CC BY
103
ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
УДК 504.3.054:54-31 Т.М. Шевченко О СОСТОЯНИИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ И НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕТОДАХ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
ОТ ОКСЕ
Воздействие человеческой деятельности на окружающий мир в эпоху научно-технического прогресса носит кризисный характер, так как реально возникает угроза необратимости негативных последствий. Поэтому вопросы экологической безопасности являются острыми, глобальными и актуальными.
Состояние атмосферного воздуха Кемеровской области определяется в основном деятельностью химических и металлургических производств, предприятий по добыче полезных ископаемых, производству кокса, а также предприятий топливно-энергетического комплекса. Кроме того, значительную долю в загрязнение атмосферного воздуха (около 55 %) вносит автомобильный транспорт.
В табл.1 представлены данные по выбросам Таблица 1. Выбросы вредных вещ<
ОВ СЕРЫ
загрязняющих атмосферу веществ за 2007 год.
Общая масса выброса вредных веществ в атмосферу области за 2007 год значительна и составила 1771,088 тыс. т.
Основными загрязняющими веществами атмосферного воздуха являются диоксид серы, диоксид азота, оксиды углерода, твердые вещества и углеводороды. Они составляют 1749,9 тыс. т, или 98,8 % от общей массы выбросов. На долю диоксида серы приходится 116,682 тыс. т, из них 113,406 тыс. т - от стационарных источников и 3,276 тыс. т - от передвижных. Для сравнения: на долю оксида азота приходится 134,739 тыс. т, из них 78,234 тыс. т - от стационарных источников и 56,505 тыс. т - от передвижных. Загрязнения атмосферного воздуха оксидами азота от передвижных источников составляют 42 %, что объясняется
в атмосферу в 2007 году, тыс. т
Показатель Всего В том числе:
от стационарных источников от передвижных источников
Выброшено в атмосферу всего, в том числе 1771,088 1495,504 275,584
Твердые 191,118 190,136 0,982
Газообразные и жидкие, из них: 1579,970 1305,368 274,602
диоксид серы 116,682 113,406 3,276
оксид углерода 540,757 356,992 183,765
азота оксиды (в пересчете на N02) 134,739 78,234 56,505
углеводороды 766,569 735,513 31,056
летучие органические соединения (ЛОС) 4,952 4,952 -
прочие газообразные 16,271 16,271 -
Уловлено (обезврежено) вредных веществ 4625,407 4625,407 -
Удельный вес улавливаемых (обезвреживаемых) твердых веществ в общем количестве этих веществ, % 75,57 75,57
Таблица 2. Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. т
Годы 2003 2004 2005 2006 2007
Всего по области, в том числе: 1545,153 1534,158 1676,333 1715,663 1771,088
от стационарных источников 1241,220 1212,620 1339,598 1342,393 1495,504
значительным вкладом автотранспорта.
Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух Кемеровской области за 2003-2007 годы представлена в материалах к государственному докладу «О состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2007 году» (табл. 2).
Суммарные выбросы и выбросы от стационарных источников из года в год увеличиваются (исключением стал 2004 год).
В указанных материалах отмечено также, что наибольший объём выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников приходится на
следующие города: Новокузнецк, Осинники, Ме-ждуреченск, Ленинск-Кузнецкий, Прокопьевск, Белово, Кемерово, Киселёвск. По количеству выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников Новокузнецк по-прежнему остаётся на втором месте по России.
В таблицах 3, 4 и 5 представлены среднегодовые концентрации загрязняющих веществ по наиболее тревожным городам Кемерово, Новокузнецку и Прокопьевску.
