3 Визначення коефіціентів розведення для приведення концентації шкідливих речовин до величини гдк

У певних виробничих ситуаціях внаслідок недосконалості технологічних процесів або недостатньої потужності очисних споруд кількість забруднювачів у промислових газах може перевищувати встановлені ГДК. Такі шкідливі викиди не повинні потрапляти до атмосфери. Проте, якщо їх розвести деякою кількістю чистого повітря, концентрація шкідливих речовин може знизитися до норм ГДК, після чого одержану газову суміш можна буде викинути в атмосферне повітря.

Якщо промислові гази містять лише одну шкідливу речовину, коефіцієнт розведення визначають за формулою (2.1), а величину К_р приймають рівною q. У тих випадках, коли промислові гази містять декілька шкідливих речовин, що мають односпрямовану дію на організм людини, величину К_р визначають за формулою (2.2).

Приклад 3.1 На заводі з вироблення фенолформальдегідних смол утворюються газоподібні викиди об’ємом 9000 м³/год, що містять формальдегід, концентрація якого після попередньої очистки складає 0,05 мг/м³. Який об’єм чистого повітря необхідно додати до промислових газів, щоб концентрація формальдегіду в зоні розсіювання забруднення не перевищувала ГДК_мр?

Розв’язання. 1. Розраховуємо коефіцієнт розведення:

2. Розраховуємо, який об’єм повітря необхідний для розведення промислових газів:

м³/год

3.1 Задачі для самостійного розв’язання

Задача 1. При розкладанні гострим паром полісульфіду амонію, що утворений в процесі регенерації активованого вугілля (адсорбційний метод очистки газів від Н₂S), внаслідок недосконалості методу частина Н₂S і NН₃ видаляється із середовища реакції. Об’єм таких промислових газів складає 100 м³/год, а концентрація Н₂S і NН₃ в газах становить 0,02 мг/м³ та 0,18 мг/м³ відповідно. Яким буде загальний об’єм газових викидів з урахуванням розведення газів чистим повітрям?

Задача 2. Вихлопні гази, що виходять з труби енергетичної установки в кількості 100 м³/год, містять наступні шкідливі домішки, % по об’єму: СО – 0,0044; NO₂ – 0,000041; SO₂ – 0,00017.

Розрахувати концентрацію (в мг/м³) цих домішок і порівняти отримані дані з нормативом ГДК_мр (табл. 2.1). Чи відповідає вміст домішок нормам ПДК і, якщо ні, то у скільки разів треба розбавити вихлопні гази чистим повітрям, щоб вміст домішок відповідав нормативам?

Задача 3. Гази (V = 180 м³/год, t = 46^оС ), що відходять, містять 0,32 мг/м³ НСN і 0,027 ррm Н₂S, проходять санітарну очистку технічною водою в абсорбері, в результаті якої концентрація НСN знижується на 60 %, а Н₂S – на 50 %. Чи забезпечує абсорбер очистку газів до норми ГДК_мр (НСN – 0,1 мг/м³; Н₂S – 0,008 мг/м³) і, якщо ні, то якою кількістю чистого повітря необхідно розбавити гази, що відходять, щоб їх можна було викинути в атмосферу?

4 Вплив оксиду вуглецю на здоров’я людини

При одночасній присутності оксиду вуглецю та кисню у повітрі, що вдихається, в крові встановлюється рівноважне відношення концентрацій карбоксигемоглобіну (СОНb) і оксигемоглобіну (О₂Нb), які підпорядковуються закону діючих мас і пропорційні відношенню парціальних тисків газів:

(4.1)

де і – парціальні тиски СО і О₂ у повітрі, що вдихається;

К – коефіцієнт пропорційності, який показує у скільки разів спорідненість Нb до СО вище, ніж спорідненість до О₂. Величина К для крові людини вимірюється в діапазоні 200-300.

Таким чином, парціальний тиск СО, необхідний для повного насичення гемоглобіну, складає від до парціального тиску О₂, необхідного для тієї ж мети.

