Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Основы экологии в строительстве

Министерство образования и наука РФ

ФГБОУ ФСБ «Южно-Уральский государственный университет» (FBR)

Заочный инженерно-экономический факультет

Кафедра «Технологии строительного производства»

РЕФЕРАТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА»

НА ТЕМУ «ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»

Проверил ст. преподаватель

________________________

Выполнил ст. студент гр. 542

Ботиков Артём Игоревич

Челябинск 2012

Содержание

Введение в экологические проблемы в строительной индустрии………2

Нормирование примесей атмосферы……………………………………...7

Загрязнение атмосферы……………………………………………………11

Литература…………………………………………………………………….17

Введение в экологические проблемы в строительной индустрии

Необъятный земной шар становиться мал для развивающейся промышленности, вновь строящихся городов, быстро прибывающего населения.

Такими же быстрыми темпами нарастают экологические проблемы. Каждый год в мире сжигается 20 млрд. тонн кислорода. Его баланс пока сохраняется на Земле за счет тропических лесов. Но и их с каждым годом становится все меньше и меньше.

В целом на земном шаре сейчас используют более 100 млрд. тонн различных веществ в год.

Ученые подсчитали, что за последние сто лет только в атмосферу было выброшено около 1,5млн. тонн мышьяка, 1 млн. тонн никеля, 1,35 млн. тонн кремния, 900 тысяч тонн угарного газа, 600 тысяч тонн цинка. Одна средняя ТЭС за сутки выбрасывает до 800 тонн золы и 125 тонн сернистого ангидрида. Это далеко не полный перечень того, что попадает в атмосферу от антропогенной деятельности.

Воды морей и океанов испытывают сильнейшую экологическую нагрузку, что приводит к снижению очистительных свойств морских вод, уменьшению их биологической продуктивности.

Почвенный покров планеты уже не справляется с техногенными отходами, во многих случаях природа еще не приспособилась перерабатывать чуждые ей загрязнения. Природа испытывает сильнейшие нагрузки, ведущие к её угнетению и гибели.

В этой нерадостной картине строительной индустрии принадлежит немалая лепта. Наступило время, когда не только нужно громко говорить об этом, но и осваивать новые науки, которые бы помогали в решении экологических проблем.

Одной из таких новых наук является строительная экология. Какие вопросы будет она рассматривать. Перечень этих вопросов значителен:

основные виды техногенных и антропогенных воздействий при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений;
способы сохранения поверхности земли при строительстве;
сохранение литосферы и грунтовых вод;
биопозитивные строительные решения;
природосберегающая технология строительства;
утилизация отходов при строительстае;
использование возобновляемых источников энергии;
применение безотходных технологий в решениях зданий;
мониторинг состояния среды и принятия решений по его результатам;
архитектурно-строительные аспекты строительной экологии;
правовые вопросы экологии и охраны среды.

К техногенным и антропогенным воздействиям на природу относят все виды воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. К ним относятся:

загрязнения (внесение в среду нехарактерных для нее новых физических, химических или биологических агентов, или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов);
технические преобразования и разрушения природных систем и ландшафтов (в процессе добычи природных ресурсов, строительства и др.);
исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух и др.);
глобальные климатические воздействия (изменение климата в связи с деятельностью человека);
эстетические воздействия (изменения природных форм, неблагоприятных для визуального и другого восприятия).

В результате таких всесторонних воздействий меняется состав биосферы, круговорот и баланс веществ. Изменяется тепловой баланс земного шара, структура земной поверхности (застройка, укладка асфальта, строительство искусственных водоёмов, мелиорация и т.д.) истребляются и перемещаются в новые места обитания некоторые виды животных и растений.

Все техногенные воздействия приводят к ухудшению качества окружающей среды, которое отличается консерватизмом, т.к. оно вырабатывалось в течение миллионов лет эволюции.

Одним из основных видов негативных воздействий являются загрязнения.

