[ 1 Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине
1.1 Вид деятельности выпускника
Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к виду
деятельности выпускника: проектно-конструкторская, сервисноэксплуатационная, научно-исследовательская деятельность.
1.2 Задачи профессиональной деятельности выпускника
В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи
профессиональной деятельности выпускника:
1) проектно-конструкторская: идентификация источников опасностей на предприятии, определение уровней опасностей; определение зон повышенного техногенного риска;
2) сервисно-эксплуатационная: эксплуатация средств защиты и контроля безопасности;
3) научно-исследовательская: участие в выполнении научных исследований в области безопасности под руководством и в составе коллектива, выполнение экспериментов и обработка их результатов; анализ опасностей техносферы; участие в исследованиях воздействия антропогенных факторов и стихийных явлений на промышленные объекты.
1.3 Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у выпускника общекультурные компетенции (ОК):
владением культурой безопасности и риск-ориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности (ОК-7);
способностью работать самостоятельно (ОК-8);
способностью принимать решения в пределах своих полномочий (ОК-9);
способностью к познавательной деятельности (ОК-10);
профессиональные компетенции (ПК):
способностью ориентироваться в основных нормативно-правовых актах в области обеспечения безопасности (ПК-9);
способностью использовать методы определения нормативных уровней допустимых негативных воздействий на человека и природную среду (ПК-14);
способностями определять опасные, чрезвычайно опасные зоны, зоны приемлемого риска (ПК-17);
способностью ориентироваться в основных проблемах техносферной безопасности (ПК-19).
1.4 Перечень умений и знаний, установленных ФГОС В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен:
знать: основные техносферные опасности, их свойства и характеристики, характер воздействия вредных и опасных факторов на человека и природную среду, методы защиты от них; действующую систему нормативно-правовых актов в области техносферной безопасности;
уметь: идентифицировать основные опасности среды обитания человека, оценивать риск их реализации, выбирать методы защиты от опасностей и способы обеспечения комфортных условий жизнедеятельности;
владеть: законодательными и правовыми актами в области безопасности и охраны окружающей среды, требованиями к безопасности технических регламентов; методами обеспечения безопасности среды обитания.
2 Цели и задачи освоения программы дисциплины Дисциплина «Источники загрязнения среды обитания» – специальная, комплексная научно-техническая дисциплина в составе экологии, промышленной экологии, БЖД и других инженерных дисциплин, которая изучает природные и техногенные источники воздействия на среду обитания с целью развития устойчивого социально-экономического общества человека Цель дисциплины – получение специальных знаний и навыков об основных технологических процессах разных производств, транспортных систем, природных и чрезвычайных явлений как источников загрязнения среды обитания (ИЗСО) для минимизации опасностей их воздействия на человека и природную среду.
Задачи дисциплины:
1) знание технологических процессов, устройств, конструкций, оборудования базовых отраслей производства, транспортных систем, сельского хозяйства, жилищно-коммунального хозяйства как ИЗСО;
2) знание видов, состава, свойств вещественных, энергетических, биоценотических, ландшафтных загрязнителей и последствий их воздействия на среду обитания;
3) владение навыками идентификации ИЗСО, умением оценки и контроля их качественно-количественного состава воздействия на биосферу и человека;
4) знание структуры техносферы страны и региона как ИЗСО;
5) представление техногенных и природных ЧС, катастроф как ИЗСО.
3 Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина "Источники загрязнения среды обитания" ориентирована на повышение специальной технической составляющей при подготовке инженеров и базируется на знаниях, полученных при изучении естественнонаучных дисциплин: экологии, физики, химии, высшей математики.
Полученные знания и умения будут использоваться в курсах безопасность жизнедеятельности, промышленная экология, охрана окружающей среды, экологическая технология, а также в своей профессиональной деятельности при контроле и оценивании воздействия технических систем на биосферу.
В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен:
знать: действующую систему нормативно-правовых актов в области техносферной и экологической безопасности; основные источники опасностей, их свойства и характеристики, воздействия на человека и природную среду, методы защиты от них. Знать устройства и процессы, протекающие в источниках выбросов, сбросов, размещения отходов; состав, физико-химические, биологические и экологические характеристики загрязнителей; влияния на среду обитания аварий, ЧС и катастроф в промышленности и на транспорте; перспективы развития и совершенствования экологических показателей ИЗСО;
уметь: идентифицировать основные ИЗСО, оценивать качественноколичественный состав загрязнителей и их массовые показатели выбросов, сбросов, отходов применительно к одиночному, группе источников, к техносфере региона в целом. Уметь оценивать виды и уровни энергетических воздействий, рассчитывать нормативные показатели разных загрязнителей.
Уметь ранжировать приоритетные источники загрязнения по их негативному воздействию в техносфере;
владеть: законодательными и правовыми актами в области безопасности и охраны окружающей среды, требованиями к безопасности технических регламентов; методами обеспечения безопасности среды обитания, методиками расчета воздействий загрязнителей на природные среды.
4 Основная структура дисциплины Таблица 1 – Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины в зач. ед. 3 ЗЕ/108 ч.
Вид итогового контроля по дисциплине 5.1 Перечень основных разделов и тем дисциплины Раздел 1: Введение. Техногенез как ИЗСО. Объекты, предмет, содержание, цель и задачи дисциплины. Глобальное техногенное загрязнение. Социально-экономическая, экологическая ситуация в России и ее техносфера.
Раздел 2. Общие сведения об источниках загрязнения. Основные понятия, термины и определения. Правовая и нормативно-методическая основа дисциплины. Источники загрязнения атмосферы (ИЗА). Выбросы, проекты инвентаризации и предельно допустимых выбросов. Источники загрязнения гидросферы (ИЗГ). Сбросы и проекты нормативно допустимых сбросов. Источники загрязнения литосферы (ИЗЛ). Отходы и проекты нормативов образования отходов и лимитов на их размещение. Программные средства оценки воздействий источников загрязнения.
Раздел.3. Источники энергетического загрязнения. Общие понятия:
шумы и звуки, вибрация, электромагнитные поля. Источники и защитные мероприятия. Нормирование воздействия.
Раздел 4. Промышленная инфраструктура. Источники загрязнения атмо-, гидро- и литосферы предприятиями электротеплоэнергетики и транспорта.
Раздел 5. Основные производства как ИЗСО. Выбросы, сбросы, отходы и их характеристики от основных видов производств: добыча, обогащение и обработка полезных ископаемых, черная и цветная металлургия, машиностроение и металлообработка, химическое и нефтехимическое производство, производство строительных материалов, лесная и лесохимическая промышленность, пищевая и легкая промышленность, сельскохозяйственное производство, жилищнокоммунальное хозяйство, военно-промышленный комплекс, промышленная биотехнология.
Раздел 6. Региональные и национальные проблемы ИЗСО. Общая характеристика РФ, Иркутской обл. и их основные ИЗСО. Сравнение с мировыми данными.
Раздел 7. Заключение. Основные пути решения снижения воздействий ИЗСО. Методы защиты и перспективы развития.
5.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Раздел 1: Введение. Техногенез как ИЗСО. Объекты, предмет, содержание, цель и задачи дисциплины. Глобальное техногенное загрязнение. Социально-экономическая, экологическая ситуация в России и ее техносфера (Лекция 1).
В условиях глобального техногенеза, создающего гигантское число техногенных источников в геосферах, перед человечеством стоят проблемы эффективного и экологически чистого производства, рационального природопользования, охраны природы, позволяющие снижать потоки вещественных, энергетических, биологический загрязнителей. Для этого необходимы знания видов, мощности, влияния, контроля разных источников вредных воздействий на среду обитания, которые изучаются дисциплиной «Источники загрязнения среды обитания» (ИЗСО).