Наибольшие превышения ПДК приходятся на бенз(а)пирен и оксиды азота. В сочетании с другими загрязняющими веществами они представ-
Таблица 3. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в г. Кемерово, доли ПДК
Наименование загрязняющего вещества 2003 2004 2005 2006 2007
Бенз(а)пирен 4,100 3,900 3,500 2,700 2,500
Аммиак 2,600 3,200 2,700 2,500 1,700
Формальдегид 2,700 2,300 1,300 1,700 1,700
Азота диоксид 1,300 1,300 1,300 1,200 1,400
Сажа 1,200 1,000 0,800 0,600 0,800
Водород хлористый 0,500 0,500 0,500 0,700 0,500
Углерода оксид 0,300 0,400 0,400 0,400 0,500
Фенол 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300
Взвешенные вещества 0,200 0,200 0,200 0,200 0,100
Серы диоксид 0,200 0,100 0,100 0,100 0,100
Спирт изопропиловый, мг/м3 0,062 0,086 0,082 0,068 0,024
Сероуглерод 0,400 0,400 0,200 0,200 -
Таблица 4. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в г. Новокузнецке, доли ПДК
Наименование загрязняющего вещества 2003 2004 2005 2006 2007
Бенз(а)пирен 4,300 3,200 3,700 3,500 5,000
Формальдегид 5,300 6,000 4,300 3,700 5,000
Взвешенные вещества 1,300 1,700 1,700 1,500 1,500
Азота диоксид 1,600 1,800 1,600 1,200 1,100
Фтористый водород 1,000 1,000 2,000 1,200 0,800
Фенол 1,000 0,700 0,700 0,700 0,700
Углерода оксид 0,200 0,500 0,500 0,200 0,400
Серы диоксид 0,400 0,300 0,400 0,200 0,200
Сажа 0,200 0,100 0,200 0,200 0,200
Цианистый водород 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100
Сероводород, мг/м3 0,001 0,001 0,001 <0,001 <0,001
Спирт изопропиловый, мг/м3 0,400 0,300 0,300 0,100 -
Таблица 5. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в г. Прокопьевске, доли ПДК
Наименование загрязняющего вещества 2003 2004 2005 2006 2007
Бенз(а)пирен 4,100 3,200 3,800 3,300 3,500
Взвешенные вещества 1,300 1,600 2,100 2,200 2,800
Азота диоксид 2,300 2,800 3,000 2,200 1,700
Азота оксид 1,000 1,300 1,100 0,800 0,700
Углерода оксид 0,800 0,600 0,700 0,300 0,400
Сажа - - 0,600 0,200 0,400
Серы диоксид 0,200 0,300 0,400 0,200 0,200
Сероводород, мг/м3 0,008 0,001 0,001 0,001 <0,001
ляют серьёзную угрозу здоровью населения промышленных городов.
За публикуемой статистикой по загрязнению окружающей среды нашего региона мы со студентами специальностей «Безопасность технологических процессов и производств (в горной промышленности)» и «Химическая технология неорганических веществ» постоянно и с большим интересом следим, анализируем её и обсуждаем наиболее приемлемые пути улучшения экологической обстановки. Ранее рассмотрены основные направления обезвреживания оксидов азота, содержащихся в выхлопных газах.
В атмосфере промышленных городов появляется большое количество оксидов серы. Основными источниками данного загрязнения являются промышленные предприятия, в первую очередь химические, и предприятия топливно-
энергетического комплекса. Оксиды серы - диоксид и триоксид - отрицательно влияют на здоровье человека. Кроме того, эти оксиды образуют в атмосфере кислотные дожди, которые понижают иммунитет живых организмов, вызывают заболевания дыхательных путей, а также приводят к преждевременному разрушению строительных и конструкционных материалов.
Существует два пути улучшения экологической ситуации - уменьшение количества выбросов и очистка отходящих газов от вредных компонентов.
Для очистки отходящих газов от диоксида серы в литературе и в промышленной практике предлагается большое количество различных методов.
Из хемосорбционных методов практическое применение нашли лишь некоторые. Это связано с тем, что объёмы газов велики, а концентрация в них диоксида серы мала. Кроме того, отходящие газы топливно-энергетического комплекса имеют высокую температуру и значительное содержание пыли.
Наиболее простым поглотителем диоксида серы является вода. Но в связи с низкой поглотительной способностью требуется большой её расход и большие объёмы абсорберов, кроме того, процесс ведут при нагревании, что в целом приводит к большим энергетическим затратам.
Вода, имеющая щелочную или слабощелочную среду, с успехом может быть использована для поглощения диоксида серы. Так в Норвегии разработана технологическая схема с использованием морской воды, а в Англии исследована возможность использования для абсорбции воды реки Темзы. Для поглощения оксидов серы можно использовать щелочные сточные воды.
Известняковые и известковые абсорбционные методы являются более эффективными и имеют следующие достоинства: простая технологическая схема; низкие эксплуатационные затраты; доступность и дешевизна сорбента; не требует предвари-
тельного охлаждения и обеспыливания.
В промышленном производстве широко применяется, так называемый, сульфит-бисульфит-ный метод, суть которого в поглощении диоксида серы аммиачной водой или раствором сульфита аммония. Отработанный поглотитель либо используется, как товарный продукт, либо возвращается в цикл.
Этот метод постоянно совершенствуется, например, предложен процесс, по которому в отходящий газ, содержащий диоксид серы, добавляют газообразный аммиак. Непосредственно в трубе образуется аэрозоль сульфита и сульфата, который улавливают в электрофильтрах.
