В своей курсовой работе я постараюсь понять, какое

ФГБОУ ВПО Московский Государственный Университет имени В.П.
Горячкина
Курсовая работа
Предмет: Экология
Кафедра: ЭБЧС
Тема: Расчеты выбросов загрязняющх веществ от различных источников
выделения
Проверила: Квачантирадзе Этери Павловна
Выполнила:
15 группа
Москва 2013
1
План курсовой работы
I Глава
1) Расчеты от загрязнения автопарком
2) Привязка автопарка к карте района
3) Описание района
а) Физико-географическое описание
-Часовой пояс
-Рельеф
-Река Истра
-Истринское водохранилище
б) Растительный мир
в) Животный мир
г) Климатические условия
-Среднемесячные температуры за год: максимальная и
минимальная температура по каждому месяцу
-Среднемесячные осадки за год
-Среднемесячное давление за год
-Наблюдение за ветром за год: направление, скорость
-Фоновая концентрация
2
II Глава
1)
Рассмотрение схематической карты района
2)
Схематическое помещение автопарка на карту
3)
Описание заводов, фабрик, автостоянок (расстояние до жилой зоны)
4)
Подсчет выделяемых газов от автопарка
- Крупные катастрофы в результате загрязнения ЗВ атмосферы
-Действие выделяемых веществ на все живые организмы и
почву
5)
Рекомендации по снижению выбросов ЗВ в атмосферу
а)Приоритет общественного транспорта
б)Максимальное сгорание топлива
в) Присадки
III Глава
Приложение расчетов
3
Введение
Современное промышленное производство оказывает на окружающую
негативное
воздействие
-
загрязнение
окружающей
среды
вредными
веществами. Эта проблема обострилась в XX в., когда интенсивное развитие
промышленности и транспорта, а также несовершенство технологических
процессов привели к загрязнению атмосферы, воды и почвы.
В своей курсовой работе я постараюсь понять, какое воздействие
оказывает открытый автопарк на окружаюущую среду.
Цель моей работы – сделать вывод о влиянии загрязняющих веществ,
выделяемых автомобилями и автопарком на внушнюю среду и предложить
возмодные пути решения данной проблемы.
4
I Глава
Описание растительного и животного мира, климатических
условий.
Физико-географическое описание
Город расположен на реке Истра, в 40 км к северо-западу от Москвы, в
живописной местности южного склона Клинско-Дмитровской гряды.
Клинско-Дмитровская гряда — часть Московской возвышенности,
располагается в северной части Московской области, а также на крайнем юге
Ярославской области.
На севере граничит с Верхневолжской низменностью, на востоке — с
Владимирским Опольем, западная граница — истоки реки Истры.
Длина — свыше 200 км, средняя ширина — 40 км. Наибольшая высота —
285м. Гряда является водоразделом бассейнов верхней Волги и Оки.
Речные долины чётко выражены; на возвышенности берут начало реки
Клязьма, Яхрома, Дубна, Волгуша и др. Озёра ледниково-моренного
происхождения (Сенеж,Тростенское и др.).
Гряду пересекает канал имени Москвы, на южном склоне крупное
водохранилище из Клязьминскго, Учинского, Пестовского, Пяловского,
Икшинского и Химкинскоговодохранилищ, на западе создано Истринское
водохранилище, на востоке — Загорское.
Часовой пояс.
Истра, также как и вся Московская область , находится в часовом поясе,
обозначаемом по международному стандарту как Moscow Time Zone
(MSK/MSD). Смещение относительно Всемирного координированного времени
UTC составляет +4:00 (MSD).
Рельеф.
Согласно с физико-географическим районированием Московской области,
Истринский район входит в состав Клинско-Московской зоны, расположенной
на западе Московской области. По степени преобразования естественных
5
природных ландшафтов территория относится к природно-техногенной со
средней степенью восстановления ресурсного потенциала. На большей части
территории преобладают ландшафты с глубиной преобразования до 3 метров.
Характерной особенностью являются глубокие сквозные долины,
пересекающие её с севера на юг, из-за чего она как бы разрезана на ряд
отдельных массивов. В связи с такой морфологией довольно широко развита
овражно-балочная сеть. Все это способствует хорошему дренажу
возвышенности, особенно в придолинных частях. Территория района обладает
значительным запасом водных и лесных рекреационных ресурсов,
благоприятных для отдыха.
Почва.
В регионе, где находится Истра, на отдельных территориях проявляется один
из видов физической деградации почв — переуплотнение, обусловленное
рекреационной нагрузкой на вновь осваиваемые под дачные и коттеджные
застройки территории, что стало характерным за последние годы для
Подмосковья в целом. В районе имеется тенденция к снижению содержания
гумуса в почвах. В настоящее время природный ландшафт практически
исчерпал свои возможности к самовосстановлению.
Экологическое состояние почв, согласно их геохимической оценке, считается
удовлетворительным, что связано с умеренным применением в агрохозяйствах
средств химизации.
Река Истра.
Истра — река в Солнечногорском, Истринском и Красногорском районах
Московской области России, левый приток реки Москвы. Длина — 113
километров, площадь бассейна — 2050 километров². Питание
преимущественно снеговое. Средний годовой расход воды у села Павловская
Слобода (12 км от устья) — 11,3 куб.м/с.
В верховьях Истры — Истринское водохранилище (площадь — 33,6 км²) с
гидроэлектростанцией, служащее для водоснабжения города Москвы.
Долина реки очень живописна и является одной из наиболее красивых в
Подмосковье. На реке — город Истра, санатории и дома отдыха. На реке развит
водный туризм.
6
Гидрология.
Среднемесячные расходы воды в реке (куб.м/с) в районе села Павловская
Слобода (12 км от устья) с 1925 по 1985 год.
Данные водного реестра.
По данным государственного Водного реестра России относится к Окскому
бассейновому округу, водохозяйственный участок реки — Истра от истока до
Истринского гидроузла, речной подбассейн реки — бассейны притоков Оки до
впадения Мокши. Речной бассейн реки — Ока.
По данным геоинформационной системы водохозяйственного районирования
территории РФ подготовленной Федеральным агенством ресурсов:
-Код водного объекта в государственном водном реестре —
09010101412110000023505
-Код по гидрологической изученности (ГИ) — 110002350
-Код бассейна — 09.01.01.014
-Номер тома по ГИ — 10
-Выпуск по ГИ — 0
Истринское водохранилище.
Образовано в 1935. Длина — 22 км, ширина до 2 км. Наибольшая глубина —
23 м. Площадь акватории 33,6 км², максимальный объём 180 млн м³. Отметка
НПУ 168,64, площадь водосбора 1010 км². Сток воды регулируется. Замерзает в
конце ноября, вскрывается в конце апреля. Снабжает водой Москву.
На водохранилище расположен водозаборно-энергетический узел со
следующими характеристиками:
-земляная плотина длиной по гребню 487 м и высотой 25 м с отметкой гребня
171,64 м;
-водосброс открытый, регулируемый четырёхпролетный с затворами 11×4,5 м,
пропускной способностью при НПУ 550 м³/с; отметка порога 166,0 м;
-донный водоспуск имеет два стальных напорных трубопровода диаметром 2 м,
уложенных в бетонной галерее и подводящих воду также к турбинам
гидроэлектростанции пропускная способность водоспуска при НПУ (при
закрытом водосбросе и остановленных турбинах) равна 33 м³/с;
7
-гидроэлектростанция приплотинного типа, с двумя гидроагригатам по 1320
кВт и средней суммарной выработкой электроэнергии 7 млн кВт·ч в год;
В ноябре 1941 года плотина водохранилища сначала была частично взорвана
отступающими советскими войсками, а потом, в декабре — уже полностью
разрушена отступающими немецкими (восстановлена уже в 1942 году.
Ранее Истринское водохранилище использовалось для пассажирского
судоходства. Протяжённость фарватера составляла 36 км.
Культурное значение: туризм, плавание на байдарках. По берегам —
санатории и дома отдыха.
Растительный мир.
