Определение загрязняющего вещества и токсической концентрации, классификация потенциально опасных загрязнителей
Контрольная работа
Содержание
1. Определение загрязняющего
вещества и токсической
2. Природные и антропогенные
источники загрязнения
3. Очистка – необходимая
стадия улучшения качества
4. Природная система
и природная среда, влияние
антропогенного фактора на
5. Стандартизация в области охраны окружающей среды 18
Список использованной литературы 20
1. Определение загрязняющего вещества и токсической концентрации, классификация потенциально опасных загрязнителей
Привнесение новых, нехарактерных для окружающей среды физических, химических и биологических агентов или превышение уровня их естественного содержания является загрязнением. Среди типов загрязнения окружающей среды можно выделить 4 основных типа: физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное); химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества); биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое); информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства).
Основными источниками загрязнения атмосферы, которые вносят в нее оксиды углерода, серы, азота, промышленную пыль различные органические соединения, являются промышленность, транспорт, тепловые электростанции. Основными источниками загрязнения гидросферы, которые насыщают ее тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами, являются сточные воды, утечки нефти, автотранспорт. Основными источниками загрязнения литосферы, которые становятся причиной скопления в ней пластмасс, резины и тяжелых металлов, являются отходы промышленности, сельское хозяйство, избыточное использование удобрений.1
Загрязняющее вещество (также поллютант) — один из видов загрязнителей, любое химическое вещество или соединение, которое находится в объекте окружающей природной среды в количествах, превышающих фоновые значения и вызывающие тем самым химическое загрязнение.
По происхождению загрязняющие вещества делятся на:
- загрязняющие вещества природного происхождения — попадающие в природную среду в результате естественных, обычно катастрофических процессов (пример — загрязнение прилегающих территорий пеплом при извержении вулкана);
- загрязняющие вещества антропогенного происхождения.
По характеру загрязняющие вещества делятся на:
- первичные (поступившие в окружающую среду непосредственно из источников загрязнения);
- вторичные, образующиеся из первичных в объектах окружающей среды в результате биогенных и абиогенных трансформаций.
Наиболее распространёнными антропогенными загрязняющими веществами являются:
- в атмосфере — кислые газы (диоксид углерода, диоксид серы, оксиды азота), взвешенные частицы (сажа, аэрозоли кислот и соединений тяжёлых металлов), органические соединения, в том числе формирующие фотохимический смог и разрушающие озоновый слой атмосферы, пары нефтепродуктов.
- в гидросфере — растворимые соли тяжёлых металлов, органические соединения, нефтепродукты (следует отличать чистые сточные воды, например, после охлаждающих контуров теплообменной аппаратуры, не вызывающие химического, но вызывающие тепловое загрязнение)
- в литосфере (особенно в её верхнем плодородном слое — почве) — соли тяжёлых металлов, нефтепродукты. Следует отличать инертные вещества (например, стекло), вызывающие лишь механическое загрязнение почв
- в биосфере наиболее опасны ксенобиотики, то есть вещества, не входящие в естественный обмен веществ в организме, например суперэкотоксиканты, из которых наиболее известны диоксины.2
Токсическая концентрация – диапазон концентраций вредных веществ, которые способны при различной длительности воздействия вызывать гибель подопытных животных; в последнее время принято считать токсической концентрацию вредного начала, вызывающую гибель половины подопытных животных в течение 30 дней воздействия.3
Классификация загрязнителей
– (синоним классификация
2. Природные и антропогенные источники загрязнения атмосферы, формы миграции загрязняющих веществ, понятие предельно-
Рис. 1. Источники загрязнения
Существует два вида загрязнений атмосферы: естественное и искусственное, каждый обусловлен соответствующими источниками (рис. 1). Источники загрязнения атмосферы различаются также по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты и высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные).
Для подготовки исходных данных для расчета предельно допустимых выбросов (ПДВ) предприятия для каждого источника по каждому показателю требуется классификация не только источников загрязнений, но также классификация и характеристика выбросов, степень изученности и учет в расчетах. При этом учитывают организованные, неорганизованные и распределенные выбросы (рис. 2).
