ГОУ ВПО
“МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э.БАУМАНА”
КАЛУЖСКИЙ ФИЛИАЛ
ФАКУЛЬТЕТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК
КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ
Реферат по экологическому мониторингуна тему
«Мониторинг химического состава атмосферногоаэрозоля промышленного города»
Выполнила: Самохина М.А.
Группа: ЭКД-91
Проверил: Шемель И.Г.
Калуга 2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Загрязнения атмосферного воздухапромышленными выбросами
Влияние атмосферных загрязнений наокружающую среду и здоровье населения
Мониторинг атмосферного аэрозоляпромышленного города
Заключение
Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
В современныхпромышленных городах воздушная среда загрязняется сложной смесью веществ,состав которой тесно связан с характером производств. Концентрации вредныхвеществ в воздухе подвержены резким колебаниям и зависят от целого ряда причин:технологического режима, состояния аппаратуры, наличия характера и мощностивентиляции, температуры, влажности и других факторов. Нередко из многообразиявеществ требуется выделить наиболее токсичные и определить их количественноесодержание. Все это свидетельствует о специфических трудностях, возникающих приисследовании воздушной среды и обуславливает высокие требования к качеству экологическогоконтроля. Для этого и существует мониторинг химического состава атмосферногоаэрозоля промышленных городов – система наблюдений за состоянием воздуха, егозагрязнением, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха.
ЗАГРЯЗНЕНИЯАТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫМИ ВЫБРОСАМИ
Загрязнению воздуха вопределенной степени подвержены все промышленно развитые страны. Воздух большихгородов, которым мы дышим, содержит огромное количество различных вредныхпримесей, аллергенов, взвешенных частиц и представляет собой аэрозоль.
Аэрозоли – этоаэродисперсные (коллоидные) системы, в которых неопределенно долгое время могутнаходиться во взвешенном состоянии твердые частицы (пыль), капельки жидкости,образующиеся либо при конденсации паров, либо при взаимодействии газовых сред,либо попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава.
Основными источникамиискусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются тепловые электростанции,которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы, которые выбрасываютв атмосферу пыль, сернистые и другие вредные газы, выделяющиеся при различныхтехнологических производственных процессах.
Черная металлургиявыплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферуразличных газов.
Загрязнение воздуха пыльюпри коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовыепечи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и с мокрым тушением кокса. Мокроетушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состависпользуемой воды.
В цветной металлургии приполучении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами отэлектролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количествогазообразных и пылевидных фтористых соединений.
Таблица 1 Загрязнители,выбрасываемые в атмосферу Земли (2005 г.)Загрязнители Масса, млн. т/год Естественные источники Частицы почвы и горных пород 100-500 Зола от лесных пожаров и сжигания сельскохозяйственных отходов 3-150 Сульфаты 300-200 Соли аммиака 80-270 Нитраты 60-430 Углеродные соединения растительного происхождения 75-200 Искусственные источники Твердые частицы дыма и промышленная пыль 580 Окислы углерода 360 Летучие углеводороды и другая органика 320 Окислы серы 160 Окислы азота 110 Сульфаты 75-200 Нитраты 30-35 Соединения фосфора 18 Сероводород 10 Аммиак 1 Фтористый водород 1
Воздушные выбросыпредприятий нефтедобывающей и нефтехимической промышленности содержат большоеколичество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс ватмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главнымобразом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Например, загрязнениеатмосферного воздуха углеводородами и сероводородом отмечается от металлическихрезервуаров сырьевых парков для нестабильной нефти, промежуточных и товарныхпарков для легковых нефтепродуктов.
Производство цемента истроительных материалов может являться источником загрязнения атмосферыразличной пылью. Основными технологическими процессами этих производствявляются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов ипродуктов в потоках горячих газов, что связано с выбросами пыли в атмосферныйвоздух.
/>
Рис.1. Загрязнениеатмосферы выбросами промышленных предприятий
К химическойпромышленности относится большая группа предприятий. Состав их промышленныхвыбросов весьма разнообразен. Основными выбросами от предприятий химическойпромышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид,аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород,сероуглерод, хлористые соединения фтористые соединения и др. Источникамизагрязнения атмосферного воздуха в сельских населенных местах являютсяживотноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы от производствамяса, энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельскомхозяйстве. В районе расположения помещений для содержания скота и птицы ватмосферный воздух могут поступать и распространяться на значительноерасстояние аммиак, сероуглерод и другие дурно пахнущие газы.