Большую часть Истринского района занимают леса и поля. Преобладает
смешанный лес, из хвойных пород доминирует ель, встречаются сосны и
лиственницы. Наиболее крупный лес в городе Истре находится в устье реки
Истра, который берет свое начало из родника, расположенного в лесу.
Лиственничные породы представлены березой, кленом, ивой, рябиной,
каштаном, осиной, дубом. В основном лиственные породы преобладают в
центре леса.
Животный мир.
Животный мир Истринского Района достаточно разнообразен. В лесу
встречаются такие животные, как лисы, зайцы, кабаны, лоси, белки и прочие
грызуны, бобры. Среди птиц можно встретить голубей, ворон, галок, грачей,
журавлей, снегирей, воробьев, синиц, дятлов, клестов, соловьев, скворцов, сов,
филинов и малиновку.
В реке и водохранилище можно встретить щук, лещей, карпов, карасей,
красноперок, подлещиков, окуней.
8
Климатические условия.
Территория города относится ко II-му поясу умеренно-континентального
климата (с относительно холодной зимой и теплым летом) среднемесячная
температура самого теплого месяца (июль) составляет +23,0°С, холодного
(февраль) −10°С. Преобладающими направлениями ветра в течение года
являются южное и западное. Штилевая погода в данном районе наблюдается не
часто (среднегодовая повторяемость — 18 %). Чаще штилевая погода имеет
место в июле (в 22 % случаев), реже — зимой (13 %).
(Таблица 1)
Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год
Показатель
Средний
максимум, °C
−5,3 −5,3 −0,3
Средняя
−8,6 −8,9
температура, °C
Средний
минимум, °C
−4
−12,3 −12 −8,2
9,5 17,4 21,1
23,1 21,2 14,9 7,5
−0,9
5,3 12,5 16,7
18,8 17,1 11,4 4,9
−3,2 −8,2 4,6
0,7
13,9 12,3 7,6
−5,8 −11,6 -10
6,8
11,4
(Таблица2) Повторяемость ветров в процентах
Направление
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
%
12
12
12
12
16
12
12
12
9
2,2
−5
8,2
Среднемесячное давление за 2012 год:
(Таблица 3)
Месяц
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек
Мм\рт.ст. 679 750 748 740 749 740 745 750 742 744 756 753
Данные о направлении скорости ветра за 2012 год ежемесячно:
(Таблица 4)
Месяц
Янв Фев
Скорость 2
3
Направл Ю- С,
в
В
Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя
1
1
3
2
4
1
2
2
1
Ю- С, в Ю, С, в Ю- С
З
З
З,
в, с
Ю-в
в, с
с-з
Дек
3
Юв
-Ноя Экология и охрана природы
Экология и охрана природы.
Истринский район не относится к промышленным (доля земель индустрии
составляет 4 — 6 %, это достаточно низкий показатель в Подмосковье).
Среднегодовой уровень загрязнения воздушной среды по району основными
вредными веществами (диоксид серы, взвешенные вещества, оксид углерода
не превышает допустимых величин ПДК.
Радиационное загрязнение атмосферы на рассматриваемой территории
находится на уровне фонового содержания радиоактивных элементов в воздухе
(9-17 мкр/час), что не представляет угрозы для здоровья населения.
10
II Глава
Действие выделяемых веществ на все живые организмы и почву.
Загрязнение почв нефтепродуктами приводит к глубокому изменению всех
звеньев естественных биоценозов или их полной трансформации. Общая
особенность всех нефтезагрязненных почв - изменение численности и
ограничение видового разнообразия почвенной мезо- и микрофауны и
микрофлоры, что может приводить к снижению интенсивности почвенного
дыхания.
Среднее содержание бензапирена в почвах Москвы по прежнему остается
высоким – 0,04 мг/кг или 2 ПДК. Количество проб почв с превышениями
норматива по содержанию загрязнителя в 2012 году заметно снизилось и
составило 45,1 % против 79 % в 2011 году и 52,5 % в 2010 году.
Крупные катастрофы в результате загрязнения атмосферного воздуха.
Подробное изучение повреждений как у человека, так и у животных
проводилось после случая интенсивного загрязнения атмосферы в Доноре
(Пенсильвания) в 1948 г. [РиЫ. tilth. Bull. (Wash,), 1949]. Ретроспективно
выяснилось, что в течение недели интенсивного смога значительное число
животных заболело, а некоторые даже погибли. Сведения о заболеваемости и
смертности животных были получены от владельцев домашних животных и
животноводческих ферм с помощью опроса, который проводился медицинским
персоналом среди городского населения и ветеринарами среди фермеров. Затем
эти данные изучались ветеринарными врачами.
Взаимно дополняющие данные были представлены на совещании, где
принимали участие три местных ветеринарных врача, зоотехники из местного
молочно-животноводческого общества, два агента округа, три местных
птицеторговца и работник боен. Было обследовано четыре розничных
молочных предприятия с целью изучения удоев в период смога и после него.
При этом не было обнаружено сколько-нибудь заметного влияния
интенсивного смога на здоровье окота или его продуктивность. Согласно
сообщениям работников молочных ферм, продукция молока не уменьшилась
ни во время, ни вскоре после окончания смога.
Данные, полученные от владельцев животных и обслуживающего персонала,
свидетельствуют о том, что различные виды животных обладают разной
11
чувствительностью к поражениям. Наиболее чувствительными, согласно этим
сведениям, были собаки. По данным опроса из 229 собак 15,5% заболели, а 10
животных погибли в результате смога. Почти все умершие щенки были в
возрасте менее года.
Признаки заболеваний собак в результате загрязнения атмосферы были
сгруппированы в три синдрома. Признаками наиболее частого поражения
дыхательных путей являлись: кашель, чихание, гиперемия слизистых оболочек,
расстройство дыхания и насморк.
Признаки поражения пищеварительного тракта заключались в рвоте, тошноте
и поносе. Третий синдром выражался потерей аппетита со слабостью или без
нее. За исключением случаев, окончившихся смертью, заболевания у собак не
были тяжелыми и продолжались короткое время. Судя по сведениям,
касающимся 31 собаки, средняя продолжительность заболеваний составляла 34 дня.
12 из 165 кошек, о которых были получены сведения в Доноре, заболели во
время смога. Три кошки погибли при явлениях, напоминающих таковые у собак.
О заболеваниях и смертельных исходах среди домашней птицы имеется мало
данных. У 2 из 43 птиц отмечались нерезко выраженные признаки дыхательных
расстройств. Четверо владельцев отметили заболевания среди цыплят, причем
40% заболевших птии погибли.
Содержавшиеся на фермах животные, в том числе лошади, крупный рогатый
скот, овцы и свиньи, в общем не пострадали во время смога в Доноре. Однако
трое владельцев молочных ферм сообщили, что именно в период интенсивного
загрязнения воздуха у их коров появился кашель. Кроме того, на одной из ферм
немедленно после прекращения смога обнаружилось 5 случаев пневмонии у
телят.
При оценке сообщений о заболеваемости животных во время интенсивного
смога в Доноре необходимо учитывать ряд соображений. Показательно, что
опытные специалисты-ветеринары не учли роли смога как определяющего
фактора в заболеваемости и гибели животных в это время. Вполне возможно,
что причиной тех болезней, о которых рассказывали владельцы животных,
было вдыхание раздражающих газов и паров, но указанные признаки не
отличались от обычных в этой местности заболеваний животных.
Значение собранных в Доноре сведений о влиянии загрязнения атмосферного
воздуха на животных еще более снижается в силу того, что невозможно
выяснить, какое именно из загрязняющих воздух веществ вызывало
отмеченные случаи заболевания и падежа. Как было установлено позднее,
основные виды загрязнений во время смога в Доноре находились в воздухе в
пределах токсических концентраций. Животноводческие и -птицеводческие
12
фермы не были расположены в самом центре интенсивного загрязнения,
поэтому остается неизвестной тяжесть воздействия, которую они испытали.