Рис. 2. Характеристика источников загрязнения атмосферы
Организованные выбросы обычно производятся из стационарных источников. Их характеризует большая высота труб (50–100 м), а также значительные концентрации и объемы. Неорганизованные выбросы проявляются в виде поступлений токсикантов в атмосферу из производственных помещений предприятий. Концентрация и объем загрязняющих веществ меньше, высота выброса небольшая. Распределенные выбросы связаны в основном с транспортом, а также с обработкой сельскохозяйственных территорий ядохимикатами.
Наиболее распространенные выбросы промышленности - зола, пыль, оксид цинка, сернистый ангидрид, сероводород, меркаптан, альдегиды, углеводороды, смолы, оксид и диоксид азота, аммиак, озон, оксид и диоксид углерода, фтористый водород, хлористый водород, кремнефтористый натрий, радиоактивные газы и аэрозоли.5
Нормативы допустимых выбросов и сбросов химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов (далее также - нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов) - нормативы, которые установлены для субъектов хозяйственной и иной деятельности в соответствии с показателями массы химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления в окружающую среду от стационарных, передвижных и иных источников в установленном режиме и с учетом технологических нормативов, и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.6
Переносы загрязняющих веществ - процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде. Процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ - миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод, миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов.
3. Очистка – необходимая
стадия улучшения качества
Очистные сооружения представляют собой совокупность инженерных сооружений в системах водоснабжения и канализации, в которых природные и сточные воды очищаются от содержащихся в них загрязнений. К очистным сооружениям часто относят также сооружения для очистки воздуха от загрязнений газами и дымом. Очистка как комплекс технологических процессов имеет целью довести качество природной среды до допустимого состояния.
Так, например, при защите атмосферы все методы очистки делятся на регенеративные и деструктивные. Первые позволяют возвращать в производство компоненты выбросов, вторые трансформируют эти компоненты в менее вредные.
В случае, если в газовом потоке содержатся ценные вещества (например, летучие растворители), может быть выгоднее использовать регенеративные методы (но всё опять-таки определяется экономической целесообразностью: возможно, себестоимость выделения этих компонентов будет больше их цены). Всё зависит от характеристик загрязнителя и его концентрации в газовом потоке: чем она меньше, тем дороже выделение.
По другому признаку все методы очистки можно разделить на реагентные и безреагентные. Использование дополнительных реагентов, естественно, удорожает процесс.
Наконец, методы очистки газовых выбросов можно разделить по типу обрабатываемого компонента (очистка от аэрозолей – от пыли и тумана, очистка от кислых и нейтральных газов и так далее).
Обычно, аэрозоли (взвеси твердых или жидких частичек в газе) имеются в каждом выбросе. Для их удаления используются следующие методы очистки:
1. Гравитационные – в них осаждение взвешенных частичек происходит под действием силы тяжести: газовый поток с небольшой скоростью проходит через определённый аппарат, при этом наиболее крупные взвешенные частицы падают на дно и затем удаляются;
2. Инерционные – в них используется резкое изменение направления движение газового потока: взвешенные частицы по инерции продолжают движение, ударяются о специально установленные преграды и либо прилипают к ним, либо падают на дно и удаляются. К классу аппаратов, основанных на этом методе, относится, например, жалюзийный пылеуловитель – газовый поток проходит через жалюзи, элементы которых установлены под углом к направлению его движения.
Сюда же относятся аппараты, где осаждение происходит под действием центробежной силы (центробежная сила является частным случаем силы инерции). Самыми распространёнными из таких аппаратов являются циклоны. На их устройстве я бы хотел остановится подробнее, ввиду того, что почти никакое производство без них не обходится. Очень часто вся очистка заключается в пропускании газового потока через циклон, например, на мебельных и деревообрабатывающих производствах.