/>
Рис. 1. Валовые выбросызагрязняющих веществ атмосферу г. Калуги
К источникам загрязненияатмосферного воздуха пестицидами относятся склады, протравливание семян и самиполя, на которые в том или ином виде наносятся пестициды и минеральныеудобрения, а также хлопкоочистительные заводы.
Смог — аэрозоль,состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупныхгородах и промышленных центрах. Смог может образовываться практически при любыхприродных и климатических условиях в крупных городах и индустриальных центрах ссильным загрязнением воздуха. Наиболее вреден смог в тёплые периоды года, всолнечную безветренную погоду, когда верхние слои воздуха достаточно тёплые,чтобы останавливать вертикальную циркуляцию воздушных масс. Это явление частовстречается в городах, защищённых от ветров естественными преградами, например,холмами или горами. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Онстановится вредным, только когда чрезвычайно загрязнен токсическими примесями.
/>
Рис. 2. Структура валовыхвыбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Калуги
На долю автомобильноготранспорта приходится основная масса вредных выбросов. Резко выросло числоавтомобилей в городах, к чему основная часть городов оказались не готовы. Однаиз главных причин этого существенный износ автомобильной техники – почтисемьдесят процентов автомашин устарели и при работе их двигатели выбрасываютмассу вредных веществ. Другая причина – низкое качество производимогоотечественного бензина. Выхлопные газы – смесь приблизительно 200 веществ. Вних содержатся не сгоревшие либо не полностью сгоревшие углеводороды, долякоторых резко растет, если двигатель работает на малых оборотах либо в моментроста скорости на старте, т. е. Во время заторов и у красного сигналасветофора. Конкретно в этот момент, когда нажимают на акселератор, выделяетсябольше всего несгоревших частиц: приблизительно в 10 раз больше, чем при работемотора в обычном режиме. К несгоревшим газам относят и обыденную окисьуглерода, образующуюся в том либо ином количестве повсюду, где что-то сжигают.В выхлопных газах мотора, работающего на обычном бензине и при нормальномрежиме, содержится в среднем 2,7 % оксида углерода. При понижении скорости этадоля возрастает до 3,9 %, а на малом ходу – до 6,9 %.
ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Загрязнение воздухаоказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями:
1) доставляя аэрозольныечастицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листьярастений;
2) повышая кислотностьатмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химическогосостава почв и воды;
3) стимулируя такиехимические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительностиоблучения живых организмов вредоносными солнечными лучами;
4) изменяя в глобальноммасштабе состав и температуру атмосферы и создавая таким образом условия,неблагоприятные для выживания организмов.
Через дыхательную системув организм человека поступает кислород, который разносится гемоглобином(красными пигментами эритроцитов) к жизненно важным органам, и выводятсяпродукты жизнедеятельности, в частности углекислый газ. Дыхательная системасостоит из носовой полости, гортани, трахеи, бронхов и легких. В каждомздоровом легком насчитывается примерно 5 млн. альвеол (воздушных мешочков), вкоторых и происходит газовый обмен. Из альвеол кислород поступает в кровь, ауглекислота через них удаляется из крови и выбрасывается в воздух.
Дыхательная система имеетряд защитных механизмов, предохраняющих от воздействия загрязняющих веществ,содержащихся в воздухе. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы.Слизистая оболочка носовой полости, гортани и трахеи задерживает и растворяетмелкие частицы и некоторые вредные газы. Если в дыхательную систему попадаютзагрязняющие вещества, человек чихает и кашляет. Таким образом эвакуируютсязагрязненный воздух и слизь. К тому же верхние дыхательные пути выстланысотнями тонких ресничек мерцательного эпителия, находящихся в постоянномдвижении и перемещающих вверх по гортани слизь вместе с попавшей в дыхательнуюсистему грязью, которые либо проглатываются, либо удаляются наружу.
