Атмосфера. Источники загрязнения атмосферы.
Атмосфера – газовая оболочка Земли, масса 5.9 * 10^15 тонн
Слои: тропосфера (10-18км над морем, т=+40..-50), стратосфера (возд разряжен, темп выше, осн часть атмосф озона, темп до +10), мезосфера (темп ниже, выше 50км), термосфера (темп повыш, без верхней границы)
Состояние атмосферы определяет режим поверхности земли. Атмосфера является жизненной средой и выполняет функцию защиты жизни от воздействия открытого космоса. Дозирует поступление солнечной энергии
Источники загрязнения:
- естественные
- внеземные (космич пыль)
-земные
-морские(испарения)
-континентальные
-органические (животные, растения, дым)
-неорганич (вулканы, выветривание)
-антропогенные
-радиоактивные (урановая руда, ядерное оружие, аварии на АЭС, проникающая радиация)
-прочие (транспорт, быт, пром-ть)
Нормирование примесей в атмосферном воздухе
Для предотвращения загрязнения атмосферы в России в законодательстве установлены ПДК загрязняющих веществ.
Санпин – санит нормы и правила
ГН – гигиенические нормативы
ПДК – такая концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного или неприятного воздействия, не вызывает патологических действий и заболеваний
ПП
– промышленная площадка
РЗ – рабочая зона
СЗЗ – санитарно-защитная зона
АВ – атмосферный воздух
ПДКпп = 0.3 ПДКрз
ПДКав: ПДКмр – максимальная разовая, ПДКсс – средне-суточная ПДК
ПДКмр – предотвращает рефлекторные реакции человека – удушье, изм-ние чувств-ти глаз, судороги
Время усреднения – 20мин
ПДКсс – предотвращает обще-токсичное (астма), концерогенное (злокач опухоли), мутагенное (изм-ние органов) воздействие на человека
В местах массового отдыха (курорты) в качестве нормы 0.8ПДКав
СЗЗ – зона такой протяженности и направленности, который позволяет снизить ПДК до нормативного состояния. Как правило, по периметру СЗЗ стоят деревья
Ci <= ПДКi, Ci – концентрация i-го вещества
На границе СЗЗ при наличии веществ однонаправленного действия сумма С/ПДК по I – меньше или равно 1
Протяженность СЗЗ зависит от класса опасности предприятия:
1 – 1км, 2 – 500м, 3 – 300м, 4 – 100м, 5 – 50м
РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
Для конкретного источника выброса в атмосферу устанавливается предельно допустимый выброс ПДВ, т.е. такое кол-во вещества, которое может содержать выброс конкретного источника, при котором не будет превышена ПДК
ПДВ устанавливается с учетом фонового загрязнения в совокупности источников выброса в данном населенном пункте и с учетом развития промышленных предприятий
ПДВ [грамм/с] – единица массы/единица времени
ПДК [грамм/м^3] – единица массы на объем
Максимальная предельная концентрация:
С =( A*M*F*m*n )/ (H^2 *кубкорень(V*дельтаТ)
А – коэф, учитывающий рассеивающее свойство атмосферы (в зав-ти от климатич зоны)
М – мощность выброса (грамм/с) – расход выбрасываемого в атмосферу вещества
М = (См*H^2*кубкорень(М*дельтаТ)) / (A*F*m*n)
F – коэф, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере
m и n – коэф, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса (из трубы)
Н – высота трубы
V – полный объем выбрасываемых газов на срезе трубы (м^3/с)
дельтаТ – разница температур выбрасываемой смеси и окружающей среды
ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ
Вредные веществе могут находиться в воздухе: -в парообразном виде
- в виде аэрозоли (твердые или взвеш частицы в воздухе)
Пыль – аэрозоль из тв
Туман – аэрозоль из взвеш
Очищающие приборы:
-сухие пылеуловители
-мокрые пылеуловители
-фильтры
-электрофильтры
Степени очистки:
- грубая очистка – частицы < 50мкм
- средняя – частицы 10..50мкм
- тонкая - < 10мкм
Для оценки эффективность очистки газов применяют след. показатели: (7шт)
- общая эффективность Ню = (Свх - Свых)/Свх