Невозможно точно установить сравнительную чувствительность человека и
животных в этом случае. Вполне вероятно, что реакции животных могли
субъективно оцениваться владельцами не совсем правильно. Среди заболевших
людей 10% имели тяжелые поражения и 17% - поражения средней тяжести. Что
касается собак, то сообщалось, что 15% среди заболевших имели тяжелые
поражения. Это показывает, что чувствительность собак существенно не
отличается от чувствительности людей. Вряд ли можно думать, что какой-либо
вид животных, заболевших во время смога в Доноре, представляет собой особо
чувствительный биологический индикатор степени и характера заболевания у
человека, вызванных загрязнением атмосферного воздуха.
Сообщалось далее, что в период лондонского тумана в 1962 г. многие
рекордисты крупного рогатого скота получили тяжелые поражения (Brit. Med.,
1953; Joules, 1954). У животных, которые были собраны на животноводческой
выставке, развилось острое расстройство дыхания. Пять из них погибли, 11
потребовалось срочно забить, более чем у 40 других развились симптомы,
причиной которых явился туман. На вскрытии обнаружили острый бронхиолит,
эмфизему и недостаточность правого сердца. Предполагалось, что причиной
заболеваний и гибели явился сернистый ангидрид, который был химическим
компонентом лондонского тумана (Drinker, 1953).
Причиной другой крупной катастрофы, происшедшей в Поза-Рике (Мексика)
в 1950 г. в результате загрязнения атмосферного воздуха, также оказалось
соединение серы - сероводород (McCabe a. Clayton, 1952). Обследование,
проведенное после этого случая, обнаружило, что животные, по-видимому
также подверглись воздействию. Сколько именно канареек, цыплят, коров,
свиней, гусей, уток и собак пострадало от загрязнения атмосферы в Поза-Рике,
точно неизвестно. Сообщалось, однако, что в этом районе погибло 100%
канареек. Установлено также, что во время периода загрязнения воздуха
погибло 50% других животных, подвергшихся его воздействию.
Влияние загрязнения атмосферного воздуха на лабораторных животных.
Из лабораторий, проводящих эксперименты на мелких животных, начинает
поступать обширная информация. С помощью таких экспериментов можно
получить более специфические и более достоверные данные в трех основных
направлениях. Во-первых, можно заранее знать генетическую конституцию
лабораторных животных с относительно определенными физиологическими
параметрами и чувствительностью к инфекционным болезням (Russell. 1955), а
значит, и к загрязнениям атмосферного воздуха. Во-вторых, в
13
экспериментальных условиях легко качественно и количественно дозировать
степень воздействия. В-третьих, в этих условиях можно подробно изучить
реакции животных, причем с .помощью таких методик, которые нелегко
применить к человеку. Эксперименты в лабораторных условиях могут быть
использованы как для исследования известных загрязняющих веществ, так и
для дальнейшей проверки результатов эпидемиологических исследований и
выявления истинной причинной связи между потенциальными причинами и
эффектами, наблюдавшимися на практике.
Большинство полученных в лабораториях данных относится к реакциям
животных на значительные концентрации специфических химических
атмосферных загрязнений. В настоящее время изучение потенциальной
опасности атмосферных загрязнений для здоровья должно в большей степени
основываться на данных о длительном воздействии слабых концентраций, чем
на данных о кратковременных острых воздействиях высоких концентраций.
Хотя и в дальнейшем нельзя исключить возможность острых воздействий,
которые могут привести к катастрофическим последствиям, но большее
значение имеют исследования ежедневных воздействий с целью выяснения
хронического влияния атмосферных загрязнений на здоровье животных и
человека. Эпидемиологическое изучение влияния "естественного" загрязнения
может быть настолько осложнено влиянием факторов окружающей среды и
другими интеркуррентными патологическими влияниями, что невозможно
отдифференцировать специфические эффекты атмосферных загрязнений. Вес
это свидетельствует о необходимости экспериментального изучения с
эпидемиологическим подходом.
Доказано, что разные виды животных неодинаково чувствительны к
различным видам атмосферных загрязнений. Наблюдения в Поза-Рике
свидетельствуют о том, что птицы, в особенности канарейки, являются, повидимому, значительно более чувствительными к сероводороду, чем обычные
лабораторные животные. Гибель тучного рогатого скота во время лондонского
тумана позволяет считать, что значительное ожирение, которое нарушает
сердечно-легочные функции, может резко усилить неблагоприятное влияние
воздействий внешней среды и тем самым увеличить чувствительность к
веществам, загрязняющим атмосферу.
У крыс, подвергавшихся действию пыли кремния и полевого шпата, не
обнаружено повышения заболеваемости пневмонией (Baetjer a. Wintinner, 1944).
Подробно изучалось влияние сернистого ангидрида и серной кислоты на
морских свинок (Amdur, 1954; Comar и др., 1957). Комбинация двух этих
веществ оказывает гораздо более сильное влияние, чем эквивалентные
концентрации каждого из них в отдельности. Под влиянием этих загрязнений
изменялась динамика роста молодых животных, возникали различные формы
14
легочной патологии и менялась резистентность дыхательных путей.
Аналогичные физиологические эффекты наблюдались и у человека (Amdur,
Melvin a. Drinker, I953; Greenwald, 1954). Подобные заболевания и посмертные
признаки отмечались и у скота, подвергавшегося воздействию лондонского
тумана (Pattle a. Cullumbine, 1956).
Для большинства лабораторных животных, содержащихся в аналогичных
условиях, обычно характерно учащение дыхания, расстройство дыхания и
общая депрессия. Было отмечено, что морские свинки обладают большей
чувствительностью к этим токсическим веществам, чем мыши, крысы или козы
(Pattle a. Cullumbine, 1956). На вскрытии у подопытных морских свинок
обнаружены в легких кровоизлияния, отек и кроме того, уплотнение и
опеченение (Amdur, Schulz a. Drinker, 1952). Дальнейшие исследования в той
же лаборатории показали, что комбинация сернистого ангидрида и аэрозоля
хлористого натрия во много раз сильнее меняет резистентность воздухоносных
путей, чем только сернистый ангидрид.
В настоящее время проводятся многочисленные исследования для
определения влияния различных видов загрязнения атмосферного воздуха
порознь или совместно на энзиматические системы определенных тканей или
клеток. Предварительные сообщения о некоторых результатах этих
исследований вошли в труды семинара по исследованию атмосферных
загрязнений (Air Pollution Research, Planning Seminar; US Department of Health,
Education a. Welfare, 1956).
Воздействие окисляющих загрязнений воздуха.
Влияние на животных в естественных условиях атмосферных загрязнений,
возникающих в результате реакций между ненасыщенными углеводородами и
окислами азота в присутствии солнечных лучей, до настоящего времени
изучено лишь поверхностно.
Примером этого вида загрязнения является атмосфера Лос-Анжелоса (HaagcnSmit a. Fox, 1956).
В 1954 т. было предпринято интенсивное исследование атмосферных
загрязнений в Лос-Анжелосе. При этом влияние на здоровье животных
изучалось недостаточно. Полученные сведения, по-видимому, не считались
убедительными и не были включены в опубликованные отчеты (California State
Department of Public Health, 1955). Сравнительно недавно при опросе населения
выяснилось, что ветеринары Южной Калифорнии иногда называли в качестве
причины заболеваний животных загрязнение атмосферного воздуха (Catcott,
1957, неопубликованные данные). Признаки раздражения глаз и верхних
дыхательных путей у собак и домашней птицы очень часто связывались с
загрязнением атмосферного воздуха.
15
При экспериментальном изучении химических агентов, присутствующих в
этом типе смога, был получен ряд данных об их влиянии. Примером является
сообщение о канцерогенных свойствах продуктов реакции углеводородов с
озоном (Kotin, 1956). У мышей, подвергнутых воздействию облученной смеси
озона и ненасыщенных углеводородов, развивался рак кожи и рак легких.
Смазывание кожи ароматическими углеводородами вызывало появление
кожных опухолей у мышей линий С57 черные и А (Kotin, Falk a. Thomas, 1956).
