Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оценка и методы снижения степени воздействия токсикантов на окружающую среду и здоровье человека. Учебное пособие.pdf
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
————————————
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Омский государственный технический университет»
И. Ю. Нагибина, Е. О. Реховская
ОЦЕНКА И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ
СТЕПЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОКСИКАНТОВ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Учебное текстовое электронное издание
локального распространения
Рекомендовано редакционно-издательским советом
Омского государственного технического университета
Омск
Издательство ОмГТУ
2021
————————————————————————————————––––
Сведения об издании: 1, 2 © ОмГТУ, 2021
ISBN 978-5-8149-3272-3
1
УДК 574(075)
ББК 30.69я73
Н16
Рецензенты:
Т. Н. Филатова, канд. хим. наук,
начальник сектора новых материалов и технологий
АО «Центральное конструкторское бюро автоматики»;
К. С. Медведков, заместитель директора по производству
АО «Омская геологоразведочная экспедиция»
Нагибина, И. Ю. Оценка и методы снижения степени воздействия токсикантов на окружающую среду и здоровье человека : учеб. пособие / И. Ю. Нагибина,
Е. О. Реховская ; Минобрнауки России, Ом. гос. техн. ун-т. – Омск : Изд-во ОмГТУ,
2021. – 1 CD-ROM (1,58 Мб). – Систем. требования: процессор с частотой 1,3 ГГц
и выше ; 256 Мб RAM и более ; свободное место на жестком диске 300 Мб и более ;
Windows XP и выше ; разрешение экрана 1024×768 и выше ; CD/DVD-ROM дисковод ;
Adobe Acrobat Reader 5.0 и выше. – Загл. с титул. экрана. – ISBN 978-5-8149-3272-3.
В пособии описаны отрасли промышленности в качестве источников образования токсикантов, качественный состав выбрасываемых загрязняющих веществ. Представлены методы оценки состояния и способы защиты компонентов окружающей
среды и человека от вредного воздействия антропогенных выбросов стационарных
и передвижных источников.
Учебное пособие предназначено для студентов направлений подготовки бака-
лавриата очной и заочной форм обучения 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие
процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» и 20.03.01 «Техносферная безопасность», а также для студентов других технических направлений, изу-
чающих дисциплины «Экологический мониторинг», «Экологическая токсикология».
Редактор Е. Н. Завьялова
Компьютерная верстка Л. Ю. Бутаковой
Для дизайна этикетки использованы материалы
из открытых интернет-источников
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Сводный темплан 2021 г. © ОмГТУ, 2021
Подписано к использованию 10.06.21.
Объем 1,58 Мб.
2
ВВЕДЕНИЕ
Защита окружающей среды – одна из главных задач современности.
В числе разнообразных составляющих экологического кризиса самым тре-
вожным является загрязнение компонентов окружающей природной среды:
атмосферы, гидросферы и почвы – токсикантами, образующимися в про-
цессе промышленного производства, а также при эксплуатации транспорт-
ных средств. В настоящее время выбросы энергетических систем, промыш-
ленных предприятий, транспорта в окружающую природную среду достиг-
ли того, что в некоторых районах, особенно в крупных промышленных го-
родах и в периоды неблагоприятных метеоусловий, уровни загрязнения
в несколько раз превышают допустимые гигиенические нормативы.
Несмотря на кажущуюся быструю адаптацию элементов биосферы
к внешним воздействиям, они могут существовать только в очень узком
диапазоне параметров окружающей среды. Человек, как один из элемен-
тов биосферы, с начала промышленной революции – в крупных городах –
и со второй половины ХХ века – повсеместно – ощущает ухудшение усло-
вий жизни из-за антропогенного загрязнения.
