МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

КАФЕДРА ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ

Расчетно-графическая работа

«Расчет выброса загрязняющего вещества в атмосферу от

Стационарного источника» по дисциплине «Основы экологии»:

Выполнила: ст.гр. А-455

Осадчая В..

Преподаватель:

Дмитриенко М. П.

Одесса – 2011

.

Содержание

Литература 22

Расчетно-графическая работа состоит:

Раздел 1. Теоретическая часть.

1. Атмосферный воздух, его состав и значение.

2. Источники загрязнения атмосферы.

3. Последствия загрязнения атмосферы.

4. Архитектурно-планировочные мероприятия по снижению загрязнения атмосферного воздуха.

Раздел 2. Выполнение индивидуального задания.

3.1 Характеристика объекта.

3.2. Расчет индивидуального задания

Вывод

1. Атмосферный воздух. Антропогенное влияние на атмосферный воздух.

Ат­мосфера — тонкая газовая оболочка, окружающая Землю, разделена на несколько сферических слоев. Около 95% массы воздуха приходится на внутренний слой — тропосферу, простирающуюся вверх над поверх­ностью Земли примерно на 17 километров (11 миль).

Около 99% объема чистого сухого воздуха в тропосфере состоит из двух газов: азота (78%) и кислорода (21%). Остающийся объем воздуха в тропосфере содержит немного менее 1% аргона, около 0,035% диоксида углерода и незначительное количество О₃, СН₄ и т.д. Воздух в тропосфере со­держит также водяные пары в коли­честве, меняющемся от 0,01% у хо­лодных полюсов до 5% во влажных тропиках.

Огромные массы воздуха в тропо­сфере находятся в постоянном движе­нии, так как нагретый солнцем воз­дух поднимается и замещается холод­ным. Физические процессы, вызыва­ющие эти перемещения воздуха в тро­посфере, являются ключевыми фак­торами, определяющими земные кли­мат и погоду. Они также влияют на типы и распределе­ние вредных химических веществ в тропосфере.

По мере перемещения над земной поверхностью чистый воздух впиты­вает в себя ничтожные количества различных химических веществ, как природного, так и антропогенного происхождения. Попав в тропосферу, эти потенциальные загрязнители воз­духа перемешиваются по вертикали и горизонтали и часто вступают в хими­ческие реакции друг с другом или с другими естественными компонента­ми атмосферы. Движение и турбулен­тное перемешивание воздуха помога­ют разбавлению потенциальных за­грязнителей, однако долгоживущие загрязнители переносятся на большие расстояния, прежде чем осаждаются на земную поверхность в виде твер­дых частиц, капелек жидкости или химических веществ, растворенных в осадках.

Второй слой атмосферы, распола­гающийся на высоте от 17 до 48 к­м, называет­ся стратосферой. Он со­держит небольшое количество газооб­разного озона (О₃), который отфиль­тровывает около 99% поступающей вредной ультрафиолетовой (УФ) ра­диации с λ < 290 нм. Нали­чие этого тонкого озонового слоя в стратосфере защищает нас от жест кого УФ, который вызывает рак кожи и катарак­ту глаз. Этот глобальный солнечный зонтик предохраняет также от повреждений растения и вод­ные организмы.

Поглощая высокоэнергетическую УФ радиацию, стратосферный озон предохраняет также большую часть кислорода в тропосфере от превраще­ния в озон. В приземном слое озон формируется в тропо­сфере как компонент городского смога, губительно действует на растения, дыхательную систему людей и других животных, а также на материалы, та­кие, как резина. Таким образом, наше здоровье зависит от наличия необхо­димого количества «хорошего» озона в стратосфере и от отсутствия «плохо­го» озона в тропосфере. К сожалению, наша деятельность уменьшает количе­ство стратосферного озона и увеличи­вает его содержание тропосфере.

Состав, температура и способ­ность к самоочищению земной атмос­феры меняются с момента формиро­вания планеты. Однако в течение по­следних двух столетий, и особенно в течение последних пятидесяти лет, атмосфера претерпела максимальные изменения, обусловленные деятель­ностью человека, в частности сжига­нием ископаемого топлива, лесов и другой растительности, обезлесени­ем, развитием промышленности и сельского хозяйства

В тех случаях, ког­да концентрация нормальных состав­ляющих атмосферы либо химических веществ, попавших в атмосферу или образовавшихся в ней, доходит до уровня, наносящего вред людям, жи­вотным, растениям, металлам, кам­ням или другим материалам, соответ­ствующие вещества считаются загрязнителями воздуха.

