- •Ноксология учебник для вуЗов с.В.Белов, е.Н.Симакова Оглавление
- •Принятые сокращения
- •Предисловие
- •Разделы дисциплины, их понедельное распределение, предлагаемые виды учебной работы и формы контроля
- •Тематическое содержание разделов и трудоемкость отдельных тем*
- •Эволюция опасностей, возникновение научного направления – ноксология
- •Изменения в хозяйственной и природной сферах в XX в.
- •Системы безопасности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1 теоретические основы ноксологии
- •Принципы и понятия ноксологии
- •Опасность, условия ее возникновения и реализации
- •Закон толерантности. Опасные и чрезвычайно опасные воздействия
- •Качественная классификация (таксономия) опасностей
- •Классификация опасностей
- •Паспорт опасности грозового разряда в атмосфере
- •Паспорт опасности сброса жидких отходов гальванического цеха (участка)
- •Паспорт опасности лэп
- •Количественная оценка и нормирование опасностей
- •Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений по СанПиН 2.2.4.548-96
- •Нормы освещенности для жилых помещений по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 (извлечение)
- •Пдк некоторых химических веществ
- •Разновидности пдкп в зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные среды
- •Обобщенные показатели и содержание вредных химических
- •Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах
- •По гост 12.1.003-83 с дополнениями 1989 г. (извлечение)
- •Гигиенические нормы вибраций по сн 2.2.4/2.1.8.566—96 (извлечение)
- •Характерные значения индивидуального риска гибели людей от естественных и техногенных факторов
- •1.6. Идентификация опасностей техногенных источников
- •Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытых чугунолитейных вагранках и электродуговых печах
- •Концентрации токсичных веществ на автомагистралях, мг/м3
- •Уровни звука, создаваемые средствами транспорта
- •Расчетные расстояния при хранении предельно допустимых количеств веществ на опо
- •Радиусы зон поражения
- •1.7. Поле опасностей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 современная ноксосфера
- •2.1. Взаимодействие человека с окружающей средой
- •Количество теплоты, выделяющейся в теле человека при различных физических нагрузках и температуре
- •Количество пота, выделяемого телом человека при различных физических нагрузках и температуре воздуха в помещении, г/ч
- •Характеристика органов чувств по скорости передачи информации
- •2.2. Повседневные естественные опасности
- •2.3. Антропогенные и антропогенно-техногенные опасности
- •2.4. Техногенные опасности
- •Токсикологическая классификация вредных веществ
- •Классификация производственных вредных веществ по степени опасности
- •Влияние шума на работающих
- •Показатели звукового поля некоторых источников шума
- •Классификация неионизирующих техногенных излучений
- •Применение электромагнитных полей и излучений
- •Биологические эффекты, возникающие при облучении кожи лазером
- •Опасности, возникающие при эксплуатации лазерных установок, и источники их возникновения
- •Численность организаций и персонала, работающих с источниками излучений
- •Средние значения годовой дозы облучения от некоторых техногенных источников излучения
- •Дозовые пороги возникновения некоторых детерминированных эффектов облучения человека
- •Дозы, вызывающие острые лучевые поражения человека
- •Латентный период проявления раковых заболеваний после облучения
- •Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу транспортными средствами
- •Список городов России с наибольшим уровнем загрязнения воздуха
- •Сброс загрязняющих веществ со сточными водами, тыс. Т
- •Города и поселки Российской Федерации с различной категорией опасности загрязнения почв комплексом металлов
- •Источники и вещества, загрязняющие почву
- •Основные параметры отечественных ядерных реакторов
- •Основные причины аварий на аэс
- •Сравнительные характеристики негативного воздействия ядерных взрывов и аварии на чаэс
- •Основные характеристики ахов
- •Значения критической плотности теплового потока, Вт/м2
- •Основные параметры взрыва аэрозолей
- •Давления ударной волной, вызывающие поражения человека
- •2.5. Чрезвычайные опасности стихийных явлений
- •Характеристика землетрясений
- •Шкала для визуальной оценки силы ветра
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 защита от опасностей
- •Понятие «безопасность объекта защиты»
- •Основные направления достижения техносферной безопасности
- •Опасные зоны и варианты защиты от опасностей
- •Нормативные и расчетные размеры сзз по фактору вредных выбросов и шуму, не менее, м
- •Техника и тактика защиты от опасностей
- •Этапы развития стратегий по обращению с отходами
- •Санитарно-защитные зоны
- •Нормы токсичности выбросов с ог двигателей (дизелей)
- •Эффективность использования нейтрализаторов в автомобилях
- •Свойства топлив, используемых в автомобильных двигателях
- •Эффективность использования вторичного сырья
- •Относительные затраты на различные технологии обезвреживания тбо, разы
- •Размеры сзз и расстояния от границы населенных пунктов до высоковольтных лэп
- •Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов
- •Допустимые уровни радиоактивного загрязнения поверхности контейнеров и транспортных средств, частиц/см2 в мин
- •Воздействие фотохимических оксидантов (о3 и др.) на человека и растительность
- •Ядерные взрывы, произведенные в ссср и сша
- •Минимизация антропогенно-техногенных опасностей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 мониторинг опасностей
- •Системы мониторинга
- •Оценка напряженности труда работников административно-управленческого аппарата
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 оценка ущерба от реализованных опасностей
- •Показатели негативного влияния опасностей
- •Продолжительность жизни людей в пенсионном возрасте
- •Соотношения между ввп и спж
- •Снижение ввп в России
- •Потери от опасностей в быту, на производстве и в селитебных зонах
- •Производственный травматизм в России
- •Доля работников, подвергавшихся воздействию
- •Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны вредных веществ (превышение пдк, раз)
- •Шкала ущерба здоровью по показателю тяжести трудового процесса (сокращение спж)
- •Отдельные случаи чрезмерно высоких загрязнений компонентов биосферы и их последствия
- •Влияние состава атмосферного воздуха на здоровье людей
- •Влияние промышленности на здоровье человека
- •Потери от чрезвычайных опасностей
- •Виды и итоги чс, происшедших на территории Российской Федерации, в 2006 г.