Острую тревогу вызывает прогрессивное загрязнение воздушного
бассейна. Атмосфера – самая подвижная составляющая окружающей при-
родной среды (ОПС), так как с воздушными массами загрязнение перено-
сится на большие расстояния от источников выброса. Поэтому охрана ат-
мосферного воздуха стала проблемой не отдельно взятой страны, а всего
человечества. Вопрос охраны атмосферного воздуха настолько актуален,
что ни один технологический проект не утверждается без наличия раздела
«Охрана воздушного бассейна» в проектной документации. Несмотря на
деление промышленных выбросов на технологические и вентиляционные,
состав и тех и других зависит от особенности технологических процессов,
а также свойств исходного сырья, объема выпускаемой продукции, коли-
чества технологических звеньев и др.
3
Анализ производственных процессов показал, что преобладающее ко-
личество загрязнений создают предприятия топливной отрасли промышлен-
ности, технологические установки, в которых используется любое органи-
ческое топливо, а также промышленные вентиляционные выбросы.
Технический прогресс привел к глобальному расходованию природ-
ных ресурсов, усугубил негативное влияние всех отраслей промышленно-
сти не только на воздушный бассейн, но и на водные объекты и почву.
Эти три компонента природной среды очень важны для здоровья челове-
ка, так как они определяют, чем человек дышит, какую пьет воду и какую
ест пищу.
Для предотвращения любых негативных последствий различной че-
ловеческой деятельности необходимо этап за этапом рассматривать и оце-
нивать как прямые, так и косвенные результаты любого воздействия.
Оценка воздействия выполняется для предупреждения возможной
деградации окружающей среды под влиянием намечаемой хозяйственной
деятельности, обеспечения экологической стабильности территории райо-
на размещения объекта строительства, создания благоприятных условий
жизни населения и должна предшествовать принятию решения об инве-
стициях в реализацию проекта. Оценка состояния компонентов окружаю-
щей среды является неотъемлемой частью их защиты от влияния на них
токсикантов различного антропогенного происхождения.
Для охраны окружающей среды и здоровья человека недостаточно
одной оценки воздействия токсикантов – необходимы мероприятия по со-
кращению или устранению этого воздействия.
В учебном пособии представлены различные источники загрязнения
окружающей среды антропогенного происхождения. Показаны методы
оценки воздействия токсикантов на атмосферный воздух, водные объекты
(как поверхностные, так и подземные), компоненты биосферы (раститель-
ный и животный мир), а также на здоровье человека. Также описаны ме-
тоды снижения воздействия загрязняющих веществ на природные ком-
плексы и живые организмы.
4
1. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОКСИКАНТОВ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
1.1. ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Главную опасность для окружающей среды и человека представляет
загрязнение атмосферы. Все более определяющую роль в состоянии воз-
душного бассейна крупных городов играет дорожно-транспортный ком-
плекс, в котором выброс от передвижных и стационарных источников со-
ставляет более 60 % от общих объемов всех выбросов по РФ.
Практически для всех отраслей хозяйства характерна низкая обеспе-
ченность очистки сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Промышлен-
ность Российской Федерации характеризуется высоким уровнем исполь-
зования оборотных систем водоснабжения, за счет которых происходит
экономия свежей воды.
Многие современные отрасли хозяйства производят токсичные жид-
кие отходы, для которых отсутствуют удовлетворительные технологии
очистки и, следовательно, требуется весьма длительная их изоляция до
времени наступления естественного распада или разложения. Такие отходы
размещаются в прудах-накопителях, испарителях и прочих подобных со-
оружениях, обеспечить изоляцию которых практически невозможно, осо-
бенно для больших объемов отходов. Такие сооружения неизбежно стано-
вятся источниками постоянного или эпизодического поступления отходов
в подземные и поверхностные воды.
В последнее время отмечается высокий уровень случаев экстремально
высокого загрязнения поверхностных вод, это связано со сбросами сточных
вод преимущественно предприятиями металлургической промышленности,
лесной промышленности, жилищно-коммунального хозяйства.
5
Деятельность предприятий металлургии, химии и нефтехимии, ма-
шиностроения, энергетики становится причиной загрязнения почв токси-
кантами промышленного происхождения.