В тропосфере насчитываются сот­ни загрязнителей. Однако наиболь­шее загрязнение открытого воздуха вызывают девять основных классов загрязнителей:

1. Оксид углерода СО (II) и диоксид углерода СО₂ (IV).

2. Оксиды серы SO₂ (IV) и SO₃ (VI).

3. Оксиды азота NO (II), NO₂ (IV) и закись азо­та (N₂О).

4. Летучие органические соединения (ЛОС). Сотни составляющих, та­кие, как метан (СН­₄), бензин (С₆Н₆), хлорфторуглероды (ХФУ) и халоны, содержащие бром.

5. Взвешенные частицы: тыся­чи различных типов твердых час­тиц, таких, как пыль (почвы), са­жа (углерод), асбест, соли свинца, мышьяка, кадмия, нитратные (NO₃^-) и сульфатные (S0₄^2-) со­ли и жидкие капельки химических веществ, такие, как сернистая кисло­та (H₂SO₃), нефть, полихлориро-ванные дифенилы, диоксины и различные пестициды.

6. Фотохимические окислители. Озон (О₃), пероксиацетилнитраты, перекись водорода (Н₂О₂), ра­дикал гидроксила (ОН^-) и альде­гиды, такие, как формальдегид (СН₂О), образующийся в атмос­фере при взаимодействии кислорода, оксидов азота и летучих гид­рокарбонатов под влиянием сол­нечного света.

7. Радиоактивные вещества. Радон-222, йод-131, стронций-90, плутоний-239 и другие радиоизотопы, попадающие в атмосферу в форме газов или взвешенных частиц.

Каждое из этих химических ве­ществ может рассматриваться как первичный или вторичный загрязни­тель. Первичные загрязнители воз­духа, такие, как диоксид серы, не­посредственно попадают в воздух в результате природных или антропогенных процессов. Вторичные за­грязнители воздуха, такие, как сер­ная кислота, образуются уже в возду­хе в результате химических реакций между первичными загрязнителями и одной или несколькими составляю­щими воздуха.

Источники загрязнения атмосферного воздуха.

Естественными источ­никами загрязнителей открытого воз­духа являются лесные пожары, реакции вызы­ваемые молниями, пыльца, переноси­мая на большие расстояния, ветровая эрозия почв, извержения вулканов, испарение летучих органических со­ставляющих с листьев (главным обра­зом терпеновых гидрокарбонатов, от­ветственных за запах сосен и других растений), продукты бактериального разложения органических веществ, морские брызги (частицы сульфатов или солей) и естественная радиоактив­ность (газ радон-222 из отложений урана, фосфатов и гранита).

Большинство выбросов в атмосфе­ру от естественных источников, разбросанных по всему земному шару, растворяются и рассеиваются в атмосфере и редко достигают концентраций, способных нанести серьезный ущерб. Исключением являются массивные внедрения в атмосферу диок­сида серы и взвешенных частиц во время сильных вулканических извер­жений и проникновение радиоактив­ного газа радон-222 внутрь зданий.

В индустриальных странах боль­шинство этих загрязнителей поступает в атмосферу при сжигании ископаемо­го топлива на электростанциях и промышленных предприятиях (стацио­нарные источники) и в автотранспор­те (передвижные источники). При сго­рании ископаемого топлива в атмосфе­ру выбрасываются диоксид углерода, оксиды азота (образуются при нагрева­нии кислорода и азота), диоксид серы (особенно при сгорании угля и некото­рых сортов нефти). Если сгорание не­полное, оно сопровождается также вы­бросами окиси углерода, сажи (частиц углерода) и различных углеводородов (включая метан). В развивающихся странах, особенно в сельских местностях, где живет больше половины на­селения Земли, основным источником загрязнений (особенно СО₂, СО и ок­сидами азота) является сжигание дров, навоза и соломы в примитивных печах и на кострах.

Выжигание лесов и саванных трав в тропических и субтропических регионах для создания новых полей и пастбищ оборачивается поступлением в атмосферу больших количеств диоксида углерода, окиси углерода, ок­сидов азота и метана. Кроме того, при сведении лесов оксид азота выде­ляется из почвы. Он выделяется также при разбрасывании по полю бога­тых азотом удобрений. Значительное количество метана попадает в атмос­феру из желудков животных и при анаэробном разложении во влажных рисовых чеках.

