелем, ванадием, литием, оловом, фтором, хромом, свинцом, кадмием, мышьяком, сурьмой, ртутью и др.

Биологически активные элементы концентрируются в почвенных коллоидах, которые представляют собой смеси воды с глинистыми частицами, гумусовым веществом, аморфным кремнезёмом, гидроокислами железа и другими минералоорганическими комплексными соединениями. Коллоиды обладают высокой адсорбирующей способностью и большой ионообменной ёмкостью.

Почвенный слой исполняет роль геомембраны, через которую происходит обмен веществ между лито -, гидро-, атмо - и биосферой, и в то же время представляет собой среду обитания живого вещества, влияющего на существование человека. Например, снижение содержания в почвах, растениях и соответственно в организме человека цинка приводит к ослаблению иммуннозащитных сил, меди – к нарушению синтеза коллагена (волокнистого белка), способствуя развитию сердечно-сосудистых заболеваний и т. п.

На процесс аккумуляции макро - и микроэлементов растениями и животными существенно влияет среда их обитания. Интенсивность протекания геохимических процессов по всей цепи ( от горных пород до человеческого организма ) зависит от исходного содержания в горных породах биологически активных элементов, энергии активизации их фазовых переходов, термодинамических параметров. Например, продукты дегазации из долгоживущих глубинных разломов оказывают заметное влияние на здоровье людей, проживающих вблизи этих разломов (геопатогенных зон). Отмечаются нарушения эндокринной системы, рост онкологических заболеваний, отравлений. Антропогенные геохимические аномалии обусловлены выбросами (сбросами) вредных веществ промышленными предприятиями, внесением в почву минеральных удобрений в сочетании с ядохимикатами, захоронением вредных веществ и т. д.

Природные геохимические аномалии обычно связаны со специфическими по составу горными породами, зонами минерализации, месторождениями угля, нефти, газа, руды, и др. Поэтому геохимический стресс растений может служить поисковым признаком и показателем экологической обстановки местности. Уровень концентрации микроэлементов в растениях зависит не только от их валового содержания в почве, но также от подвижности, которая обусловливает степень их усвоения растениями. Под воздействием корневой системы происходит адсорбция содержащихся в почве питательных веществ за счёт донорных или акцепторных свойств белковых групп, находящихся на поверхности корней. Основными элементами, за счёт которых идут процессы поглощения корнями минеральных веществ из внешней среды, являются ионы угольной кислоты (катион Н+ и анион НСО-3) и отчасти ионы органических кислот, которые образуются при жизнедеятельности клеток в процессе “дыхания” и постоянно поступают к поверхности протоплазмы, готовясь к обмену на ионы того же электрического знака.

По характеру воздействия на организм человека биологически активные элементы делятся на жизненно важные (эссенциальные) и токсичные. К первым относится, например, бор, недостаток которого вызывает нарушение обмена фосфора, кальция и магния. Недостаток, скажем, марганца вызывает патологию костно-хрящевой ткани, дегенерацию семенников и яичников; недостаток цинка – ослабление иммунной системы и дестабилизацию структуры ДНК и РНК; кобальта и никеля – изменение гормонального статуса и т. п. Некоторые из эссенциальных микроэлементов содержатся в повышенной концентрации в минералах, которые с древних времён используются в лечебных целях, например, актиний, офикальцит и др. используются в китайской медицине для регулирования эндокринной и укрепления иммунной системы человека. Многие растения являются биоаккумуляторами тех или иных эссенциальных микроэлементов: пустырник и петрушка (бор), шалфей и сельдерей (цинк) и т. п. Использование биоаккумуляторов для детоксикации пахотных земель более предпочтительно, чем применение минеральных сорбентов, а учитывая их высокую способность к селективному поглощению токсичных элементов, − не менее результативно.