- •Смертность населения от внешних причин
- •Статистические данные о гибели населения России от внешних причин
- •Средний возраст смерти от различных причин
- •Некоторые сравнительные данные медицинской статистики сша и России
- •Динамика производства алкогольной продукции в России
- •Заболеваемость населения алкоголизмом и алкогольными психозами
- •Возраст начала курения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 перспективы развития человеко-и прир0д03ащитн0й деятельности
- •Демографическое состояние России и пути его улучшения
- •Меры по устранению причин смерти
- •«Эра здоровой и продолжительной жизни»
- •Стратегия устойчивого развития
- •Контрольные вопросы
- •Превышение предельно допустимых концентраций (пдк) вредных веществ
- •Определение скрытого ущерба здоровью на основании
- •Скрытый ущерб здоровью по вредным факторам
- •Коэффициенты частоты травматизма (Кч)
- •Варианты заданий
- •Практическое занятие № 2 Расчет спж населения, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами
- •Порядок расчета
- •Глоссарий
- •Приложение 1
- •Международные организации,
- •Осуществляющие человеко-
- •И прир0д03ащитную деятельность
- •Приложение 2
Эффективность использования нейтрализаторов в автомобилях
Для улавливания сажи известно несколько конструкции устройств, использующих как принцип электростатической очистки, так и метод фильтрации.
Одним из лучших конструктивных решений для снижения содержания твердых частиц в выхлопе дизелей считается установка фильтров регенеративного типа. Фильтр (рис. 3.26, а) представляет собой сотовую конструкцию с ячейками прямоугольного сечения. Материал фильтра - пористый кордиерит обладает достаточной механической прочностью, стойкостью к агрессивным химическим веществам, сопротивлением к оплавлению и образованию трещин при тепловых воздействиях, а также термической стабильностью.
Фильтр (рис. 3.26, б), выполненный в виде нескольких последовательно расположенных пористых перегородок, обладает повышенной эффективностью очистки.
Эффективность сажеулавливания должна составлять более 0,9 при ресурсе работы уловителя до 10 000 км с периодической его регенерацией.
Рис.3.26. Схемы фильтров-сажеуловителей с сотовой (а) и многослойной (б) насадкой
Для предотвращения выбросов паров бензина из топливной системы, основная часть которых поступает в атмосферу, когда двигатель не работает, на автомобилях устанавливают систему обезвреживания испарений топлива из карбюратора и топливного бака, состоящую их трех основных узлов (рис. 3.27): герметичного топливного бака 1 со специальной емкостью 2 для компенсации теплового расширения топлива; крышкой 3 топливно-заправочной горловины бака с двусторонним предохранительным клапаном для предотвращения чрезмерного давления или разрежения в баке; адсорбера 4 для поглощения паров топлива при выключенном двигателе с системой возврата паров во впускной тракт двигателя во время его работы. В качестве адсорбента используют активированный уголь.
Рис.3.27. Схема улавливания паров топлива бензинового ДВС
Для защиты от аэродинамического шума двигателей широко используют глушители (рис. 3.28).
Рис. 3.28. Конструкции автомобильных глушителей:
а - активный; б - реактивный; в - комбинированный
Перспективным направлением в повышении экологических показателей ДВС является рациональный выбор топлива (табл. 3.6).
Таблица 3.6
Свойства топлив, используемых в автомобильных двигателях
*Нн - теплота сгорания низшая (массовая).
