 |
|
Оцінка найбільш небезпечного компоненту відпрацьованих газів
МІНІСТРЕСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ХЕРСОНСЬКА ДЕРЖАВНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ
КАФЕДРА СУДНОВОДІННЯ,ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
| Шифр ____________ Реєстр. № _________ | Затверджую Перший проректор інституту ____________професор Л.Б. Кулікова ____________________. 20__ р. |
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
До проведення практичного заняття № 2
Тема: Екологічна експертиза джерела викидів шкідливих компонентів відпрацьованих газів СЕУ в атмосферу
Дисципліна Екологія та охорона навколишнього середовища
Підготовки магістрів за скороченою формо навчання
Магістрів
Факультет «Судноводіння»
Галузь знань 0701 «Транспорт і транспортна інфраструктура»
Напрям 8.070104 «Морський та річковий транспорт»
Спеціальність 8.100301 «Судноводіння»
Курс п’ятий (дев’ятийсеместр)
П’ятий (десятий семестр)
Форма навчання денна (заочна)
Херсон 2012
Методичні вказівки до проведення практичних занять з дисципліни «Екологія та охорона навколишнього середовища» розробив згідно навчального плану і галузевого стандарту вищої освіти підготовки магістрів зі спеціальності 8.100301 «Судноводіння» з напряму 8.070104 «Морський та річковий транспорт» д.т.н., професор, завідуючий кафедри Судноводіння, охорони праці та навколишнього середовища Лєонов В.Є..
Методичні вказівки розглянуто і ухвалено на засіданні кафедри судноводіння, охорона праці та навколишнього середовища,
протокол № 1 від 31.08.2011 р.
Декан факультету судноводіння,
К.п.н., доцент В.В. Чернявський
____ ___________ 20____ р.
Начальник навчально-методичного
Відділу В.В. Черненко
____ ___________ 20____ р.
Завідувач кафедри судноводіння,
Охорони праці та навколишнього
Середовища д.т.н., професор В.Є. Лєонов
____ ___________ 20____ р.
Вступ
Сучасне суспільство характеризується як суспільство споживчого характеру, причому незалежно від суспільно-політичного і державного устрою. Це суперечить принципу взаємодії людини з навколишнім середовищем, біосферою. Звідси слідують глобальні екологічні проблеми, деградація навколишнього середовища, вичерпання ресурсів не поновного характеру, хімічне, біологічне, радіоактивне забруднення, зниження продуктивності біоресурсів, імунної системи людини. Збиток, що завдається навколишньому середовищу, розподіляється між оболонками Землі приблизно таким чином [1, 7]:
· повітряний басейн 70%
· гідросфера 20%
· атмосфера 10%
У роботі приведена класифікація джерел шкідливих викидів, методика розрахунку розсіювання в атмосфері шкідливих речовин, принципи проведення санітарно-гігієнічної оцінки джерела шкідливого викиду, визначення граничнодопустимих викидів за шкідливими компонентами, розробки інженерних методів захисту навколишнього середовища [2, 6, 8, 11].
Мета роботи
· освоїти методику розрахунку розсіювання шкідливих компонентів в атмосферному повітрі;
· визначити максимальні концентрації шкідливих речовин в приземному шарі атмосфери;
· виконати санітарно-гігієнічну оцінку джерела шкідливого викиду;
· розрахувати гранично-допустимі викиди по шкідливих речовинах;
· розробити технічні рекомендації по захисту повітряного басейну [6];
· вивчити Додаток VI до Марпол 73/78.
Теоретична частина
У атмосферному повітрі під дією зовнішніх і внутрішніх чинників постійно протікають гідродинамічні, теплові, електромагнітні, хімічні і фотохімічні процеси, від яких залежить температура, тиск, швидкість переміщення повітряних мас і його хімічний склад. Атмосфера на сотні кілометрів тягнеться навколо Землі, її маса складає 5,3 . 1015 тонн. Це 1 . 10-6 маси нашої планети. Щільність, вологість, тиск, температура, швидкість переміщення і хімічний склад атмосфери неоднакові і залежать від висоти шару чи атмосфери над Землею (рисунок 1).