Токсичные микроэлементы, попадая по пищевым цепям в организм человека, вызывают мутационные изменения, нарушения обмена веществ, иммуннодефицитные состояния, эндокринную патологию, бесплодие, детскую дебильность, врождённые аномалии, онкологические, сердечно-сосудистые и другие заболевания. Отмечается не только рост числа заболеваний, но и тяжесть их протекания в связи с ослаблением иммунной системы. В районах с повышенным содержанием в почвах стронция, хрома, свинца и кадмия наблюдается высокая заболеваемость колоректальным раком.

Однако окультуривание и рекультивация земель с применением микроэлементов и биоаккумуляторов позволяет получать продукты с повышенным содержанием белков и витаминов, с заранее запрограммированным микроэлементным составом и лечебными свойствами.

Не только в специальной научной литературе, но и в сообщениях средств массовой информации в послед­ние годы звучит тревога о негативном влиянии условий воздушной среды в непроизводственных помещениях на состояние здоровья людей [21,30]. Особую озабоченность в связи с этим вызывает здоровье детей. Отмечается, например, что заболеваемость детей, про­живающих на расстоянии 1000 м от предприятий химической промышленности с вы­бросами в воздух окиси этилена, углеводородов и дру­гих вредных веществ, в 1,5 раза выше уровня заболе­ваемости детей контрольного района почти по всем нозологическим единицам: ОРЗ, катары верхних ды­хательных путей, ангина, бронхиты, пневмонии, дет­ские инфекционные заболевания и др. У этих детей в 2,4 раза снижается индекс здоровья (число неболевших детей за год на 100 обследованных детей) и превышение первичной обращаемости в поликлини­ки (139,5%).

Показатели обращаемости населения по поводу конъюнктивитов, отитов, обмороков, болезней верхних дыхательных путей, в том числе ангин, ларингитов, трахеитов, бронхитов, пневмоний, а также показатели заболеваемости, стандартизированные по возрасту и полу для групп 0÷3, 0÷14 и более 60 лет (наиболее чувствительного контингента населения), позволяют установить, что в районах условно «грязных» практи­чески всегда уровень заболеваемости болезнями орга­нов дыхания был выше, чем в контрольных районах: среди детей до 3 лет в 1,8 − 5,6 раза, в возрасте 0÷14 лет в 1,4 − 3,8 раза, среди населения свыше 60 лет в 1,7 − 1,8 раза [21].

Загрязнение воздуха такими углеводородами, как бензол, толуол, ксилол и др., приводит к патологиче­ским изменениям в крови человека и других живых организмов. Среди веществ, загрязняющих воздух, отмечается наличие паров многих металлов и их со­единений: свинца, ртути, мышьяка, фтора, селена, бора, кадмия и т. д.

Исследования, проводимые в Национальном онко­логическом институте США, показывают, что 60−90% всех случаев заболевания человека раком имеют своей причиной экологические факторы, существенная доля которых приходится на случаи, связанные с загряз­нением воздуха. Накопление генетических изменений в наследственном аппарате под воздействием загряз­ненной атмосферы может способствовать необратимому процессу вырождения людей, так как, согласно био­логическому закону достаточно 30% из числа членов популяции приобрести генетические изменения, − и по­пуляция может выродиться.

Причиной 14% всех случаев смерти от рака легкого среди прожива­ющих в собственных домах является облучение радо­ном (Rn) внутри помещений. Большая часть этих слу­чаев относится к воздействию радона в воздухе помещений при его концентрации 10 нКи/м3 (1 Ки = 3,7∙1010 Бк).

Использование растрового электронного микроско­па помогло установить опасность волокон асбеста, находящихся в воздухе помещений. Исследования показали, что при содержании в воздухе 1000 волокон в 1 м3 и более помещение должно санироваться. Пред­полагается, что волокна асбеста при попадании в лег­кие вызывают механическое повреждение клеточных ядер, ведущее к раковым заболеваниям. В 1986 году в ФРГ зарегистрировано 1320 случаев профессиональ­ных заболеваний легких, вызванных воздействием ас­беста, и более 200 случаев смерти от рака, причем латентный период от воздействия асбеста до возник­новения рака может составлять от 5 до 40 лет. Асбест признан причиной асбестоза злокачественного бронхопневмофиброза, злокачественного плеврита, рака легких, рака желудочно-кишечного тракта и мезотелиомы. Уровень экспозиции, вызывающий болезни, пока мало известен.

