Производственный экологический контроль. Лабораторный практикум

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

С. В. Соболева, О. А. Есякова

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Лабораторный практикум для студентов магистратуры по направлению подготовки 18.04.01 «Химическая технология», направленность «Химические технологии защиты окружающей среды», всех форм обучения

Красноярск 2021

1

УДК 502.174:630.86(076.5) ББК 28.081.4я73

С54

Рецензенты:

кандидат биологических наук, доцент Е. В. БАТАНИНА (Красноярский государственный аграрный университет); кандидат технических наук, доцент Н. С. РЕШЕТОВА (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева)

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

Соболева, С. В.

С54 Производственный экологический контроль : лаб. практикум / С. В. Соболева, О. А. Есякова ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Крас-

ноярск, 2021. – 102 с.

В приведенных лабораторных работах рассмотрены методы и методика экологической, производственной, гигиенической безопасности, а также методы математической статистической обработки результатов измерений при осуществлении экологического контроля.

Предназначен для студентов магистратуры по направлению подготовки 18.04.01 «Химическая технология», направленность «Химические технологии защиты окружающей среды», а также для слушателей курсов повышения квалификации и профессиональной переподготовки кадров, специалистов по охране труда промышленных предприятий и широкого круга заинтересованных читателей.

УДК 502.174:630.86(076) ББК 28.081.4я73

© СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2021 © Соболева С. В., Есякова О. А., 2021

2

1.2.Отбор проб воздуха для определения концентрации примесей в атмосфере и метеорологические

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Впрактикуме представлено тринадцать лабораторных работ по дисциплине «Производственный экологический контроль». Продолжительность каждой работы составляет 4 академических часа. Защита отчетов должна производиться в пределах этого времени.

Входе выполнения лабораторных работ студенты изучают воздействие промышленных выбросов на окружающую среду. Каждая из них включает теоретическую и практическую части: в первой части рассматриваются основные законы и методы, на которые опирается исследователь; во второй – методики определения содержания загрязняющих веществ в воде, атмосфере и почве с использованием физико-химических и биологических методов контроля состояния среды. Приводятся необходимые сведения о материалах, реактивах, приборах, посуде и другом оборудовании, методах и порядке оформления результатов.

Вприложениях приважены необходимые для выполнения лабораторных работ справочные данный (см. прил. 1, 2).

К выполнению работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и освоившие следующие основные правила поведения:

1. Работать тщательно, аккуратно, без спешки; соблюдать тишину. 2. Не загромождать рабочее место портфелями, свертками, сум-

ками и т. п. Для них отведены специальные места.

3. Курение, прием пищи (и ее хранение), употребление напитков

влаборатории запрещены.

4.Желательно работать на одном и том же месте, иметь халаты, резиновые перчатки, очки и другие средства защиты.

5.Прежде чем приступить к работе по данной теме, необходимо тщательно ознакомиться с ее описанием.

6.Без указания и разрешения преподавателя не производить никаких дополнительных опытов.

7.Перед работой с прибором и установками студент обязан прочно усвоить принципы действия прибора и основные правила обращения с ним.

8.Не брать приборы, аппараты, реактивы общего пользования на свое рабочее место.

9.Расходовать реактивы следует экономно. Если препарата приготовлено больше, чем необходимо, то его излишки надо сливать

вопределенную емкость, но не возвращать в склянку.

5

10.Пользоваться можно только маркированными реактивами.

11.Работы с вредными веществами проводить только под тягой. Концентрированные кислоты и щелочи наливать осторожно под вытяжным шкафом; не брать их на свои рабочие места.

12.Если случайно пролита кислота или щелочь, то необходимо быстро смыть раствор интенсивной струёй воды из водопроводного крана, а потом обратиться к лаборанту и по его указанию привести

внадлежащий порядок свое рабочее место.

13.Не выливать в раковину отработанные концентрированные кислоты и щелочи, а пользоваться для этого банками, установленными под тягой.

14.Никакие вещества в лаборатории нельзя пробовать на вкус. Если необходимо определить запах газа или паров жидкости, хранящейся в банке или сосуде, нельзя подносить их близко к лицу, следует легкими движениями руки направить воздух от горлышка или отверстия сосуда к носу.

15.В процессе каких-либо реакций на воздухе или при нагревании нельзя держать сосуд отверстием к себе или другим работающим.

16.Горячие приборы и посуду ставить только на специальные подставки, а не на открытый стол.

17.Нельзя пользоваться при проведении опытов грязной посудой.

18.Нельзя использовать стеклянную посуду, если на ней имеются трещины, сколы, щербины.

19.При работе с вакуумными приборами всегда имеется опасность взрыва. Прибор следует поместить в проволочную сетку или хотя бы обернуть полотенцем.

20.Внимательно следить, чтобы не было утечки газа, в противном случае немедленно сообщать об этом лаборанту или преподавателю.

21.После окончания работы нужно вымыть использованную посуду, выключить воду, газ, электричество и приведенное в порядок место сдать лаборанту.

22.Тщательно вымыть руки теплой водой с мылом и щеткой. По итогам каждой лабораторной работы студент должен подгото-

вить и защитить отчет, содержащий текстовую и графическую информацию. Оформление отчета должно соответствовать СТО 7.5.01–2019 «Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов образовательной деятельности».

6

1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

1.1. ОРГАНИЗАЦИЯ НАБЛЮДЕНИЙ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ИНДИКАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Наблюдения по индикации загрязнения среды производятся так, чтобы получаемые результаты давали достаточную информацию о концентрации различных примесей в окружающей среде, о миграционных процессах и круговороте этих веществ, их накоплении и трансформации. При выборе веществ для включения в программу измерений принимаются во внимание такие критерии, как распространенность веществ, их устойчивость и мобильность в окружающей среде, способность к воздействию на биологические и геофизические системы за счет наиболее существенных антропогенных воздействий. Перечень веществ, вызывающих наиболее сильную реакцию в экосистемах и представляющих для них наибольшую опасность приведен в табл. 1.