Курс ИЗСО специальная, комплексная научно-техническая дисциплина в составе экологии, промышленной экологии, природопользования, экологического мониторинга, БЖД, охраны окружающей среды и др. дисциплин, базирующихся на естественных (математика, физика, химия, биология) и технических (инженерных) науках.
Объектами изучения курса ИЗСО являются источники образования, выделения, воздействия механических, вещественных, энергетических, биологических загрязнителей, к которым относятся природные и антропогенно-технологические процессы, оборудование, сооружения, конструкции, производства, промышленно-транспортные и производственнотерриториальные комплексы.
Предмет курса ИЗСО включает качественно-количественную оценку в источниках разных загрязнителей, установление закономерностей их распределения в биосфере, совершенствование технологических процессов и источников выделения.
Методические основы курса включают общие законы, понятия экологии, природопользования, физико-химические и инженерные процессы, аналитическую химию, медико-гигиенические показатели, математическое моделирование, а также расчетно-балансовые, инструментальноаналитические методы и методики качественно-количественного оценивания загрязнителей в ИЗСО и в биосфере.
Цель курса ИЗСО ознакомление с основными технологическими процессами и конструктивными особенностями ИЗСО и умение определять, оценивать, контролировать их воздействия на геосферы и биосферу.
Задачи курса:
- изучение устройств и технологических процессов базовых отраслей промышленности, транспорта, с.-х., ЖКХ как ИЗСО;
- представление аварийных катастроф в промышленности и на транспорте, природных катастроф как ИЗСО;
- знание видов, свойств загрязнителей среды обитания;
- знание последствий воздействия источников загрязнения на среду обитания;
- изучение структуры техносферы региона как ИЗСО;
- знание подходов к выбору технологий, систем и средств защиты, путей совершенствования экологических показателей разных воздействий.
Содержание курса включает следующие разделы.
1. Введение в курс, где на основе исторического, социально-экономического развития техногенеза в мире, России, Иркутской области показана необходимость изучения ИЗСО. Приводятся основные термины, определения, понятия об источниках загрязнения. Детально рассматриваются источники загрязнения атмо-, гидро-, литосферы термины, определения, свойства, закономерности распределения в системе источник-объекты соответственно выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы, отходов производства и потребления. Даются представления о видах загрязнения и их воздействий на среду обитания. В общем рассматриваются методы контроля ИЗСО.
2. Объекты энергетики как ИЗСО посвящены детальному рассмотрению видов топлива, технологических процессов, оборудования, схем и конструкций традиционной (ТЭС, КЭС, ТЭЦ, АЭС, ГЭС) и нетрадиционной (солнечная, ветровая, геотермальная и др.) энергетики, а также тенденциям ее развития и вклада в общий баланс загрязнения.
3. Промышленные производства как ИЗСО включают такие приоритетные отрасли как добывающая и обрабатывающая производства, черная и цветная металлургия, нефтехимическая и химическая промышленность, производства строительных материалов, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажные отрасли, военно-промышленный комплекс и развивающаяся биотехнология.
4. Транспортные средства как ИЗСО подробно представлены всеми видами транспорта (авто-, воздушный, водный, железнодорожный), для которых рассмотрены процессы сжигания топлива в разных типах двигателей внутреннего сгорания.
5. Сельскохозяйственное производство представлено в виде растениеводства, животноводства и других видов получения с.-х.
продукции.
6. Бытовые источники загрязнения и мусоросжигание, ЖКХ рассмотрены как мощные и особо опасные объекты, требующие новых технологий их переработки и хранения.
7. Региональные ИЗСО представлены для Иркутской области и ее развитых производств.
Теоретические знания, получаемые в виде лекций и самостоятельной работы, подкрепляются практическими занятиями, включающими расчеты выбросов и выделений загрязняющих веществ по методикам разных производств. Проводятся расчеты рассеивания загрязнителей в атмосфере по ОНД-86 с помощью программы «Эколог». На практике проводятся расчеты сбросов веществ со сточными водами в водоемы, нормативы размещения отходов. Изучаются структура и содержание отчетов «Инвентаризация выбросов вредных веществ в атмосферу», проекты нормативов предельнодопустимых выбросов и сбросов (ПДВ и НДС), а также проекты нормативов образования отходов и лимитов на их размещение.
Раздел 2. Общие сведения об источниках загрязнения. Основные понятия, термины и определения. Правовая и нормативно-методическая основа дисциплины. Источники загрязнения атмосферы (ИЗА). Выбросы, проекты инвентаризации и предельно допустимых выбросов. Источники загрязнения гидросферы (ИЗГ). Сбросы и проекты нормативно допустимых сбросов. Источники загрязнения литосферы (ИЗЛ). Отходы и проекты нормативов образования отходов и лимитов на их размещение. Программные средства оценки воздействий источников загрязнения (Лекция 2 и 3).
Источник загрязнения среды обитания (ИЗСО) это природные и антропогенно-техногенные объекты, оборудование, процессы, производства, производственно-территориальные комплексы (предприятие, региональная единица), ЧС, в которых возникают и от которых поступают и воздействуют на окружающую среду загрязнители разной природы. Их классифицируют по разным признакам.
1. По происхождению природные (естественные) и антропогеннотехногенные (искусственные). Источник природного загрязнения СО источник, обусловленный природными процессами. Источник антропогенно-техногенного загрязнения СО источник, обусловленный различной деятельностью человека. Промышленный источник загрязнения источник, обусловленный действием производственных процессов или взаимосвязанных с ними вспомогательных процессов, осуществляемых в территориально-производственных (региональных) комплексах.
Природные источники бывают распределенными (выпадение космической пыли), кратковременными стихийными типа лесных и степных пожаров, извержений вулканов и т.п. Они создают фоновые уровни загрязнения ООС, которые мало изменяются со временем. Антропогеннотехногенные источники создают устойчивые зоны повышенных воздействий загрязнения в местах активной жизнедеятельности человека. Если в начале ХХ в. в промышленности использовали 19 химических элементов, то в середине его около 50, а с 70-х годов практически все элементы таблицы Д.И. Менделеева. Это привело к загрязнению биосферы соединениями, редко встречающимися или не существующими в природе, в частности аэрозолями тяжелых, редких и радиоактивных металлов, синтетическими, канцерогенными, бактериологическими веществами (ксенобиотиками).
2. По месту и масштабу поступления источники бывают континентальные, морские, атмосферные, глобальные, региональные, локальные.
3. По действию во времени различают непрерывные, прерываемые, нерегулярные, вре`менные, постоянные, разовые, случайные, периодические, эпизодические, залповые источники.
4. По расположению в пространстве источники могут быть фиксированные или стационарные, нефиксированные или нестационарные, передвижные, мобильные, организованные или неорганизованные.
5. По геометрической стилизации источники бывают точечные, линейные, плоские (площадные, поверхностные), которые распределяют загрязнитель соответственно из установленных отверстия (труба, выхлоп, сигарета), линии (транспортная, ленточный конвейер, шоссе, железная дорога), с поверхности (пыльная поверхность, поверхности отвалов, горящие или парящие терриконы и т.д.). Мобильным источником является паровоз, автомобиль, которые можно считать единичным подвижным точечным источником, хотя перегруженное шоссе, пропускающее каждый час в обоих направлениях по несколько сотен автомобилей, можно считать линейным источником.
6. По технологическим процессам и оборудованию различают ИЗСО разными процессами (помол, измельчение, погрузка, транспортирование, сжигание, обжиг, электролиз, крекинг, рафинирование, сушка, нагревание, охлаждение в башнях и др.) в различных установках, машинах, аппаратах, агрегатах.
Выделение отдельных производственных процессов, оборудования необходимо для характеристики и выработки стандартов на выбросы, сбросы ЗВ, воздействия других загрязнителей.
7. По производствам как комплексу технологических процессов ИЗСО включают производства энергетики, промышленности (добывающие и обрабатывающие отрасли, металлургия, машиностроение, химическая и нефтехимическая и др.), сельского хозяйства, транспортных систем, ЖКХ.