Смазывание кожи алифатическими углеводородами также вызывало появление
кожных опухолей у мышей линии С57 черные. Однако больший интерес и, повидимому, большее значение представляет тот факт, что содержание мышей
линии А в камере, насыщенной продуктами реакций между озоном и бензином,
вызывает у них опухоли легких (Kotin a. Falk, 1956).
В чистой атмосфере опухоли развивались в 41% случаев, а в условиях
загрязненной атмосферы - в 80%. Kotin и Falk (1968) сообщили о результатах
аналогичных опытов "а мышах линии С 57 черные. Если в контроле процент
возникновения опухолей легких был незначительным, то среди вдыхавших
загрязненный воздух опухоли появлялись более чем у одной трети подопытных
животных. О других биологических эффектах у этих мышей подробно будет
сообщено дополнительно. Отмечено, что мыши, живущие в условиях
загрязненной атмосферы, имеют значительно меньший вес, чем контрольные.
Эти лабораторные наблюдения подтверждаются данными вскрытия собак
(Catcott, McEammen a, Kotin, 1958). В районе Лос-Анжелоса состояние
внутренних органов исследовалось макро и микроскопически. Особое
внимание было уделено изучению морфологических изменений в легочной
ткани. Считают, что важнейшей составной частью лос-анжелосского
загрязнения является озон.
В связи с этим проводилось и все еще проводится широкое изучение
токсикологии озона (Stokinger, 1954; Stokinger, Wagner a. Wright, 1956; US
Department of Health, Education and Welfare, 1956).
Раздражающие свойства озона были продемонстрированы на собаках, кошках,
кроликах, мышах и морских свинках. Воздействие токсических концентраций
озона приводило к заметным изменениям в легких в виде отека и
кровоизлияний, подчас оказывавшихся смертельными. Эти явления
наблюдались при концентрациях озона значительно более высоких, чем те,
которые регистрировались в естественных условиях. Хотя озон признавался
наиболее характерным окисляющим компонентом смога, в настоящее время
существует мнение, что озон сам по себе не является определяющим фактором
этого типа смога. Дальнейшие эксперименты доказали, что животные могут
адаптироваться к действию озона либо их чувствительность к нему может быть
повышена другими неблагоприятными факторами окружающей среды.
16
Флюороз у животных.
Хотя вдыхание фтористых соединений обычно не является непосредственной
причиной токсикоза, химический агент содержится в атмосферном воздухе.
Флюороз у животных довольно хорошо изучен за последние 10 лет.
Хроническое отравление может возникнуть и в результате загрязнения воздуха
фтористыми соединениями, которые широко распространены также в почве,
воде и продуктах питания животных. Исследования показали, что трудно
составить какой бы то ни было рацион для животных, который содержал бы
фтористые соединения Б количестве, меньшем чем 2-3 части на 1 000 000
(Phillips, 1952).
Источниками загрязнений пастбищ фтористыми соединениями являются:
а) естественная почвенная пыль в некоторых местностях. В Айдахо, например,
некоторые верхние слои почвы содержат не меньше 1640 частей фтористых
соединений на миллион;
б) пылевидные и газообразные отходы некоторых предприятий;
в)сжигание угля, приводящее к рассеиванию веществ, содержащих фтористые
соединения (Largent, 1952). Газообразные отходы предприятий, выпускающих
эмаль, цемент, алюминий, а также криолит или фосфорную кислоту, содержат
фтористый водород или другие газообразные фтористые соединения.
Появление и распространение флюороза среди скота в США происходило
одновременно
с
развитием
упомянутых
видов
промышленности.
Фторсодержащие отходы этих предприятий могут загрязнять кормовые
культуры, которые затем поедаются животными. Загрязненность воздуха
наиболее велика в районах, примыкающих к таким индустриальным
источникам, и уменьшается по мере отдаления от них благодаря рассеиванию
выбросов в атмосфере (Huffman, 1952). Загрязнение кормов в такой степени,
которая вызывает признаки интоксикации фтором, может встречаться на
расстоянии 11 км или более от источника в направлении господствующих
ветров. Некоторые промышленные предприятия используют все возможности
для предупреждения выпуска в атмосферу этого вида загрязнений, но для
других это продолжает оставаться нерешенной проблемой.
Фтор представляет собой протоплазматический яд. Он родственен
препятствует нормальной кальцификации (Madsen, 19412). Ранним
интоксикации фтором является появление кариотических пятен
Показано, что животные более резистентны к влиянию фтора на
человек.
кальцию и
признаком
на зубах.
зубы, чем
Среди животных чаще всего поражается крупный рогатый скот и овцы
17
(Largent, I952). Экспериментально было показано, что максимально
безопасными количествами фтористых соединений в ежедневном рационе
являются 3 мг на 1 кг веса тела для коров и овец и 10 мг на 1 кг для цыплят. В
США сообщалось лишь об одном клиническом случае отравления фтором у
лошади (Largent, 1952).
Патогенез интоксикации фтором заключается в гипоплазии зубной эмали и
повышенном потреблении фтора ненормально растущей костной тканью.
Патологическими проявлениями интоксикации служат: пятнистость зубной
эмали, изменение окраски и кариес резцов. Как правило, поражаются только
постоянные зубы. При попадании в организм больших количеств фтора резцы и
коренные зубы легко стачиваются, поражаются десны. Поражения костей могут
возникать в любом возрасте. Появление их свидетельствует о поступлении в
организм больших количеств фтора в течение длительного периода. При этом
патологические изменения выражаются либо изолированными экзостозами,
либо диффузным утолщением трубчатых костей. Если в процесс вовлекается
(поверхность суставов, возникает хромота. Признаками, тяжелого флюороза
являются анорексия, диарея, потеря веса, снижение производительности и
удоев молока. Диагноз флюороза устанавливается на основании химического
определения количества фтористых соединений в костях или зубах.
Нормальное содержание фтористых соединении в костной золе интактных
животных колеблется от 200 до 000 частей на 1 000 000. Ежедневное введение
коровам около 2 мг фтора на 1 кг веса тела в течение 4-5 лет приводит к
появлению пятен на зубах. Большей токсичностью обладает, по-видимому,
корм, загрязненный газообразными отходами, чем твердой фосфатной пылью.
Показано, что при попадании в организм коров даже больших количеств фтора
содержание его в жидких средах и мягких тканях незначительно. Поэтому ни
мясо, ни молоко таких животных не представляют опасности для человека. В
перспективе предупреждение отравления скота промышленными отходами
вполне осуществимо. Однако фтор настолько широко распространен в природе,
что даже полное исключение возможности загрязнения среды промышленными
отходами не решит проблемы (Huffman, 1952).
В опытах (Machle и др., 1934) воздействие высоких концентраций фтористого
водорода на кроликов и морских свинок вызывало раздражение дыхательных
путей. При низких концентрациях наблюдалось замедление частоты дыхания.
Более длительное воздействие приводило к изъязвлению роговицы,
мекротизированию носовых раковин и появлению конъюнктивального и
носового отделяемого. Гибель этих лабораторных животных вследствие
воздействия на них фтористого водорода обычно являлась результатом
бронхопневмонии.
Необходимо признать, что сведения по этому вопросу, которыми мы
18
располагаем в настоящее время, совершенно недостаточны. К сообщениям о
заболеваемости и смертности животных в результате эксквизитных случаев
загрязнений атмосферного воздуха следует относиться критически.
Последствия этих внезапных и интенсивных воздействий загрязненного
воздуха оценивались только ретроспективно. Показательно, что сведения,
сообщенные владельцами пострадавших животных в Доноре, не совпадают с
мнением специалистов. Высокий процент гибели животных, о котором
сообщалось в Поза-Рикс, как правило, противоречит результатам
экспериментальных исследований сравнительной чувствительности различных
видов животных к атмосферным загрязнениям.
Тот факт, что реакции животных на воздействие загрязненного воздуха
определяются влияниями как внешней, так и внутренней среды,
свидетельствует о том, что для возникновения критических ситуаций
необходимо взаимодействие многих факторов.
