Лабораторная работа 1
ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Общие теоретические сведения
Основные факторы воздействия на окружающую природную среду – это промышленность и транспорт. Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на территории России составляют 20,8 млн т, от передвижных источников – 13,2 млн т. Среди отраслей промышленности основными загрязняющими атмосферу можно назвать топливную и нефтехимическую, и энергетику (на их долю приходится соответственно 60 и 18 % от общего объема выбросов).
К основным процессам, которые происходят при воздействии транспорта и промышленности на окружающую среду, относят:
- горение, термогазодинамические процессы в двигателях, технологических печах и устройствах сжигания топлива;
- испарение, потери топлива при эксплуатации и обслуживании промышленно-транспортных объектов;
- виброакустические излучения движущихся объектов, частей машин, электромагнитное излучение электрических и электронных устройств;
- ландшафтные нарушения;
- каталитическую нейтрализацию, перегонку жидкостей, кристаллизацию и др.
Основным источником теплоты при сгорании топлива является окисление содержащихся в топливе атомов углерода, водорода, серы, азота (табл. 1). Кроме данных компонентов, в топливе могут содержаться кислородсодержащие соединения (спирты, эфиры), тяжелые металлы.
Таблица 1
Элементарный состав основных видов органического топлива
| Вид топлива | Состав горючей массы, % | ||||
| С | Н | О | N | S | |
| Древесина | 42,5 | 0,5 | – | ||
| Торф | 33,0 | 2,5 | 0,5 | ||
| Бурый уголь | 20,4 | 1,0 | 0,6 | ||
| Антрацит | 3,2 | 1,5 | 1,3 | ||
| Сланцы | 16,0 | 1,0 | |||
| Мазут | 0,5 | 0,5 | 1,0 |
Загрязнение – увеличение концентраций физических, химических, биологических компонентов выше уровня, который выводит природные системы из состояния равновесия (см. рисунок). Источник загрязнения – объект, от которого загрязняющие вещества поступают в окружающую среду (ОС).
Основные типы загрязнения биосферы
Основная масса загрязняющих веществ (SO2, CO, CO2, оксиды азота, альдегиды, кетоны, органические кислоты (при неполном сгорании топлива), бенз(а)пирен и др.) образуется в результате сжигания топлива. Состав отходящих дымовых газов очень разнообразен, зависит от вида сжигаемого топлива и протекающих химических реакций.
Вредное вещество – ингредиент, оказывающий негативное воздействие на биологические системы.
Фоновая концентрация – содержание загрязняющих веществ в ОС, определяемое суммой вклада всех (антропогенных и природных) источников загрязнения.
Токсиканты – вредные вещества или соединения, оказывающие ядовитое воздействие.
Суперэкотоксиканты – особо опасные токсичные вещества, концентрация которых определяется в микродозах.
Цель работы – расширение знаний о техногенном загрязнении окружающей среды, получение представления об основных механизмах и процессах образования загрязняющих веществ и отходов в технологических процессах, изучение механизмов и процессов образования загрязняющих веществ; овладение методикой количественного и качественного определения характера загрязнения окружающей среды.
Отходы производства и потребления
Все виды отходов, образующиеся в результате деятельности человека, классифицируют:
на отходы производства:
– остатки сырья, материалов, готовой продукции, образовавшиеся в технологическом процессе и полностью или частично утратившие свои потребительские свойства;
– побочные продукты физико-химической переработки сырья, получение которых не является целью технологического процесса; и потребления:
– различные изделия, комплектующие материалы, детали и прочее, которые по каким-либо причинам непригодны для дальнейшего использования; промышленного потребления:
– вышедшее из строя оборудование, металлолом, отработавшие свой временный ресурс изношенные изделия (или технически и бытового назначения морально устаревшие) изделия из различных материалов.
бытовые:
– пищевые остатки, изношенные изделия бытового назначения (обувь, макулатура), различного вида тара.
Отходы, образующиеся в процессе производственной деятельности, классифицируют:
1) по стадиям технологического процесса (добыча, переработка и т. д.);
2) способу переработки (термическая, химическая и т. д.);
3) отраслевому признаку (топливно-энергетического комплекса, транспортного и т. д.);
4) направлению утилизации (в качестве вторичных материальных или энергетических ресурсов); 5) классам опасности:
• отходы I класса опасности (чрезвычайно опасные);
• отходы II класса опасности (высокоопасные);
• отходы III класса опасности (умеренно опасные);
• отходы IV класса опасности (малоопасные);
• отходы V класса опасности (практически неопасные).
Задания
1. Овладеть методикой количественного и качественного определения образующихся веществ и отходов на предприятии (по материалам сбора информации или исходным данным).
2. Выяснить механизмы образования загрязняющих веществ (отходов) на предприятии.
3. Провести количественную и качественную оценку воздействия промышленно-транспортных объектов на атмосферу.
Ход выполнения работы
Используя методику расчета массы загрязняющих веществ, определите:
1. Количество образующихся веществ в результате сжигания 1 тыс. т приведенных в табл. 2 видов топлива (для проверки расчетов используйте формулу построения материального баланса). Работу выполняют по вариантам.
Таблица 2
Количество образующихся вредных веществ в результате сжигания различных видов топлива
| Вариант | Вид топлива | Масса топлива, тыс. т | Вариант | Вид топлива | Масса топлива, тыс. т |
| Древесина | Сланцы | 0,8 | |||
| Торф | Мазут | ||||
| Бурый уголь | 0,5 | Торф | 0,7 | ||
| Антрацит | Бурый уголь |
2. Вид топлива, в результате сжигания которого:
1-й вариант – выделяется наибольшее количество углекислого газа;
2-й вариант – потребляется наибольшее количество кислорода;
3-й вариант – выделяется наибольшее количество сернистого газа;
4-й вариант – потребляется наибольшее количество воздуха; 5-й вариант – выделяется наибольшее количество паров воды;
6-й вариант– потребляется наименьшее количество кислорода.
Контрольные вопросы
1. От каких факторов зависит величина выбросов загрязняющих веществ?
2. Какие виды загрязнений выделяют? Приведите примеры.
3. Какие вещества являются основными загрязнителями атмосферы?
4. Объясните механизм образования SO2, NOх, CO2 в процессе горения топлива.
5. С чем связано механическое загрязнение воздуха? Чем представлена минеральная составляющая топлива?
6. Как классифицируются отходы, образующиеся в процессе производственной деятельности?
7. Перечислите классы опасности загрязняющих веществ.
8. Какие отрасли промышленности вносят основную долю в загрязнение атмосферного воздуха?