Электроэнергетика
Основная доля энергии производится за счет сжигания природного
органосодержащего сырья – угля, нефти, газа, горючих сланцев, торфа,
а также использования энергии рек. Любой из современных способов про-
изводства, а также использования энергии в большей или меньшей степе-
ни обнаруживает определенные отрицательные воздействия на окружаю-
щую среду. Основными такими воздействиями можно считать загрязнение
атмосферы продуктами сгорания и тепловыми выбросами, загрязнение
водных объектов сточными водами, многообразное влияние водохрани-
лищ на прилегающие территории, электромагнитное влияние линий элек-
тропередач высокого напряжения, радиационную угрозу от атомных элек-
тростанций, изъятие из пользования территорий для энергопредприятий
и отходохранилищ, водохранилищ и др.
В энергетике основными источниками загрязнения являются тепловые
электростанции, производство энергии на которых сопровождается в первую
очередь загрязнением атмосферного воздуха такими токсикантами, как
диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота, сажа, пыль, а также наиболее
токсичные ингредиенты – оксид ванадия (V) и бенз(а)пирен.
Масштабное гидростроительство оказывает существенное влияние на
изменение микроклимата тех регионов, где оно проводится. При создании
крупных водохранилищ происходит затопление плодородных земель и по-
селений, изменение уровня грунтовых вод; нередки засоление или забола-
чивание почв и снижение их продуктивности. Затопление водохранили-
щами наземной растительности зачастую сопровождается ее разложением,
сменой состава видов водной флоры и фауны и резким изменением их
6
численности, приводит к эвтрофикации (насыщению биогенными элемен-
тами) водоемов.
Кроме того, энергетика потребляет огромное количество свежей во-
ды, 99 % которой используется на производство электрической и тепловой
энергии. Ежегодно расходуется около 30 млрд м3 воды, 65–70 % эконо-
мится за счет оборотного водоснабжения. Большая часть воды идет на
охлаждение различных агрегатов, в связи с чем тепловые электростанции
являются источниками теплового загрязнения. Со стоками в водоемы
сбрасываются взвеси, нефтепродукты, хлориды, сульфаты, соли тяжелых
металлов, сероводород, формальдегид.
Теплоэнергетика является многотоннажным поставщиком отходов.
Большинство золоотвалов угольных ТЭЦ в стране исчерпали свои мощно-
сти, подлежат закрытию и рекультивации. Процент утилизации золошла-
ковых отходов очень низок и продолжает снижаться. Многочисленные зо-
лошлакоотвалы являются источниками загрязнения подземных вод.
Черная металлургия
Черная металлургия оказывает воздействие на атмосферный воздух
и поверхностные воды, а также на уровень загрязнения подземных вод
и почв.
В основном в воздух от черной металлургии поступают оксид угле-
рода, твердые вещества, диоксид серы, оксид азота. Особенно существен-
на доля отрасли в выбросах шестивалентного хрома.
Около 75 % используемой воды расходуется на охлаждение метал-
лургических печей, при котором вода нагревается и практически не за-
грязняется. До 20 % воды используется на охлаждение прокатных станов
и удаление примесей, при этом вода и нагревается, и загрязняется метал-
лическими и растворенными примесями.
По объему сброса загрязненных сточных вод вклад черной металлур-
гии составляет около 7 % общего объема в целом по промышленности РФ.
7
Среди загрязняющих веществ имеются взвеси, сульфаты, хлориды, соеди-
нения железа, тяжелых металлов и т. д. Наблюдается существенное воз-
действие предприятий отрасли и на состояние подземных вод.
Зона загрязнения почвенных покровов крупными металлургическими
комбинатами прослеживается в радиусе до 60 км от источника загряз-
нения.
Цветная металлургия
Степень воздействия цветной металлургии на состояние природной
среды аналогична нагрузке на окружающую среду, которую оказывают
предприятия черной металлургии.
Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в ат-
мосферу около 3 000 тыс. т вредных веществ. На долю диоксида серы
приходится большая часть всех выбросов в атмосферу, образующихся при
переработке руд и концентратов. Существенна доля отрасли в выбросах
свинца и ртути.
В сбросе загрязненных промышленных сточных вод «вклад» цветной
металлургии составляет 6 % общего объема. Сточные воды предприятий
цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, флотореа-
гентами, большинство которых токсично (ксантогенаты, нефтепродукты
и др.), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т. д.), мы-
шьяком, фтором, ртутью, сурьмой, сульфатами, хлоридами и т. д.
Поскольку на горнодобывающих предприятиях отрасли продолжает
преобладать открытый способ добычи минерального сырья, они являются
самыми мощными источниками загрязнения почв – как по интенсивности,
так и по разнообразию загрязняющих веществ. Серьезным источником за-
грязнения почв остаются и хвостохранилища, где накапливается огромное
количество металлургических шлаков.
8
Нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая
промышленность
Воздействие на окружающую среду оказывает изъятие территорий
для строительства объектов нефтедобычи; выбросы загрязняющих веществ
в атмосферу, сбросы в поверхностные и подземные воды и почвы; захоро-
нение отходов бурения; аварийные разливы нефти.
Основное негативное воздействие предприятия нефтедобычи оказы-
вают на атмосферный воздух. Ежегодно отраслью выбрасывается около
1650 тыс. т, преимущественно углеводородов, оксида углерода, твердых
веществ.
Типичными причинами загрязнения поверхностных вод являются ава-
рии на буровых установках и магистральных газо- и нефтепроводах.
На долю нефтедобывающей промышленности приходится только 2 %
используемой свежей воды и 0,1 % сброса сточных вод.
Более 70 % всего объема токсичных отходов, образующихся на пред-
приятиях нефтедобычи, составляют буровой шлам и отходы бурения.
Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности загрязняют
атмосферу выбросами углеводородов, диоксида серы, оксида углерода,
оксидов азота.
Со сточными водами в водоемы поступает значительное количество
нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей
тяжелых металлов.
Нефтеперерабатывающие заводы являются источниками загрязнения
почвенных покровов нефтепродуктами.
Химическая и нефтехимическая промышленность
Основными источниками вредных выбросов в атмосферу в промыш-
ленности являются производство кислот (серной, соляной, азотной, фос-
форной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластмасс, красите-
лей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений,
растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола).
9
Структура выбросов такова: твердые вещества (зола, пыль неоргани-
ческая), жидкие и газообразные вещества, оксид углерода, летучие орга-
нические соединения, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды.
Для производств химии и нефтехимии характерными являются вы-
бросы металлической ртути, которые составляют около половины общего
объема выброса этого вещества промышленностью России, а также оксида
ванадия (V) и шестивалентного хрома, относящихся к веществам I класса
опасности.
Со стоками сбрасываются нефтепродукты, сульфаты, фосфор, цианиды,
роданиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром,
цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол,
фенол, поверхностно-активные вещества (ПАВ), пестициды. Загрязнение
подземных вод происходит через накопители предприятий.
К I классу опасности в качестве отходов отнесены шламы хромовых
соединений. Отходами II класса являются отработанные соляная и серная
кислоты, отходами III класса опасности являются дистиллированная жид-
кость и шлам производств кальцинированной соды. Цинксодержащие
шламы образуются при производстве вискозных волокон и в микробиоло-
гической промышленности. На гидролизных предприятиях микробиологи-
ческой промышленности образуется лигнин – отходы IV класса опасности.
Угольная промышленность
Основными направлениями негативного воздействия являются изъя-
тие из землепользования и нарушение земель; истощение водных ресурсов
и нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод;
загрязнение подземных и поверхностных водных объектов; загрязнение
воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными вещества-
ми при применении существующих технологических процессов добычи
и переработки; загрязнение почвы отходами добычи и обогащения угля
и сланца.
10