Индивидуальные, а также видовые генетические признаки могут
специфически определять физиологические параметры и закономерности
обмена веществ, присущие данному животному, а интенсивность воздействий
определяется метеорологическими факторами и типом источника загрязнения
атмосферного воздуха. Таким образом, специфические биологические эффекты
определяются, в конце концов, взаимодействием внешней (атмосферы) и
внутренней среды животных.
Весьма недостаточно изучено естественное влияние на животных тех
атмосферных условий, которые преобладают над западным побережьем США.
Такие исследования естественных влияний проводятся в настоящее время.
Большинство сведений, которыми мы располагали и располагаем в настоящее
время относительно окисляющего типа загрязнения атмосферного воздуха,
получено при экспериментальных исследованиях лабораторных животных.
В отличие от скудности наших знаний о влиянии большинства атмосферных
загрязнений в естественных условиях влияние фтористых соединений на
животных изучено довольно хорошо. Описаны случаи и характер заболевания
животных флюорозом. Методы предупреждения этой опасности, грозящей
здоровью животных, известны и используются при возникающей угрозе
флюороза.
Лабораторные Исследования дают важнейшую информацию о влиянии
специфических видов атмосферных загрязнений на животных. Для выяснения
токсических свойств таких загрязнений, как сернистый ангидрид, серная
кислота, сероводород, озон, двуокись азота, органические соединения и
некоторые пыли, были использованы мыши, кролики, морской свинки, крысы и
обезьяны.
19
Информация, получаемая в результате экспериментов на животных, дает
определенное представление о тех эффектах у человека и животных, появления
которых можно ожидать и в естественных условиях. Для выяснения истинной
картины биологического действия атмосферных загрязнений необходимо
объединить, усилия в исследовании их влияния в естественных и лабораторных
условиях.
Влияние на растения.
Растения реагируют на загрязнение окружающей среды снижением своей
продуктивности. Известно, что основная доля загрязняющих веществ
накапливается в вегетативных органах, но и репродуктивная система –
особенно в критические периоды своего развития – также уязвима к
воздействию загрязнителей. Негативное действие загрязнителей на
репродуктивную систему проявляется в нарушении начальных этапов
образования пыльцевых зерен и зародышевого мешка и далее – в дефектах
эмбриогенеза.
Никого не удивит утверждение, что химические соединения антропогенного
происхождения наносят ущерб природной среде. Наблюдение за наиболее
чувствительными к загрязняющим веществам видами-индикаторами иногда
дает более объективную интегральную оценку уровня деградации экосистемы.
Биоиндикация - оценка качества среды по состоянию биоты - часто использует
флору и отдельные виды растений, так как растения весьма чувствительны к
загрязнению вплоть до полного исчезновения видов из измененных
местообитаний. Если растения все же выживают в загрязненных
местообитаниях, то наиболее явственно дефекты проявляются в изменении
морфологии вегетативных органов. Состояние растений оценивают, например,
по морфометрическим показателям: длине и ширине листовых пластин и
черешка листа, длине хвои, величине годичного прироста веток, расстоянию
между основаниями жилок второго порядка листовых пластин и т.д. Также
определяют долю листьев с особыми заболеваниями, вызванными
неблагоприятными условиями среды – хлорозом или некрозом; важны и другие
показатели: форма кроны, соотношение размеров частей дерева, параметры,
близкие к эстетическим, такие как золотая пропорция, ритм, симметрия,
фрактальность. Для промышленных центров отмечены особые видоизменения,
схожие с растениями засушливых местообитаний: уменьшение размеров
листьев, измельчание клеток, утолщение эпидермиса, кутикулы и сужение
устьиц.
20
Органы размножения растений и семена защищены от воздействия сторонних
факторов лучше, чем вегетативные, к тому же изменения репродуктивной
системы не столь явственны, соответственно им уделено меньше внимания в
общем ряду исследований. Впрочем, репродуктивная система также может
служить
критерием
экологического
благополучия.
Так,
процессы
формирования и развития пыльцы чувствительны к воздействию техногенной
нагрузки. Палинологический анализ, учитывающий соотношение нормальных,
уродливых (тератоморфных) и стерильных пыльцевых зерен, является важным
методом мониторинга окружающей среды. Для разных регионов
предпочтительны свои тест-объекты, например, для Воронежской обл. – дуб,
для Карелии – береза, а для Красноярского края – пихта. Под действием
загрязнителей снижается количество шишек хвойных деревьев и уменьшается
число нормально развитых семян. Тем не менее, работ, посвященных изучению
антропогенного влияния на репродукцию растений, сравнительно немного.
Вычленение конкретного загрязняющего вещества, индуцирующего аномалии
в репродуктивной сфере, затрудняется разнесением во времени негативного
стимула и реакции репродуктивных структур. В частности, в средней полосе
закладка половых органов андроцея и гинецея в бутонах многолетников
происходит осенью, а цветение и плодоношение – весной, а у сосны период от
закладки репродуктивных органов до вылета зрелых семян из шишки занимает
еще больше времени – почти два года.
Рассматриваемые в статье исследования сгруппированы по органам-мишеням
антропогенного воздействия.
В цветке загрязняющие факторы могут вызвать изменение размеров и числа
лепестков, срастание цветков, уменьшение их количества в соцветиях. Высокие
концентрации тяжелых металлов, например, свинца и кадмия, меняют окраску
цветков всем известной мать-и-мачехи с желтой на красную.
В техногенных ландшафтах у сосны варьирует строение и численность
микроспорофиллов, т.е. чешуек мужских шишек. У цветковых растений
варьирует число тычинок, степень изменчивости зависит от видовой
принадлежности растения. Под воздействием загрязнителей атрофируются
пыльники тычинок, особенно на ранних этапах своего развития. При
образовании пыльцы происходят характерные нарушения цитоскелета,
например, сбои при мейозе, связанные с проблемами деления цитоплазмы, с
цитокинезом или с аномальным расхождением хромосом. В результате
нарушается формирование микроспор, возникают многоядерные или
разноплоидные стерильные пыльцевые зерна. Под микроскопом дефектную
пыльцу легко отличить по внешнему виду: она состоит из смятых клеток
21
неправильной формы с нарушенной оболочкой, со сгустками разрушенной
цитоплазмы или вообще без цитоплазмы, она может быть слишком мелкой или
гигантской. Прорастание пыльцы при высоком уровне загрязнения снижается
более чем на 70%.
Женская репродуктивная система менее восприимчива к воздействию
загрязнителей, но и здесь возможны нарушения цитокинеза во время
формирования макроспор и семян. Эндосперм цветковых растений
относительно стабилен за счет своей триплоидности, однако в нем тоже
регистрируются сильные нарушения.
Отмечена большая уязвимость корня зародыша по сравнению с другими его
частями: это связано, по-видимому, с тем, что корень прорастает первый, и в
его клетках метаболизм более интенсивен. Нужно заметить, что и для других
активно делящихся тканей – меристем также установлено интенсивное
поступление токсических соединений.
Несмотря на низкое по сравнению с другими органами растений содержание
токсических веществ в семенах, их вес, размер, количество и всхожесть
уменьшается в условиях техногенной нагрузки.
В статье подчеркивается, что резистентность различных видов растений к
антропогенному воздействию не одинакова; растения, произрастающие на
территории промышленного производства, могут вырабатывать устойчивость к
присутствию загрязняющих веществ.
Авторы акцентруют внимание на существовании критических периодов
развития репродуктивной системы, когда стороннее негативное воздействие
может принести наибольший ущерб (описание периодов при образовании
пыльцы: «Микроспорогенез и формирование пыльцевого зерна у Dioscorea
nipponica») Однако в настоящее время теория, постулирующая общие
закономерности развития растений, в том числе включающие и репродукцию,
далека от завершения. Этим объясняется отсутствие полных и планомерных
исследований негативных антропогенных воздействий на растения.
Описание V2O5
Оксид ванадия (пентаоксид диванадия) — неорганическое соединение.
