К физическому загрязнению относят термическое (тепловое), световое, шумовое, вибрационное, электромагнитное, ионизирующее загрязнения.
Тепловое загрязнение – изменение температуры среды в связи с выбросами нагретых или охлажденных газов, воздуха, воды в окружающую среду. Примером могут служить выпуски теплых вод от различных энергетических установок (тепловые, атомные станции, котельные) в водные объекты. Повышение температуры оказывает существенное влияние на термический и биологический режимы в водных объектах, нарушаются условия нереста рыб, повышается зараженность их паразитами, снижается количество растворенного кислорода и т.д.
Источниками повышения температуры грунтов являются подземное строительство, прокладка коммуникаций. Повышение температуры грунтов стимулирует деятельность микроорганизмов, которые являются агентами коррозии различных коммуникаций.
Световое загрязнение – нарушение естественной освещенности среды. Приводит к нарушению ритмов активности живых организмов. Увеличение мутности воды в водных объектах снижает поступление солнечного света на глубину и фотосинтез водной растительности.
Шумовое загрязнение. Звук – как физическое явление, представляет собой волновое движение упругой среды. Шум – всякого рода звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину. Звуковой диапазон частоты, который воспринимает ухо человека – составляет от 16 до 20000 Гц. Звуковые волны с частотой ниже 20 Гц называют инфразвуковыми, выше 20000 – ультразвуковыми.
Громкость звука зависит от амплитуды звуковых колебаний. Звуковое воздействие оценивают относительной интенсивностью звука (уровень шума), которую численно выражают в децибелах (дБ).
Источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия, бытовая техника и др. Мощными источниками шума являются аэропорты, наибольший шум создают самолеты при взлете. Интенсивный шум создает железнодорожный транспорт. В жилых помещениях большое число источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, громкие разговоры и т. д.
Шум отрицательно воздействует на здоровье человека. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. При уровне шума более 90 дБ происходит постепенное ослабление слуха, заболевание нервной, сердечно-сосудистой системы, психические расстройства и др.
Особенно существенны последствия воздействия инфразвука и ультразвука. Инфразвук вызывает резонанс в различных внутренних органах человека, нарушается зрение, функциональное состояние нервной системы, внутренних органов, происходит нервное возбуждение, и др.
Вибрационное загрязнение – связано с акустическими колебаниями разных частот и инфразвуковыми колебаниями. Источниками инфразвуковых колебаний, и связанной с ними вибрации являются компрессорные, насосные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, градирни, турбины дизельных электростанций. Вибрации распространяются по металлическим конструкциям оборудования и через их основания достигают фундаментов общественных и жилых зданий, передаются на ограждающие конструкции отдельных помещений.
Вибрации негативно воздействуют на людей, вызывают раздражающее действие и служат помехой в работе и отдыхе. При передаче вибраций происходит неравномерная осадка фундаментов и оснований, что может привести к деформации и разрушению инженерных сооружений.
Электромагнитное загрязнение. Развитие энергетики, электроники и радиотехники вызвало загрязнение окружающей среды электромагнитными полями. Главными их источниками являются электростанции и подстанции, телевизионные и радиолокационные станции, высоковольтные линии электропередач, электротранспорт и др.
Мерой воздействия электромагнитных полей является напряженность поля. Поля повышенной напряженности оказывают негативное воздействие на организм человека, вызывают расстройства нервной системы, головную боль, утомляемость, развитие неврозов, бессонницу и т.д.
Ионизирующее излучение – это такое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию в ней ионов (положительно или отрицательно заряженных частиц) из нейтральных атомов или молекул. Различают несколько видов ионизирующего излучения.
Гамма-излучение представляет собой поток электромагнитных волн, имеет высокую проникающую способность, скорость распространения его близка к скорости света. В воздухе может распространяться на сотни метров, свободно проходить через тело человека и других организмов.
Бета-излучение – составляет поток отрицательно заряженных частичек – электронов, проникает в воздухе на несколько метров, а в живых тканях и воде на несколько миллиметров.
Альфа- излучение – это поток положительно заряженных частичек (ядер атомов гелия), проникающая способность их небольшая, а ионизирующая способность огромна, поэтому наибольшую опасность они представляют при попадании внутрь организма.
Воздействие ионизирующего излучения на человека приводит к его облучению. Количественной оценкой ионизации организма является доза облучения. Поглощенная доза облучения – это количество энергии радиации, поглощенное единицей массы облучаемого тела. Единицей измерения поглощенной дозы является грей.
