Оценка качества окружающей среды

Очистка и утилизация отходящих газов.

1. Воздействие вредных  газов на здоровье человека.

Примеси, поступающие в  атмосферу, оказывают различное  токсическое воздействие на организм человека.

Оксид углерода CO. Воздействует на нервную и сердечно – сосудистую системы, вызывает удушье (соединяется с гемоглобином крови, который становится неспособным переносить кислород к тканям). Бесцветный газ, не имеет запаха. Первичные симптомы отравления оксидом углерода – появление болей в голове, при больших концентрациях – ощущение пульса в висках, головокружение.

Оксиды азота N_xO_y. Основной выбрасываемый оксид NO₂ бурого цвета газ с резким запахом, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Первый признак отравления – лёгкий кашель. При повышении концентрации оксидов азота – сильный кашель, рвота, иногда головная боль.

Диоксид серы SO₂. Бесцветный газ с резким запахом, уже в малых концентрациях создаёт неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Углеводороды. В малых концентрациях снижают активность, вызывают головную боль, головокружение, раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Особую опасность представляют канцерогенные вещества, например, бензапирен (C₂₀H₁₂).

Пыль различного состава  и происхождения. Особую опасность представляют для человека тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5 – 10 мкм, легко проникающие дыхания.

 

2. Очистка газовых выбросов от  пыли.

Очистка газовых выбросов от пыли осуществляется в циклонах и с  помощью фильтров.

Циклоны – это аппараты, в которые газовый поток вводится через входной патрубок внутрь корпуса и совершает там вращательно – поступательное движение к бункеру. Под действием центробежной силы на стенке образуется пылевой слой. Очищенный газовый поток выбрасывается из циклона через выходную трубу в атмосферу.

Для фильтрования газов от пыли используют различные фильтры: тканевые, с набивкой или с насыпным фильтрующим слоем. Наиболее совершенные аппараты для очистки газов от пыли и туманов.

 

3. Очистка выбросов  от газообразных вредных примесей 

Очистка выбросов от газообразных вредных  примесей осуществляется следующими методами:

- абсорбция – растворение выбросов в жидких растворителях. Абсорбция проводится в термических или вакуумных десорберах. Например, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлороводорода, фтороводорода используют в качестве абсорбента воду, для улавливания водяных паров используют раствор серной кислоты.

- хемосорбция – химическое связывание газообразных примесей растворами реагентов с образованием малолетучих или малорастворимых соединений. Например, очистка газовоздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково – щелочного реагента:

H₂S + Na₄As₂S₅O₂ → Na₄As₂S₆O + H₂O

 

- адсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси твёрдыми веществами. Требования к адсорбентам: большая адсорбционная способность, селективность, химическая инертность, механическая прочность, способность к регенерации, низкая стоимость. Наиболее распространённые адсорбенты – активированные угли, силикагели, алюмосиликаты. С увеличением температуры адсорбционная способность снижается.

- каталитические  методы очистки основаны на использовании катализаторов, ускоряющих химические реакции. Каталитические методы используют для нейтрализации выхлопных газов автомобилей, т. е. превращения токсичных оксидов азота NO  и углерода CO в нетоксичные вещества: газообразный азот N₂ и диоксид углерода CO₂. При этом используют различные катализаторы: медно – никелевые сплав, платину на глинозёме, медь, никель, хром и др.        

 

 

Отделение и утилизация твёрдых отходов.

Методы отделения твёрдой фазы.

1. Гравитационные методы.

Седиментация – осаждение частиц твёрдой фазы под действием гравитационного поля. Для улучшения отделения твёрдой фазы дисперсных систем седиментацией необходимо применение специальных веществ – флокулянтов, способствующих агрегации или флокуляции частиц и увеличению скорости их осаждения. Флокулянты – это водорастворимые полимеры с полярными концевыми функциональными группами.

Фильтрация. Фильтрами называют устройства, в которых очистка жидкостей от частиц твёрдой фазы осуществляется в процессе их протекания через перегородку, имеющую сквозные микроканалы (поры). Движущей силой процесса фильтрования является разность значений давления по обе стороны фильтровальной перегородки. Применение фильтрования для выделения осадка зависит от размера частиц и характера их агрегации. Существуют сетчатые, волокнистые и зернистые фильтры.

2. Центробежные методы.

Центрифугирование – разделение твёрдых и жидких фаз суспензий в поле центробежных сил. Центрифугирование осуществляется в аппаратах двух типов: центрифугах и гидроциклонах. Скорость движения частиц, в первую очередь, зависит от центробежного эффекта, который прямо пропорционален радиусу центрифуги, квадрату угловой скорости и диаметру частиц.

 3. Мембранные методы.

Осмос – процесс, суть которого сводится к односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку между растворами разной концентрации.

4. Флотация.

В основе метода лежит использование  различий в смачивании разделяемых  частиц водой. Механизм флотации заключается  в следующем: гидрофильные частицы  смачиваются водой, и под действием поверхностного натяжения на границе вода – воздух или вода – масло частица втягивается в воду. Наряду с силой поверхностного натяжения на частицу действует и сила тяжести. В результате частица, смачиваемая водой, целиком перейдёт в водную фазу и потонет. Гидрофобные частицы вода не смачивает и под действием поверхностного натяжения на границе вода – воздух или вода – масло частица может остаться на границе раздела фаз.

В настоящее время получила распространение пенная флотация. Она заключается в том, что в суспензию тем или иным способом вводят пузырьки воздуха или газа. При всплывании пузырьки собирают по своей поверхности те частицы, на которых вода образует большой краевой угол.

5.Электрохимические методы.  

Электрофлотация является частным случаем пенной флотации. Сущность этого метода заключается в том, что удаление частиц дисперсной фазы осуществляется путём флотации их тонкодиспергированными пузырьками водорода или кислорода, образующимися в результате электролиза водной части очищаемой жидкости.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. При электрофорезе в результате возникновения электрического поля между электродами, благодаря малому размеру частиц дисперсной фазы, происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду.

Электроосмос  – процесс переноса жидкости при приложении  разности потенциалов через пористую перегородку. Под влиянием электрического поля по капиллярам перегородки к отрицательному электроду передвигается положительно заряженная жидкость. 

 

 

 

Антропогенное воздействие  на биосферу.

Качество окружающей среды.

1. Антропогенное воздействие  на атмосферу

Масса атмосферы нашей планеты  невелика — всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных  процессах биосферы огромна. Наличие  вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает её от вредного космического и ультрафиолетового излучения. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них — на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Наибольшее значение для различных  экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют  в основных биогеохимических циклах.

Негативные изменения атмосферы  Земли связаны главным образом  с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Существует два главных источника  загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся  предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

По данным ученых, ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие онкологические заболевание).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает  большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса и их состояние.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных массивов.

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том  числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

2. Антропогенное воздействие  на литосферу

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии, в ней осуществляются процессы самоочищения. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначительные площади продолжают сокращаться из-за неумелой хозяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных  земель погибают при горнопромышленных  работах, при строительстве предприятий и городов. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы — разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Эрозия в настоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнее столетие в результате водной и ветровой эрозии на планете потеряно 2 млрд га плодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной деятельности человека является интенсивное  загрязнение почвенного покрова. В  роли основных загрязнителей почв выступают  металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

К наиболее опасным загрязнителям  почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соединения.

Еще более массовый и опасный  характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы  загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металла ми. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.

Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и использованием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них.

Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное  сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.