8. По производственно-территориальным комплексам выделяют ИЗСО как предприятия, региональные единицы какого-либо производства, например, ИркАЗ, БрАЗ, БЦБК, «Норильск-никель» и др.
9. По очередности (значимости) источники бывают первичные (основные), например, автомобиль, технологический процесс и вторичные соответственно шоссе, производство.
10. По загрязнителю выделяют источники загрязнения СОЗ, ПАУ, ТМ, ЭМП.
11. По объекту загрязнения и воздействия бывают источники загрязнения атмосферы (ИЗА), гидросферы (ИЗГ) и литосферы (ИЗЛ).
Источники загрязнения среды обитания это объекты (установка, агрегаты, машина), производственное оборудование (котлы, электролизные ванны, доменные печи), технологические процессы (сжигание, электролиз, крекинг), производственно-территориальные комплексы (нефтехимический, горнодобывающий, лесопромышленный, агропромышленный), в которых возникают и от которых выделяются материальные (вещественные и энергетические) загрязнители разной природы и свойств в окружающую среду и воздействуют на нее.
Источник загрязнения атмосферы (ИЗА) источник (объект, технологический процесс, производство, территориально-производственный комплекс), от которого загрязняющие вещества поступают в атмосферу. ИЗА разнообразны и по происхождению подразделяются на естественные (природные), антропогенные и промышленные (техногенные), которые обусловлены соответственно природными процессами, явлениями, вызванными деятельностью человека и действием производственных процессов, осуществляемых в территориальных производственных комплексах. Основные термины и определения ИЗА приведены в ГОСТ17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. Основные термины и определения.
Выброс вещества (или загрязнителя биологического, радиационного) это вещество, поступающее в атмосферу от источника. Термины и определения, классификация выбросов даны в ГОСТ 17.2.1.04 и ГОСТ 17.2.1.01-76 «Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу». Синоним выброс, выпуск, не допустимо эмиссия. Выбросы бывают промышленные, организованные, неорганизованные в соответствии с формулировкой источника. В зависимости от агрегатного состояния веществ выбросы подразделяют на газо-образные, парообразные, жидкие, твердые, смешанные. Выбросы, состоящие из газов, выделяемых ИЗА при сгорании топлива, называются дымовым газом.
Источник загрязнения гидросферы объект (технологический процесс, производство, территориально-производственный комплекс), от которого загрязнители (физико-химической, биологической природы: ЗВ, микроорганизмы, тепло, излучение) поступают в поверхностные или подземные воды и нарушают нормы их качества. По происхождению ИЗГ бывают природные и антропогенно-техногенные. Преобладают последние.
По образованию источники загрязнения поверхностных вод включают:
1. выпадения из атмосферы (выбросы от ИЗА);
2. атмосферные, талые, ливневые (дождевые), грунтовые воды (стоки);
3. захоронения в морях и океанах, которые составляют 10 % всей массы ЗВ, поступающих в Мировой океан. Преобладают радиоактивные отходы;
4. водные установки, устройства, транспорт (подводные скважины, трубопроводы, разработки морского дна, суда различного назначения);
5. сточные воды производственного (промышленного, с.-х., транспортного) и бытового происхождения.
Источники загрязнения подземных грунтовых, напорных пресных и соленых вод представляют собой трубопроводы, хвостохранилища, ГПВ, подземные захоронения промстоков, шахтные и карьерные воды, терриконы, заправочные станции, бытовые загрязнения, водозабор, подтягивающий соленые воды, объекты животноводства, внесение удобрений и пестицидов, разведочное и эксплуатационное бурение, добыча нефти и газа, крупные и высоконапорные плотины с водохранилищами, подземные (ядерные) взрывы.
По расположению сбросов ИЗГ согласно ГОСТ 17.1.1.02-77. (ОП.
Гидросфера. Классификация водных объектов) подразделяют на два типа:
1. стационарные или точечные, из которых СВ попадают в водоемы через сливные и канализационные трубы;
2. линейные или неточечные, из которых СВ поступают в водоемы с обширных поверхностей суши.
Источник загрязнения литосферы объект (технологический процесс, производство, производственный комплекс) или воздействие, от которых загрязнители (физико-химические, биологические) и действия (производственные, бытовые, транспорт) нарушают качество литосферы.
ИЗЛ классифицируют по происхождению: природные (тепло, влага, ветер, радиация, геологические явления: вулканы, землетрясения, наводнения) и антропогенно-техногенные; по образованию:
1. выпадения из атмосферы в виде ГПВ, осадков;
2. поверхностные стоки бытовые, производственные, атмосферные, транспортные;
3. агротехногенные, например, внесения в почву веществ типа с.-х.
удобрений, реагентов, солей и т.д., вспашка почв;
4. инфильтрация нефти и нефтепродуктов;
5. ионизированные источники (АЭС, ядерные взрывы, лаборатории);
6. воздействия антропогенно-техногенные с изменением структуры геодинами-ческого комплекса, его компонентов и связей (крутизна склонов, ландшафт, почвенно-растительный покров, дорога, плотина, водохранилища); деградация почв: водная (56 %), ветровая (28 %), химическая (12 %), физическая (1 %). Водная эрозия (дефляция): дождевая, при снеготаянии, ирригационная (полив), промышленная эрозия (добыча ПИ), строительство, засоление почв;
7. отходы производства и потребления, включая старые захоронения:
«химические и ядерные ловушки», «бомбы замедленного действия».
Раздел.3. Источники энергетического загрязнения. Общие понятия:
шумы и звуки, вибрация, электромагнитные поля. Источники и защитные мероприятия. Нормирование воздействия (Лекция 4).
Наряду с веществами на среду обитания оказывается энергетическое воздействие, также носящее материальный характер. Являясь общей мерой различных видов движения и взаимодействия, энергия бывает в механической, электромагнитной, ядерной и других формах, которые существуют в виде различных колебаний и волн.
Энергетическое (физическое, параметрическое) загрязнение – это энергия колебаний различной частоты, физические, материальные воздействия, которые при превышении природных (фоновых) или предельно допустимых (нормативных) значений становятся загрязнителями среды обитания. К ним относятся.
1. Шумы и звуки (инфра-, ультра-, гипер- и акустические).
3. Электромагнитные поля: неионизирующие, ионизирующие.
4. Тепловое, ультрафиолетовое и лазерное излучения.
5. Ионизирующее (радиоактивное) излучение.
Шум (производственный, жилой, природный) – сочетание различных по частоте и интенсивности звуков.
Звук – механические волновые колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), образующиеся под воздействием какой-либо возмущающей силы и воспринимаемые органами слуха в направлении их распространения.
Механические волновые колебания – это движения частиц с периодическим изменением их координат и скорости в пространстве в виде волны. Механические волны возможны только в материальных средах, в вакууме – они отсутствуют. Звук, помимо скорости распространения и длины волны, характеризуется частотой (f, Гц), звуковым давлением (Р, Па), интенсивностью (I, Вт/м2), мощностью (W, Вт).
Колебания упругих сред условно изменяются от 0 до 1013 Гц.
Колебания с частотами ниже 20 Гц называются инфразвуком, более 20 кГц ультразвуком, а в диапазоне частот 109-1013 Гц – гиперзвуком. Акустические механические волны воспринимаемые, т.е. слышимые человеческим ухом, находятся в диапазоне частот 16-20000 Гц. Для количественной оценки звуков используют логарифмическую шкалу, в которой одна единица соответствует увеличению звуковой энергии в 10 раз (логарифм 10 равен 1) и называется бел (Б). На практике используют в десять раз меньшую величину – децибел (дБ). Нормы шума, принятые в России (СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
«Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»), основываются на спектральной и интегральной оценке с учетом характера действующего шума (постоянный, тональный и др.) и его длительности воздействия, а также характера производственной деятельности (умственный или физический труд, нервноэмоциональные нагрузки и др.).