Под воздействием ионизирующего излучения происходит ионизация веществ в теле организма на молекулярном уровне, вызывая сильные изменения (в зависимости от дозы облучения) в ядрах клеток, нарушая их нормальное функционирование.
Различают облучение внешнее, когда источник облучения находится вне организма и внутреннее, когда источник облучения находится внутри организма, попадая туда с воздухом, водой, пищей, медицинскими препаратами.
До середины 20 века основными источниками ионизирующего излучения были природные источники – космические лучи и горные породы. Но и тогда уровни радиации значительно отличались, достигая наибольших значений в районах месторождений урановых руд, радиоактивных сланцев, фосфоритов, кристаллических пород и т. д.
В настоящее время источники радиоактивного излучения, созданные человеком, привели к повышению естественного радиационного фона.
Дозы облучения населения от природных источников зависят от высоты городов над уровнем моря, геологического строения территории. Для жителей горных районов уровень облучения от космических лучей возрастает. Экипажи самолетов и пассажиры, которые часто летают на высотах 8 – 11 км, могут получать значительные дозы радиации.
Повышение дозы облучения от природных источников может быть вызвано использованием при строительстве зданий, дорог или при планировке территорий строительных материалов с высоким содержанием радионуклидов.
Опасным природным источником внутреннего облучения является газ радон. Это радиоактивный газ, продукт радиоактивного распада радия и тория. В настоящее время выявлено, что на всех континентах во многих помещениях он присутствует. Он поступает из горных пород оснований зданий и сооружений и накапливается в подвалах и помещениях первых этажей, особенно при их недостаточной вентиляции, а также через трещины щели в стенах и перекрытиях поступает на другие этажи. Источниками радона также являются строительные материалы, из которых построены здания и сооружения.
Источники радиоактивного излучения, созданные человеком.
Радиационные аэрозоли, которые поступают в атмосферу при испытаниях ядерного оружия. Несмотря на то, что объем испытаний ядерного оружия сократился, по сравнению с 50 – 60 годами XX ст., на поверхность Земли продолжают поступать из стратосферы долгоживущие радионуклиды, способствуя повышению радиационного фона.
Источники ионизирующего излучения используют во многих приборах, оборудовании в народном хозяйстве, гражданской обороне, строительстве, исследовательских целях и т. д.
Распространенным источником облучения являются медицинские процедуры (особенно рентгенологическое обследование). Дозы облучения во многом зависят от квалификации персонала и состояния оборудования.
Атомная энергетика вносит существенный вклад в повышение радиационного фона: при складировании отходов, образующихся при добыче и обогащении урановых руд, производстве ядерного топлива, при захоронении отработанного ядерного топлива и отслужившего срок эксплуатации оборудования АЭС, но наибольшую опасность представляют аварии на атомных электростанциях.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС (которую оценивают, как наибольшую техногенную катастрофу в истории человечества) произошло радиоактивное загрязнение значительных территорий, как в нашей стране, так и за рубежом. В атмосферу в составе выбросов поступило более 500 радионуклидов с различными периодами полураспада. Радиационный фон вблизи места аварии в тысячи раз превышал природный радиационный фон, что привело к необходимости отселения жителей близ лежащих районов.
Расчетная часть
Цель работы:
1) разработать поведение примеси загрязняющих веществ в атмосфере; установить зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий, от местоположения источника выбросов, особенностей газовоздушной смеси, выходящей из источника, орографических и метеорологических параметров, режима работы предприятия;
2) определить расстояния от n – го источника выброса, на котором концентрация ί - го вредного вещества достигнет максимального значения;
3) разработать комплекс атмосферных мероприятий по снижению уровня концентрации, провести контрольные расчеты, подтверждающие достаточность мероприятия.
Основные понятия
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) – количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.
Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) – это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании.
Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.
Зона повышенной концентрации (ЗПК) - территория с уровнем концентрации больше одного ПДК.
Атмосферные мероприятия - комплекс организационно-технических решений, направленных на снижение уровня воздействия на воздушный бассейн.
По условию нам дано:
| № источника | Координаты источника | Параметры источника выброса | Параметры ГВС | Наименование вещества | Фактический выброс M, г/с | ПДКс.с., мг/м3 | ||||
| x | y | Высота H, м | Диаметр устья D, м | Скорость ω0, м/с | Расход V1, м3/с | Температура выбросов T, °С | ||||
| 0,7 | 2,79 | 0,56 | Кислота серная | 0,56 | 0,1 | |||||
| 0,5 | 3,64 | 0,85 | Кислота серная | 0,003 | 0,1 | |||||
| 1,24 | 4,68 | 1,45 | Метанол | 0,47 | 0, 5 | |||||
| Этилбензол | 0,03 | 0,02 | ||||||||
| Зола | 0,79 | 0,02 |
Расчеты
1. По теореме Пифагора рассчитаем расстояние между источниками:
Расстояние между первым и вторым источниками – 8,6 м.