Таблица 1

Перечень химических веществ, подлежащих определению в природных средах

7

Этот вопрос следует рассматривать также и с позиций возможного наибольшего нарушения природного геохимического равновесия. Если в настоящее время такое нарушение не наносит значительного ущерба, то в будущем может привести к серьезным последствиям. Некоторые загрязняющие вещества, попадающие в природную среду в результате человеческой деятельности, могут сильно изменить существующее равновесие, поэтому анализ содержания этих веществ в окружающей среде должен быть включен в программу мониторинга.

При разработке мероприятий по оздоровлению воздушного бассейна отдельного города или крупного промышленного района необходимо проводить комплексное обследование. В программу обследования входят:

1)уточнение характеристик выбросов промышленных предприятий и транспорта;

2)изучение мезометеорологического режима (определение метеопараметров, сроков проведения наблюдений, указание точек наблюдений на карте-схеме);

3)определение программы наблюдений: установление количе-

ства стационарных постов и дополнительных точек наблюдений с указанием их местоположения на карте-схеме, перечня подлежащих контролю веществ и сроков наблюдений;

4) сбор медико-биологических сведений по изучению влияния загрязнения атмосферы на состояние здоровья населения. Если в городе проводится систематический контроль загрязнения атмосферы, то существующая сеть принимается за основу. В зависимости от задач обследования посты располагаются на перекрестках улиц с оживленным движением, у обочин крупных магистралей, на разных расстояниях от мощных промышленных предприятий, местах отдыха населения, школ, детских садов.

Для выявления влияния города на окружающую местность целесообразно установить пост на расстоянии 1–3 км от города на наветренной стороне и 2–5 км – на подветренной стороне.

Программа обследования должна быть рассчитана на комплексное изучение в течение года или двух лет. Кроме наблюдений непосредственно за уровнем загрязнения атмосферы используются также косвенные методы, к числу которых относится отбор проб атмосферных осадков, определение содержания вредных веществ в снеге, почве, растительности.

8

Результаты анализа химического состава осадков позволяют не только оценить вклад локальных источников выбросов примесей, но и перенос этих примесей вместе с воздушными массами.

Накопление вредных веществ в почве и растительности происходит главным образом за счет поступления из атмосферы. Поэтому изучение загрязнения почвы, поврежденной растительности или накопление в ней примесей может оказать существенную помощь в оценке содержания в атмосфере вредных веществ. Места отбора образцов почвы и растительности должны находиться по возможности вблизи точек отбора проб воздуха.

Для анализа влияния метеорологических условий на загрязнение воздуха используют результаты наблюдений за уровнем загрязнения воздуха на постах в городе и данных метеорологических наблюдений на ближайшей метеостанции. Желательно провести наблюдения за уровнем загрязнения в воздухе на различной высоте от земли. Они дают возможность получить вертикальные разрезы концентраций вредных веществ над городом.

1.2. ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Режим отбора проб. Определение концентрации многих вредных веществ в атмосфере производится лабораторными методами. Отбор проб осуществляется путем аспирации определенного объема атмосферного воздуха через поглотительный прибор, заполненный твердым или жидким сорбентом для улавливания вещества, или через аэрозольный фильтр, задерживающий содержащие в воздухе частицы. Определяемая примесь из большого объема воздуха концентрируется в небольшом объеме сорбента или на фильтре. Параметры отбора проб ткани как расход воздуха и продолжительность его аспирации через поглотительный прибор, тип поглотительного прибора или фильтра устанавливаются в зависимости от определяемого вещества.

При наблюдениях за уровнем загрязнения атмосферы используются следующие режимы отбора проб: разовый, продолжающийся 20–30 минут; дискретный, при котором один поглотительный прибор или фильтр через равные промежутки времени в течение суток отбирают несколько (от 3 до 8) разовых проб; суточный, при котором отбор проб в один поглотительный прибор или на фильтр производится непрерывно в течение суток.

Отбор проб атмосферного воздуха осуществляется на стационарных или передвижных постах, укомплектованных оборудованием

9

для проведения отбора проб воздуха и автоматическими газоанализаторамидлянепрерывногоопределенияконцентрациивредныхпримесей.

Определение взвешенных частиц (аэрозолей). Методика предназначена для определения пыли и сажи в атмосферном воздухе населенных пунктов. Используется для определения разовых концентраций. Индикация загрязнений проводится по определению массовой концентрации пыли в воздухе весовым методом и определению массовой концентрации сажи в воздухе полуколичественным методом с последующим сравнением с предельно допустимых концентраций (ПДК). Одновременно с отбором проб непрерывно измеряются скорость и направление ветра, температуру воздуха, атмосферное давление, фиксируется состояние погоды и подстилающей поверхности почвы.

Современные методы анализа позволяют более точно определить содержание вредного вещества в окружающей среде. Они основаны на использовании газовой и тонкослойной хроматографии, спектрофотомерии, на улавливании полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из воздуха на аэрозольный фильтр, отделении при помощи препаративной тонкослойной хроматографии (ТСХ) от мешающих примесей и разделении с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Методика предназначена для определения концентрации 3,4- бензпирена и ряда других полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в атмосферном воздухе и снежном покрове в широком диапазоне концентраций, указанном в табл. 2, при проведении научных исследований.

Таблица 2

Диапазоны измеряемых концентраций ПАУ при использовании ультрафиолетового и флуоресцентного детекторов

10