Учебное пособие 80088

УДК 504.05 (07) ББК 28.708я7

Составители Э.Н. Лысенко, Н.А. Петрикеева

Оценка воздействия промышленного техногенеза на окружающую среду: метод. указания к проведению практических занятий/ Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т; сост.: Э.Н. Лысенко, Н.А. Петрикеева. – Воронеж, 2010. – 46 с.

Изложены методические рекомендации и примеры расчетов, необходимые для определения ущербообразующих загрязняющих веществ и оценки их воздействия на окружающую среду.

Предназначены для студентов специальностей 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» и 270112 «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения по дисциплине «Экология».

Ил. 1. Табл. 26. Библиогр.: 10 назв.

УДК 504.05 (07) ББК 28.708я7

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – В.Я. Манохин, д-р техн. наук, проф., зам. зав. кафедрой пожарной и промышленной безопасности ВГАСУ

2

ВВЕДЕНИЕ

Современный научно-технический прогресс во всем мире связан с глобальным использованием природных ресурсов.

Природные ресурсы потребляются в обществе нерегулярно и неупорядоченно, вследствие чего происходит их истощение. Промышленность «выбрасывает» огромное количество токсичных загрязняющих веществ. При этом происходит постоянное ухудшение качества всех компонентов природной среды. Загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы приводит к массовой гибели лесов, исчезновению некоторых видов фауны, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, рыбопродуктивности водоемов, ухудшению качества питьевой воды, атмосферного воздуха и, в итоге, здоровья человека.

Почвы – наиболее ценный элемент литосферы. Это основной компонент всех наземных экосистем. Важна роль почвы в процессах самоочищения окружающей природной среды. Почвы играют роль универсального биологического адсорбента, очистителя и нейтрализатора загрязнений. Но функция самоочищения не беспредельна. При сильных загрязнениях почвы накапливаются вредные вещества, особенно тяжелые металлы, которые затем попадают в растения, делая их опасными.

Отрицательное воздействие производства на окружающую среду обусловлено не только его структурой, но и несовершенством технологических процессов. Возникновение противоречий между человеком и природой, между производством и естественными экологическими системами неизбежно. Находясь в органической связи с природой, человек «преобразует» ее посредством техники. В настоящее время такое «преобразование» природы достигло больших масштабов, в результате сформировалась искусственная среда обитания человека, называемая техносферой. Перед человечеством неотвратимо встала задача результативного, рационального природопользования, позволяющего удовлетворить жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Целью изучения курса «Экология» является усвоение единой системы обязательного экологического образования инженеров, которое обеспечит минимально необходимый уровень природоохранной подготовки выпускаемых специалистов с учетом новых концепций управления техносферным развитием на локальном, региональном и глобальном уровнях. Эта дисциплина дает возможность инженерам в своей работе решать задачи рационального природопользования, позволяющего удовлетворять жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством окружающей природной среды.

Ключевой задачей для инженера является определение способов и средств достижения экологически разумного компромисса между производст-

3

вом, человеком и компонентами природы. Экология несет ответственность за рациональный научно-технический прогресс при минимальном размере ущерба для природы.

Врезультате взаимодействия производственной и общественной деятельности человека с природными комплексами на конкретной территории создается сложная структура – природно-техническая геосистема (ПТГ). Это совокупность природных и искусственных объектов, формирующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природными объектами и сферами.

Под воздействием производственной, хозяйственной деятельности человека происходит процесс изменения природных комплексов (компонентов природы) – техногенез, что приводит к нарушению равновесия в природнотехнической системе.

На стадии проектирования ПТГ проводят расчеты модели техногенного воздействия на окружающую среду. На стадии изыскания проводят предпроектную экологическую экспертизу, но, как правило, предварительные расчеты полностью не соответствуют реальной экологической обстановке в зоне промышленного освоения территории.

Основным природоохранным объектом в ПТГ является природный ландшафт (без вмешательства человека). Природный ландшафт объединяет атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу. Эти сферы взаимодействуют между собой и обеспечивают равновесие в природно-технической системе.

1.ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ИСОЦИАЛЬНО-БЫТОВЫХОБЪЕКТОВ

Вусловиях глобального техногенеза на современном этапе нет ни одного региона, где бы не проявлялся эффект антропогенного изменения природного ландшафта. Технократическая деятельность населения является источником загрязнения атмосферы. Показатели загрязняющих веществ, выбрасываемых от промышленных объектов, во многих случаях превышают допустимые нормативные показатели. На величину концентрации загрязняющих веществ в атмосфере влияют метеорологические условия, определяющие перенос и рассеивание примесей в воздухе при смене направления и скорости ветра.

С точки зрения разряжения приземного слоя атмосферы нежелательной являются инверсия температуры. Повышение температуры воздуха происходит

свысотой. Для нижних слоев атмосферы происходит убывание температуры на 0,5-0,6°С на каждые 100 м высоты. Инверсия температуры препятствует развитию вертикальных движений воздуха и может способствовать образованию зон

сповышенным содержанием примесей в приземном слое атмосферы.

Влюбой природно-технической системе процессы не являются локально замкнутыми. В результате процессов энергомассообмена и переноса техноген-

4

ных потоков происходит пространственно-временной принцип распространения техногенно-антропогенных изменений природной среды. В границах рассматриваемой природо-технической геосистемы при определенных условиях (направление и скорость ветра, осадки, температурные условия и другие физикохимические факторы) потоки загрязняющих веществ от различных источников выброса способны воздействовать таким образом, что в результате суммации их действия создается кумулятивный эффект, который увеличивает масштабы вредного воздействия, в том числе и токсикологического, на природную среду.

