Лекция № 1

Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

Биосфера-область распространения жизни на Земле, включающая в себя населенную организмами верхнюю часть земной коры (биосферу), гидросферу, нижнюю часть атмосферы (тропосферу).

Биосфера возникла 3,5-4,5 млн. лет назад. Как живое существо является развитием атмосферы, так и обратно.

99% - переработано

2,4*10¹² тонн - находится в биосфере

Биогенез - развитие биосферы.

1,5 млн. лет назад возник человек – антропогент

Неосфера – сопряженная с биосферой, но сфера разума, т. е. развивающаяся из-за человека.

Техносфера – развитие техники становится подавляющим и меняется биосфера.

Экология – наука, изучающая условия существования живых организмов, их взаимосвязь между собой и средой, в которой они обитают (наука о взаимодействии вида и окружающей его среды)

Экология сейчас является системой знаний.

1. Экология систематических групп (биоэкология) – экология животных, растений, грибов.

2. Факторальная экология (аутоэкология) – из популяции выделяется отдельная особь и исследуется ее взаимодействие со средой. Исследуется совокупность эко факторов, действующих на изолированную особь, и ответные реакции особи на их действие.

Э кологические факторы – эл-ты окружающей среды оказывают существенное влияние на живые организмы.

---------климатические

---------эдафические (вся совокупность свойств почвы)

---------географические

---------гидрологические

1. Экология и иерархия живого.

1. популяционная экология

2. биогеоценология

Биогеноценоз – однородный участок земельной поверхности с однородным составом живых и костных компонентов с определенной связью между ними.

Экологическая система – совокупность совместно обитающих разных видов организмов, условия их существования.

Экологические системы:

1. глобальные экологические системы

2. региональные экологические системы

3. локальные экологические системы

4. Экология сред жизни, сфер ее распространения.

1. айроэкология

2. гидробиология

3. экология лесов

5. Концептуальная и экспериментальная экология.

1. аналитическая экология

2. математическая экология

6. Хроноэкология – историческая экология.

7. Прикладная экология.

8. Антропогенная экология – наука занимается изучением эко систем типа “человек – окружающая среда”- изучает взаимодействие человека на окружающую среду и обратное влияние среды на жизнедеятельность человека.

Воздействие человека на окружающую среду возможно в 3-ех действиях:

• бытовая деятельность

• производственная

• военная

Экология вид – окружающая среда

Антропогенная экология человек – окружающая среда

Инженерная экология человек – производство – окружающая среда

Инженерная экология – система научно обоснованных инженерно-технических предприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды.

1. дает методы исследования окружающей среды

2. дает методы защиты окружающей среды

Любое производственное объединение может рассматриваться как экологическая система, включающая в себя энергетические и другие ресурсы.

Охрана окружающей среды – система правовых, технических и санитарных мер, направленных на рациональное использование, сохранение и воспроизводство природных ресурсов.

Антропогенные производственные факторы.

В процессе функционирования производственных факторов возникают антропогенные факторы, которые сложно определить как факторы негативно влияющие на здоровье человека и окружающую среду.

АПФ могут носить детерминированный или стохастический характер. Вредные – детерминированный, опасные и особо опасные стохастический.

Лекция № 2

Защита атмосферного воздуха.

Состав воздуха:

• N – 78,08 %

• О₂ – 20,95 %

• Аргон, неон – 0,93 %

• СО₂ –0,03 %

• Примеси – 0,01 %

Загрязнением называется внесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее в рассматриваемое время физических, биологических, химических компонентов или превышение естественного среднего уровня этих компонентов в среде.

Атмосфера в своем составе содержит большое кол-во примесей от естественных источников (пыль от вулканических процессов, песчинки, соли и т. д.).

Уровень загрязнения от естественных источников, характерных для данной местности называется фоновым. При этом естественные источники могут носить кратковременный, либо распределенный характер.

США:

• транспортные средства – 50 %

• ТЭЦ - 20 %

Наиболее распространенными веществами загрязнителями атмосферы являются СО, SO₂, NO_x, C_nH_m и пыль.

СО:

• естественные: лесные пожары

• антропогенные: окисление серы и сульфатов, растворимых в море

SO₂:

• естественные: лесные пожары

• антропогенные: промышленность, автотранспорт, ТЭС

СО	SO2	NOx	CnHm	Пыль
1- 50 мг/м3	до 1 мг/м3	до 0,2 мг/м3		0,04 – 0,4 мг/м3

Примеси в воздухе действуют следующим образом:

1. общетаксическое действие связано с отравлением всего организма (свинец, олово, ртуть)

2. раздражающее действие: раздражается слизистая оболочка дыхательного тракта, глаза (аммиак, окислы азота)

3. сэнсибилизирующее действие: аллергическое

4. канцерогенное действие: приводит к онкологическому заболеванию (никель, углеводороды, асбест)

5. мутагенное воздействие: изменения на генном уровне, которые вызваны изменениями в атмосфере и проявляются через несколько лет

6. воздействие на репродуктивную функцию человека

Все вещества разделяются на следующие классы:

1. чрезвычайно опасные вещества (бензопирен C₂₀H₁₂)

2. высокоопасные вещества (диоксид азота)

3. умеренно опасные (оксид азота)

4. мало опасные вещества (СО)

СО – бесцветный газ, без запаха, воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему, вызывает удушье у человека, соединяясь с гемоглобином крови. 200 220 мг/м³

NO_x – диоксид азота, N₂O₅: выделяется при сжигании топлива в энергетических установках, раздражает органы дыхания, не имеет ни цвета, ни запаха.