Недавно стало понятно, что сотни необычных загрязнителей воздуха когут представлять угрозу здоровью людей при вдыхании их в течение длительного

периода. Эти токсичные соединения включают раз­личные летучие органические вещества (особенно хлорированные уг­леводороды, такие, как хлороформ, четыреххлористый углерод и метиленхлор) и различные типы взвешен­ных твердых частиц (особенно тон­кие частицы ядовитых металлов и ас­беста), содержащихся в атмосфере в ничтожных количествах.

Не все химические вещества обяза­тельно вредны, а некоторые, вероят­но, растворяются или преобразуются таким образом, что не представляют существенного риска для здоровья че­ловека. Однако, изучая только 20 ви­дов веществ из 329, включенных в спи­сок, Агентство охраны окружающей среды определило, что эти загрязните­ли вызывают каждый год 3000 случаев рака. Наибольшему риску от воздейст­вия этих веществ подвергаются люди, работающие на металлургических, хи­мических, целлюлозно-бумажных и нефтеперегонных предприятиях или живущие в непосредственной близо­сти от них. До сих пор для ограниче­ния выбросов этих загрязнителей при­лагалось мало усилий.

Последствия загрязнения атмосферного воздуха

Ущерб здоровью человека. Деградированная городская среда оказывает комплексное вредное воздействие на здоровье населения вследствие загрязнения атмосферного воздуха, воды, дефицита солнечных лучей, а также в результате действия стрессовые факторы, обусловленные напряженным ритмом жизни, скученностью населения, недостаток зеленых насаждений и т.п.. Степень распространения многих болезней в мегаполисах намного больше, чем в малых городах или селах. Уровень инфекционных заболеваний, а также бронхита, астмы и аллергических болезней в городах вдвое выше, чем в селах.

Загрязнение воздушного бассейна является ключевым фактором отрицательного влияния на состояние естественной среды города. По данным Всемирной организации здравоохранения от 40 до 50% заболеваний человека в данное время связано с ростом антропогенной нагрузки.

Ды­хательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волосики в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захваты­вает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Меха­низм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхатель­ной системы. Верхний дыхательный тракт выстлан сотнями тысяч тонких укутанных слизью ворсинок, которые называются ресничками. Они непре­рывно колышутся взад и вперед, пе­ренося в рот слизь и пойманные за­грязнители, которые затем проглаты­ваются или выплевываются.

Но годы курения и воздействия за­грязнителей воздуха могут перегру­зить или разрушить эти естественные защитные механизмы, вызвав множе­ство болезней дыхательной системы, таких, как рак легких, хронические бронхиты и эмфизема, или способст­вуя развитию этих болезней. Пожи­лые люди, дети, беременные женщины и люди, страдающие болезнями серд­ца, астмой или другими респиратор­ными заболеваниями, особенно чувст­вительны к загрязнению воздуха.

Вдыхание озона — компонента фотохимического смога — вызывает кашель, одышку, раздраже­ние носоглотки и осложняет хрониче­ские болезни, такие, как астма, брон­хиты, эмфизема, сердечная недоста­точность. Исследования на животных показывают также, что озон повреж­дает легочные ткани и ослабляет им­мунную систему. Работа на открытом воздухе в местностях, где количество озона превышает безопасные уровни (0,12 частицы на миллион за час), усиливает эти эффекты.

Ущерб растительности. Некото­рые газообразные загрязнители, та­кие, как диоксид серы, оксиды азота, озон и пероксиацетилнитраты, нано­сят прямой ущерб листьям культур­ных растений и деревьев, когда попа­дают в их поры. Длительное воздействие на листья и хвою загрязнителей воздуха мо­жет также разрушить восковую обо­лочку, которая помогает предотвра­тить избыточные потери воды и сни­зить ущерб от болезней, бактерий, за­сух и морозов. В штатах Среднего Запада потери урожая пшеницы, ку­курузы, сои и земляного ореха,

обусловленные озоном и кислотными осадками.

Постоянное воздействие загрязни­телей воздуха препятствует фотосин­тезу и росту растений, поглощению питательных веществ и приводит к тому, что листья и хвоя желтеют и опадают. Хвойные деревья, особенно на больших высотах, очень чувстви­тельны к воздействию загрязнителей воздуха вследствие большой продол­жительности жизни и круглогодично­му воздействию загрязненного воздуха на их иглы.