Среди основных загрязняющих веществ в непроизводственных помещениях можно отметить следующие.

Окись углерода (СО) — бесцветный газ, оказывает удушающее действие вследствие его большого аффинитета к гемоглобину красных кровяных телец. Это обстоятельство приводит к значительному снижению способности крови к усвоению кислорода, что особенно проявляется у людей, имеющих сердечно-сосудистые заболевания, в особенности стенокардию или аритмию.

Двуокись углерода (СО2) в герметически закрытых помещениях без регенерации воздуха начинает негативно сказываться на организме человека до наступления кислородного голодания: учащается ритм дыхания, появляются головные боли, отмечается повышенное потоотделение, слабость, сонливость. При 10−20% содержания СО2 в воздухе наступает потеря сознания через 1 − 4 минуты. Например, при воздействии СО2 в концентрации 0,7 − 1,0% на экипаж подводной лодки были отмечены непрерывные увеличения объема дыхания и циклические изменения в кислотно-щелочном балансе крови. Отложение СО2 в костях может привести к снижению плотности костей вследствие выделения кальция. Негативное воздействие СО2 на людей, обладающих нормальным здоровьем, проявляется при концентрации CO2 в помещении более 0,5%.

Окислы азота (NOx) действуют прежде всего на органы дыхания, понижают сопротивляемость дыхательных путей инфекции. Запах ощущается (для NO2) при концентрации 0,23 мг/м3, а изменение в адаптации проявляется при воздействии 0,14−0,5 мг/м3.

Аммиак (NH3) вызывает сильное раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, при высоких концентрациях — возбуждение центральной нервной системы. При воздействии небольших концент­раций NН3 возникают легкие явления ринита, фарингита, трахеита, бронхита. При воздействии высоких концентраций NН3 наблюдается сильный кашель, боль и стеснение в груди, диффузный слизисто-гнойный бронхит, отек легких, спазм голосовой щели, слезотечение, светобоязнь, спазм век, конъюнктивит.

Табачный дым действует на организм человека в виде респерабельных аэрозолей (< 1 мкм) и газо­образных компонентов. Курение по статистике увеличивает риск инфаркта на 30%, резко увеличивается число инсультов и рака легкого, причем подобная характеристика справедлива и для пассивных курильщиков − людей, находящихся в помещении, загрязнённом табачным дымом. Курение родителей служит причиной более частых респираторных заболеваний детей.

Пассивное курение у людей, страдающих заболеваниями коронарных сосудов сердца, проявляется в уменьшении времени до возникновения болей после начала выполнения физических упражнений.

Дело в том, что нарушение притока кислорода к клеткам тканей организма связано с различного вида взаимодействием гемоглобина с газами, содержащимися в табачном дыму. В нормальных условиях гемоглобин соединяется с кислородом и образует непрочное соединение − оксигемоглобин, который в дальнейшем легко распадается, отдавая клеткам необходимый им кислород. Однако этот равновесный процесс нарушается под воздействием других газовых ингредиентов, которые могут образовывать с гемоглобином более прочные соединения, общее название которых — метгемоглобин. Так, например, прочность соединения оксида углерода с гемоглобином в 200 раз выше, чем соединения кислорода в оксигемоглобине. Аналогично действуют на кровь и другие яды: анилин, нитробензол, цианистый водород, некоторые азотосодержащие органические соединения и другие вещест­ва, присутствующие в табачном дыму.

Способность крови переносить необходимый для жизнедеятельности клетки кислород уменьшается под воздействием курения от 10 до 30%. Особенно сильно кислородное голодание сказывается на детях и боль­ных людях.