Підставляємо у рівняння (4.1) однакові концентрації [СОНb] і [О₂Нb],

і отримуємо:

(4.2)

Так як об’ємна концентрація О₂ в повітрі складає 21%, із рівняння (4.2) визначаємо р_СО :

(4.3)

Це означає, що концентрації СО в атмосфері близько 0,07 % вистачає для того, щоб зв’язати в крові людини половину гемоглобіну. При цьому швидкість зв’язування [Hb] залежить також і від частоти дихання. При концентрації [COHb] у крові, що дорівнює 10 %, з’являється головна біль, послаблюється зір і порушується легенева діяльність. При вмісті [COHb] у крові 50 % виникають судоми, зупиняється дихання, настає кома.

І, хоча утворення карбоксигемоглобіну є зворотнім процесом, дисоціація [COHb] відбувається в 3500 разів повільніше, ніж дисоціація [O₂Hb]. Якщо у газі, що вдихається, відсутній СО, то концентрація СО у крові зменшується в 2 рази за кожні 3-4 години.

Приклад 4.1 Вміст СО в сигаретному димі становить 455 ррm. Який вміст карбоксигемоглобіну може спостерігатися у крові курця, якщо концентрація кисню в димі дорівнює 20,3 %?

Розв’язання. 1. Парціальний тиск СО в димі визначається за рівнянням:

, (4.4)

де Р – загальний тиск суміші, тобто 101,3 кПа;

– об’ємна частка СО в димі, тобто 455∙10^-6

кПа

2. Знаходимо парціальний тиск О₂ в димі без урахування вмісту водяних парів:

кПа

3. Визначаємо відношення концентрацій карбокси- і оксигемоглобіну у крові курця згідно рівняння (4.1) при К=300:

4. Прийнявши вміст COHb у крові курця за х %, визначимо його значення із відношення:

звідки х=40,1 %

При такій концентрації спостерігається тахікардія, нудота, блювання, непритомність.

Приклад 4.2. В організмі людини знаходиться 5 л крові з концентрацією кисню 20 % об. Швидкість дихання становить 4,4 л/хв, а повітря, що вдихається, містить СО з концентрацією 600 ppm. Визначити час, необхідний для насичення крові чадним газом до 40 %, якщо початковий рівень СО в крові дорівнював 2 %. Прийняти, що весь СО, що надходить у легені, поглинається кров’ю.

Розв’язання. 1. Визначаємо кількість О₂ у крові:

2. Перераховуємо кількість СО у повітрі в % об. (розділ 1):

3. Знаходимо вміст СО в 1л вдихуваного повітря:

4. Визначаємо швидкість надходження СО в організм

5. Щоб підвищити вміст СО у крові до 40 %, вона має поглинути 380 мл СО (40%-2%=38%). Тоді час, необхідний для цього, складе:

4.1 Задачі для самостійного розв’язання

Задача 1. Тютюновий дим містить СО з концентрацією 750 ррm. Яка концентрація карбоксигемоглобіну буде досягнута у крові курця, якщо вміст кисню у вдихуваному димі дорівнює 19 % об.?

Задача 2. У крові робітника, який отруївся у каналізаційній шахті оксидом вуглецю, виявлено 80% карбоксигемоглобіну. Визначити орієнтовну концентрацію СО в шахті, прийнявши концентрацію кисню рівною 20 %,

а К=300.

Задача 3. Після включення двигуна машини водій відлучився із гаража "на хвилинку", але повернувся лише через 2 години. Як виявилось, із-за несправності двигуна вихлопні гази, що поступали в гараж зі швидкістю 62 л/хв, містили СО у кількості 9 % об.

Якою виявилася концентрація СО у гаражі до моменту повернення водія, якщо розміри гаража складають 7×3,5×2 м?

Який час треба було для того, щоб кров водія виявилася насиченою оксидом вуглецю до 40 % і він втратив свідомість, якщо його організм містив 4,6 л крові з 20 % кисню і 4 % СО (по об’єму)? Швидкість дихання прийняти рівною 4,5 л/хв.