Основы защиты окружающей среды (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

____________

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный лесотехнический университет имени

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Е. Г. РАКОВСКАЯ, Н. Г. ЗАНЬКО

ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Методические указания и контрольные

задания для бакалавров всех форм обучения по направлению бакалавриата 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

Санкт-Петербург

2012

В В Е Д Е Н И Е

Атмосфера Земли –  газовая оболочка Земли, имеющая сложный неоднородный состав, строение, свойства. Атмосфера регулирует тепловой режим Земли, предохраняет ее от чрезмерного нагревания и охлаждения.  Газовая оболочка Земли защищает все живое от губительного ультрафиолетового излучения, а также других видов космического  излучения. Благодаря атмосфере не достигают поверхности Земли  «звездные осколки» - метеориты. Наличие воздушной оболочки обусловливает голубой цвет неба. Атмосфера является той средой, где распространяется звук. По массе 99% атмосферы сосредоточено в слое высотой до 40 км, 50% - в слое высотой до 5,5 км.

Естественный состав атмосферы  формировался на протяжении  всего длительного периода существования планеты Земля. При этом первоначально антропогенные воздействия на атмосферу отсутствовали полностью или были пренебрежимо малы. В результате течения сложных физических, химических, биосферных процессов сформировался приземный слой атмосферы практически  постоянного состава, включающий два вида газов: постоянные газы и переменные газы. К первым относятся:  азот (около 78% по объему), кислород (около 21%), благородные газы (около 1%). Содержание постоянных газов практически не зависит от того, в какой точке земного шара взята проба сухого воздуха. К переменным газам относятся: водяной пар (до 3%), углекислый газ (0,02 – 0,04%), озон (≈ 10-6 %). В приземном слое атмосферы могут находиться следовые количества водорода, метана, аммиака, оксида углерода, оксидов азота, оксидов серы, сероводорода. Помимо различных газов, в атмосфере содержится некоторое количество пыли. Постоянство естественного состава атмосферы обусловлено тем, что она обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ.

Миллионы лет в атмосферу поступали  загрязняющие вещества в результате извержений вулканов, природных пожаров, пыльных бурь, т. е. от источников  природного происхождения. Загрязнения из природных источников  рассеивались в атмосфере, переносились с воздушными массами на большие расстояния, оседали или выпадали с осадками на землю. Затем почвенные микроорганизмы превращали их в безвредные соединения. В результате совокупности всех этих  процессов содержание естественных загрязняющих веществ (углекислого  газа, метана, аммиака, оксидов углерода, оксидов азота, оксидов серы, сероводорода)  в атмосфере поддерживались на  таком уровне, что  негативные последствия их воздействия на биоту не возникали.  Живые организмы способны без вреда для себя переносить присутствие в среде обитания определенных количеств загрязняющих веществ. Однако способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Если концентрации загрязнений превысят некоторые пороговые значения, то  полное самоочищение  атмосферы становится невозможным. Развитие общественного производства и потребления повлекло за собой увеличение общей массы выбросов газообразных веществ, паров, аэрозолей,  загрязняющих атмосферу.

Основными источниками загрязнения атмосферы  являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, тепловые электрические станции, промышленные предприятия. По расчетам вклады выбросов  различных  источников в загрязнение атмосферы  составляют:  загрязненные промышленные газовые выбросы – 30%, автотранспорт – 40%, теплоэнергетика – 30%.

В состав  выбросов автотранспорта и теплоэнергетики  входят такие загрязняющие атмосферу вещества, как азот, оксиды азота, оксид углерода (Ι) и оксид углерода (ΙΙ), водяной пар, оксид серы (ΙΥ), циклические, углеводороды, твердые частицы (сажа, соединения свинца) и другие вещества. Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество  различных загрязняющих веществ, пыли. Состав промышленных выбросов в атмосферу весьма разнообразен и определяется технологическим процессом  производства. Многочисленные загрязнения атмосферы из различных источников можно объединить в  три группы:

аэродисперсные системы, состоящие из твердых или жидких дисперсных частиц взвешенных  в воздушной среде  (пыль, дым, туман); газообразные вещества (SO2 , SO3 , H2S, оксиды азота, оксиды углерода, аммиак и др.); пары веществ (летучие растворители, углеводороды и их галогенопроизводные, ароматические углеводороды и др.).

