Кулинкович ИСиТ 2 курс 4 сем / Экология / posobiepraktikaekologiyamejfak

ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др. [6, 7].

Экологические нормативы

Качество окружающей природной среды оценивается с помощью экологических нормативов (ПДК, ПДУ, ПДВ, НДС).

ПДК устанавливаются на основе комплексных исследований и постоянно контролируются органами Госкомсанэпиднадзора. В нашей стране действует более 1900 ПДК вредных веществ для водоемов, более 500 – для атмосферного воздуха и более 130 – для почв.

Для нормирования содержания вредных веществ в атмосферном воздухе установлены три дополнительных норматива – разовая, среднесуточная и среднегодовая ПДК.

Максимально разовая ПДК (ПДКм.р) – концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Среднесуточная ПДК (ПДКс.с) – концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при вдыхании в течении 24 часов.

Среднегодовая ПДК (ПДКс.г) – концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при вдыхании в течении 1 года и более.

Для вредных веществ безопасная концентрация в окружающей среде определяется следующим выражением (формула 3):

где Сi– фактическая концентрация вредного вещества; Cф – фоновая концентрация вредного вещества в воздухе, воде или почве.

При содержании в воздухе, воде или почве нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия, например, в воздухе SO2 и NOx, NO2, О3 и формальдегида, общее загрязнение окружающей среды не должно превышать единицы (формула 4):

где Сi, – фактическая концентрация вредных веществ в воздухе, воде или почве, m– количество загрязняющих веществ.

11

Предельно допустимый уровень (ПДУ) физического воздействия (радиационного воздействия, шума, вибрации, магнитных полей и др.) – это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) и норматив допустимого сброса (НДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу (ПДВ) или сброшено в водоем (НДС), не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха, образующимися как в процессе хозяйственной деятельности человека, так и в результате природных процессов, являются диоксид серы SO2, диоксид углерода CO2, оксиды азота NOx, твердые частицы – аэрозоли. Их доля составляет 98 % в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо этих основных загрязнителей, в атмосфере наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: формальдегид, фенол, бензол, соединения свинца и других тяжелых металлов, аммиак, сероуглерод и др. ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл.2 [7, 10].

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

12

2.3 Порядок выполнения расчета

Большая часть загрязнения атмосферного воздуха приходится на долю автомобильного транспорта. В крупных городах она составляет более 70 % всех вредных выбросов в атмосферу.

Основная причина загрязнения воздуха разнообразными двигателями, использующими в качестве топлива продукты нефтепереработки, заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Камера сгорания двигателя – своеобразный химический реактор, синтезирующий загрязняющие вещества, выделяющиеся с выхлопными газами в атмосферу.

Основная химическая реакция, протекающая в процессе сгорания топлива, может быть представлена следующим обобщенным уравнением (формула 5):

где CxHy– условное обозначение гаммы углеводородов, входящих в состав топлива. Однако эта реакция не проходит полностью.

Основными загрязняющими веществами, входящими в состав выхлопных газов практически всех двигателей, являются CO2, CxHy, NOx. При определенных условиях в выхлопных газах содержатся также SO2, сажа, бензапирен, соединения свинца (табл. 3).

13

На основании большого количества натурных измерений выбросов разработана «Методика по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии» (РД-17-89) от 1990 г. В одном из разделов этой методики представлен расчет выбросов вредных веществ от автомобилей с различными типами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (бензиновыми, дизельными, газовыми и др.).

Выброс i-го вредного вещества Pi, т определяется по формуле 6:

где qi, т/км – удельный выброс i-го вредного вещества автомобилем в

зависимости от типа ДВС с учетом картерных выбросов и испарений топлива, определяется по табл. 5; l, км – пробег автомобилей с данным типом двигателя за расчетный период; k1– коэффициент, учитывающий техническое состояние автомобиля; k2– коэффициент, учитывающий возраст автомобиля. Значения k1, k2определяются по таблице 4.

Общий выброс от автомобиля складывается из выбросов вредных веществ всех групп Pi.

2.4 Пример расчета

Рассчитать выбросы оксида углерода, углеводородов и оксидов азота от автобуса с дизельным двигателем 2021 г. выпуска и пробегом 80000 км.

Решение. Используя данные табл. 4 и 5, получим следующие выражения для расчета выбросов:

qCO l k1k2 15 80000 1,8 1, 27 2743200 г = 2,743 т,

NO = NO 1 2 8.5 80000 1,0 1,0 680000 г = 0,680 т.

Тогда суммарный выброс перечисленных загрязняющих веществ от данного транспортного средства составит:

P Pi 2,743 1,126 0,680 4,49т.

14

Таблица 4

Коэффициент влияния среднего возраста автомобилей и уровня их технического состояния на выбросы вредных веществ для различных групп заводского автомобильного транспорта

2.5Требования к оформлению работы

Втетради студент должен отразить название работы, цель, номер варианта, исходные данные, расчетную часть, анализ полученных результатов, вывод, дату выполнения работы.

Студент может по своему усмотрению (для облегчения подготовки к защите выполненной работы) в отчет после пункта «Цель работы» выписать необходимые теоретические сведения.

2.6 Контрольные вопросы

1 Почему автомобили являются основным источником загрязнения атмосферы?

2 Какую часть занимают выбросы автомобильного транспорта от всех выбросов антропогенного происхождения?

3 Назовите источники поступления вредных веществ в атмосферу при эксплуатации подвижных транспортных средств.

4 Какие вещества присутствуют в выхлопных газах автомобилей?

5 Какие вещества в выбросах автотранспорта наиболее опасны?

