Определение загрязняющего вещества и токсической концентрации, классификация потенциально опасных загрязнителей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

Содержание

 

1. Определение загрязняющего  вещества и токсической концентрации, классификация потенциально опасных  загрязнителей 3

2. Природные и антропогенные  источники загрязнения атмосферы,  формы миграции загрязняющих  веществ, понятие предельно-допустимого выброса 6

3. Очистка – необходимая  стадия улучшения качества природных  и промышленных объектов 9

4. Природная система  и природная среда, влияние  антропогенного фактора на процесс  их деградации 15

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 загрязнителей) — разделение загрязнителей по градациям  и группам, имеющим разное значение для человеческого общества: по происхождению или источникам загрязнения, химическому составу и свойствам, физическим показателям, вредности для людей, природных объектов, отдельных отраслей, объектов хозяйства и т.д.⁴

 

 

2. Природные и антропогенные  источники загрязнения атмосферы, формы миграции загрязняющих веществ, понятие предельно-

допустимого выброса

Рис. 1. Источники загрязнения атмосферы

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 природных  и промышленных объектов

 

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 (SO_x, NO_x). 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.