Инфразвук – звуковые колебания и волны с частотами, лежащими ниже полосы акустических (слышимых) частот в 16-20 Гц. Эти колебания характеризуются большой длиной волны, свободно огибающей препятствия на больших расстояниях с незначительной потерей энергии из-за слабого поглощения атмосферой. Инфразвук характеризуют общим линейным уровнем звукового давления, дБЛин – величина, измеряемая по шкале шумомера «линейная» или рассчитанная путем энергического суммирования уровней звукового давления в октавных полосах частот без характеризующих октавных поправок.Нормируемыми параметрами, согласно СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки», являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5 Гц; уровни звукового давления при одночисловой оценке, измеренные по шкале шумомера «линейная» (дБЛин). Для непостоянного инфразвука нормируют эквивалентные по энергии уровни звукового давления Lэкв (дБ) для октавных полос. Согласно нормам уровни инфразвука на рабочих местах не должны превышать 102 дБ в каждой октавной полосе от 2 до 31,5 Гц, а на территории жилой застройки – 90 дБ.
Ультразвук – звуковые колебания и волны с высокими частотами, превышающими верхний порог слышимости – 20 кГц. Он способен распространяться в любых средах, сильно поглощается газами. Нормативы ультразвука определены в СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения» с учетом частоты колебаний и их пути распространения.
Вибрация – механические в общем случае негармонические колебания упругих тел или систем с упругими связями, возникающие в машинах и аппаратах при периодическом смещении центра тяжести тела или системы от положения равновесия из-за неуравновешенных силовых воздействий. Это могут быть дисбаланс вращающихся частей, инерционное возбуждение при работе возвратно-поступательных механизмов, ударные и другие процессы. Причинами возникновения, например, дисбаланса при вращении могут быть не симметричное распределение вращающихся масс из-за искривления валов машин, наличие несимметричных крепежных деталей, неоднородной плотностью материала из-за наличия раковин или шлаковых включений, наличие люфтов или других дефектов. Если тело или система выведены из состояния равновесия, то они совершают свободные, собственные колебания. Если же присутствует периодический возмущающий фактор во все время колебаний, то они называются вынужденными. Опасно совпадение частот собственных и вынужденных колебаний.
Электромагнитное поле (ЭМП) – особая форма материи, создающаяся электрическими зарядами и характеризующаяся изменяющемся во времени электрическим полем напряженностью Е (В/м), которое порождает магнитное поле напряженностью Н (А/м).
Изменяющееся магнитное поле порождает электрическое, т.е. параметры Е и Н, непрерывно изменяясь, неразрывно связаны друг с другом.
Взаимосвязанные перпендикулярно и распространяющиеся в пространстве электрические и магнитные поля (вектора Е и Н ) создают электромагнитные волны. Электромагнитные волны (ЭМВ) характеризуются:
1) частотой f электромагнитных колебаний, равной числу полных колебаний за единицу времени Т и имеющей размерность герц (Гц);
2) длиной волны, представляющей расстояние, на которое распространяется фронт ЭМВ за время Т, имеющей размерность метр (м) и связанной со скоростью распространения (, м/с): = /f (м);
3) интенсивностью в виде - напряженности электрического поля Е (В/м);
- напряженности магнитного поля Н (А/м);
- магнитной индукции В (тесла, Тл);
- плотности потока энергии S (Вт/м2;
4) зоной воздействия - ближняя или зона индукции, где ЭМВ еще не сформировалась;
- дальняя или зона излучения, где ЭМВ сформировалась.
Природные источники ЭМП делят на две группы: земные и внеземные.
Земные источники ЭМП Земли, атмосферные разряды, излучение живых организмов. Электрическое поле Земли напряженностью 120-130 В/м направлено нормально к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. Изменения электрического поля связаны со временем года, грозовой деятельностью в атмосфере и ее высотой. Магнитное поле Земли имеет горизонтальную составляющую, убывающую от экватора (20-30 А/м) к полюсам (2-10 А/м), и вертикальную, уменьшающуюся от полюсов (50-60 А/м) к экватору до очень мелких значений. Частотный спектр атмосферных разрядов лежат в диапазоне от сотен герц до 30 МГц и определяется электрическими грозовыми разрядами и полярными сияниями, вспышками на Солнце. Излучения ЭМП живыми организмами, например, человеческим телом происходит с плотностью потока энергии 0,003 Вт/м2. С появлением тканей из искусственных полимеров на коже генерируются статические заряды напряженностью до 5кВ/м на расстоянии 10-20 см. Биоэлектрическая активность сердца создает ЭМП с частотой от долей герца до 100-470 Гц.
Внеземные источники – Солнце, планеты, галактики генерируют радиоволны низкого уровня и нерегулярного характера воздействия, эффект которых на биообъекты незначителен.
Антропогенные (техногенные) источники ЭМП в настоящее время привнесли существенные качественно-количественные изменения в электромагнитный фон Земли. Появились излучения таких длин волн, которые имеют искусственное происхождение, например, миллиметровый диапазон длин волн. Наибольшие изменения природного электромагнитного фона наблюдаются в зонах с высокоразвитой наукоемкой промышленностью.
За последние полвека мощность ЭМИ антропогенного происхождения в десятки тысяч раз превышает естественный фон. По влиянию на состояние здоровья населения количество и мощность источников электромагнитного загрязнения выходят на уровни воздействия химического загрязнения.
Поэтому ВОЗ включила эту проблему в число наиболее актуальных для человечества. К основным антропогенным источникам ЭМП относятся телевизионные и радиолокационные станции, мощные радиотехнические объекты, промышленное технологическое оборудование, высоковольтные линии электропередач (ЛЭП) промышленной частоты, подстанции (ПС), открытые распределительные устройства (ОРУ), электрические и термические цеха, плазменные, лазерные и рентгеновские установки, атомные и ядерные реакторы и т.п. Источники ЭМП разных энергий и свойств многочисленны и разнообразны. При классификации техногенных источников наибольшее значение получила такая характеристика ЭМП как их частота. В зависимости от значений (диапазона) частот ЭМВ выделяют источники диапазона радиоволн (0-300109 ГГц), оптического диапазона (300109 - 3001014 Гц) и источники ионизирующего излучения (>3001014).
Рассмотрим их в отдельности.
Оптический диапазон – область, включающая инфракрасное (ИК), видимое (В) и ультрафиолетовое (УФ) электромагнитные излучения.
Инфракрасное или тепловое излучение с длиной волны от 0,76 мкм до 700 (2000) мкм делят на ближнюю (ИК-А, 0,76-2,5 мкм), среднюю (ИК-В, 2,5-50 мкм) и дальнюю (ИК-С, 50-700 (2000) мкм) области. Они отличаются разными энергиями и интенсивностью биологического действия, оцениваемого в единицах Вт/м2 (интенсивность теплового излучения).
Нормирование ИК-излучения, воздействующего на кожный покров, органы зрения, обменные процессы, водно-электролитный баланс в организме и др.
системы, осуществляется по интенсивности допустимых интегральных потоков излучения с учетом спектрального состава, размера облучаемой площади в соответствии с ГОСТ 12.1005-88 и СН 2.2.4.548- «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
Источниками излучения ИК-спектра являются все нагретые тела, поверхности, вещества, открытое пламя. Естественными источниками ИКизлучения являются Солнце (около 50 % его энергии), действующие вулканы, термальные воды, тепло-массо перенос в атмосфере, лесные пожары и т.п. Поверхность Земли испускает тепловое излучение в диапазоне длин волн от 3 до 80 мкм. Характерно, что максимум теплового излучения Земли в мировое пространство расположен на 10 мкм, что совпадает с максимумом излучения человеческого тела. Техногенными источниками ИКизлучения являются лампы накаливания ( – 1,2 мкм и 95 % энергии излучения), газоразрядные лампы, угольная электрическая дуга, электрические спирали из нихромовой проволоки, электронагревательные приборы, плазменные установки, печи с использованием различного топлива, электропечи, электротехнические устройства с неизбежным превращением доли электрической энергии в тепловую, ДВС, электродвигатели, генераторы, реакторы атомных станций и т.д. К источникам с узкой полосой ИК-излучения относятся ИК-лазеры, например, газовый Не-Ne – лазер с генерацией длин волн 1,15; 3,39 мкм. Тепловое техногенное загрязнение, влияющее на тепловой баланс Земли и атмосферы, происходит в виде сбросового тепла в водоемы, реки, в атмосферу, главным образом топливноэнергетическим комплексом, разными отраслями промышленности.
Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) персональных компьютеров являются источниками переменных ЭМП широкого диапазона частот:
низкого, высокого, ИК, В, УФ и рентгеновского излучения. К источникам ЭМИ в области низких и высоких частот относят монитор, системный блок (процессор), питающие провода (разъемы). ЭМП, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от Гц до 1000 МГц. Персональные компьютеры являются также источниками электростатического поля, напряженность которого может колебаться от 8 до 75 кВ/м. Излучения монитора регламентируются в ГОСТ Р 50949-96 и СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ». Ряд ПДУ показателей ЭМИ приведены в таблице 3.12.
Ионизирующие поля и излучения – это такие энергетические воздействия, которые приводят к образованию электрических зарядов (ионов, нуклидов) в среде обитания. К ионизирующим воздействиям относятся электростатические поля и радиационные излучения.
Электростатические поля (ЭСП) образуют статическое электричество, которое представляет собой электрические заряды на поверхностях и в объемах диэлектрических и полупроводниковых веществ и материалов.
Установлено, что положительные заряды скапливаются на поверхности того из двух соприкасающихся, обычно трущихся веществ, диэлектрическая проницаемость которого больше. ЭСП характеризуются биологическим, пожаро- и взрывоопасным действием, вследствие чего введены ПДУ в единицах напряженности (Е, В/м) (ГОСТ 12.1.045-84. «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведения контроля»; СН 1757-77. «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля»). Например, при Е < 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется, а при Е=60 кВ/м время пребывания составляет 1 час.
Радиационное (лат. Radiation – излучение) ионизирующее излучение (РИИ) или «ионизирующая радиация» – это потоки частиц и квантов ЭМИ, которые образуются в ядерных реакциях деления или синтеза одних атомов в другие атомы. Источниками РИИ являются природные и техногенные вещества и процессы. Природные создают естественный фон, а техногенные опасные уровни воздействия.
Раздел 4. Промышленная инфраструктура. Источники загрязнения атмо-, гидро- и литосферы предприятиями электротеплоэнергетики и транспорта (Лекция 5).
Электротеплоэнергетика наряду с транспортом образует промышленную инфраструктуру и является базовой отраслью производства, которая включает добычу, переработку энергетических ресурсов, производство, транспортирование, распределение и потребление электрической и тепловой энергии.
Объекты энергетики как ИЗСО: 1) традиционная энергетика, тенденции ее развития и вклад в общий баланс загрязнения. ТЭС (КЭС, ТЭЦ), АЭС, ГЭС; 2) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Энергетические объекты традиционной энергетики, виды потребляемого топлива, удельный вклад в производство энергетических и тепловых ресурсов. Тепловые электрические станции (ТЭС), потребляемое топливо, его состав, дополнительно используемые ресурсы. Отходы ТЭС, зависимость состава отходов от вида топлива. Расчет состава дымовых газов в зависимости от вида топлива и параметров процесса сгорания. Влияние организации процесса сжигания горючего на состав дымовых газов.
Рассеивание дымовых газов в атмосфере, примеры формирования зон негативного влияния ТЭС, уровни загрязнения. Принципиальные схемы защиты окружающей среды от дымовых газов. Выбросы СО2. Золошлаки, их состав, количество, схемы удаления, золоотвалы, использование золошлаков в строительстве и др. отраслях экономики. Схемы и показатели водопотребления ТЭС, питательная вода, использование низко потенциальной теплоты, тепловые сбросы ТЭС, требования к системам сброса теплоты в водоемы. Изъятие земель под строительство ТЭС, ЛЭП, электроподстанций и теплотрасс. Нормативные требования ТЭС.
Атомные электрические станции (АЭС). Устройство, этапы развития, основные виды реакторов, действующие и строящиеся АЭС и их преимущества. Ядерно-топливный цикл (ЯТЦ) и его виды. Вклад предприятий ЯТЦ в загрязнение окружающей среды, поступление радионуклидов от объектов ЯТЦ. Отходы ЯТЦ, в том числе отходы АЭС.
Причины образования газообразных, жидких и твердых радиоактивных отходов АЭС, их состав. Обращение с отходами, нормативные требования к ним. Способы снижения активности газообразных м аэрозольных отходов АЭС перед их рассеиванием в атмосфере. Обращение с твердыми и жидкими радиоактивными отходами. Способы переработки и захоронения.
Транспортировка отходов. Тепловое загрязнение окружающей среды при работе АЭС. Нормативные требования к АЭС.
Гидравлические электрические станции (ГЭС). Принципиальные схемы, преимущества, масштабы использования. Малые ГЭС. Мировой гидроэнерге-тический потенциал. Влияние ГЭС на среду обитания:
затопление и подтопление земель, изменение гидрологии рек и качества воды, изменение климата.
Нетрадиционные (альтернативные) возобновляемые источники энергии (НВИЭ): солнечные, ветровые, геотермальные станции, тепловые насосы, приливно-отливные электростанции, ТЭС на биогазе и биомассе. Их устройства, преимущества, масштабы использования и перспективы развития, негативные воздействия на среду обитания.
Топливно-энергетический комплекс Иркутской области.
Объекты энергетики как ИЗСО детально рассмотрены по видам топлива, процессам и способам горения в топках, устройствам котельных установок и вспомогательного оборудования, схем и конструкций традиционной и нетрадиционной энергетики, а также тенденциям ее развития и вклада в общий баланс загрязнения. Наибольшие виды воздействия (химические, тепловые, ландшафтные) на среду обитания оказывают традиционные электростанции, особенно ТЭС. Они создают проблемы выбросов вредных, парниковых газов, тепловые сбросы воды, малоиспользуемые в России золошлаковые отходы. В целом, электростанции при передаче энергии являются источниками электромагнитного излучения (ЛЭП, трансформаторы). АЭС создают проблемы радиоактивного загрязнения. Особую опасность представляют аварийные ситуации.
Транспорт источник загрязнения среды обитания. Дается структура транспортных средств. Источники и состав выбросов. Расчет выбросов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и газотурбинных установок (ГТУ).
Расчет выбросов автопарка и потока автомобилей на магистралях. Другие виды загрязнений при эксплуатации автомобилей. Пути совершенствования экологических показателей автотранспорта в условиях города.
Раздел 5. Основные производства как ИЗСО. Выбросы, сбросы, отходы и их характеристики от основных видов производств: добыча, обогащение и обработка полезных ископаемых, черная и цветная металлургия, машиностроение и металлообработка, химическое и нефтехимическое производство, производство строительных материалов, лесная и лесохимическая промышленность, пищевая и легкая промышленность, сельскохозяйственное производство, жилищнокоммунальное хозяйство, военно-промышленный комплекс, промышленная биотехнология. (Лекция 6, 7, 8).
Промышленное производств;
1) добывающая и обрабатывающие отрасли производства;
2) металлургия, машиностроение, металлообрабатывающая, химическая, нефтехимическая промышленность;
3) Целлюлозно-бумажное и строительное производство, деревообрабатывающая, легкая, пищевая, оборонная промышленности, биотехнология.