Абсорбционные методы очистки отходящих газов от диоксида серы имеют ряд недостатков. Наиболее перспективными считаются хемосорб-ционные методы на твёрдых поглотителях, вводимых в пылевидной форме непосредственно в топки или газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов могут быть использованы известняки, доломит, известь или оксиды некоторых металлов. Для увеличения активности сорбентов, подавления окисления диоксида и решения других задач вводят ряд специальных добавок.
Сухие методы санитарной очистки газов от диоксида серы обеспечивают возможность проведения процесса при повышенных температурах и без увлажнения, что позволяет снизить коррозию аппаратуры, упрощает технологию газоочистки и сокращает экономические затраты на неё. Как и в абсорбционных методах предусматривается циклическое использование поглотителя или утилизация продуктов реакции.
Среди сухих способов адсорбционного улавливания диоксида серы в наибольшей степени исследованы и опробованы в производственных условиях углеродистые поглотители, в основном это активные угли и полукоксы. Разработанные способы улавливания углеродистыми адсорбентами ввиду их дефицитности и высокой стоимости могут быть использованы лишь для обработки отходящих газов небольших объёмов .
Исследована поглотительная способность силикагелей по диоксиду серы. Даже при высоких температурах и низких концентрациях она существенна Регенерацию насыщенного поглотителя ввиду его негорючести можно проводить нагретым воздухом.
В качестве поглотителя диоксида серы исследованы также аниониты. Их сорбционная способность по 802 практически не зависит от концентрации его в газе и влагосодержания.
Кислотостойкие цеолиты также зарекомендовали себя как эффективные поглотители диоксида серы при высоких температурах и низких концентрациях. Но утилизация отработанных цеолитов остается нерешенной проблемой.
Большинство сухих методов очистки газов от
диоксида серы требует значительных затрат тепла на регенерацию, специальных дорогостоящих материалов для аппаратуры, что сдерживает внедрение их в промышленное производство.
Наиболее перспективными методами являются каталитические. Разработанная каталитическая очистка отходящих газов от диоксида серы основана на окислении 802 в 8О3, используемом в
производстве серной кислоты (нитрозном либо контактном).
В нитрозном способе в дымовые газы, содержащие диоксид серы и оксиды азота, дополнительно вводят диоксид азота. При температуре около 140 °С образуется серная кислота в виде тумана, которая отводится в виде товарного продукта. Описана технология обработки дымовых газов, содержащих 0,3 % 8О2, 0,01 % 8О3 и 0,06 % N0^ Она обеспечивает 95%-ю очистку от оксидов серы и 75%-ю - от оксидов азота с получением 80%-й серной кислоты и 50%-й азотной кислоты.
В контактном методе дымовой газ предварительно на 99 % очищается от летучей золы.
Метод основан на окислении 802 в 803 при 450 °С на ванадиевом катализаторе. Конвертированные газы охлаждают до 230 °С, промывают в абсорбере серной кислотой и после улавливания в волокнистом фильтре сернокислотного тумана
□ Автор статьи:
Шевченко Тамара Михайловна
- канд.хим.наук, доц. каф. химии и технологии неорганических веществ
КузГТУ Тел. 8(3842)75-78-95
выбрасывают в атмосферу через дымовую трубу. Продуктом газоочистки является 80%-я серная кислота.
В другом варианте контактного метода в окисленные на ванадиевом катализаторе газы вводят аммиак. Образующийся при этом аэрозоль сульфата аммония удаляют из обрабатываемых газов в электрофильтре. Затем обезвреженный газ через дымовую трубу выбрасывают в атмосферу.
Использование того или иного способа очистки отходящих газов зависит от мощности производства, от концентрации диоксида серы в отходящем газе, от количественного и качественного состава сопутствующих его компонентов и от других факторов.
В процессе обучения мы обнажаем проблему, показываем развитие её решения в научнопромышленной практике, убеждая тем самым, что современный специалист должен всесторонне изучить проблемный вопрос, а затем представить свои предложения к внедрению наиболее рационального метода либо к усовершенствованию существующего метода.
Кроме того, обращаем внимание, что актуальной является проработка вопроса использования местных природных материалов (например, угля и цеолитов) в качестве поглотителей для очистки отходящих газов.
УДК 331.4: 629.3.082.3 И. А. Киселев, А. Ю. Игнатова, И. В. Чеглокова ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ТРУДА ПОДРОСТКОВ НА АВТОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ
В последние годы в нашей стране стал очень распространен труд подростков на автозаправочных станциях (АЗС). Это довольно большой заработок для молодежи, которая хочет иметь деньги на личные расходы.