В зонах интенсивныхпылевых загрязнений возникает ряд специфических заболеваний. К ним, средипрочих, относятся силикоз и асбестоз, приводящие к изменению тканей легких.Силикоз вызывается кварцевой пылью с размерами частиц около 3 мкм. Асбестоз — иглами асбеста длиной более 5 мкм и сечением около 3 мкм. В отличие отхимически инертных частиц кварца и асбеста, действующих на организм чистомеханически, мельчайшие частицы металлов, или ионы металлов, вызываютобразование в крови токсических продуктов биохимических реакций.
Особеннораспространенными заболеваниями являются токсичные отравления свинцом, кадмием,алюминием, бериллием и их соединениями, а также вспышки инфекционныхзаболеваний у людей, имевших длительный контакт с пылью вольфрама, ванадия,титана и ряда шлаков металлургических производств. Многие виды пылейантропогенного происхождения являются причинами аллергических заболеваний. Приэтом аллергенами могут быть пыли как минерального, так и органическогопроисхождения.
От загрязнения воздухастрадают животные и растения. Под влиянием сернистого газа и серной кислотыпроисходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаютсяфотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насажденийи урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких ипродолжительных дозах воздействия растительность погибает. Гигроскопическиепыли могут обезвоживать поверхности листьев растений, образуя на них корку, чтонарушает естественные процессы обмена. Отложения ряда пылей препятствуют процессуфотосинтеза, отражая часть лучистой энергии в области длин волн 400-750 нм.Наоборот, пыли, типичные для городов, поглощают инфракрасное излучение,способствуя этим перегреву листьев растений. Все это нарушает нормальный водныйи температурный режим и в конечном счете снижает активность ферментовфотосинтеза.
Так называемые «кислые»дожди вызывают повышение кислотности почв, что снижает эффективностьприменяемых минеральных удобрений на пахотных землях, приводит к выпадениюнаиболее ценной части видового состава трав на долголетних культурных сенокосахи пастбищах
Ущерб, причиняемый биотепри выпадении кислотных осадков, наиболее заметно выражен в лесах и на озерах.Определенные виды деревьев, в частности сосны, особенно чувствительны кизменению кислотности почвы. От кислотных дождей сильно пострадали большиеплощади лесов в Новой Англии, Канаде и скандинавских странах. В некоторыхслучаях растения служат индикаторами подобных воздействий: листья покрываютсяпятнами или обесцвечиваются. Перенасыщение кислотами, связанное с весеннимстоком в озера и реки талых вод, может оказать пагубное воздействие на рыб идругие водные организмы.
МОНИТОРИНГАТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА
Для получения надежнойоценки загрязнения воздуха служит мониторинг атмосферного воздуха – системанаблюдений за состоянием воздуха, его загрязнением, а также оценка и прогнозсостояния атмосферного воздуха, его загрязнения. Согласно Закона «Об охранеатмосферного воздуха» РФ, государственный мониторинг атмосферного воздухаосуществляется специально уполномоченным федеральным органом исполнительнойвласти в области гидрометеорологии и смежных с ней областях. Основная цельмониторинга атмосферного воздуха – наблюдение за качеством воздушного бассейна,оценка, прогноз и выявление тенденций изменения состояния атмосферы дляпредупреждения негативных ситуаций, угрожающих здоровью людей и окружающейсреде.
Система анализа иуправления качеством атмосферного воздуха включает в себя следующие функции:
1) Сбор, анализ и ведениебазы данных выбросов предприятий и городского автотранспорта с регулярнымобследованием транспортных потоков на улицах города;
2)Проведение сводныхрасчетов полей приземных концентраций загрязняющих веществ с выявлением вкладовпредприятий и автотранспорта в загрязнение атмосферы;
3) Нормирование выбросовпредприятий с автоматическим формированием разрешений на выброс для всехпредприятий города;
4) Разработкуиндивидуальных томов ПДВ для предприятий города в виде автоматическихизвлечений из Сводного тома ПДВ, включающих комплексную оценку качестваатмосферного воздуха в районе расположения предприятий, вклады предприятий взагрязнение воздуха, мероприятия по снижению выбросов в атмосферу и пр.