Циклон – это вертикальный аппарат, верхняя часть которого представляет собой цилиндр, а нижняя ё конус, сужающийся к основанию аппарата. Внутри (соосно) находится ещё одна труба меньшего диаметра, доходящая примерно до середины конусной части (впрочем, этой внутренней трубы может и не быть). Загрязнённый газовый поток подводится тангенциально (то есть по касательной) в верхней части аппарата, закручивается спиралью и опускается вниз. Отброшенные центробежной силой взвешенные частицы ударяются о стенки и падают вниз, где под днищем аппарата обычно имеется бункер. Очищенный газовый поток в нижней части закручивается в обратную сторону и поднимается вверх, выходя из верхней части аппарата. Чем меньше диаметр циклона, тем эффективнее он очищает, но тем меньше его производительность, поэтому газовый поток можно распараллелить и пустить одновременно в несколько маленьких циклонов (батарею).
3. Основанные на фильтрации (используются фильтры из ткани, нетканого полотна, а также жесткие фильтры – насыпные или сита). Материал фильтра может иметь щелочную реакцию, тогда он помогает очистить газовый поток также от кислых газов (SOx, NOx). Фильтры регенерируют продувкой в обратном направлении или встряхиванием.
4. Электрические методы очистки. При этом способе очистки газовый поток направляется в электрофильтр, где проходит в пространстве между двумя электродами – коронирующим и осадительным. Частицы пыли заряжаются, движутся к осадительному электроду, разряжаются на нем. Таким методом можно очищать пыли с удельным сопротивлением от 100 до 100 млн. Ом*м. Пыли с меньшим удельным сопротивлением сразу же разряжаются и улетают, а с большим – образуют плотный изолирующий слой на осадительным электроде, резко уменьшая степень очистки. Методом электрической очистки можно удалять не только пыли, но и туманы. Очистка электрофильтров производится путем смыва пыли водой, вибрацией или с помощью ударно-молоткового механизма.
5. Различные мокрые методы – использование пенных аппаратов, скрубберов.
Возможны комбинации всех этих методов (например, фильтроциклон – комбинация циклона и фильтра, центробежный скруббер – практически орошаемый водой циклон и т.д.). При выборе конкретного метода очистки руководствуются его стоимостью, объемами подлежащих очистке газовых потоков, характеристиками взвешенных частиц (дисперсионный состав, плотность пыли, смачиваемость, электропроводность).
Для очистки от газов применяют следующие методы:
6. Адсорбция, то есть поглощение твёрдым веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция – надёжный способ, позволяющий достигать высоких степеней очистки; кроме того, это регенеративный метод, то есть уловленный ценный компонент можно вернуть обратно в производство. Применяется периодическая и непрерывная адсорбция. В первом случае по достижении полной адсорбционной емкости адсорбента газовый поток направляют в другой адсорбер, а адсорбент регенерируют – для этого используется отдувка острым паром или горячим газом. Затем ценный компонент можно получить из конденсата (если для регенерации использовался острый пар); для этой цели используется ректификация, экстракция или отстаивание (последнее возможно в случае взаимной нерастворимости воды и ценного компонента). При непрерывной адсорбции слой адсорбента постоянно перемещается: часть его работает на поглощение, часть – регенерируется. Это, конечно, способствует истиранию адсорбента. В случае достаточной стоимости регенерируемого компонента использование адсорбции может быть выгодным. Например, недавно (весной 2001 года) проведенный для одного из кабельных заводов расчёт участка рекуперации ксилола показал, что срок окупаемости составит менее года. При этом 600 т ксилола, которые ежегодно попадали в атмосферу, будут возвращены в производство.
7. Абсорбция, то есть поглощение газов жидкостью. Этот метод основан либо на процессе растворения газовых компонентов в жидкости (физическая адсорбция), либо на растворении вместе с химической реакцией – химическая адсорбция (например, поглощение кислого газа раствором с щелочной реакцией). Этот метод также является регенеративным, из полученного раствора можно выделить ценный компонент (при использовании химической адсорбции это не всегда возможно). В любом случае вода очищается и хотя бы частично возвращается в систему оборотного водоснабжения.