Горючие газы, применяемые в настоящее время в качестве топлива, разделяются на два вида: природный газ и нефтяные газы. Высокое октановое число и хорошие экологические характеристики определили их преимущественное использование в двигателях с принудительным зажиганием.
Одним из наиболее популярных альтернативных видов топлива являются спирты. Это, прежде всего, метиловый (метанол) и этиловый (этанол) спирты. Наиболее перспективным считается метанол, производство которого возможно из любого сырья, содержащего углерод.
Наибольшее количество метанола в России производится из природного газа. Наиболее перспективным из эфиров по экономическим и экологическим показателям являются метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и диметиловый эфир (ДМЭ). Первый используется как кислородсодержащий компонент, заменяющий в бензинах тетраэтилсвинец, повышающий их детонационную стойкость и уменьшающий выбросы сажи и моноксида углерода. Диметиловый эфир является простейшим эфиром, имеет формулу СН3ОСН3 и вырабатывается, в первую очередь, из природного газа.
Сегодня разработка автомобильных двигателей, работающих на окислении водорода кислородом, считается наиболее перспективным направлением. Однако водород в природе встречается, в основном, в связанном виде. Промышленно водород производится тремя способами: электролизом воды, конверсией метана при температуре 900 °С или пропусканием паров воды над раскаленным углем при температуре более 1000 °С - это весьма энергоемкие производства. При современных технологических возможностях производства водорода это топливо экономически неконкурентоспособно, в качестве топлива для автомобильных поршневых двигателей водород, несмотря на свои экологические достоинства, также неперспективен из-за малой плотности.
Существенно уменьшить выбросы отработавших газов автомобилей можно также за счет совершенствования автотранспортной инфраструктуры. К наиболее значимым мероприятиям в этой сфере следует отнести:
выбор рационального парка автомобилей, их маршрутов и скоростного режима движения;
совершенствование улично-дорожной сети в городах;
• совершенствование методов управления движением.
Принципиально снизить выбросы автотранспорта может
массовое использование электромобилей. По прогнозам специалистов, к 2030 г. почти половина автотранспорта будет представлена экологически чистыми электромобилями. На сегодня внедрение этого вида транспорта сдерживает его высокая стоимость, причем 70% цены электромобиля приходится на его батарею.
Защита гидросферы от стоков. При выборе схемы и технологического оборудования станций очистки необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содержащихся в них примесей, а также допустимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допустимый состав сточных вод рассчитывают с учетом Правил охраны поверхностных вод. Правила устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоемов.
Расчет допустимой концентрации примесей Со в сточных водах, сбрасываемых в водоемы, проводят в зависимости от преобладающего вида примесей сточных вод и характеристик водоема. При преобладающем содержании взвешенных веществ их допустимая концентрация составляет
,
где СВ - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м3; п - кратность разбавления сточных вод в воде водоема, характеризующая часть расхода воды водоема, участвующую в процессе перемешивания и разбавления сточных вод; ПДК - предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в воде водоема, кг/м3.
Условия смешения сточных вод с водой озер и водохранилищ существенно отличаются от условий их смешения в реках и каналах. Допустимая концентрация примесей сточных вод в начальной зоне смешения в озерах уменьшается более существенно, и их полное перемешивание происходит на значительно больших расстояниях от места выпуска, чем в реках и каналах.
Способы и методы очистки сточных вод. Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы. Выбор метода зависит от требований к качеству очищенных сточных вод, от места расположения предприятия и т.д.
В сооружениях для механической очистки сточных вод (рис. 3.29) сначала отделяются наиболее крупные загрязнения на решетках и ситах, устанавливаемых в голове очистных сооружений, а затем в песколовках, где из сточных вод выпадают взвеси с размером фракции, как правило, более 0,15—0,2 мм. Основное количество взвешенных веществ удаляется в отстойниках.
Рис.3.29. Схема механической очистки воды
Решетки устанавливают на очистных сооружениях обычно с прозорами 16-20 мм, хотя в последнее время появились решетки с меньшими прозорами, вплоть до 4 мм. Обычно решетки устанавливают под углом 60° к горизонту. К химическим методам очистки сточных вод чаще всего относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы применяют для удаления растворенных веществ перед подачей воды на биологическую очистку.
Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, нейтрализуют путем смешения кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, подаваемых в различных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента определяется доведением рН сточных вод до значения 6,5-8,5.
Для проведения процесса окисления используют озон, что позволяет в ряде случаев успешно очищать сточные воды от фенола, нефтепродуктов, мышьяка и других токсичных веществ. Достаточно эффективно для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, цианидов использование хлора и веществ, содержащих активный хлор.
Методы физико-химической обработки сточных вод обычно включают флотацию, адсорбцию, ионный обмен и др. Схема процесса пневматической флотации показана на рис. 3.30.