Человечество не может существовать, не оказывая воздействия на биосферу, поэтому одной из главных задач комплекса работ по охране окружающей природной среды является определение нормативов, т. е. установление пределов, в которых признается допустимым то или иное воздействие.

Санитарно-гигиеническое нормирование загрязнения атмосферы в настоящее время разработано наиболее полно и научно обосновано. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу производится путем установления значений предельно-допустимых выбросов этих веществ для всех источников выбросов. Нормативы ПДВ являются основой для проведения экологической экспертизы и планирования мероприятий по снижению загрязнения атмосферы.

Первым этапом любого нормирования загрязнения атмосферы является инвентаризация источников выделения и выбросов загрязняющих веществ. Далее приведены методики определения значений максимально разовых выделений и валовых выделений. Нормативы валовых выбросов используются при экономическом стимулировании природоохранной деятельности, а нормативы максимально разовых выбросов – при контроле соблюдения ПДВ.

РАСЧЕТ ВЫДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

1. Расчет выделения загрязняющих веществ
при механической обработке материалов

Характерной особенностью процессов механической обработки материалов является выделение твердых частиц (пыли), а при обработке материалов с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) – дополнительно выделение аэрозоля СОЖ.

В качестве СОЖ рекомендуются нефтяные минеральные масла и различные эмульсии, которые уменьшают выделение пыли на 55…90%.

При обработке металлов и сплавов наихудшим вариантом, который используется для дальнейших расчетов и установления нормативов загрязнения атмосферы, считается тот, при котором химический состав пыли идентифицируется как оксиды соответствующих металлов.

При работе заточных и шлифовальных станков наряду с пылью металлической выделяется пыль абразивная, по составу аналогичная материалу шлифовального круга.

Максимальное разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (ЗВ) от группы из m штук одновременно работающих станков определяется по формуле

,

где gi – удельное выделение ЗВ при работе на i-м станке, г/ч; - коэффицент, учитывающий применение (= 0,15) или отсутствие СОЖ на i-м станке.

Валовое выделение (т/год) загрязняющего вещества от группы из m станков

,

где Тi – суммарное время работы на i-м станке за год, ч/год; Ni – количество дней работы на i-м станке за год; ti – время работы на i-м станке за день, ч.

Максимальное разовое выделение (г/с) аэрозоля СОЖ от группы из m одновременно работающих станков

,

где – удельное выделение аэрозоля СОЖ при работе на i-м станке, г/кВт∙ч; – мощность электродвигателя i-го станка, кВт.

Валовое выделение (т/год) аэрозоля СОЖ от группы из m станков определяется по формуле

,

где Тi – суммарное время работы на i-м станке за год, г/год; ti – время работы на i-м станке за день, ч; Ni – количество дней работы i-го станка за год.

2. Расчет выделения загрязняющих веществ при сварке,
наплавке, пайке, электрогазорезке металлов

Процессы сварки, наплавки и тепловой резки металлов сопровождаются выделением сварочного аэрозоля и газов, количество которых пропорционально расходу сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки и т. п.), а при контактной электросварке – номинальной мощности применяемого оборудования.

Сварочный аэрозоль и аэрозоль, выделяющийся при газовой резке, преимущественно состоят из оксидов свариваемых металлов или компонентов сплавов. Применение для нагрева деталей тепла от сжигания горючих газов ведет к выделению оксидов азота и углерода в количестве, зависящем от вида процесса и расхода горючего газа.

Максимальное разовое выделение загрязняющего вещества (ЗВ) от группы из m одновременно работающих сварочных постов определяется по формуле

,

где – удельное выделение ЗВ i-го поста, г/кг; р – количество использованного сварочного материала за время непрерывной работы i-го поста, кг/цикл; Тпер – длительность цикла сварки i-го поста, ч/цикл.

Максимальное разовое выделение ЗВ от группы из m одновременно работающих горелок при сварке, наплавке, пайке или газорезке металлов определятся по формуле