промышленностью России за последнее десятилетие, доля участия отраслей в выбросах и сбросах. Добывающие и перерабатывающие отрасли промышленности. Черная и цветная металлургия, особенности производства, виды воздействия на среду обитания. Основные показатели, характеризующие воздействие металлургии на окружающую среду и природные ресурсы. Угольная, газовая, нефтяная промышленности, принципиальные схемы добычи полезных ископаемых, твердые отходы, выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы. Особенности воздействия на среду обитания химической, деревообрабатывающей, пищевой и других отраслей промышленности, экологические показатели. Машиностроение, структура и масштабы производства, взаимодействие машиностроительного предприятия со средой обитания: потребление ресурсов, готовая продукция, отходы.
Отходы литейного, гальванического, термического производств, кузнечнопрессового, механического, сварочного, окрасочного и сборочного цехов, участков испытания готовой продукции. Расчет выбросов и сбросов цехов и участков, а также поступлений вредных веществ в окружающую среду от промышленных площадок при хранении, погрузке, разгрузке и транспортировании пылящих материалов, жидких углеводородов.
Горнодобывающая и перерабатывающая отрасли производства обеспечивают сырьем практически все отрасли производства. Предприятия размещают в зоне нахождения полезных ископаемых, выделяя твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые. Добычу топлива, руды, химического сырья, строительных материалов проводят открытым (карьерным) и подземным (шахтным) способами. Операции рыхления рудного тела взрывами, механическим дроблением, гидроизмельчением, а также транспортирование и обогащения сырья нарушают огромные территории природных экосистем. Добыча нефти и газа осуществляется из скважин на буровых вышках, транспортирование сырья обычно производится по трубопроводам. Для этих технологий характерны аварийные разливы нефти, выбросы газа. Расчеты показывают, что потери каменного угля составляют 40 %, нефти от 20 до 40 %. КПД использования многих руд очень низкие - 2-4 %. При добыче солей и слюды в отвалах остается до 80 % сырья. К началу ХХ1 века объем добычи полезных ископаемых составил 600 млрд. т. Взрывы на карьерах являются крупными источниками выделения пыли и газов. Масса взрываемых пород составляет 2 млрд. т, а объем пылегазового облака до 2 млрд. м3. Пылегазовое облако рассеивается в радиусе 2-4 км от эпицентра взрыва. Отчуждаются огромные территории площадей, разрушаются ландшафты под воздействием терриконов, взрывов, загрязнителей.
Металлургия (черная, цветная), металлообработка (машиностроение) система разных технологических процессов, направленных на получение чугуна, стали и их сплавов, цветных (алюминий, медь, цинк, свинец и др.) и редкоземельных (германий, уран, радий, молибден и др.) металлов, их обработки и получения изделий. Технологическая схема получения металлов: руда-концентрат-дробление-измельчение-плавка-рафинированиеполучение готового продукта разными методами является источником выделений сотен вредных загрязняющих веществ, тепла, радиоактивных элементов. Поэтому данная отрасль производства занимает после атомной промышленности и электротеплоэнергетики третье место по вредности воздействия на среду обитания разными загрязнителями.
Машиностроение обрабатывающая отрасль производства, основными технологическими процессами которой являются производство заготовки, ее обработка и сборка изделия. Применяются технологические процессы литья (в разовые песчано-глиняные формы, в кокиль, под давлением), давления (прокатка, ковка, штамповка, волочение, прессование), механические и электрохимические способы обработки (точение, строгание, сверление, фрезерование, шлифование), стационарная и подвижная сборка деталей. В процессе указан-ных технологий происходит выделение разных загрязняющих веществ, материалов, отходов производства. Процессы сопровождаются загрязнениями в виде шума, вибрации, излучения.
Химическая и нефтехимическая отрасли производства производят, перерабатывают, синтезируют различные продукты, химические материалы, используемые в других отраслях. Различают производство неорганических (аммиак, кислоты, щелочи, минеральные удобрения, ядохимикаты, силикаты) и органических (топливо, пластмассы, волокна, каучук, резина, лаки) веществ, а также химических реактивов, медикаментов. Отрасль включает разные предприятия и технологические процессы, в которых образуется и выделяется в среду обитания разные вещества во все геосферы. Высокой материало- и энергоемкостью, токсичностью и канцерогенноопасностью выделяются коксохимическая и нефтеперерабатывающая отрасли. Частью химического производства является получение строительных материалов путем обжига, обработки реагентами, добавки вяжущих и других технологий.
Раздел 6. Региональные и национальные проблемы ИЗСО. Общая характеристика РФ, Иркутской обл. и их основные ИЗСО. Сравнение с мировыми данными. (Лекция 9).
Приводится общая характеристика Иркутской обл., ее основные ИЗСО.
Иркутская область – субъект РФ, расположенный в южной части Восточной Сибири протяженностью с севера на юг – 1400 км, с запада на восток – 1200 км и площадью 767,9 км2. Население области составляет более 2,5 млн. человек, из которых 80 % проживает в городах. Природные ресурсы области уникальны по своим качественно-количественным показателям.
Ресурсный потенциал области обусловливает ведущую роль в структуре ее производства отраслей энергетики, металлургии, нефтехимии, лесной промышленности.
Выбросы веществ в атмосферу от организованных источников определяются примерно для 500 предприятий по 60-150 ингредиентам и представляются по форме статистической отчетности № 2-ТП (воздух).
Основная часть выбросов (около 47-55 % от суммарного количества) приходится на топливно-энергетический комплекс (ТЭК). Он объединяет предприятия энергетики, угольной и нефтеперерабатывающей промышленности. На втором и третьем местах по выбросам ЗВ соответственно 19 и 16 % от суммарного количества находятся автотранспортные средства и алюминиевое производство. Максимальные количества специфических вредных веществ приходятся на предприятия химии, нефтехимии, цветной металлургии, целлюлозно-бумажной и микробиологической промышленности. Немаловажную роль в загрязнение атмосферного воздуха городов следует ожидать от частного сектора, использующего в качестве топлива для домовых печей дрова и уголь.
Сбросы сточных вод в бассейны рек Ангара и Лена, оз. Байкал например, в 2003 г. от 604 предприятий по Госстатотчетности формы №2-ТП (водход) составили 1225,35 млн. м3, в том числе: недостаточно-очищенных – 639,4; загрязненных без очистки – 183,04; нормативно-чистых – 360;
нормативно-очищенных – 20,95 млн. м3. Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются предприятия целлюлознобумажной промышленности, ЖКХ, ТЭК, вклады которых от суммарных сбросов составляют 35,27 и 19 % соответственно. Наиболее распространенными ЗВ поверхностных вод являются нефтепродукты, ртуть, медь, органические вещества, лигнин, формальдегид.
Согласно интегральной оценке – индексу загрязненности воды (ИЗВ6), рассчитываемому по среднегодовым концентрациям ЗВ, воды большинства рек и водохранилищ Иркутской области соответствуют II классу (чистые), которые имеют ИЗВ < 1,0. Загрязненные воды III класса (умереннозагрязненные) определены в районе г. Братска, где ИЗВ – 1,85, в заливе Сухой Лог (ИЗВ – 2,21), IV класса (загрязненная) в районе пос. Балаганск (ИЗВ6 – 2,58). Наиболее загрязненные воды в Усть-Илимском водохранилище в заливе р. Вихоревой, куда сбрасывается сточные воды ОАО «Братсккомплексхолдинг», хозбытовые сточные воды г. Братска. В створе, расположенном 24,5 км выше пос. Седанова, показатель качества воды ИЗВ – 69,4, что соответствует VII классу загрязненности (чрезвычайногрязныя). Вода загрязнена нефтепродуктами (8 ПДК), фенолами (2 ПДК), азот аммонийным (1,2 ПДК) и другие вещества.