Умовно повітряний атмосферний басейн можна розділити на 5 сфер [7]:
- тропосфера;
- стратосфера;
- мезосфера;
- термосфера;
- екзосфера.
Джерела забруднення атмосферного повітря підрозділяють на дві групи:
- природні;
- антропогенні.
До природних відносяться – лісові пожежі, запорошені бурі, землетруси, урагани, морські бурі, космічний пил, виверження вулканів.
До антропогенних – промисловість, транспорт, сільське господарство, військово-промисловий комплекс.
Рисунок 1 – Зміна температури, тиску і щільності атмосферного повітря залежно від відстані над поверхнею землі [11]
Для характеристики будь-якого джерела шкідливого викиду розроблена структура викидів згідно [2].
Викиди шкідливих речовин в атмосферу характеризують по чотирьох ознаках (таблиця 1):
- по агрегатному стану;
- по хімічному складу;
- за розміром часток пилу та фрагментів аерозолів;
- по масі викиду.
Шкідливі речовини класифікуються по наступним ознакам:
- по характеру дії;
- по ступеню небезпечної дії на людину.
Для забезпечення екологічної безпеки, створення нормальних, здорових умов праці і відпочинку розроблені граничні рівні забруднення повітряного басейну – граничнодопустимі концентрації (ГДК).
Таблиця 1 – Класифікація шкідливих викидів [2]
| Характеристика | Код | Компоненти | Код | Компоненти | Код |
| По агрегатному стану - газоподібні - рідкі - тверді | А К Т | ||||
| По хімічному складу SО2 СО NО2 F і його сполучення СS2 Н2s Сl2 НСN Нg і його з'єднання | (01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) | NН3 Миш'як ΣУВ УВ перед. УВ непред. УВ аром. Орг. що вмістять О-сполучення Орг. що вмістять N-сполучення Фенол | (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) | Смолисті речовини Кислоти Луги Рb і його сполучення Сажа Ме і їх сполучення Пил Інші | (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) |
| За розміром частинок, dr, мкм < 0,5 від 0,5 до 3 від 3 до 10 від 10 до 50 понад 50 | (1) (2) (3) (4) (5) | ||||
| По масі речовини, кг/година < 1 від 1 до 10 від 10 до 100 від 100 до 1000 від 1000 до 10000 понад 10000 | (1) (2) (3) (4) (5) (6) |
ГДК нормується в:
- робочій зоні [1];
- населеній місцевості [10].
ГДК в населеній місцевості підрозділяється на:
- ОБРД (орієнтовно-безпечний рівень дії);
- середньодобова (с/д);
- максимально-разова (м/р).
ГДК в робочій зоні – це максимальна концентрація шкідливої речовини, яка протягом щоденної роботи (крім вихідних і святкових днів) не більше 8 годин на добу, не більше 41 години в тиждень не погіршує здоров'я, не призводить до дискомфорту праці, а при тривалій дії не призводить до професійних захворювань.
ГДКм/р – основна характеристика небезпеки шкідливої речовини, встановлюється при короткочасній (не більше 20 хв.) дії атмосферних домішок.
ГДКс/д – встановлена для попередження загальнотоксичного впливу речовини на організм людини.
По видах шкідливі речовини підрозділяються на:
- речовини односпрямованої дії;
- речовини різноспрямованої дії.
У разі одночасної присутності в газоповітряних середовищах речовин односпрямованої дії санітарна оцінка в конкретному промисловому регіоні або населеній місцевості визначається наступною нерівністю:
С1/Сгдк1 + С2/Сгдк2 + С3/Сгдк3 +… + Сn/Сгдкn ≤ 1, (1)
а для речовин різноспрямованої дії санітарна оцінка лімітується тим шкідливим компонентом, для якого ГДК має найменше значення:
Сi ≤ Ciгдкmin. (2)
Людина піддається комбінованій дії шкідливих речовин. Можливі наступні різновиди цих дій [7]:
- сумація, адитивна дія;
- синергізм;
- антагонізм.