6 Какие опасные соединения входят в состав выбросов бензиновых двигателей, но отсутствуют в выбросах дизелей?

7Чем опасна сажа, находящаяся в выбросах автотранспорта?

8При работе каких двигателей выделяется больше сажи?

9Назовите технические методы повышения экономичности двигателей для снижения экологического ущерба.

10Назовите организационные методы снижения удельного расхода топлива для снижения экологического ущерба.

15

Таблица 5

Значения удельных выбросов вредных веществ автомобильным транспортом qi, г/км

16

2.7 Задание и исходные данные

Рассчитать объем выбросов от автомобильного транспорта в соответствии со своим вариантом (таблица 6):

Таблица 6

Варианты заданий

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

ЗАЩИТА ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ ОТ ШУМА ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ

3.1 Цель работы

Ознакомление студентов с проблемами шумового загрязнения окружающей среды и со способами защиты от шума на примере расчета шумозащитного устройства, обеспечивающего снижение уровня шума в жилой застройке (например, шума от погрузочно-разгрузочных работ во дворе магазина).

3.2 Теоретические сведения

Шум – это случайное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека. Уровень шума измеряется в децибелах (дБ), а его частотный спектр – в герцах (Гц).

Уровень шума измеряется прибором шумомером по шкале «А» в дБ и записывается в дБ(А) или дБА. Шумы бывают низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (350-800 Гц) и высокочастотные (свыше 800 Гц).

Шум оказывает вредное влияние на человека. Он вызывает отрицательные реакции со стороны органов слуха, оказывает серьезное неблагоприятное воздействие на центральную нервную систему, а так же на сердечно-сосудистую, пищеварительную, эндокринную и другие системы и органы. Раздражающее действие шума зависит от его физических свойств. Так монотонные шумы являются менее раздражающими, чем шумы, содержащие тональные составляющие. Шумы с высокочастотными компонентами дают более раздражающий эффект, чем с низкочастотными. Наиболее неприятны шумы, изменяющиеся по частотам и уровням звукового давления.

Предельная граница шума, при которой не повреждается орган слуха в условиях производства, составляет примерно 100-110 дБ на низких частотах и 80-90 дБ - на высоких и средних. При воздействии шума высокой интенсивности, превышающего на средних частотах 85-90 дБ, в органе слуха возникают явления утомления, которые могут перейти в глухоту.

В повседневной жизни человек так же подвержен действию шума таких же высоких уровней. Многие внутриквартальные источники (трансформаторы, спортивные игровые площадки, хозяйственные дворы микрорайонных предприятий, места для погрузки и разгрузки товаров и

18

тары магазинов, плавательные бассейны и т.п.) невозможно сделать менее шумными непосредственно в месте возникновения шума за счет конструктивных мероприятий. В этом случае, как правило, обращаются к средствам планировки и благоустройства. Поэтому жилые дома и места для тихого отдыха располагают дальше от мест нормируемого шумового режима, обсаживают защитными зелеными насаждениями, отделяют экранирующими устройствами (земляными кавальерами, стенками, хозпостройками, размещают в пониженных местах (выемках)).

Наибольшие уровни шума до 88-95 дБ возникают при езде грузовых и мусороуборочных машин, при спортивных играх и играх детей - до 95 дБ, и, наконец, при погрузке и разгрузке товаров у магазинов - 84 дБ.

Нормирование шума производится в помещениях жилых и общественных зданий, на площадках спорта и отдыха и т.д. Нормированные уровни шума не приносят вреда слуху людей, но находятся на пределе неприятных ощущений.

3.3 Порядок выполнения расчета

Требуется рассчитать шумозащитное устройство - стенку между двором магазина и жилым пятиэтажным домом в диапазоне частот 63-1000 Гц согласно рисунку 4, а также определить эффективность шумозащитной стенки при заданной ее высоте.

Примечание - в данном примере условно рассматривается в виде экрана глухая стена (рисунок 4). Однако, учитывая сложность возведения глухих стен высотой 4 и более метров, следует помнить, что вместо стенки возможно возведение хозпостройки соответствующей высоты или строительство ее на земляном кавальере и др.

А - источник шума (двор магазина); В - точка, в которой требуется снизить уровень звукового давления (окно 5-го этажа жилого дома).

Рис. 4. Пример экрана

1 Закономерность распространения звука от точечного источника в свободном звуковом поле определяется по формуле 7:

19

где Ln - уровень звукового давления в полосе частот в исследуемой точке В на расстоянии rn, дБ; L1 - уровень звука или уровень звукового давления в полосе частот на расстоянии r1 от источника шума, дБ; Кзас - коэффициент, зависящий от характера застройки, принимается по таблице 7; r1 - стандартизированное расстояние, на котором измеряется уровень звуковой мощности источника шума, м, r1 = 7м; rn - расстояние от источника шума до расчетной точки, м.

Результаты расчетов Ln для всех частот сводятся в расчетную таблицу 8 (строка 1).

2 Определение длины звуковой волны ( ).

Расстояние, на которое звук распространяется за период Т,

называется длиной волны.

Длина волны может быть определена по формуле 8:

где с - скорость звука в воздухе, условно принятая 340 м/сек; f - частота звуковых колебаний в Гц.

Результаты расчетов λ для всех частот сводятся в расчетную таблицу 8 (строка 2).

3 Определение значения частного с учетом эффективной высоты барьера и длин волн соответствующих частот (формула 9):

где hэфф – эффективная высота стенки, берется из задания; - длина волны.

Результаты расчетов hэфф/ для всех частот сводятся в расчетную

таблицу 8 (строка 3).

20