Загрязнения делятся в зависимости от типа источника, последствий и мер контроля. Это сточные воды, газообразные выбросы, нечистоты, поглощающие кислород, носители инфекций, вещества, представляющие питательную ценность для сорных растений, минералы, неорганические кислоты, соли, твердые стоки, радиоактивные вещества и др.

Загрязнения от источников (отходы промышленных предприятий, стройплощадок, бытовые отходы, отходы транспорта, энергетики, сельского хозяйства, а также химические средства защиты растений) поступают в атмосферу, гидросферу, литосферу, причём из экотопа (мест обитания биотического сообщества) они передаются всем составляющим биоценоза (растениям, животным, микроорганизмам)).

Загрязнения могут быть природными (обычно вызванные катастрофами – вулканами, селями, торнадо, цунами, землетрясениями и др.) и антропогенными (от деятельности человека).

Антропогенные загрязнения делят на биологические, механические, химические, физические. Можно выделить ещё одно специфическое для строительства загрязнение – визуальное и эстетическое, заключающееся в неблагоприятном изменении ландшавта.

Физическое загрязнение может быть тепловым вследствие повышения температуры из-за потерь тепла в промышленности, в жилых домах, теплотрассах и т.д; шумовым – из-за повышения интенсивности шума вследствие работы предприятий, стройплощадок, движения транспорта и др.; световым – вследствие повышения освещённости из-за искусственных источников света; электромагнитным – из-за действия радио, телевизоров, промышленных установок; радиоактивным – из-за повышения естественного уровня (фона) содержания радиоактивных веществ (например, в сырье для производства строительных материалов, в каменном угле при сжигании его в котлах ТЭС).

Физические загрязнения могут привести к развитию аномалий у животных, растений и человека.

Химическое загрязнение может быть вызвано внесением каких-либо новых химических соединений (например, на основе полимеров) или повышением концентрации присутствующего в природной среде химического вещества. Многие из химических веществ активны и могут взаимодействовать с молекулами веществ, входящих в состав живого организма, или активно окисляться на воздухе, при этом они становятся ядовитыми по отношению к живым организмам.

Механическое загрязнение, вызываемое веществами, не оказывающими на среду физического или химического воздействия, особенно характерно для строительства и производства строительных материалов. Сюда входят отходы камнепиления и производства железобетона, отходы при ремонте зданий и сооружений.

Биологическое, а также микробиологическое загрязнения происходят при поступлении в окружающую среду биологических отходов в результате быстрого размножения микроорганизмов на антропогенных субстратах. Эти загрязнения характерны для строительной индустрии в связи с развитием новой отрасли – строительной биологии.

Все виды загрязнений, проникающих в воздух, почву, воду поступают в живые организмы, снижая продуктивность или уничтожая экосистемы.

Таблица 1

Классификация загрязнений окружающей среды

Загрязнение окружающей среды

Ингредиентное (механическое, химическое, биологическое)

Параметри-ческое (физическое)

Стациально-деструктивное

Биоценоти-ческое

Эстети-ческое (визуаль-ное)