Формальдегид (НСНО) вызывает жжение в гла­зах, слезотечение, кашель, ощущение сжатия в груди и давления в голове, сердцебиение. У чувствительных людей эти ощущения могут возникать при концентра­циях формальдегида менее 5 млн -1, а люди, болеющие бронхиальной астмой, могут испытывать острые аст­матические атаки при концентрации формальдегида 0,25 − 0,5 млн -1.

Концентрация формальдегида в воздухе более 50 − 100 млн -1 может привести к отеку или воспа­лению легких и даже к смерти.

Сернистый ангидрид (SО2) при попадании на сли­зистую оболочку верхних дыхательных путей превра­щается в серную кислоту и вызывает их раздражение. При хронических интоксикациях могут наблюдаться хронический конъюнктивит, хронический субатрофический катар слизистой оболочки верхних дыхательных путей, может развиваться хронический бронхит с по­следующей эмфиземой легких и исходом в перибронхиальный склероз.

Сероводород (Н2S) относится к сильнодействующим дыхательным ядам, воздействующим на нервную си­стему человека. При концентрациях свыше 1000 мг/м3 отравление развивается мгновенно и смерть наступает от паралича дыхательного центра. В малых концент­рациях Н2S действует раздражающим образом, вызы­вая конъюнктивиты, бронхиты и т. д.

Взвешенные частицы в воздухе помещений — это, как пра­вило, органическая и неорганическая пыль, аэрозоли типа сульфата SO42-, концентрированные аэрозоли микроорганизмов, частицы, содержащиеся в дыме си­гарет, пыльца растений, различных аэрозольных това­ров широкого потребления. Их влияние на здоровье людей представляет потенциальную опасность, но в на­стоящее время ещё мало изучено. Однако на одном из токсичных соединений, образующемся при горении углеводородных топлив, следует остановиться особо. Это сильное канцерогенное вещество под названием бенз(а)пирен (БП), представляет собой желтые иглооб­разные кристаллы молекулярной массой 252, темпе­ратура плавления 179 оС, температура кипения 480 −500 оС. При горении углеводородов БП образуется в зо­нах, переобогащенных топливом с температурой 700 −800 оС, и представляет собой мельчайшую смолистую аэрозоль, которая может полностью догорать в зонах с остаточным количеством кислорода или разлагаться на водород и сажу, частично адсорбируясь на по­следней. Сажа чаще всего является носителем БП в продуктах сгорания топлива, попадая в воздух по­мещений, может долго удерживаться в зоне дыхания человека.

Озон О3 раздражает слизистые оболочки легочных тканей и влияет на дыхательную функцию. Обычно он образуется в результате воздействия солнечного света на окислы азота и другие вещества, которые содержатся в выхлопных газах автомобилей и про­дуктах процессов горения. Внутри помещений озон может образоваться при работе копировальных машин и электрических воздухоочистителей.

Ионный состав воздуха является одним из основ­ных параметров, характеризующих условия среды и определяющих самочувствие и здоровье людей в поме­щении. Повышенная и пониженная ионизация воздуха в помещении относится к группе вредных факторов, поэтому устанавливаются предельно допустимые и оптимальные концентрации ионов в воздушной среде (табл. 3.10).

Таблица 3.10. Нормативные величины ионизации воздуха

в производственных и общественных помещениях [14].

Уровень

ионизации

Число ионов в 1 см3

воздуха

Показатель поляр­ности,

n +

n-

Минимально необхо­димый

Оптимальный

Максимально допу­стимый

400

1500 −3000

50000

500

3000 − 5000

50000

−0,2

от −0,5 до 0

от -0.05 до +0,05

Отклонение параметров ионизации воздуха в по­мещении от нормативных значений может вызвать различные нарушения в состоянии самочувствия человека (нейропсихические отклонения): быстрое утомление, сонливость или наоборот бессонница, апатия, ос­лабление внимания, рассеянность, забывчивость, обед­нение речевой активности, сильные колебания наст­роения, дурнопахнущее потоотделение и др.