Из себя представляет Оранжевый порошок. Также встречаются кристаллы
желто-красного цвета. Плотность 3,34 г/см3. Температура кипения +1827°C.
Температура плавления +680°C. Диамагнетик. Полупроводник n-типа.
Применяется в качестве катализатора при получении серной кислоты,
фталевого ангидрида, анилиновых красителей, оксида серы(VI); компонент
специальных стёкол, глазурей и люминофоров.
22
Химические свойства:
Незначительно растворяется в воде, с образованием бледно-желтого раствора,
содержащего метаванадиевую кислоту HVO3, которая сообщает раствору
кислую реакцию. Проявляет амфотерные свойства (с преобладанием
кислотных). При сплавлении с щелочами образуются хорошо растворимые в
воде ортованадаты:
Соединения ванадия (V) являются сильными окислителями. Так, например,
концентрированная соляная кислота окисляется оксидом ванадия до
свободного хлора:
Получают при сжигании металлического ванадия в кислороде под давлением.
Также получают прокаливанием на воздухе или в кислороде других оксидов:
VO, V2O3, VO2. Так же можно получить прокаливанием метаванадата аммония:
При гидролизе хлорида ванадия(V) и бромида ванадия(V). При
взаимодействии с V2O5 образуются ванадаты — соли ванадиевой кислоты,
H2[O(V2O5)2,5]
Токсичность:
Ванадия оксид(V) вреден при вдыхании, попадании вовнутрь организма. При
вдыхании вызывает раздражение дыхательной системы, при долгом контакте
вызывает патологические изменения в организме, может отражаться на
здоровье будущих детей. Наносит большой и долгосрочный вред окружающей
среде при попадании в водоемы.
23
(Таблица 5) Фоновая концентрация ЗВ в воздухе
Вещество
Максимальная
разовая ПДК
Среднесуточная
ПДК
Класс опасности
Двуокись азота
0,08
0,037
2
Аммиак
0,2
0,037
1
Ацетон
0,33
0,33
4
Бензол
1,6
0,11
2
Пятиокись
ванадия
-
0,0005
1
Хлористый
водород
0,19
0,2
2
Азотная кислота
0,38
0,13
2
Серная кислота
0,3
0,1
2
Сероводород
0,006
-
2
Хлор
0,1
0,04
2
Окись углерода
5
3
4
Рекомендации по снижению выбросов ЗВ в атмосферу.
а) приоритет транспорта общего пользования.
С точки зрения объемов выбросов вредных веществ с отработавшими газами
двигателей, прямой вклад транспорта общего пользования в загрязнение города
не является определяющим. Но существует косвенное воздействие транспорта
общего пользования на загрязнение атмосферы города – неразвитость
транспорта общего пользования побуждает население использовать для
передвижения личный транспорт, что на много увеличивает интенсивность
движения и загрязнение атмосферы. Городской парк автобусов составляет лишь
2-6 % от общего числа автомобилей города, при этом парк легковых
автомобилей составляет 66 %. Это говорит о том, что наибольшее количество
загрязняющих веществ попадает в атмосферу от автомобилей личного
пользования. Для того чтобы уменьшить на УДС количество автомобилей
личного пользования и на порядок снизить уровень загрязнения воздуха,
необходимо повысить приоритет транспорта общего пользования. Этого можно
достичь следующим путем:
24
- совершенствовать структуру парка АТС города (обновление автобусного
парка,
повышение качества ТО и Р);
- выделить отдельные полосы движения для транспорта общего пользования;
- освобождение крайних полос движения от паркующихся автомобилей;
- перевести автобусный парк на более высокий (по сравнению с существующим)
экологический класс;
- обеспечить бесперебойное движение автобусов по расписанию по маршрутам;
- повысить уровень комфорта автобусов;
- применять электромобили;
- применять нейтрализаторы;
- усилить контроль за соблюдением вышеперечисленных мероприятий.
Соблюдение данных мероприятий обеспечит сокращение выбросов
загрязняющих веществ:
- при обновлении автобусного парка – до 0,105 тыс т;
- эксплуатация электромобилей – до 20,7 тыс т.
- 100 % оснащение автопарка нейтрализаторами – до 92,3 тыс т.
Одним из наиболее эффективных методов снижения загрязнения окружающей
среды является оптимизация организации дорожного движения, которая
включает в
себя следующие направления:
- Внедрение АСУД (Автоматической Системы Управления Движением) на
УДС (Улично-Дорожной Сети) города
- Оснащение парковочными местами в центральной части г. Красноярска;
- Строительство подземных и надземных переходов, многоуровневых
транспортных развязок;
- Ограничение допуска автотранспорта в город и их передвижение в отдельных
районах;
- Перевод пригородного железнодорожного движения в пригородно-городское.
Рассмотренные мероприятия в разной степени обеспечивают снижение уровня
25
выбросов вредных веществ с отработавшими газами автомобилей в атмосферу.
Автоматизированная система управления движением (АСУД), включающая
координированное управление, по своему целевому принципу обеспечивает
наиболее
эффективные
режимы
Эффективность ее
организации
дорожного
движения
(ОДД).
функционирования:
- увеличение средней скорости 22-23%
- сокращение времени задержек 20-45%
- сокращение количества остановок 32-66%
- сокращение количества ДТП 10-25%
- снижение расхода бензина 11-16%
- снижение выбросов СО 17-24%
Для оценки эффективности внедрения АСУД на участках УДС был
рассмотрен перекресток. На данном участке при существующей организации
дорожного движения (без АСУД) наблюдается заторовая ситуация. Возникают
транспортные очереди, значительные задержки при прохождении данного
пересечения и, соответственно, связанное с этим повышение уровня
загрязнение окружающей среды вредными выбросами автотранспорта. С
внедрением АСУД на данном участке УДС города решается проблема
исключения заторовых ситуаций и, соответственно, проблема снижения
вредных выбросов с отработавшими газами автомобилей. При увеличении
парковочных мест в центральной части нашего города будут 4 освобождены
крайние полосы движения на основных улицах и дорогах, что приведет к:
- увеличению пропускной способности улиц,
- увеличению средней скорости движения,
- сокращению временных задержек,
- Снижению выбросов загрязняющих веществ достигнет до 49%.
При введении надземного пешеходного перехода,
- выбросы загрязняющих веществ снижаются до 70%;
- средняя скорость движения возрастает на 62% (с 18,6 км/ч до 49,7 км/ч).
В данной ситуации надземный пешеходный переход увеличивает пропускную
способность, снижает время задержек и простоев, увеличивает среднюю
скорость движения.
26
Организация внутригородского железнодорожного сообщения позволит
сократить до 100 единиц автобусов, что снизит выбросы загрязняющих веществ
общественного транспорта до 31%.
б) Максимальное сжигание топлива.
Сжигание органического топлива для получения электрической энергии и/или
тепла, и в особенности электроэнергетика с ее огромными централизованными
электростанциями, является одной из основ функционирования современного
общества и европейской экономики. С другой стороны, топливосжигающие
установки расходуют большое количество органического топлива различных
видов и других природных ресурсов, преобразуя их в полезную энергию.
Функционирование этих предприятий приводит к образованию разнообразных
отходов и поступлению большого количества загрязняющих веществ во все
природные среды.
Органические виды топлива в настоящее время являются самым
распространенным источником энергии. Однако их сжигание приводит к
воздействиям на окружающую среду в целом, которые в некоторых случаях
оказываются весьма значительными. Процесс сжигания ведет к поступлению
различных веществ в воздух, воду и почву, причем выбросы в атмосферу
считаются одной глобальных экологических проблем. Данная глава содержит
общую информацию об основных загрязняющих веществах, поступающих в
окружающую среду.
27
(Таблица 6)
Энергоэффективность.
КПД, с которым энергия может быть и будет произведена, является наиболее
важным показателем воздействия производственного процесса на окружающую
среду. КПД важен не только как показатель экономного использования
природных топливных ресурсов, он также связан с удельным количеством
выбросов на единицу энергии, таких, как выбросы "парниковых газов",
например CO2. Одним из способов снижения выбросов является оптимизация
использования энергии и КПД процесса производства энергии. Возможность
оптимизации КПД в конкретном случае зависит от ряда факторов, включая
характер и качество топлива, тип топливосжигающей установки, рабочие
температуры газовой турбины и/или паровой турбины, местные климатические
условия, тип использованной системы охлаждения, и т.д.