8. Термические методы – являются деструктивными. При достаточной теплотворной способности выбросного газа его можно сжечь напрямую (все видели факелы, на которых горит попутный газ), можно применить каталитическое окисление, или (при малой теплотворной способности газа) использовать его в качестве дутьевого газа в печах. Получающиеся в результате термического разложения компоненты должны быть менее опасными для окружающей среды, чем исходный компонент (например, органические соединения можно окислить до углекислого газа и воды – если нет других элементов, кроме кислорода, углерода и водорода). Этот метод позволяет добиться высокой степени очистки, но может стоить дорого, особенно если используется дополнительное топливо.
9. Различные химические методы очистки – как правило связанные с использованием катализаторов. Таковым, например, является каталитическое восстановление оксидов азота из выхлопных газов автотранспорта (в общем виде механизм этой реакции описывается схемой:
СnHm + NOx + CO -----> CO2 + H2O + N2
Где в качестве катализатора kt используется платина, палладий, рутений или другие вещества). Методы могут требовать применения реагентов и дорогих катализаторов.
10. Биологическая очистка – для разложения загрязняющих веществ используются специально подобранные культуры микроорганизмов. Метод отличается низкими затратами (реагентов используется мало и они дешевые, главное - микроорганизмы живые и размножаются сами, используя загрязнения как пищу), достаточно высокой степенью очистки, но в нашей стране, в отличие от Запада, широко распространения, к сожалению, пока не получил.
11. Конденсация, компримирование – физические методы очистки, применимые лишь при значительных концентрациях ЗВ в выбросе.
В настоящее время на многих функционирующих предприятиях системы очистки не позволяют добиться концентраций в приземном слое ниже ПДК (сами величины ПДК постоянно пересматриваются в сторону снижения). Часть элементов системы очистки выбросов не работает, часть работает в нештатном режиме, на закупку нового оборудования нет денег, а если бы даже и нашлись деньги, его эксплуатация сильно повысит себестоимость продукции. Так что никакая технология сама по себе для охраны природы ничего не сделает. Экономическая политика в экологической сфера должна сделать выгодным затраты на природоохранные мероприятия.7
4. Природная система
и природная среда, влияние
антропогенного фактора на
Природная среда - природа, рассматриваемая по отношению к существующим в ней организмам, в том числе людям.
Природная среда - совокупность абиотических и биотических факторов, естественных и измененных в результате деятельности человеческого общества, оказывающих влияние на человека и другие организмы.
Природная среда - часть окружающей среды; природная составляющая среды обитания и производственной деятельности человечества.
Природная среда отличается
от других составляющих окружающей среды
свойством самоподдержания и
саморегуляции без
Биологические системы
– это динамически
Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.
К числу основных факторов деградации природной среды на мировом уровне относятся:
- рост потребления природных ресурсов при сокращении их запасов;
- увеличение численности населения планеты при сокращении территорий, пригодных для проживания людей;
- деградация основных компонентов биосферы, включая сокращение биологического разнообразия, связанное с этим снижение способности природы к саморегуляции и как следствие - невозможность существования человеческой цивилизации
- возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;
- возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и техногенных катастроф;
- недостаточный для перехода к устойчивому развитию человеческой цивилизации уровень координации действий мирового сообщества в области решения экологических проблем и регулирования процессов глобализации;
- продолжающиеся военные конфликты и террористическая деятельность.
К числу основных факторов деградации природной среды Российской Федерации относятся:
- преобладание ресурсодобывающих и ресурсоемких секторов в структуре экономики, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов и деградации природной среды;
- низкая эффективность механизмов природопользования и охраны окружающей среды, включая отсутствие рентных платежей за пользование природными ресурсами;
- резкое ослабление управленческих, и прежде всего контрольных, функций государства в области природопользования и охраны окружающей среды;
- высокая доля теневой экономики в использовании природных ресурсов;
- низкий технологический и организационный уровень экономики, высокая степень изношенности основных фондов;
- последствия экономического кризиса и невысокий уровень жизни населения;
- низкий уровень экологического сознания и экологической культуры населения страны.10
5. Стандартизация в области охраны окружающей среды
Стандарты качества окружающей среды - это совокупность единых требований к состоянию природных и промышленных объектов. В них предусмотрены меры, позволяющие обеспечить оптимальное состояние окружающей среды, ее качество, которые состоят из технических, экономических, организационных норм, определяющих качественные параметры окружающей среды.