В целом по области воды бассейнов рек Ангара и Лена относятся ко II и III классам качества. Основными источниками загрязнения вод оз. Байкал является ОАО «БЦБК», сбрасывающей 96 % (45,66 млн. м3) загрязненных сточных вод от общего объема сбросов в бассейн озера. Стоки содержат хлориды, сульфаты, нитраты, взвешенные вещества, лигнин сульфатный, метанол, скипидар и др.
Промышленное загрязнение подземных вод озерно-аллювиальных четвертичных отложений наблюдается на промплощадке и полигоне захоронения отходов ЗАО «БЦБК» в г. Байкальске. Специфические загрязнители: сульфатное мыло, формальдегид, нефтепродукты, тепловое загрязнение (18,5 °С). Объекты ОАО «Братский холдинг» загрязняют подземные воды хлором, сульфатами, фенол, нефтепродуктами. Загрязнены грунтовые воды на объектах ОАО «Иркутскэнерго», на участках размещения золоотвалов ИТЭЦ-1 (г. Ангарск), ИТЭЦ-5 (г. Шелехов), ИТЭЦ-6, ИТЭЦ-7, (г. Братск).
Отходы производства и потребления, учтенные в 2003 г от предприятий, организаций в сводном отчете формы № 2 - ТП (отходы), составили 900,233 тонны. Из данного количества отходы 1, 2, 3, 4 и 5 классов опасности составили соответственно 0,02, 0,15, 0,33, 6, и 93,4 %.
Обезврежено, переработано или вторично используется около 30 % от всего количества отходов. Основными источниками образования отходов являются предприятия ЦБК (58 % от суммарного), алюминиевого производства (29 %) и ТЭК (7,6 %). Для ТЭК проблемой является образование золошлаковых отходов, для нефтеперерабатывающей промышленности – нефтешламов, а микробиологической – гидролизного лигнина. При захоронении последнего возникает опасность горения. На БЦБК шлам-лигнин после сушки сжигается.
В целом на территории области отсутствуют предприятия – переработчики промышленных отходов, полигоны промышленных отходов.
Ежегодно вывозится на захоронение более миллиона тонн твердых бытовых отходов (ТБО), которые не перерабатываются и являются источниками загрязнения атмосферного воздуха (метан, сероводород, продукты горения), почвы и грунтовых вод (хлорорганические соединения, тяжелые металлы, инсектициды и др.). Свалки городов Ангарска, Зимы, Усолье-Сибирского практически выработаны.
По состоянию на 1 января 2004 года в Иркутской области насчитывалось 27 883 га нарушенных земель. Наибольшая доля их приходится на цветную, горнодобывающую, угольную промышленность, металлургию, предприятия электроэнергетики, строительных материалов.
Около 6 % от нарушенных земель рекультивировано, в основном Коршуновским ГОКом в Нижнеилимском районе.
Особую опасность представляет загрязнение почвенно-растительного покрова пестицидами, тяжелыми металлами, бенз(а)пиреном и другими веществами промышленного происхождения вблизи (0,5-10 км) гигантовпредприятий (алюминиевые, химические, нефтехимические заводы).
Источниками радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды Иркутской обл. являются природные и техногенные радионуклиды.
Первые – естественные калий-40, уран, торий и продукты их распада – попадают в приземный слой под воздействием космических лучей, в результате ветрового подъема частиц почвы и грунта с поверхности земли.
Второй тип радионуклидов образуется в результате производственной и другой деятельности, к которым относятся сжигание угля на ТЭС и ТЭЦ, места проведения подземных ядерных взрывов в Усть-Кутском и Осинском районах, пункт хранения радиоактивных веществ (ПХРВ) Иркутского СК «Радон», Ангарский электролизный химический комбинат, научноисследовательские работы. Контроль радиоактивного загрязнения показывает, что на большей части (более 90 %) территории Иркутской области мощность дозы внешнего -излучения не превышает 0,2 мкЗв/ч ( кмР/ч). Оставшаяся часть территории имеет повышенную радиацию за счет природных источников: породы, угли, руда, в грунтах, воде. Загрязнение атмосферы радионуклидами из семейств тория-232, урана-238 обусловлено, в основном, выбросами от местных котельных, домовых и предприятий ТЭК, а также локальным ветровым переносом пылевых частиц аэрозолей золо- и шлакоотвалов промышленных предприятий. Такое локальное загрязнение в пределах СЗЗ предприятий не представляет опасности для населения. В настоящее время загрязнение объектов окружающей среды Иркутской области радионуклидами может быть в отдельных районах выше фоновых значений, но превышений радиационно-гигиенических нормативов вблизи источников не выявлено.
Раздел 7. Заключение. Основные пути решения снижения воздействий ИЗСО. Методы защиты и перспективы развития.
В заключении рассматриваются перспективы мирового развития энергетики, транспорта, промышленного и с.-х. производства в ХХI веке.
Особенности развития энергетической базы России. Прогнозы роста потребления энергии на душу населения. Пути решения экологических проблем в будущем: экономия энергетических ресурсов, энергосбережение, совершенствование экологических показателей источников энергии промышленных объектов, средств транспорта, с.-х. производства.
Совершенствование экологических показателей сферы производства и быта, например, с помощью использования установок для сжигания твердых промышленных и бытовых отходов, шламов сточных вод. Рассматриваются характеристики сжигаемых отходов, выбросы мусоросжигательных печей и печей для сжигания шламов, нормативы на выбросы, перспективные решения по снижению выбросов при сжигании отходов. Твердые отходы печей мусоросжигания. Новые методы обращения с отходами.
5.3. Краткое описание лабораторных работ Лабораторные работы не предусмотрены рабочей учебной программой.
5.4 Краткое описание практических занятий 5.4.1 Перечень рекомендуемых практических занятий 1. Расчет количества загрязняющих веществ в выбросах при обработке материалов 2. Расчет количества загрязняющих веществ в выбросах при сжигании различных видов топлива 3. Расчет выбросов вредных веществ в технологических процессах металлургической промышленности 4. Расчет выбросов загрязняющих веществ от асфальтобетонных заводов 5. Расчет выбросов вредных веществ от неорганизованных источников нефтегазового оборудования 6. Расчет выбросов вредных веществ при производстве электронной аппаратуры 7. Расчет удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу на объектах газового хозяйства 8. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов 9. Расчет выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций 10. Расчет выбросов загрязняющих веществ при производстве металлопокрытий гальваническим способом 11. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок 12. Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного точечного источника 13. Расчет загрязнения атмосферы выбросами нескольких точечных источников 14. Расчет загрязнения атмосферы выбросами аэрационного фонаря 15. Расчет предельно допустимых выбросов 16. Расчет минимальной высоты источников выброса 17. Тестирование по основным разделам дисциплины ИЗСО.
18. Защита рефератов.
5.4.2.Методические указания по выполнению заданий на практических занятиях Общие методические указания по выполнению практических работ Практические работы рассчитаны на двухчасовые занятия в аудитории подготовленных студентов. Работы могут выполняться одновременно несколькими подгруппами обучающихся по отдельным заданиям.
Перед допуском обучающихся к самостоятельному выполнению работы преподаватель указывает место работы, уточняет цель и порядок исследований, демонстрирует при необходимости работу установок, приборов или проведение отдельных этапов работы, напоминает основные требования безопасности и другие необходимые сведения.
Выполнение практических работ 1. Обучающийся получает следующее задание:
1. Изучить основные теоретические положения, необходимые для выполнения работы.
2. Разобрать алгоритм решения задания.
3. Провести необходимые расчеты.
4. Оформить отчет и защитить его у преподавателя.
2. Требования к оформлению отчета Содержание отчета следующее:
(указываются тема работы и номер задания) 1. Цель и задачи работы.
2. Краткое описание сущности методики исследований.
3. Таблицы с результатами исследований и расчетов.
4. Расчеты.
5. Графики.
6. Выводы по работе.
7. Ответы на контрольные вопросы.
