ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.03.2019
Просмотров: 1234
Скачиваний: 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
ЭКОЛОГИЯ
Методические указания
к выполнению практической работы
«Расчет рассеивания химических веществ
в приземном слое атмосферы»
для студентов очной формы обучения
по всем направлениям подготовки
Брянск 2016
- 2 -
УДК 574
Экология: Расчет рассеивания химических веществ в призем-
ном слое атмосферы [Текст] + [Электронный ресурс]: методические
указания к выполнению практической работы для студентов очной
формы обучения по всем направлениям подготовки. – Брянск: БГТУ,
2016. – 28 с.
Разработали:
А.В. Корсаков,
доктор биол. наук, проф.
Л.И. Пугач,
канд. физ.-мат. наук, доц.
Е.С. Зяблова, ст. преп.
Рекомендовано кафедрой "Безопасность жизнедеятельности
и химия" БГТУ (протокол № 6 от 28.01.2016 г.)
Методические указания публикуются в авторской редакции
- 3 -
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современная эпоха характеризуется обострением противоречий
между техносферой и окружающей средой, между имеющимся про-
мышленным потенциалом и возможностями его безопасного и эф-
фективного использования [5].
Атмосфера всегда содержит определенное количество загряз-
няющих веществ (поллютантов), поступающих от естественных и ан-
тропогенных источников. Загрязняющее вещество (поллютант) –
один из видов загрязнителей, любое химическое вещество или
соединение, которое находится в объекте окружающей среды в
количествах, превышающих фоновые значения и вызывающие тем
самым химическое загрязнение [5].
К числу примесей, выделяемых естественными источниками,
относят пыль (растительного, вулканического, космического проис-
хождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли);
туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканиче-
ского происхождения; различные продукты растительного, животно-
го и микробиологического происхождения и др. [3, 6-11].
Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями за-
грязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека.
Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и мно-
гочисленностью источников. Если в начале XX в. в промышленности
применялось 19 химических элементов, то в середине века промыш-
ленное производство стало использовать около 50 элементов, а в 70-х
годах – практически все элементы таблицы Менделеева [3, 6-11]. Это
существенно сказалось на составе промышленных выбросов и приве-
ло к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэро-
золями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями,
не существующими и не образующимися в природе, радиоактивны-
ми, канцерогенными, бактериологическими и другими ксенобиоти-
ками [3, 6-11].
Особенно острой проблема загрязнения атмосферы стала во вто-
рой половине XX в., т.е. в период научно–технического прогресса,
характеризующегося чрезвычайно высокими темпами роста промыш-
ленного производства, выработки и потребления электроэнергии, что
в свою очередь связано со сжиганием большего объема углеводород-
ного топлива и образования различных химических веществ (поллю-
- 4 -
тантов), основная масса которых выбрасывается в атмосферу с по-
мощью дымовых труб, что и приводит к ее загрязнению [3, 6-11].
В настоящее время в мировом регистре химических веществ
Chemical Abstracts Service (CAS REGISTRY) зарегистрировано около
103 млн. названий и ежедневно в регистр добавляется около 15
тыс. новых веществ! [1]. В промышленных масштабах (более 1000
тонн в год) в биосферу ежегодно попадает, по экспертным оценкам
не менее 150 тыс. ксенобиотиков (в том числе 2-3 тыс. новых) [1]. Ес-
ли в период до1965 г. количество зарегистрированных химических
веществ ежегодно увеличивалось, в среднем, на 300 тысяч, в период
с 1976 по1990 гг. – на 670 тысяч, в период с 1991 по 2005 гг. – на
1 млн., то за последние 10 лет (2006-2015 г.) – это количество превы-
шает 7,5 млн. химических веществ в год [1].
Технологические газы после выхода из труб подчиняются зако-
нам турбулентной диффузии. По мере удаления от трубы в направле-
нии распространения промышленных выбросов условно выделяют
три зоны загрязнения атмосферы [5]:
1) переброса факела выбросов, характеризующаяся относитель-
но невысоким содержанием химических веществ в приземном слое
атмосферы;
2) задымления с максимальным содержанием химических ве-
ществ;
3) зона постепенного снижения уровня загрязнения.
Токсико-химическое (преимущественно газо-аэрозольное) за-
грязнение окружающей среды представляет собой большую опас-
ность для здоровья человека [5]. По данным Всемирной организации
здравоохранения, до 30 % всех заболеваний являются следствием
экологического неблагополучия, особенно в местах наиболее агрес-
сивного техногенного химического загрязнения [5].
По данным Государственного доклада Министерства природных
ресурсов и экологии РФ "О состоянии и об охране окружающей сре-
ды РФ в 2013 гг." [2] 57 % городского населения России подвергается
высокому и очень высокому уровню загрязнения атмосферного воз-
духа
.
48 % населения Брянской области проживают на территориях
повышенного и высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха
[2]. Свыше 10 предельно допустимых концентраций (ПДК) по таким
химическим веществам, как бенз(а)пирен, свинец, формальдегид, фе-
нол, оксид и диоксид азота, фтористый и хлористый водород, этил-
бензол, сероводород, сероуглерод, взвешенные вещества и сажа под-
- 5 -
вергаются 17% населения в 37 городах РФ (при максимальных кон-
центрациях до 100 ПДК), от 5 до 10 ПДК – 49% в 129 городах, до 5
ПДК – 15% в 35 городах и ниже 1 ПДК – 19% населения в 47 городах
страны [2].
В данных методических указаниях показан расчет ожидаемой
концентрации химических веществ (поллютантов) в приземном слое
атмосферы в зависимости от расстояния до источника и от метеоро-
логических условий по ОНД – 86 [4].
Методические указания состоят из пяти частей. В первой части
рассмотрены основные источники загрязнения атмосферы. Во второй
части изложены основные свойства некоторых химических веществ
(поллютантов) и их воздействие на организм человека. В третьей час-
ти представлены санитарно-гигиенические показатели загрязнения
атмосферы. Четвертая часть посвящена методике расчета рассеивания
химических веществ в приземном слое атмосферы при работе тепло-
вых электростанций (ТЭС). В пятой части приводится список реко-
мендуемой литературы и приложения.
Выполнение практической работы рассчитано на 6 часов (с от-
ветами на теоретические вопросы).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Основные источники загрязнения атмосферы
Промышленные (топливно-энергетические, машиностроитель-
ные, газовые, нефтеперерабатывающие, угольные) предприятия и
транспорт (авио-, автотранспорт, железнодорожный) являются ос-
новными источниками техногенного химического загрязнения окру-
жающей среды. Так, среднегодовой выброс химических веществ от
источников сжигания топлив составляет 250 млн т (газов и аэрозолей)
в России и около 1 трл т в мире [5], что превышает естественные вы-
бросы от вулканов около 4 тыс. раз (вулканы в среднем за год выбра-
сывают в атмосферу Земли 90 млн т газов и 165 млн т мелкодисперс-
ного тепла) [5]. Кроме того, большая часть химических веществ от
продуктов сжигания топлив (бензапирен, тяжелые металлы, полицик-
лические ароматические углеводороды, полихлорированные диокси-
ны, формальдегид, фенол и др.) крайне агрессивна, чем от естествен-
ных выбросов (оксид углерода, азота, пыль) и оказывает мутагенное и