На первый взгляд работа на АЗС - очень выгодная, интересная и не опасная. Однако труд на АЗС не так уж безопасен: Подросток в течение смены находится в непосредственной близости к источникам веществ, вредных для здоровья.
Во время работы подросток-заправщик открывает крышку бензобака и в этот момент вдыхает пары бензина.
В выхлопных газах подъезжающих автомобилей содержатся оксиды азота, оксид углерода и
другие соединения, так же оказывающие вредное воздействие.
Таким образом, растущий организм подростка подвергается усиленному воздействию вредных веществ, среди которых оксиды азота, углерода, бензин (3-4 класс опасности).
Оксид углерода (СО) - угарный газ - вдыхается вместе с воздухом и поступает в кровь, где конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Оксид углерода соединяется с гемоглобином более прочно, чем молекула кислорода.
Чем больше СО содержится в воздухе, тем больше молекул гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток организма. Нарушается способность крови доставлять
кислород к тканям, возникают спазмы сосудов, сопровождаемые головной болью, потерей сознания и смертью. Поэтому СО в повышенных концентрациях представляет собой смертельный яд.
СО нарушает обмен азота и фосфора в организме. Нарушение азотистого обмена вызывает изменение содержания белков плазмы, снижение активности холинэстеразы крови и уровня витамина В6.
Угарный газ влияет на углеводный обмен, усиливает распад гликогена в печени, нарушая утилизацию глюкозы, повышая уровень сахара в
крови.
Что касается воздействие на организм человека оксидов азота, то отравленный оксидами азота воздух начинает действовать с легкого кашля.
При повышении концентрации оксидов азота возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью легких оксиды азота образуют кислоты ИМ03 и ИМ02 , поражающие альвеолярную ткань, что ведет к отеку легких. При продолжительном нахождении в среде с концентрацией N0 0,8-5 мг/м3 развиваются хронический бронхит, эмфизе-
0,92
0,85-
0,78-
га
ё
ю
СО
го
с!
У
О
с!
И
со
С!
I-
X
О)
и
0,18
ПДК
^[-Концентрация в 10м от АЗС І I-Концентрация на рабочем месте подростка
Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь
Рис. 1 Концентрация диоксида азота (мг/м3)
^-Концентрация в 10м от АЗС I 1-Концентрация на рабочем месте подростка
го
сї
О
С!
Ф
ГО
СЇ
О
К
ГО
39.0
36.0
31,0-
9,0
ПДК
Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь
Рис. 2 Концентрация оксида углерода (мг/м3)
146
И. А. Киселев, А. Ю. Игнатова, И. В. Чеглокова
ма легких и астма.
Углеводороды (пары бензина, метана и т. д.) обладают наркотическим действием, в малых концентрациях вызывая головную боль, головокружение. Так при вдыхании в течение 8 часов паров бензина в концентрации 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле. Все углеводороды влияют на сердечнососудистую систему и на показатели крови (снижение содержания гемоглобина и эритроцитов), также возможно поражение печени, нарушение деятельности эндокринных желез.
При попадании паров автомобильного бензина через дыхательные пути происходит частичное растворение жиров и липидов организма. Бензин поражает центральную нервную систему, может вызвать острые и хронические отравления. Все виды бензина обладают выраженным действием на сердечно-сосудистую систему. Раздражение рецепторов вызывает возбуждение в коре головного мозга, вовлекая в процесс подавления органы зрения и слуха. В результате частых повторных отравлений бензином развиваются нервные расстройства, хотя при многократных воздействиях небольших количеств может возникнуть привыкание (понижение чувствительности).
Воздействие токсинов, содержащихся в парах бензина, на мозг заметно уже через 1-2 месяца:
человек становится раздражительным, конфликтным, у него постоянно меняется настроение, на место эмоциональной активности приходит вялость, апатия. Заметно спадают интеллектуальные способности, сильно снижается концентрация внимания, появляется быстрая утомляемость при умственной работе, человеку становится труднее анализировать и запоминать информацию.
Ученые из Каирского университета в Египте в экспериментах на крысах показали, что воздействие паров бензина на крыс приводит к повреждению их мозга и нарушению концентраций нейромедиаторов в различных его отделах, что сопровождается повышенной агрессивностью поведения. Исследователи полагают, что это может быть справедливо и для людей, живущих в крупных городах или работающих на бензозаправках.