Работу выполнил 3.Защита отчета Полностью оформленный отчет представляется преподавателю на проверку и защиту выполненной работы.
Защита отчета предусматривает:
пояснение студентом этапа выполнения задания (хода работы);
ответы на контрольные вопросы.
Методические указания по выполнению заданий по практическим работам После получения задания студент должен ознакомиться с теоретической частью практической работы, разобрать алгоритм решения, провести расчеты по необходимым формулам с указанием формулы и единиц измерения расчетных показателей с расшифровкой всех составляющих формулы, сформулировать выводы с указанием условий и рассчитываемых показателей и их количественных расчетных значений, оформить отчет.
Практическая работа 1. Расчет количества загрязняющих веществ в выбросах при обработке материалов Цель работы: Определить количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух от различных источников их выделения при обработке материалов и изготовлении деталей Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [2, С. 5-6].
Ход занятия. Ознакомление с целью и содержанием работы, обсуждение и ответы в виде отчета на контрольные задания.
Занятие проходит в форме интерактивного упражнения.
1. Преподаватель объясняет основные теоретические положения:
существующие технологические процессы обработки материалов;
образующиеся загрязняющие вещества в процессах обработки материалов; удельные, массовые и валовые понятия выбросов;
расчетные формулы.
2. Обучающийся делает краткий конспект основных терминов, определений, изучает формулы расчета.
3. Технологии обработки, результаты расчетов обсуждается между студентами и преподавателем и между студентами (объединенными преподавателем в группу из 4-5 чел.) Практическая работа 2. Расчет количества загрязняющих веществ в выбросах при сжигании различных видов топлива Цель работы: Определить количества вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух от различных источников их выделения при сжигании различных видов топлива Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [2, С. 6-7].
Ход занятия. Ознакомление с целью и содержанием работы, обсуждение и ответы в виде отчета на контрольные задания.
Занятие проходит в форме интерактивного упражнения.
1. Преподаватель объясняет основные теоретические положения:
существующие технологические процессы сжигания топлива;
образующиеся загрязняющие вещества в процессах сжигания разных видов топлива, материалов; удельные, массовые и валовые показатели выбросов; расчетные формулы.
2. Обучающийся делает краткий конспект основных терминов, определений, изучает формулы расчета..
3. Технологии обработки, результаты расчетов обсуждается между студентами и преподавателем и между студентами (объединенными преподавателем в группу из 4-5 чел.) Практическая работа 3. Расчет выбросов вредных веществ в технологических процессах металлургической промышленности Цель работы: Освоить методику расчета вредных выбросов в атмосферу, образующихся при выплавке металлов на предприятиях черной и цветной металлургии Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, практическая работа №1, С. 5-17].
Ход занятия. Ознакомление с целью и содержанием работы, обсуждение и ответы в виде отчета на контрольные задания.
Занятие проходит в форме интерактивного упражнения.
1. Преподаватель объясняет основные теоретические положения:
существующие технологические процессы получения металлов;
образующиеся загрязняющие вещества в процессах выплавки металлов, виды технологий; удельные, массовые и валовые показатели выбросов; расчетные формулы.
2. Обучающийся делает краткий конспект основных терминов, определений, изучает формулы расчета..
3. Технологии обработки, результаты расчетов обсуждается между студентами и преподавателем и между студентами (объединенными преподавателем в группу из 4-5 чел.) Практическая работа 4. Расчет выбросов загрязняющих веществ от асфальтобетонных заводов Цель работы: Освоить методику расчета валового количества пыли, поступающей в атмосферный воздух от технологического оборудования, установленного на территории асфальтобетонных заводов Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 2, С. 18-29].
Ход занятия. Ознакомление с целью и содержанием работы, обсуждение и ответы в виде отчета на контрольные задания.
Занятие проходит в форме интерактивного упражнения.
1. Преподаватель объясняет основные теоретические положения:
существующие технологические процессы в строительном производстве: получения асфальтовой смеси, бетона, цемента;
образующиеся загрязняющие вещества в процессах сжигания и обжига асфальта; удельные, массовые и валовые показатели выбросов;
расчетные формулы.
2. Обучающийся делает краткий конспект основных терминов, определений, изучает формулы расчета..
3. Технологии обработки, результаты расчетов обсуждается между студентами и преподавателем и между студентами (объединенными преподавателем в группу из 4-5 чел.) Практическая работа 5. Расчет выбросов вредных веществ от неорганизованных источников нефтегазового оборудования Цель работы: Освоить методику расчета неорганизованных выбросов атмосферу, образующихся на предприятиях, перерабатывающих углеводородное сырье Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 3, С. 30-40].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 6. Расчет выбросов вредных веществ при производстве электронной аппаратуры Цель работы: Освоить методику расчета вредных веществ, выделяющихся при производстве печатных плат Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 4, С. 41-59].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 7. Расчет удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу на объектах газового хозяйства Цель работы: Освоить методику расчета удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу на газонаполнительных станциях сжиженных углеводородных газов Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 5, С. 60-74].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 8. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов Цель работы: Освоить методику расчета выбросов загрязняющих веществ, образующихся при нанесении лакокрасочных материалов, на основе величин удельных выделений Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 6, С. 75-86].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 9. Расчет выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций Цель работы: Освоить методику расчета количества бенз(а)пирена, поступающего в атмосферный воздух при сжигании твердого топлива в топочных камерах котлов Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации бенз(а)пирена, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями.
Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 8, С. 93-100].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 10. Расчет выбросов загрязняющих веществ при производстве металлопокрытий гальваническим способом Цель работы: Освоить методику расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, образующихся при производстве металлопокрытий химическим и электрохимическим способом Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации вредных веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 9, С. 101-120].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 11. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок Цель работы: Освоить методику расчета выбросов загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух при эксплуатации стационарных дизельных установок Задание. Студент должен познакомиться с технологическими процессами, формирующими концентрации загрязняющих веществ, выбрасываемые в воздух рабочей или жилой зоны. Решить задачу с заданными условиями. Оценить степень загрязнения атмосферы. Предложить мероприятия по снижению загрязнения атмосферы выбросами. Ответить на контрольные вопросы. Алгоритм решения задачи приведен в Практикуме [3, Практическая работа № 11, С. 150-156].
Ход занятия. Решение задачи, ознакомление с теоретической частью, обсуждение результатов расчета и сформулированных выводов по работе, написание отчета.
Практическая работа 12. Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного точечного источника Цель работы: рассчитать концентрацию, предельно допустимый выброс, санитарно-защитную зону (СЗЗ) рассеивания вредных веществ от одиночного организованного источника.
Задание. Студент должен познакомиться с методикой расчета вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу от одиночного организованного источника. Решить задачу с заданными условиями. Оценить массовые концентрации вещества в атмосфере (мг/м3), предельно допустимый выброс (г/с), размер СЗЗ (м). Расчеты выполняются отдельно по каждому вредному веществу. Расчетные формулы и условия расчета приведены в Практикуме [2, С. 69-76, 106-108].
Алгоритм выполнения работы.
Для точечного одиночного источника с круглым (или прямоугольным) устьем при выбросе газопылевой смеси в атмосферу максимальная приземная концентрация вещества См (мг/м3) достигается при НМУ на расстоянии Хм (м) от источника для нагретых (Т>0) выбросов и рассчитывается по формуле:
где А коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, учитывающий рассеивающие свойства атмосферы при НМУ, и зависящий от региона (200 – для районов южнее 50о с. ш., куда входят территории Сибири и Дальнего Востока);
М (г/с) массовый выброс вещества, отнесенный к 20-30 минутному времени осреднения;
F коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества в атмосферном воздухе и определяющийся из отношения скорости оседания частиц в воздухе (g) к скорости ветра (u), т.е. турбулентности;
m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выбросов, значения которых зависят от параметров f, м, м, fe:
откуда
«