-фракционная эффективность Нюi = (Свхi - Свыхi)/Свхi)
-коэффициент проскока K = Свых/Свх
- гидравлическое сопротивление дельтаР = Рвх-Рвых
- удельная теплоемкость
- производительность по очищаемому газу
- энергоемкость
СУХИЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ. ЦИКЛОН – ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ
- Гравитационные – для осаждения частиц используются силы тяжести (пылеосадочная камера) – для грубой очистки, эффект-ть 40-50%
- Инерционные – для осаждения частиц используются инерционные силы
-пылевой мешок
-жалюзиционный мешок
Эффект-ть
80%
Воздух ударяется о жалюзиц решетки, частицы теряют кинетич энергию, часть воздуха очищается, часть выходит с большей концентрацией пыли
-Центробежные – центробежные силы. Циклон
Э
ффективность
80-90%
МОКРЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕРИ. СКРУББЕР ВЕНТУРИ – ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Для тонкой и средней очистки – частицы 1мкм и больше
Принцип действия заключается в осаждении частиц пыли на поверхность капель или пленки жидкости за счет сил инерции и Броуновского движения
+: простота и эффект-ть очистки
-: необходим оборотный цикл водоснабжения
нельзя исп-ть при низких температурах
коррозия
-Форсуночные и центробежные скрубберы
-Аппараты ударно-инерционного типа
-Барботажно-пенные аппараты
-Скрубберы Вентури
Эффект-ть 80-90%
Для средней очистки – 99%
Шлам – мокрый шлак
ФИЛЬТРЫ – ТИПЫ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Фильтрация – процесс пропускания твердых или жидких веществ через пористые перегородки
Основной + - их универсальность
Типы фильтров:
-волокнистые – пористые перегородки, составленные из беспорядочно расположенных, но более-менее равно распределенных по объему волокон, которые принимают участие в осаждении частиц (фильтры объемного действия)
-тканевые (Т до 500-600К) – рукавный фильтр, главный элемент – рукав
-зернистые
-зернистые насадочные (насыпные) фильтры – улавленные частицы не связаны жестко
-жесткие пористые фильтры – частицы связаны – самые дорогие
ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ - ТИПЫ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Единственный аппарат для пылеулавливания, использующий электрические силы
с
права
коронирующие электроды.
слева осадительный электрод
При подаче напряжения происходит пробой, возникает коронный заряд, происходит ионизация
(ионизированный воздух выступает в роли перегородки)
+: высокая степень фильтрации, распространены в пром-ти, универсальность
-: не подходит для взрывоопасного производства, скачки напряжения (высокая чувствит-ть)
ГИДРОСФЕРА. ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
Гидросфера – водная оболочка Земли, состоит из океанов, морей, рек, болот и т.д., расположена между литосферой и атмосферой
Водопользование – использование воды без извлечения ее из водоема
Водопотребление – использование воды, при котором часть ее теряется безвозвратно
Экологически важные свойства воды(10):
-личностные свойства (может находиться в трех состояниях, формирует климатич зоны, меняется t
-чрезвычайно высокая растворяющая способность (получение растворов)
-при замерзании воды объем увелич, при плавлении льда уменьш (наводнения, изм-ния уровня воды, меняется среда водоема)
-при 4град максим плотность воды
-высокая теплота плавления льда – все климатич изменения плавные
-наивысшая среди тв и жидк тел удельная теплоемкость и наивысшая среди жидкостей теплопроводность (аккумулятор энергии)
-высокое поверхностное натяжение – благодаря этому происходит пищеварительный процесс
-полная прозрачность воды для видимой части солнечного спектра
-вода является источником газообразного кислорода
-несжимаемость – поддержание формы внутренних органов