минеральное органическое

шумовое

Вырубка лесных насажде-ний

Эрозия почв

Компле-ксный фактор беспокой-ства

Возведе-ние немасштабных ландшафту зданий

Продукты сгорания ископаемо-го топлива

Продукты сгорания в ДВС

Бытовые стоки и мусор

Отходы химичес-ких произ-водств

Ядохимикаты, удобрения

Микро-биопре-параты

тепловое

Зарегули-рование водотоков

Осу-шение земель

Нарушение баланса популяции

Возведе-ние невырази-тельных объектов

Шахтные отвалы, терриконы

Нефте-добыча и переработка

Отходы пищевой промышленности

световое

Карьерная разработка ископа-емых

Урбанизация

Перепро-мысел

Однообразная архитекту-ра

Отходы металлургии

Аварий-ные сбросы в аквато-риях

Отходы животно-водства

Электро-магнитное

Дорожное строительство

Лесные и степные пожары

Нерегули-руемый сбор, отлов, отстрел

Объекты не гармонируют с природой

Строительные отходы

Радиационное

Берего-укрепле-ние

Интродук-ция и акклиматизация

Большую лепту в картину загрязнения окружающей среды вносит строительная индустрия. Например, застройка и асфальтирование все больших площадей поверхности земли, сопоставимое в настоящее время с площадью поверхности земного шара, не только исключает из естественного отбора определенную часть земли, но и изменяет режим грунтовых вод, испарение и т.д., что в итоге разрывает сложившиеся связи в системе биогеоценоза. Однако ни кто ещё не считал, какая часть поверхности земного шара может быть закрыта непроницаемой оболочкой, чтобы биосфере был нанесён непоправимый ущерб.

Будущими инженерами-строителями должны быть рассмотрены и изучены все виды воздействий на природу при строительстве зданий и сооружений, а также предложены меры по защите окружающей среды с помощью строительных мероприятий. В состав таких мероприятий входят:

защита и помощь в рациональном развитии воздушной, геологической, гидрогеологической среды живой природы (био- зооценозом)
борьба с загрязнителями: химическим, биологическими, минеральными, тепловым, акустическим, визуальным;
экономное расходование невозобновляемых ресурсов Земли (энергоносителей и др.);
сохранение и восстановление земли для целей сельского хозяйства, рекреации, создания парков, садов, заповедников;
утилизация отходов;
охрана геологических и культурных памятников;
создание экологически чистых зданий при сбалансированном состоянии урбанизованной и природной сред;
мониторинг с целью принятия своевременных решений.

Начиная любое строительство (поселений, городов, объектов), необходимо применить рациональную планировку (соотношение урбанизованной и природной сред), а также ландшафтную архитектуру (учитывая рельеф местности и геологическую среду).

Необходимо, чтобы архитектурно-строительные аспекты вписывали бы объект в окружающую среду.

Основным принципиальным направлением современного строительства является сохранение поверхности земли и рельефа, т.е. осуществлять строительство там, где не могут быть использованы территории для сельского хозяйства или рекреации (склоны, лощины, холмы, овраги, прибрежные участки). Кроме того, необходимо развивать подземное и полуподземное строительство, а также строить здания, поднятые над поверхностью земли на опорах (столбах) и здания на искусственных территориях (например, создаваемые на шельфе).

Инженеры-строители должны развивать биопозитивное строительство. Под биопозитивными зданиями и сооружениями имеются в виду здания, помогающие развитию живой природы – флоры и фауны. Например, биопзитивные инженерные конструкции:

озеленяемые подпорные стены;
шумо-защитные экраны, размещаемые вдоль магистралей и внутри кварталов;
озеленяемые крыши, террасы, стены;
биопозитивные подводные конструкции – коллекторы для разведения различных организмов и получения морепродуктов и др.

Большое внимание следует уделять вопросам утилизации отходов промышленности и строительства с целью производства дешёвых строительных материалов и использования вторичной энергии – тепла энергоносителей.

Для этого используются основные виды отходов промышленности:

отходящие дымовые газы тепловых агрегатов;
пыли;
жидкости;
шламы;
неиспользованные горные породы (вскрышные);
отходы камнеобработки;
бытовые отходы;
отходы самого строительства (строительные конструкции и элементы с браком).

Инженеры-строители должны знать современные способы и методы утилизации отходов при производстве различных строительных материалов (например, тяжелых, легких, особо лёгких бетонов, камней из шламов или терсы – отходов камнепиления и др.), а также способы утилизации тепла и газов биологических свалок (что в настоящее время весьма актуально).

Инженерам-строителям необходимо применять современные достижения в области разработки и создания нетрадиционных (возобновлямых) источников энергии.

