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.
Атмосферный воздух, его состав и значение.
Источники загрязнения атмосферы.
Последствия загрязнения атмосферы.
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 (S042-) 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.