Каждый последовательный этап в процессе преобразования химической
энергии топлива в полезную энергию имеет свой собственный КПД. Общий
КПД процесса рассчитывается как произведение КПД всех его этапов.
Конечный КПД (нетто) учитывает все потери, связанные с расходом энергии
28
для собственных нужд предприятия (включая производство необходимого
тепла), подготовкой топлива, обработкой побочных продуктов, очисткой
дымовых газов и сточных вод, работой системы охлаждения, вентиляторов и
насосов. КПД зависит от всех этих факторов, включая любые природоохранные
устройства. Так, строгие ограничения на уровень выбросов влекут за собой
повышение расхода энергии на собственные нужды предприятия на величину,
зависящую от типа топлива и, таким образом, увеличивают удельные выбросы
CO2. Потребителям электроэнергии следует также принять во внимание любые
потери в передающих сетях и трансформаторах, а потребителям тепла,
выработанного когенерирующими блоками, - потери при транспортировке по
сети центрального теплоснабжения и расходы энергии на работу
циркуляционных насосов. Высокие температуры окружающей среды
уменьшают КПД выработки электроэнергии как для газовой, так и для паровой
турбины. Для газовых турбин и дизельных двигателей более значима
температура окружающего воздуха, тогда как для паровых турбин важнее
температура охлаждающей среды. Для конденсации охлажденного
расширенного пара могут применяться три типа системы охлаждения:
непосредственное охлаждение морской или речной водой, охлаждение с
влажными градирнями, и охлаждение с сухими градирнями. Дополнительная
информация приведена в документе BREF «Промышленные системы
охлаждения».
Эффективность и выбросы.
Даже самые эффективные электростанции постоянно рассеивают
значительное количество энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в
окружающей среде в форме сбросного тепла. Это тепло может рассеяться в
атмосфере или водотоках с относительно небольшим ущербом для местной
окружающей среды, но в любом случае каждая дополнительная единица тепла
означает дополнительное количество СО2, выброшенное в атмосферу при
сжигании топлива. В настоящее время наиболее действенным способом
повышения КПД производства энергии является как можно более полное
использование произведенного тепла.
При выборе варианта утилизации сбросного тепла следует принять во
внимание ряд термодинамических, технических и экономических критериев.
Термодинамические факторы включают, с одной стороны, температуру, а с
другой – эксергию сбросного тепла. Температура существенна в том случае,
если это тепло предполагается использовать для обогрева, а эксергия - если
тепло будет использовано для производства электроэнергииэнергии.
Технические критерии зависят от характеристик конкретного предприятия.Как
правило, уменьшая потери тепла или используя сбросное тепло, можно
сэкономить энергию и ресурсы, а также сократить выбросы. В настоящее время
29
существует все больше возможностей для размещения электростанций в таких
местах, где энергия, не преобразованная в электричество, может поставляться
потребителям в виде тепла. Широкий круг производственных процессов
требует для нормального функционирования постоянного поступления тепла в
форме пара, горячей воды или горячего воздуха. Технология комбинированного
производства тепловой и электрической энергии известна как когенерация. Она
обеспечивает общий КПД электростанции с учетом потребления тепла в
диапазоне 75-90%. Увеличение КПД приводит к сокращению выбросов СО2,
поскольку потребителю нет необходимости сжигать топливо в отдельной
установке для производства тепла. Во многих случаях результатом замены
небольших автономных установок получением тепла от ТЭЦ является также
сокращение общих выбросов оксидов азота и других загрязняющих веществ.
Тем не менее, лишь технически и экономически обоснованные меры по
сокращению сбросного тепла и его утилизации позволят достичь как
экономические, так и экологические цели.
(Таблица 7)
Оксиды серы.
Выбросы оксидов серы являются результатом присутствия серы в топливе.
Органическое топливо содержит серу в виде неорганических сульфидов или
органических соединений. В частности, сера встречается в угле в виде
пиритной серы, органической серы, солей серы и простой серы. Среди оксидов
серы, образующихся в процессе сжигания, значительно преобладает ее диоксид
(SO2).
Говоря о твердых и жидких видах топлива, стоит отметить, что от 1 до 3 %
серы также окисляется до формы триоксида серы (SO3) при наличии в топливе
переходных
металлов,
катализирующих
реакцию.
Триоксид
серы
адсорбируется соединениями, входящими в состав твердых частиц, и, в случае
жидкого топлива, участвует в формировании кислой сажи. Поэтому SO3 вносит
30
вклад в увеличение объем выбросов РМ10/PM2,5. Кроме того, в составе
выбросов котлов, использующих мазут, может появляться «голубой дым».
Считается, что это оптическое явление связано с образованием сульфатов (SO2
плюс пыль) и усиливается в присутствии ванадия, входящего в состав мазута, и,
возможно,
катализатора
установок
селективного
каталитического
восстановления.
Принято считать, что природный газ не содержит серы. Данный факт не
может непосредственно применяться к промышленным газам, поэтому и в этом
случае может понадобиться удаление серы (или десульфиризация) из
газообразного топлива.
Оксиды азота (NOХ).
Основные оксиды азота, образующиеся в процессе сжигания органических
видов топлива, - моноксид азота (NO), диоксид азота (NO2), и закись азота (I)
(N2O). Первые два соединения образуют смесь, которая называется NOx и
составляет более 90% всех выбросов NO крупных топливосжигающих
установок.
Существуют три основных механизма образования NOx,
характеризуется источником азота и условиями протекания реакции:
которые
- «термические» NOx образуются в результате реакции между кислородом и
азотом воздуха;
- «топливные» NOx формируются из азота, содержащегося в топливе;
- «быстрые» NOx формируются в результате преобразования молекулярного
азота во фронте пламени в присутствии промежуточных углеводородных
соединений.
Количество «быстрых» оксидов азота, как правило, значительно меньше по
сравнению с образующимися другими способами.
Образование «термических» NO существенно зависит от температуры. Если
горение мо-жет происходить при температуре ниже 1000о С, выбросы NOх
значительно снижается. Ес-ли максимальная температура пламени ниже 1000о
С, NOх образуются, главным образом, из азота топлива. Формирование
«термических» NO – доминирующий путь образования NOх в установках,
использующих газообразное или жидкое топливо. Образование «топливных»
NOx зависит от содержания азота в топливе и концентрации кислорода в среде,
где протекает реакция. В установках, использующих уголь, образуется
значительно больше «топливных» NOx, поскольку в уголь содержит гораздо
большее количество азота, чем любой другой вид топлива.
31
(Таблица 8)
Способ сжигания также влияет на количество выбрасываемых оксидов азота.
Например, при сжигании угля имеют место следующие закономерности:
- Выбросы NOx ниже при использовании котлов с подвижной решеткой из-за
относительно низких температур горения и постепенного сгорания;
- Выбросы выше при использовании пылеугольного котла, их количество
изменяется в за-висимости от типа горелки и конструкции топочной камеры;
- Выбросы NOx в котле с кипящим слоем ниже, чем для традиционных котлов,
однако в этом случае выше выбросы N2O.
- Механизм формирования закиси азота до сих пор в точности не известен.
Возможен механизм, основанный на промежуточных продуктах (HCN, NH3),
сходный с механизмом образования NO. Было установлено, что относительно
низкие температуры горения (ниже 1000оС) приводят к увеличению выбросов
N2O. При низкой температуре молекула N2O относительно стабильна, в то
время как при высокой температуре образовавшийся N2O восстанавливается до
N2. При сжигании в стационарном или циркулирующем кипящем слое, а также
в кипящем слое под давлением образуется относительно большое количество
закиси по сравнению с традиционными стационарными установками. В
результате лабораторных экспериментов было обнаружено, что закись азота
образуется в результате процессов избирательного каталитического
восстановления, достигая максимума в пределах оптимального температурного
«окна» процессов каталитического восстановления или вблизи него. Закись
азота также вносит непосредственный вклад в образование парникового
эффекта посредством поглощения в тепловой инфракрасной области спектра,
которое происходит в тропосфере. Время жизни N2O в тропосфере достаточно
велико, поскольку это вещество практически не вступает в реакции с другими
газами, облаками и аэрозолями. N2O разлагается в присутствии О3 и в
результате получаются NO2 и NO3, являющиеся разновидностями NOx.