Все нетрадиционные источники энергии рассматриваются применительно к нуждам строительства, т.е. обеспечение энергией и теплом с целью создания экономически чистых зданий:

использование солнечной энергии с помощью различных типов гелеонагревателей;
использование преобразователей солнечной энергии в электрическую;
использование тепловых насосов для утилизации тепла;
Использование энергии ветровых и волновых электростанций. Конструктивные решения таких станций можно совмещать со зданиями различного назначения в акватории и на территориях с постоянными сильными ветрами;
Использование энергии подземного тепла.

Инженеры-строители должны знать способы мониторинга за состоянием окружающей среды с целью принятия своевременных решений об изменениях в планах строительства или эксплуатации построенных объектов.

Для сфер (воздушной, водной, для земли и живой природы) оценивают загрязнения (минеральные, химические, биологические, тепловые, шумовые), а также уровень и движение грунтовых вод, состояние, качественный и количественный состав растительности, эрозия почв, шлейфы выбросов в воздух и воду и многое другое.

Инженер-строитель обязан знать правовые вопросы охраны окружающей среды, свой обязанности и ответственность за нарушение правовых актов (вплоть до уголовной).

Нормирование примесей атмосферы

Примеси, поступающие в атмосферу, оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.

Оксид углерода СО. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает удушье (соединяется с гемоглобином крови, который становится неспособным переносить кислород к тканям). Поскольку оксид углерода - бесцветный газ и не имеет запаха, это делает его особенно опасным. Первичные симптомы отравления оксидом углерода (появление болей в голове) возникают при концентрациях СО около 200-220 мг/м3 при длительности воздействия в течение 2-3 ч. При несколько больших концентрациях СО появляется ощущение пульса в висках, головокружение. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает, поэтому допустимые концентрации СО в воздухе должны быть снижены приблизительно в 1,5 раза.

Оксиды азота NOx (NO, N2O3, NO2, N2O5). Основной выбрасываемый оксид NO2 не имеет цвета и запаха, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман - «смог». Отравление оксидами азота начинается легким кашлем. При повышении концентрации NOx возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются кислоты HNO3 и HNO2, что приводит к отеку легких. При многочасовом воздействии переносимы концентрации не выше 70 мг/м3. При концентрации оксидов азота 10-20 мг/м3 ощущается запах. При 3 мг/м3 не наблюдается никаких явлений. Оксиды азота взаимодействуют со многими материалами, разрушая их.

Диоксид серы SO2. Бесцветный газ с острым запахом; уже в малых концентрациях (20-30 мг/м3) создает неприятный вкус во рту; раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути, при концентрациях около 50 мг/м3 образуя последовательно Н2SО3 и H2SO4. Порог запаха составляет 3-6 мг/м3.

В природе наиболее чувствительны к SО2 хвойные и лиственные леса, так как SO2 накапливается в листьях и хвое. При содержании SO2 в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м3 происходит усыхание сосны за 2-3 года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO2 около 0,5-1,0 мг/м3.

Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.). Обладают наркотическим действием, в малых концентрациях снижают активность, вызывают головную боль, головокружение и т. п. Так, при вдыхании в течение 8 ч паров бензина в концентрации около 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Особую опасность представляют собой канцерогенные вещества - непосредственный контакт с ними живой ткани может привести к возникновению злокачественной опухоли. Наиболее опасно попадание этих веществ в органы дыхания. Из организма канцерогенные вещества не выводятся. К канцерогенным веществам относится бенз(а)пирен (С20Н12), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив (при температуре более 600° С), обнаруживается в саже, дымовых газах и отработавших газах автомобилей.

Альдегиды (главным образом формальдегид). При воздействии на человека вызывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Запах формальдегида отмечается при концентрации 0,2 мг/м3. Длительное пребывание в атмосфере с концентрацией формальдегида от 1,0 до 9,5 мг/м3 приводит к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при содержании формальдегида до 20-70 мг/м3 отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессоница, сильное раздражение слизистых оболочек глаз.