У наслідок згорання моторного палива в суднових енергосилових установках утворюються відпрацьовані гази, що містять сажу, оксиди сірі, азоту, вуглецю, вуглеводні. За умовами екологічної безпеки відпрацьовані гази перед викидом в атмосферу мають бути очищені до безпечного рівня дії на навколишнє середовище.
Гранично-допустимий викид (ГДВ), мг/с, визначається за рівнянням:
ГДВ = М = Сi . VВГ, мг/с, (3)
де Сi – концентрація шкідливої речовини i-того вигляду в газоповітряній суміші, що викидається в атмосферу, мг/м3;
VВГ – об'ємна витрата відпрацьованих газів, що викидається в атмосферу, м3/с.
При цьому необхідно враховувати концентрацію шкідливих речовин в атмосфері від інших джерел, щоб дотримувалася умова:
Сi + Сiф ≤ ГДКiс/д, (4)
де Сiф – фонова концентрація i-ої речовини в атмосферному повітрі, мг/м3;
ГДКiс/д - середньодобова граничнодопустима концентрація i-ої речовини
Промислові об'єкти, що є джерелами виділення шкідливих речовин, розташовуються з підвітряного боку від житлових масивів і відокремлюються від житлової забудови санітарно-захисними зонами.
Відповідно до санітарної класифікації підприємств встановлюються розміри санітарно-захисних зон від 50 м до 1 км. Територія санітарно-захисної зони має бути упорядкована і озеленює. У ній допускається розміщувати підприємства із виробництвами меншого класу шкідливості, за умови аналогічного характеру шкідливості, а також будівлі, управління, магазини. Не можна розміщувати житлові будівлі.
Розміри санітарно-захисних зон (Х, м), встановлені відповідно до «Санітарних норм проектування промислових підприємств», повинні підтвердитися розрахунками. Отриманий за розрахунком розмір зони має бути скоректований на розу вітрів району розташування підприємства за формулою:
Х = Хi · Р/Р0, (5)
де Хi - розрахункова відстань від джерела забруднення до межі санітарно-захисної зони без урахування поправки на розу вітрів, м;
Р – середньорічна повторюваність напрямів вітрів даного румба, %;
Р0 – повторюваність напрямів вітрів одного румба при круговій розі вітрів,%
Якщо розмір санітарно-захисної зони для підприємства більше встановленого, то необхідно переглянути проект підприємства і забезпечити зниження викидів шкідливих речовин або збільшити висоту викиду, аби забезпечити вимоги норм по чистоті повітряного басейну в зоні житлової забудови.
Практична частина
Оцінка найбільш небезпечного компоненту відпрацьованих газів
Для виявлення найбільш небезпечного забруднювача атмосфери відпрацьованими газами необхідно всі інгредієнти привести до узагальненого показника шкідливості:
η1 = Gі / СГДКı, (6)
де Gі – маса виділеної шкідливої речовини в одиницю часу, мг/с;
СГДКı – ГДК шкідливої речовини, мг/м3.
Найбільш небезпечною речовиною є те, яке має максимальне значення узагальненого показника
η1 > η2 ≥ ... ηi,
де η1 – найбільш небезпечний компонент.
Екологічна оцінка джерела викиду шкідливої речовини в атмосферу проводиться шляхом розрахунку розсіювання шкідливості в атмосфері. При цьому величина найбільшої концентрації кожної шкідливої речовини
(Сmax, мг/м3) в приземному шарі атмосфери не повинна перевищувати середньодобової ГДК для населеної місцевості шкідливої речовини в атмосферному повітрі, встановленої санітарними нормами проектування промислових підприємств. Для крупних міст з населенням більше 200 тисяч чоловік, а також в місцях розміщення крупних санаторіїв і будинків відпочинку:
Сimax ≤ 0,8СГДКс/д.
Для решти випадків:
Сimax ≤ СГДКс/д.
Приземний шар обмежений заввишки не вище за два метри від поверхні землі.
Розрахунок розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі проводять по методиці [8, 11].