32
Пыль и твердые частицы
Пыль, выбрасываемая
практически полностью
топлива. Незначительная
частиц, образовавшихся
сжигании.
в процессе горения угля, торфа и биомассы
образуется из минеральной фракции этих видов
часть этой пыли может состоять из очень маленьких
при конденсации соединений, улетучившихся при
Тип используемой технологии сжигания сильно влияет на содержание золыуноса в дымовых газах котла. Например, котел с подвижной решеткой
производит относительно малое количество летучей золы (20-40% от общего
количества золы), в то время как пылеугольный котел производит значительно
большее количества летучей золы (80-90%). Сжигание жидких видов топлива
также является источником выбросов твердых частиц, хотя и в меньшей части,
чем уголь. В частности, неоптимальные условия сжигания ведут к
формированию сажи, которая способна образовывать агломераты кислоты,
обладающие коррозионными свойствами в присутствии триоксида серы.
Сжигание природного газа не является значительным источником выброса
пыли. С другой стороны, некоторые виды промышленных газов могут
содержать частицы, которые следует отфильтровывать в процессе производства
или, если последнее невозможно, непосредственно перед сжиганием.
Для многих предприятий существует также возможность неорганизованных
выбросов (подготовка и хранение угля на открытом воздухе, приготовление
пылеугольной смеси, перевозка золы и пр.) Экологические проблемы могут
быть вызваны частицами диаметром менее 2,5 мкм т.к. они способны
оставаться в атмосфере в течение дней и даже недель. Расстояние, на которые
они могут быть перенесены, прежде чем осядут сами по себе или вместе с
атмосферными осадками, зависит от их физических свойств и погодных
условий. Скорость осаждения частиц зависит от их размера, плотности и
формы. Частицы с диаметром более 10 мкм осаждаются достаточно быстро. Их
воздействие проявляется в непосредственной близости от источника. В то же
время частицы с диаметром менее 10 нм и особенно менее 2,5 нм могут
преодолевать сотни километров, прежде чем осядут. Аэрозоли зачастую
выполняют функцию ядер конденсации при образовании облаков и таким
образом вымываются из атмосферы дождем.
Технологии управления промышленными выбросами твердых частиц очень
эффективны, обеспечивая удаление более 99,8% загрязнений (по весу) из
входящего неочищенного газа. Только для малых частиц, с диаметром 10 мкм и
менее, эффективность очистки снижается до 95-98%. По этой причине в
выбросах твердых частиц от крупных топливосжигающих предприятий
преобладают частицы с диаметром от 0.1 до 10 мкм.
33
Тяжелые металлы.
Выбросы тяжелых металлов являются результатом их естественного
присутствия в органическом топливе. Большинство рассматриваемых тяжелых
металлов (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn, V) обычно выбрасываются в форме
соединений (например, оксиды, хлори-ды) в составе твердых частиц. Только Hg
и Se частично присутствуют в газообразной фазе. Менее летучие элементы
стремятся сконденсироваться на поверхности малых частиц в потоке дымового
газа. Поэтому тонкодисперсные фракции частиц, как правило, обогащены
рассматриваемыми элементами.
Содержание тяжелых металлов в угле, как правило, на несколько порядков
больше, чем в нефти (за исключением содержания Ni и V в тяжелом мазуте,
которое имеет место в некоторых случаях) или в природном газе. В процессе
сжигания угля частицы подвергаются сложным изменениям, которые ведут к
испарению летучих элементов. Скорость испарения соединений тяжелых
металлов зависит от свойств топлива (например, их концентрации в угле, доли
неорганических соединений, таких как кальций) и характеристик применяемой
технологии (например, типа котла, режима эксплуатации).
Моноксид углерода (угарный газ)
Моноксид углерода (СО) всегда возникает в качестве промежуточного
продукта горения, особенно при нестехиометрических условиях. На
предприятиях стараются сократить до минимума образование СО, поскольку
его наличие указывает на риск коррозии, неполное сгорание топлива, и,
следовательно, на снижение КПД. Механизмы формирования СО,
«термических» NO и летучих органических соединений (ЛОС) зависят от
условий горения сходным образом.
в) Присадки
Присадка — препарат, который добавляется к топливу, смазочным материалам
и другим веществам в небольших количествах для улучшения их
эксплуатационных свойств.
Виды присадок:
- депрессорные;
- противоизносные;
- восстанавливающие;
- антидымные;
34
- моющие;
- антиокислительные;
- диспергирующие;
- ингибиторы коррозии;
- промоутеры горения;
- антитурбулентные.
Масляные присадки для двигателя добавляют в масло при его замене и замене
топливных фильтров. Частицы, содержащиеся в присадках, очень мелкие,
меньше микрона. Они свободно проникают внутрь двигателя через чистые
фильтры. Топливные присадки добавляют в почти пустой бак перед заправкой
бензобака. Частота применения присадок зависит от состояния двигателя и
эксплуатационной необходимости. Каждый производитель присадок для
двигателя дает подробную инструкцию по количеству и частоте применения
присадок.
35
III Глава
В качестве примера автомобиля, который мог бы использовать мой автопарк,
я взяла модель КАМАЗ 53215
КАМАЗ (Е-1) 53215 — шасси, выпускаемое Камским автомобильным
заводом (КАМАЗ).
Технические характеристики
Колёсная формула — 6×4
Весовые параметры и нагрузки, а/м:
Снаряженная масса а/м, кг — 7500
Допустимая масса надстройки с грузом, кг — 12000
Полная масса, кг — 19650
Двигатель
Модель — КАМАЗ 740.31-240 (Евро-2)
Тип — дизельный с турбонаддувом
Мощность кВт(л.с.) — 176(240)
Расположение и число цилиндров — V-образное, 8
Рабочий объём, л — 10,85
Коробка передач
Тип — механическая, пятиступенчатая с делителем
Кабина
Тип — расположенная над двигателем, с высокой крышей или с низкой крышей
Исполнение — без спального места или со спальным местом
Колеса и шины
Тип колес — дисковые
Тип шин — пневматические, камерные
Размер шин — 10.00 R20 (280 R508)
Общие характеристики
36
Максимальная скорость, км/ч — 90
Угол преодол. подъема, не менее, % — 25
Внешний габаритный радиус поворота, м — 9,8
Диаметр выхлопной трубы, м – 0,076
Высота, на которой находится выхлопная труба, м – 0,04
Фото машины
Далее приложение расчетов (вручную).
37
Заключение
В наши дни экологическая проблема в мире ухудшается и становится
наиболее важной проблемой человечества. Чтобы решить эту проблему,
необходимо постоянно вести наблюдения за окружающей средой и искать
всевозможные альтернативные источники топлива и энергии. Так же можно
отказаться от черезмерного употребления трансопртом и переходить на более
частое использование общественного транспорта.
Вывод: концентрация выделяемых вредных веществ подвлиянием автопарка
не превышает предельно допустимую концентрацию, однако, все равно
оказывает негативное влияние на окружающую среду.
38
Список литературы
1.Расчет выбросов загрязняющих веществ от различных источников
выделения. Э.П. Квачантирадзе, М.: МГАУ,2010.
2. Gismeteo.ru
3. http://ru.wikipedia.org
4. истра.рф
5. «Экология для студентов ВУЗов» В.И. Коробкин, Л.В. Передельский , Р.:
Феникс, 2001
6. «Экология 10 (11) класс», Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М.
Константинов, М.: Дрофа, 2008
7. http://kamaz.net/
39