Атмосферная пыль различного происхождения и химического состава. Постоянно присутствует в атмосфере. При неполном сгорании топлив образуется сажа, которая представляет собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90-95% состоящий из частиц углерода. Сажа обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам и в том числе к бенз(а)пирену, что делает сажу весьма опасной для человека.

Источником атмосферной пыли является зола, образующаяся при сгорании топлив и в определенных количествах уносимая в атмосферу отходящими газами. В золе содержатся углерод, углеводороды в виде смол и масел и неорганические соединения.

Дисперсный состав пылей и туманов определяет их проникающую способность в организм человека, устойчивость пылевых выбросов в атмосфере и почти всегда является решающим фактором при выборе средств и способов защиты атмосферы от пылевых выбросов и туманов. Особую опасность для человека представляют токсические тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5-10 мкм, поступающие в атмосферу с вентиляционными выбросами и легко проникающие в органы дыхания.

Характерные размеры частиц некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы приведены ниже:

Таблица 2

Характерные размеры частиц некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы

Вид примеси	Размер частиц, мкм.	Вид примеси	Размер частиц, мкм.
Природный туман	1-14	Масляный туман	0,03-10
Табачный дым	0,01-0,1	Промышленный дым	<1,0
Земляная пыль	1-100	Промышленная пыль	0,01-400
Бактерии	1-10	Возгоны	1-5

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей. Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация - количество вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях, обычно в мг/м3. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окружающую среду и относится к основным параметрам при нормировании допустимых концентраций примеси в атмосфере.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов регламентированы списком Министерства здравоохранения СССР № 1892-78 от 1 августа 1978 г. с дополнениями № 2063-79 от 11 октября 1979 г. и № 2394-81 от 7 мая 1981 г., в соответствии с которым установлены класс опасности вещества, допустимые максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей (Для вредных веществ, ПДК которых не утверждены, Министерством здравоохранения СССР определены ориентировочные безопасные уровни вредности (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов. ОБУВ утверждается сроком на 3 года). Приоритет научного обоснования уровней допустимого содержания примесей в атмосфере принадлежит советским ученым и прежде всего В. Я. Рязанову.

ПДК - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу.

Максимальная разовая ПДК - основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, изменение биоэлектрической активности головного мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточная ПДК - для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Концентрации вредных веществ определяются по пробам, отобранным в течение 20-30 мин. Регламент отбора проб воздуха в селитебных зонах определен ГОСТ 17.2.3.01-77.

Наибольшая концентрация. С каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации, т. е. С ПДКмакс. При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... + Сn/ПДКn ≤ 1, (1)

где С1 С2, ..., Сn - концентрация вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn - максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м3.

Эффектом однонаправленного действия (суммации) обладает ряд вредных веществ, например диоксиды серы и азота; диоксид серы и сероводород; сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная); этилен, пропилен, бутилен, амилен; озон, диоксид азота, формальдегид и др. Например, высоту труб современных ТЭС рассчитывают из условия, что концентрации SO2 и NOx в приземном слое атмосферы удовлетворяют условию СSO2/ПДКSO2+СNOx/ПДКNOx ≤ 1. В табл. 9 приведены допустимые концентрации некоторых наиболее характерных веществ, загрязняющих атмосферу в городах и населенных пунктах. Для сравнения приведены предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, регламентированные в ФРГ. В США максимальные ПДК (часовая норма) вредных веществ составляют, мг/м3: по пыли - 0,12, по S02 - 0,75. Наибольшие различия в ПДК относятся к оксидам азота, по которым в ряде стран нормы вообще отсутствуют. Только в СССР начиная с 1966 г. при нормировании учитывается суммарное воздействие оксидов SOx и NOx.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ). В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника и совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира. Расчет ПДВ ведут в соответствии с СН 369-74. Если на территории предприятия действует несколько мелких одиночных источников выбросов (например, вентиляционные выбросы, выбросы от энергетических установок и т. п.), то устанавливают суммарный ПДВ для предприятия или объекта.