Напротив, отмечается благоприятное воздействие отрицательных ионов на людей, работающих в очень неблагоприятных условиях, а также на больных в критический после­операционный период.

Самочувствие людей в помещении заметно ухудша­ется при наличии в воздухе избытка средних и тяжелых ионов Ланжевена и ультратяжелых ионов, а чистоту воздуха характеризует максимальная концентрация легких ионов (особенно отрицательных). Концент­рация тяжелых ионов в помещении в присутствии людей возрастает.

Многими исследователями установлено, что кон­центрация аэроинов и спектр их электрической под­вижности являются чувствительными индикаторами к изменениям аэрозольного и газового состава атмо­сферного воздуха. Загрязнение воздуха химическими соединениями в газовых и аэрозольных фазах, как правило, приводит к увеличению концентрации тяже­лых аэроионов. Причем при очистке воздуха на филь­трах оседают аэроионы всех электрических подвижностей, в результате чего воздух непосредственно после очистки практически полностью деионизируется [21].

Результаты санитарно-химических исследований помещений, где люди жаловались на плохое самочув­ствие, показывают многие десятки и даже сотни различных токсичных веществ в концентрациях, достаточных для подобных жалоб. В первую очередь, вредные вещества попадают в воздух помещений от загрязненных стен, перекрытий, пола, потолков, мебели. Причем железобетон и другие строи­тельные материалы особо токсичны, если в них ис­пользуются шлаки и другие отходы. Да и сами жильцы при ремонте, перестройке помещений часто зло­употребляют продукцией бытовой химии: красками, лаками, полимерными материалами, растворителями, ядохимикатами и другими органическими жидкостя­ми, которыми могут пропитаться потолок, стены, пол, мебель, вещи внутри помещения.

Вредные вещества, попавшие тем или иным способом в воздушную среду помещений, адсорбируются строительными материалами, но с изменением метео­условий среды снова могут попадать в воздух, кото­рым дышат обитатели помещений.

3.9. Средства защиты биосферы

3.9.1 Защита атмосферного воздуха

Определение ПДВ и временно согласованных выбросов (ВСВ) производится на основании расчета рассеивания примесей в атмосфере. Для этого используется, например, «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» ОНД-86 и ОНД-90 Госкомгидромета.

Расчёт максимальных значений приземной концентрации ЗВ в газовоздушной смеси, выброшенной из одиночного точечного источника с круглым устьем, определяется по формуле (3.6):

Cm = AMFmnh/ H2(V1DT)1/3 , (мг/м3).

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, um, u’m и fe:

f=1000 w02D/ H2DT; (3.11)

um= 0,65 (V1DT/ H)1/3; (3.12)

u’m=1,3 w0D/ H ; (3.13)

fe= 800 (u’m)3; (3.14)

Коэффициент m определяется в зависимости от f:

m= 1/(0,67+0,1f1/2+0,34f1/3) при f<100; (3.15)

m=1,47/ f1/3 при f ³100 (холодный выброс). (3.16)

Для fe< f <100 значение коэффициента m вычисляется при f =fe.

Коэффициент n при f <100 определяется в зависимости от um по формулам:

n =1 при um ³ 2; (3.17)

n =0,532 u2m - 2,13 um + 3,13 при 0,5 £ um< 2; (3.18)

n =4,4 um при um< 0,5. (3.19)

При f ³100 или при DТ»0 коэффициент n вычисляется по формулам (3.17) — (3.19) при um=u’m. Причем для u’m ³ 0,5 при расчете Cm вместо формулы (3.6) используется формула:

Сm= (AMFnh/ H4/3) K, (3.20)

где К=D/ 8V1= 1/ [7,1(w0V1)1/2]. (3.21)

Аналогично при f < 100 и um< 0,5 или f ³100 и u’m< 0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет Cm вместо (3.20) производится по формуле:

Cm= AMFm’ h/ H7/3, (3.22)

где m’=2,86m при f < 100, um< 0,5; (3.23a)

m’=0,9 при f ³100, u’m< 0,5. (3.23б)