Такие процессы, как правило, имеют цепную природу с образованием активных центров. Скорость образования активных центров определяется кинетикой цепных реакций. Они могут протекать изотермически и не только при высоких, но и при низких температурах с большой скоростью. Активные центры образуются при течении реакции за счет собственных энергетических ресурсов. Цепные реакции протекают значительно быстрее, чем молекулярные. Скорость образования активных центров и возникновение кумулятивного эффекта в результате взаимодействия загрязняющих веществ определяется концентрацией реагирующих веществ, климатическими условиями и наличием примесей, которые могут играть роль катализатора.

Выбросызагрязняющихвеществприпроизводстветепловойиэлектрической энергии, промышленных предприятий и других источников загрязнения оказывают отрицательное воздействие не только на окружающую среду, но и в значительной степени влияют на процесс эксплуатации технических средств. В городских условиях большую опасность для человека представляют инфразвук и ультразвук. Даже при относительно низких уровнях энергии инфразвука, он может проникать сквозь самыетолстыестены, чтоприводиткнервнымзаболеваниям.

Проблема улучшения экологического состояния окружающей природной среды является комплексной. Комплексный характер определяется сложностью системы, которая состоит из природы, общества и производства.

В России преобладающее воздействие на загрязнение окружающей природной среды оказывает теплоэнергетика, предприятия металлургического комплекса, химическая промышленность, производство строительных материалов, дорожно-транспортный комплекс.

Данные по загрязняющим веществам для некоторых отраслей промышленности представлены в табл.1 –18.

Расчет приземных концентраций при организованном выбросе загрязняющих веществ в атмосферу выполняется по программе УПРЗА Эколог-Про, Версия 2-5.5, фирма «Интеграл».

1.1. Сварочное производство

На участках и в цехах сварки и резки металлов предприятий строительной отрасли применяют следующие виды сварок: дуговая, газовая, плазменная.

Выделяющимися в атмосферу загрязняющими веществами являются оксиды металлов, азота, углерода, диоксид титана, фтористый водород.

5

Основные показатели этих веществ приведены в табл. 1.

Таблица 1

Удельные выбросы, нормативные и расчетные значения приземных концентраций загрязняющих веществ

1.2.Деревообрабатывающее производство

Вдеревообрабатывающих цехах производится механическая обработка древесины, поступающей на производство в строительной отрасли.

К древесным отходам относятся остатки материалов в процессе производства основной продукции, которые не могут быть использованы для выпуска иного вида продукции. При механической обработке древесины остается значительное количество древесных отходов, состоящих из опилок, стружки и пыли. Источником выделения древесной пыли являются циркуляционные пилы, торцевальные, фрезерные и строгальные станки и другое оборудование. При производстве используются пилы разной крупности.

В70-80 годы появился ряд новых производств, таких как производство древесных стружек, древесноволокнистых, древесностружечных плит. При

6

этом увеличивается удельное содержание в отходах пылевидных частиц за счет применения местных материалов.

Качественные характеристики загрязняющих веществ на этапах технологических процессов деревообработки и облагораживания древесины приведены в табл. 2-3.

Таблица 2

Удельные выбросы вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при лакировании деревянных деталей методом пневматического распиливания

7

1.3. Микроэлектронное производство

Типовой технологический процесс микроэлектронного производства включает в себя следующие основные участки производства: участок механической обработки деталей и сборочных единиц, участок химической обработки, участок низкотемпературного охлаждения, участок диффузионной обработки, участок ионного легирования и плазменной обработки, участок фотолитографии, участок вакуумного напыления металлов и осаждения диэлектрических пленок, участок сборки и герметизации.

При анализе микроэлектронного производства были рассмотрены следующие этапы производства:

1.Механическая обработка пластин и слитков: участок приготовления растворов с выделением азотной кислоты, хлористого водорода; склеивание клеем ЛК-20 с выделением ацетона, этилового спирта, толуола.

2.Производство фотошаблонов: отмывка пластин с выделением трихлорэтилена и изопропилового спирта, обезжиривание фотошаблонов с выделением серной кислоты.

3.Производство полупроводниковых микросборок.

4.Процессы вакуумного напыления проводников и резисторных материалов: напыление проводников и изготовление толстых пленок с выделением циклогексанола, напыление лудящих паек с выделением свинца.

Основными выделяющимися в атмосферу вредными веществами являются аэрозоли кислот и щелочей, пары органических растворителей.

Удельные выбросы определяются по нормативным показателям в зависимости от используемого технологического оборудования предприятия.

8

Удельные выбросы и расчетные концентрации загрязняющих веществ приведены в табл. 4.

Таблица 4

Удельные, нормативные выбросы и расчетные концентрации загрязняющих веществ

1.4.Механическое производство

Вмеханических цехах предприятий отрасли применяется холодная обработка сплавов различных металлов и неметаллов на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифованных и других станках с охлаждением и без охлаждения,

атакже электрофизические и электрохимические методы обработки металлов. Основными выделяющимися в атмосферу загрязняющими веществами

являются пыль металлов и неметаллов, аэрозоли масел, пары керосина, бензапирена.

Удельные выбросы вредных веществ в атмосферу от основных видов оборудования холодной обработки механических цехов приведены в табл. 5- 6.

9

Таблица 5

Нормативные и расчетные концентрации загрязняющих веществ при обработке металлов

10