Расстояние между вторым и третьим источниками – 524,8 м.
Расстояние между первым и третьим источниками – 525,2 м.
2. Определим максимальное значения приземной концентрации i – го химического вещества Смi, мг/м3
Для первого и второго источников серной кислоты т. к. они находятся на расстоянии менее 10 м друг от друга и выбрасываю одно и то же вещество (серную кислоту) расчет будем вести по формуле:
m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от параметров ƒ, υм:
=0,8
Подставим полученные данные в исходную формулу:
Приземная концентрация метанола
=0,52
Подставим полученные данные в исходную формулу:
Приземная концентрация этиленбензола
=0,8
Подставим полученные данные в исходную формулу:
Приземная концентрация золы
=0,8
Подставим полученные данные в исходную формулу:
3. Определение расстояния Х м (n), м, от n – го источника выброса, на котором приземная концентрация Смi, мг/м3 , достигнет максимального значения.
Определим расстояние для I источника выброса:
, 
при ƒ < 100
Определим расстояние для II источника выброса:
при ƒ < 100
≤ 0,5 → α = 2,48 (1 + 0,28 
е)
4. Разработка комплекса атмосферных мероприятий
; 
; соотношение 0,197/0,1=1,97. Уровень загрязнения воздуха по серной кислоте 1,97 ПДК > 1.
Для серной кислоты соотношение > 1, т.е. создается повышенный уровень загрязнения. Необходимо пылегазоочистное оборудование на источнике I, средний эффект очистки которого 80%, а именно, пылеосадительная камера. Проверим эффективность мероприятия:
Соотношение 0,081/0,1 = 0,81. Уровень загрязнения воздуха по серной кислоте стал 0,81 ПДК < 1, т.е. данное мероприятие эффективно.
; 
; соотношение 0,175/0,5=0,35. Уровень загрязнения воздуха по метанолу 0,35 ПДК <1, т.е. загрязнение по метанолу отсутствует.
; 
; соотношение 0,011/0,02=0,55. Уровень загрязнения воздуха по этиленбензолу 0,55 ПДК <1, т.е. загрязнение по этиленбензолу отсутствует.
; 
; соотношение 0,293/0,02=14,65. Уровень загрязнения воздуха по золе 14,65 ПДК > 1.
Для золы соотношение > 1, т.е. создается повышенный уровень загрязнения. Достаточно пылегазоочистное оборудование на источник 2, средний эффект очистки которого 95%, а именно, цыклон. Проверим эффективность мероприятия:
Соотношение 0,006/0,02 = 0,3. Уровень загрязнения воздуха по золе стал 0,3 ПДК < 1, т.е. данное мероприятие эффективно.
Список использованной литературы
Основная:
1. Валова (Копылова) В.Д. Экология: учебник. – М.: ИТК «Дашков и К», 2007. – 352 с.
2. Колеснико С.И. Экология: учебное пособие. – М.: ИТК «Дашков и К»: Академцентр, 2008. – 384 с.
3. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 602 с.
4. Маринченко А.В. Экология. – М. ИТК «Дашков и К», 2008. – 328 с.
5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: Агентство "ФАИР", 1998. - 320 с.
6. Абросимова О.В., Макарова А.А. Практикум по экологии. – Саратов: СГТУ, 2008. – 60 с.
7. Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа, Человек. Техника. – М.: Экономика, 2007. – 510 с.
8. Инженерная защита окружающей среды: Учеб. Пособие/ Под ред. О.Г. Воробьева. – Спб.: Изд-во «Лань», 2002. – 288 с.
Дополнительная:
1.Доклады о состоянии окружающей природной среды - в Российской Федерации, Саратовской области, Саратове, 2000 - 2001гг.
2.Экология, охрана природы и экологическая безопасность / Под общ.ред. В.И.Данилова-Данильяна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 744 с. (В 2-х кн.).
3. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. - 512 с.
4. Биологический контроль окружающей среды. Бионидикация и биотестирование / под ред. О.П. Мелеховой, Е.И. Егоровой. – М.: Изд. Центр «Академия», 2007. – 288 с.