Расстояние xm (м) от источника выбросов определяется по формуле:

xm= [(5 - F)/ 4] d H, (3.24)

где безразмерный коэффициент d при f <100 находится по формулам:

d =2,48(1+0,28fe1/3) при um £ 0,5 ; (3.25а)

d =4,95um(1+0,28(f)1/3) при 0,5<um £2 ; (3.25б)

d = 7(um)1/2 (1+0,28 f1/3) при um >2. (3.25в)

При f >100 или DТ»0 значение d находится по формулам:

d = 5,7 при u’m£ 0,5; (3.26а)

d = 11,4u’m при 0,5<u’m£ 2; (3.26б)

d = 16(u’m)1/2 при u’m>в)

Значение опасной скорости Um(м/c) на уровне флюгера (обычно 10м от уровня земли), при которой достигается значение концентрации Сm, в случае f<100 определяется по формулам:

Um= 0,5 при um £ 0,5; (3.27a)

Um=um при 0,5<um <2 (3.27б)

Um=um(1+0,12f1/2) при um>2 (3.27в)

Для значений f >100 или DТ»0 величина Um вычисляется по формулам:

Um= 0,5 при u’m £ 0,5 ; (3.28a)

Um=u’m при 0,5 <u’m £2; (3.28б)

Um=2,2 u’m при u’m>2. (3.28в)

Если скорость ветра U(м/c) отличается от величины Um , максимальное значение приземной концентрации загрязняющих веществ Сmu (мг/м3) определяется по формуле

Сmu= r Cm, (3.29)

где r - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

r =0,67(U/Um)+1,67(U/Um)2- 1,34(U/Um)3 при U/Um£ 1; (3.30a)

r = 3(U/Um)/[2(U/Um)2- (U/Um)+2] при U/Um>1 (3.30б)

Расстояние от источника выброса хmu , при котором достигается концентрация Cmu ,определяется по формуле:

xmu = pxm, (3.31)

где p - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

р = 3 при U/Um £0,25 ; (3.32a)

p = 8,43 (1 - U/Um)3+ 1 при 0,25 <U/Um £1 ; (3.32б)

р = 0,32 U/Um+0,68 при U/Um>в)

Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты) производится по приведенным выше формулам и значениям Д = Дэ (м), V1= V1э (м3/с). При этом средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси определяется по формуле:

w0= V1/ L b, (3.33)

где L (м) - длина устья, b (м) - ширина устья.

Эффективный диаметр устья Дэ равен

Дэ = 2Lb/(L+b). (3.34)

Эффективный диаметр устья для аэрационного фонаря определяется по формуле:

Дэ= 2LV1/ (L2w0+V1), (3.35)

где L - длина фонаря; V1 - расход выбрасываемой из фонаря газовоздушной смеси; w0 - средняя скорость выброса.

Эффективный расход газовоздушной смеси равен

V1э=(pДэ2/4) w0. (3.36)

Предельно допустимый выброс ЗВ определяется по формулам:

для нагретых выбросов

ПДВ = [(ПДК - Сф)Н2(V1DT)1/3 ]/ AFmnh; (3.37)

для холодных выбросов

ПДВ = [8V1(ПДК - Сф)Н4/3]/ AFnhД, (3.38)

где Сф - фоновая концентрация ЗВ в заданной точке, мг/м3.

Для каждого источника радиус зоны влияния ЗВ рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от источника х1 и х2, где х1 = 10 хm , а величина х2 определяется как расстояние от источника, начиная с которого С £ 0,05 ПДК.

Мощность выброса М, соответствующую значению концентрации Cm, определяют по (3.37) и (3.38), где вместо ПДК следует подставить значение Cm. Если М >ПДВ необходима очистка газового выброса со степенью очистки, равной h = [(М - ПДВ)/ М]´ 100%.