В качестве критериев оценки состояния окружающей среды служат показатели естественного ненарушенного состояния природных комплексов или фоновые параметры среды. Нормативные показатели, характеризующие меру возможного воздействия на природу, устанавливают на основе специальных исследований или в результате экспертных оценок. Исключить попадание вредных веществ в окружающую среду в силу экономических и технологических причин невозможно, поэтому приходиться вводить нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ. Все существующие нормы ПДК представляют собой компромисс между допустимым и реально существующим уровнем загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы. Нормативные показатели, использующиеся для мониторинга, делятся на две основные группы: санитарно-гигиенические и экологические.
Санитарно-гигиенические показатели устанавливаются исходя из требований экологической безопасности населения, но они не учитывают реакции других организмов на загрязнение. Поэтому для оценки состояния природной среды используют также экологические критерии, которые рассматриваются как мера антропогенного воздействия на экосистемы и ландшафты. К ним относятся индикаторы состояния воздуха, вод, почв и биогеоценотического покрова в целом, а также важное место занимают биоиндикаторы. Сочетание разнообразных критериев дает возможность получить комплексную оценку экологической ситуации. Существует много подходов к решению данной задачи, но в целом поиск комплексных показателей состояния окружающей среды остается сложной и до конца не решенной задачей.
Список использованной литературы
Закон РФ «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года № 7-ФЗ
- Экологическая доктрина РФ от 31 августа 2002 г. № 1225-р
- Анофриков В.Е., Бобок С.А., Дудко М.Н., Елистратов Г.Д. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. - М.: Финстатинформ, 1999
- Безопасность жизнедеятельности. Учебник / Под редакцией С.В. Белова / М.: Высшая школа, 1999
- Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Л. А. Михайлов, В. П. Соломин, А. Л. Михайлов, А. С. Старостенко и др. – СПБ.: Питер, 2005. – 302 с.: ил.
- Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России». - М.: Финансы и статистика, 1999
- Фролов М.П., Литвинов Е.Н., Смирнов А.Т. Основы безопасности жизнедеятельности. – СПб.: Питер, 2006
- Яковлева А. А. «Экология». – М.: ИНФРА-М, 2005
- Загрязняющее вещество http://ru.wikipedia.org/
- Научный портал «Винити». Токсическая концентрация http://science.viniti.ru/
- Научный портал «Винити». Классификация загрязнителей http://science.viniti.ru/
- Природная среда http://www.glossary.ru/
- Чихарин В. Технология защиты воздушного бассейна (атмосферы) от загрязнений. 4.02.2008. http://geographer.ru/content/
view/4/31/
1 Яковлева А. А. «Экология». – М.: ИНФРА-М, 2005
2 Загрязняющее вещество http://ru.wikipedia.org/
3 Научный портал «Винити». Токсическая концентрация http://science.viniti.ru/
4 Научный портал «Винити». Классификация загрязнителей http://science.viniti.ru/
5 Анофриков В.Е., Бобок С.А., Дудко М.Н., Елистратов Г.Д. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. - М.: Финстатинформ, 1999
6 Закон РФ «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года № 7-ФЗ
7 Чихарин В. Технология защиты
воздушного бассейна (атмосферы) от загрязнений. 4.02.2008. http://geographer.ru/content/
8 Природная среда http://www.glossary.ru/
9 Безопасность жизнедеятельности. Учебник / Под редакцией С.В. Белова / М.: Высшая школа, 1999
10 Экологическая доктрина РФ от 31 августа 2002 г. № 1225-р