5)Выявление виновниковсверхнормативных загрязнений атмосферного воздуха и рекомендации по снижениюсверхнормативных выбросов;
6) Разработку программы,ведение базы данных и аналитическую обработку результатов общегородскогомониторинга атмосферного воздуха;
7) Получениекартографического материала, характеризующего фактическое и прогнозное качествоатмосферного воздуха в городе;
/>
Рис. Результатмониторинга по ксилолу в г.Калуга
Во всех городахопределяются концентрации основных загрязняющих веществ (суммарные твердыечастицы, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота). Измеряются такжеконцентрации приоритетных специфических загрязняющих веществ: формальдегида,аммиака, фенола, сероводорода, сероуглерода. При выборе приоритетного перечняспецифических веществ учитывались, прежде всего, выбросы каждого вещества,размеры города, предельно допустимые концентрации, коэффициенты рассеивания. Вовсех контролируемых городах определяется содержание в воздухе свинца и кадмия,бензапирена, летучих органических соединений. В соответствии с рекомендациямиВсемирной организации здравоохранения проводятся регулярные наблюдения законцентрациями твердых частиц фракции РМ-10. Кроме того, регулярно определяетсякислотность атмосферных осадков, компоненты основного солевого состава исодержание в них тяжелых металлов. В районах с отсутствием или ограниченнымчислом станций, но характеризующихся значительными объемами выбросов вредныхвеществ в атмосферу от стационарных источников, в годы с устойчивым снежнымпокровом проводится режимная снегомерная съемка.
/>
Рис. Диаграмма выбросовдиоксида азота в г.Калуга
Разработанная действующаясистема инструментального мониторинга атмосферного воздуха удовлетворяеттребованиям как экологического, так и санитарно – эпидемиологического мониторинга.Это позволяет вести единую базу данных и ее аналитическую обработку.
Управленческие функциисистемы позволяют разработать мероприятия по снижению выбросов, обеспечиваютучет реальной экологической ситуации при разработке Генерального плана городов,перераспределения транспортных потоков и пр. Достоверная и оперативнаяинформация о качестве воздуха позволит администрации городов приниматьвзвешенные решения при оценке экологической допустимости строительства новыххозяйственных и жилых объектов, транспортных сетей, реконструкции иперепрофилирования существующих производств.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За последние сто лет ватмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона тонн кремния,полтора миллиона мышьяка, около миллиона тонн кобальта. Еще более было выброшенопыли, сажи, копоти, оксидов азота, углерода и серы. Только в США за год выбрасываетсяв воздух более 200.000.000т. различных загрязнений. Причем большинство выбрасываемыхи вредных веществ – ценное промышленное сырье. Только из оксида серы (IV),выделившегося вместе с дымами тепловых электростанций, можно было бы получатьболее половины производимой сейчас серной кислоты. Огорчительнее всего то, чтозапасы выбрасываемых элементов не бесконечны и просеивание их по всейповерхности планеты – экономический ущерб не только для ныне живущих, но ибудущих поколений; ведь рассеянные элементы навсегда потеряны дляпромышленности, так как выбыли из естественного кругооборота элементов.
В настоящее время наиболеераспространенный способ борьбы с загрязнениями воздуха заключается в удалениизагрязняющих веществ как можно дальше от места выброса. Это осуществляетсястроительством высоких труб на заводах и тепловых станциях. В охране воздухагородов и населенных пунктов важная роль принадлежит зеленым насаждениям изеленым зонам, расположенным вокруг от пыли, улучшают его газовый состав.
Однако все эти способы немогут полностью решить проблему охраны атмосферы. Фильтры, газо- и пылеуловителиприводят к скоплению огромных масс вредных веществ, которые куда-то надоскладировать. При этом происходит загрязнение почвы, поверхностных и грунтовых вод.Часть загрязняющих веществ не улавливается на фильтрах и попадает в воздух.
Воздушные массы не знаютгосударственных границ. Проблемы охраны воздуха затрагивают интересы всехстран.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ
1. Безуглая Э.Ю. Чем дышитпромышленный город. Л., 1991
2. Купаев В.И., Калачева О.А., СеминА.В. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг.Учебное пособие — Москва: РГОТУПС, 2003.- 222 с.
3. Пинигин М.А. Охрана атмосферноговоздуха. М., 1989
4. Степановских А.С. Прикладнаяэкология: охрана окружающей среды. Учебник для вузов — Москва: ЮНИТИ-ДАНА,2005.- 751 с.