SO₂ – диоксид серы: бесцветный газ с острым, неприятным запахом, раздражает слизистую оболочку.

C_nH_m – обладает наркотическим действием; в малых концентрациях: головная боль, аллергия, в больших – онкологические заболевания.

Атмосферная пыль – разнодисперсная сажа (90 – 95 % С), обладает адсорбционным действием.

Наиболее опасные пыли – 0,5 – 10 мкм, они проникают в легкие, более мелкие – выдыхаются.

Классификация примесей в атмосфере.

ГОСТ 17.2.1.01 – 76

1. по агрегатному состоянию вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

1. газообразные и парообразные (CO, NO₂)

2. жидкие примеси (кислоты, щелочи, растворы солей)

3. твердые примеси (аэрозоли: свинец, пыль, смолистые вещества)

2. по массовому выбросу в (тонны/сутки)

6 групп:

1. <0,01 тонны/сутки

….

6. >100 тонн/сутки

3. жидкие примеси в атмосфере разделяются по размеру частиц, мкм

1. супертонкий туман, до 0,5 мкм включительно

2. тонкодисперсный туман, от 0,5 до 3 мкм

3. грубодисперсный туман, от 3 до 10 мкм

4. брызги свыше 10 мкм

4. твердые выбросы в атмосферный воздух по размерам частиц делятся на подгруппы:

1. до 1 мкм включительно

2. от 1 мкм до 10 мкм

3. от 10 мкм до 50 мкм

4. свыше 50 мкм

Предельно допустимые концентрации.

Концентрация – количество веществ в единице объема воздуха. [мг/м³], [мг/л]

• не оказывает на человека ни прямого, ни косвенного влияния

• человек не должен привыкать к концентрации

• не допустимы такие концентрации, которые вредят человеку

ПДК – максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени усреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая и отдаленные последствия и на окр. среду тоже.

ПДК могут быть разных видов:

• максимальная, разовая ПДК: устанавливается исходя из рефлекторных реакций человека (при кратковременном воздействии до 10 мин.)

• среднесуточная ПДК: для предупреждения канцерогенного и мутагенного действий

Лекция №3

С<=ПДК

С – концентрация веществ в воздухе при одновременном присутствии в атмосфере веществ, обладающих однонаправленным действием.

Должно выполнятся условие: С₁/ПДК₁+ С₂/ПДК₂+…+ С_n/ПДК_n<=1

C₁, C₂, C_n – концентрации вредных веществ в одной и той же точке местности.

ПДК_1,2,n – максимальная разовая концентрация.

Предельно допустимые выбросы

В соответствии со стандартами для каждого источника загрязнения устанавливается ПДВ из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности источников региона с учетом перспектив развития производства и условия рассеяния выбросов в атмосфере не создадут приземное превышение ПДК для человека и окр. среды.

С+С_{фоновое}<=ПДК

Защита атмосферного воздуха

Очистка от твердых примесей (пыли).

По принципу действия пылеуловители подразделяются на:

а) сухие – самые грубые

б) мокрые

в) эл.-фильтры

г) фильтры, для более тонкой очистки

Аппараты оцениваются следующими показателями:

1. Общая эффективность очистки

=(Свх-Свых)/Свх

для систем из n аппаратов:

=1-(1-₁)(1-₁)…(1-_n)

1. Фракционная эффективность (i – фракция)

_i=(Свх_i-Cвых_i)/Cвхi

1. Гидравлическое сопротивление

Р=Рвх-Рвых – меняется в зависимости от наполнения аппарата пылью

Ркон= аппарат требует регенерации (очистки)

1. N – удельная пылеемкость, зависит от количества пыли, которое удерживает аппарат до регенерации.

2. Коэффициент проскока К=Свх/Свых К=1-

3. Производительность по очищаемому газу

4. Энергопотребление – затрата электроэнергии на 1000 м³ газа

Общая эффективность очистки зависит от:

1. дисперсности частиц

2. плотности пыли

3. эрозионных свойств

4. смачиваемости

5. эл. заряженности частиц

6. удельного сопротивления частиц

Сухие пылеуправляемые системы- все аппараты, в которых отделение частиц происходит за счет сил гравитации, инерции, мех. путем:

1. радиальные

2. циклоны

3. жалюзийные

4. ротационные

5. вихревые

1. Радиальные пылеуловители

З агрязненный воздушный поток

Очищенный воздушный поток

Отделение частиц пыли за счет поворота потока на 180^о

частицы 25 – 30 мкм =0,65 – 0,8

пыль

бункер

2. Циклоны

о чищенный воздух

загрязненный воздух

пыль

бункер

Газовый поток вводится по касательной к внутренней поверхности корпуса (спец. профилированной) и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру. За счет центробежных сил частицы пыли образуют слой на поверхности корпуса, а очищенный воздух поворачивает на 180 ^о и идет наверх.

Достоинства: отсутствие какого-либо движения частиц, надежное функциониравание при увеличении температуры воздуха (до 500 ^оС).

Возможность улавливания абразивных материалов; пыль улавливается в сухом виде; гидравлическое сопротивление практически постоянно. Увеличение запыленности газа не приводит к уменьшению КПД, частицы с d< 0,5 улавливает плохо.