Помимо непосредственного по­вреждения листьев и хвои кислотные осадки могут вымывать из почв жиз­ненно важные питательные вещества, такие, как кальций, магний и натрий, и убивать жизненно важные почвен­ные микроорганизмы. Они также служат причиной попадания в по­чвенные воды ионов алюминия, пора­жающих тонкие корневые волоски, препятствуя тем самым всасыванию воды и питательных веществ из по­чвы и делая деревья более чувстви­тельными к засухе, морозу, насеко­мым, грибам, мхам и болезням. Этот косвенный ущерб, ослаб­ляющий деревья, считается намного более опасным по сравнению с пря­мым ущербом от загрязнения возду­ха. Длительное воздействие высоких концентраций разнообразных загряз­няющих веществ способно уничтожить все деревья и растительность на некоторой территории.

Эффект длительного воздействия многочисленных загрязнителей возду­ха на деревья может оставаться неза­меченным несколько десятилетий. За­тем внезапно большая часть деревьев начинает погибать из-за истощения питательных веществ в почвах и повы­шенной чувствительности к бактери­ям, болезням, грибам, мхам и засухам.

Ущерб водоемам. Кислотные осадки оказывают пагубное влияние на водные организмы пресноводных озер и рек, особенно в областях, где почвы и воды не обладают устойчиво­стью по отношению к кислотам. Первым признаком избыточной кислотности является уменьшение числа пиявок, моллю­сков и насекомых — важного факто­ра здоровья озер. Это создает условия для последующего исчезновения различных видов рыб, таких, как фо­рель, щука и санфиш.

В значительной степени ущерб, на­несенный водоемам Северного полушария, является следствием кислот­ного шока. Кислотный шок вызывает­ся внезапным притоком в озера больших объемов высококислотной воды (наряду с токсичным алюминием, вы­мытым из почвы) во время весеннего снеготаяния или в период сильных до­ждей, сменивших засуху. Алюминий, вымытый из почв и донных осадков, убивает рыб, засоряя их жабры.

В Норвегии и Швеции по крайней мере 68 тыс. озер либо вовсе лишены рыб, либо утратили восстановитель­ную способность из-за их повышен­ной кислотности.

Избыточный приток нитратов в ре­зультате выпадения кислотных осад­ков является главной угрозой для мно­гих видов растений и рыб в озерах и эстуариях, таких, как Чесапикский за­лив. Нитраты стимулируют рост водорослей и фитоплактона, которые дела­ют воду мутной и лишают придонные растения солнечного света. Когда во­доросли отмирают, их разложение поглощающими кислород бактериями истощает запасы растворенного в воде кислорода, вызывая гибель рыб и дру­гих аэробных организмов.

Ущерб материалам. Ежегодно ущерб, причиняемый различным материалам загрязнением воздуха, ис­числяется миллионами долларов. Огромное количество са­жи и пыли обусловливает необходи­мость дорогой чистки. Бесценные мраморные статуи, исторические зда­ния и витражи во всем мире подвер­гаются пагубному воздействию за­грязненного воздуха.

Без соответствующего ухода и по­краски такие металлы, как железо и сталь, используемые для изготовле­ния железнодорожных рельсов, опор мостов и эстакад, коррелируют и теря­ют прочность из-за загрязнения возду­ха. Различные загрязнители воздуха ухудшают качество кожи, резины, бу­маги, краски и тканей, таких, как хло­пок, вискоза и нейлон.

Современное экологическое состояние Украины

Нынешнюю экологическую ситуацию в Украине можно охарактеризовать

как кризисную, которая формировалась на протяжении длительного периода через пренебрежения объективных законов развития и отображения природно-ресурсного комплекса Украины.

Низкий уровень экологического понимания общества, привели к значительной деградации окружающей среды Украины, сверхнормативного загрязнения поверхностных и подземных вод, воздуха и земель, накопление в больших количествах вредных, в том числе высокотоксичных, отходов производства.

В Украине в 1996 году было выброшено в атмосферу приблизительно 6,34 млн. тонн загрязняющих веществ, в том числе 4,76 млн. тонн – со стационарных источников, 1,58 млн. тонн – от передвижных. За период 1992-1996 гг. общий объем выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух сократился от стационарных источников на 45% , от передвижных – на 12%. Последние выбрасывают 85% свинца, 49% оксида углерода и 31% углеводородов. С отраслей промышленности наибольше загрязняют атмосферу энергетика (32%), металлургия (27%), угольная промышленность (23%). Украина занимает восьмое место в мире как эмитер СО₂ в энергетической отрасли, ее часть составляет 2,35% общемировых выбросов этого вещества энергетикой.

Рост выбросов в городе приведет к ухудшению состояния атмосферного воздуха. Основным направлением охраны воздушного бассейна города от загрязнения является уменьшение выбросов в атмосферу стационарными источниками промышленности, коммунального хозяйства и передвижными источниками.