Практическое занятие.

По предметам «Экологические основы природопользования», « Основы аналитического и экологического контроля производств и технологических процессов»

Экологический контроль  производств и технологических процессов на примере анализа вентиляционного воздуха

Цель работы: Провести экологическую экспертизу результатов анализа проб воздуха и оценить  степень чистоты вентиляционных выбросов с учетом эффекта суммации.

Введение.

  В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта, что является основной причиной ухудшения экологии городов.

  Основой регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест являются гигиенические нормативы - предельно допустимые концентрации (ПДК) атмосферных загрязнений химических и биологических веществ. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м3.

Предельно допустимая концентрация (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, ни на окружающую среду в целом, вредного действия. Согласно ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» показатели качества окружающей среды бывают санитарно-гигиенические и экологические. Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ утверждаются в законодательном порядке и контролируются санитарно-эпидемиологическими службами (в России – Роспотребнадзором). В случае нарушения норм ПДК каким-либо предприятием на него налагают штраф или вовсе закрывают.

Для атмосферного воздуха населённых мест установлены два вида ПДК

ПДК сс — среднесуточное, для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния на организм человека. Эта концентрация не должна оказывать вредного воздействия при неограниченно долгом (годы) временем вдыхания.

ПДК мр  — максимально-разовое устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, светочувствительность, изменение биоэлектрической активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии (20 -30 минут) атмосферных примесей.

Загрязняющие вещества в воздухе по степени воздействия на организм человека разделены  на четыре класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76).  Для каждого класса опасности установлена своя ПДК. Выделяют следующие классы опасности веществ в атмосферном воздухе:

1. вещества чрезвычайно опасные (ПДК менее 0,1 мг/м3);
2. вещества высокоопасные (ПДК 0,1–1 мг/м3);
3. вещества умеренно опасные (ПДК 1,1–10 мг/м3);
4. вещества малоопасные (ПДК более 10 мг/м3).

Наибольшая концентрация каждого вредного вещества в (мг/м3) в приземном слое атмосферы (на высоте 2 метра) не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации (ПДК м р) данного вредного вещества в атмосферном воздухе, установленной "Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий" СН 245-71: (формула №1) Это условие чистоты воздуха. Воздух считается чистым, если выполняется это условие.

 С в.в..≤ ПДКм.р (1)

Размещению нового производства  уже в сложившемся промышленном центре должно предшествовать проведение экологической экспертизы, предусматривающей все возможные последствия,  с учетом потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) и  связанные с увеличением объема выбрасываемых вредных веществ, но особенно учета возможного сочетания, соединения отдельных элементов, в результате которого, могут образовываться новые, подчас чрезвычайно опасные токсичные вещества. Поэтому в атмосферных выбросах необходимо учитывать эффект суммации.   

При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих суммацией действия, их безразмерная суммарная концентрация (для каждой группы указанных вредных веществ однонаправленного действия) не должна превышать единицы при расчете по формуле № 2

   (формула №2)

где с1, с2, .... сn - концентрации вредных веществ  однонаправленного действия в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2, ...,ПДКn - соответствующие максимальные предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.

В настоящее время учитывается около 30 сочетаний различных веществ, оказывающих опасное воздействие на человека. К примеру, совместное действие сочетания бензол + никель + бенз(а)пирен + формальдегид имеет канцерогенный эффект. Комбинация диоксида азота со смолоподобными веществами приводит к обострению рака легких.

Ход работы

1. Из задание (карточка №1 или № варианта)  выписывается фактическая концентрация (С факт.) пяти различных химических веществ в  мг/м3 в  таблицу №1.

Например                                                                         Карточка №1

2. По справочнику « Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов» найти значения ПДК мр и ПДК сс и заполнить табл№1[5. 421 ]

Таблица №1

Cравнить  их между собой.  Если эти значения отличаются, то объяснить разницу величин.

4. Определяем класс опасности анализируемых вредных веществ, согласно задания. Результаты вставляем в  таблицу №1

5. Проверяем чистоту воздуха по формуле №1 для каждого вещества. Если  С в.в> ПДК м.р., определяем во сколько раз концентрация фактическая Св.в превышает  значение  ПДК м.р.

Пример  В формулу №1 подставляем значения из таблицы №1  С в.в> ПДК м.р Этилен

получаем 0,15 мг/м3> 0​,02 мг/м3  в 7,50 раза.

Делаем вывод: Воздух загрязнен этиленом. Такое превышение  концентрации может  возникнуть при утечке этилена в результате нарушения герметичности оборудования или трубопроводов, нарушения технологического режима и других аварийных ситуаций.  

6. Проверить обладают ли вещества из таблицы №1, при совместном содержании их в атмосферным воздухе, эффектом суммации. В этом случае сумма отношений  фактических концентраций в.в. к ПДК этих веществ не должна превышать 1. (формула №2).

Эффектом суммации обладают вещества:   Этилен. Пропилен. Бутилен.

Подставляем в эту формулу значения из таблицы №1,получаем 3 слагаемых. Производим вычисления.

Делаем вывод: Если эффект суммации ≤ 1 то их совместное присутствие не вызывает загрязнение атмосферного воздуха, если > 1, то совместное присутствие этих веществ  ухудшает экологическую обстановку в данном регионе. Необходимо определить источник выбросов этих веществ, чтобы принять меры к сокращению их попадания в атмосферу.

Приложения :

1.Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов

2. Эффектом суммации действия обладают следующие сочетания вредных веществ:

а) ацетон и фенол;

б) ацетальдегид и винилацетат;

в) валериановая, капроновая и масляная кислоты;

г) озон, двуокись азота и формальдегид;

д) сернистый газ и фенол;

е) сернистый газ и двуокись азота;

ж) сернистый газ и фтористый водород;

з) сернистый газ и аэрозоль серной кислоты;

и) сероводород и дин ил;

к) сернистый газ и сероводород;

л) изопропилбензол и гидроперекись изопропилбензола;

м) фурфурол, метанол и этанол;

и) циклогексан и бензол;

o) сильные минеральные кислоты (серная, соляная и азотная) в концентрации по водородному иону;

п) этилен, пропилен, бутилен и амилен;

p) 2,3-дихлор-1,4-нафтохинон и 1,4-нефтохинон;

с) уксусная кислота и уксусный ангидрид;

т) ацетон и ацетофенон;

у) бензол и ацетофенон;

ф) фенол и ацетофенон;

х) серный и сернистый ангидрид, аммиак, окислы азота.

Приложение №1

Список использованной литературы.

1.Федеральный закон от 4 мая 1999 г. N 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха"

2.Гигиенические требования к обеспечению
качества атмосферного воздуха населенных мест. СанПиН 2.1.6.983-00

3. Федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

 4.ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

5.Справочник «Охрана окружающей среды» под редакцией Л.П. Шариков .