Рис. 3.30. Схема пневматической флотационной очистки сточных вод:
1 - сточная вода; 2 - пенный продукт; 3 - очищенная вода; 4 - воздух
В последние годы флотация широко используется для очистки вод от ПАВ. Применение пневматических флото-машин наиболее распространено при флотации тонкозернистых пульп и оборотных жидкостей. Аэрация жидкостей в этом случае осуществляется путем пропускания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например керамику, пористую резину.
Наряду с флотацией для очистки сточных вод используют адсорбционную технологию с использованием в качестве адсорбента чаще всего активированных углей. Это позволяет получать остаточные концентрации основных ингредиентов ниже нормативных значений. Например, концентрация нефтепродуктов в очищенной воде после адсорбционной очистки не превышает в большинстве случаев 0,05 мг/л, что соответствует ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Наиболее широко распространенным способом очистки сточных вод является биологический, который известен уже более 100 лет. В биологической очистке использованы особенности микроорганизмов. При такой очистке сточные воды, после механической и, возможно, физико-химической очистки, смешивают с активным илом. Смешение осуществляют в специальных сооружениях - аэротенках, представляющих собой открытые емкости достаточно большого объема с расположенными в них аэраторами барботажного, механического, струйного или другого типа. В результате достаточно длительного (в течение 10-36 ч) контактирования микроорганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удаленных на предыдущих стадиях очистки.
Сооружения биологической очистки в естественных условиях подразделяют на поля фильтрации и биологические пруды. На полях фильтрации сточная вода проходит через слой почвы, содержащий в большом количестве аэробные бактерии, получающие кислород из воздуха. В процессе фильтрации через слой почвы органические загрязнения сточных вод задерживаются в нем. При этом образуется биологическая пленка с большим количеством микроорганизмов различных видов. Задержанные на биопленке органические вещества аэробными микроорганизмами доводятся до минеральных соединений. Эти процессы наиболее интенсивно происходят в почве на глубине приблизительно 0,1-0,4 м. В результате биохимических процессов углерод органических веществ превращается в углекислоту, а азот аммонийных солей превращается в нитраты и нитриты.
В искусственных условиях применяют аэротенки, а также биофильтры. На рис. 3.31 изображен трехкоридорный аэротенк, где очищаемая вода с активным илом «змейкой» движется по коридорам аэротенка со скоростью, которая выбирается из расчета времени пребывания сточных вод в аэротенке, т.е. примерно 6-30 ч, в зависимости от требуемой степени очистки.
Очистка поверхностных сточных вод. Для исключения загрязнения почв и грунтов и подземного водоносного горизонта на территории промышленных предприятий, в том числе предприятий энергетики (ТЭЦ, ГРЭС и т.д.) и транспорта (автотранспортные подразделения, мойки автомобилей и др.), должны быть в обязательном порядке сооружены локальные очистные установки поверхностных сточных вод. Такие установки, как правило, включают приемную решетку, песколовку, отстойники, флотатор, фильтры доочистки. Эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью которых происходит извлечение нефтепродуктов. В настоящее время разработан комбинированный флотатор усовершенствованной конструкции, позволяющий извлечь до 95% содержащихся в воде нефтепродуктов. Очищенная сточная вода с содержанием нефтепродуктов не более 0,05 мг/л может быть сброшена на рельеф или в расположенный рядом водоем.
Рис. 3.31. Схема трехкоридорного аэротенка
Защита земель и почв от загрязнения. Защита почв от загрязнения имеет специфические особенности, а именно:
основные источники загрязнения почвы – осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта, а также загрязнения от мест ликвидации и захоронения промышленных и бытовых отходов;
в почве происходит накопление веществ, поскольку она является малоподвижной средой и миграция загрязнений в почве происходит гораздо медленнее, чем атмосфере и гидросфере;
влияние загрязнения почвы на человека проявляется косвенно через качество сельскохозяйственной продукции, а влияние на фауну и флору - непосредственное;
характер и степень влияния загрязнения почв на человека и биосферу изучены много хуже, чем влияние загрязнений атмосферы и гидросферы.
Защита почвы достигается за счет снижения процессов седиментации веществ из атмосферы и рационального использования удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.
Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями в почву вносятся тяжелые металлы и соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений - трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.
Для защиты земель используют сбор отходов и их последующую утилизацию или организованное захоронение. Правовые основы обращения с отходами определяются Федеральным законом от 24 июня 1998 г. № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», который устанавливает две цели:
предотвращение вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду;
вовлечение отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.
Сейчас технически возможно использовать две трети образующихся отходов, причем капитальные вложения при переработке вторичного сырья примерно в четыре раза меньше, чем первичного. Эколого-экономический эффект использования вторичного сырья на примере трех видов продукции представлен в табл. 3.7.
Таблица 3.7