При опасной скорости ветра Um приземная концентрация С (мг/м3) в атмосфере по оси следа выброса на различных расстояниях x(м) от источника определяется по формуле

С = S1 Cm, (3.39)

где S1 - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам:

S1= 3 (x/xmx/xm)3 +6 (x/xm)2 при х/хm £ 1; (3.40а)

S1= 1,13/ [0,13 (x/xm)2 +1] при 1< х/хm£ 8; (3.40б)

S1 = (x/xm)/ [3,58(x/xm)2- 35,2(x/xm) + 120] при F£ 1,5 и x/xm>8; (3.40в)

S1= 1/ [0,1(x/xm)2 + 2,47(x/xm) - 17,8] при F>1,5 и x/xm>8. (3.40г)

Для низких и наземных источников (H£10 м) при значениях x/xm< 1 величина S1 в (3.39) заменяется на величину S1н, определяемую по формуле:

S1н = 0,125(10 - Н) + 0,125(Н - 2) S1 при 2£ Н<10 (2.41)

При значениях скорости ветра U формула (3.28) остается справедливой, если вместо Cm подставить значение Cmu.

Значение ПДВ для случая выбросов от одиночного аэрационного фонаря определяется по формуле:

ПДВ = ПДВ0[1+0,45 L/xm’+ 0,1(L/xm’)2] / (1+0,45 L/xm’) (3.42)

где ПДВ0 - находится по (3.37), (3.38) при V1=V1э и Д=Дэ; xm’= xm для источника той же мощности М с круглым устьем диаметром Дэ и расходом смеси V1э.

Приземная концентрация ЗВ в любой точке местности при наличии N источников определяется как сумма концентраций ЗВ от отдельных источников при заданных направлении и скорости ветра.

Значение xm (м) в этом случае равно:

xm = L/2 + xm’/(1+0,6L/ xm’). (3.43)

Средства защиты атмосферного воздуха базируются на использовании следующих возможностей:

- локализация загрязняющих веществ в зоне их образования (отсосы), очистка воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное помещение;

- локализация загрязняющих веществ в зоне их образования, очистка воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание (иногда с дополнительным разбавлением воздухом);

- очистка выхлопных газов от энергоустановок в специальных агрегатах и выброса этих газов в окружающую среду.

Эффективность очистки воздуха обычно оценивается кпд аппарата (η=(С1-С2)/С1) и коэффициентом проскока К=1−η. Здесь С1 и С2 значения концентраций загрязняющих веществ на входе и выходе аппарата очистки воздуха.

В наиболее распространенных аппаратах пылеулавливания используются гравитационные, инерционные и центробежные силы. К числу центробежных аппаратов относятся циклоны, которые способны улавливать пыль с размером частиц dr>10 мкм на 80¸95%. Циклоны обычно не обеспечивают ПДК и часто используются только для предварительной ступени очистки. Различные усовершенствования инерционных и гравитационных аппаратов и совмещение в одном устройстве нескольких механизмов улавливания (например, электроциклон), где действуют центробежные и электрические силы, увеличивают степень улавливания пыли.

Простейшие схемы циклона и электрофильтра показаны соответственно на рис. 3.4. и 3.5. Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежных сил частицы пыли оседают на стенке, а затем падают в бункер. Освобождённый от пыли газовый поток покидает циклон через выходную трубу 3. Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами.

Эффективность очистки запылённого газа в электрофильтрах определяется по формуле:

(3.44)

где −сечение активной площади электрофильтра; − скорость миграции (дрейфа) частиц в электрическом поле; − расход газа через электрофильтр, =S1V1; S1 – площадь проходного сечения для газа, проходящего через фильтр со скоростью V1.

Рис. 3.4. Схема циклона Рис. 3.5. Схема электрофильтра

Скорость дрейфа частиц определяется по формуле:

(3.45)

где – масса частиц; − заряд частицы; − напряжённость электрического поля между внутренним и внешним электродами; − динамическая вязкость газа; − радиус частицы; − время нахождения частицы между электродами, ; − длина электродов (осадительных пластин).