Растущий организм более восприимчив к действию токсичных веществ, чем организм взрослого. Согласно [3] труд подростков допускается в условиях, которые не оказывают отрицательного воздействия на рост, развитие и состояние здоровья в ближайшем и отдаленном периоде, т. е. условия труда должны быть допустимыми по показателям вредности. Превышение действующих нормативов или присутствие факторов, с которыми работы подростков запрещены, являются основанием для исключения использования труда под-
420,0399,0370,0-
«8
СО
О
а
сс
и
со
IX
3
X
о
ПДК—I
□ -Концентрация на рабочем месте подростка
Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь
Рис. 3 Концентрация паров бензина (мг/м3)
Оценка концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе за исследуемый период на рабочем месте подростка-заправщика и в 10 м от АЗС
Загрязняющее вещество ПДКм.р. (мг/м3) Средняя концентрация (мг/м3) Процент нестандартных проб(%)
АЗС 10 м от АЗС АЗС 10 м от АЗС
Диоксид азота 0,085 0,85±0,05 0,17±0,018 100,0 100,0
Оксид углерода 5,0 35,0±3,05 7,0±1,93 100,0 85,0
Бензин 100,0 380,0±28,58 - 100,0 -
ростков. Запрещенными для привлечения труда подростков являются условия, когда в воздухе рабочей зоны присутствуют вещества 1-2 классов опасности или вещества 3-4 классов опасности в концентрациях, превышающих предельно допустимые.
Цель данного исследования - определение концентраций вредных веществ, воздействию которых подвергается подросток-заправщик при работе на АЗС и оценка допустимости применения труда подростков на АЗС.
Исследования проводились совместно с Центром гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области в летне-осенне-зимний период (с июля по январь) на АЗС, расположенной в г. Новокузнецке на объездной дороге в районе станции «Водная». В г. Новокузнецке официально зарегистрировано 70 АЗС, на многих из них в летнее время работают подростки.
В месяц отбиралось по 12 проб воздуха как на АЗС, так и вне АЗС (в 10 м от АЗС). Полученные концентрации ингредиентов усреднялись, производился также расчет нестандартных проб.
Концентрации загрязняющих веществ сравнивали с максимально разовыми предельно допустимыми концентрациями (ПДКмр).
ПДКмр. - основная характеристика опасности вредного вещества. ПДКмр.установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности, биоэлектрической активности головного мозга) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.
Отбор проб воздуха проводился электроаспиратором для отбора проб воздуха (модель М-822). Время отбора одной пробы равно 25 мин (согласно ГОСТ 12.1.005-88).
Метод измерения диоксида азота основан на
улавливании диоксида азота из воздуха раствором йодида калия. Исследуемый воздух аспирируют с расходом 0,25 куб. дм/мин. в течение 20 мин. через Ц-образный поглотительный прибор с пористой пластиной, наполненный 6 куб. см поглотительного раствора. Образующийся нитрит-ион определяется фотометрически по азокрасителю, получающемуся в результате взаимодействия нитрит-иона с сульфаниловой кислотой и 1-нафтиламином [2].
Содержание в воздухе оксида углерода определяли с помощью индикаторной трубки для проведения химического экспресс-анализа.
Метод основан на цветной реакции между индикаторным порошком, засыпанным в стеклянную трубку, через которую протягивают анализируемый воздух с исследуемым веществом.
Оксид углерода взаимодействует с желтым силико-молибденовым комплексом, переводя его в синий. Сравнивают окраску пробы со шкалой постоянных стандартов и устанавливают концентрацию оксида углерода в воздухе.
Концентрацию паров бензина определяли с помощью газоанализатора «СИГМА-1М».
Результаты исследований представлены на рис. 1-3.
В таблице представлена степень загрязненности атмосферного воздуха за период с июля по январь на рабочем месте подростка и в 10 м от АЗС.
Анализируя полученные результаты исследований, можно сделать следующие выводы.
1. Концентрации вредных веществ (Ы02, СО, паров бензина) на рабочем месте подростка-заправщика превышают нормативы в 3-10 раз.
2. Согласно [3], ввиду присутствия в воздухе веществ 3-4 классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК, следует запретить применять труд подростков на АЗС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. -М. : Стандартинформ, 2006.
2. РД 52 04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы (утв. Госкомгидрометом СССР 01.06.1989).
3. МУ 2.4.6.665-97 Медико-биологические критерии оценки условий труда с целью определения противопоказаний к применению труда подростков (утв. Минздравом РФ от 14 апр. 1997 г. № 7).
□Авторы статьи:
Киселев Илья Александрович
- студент гр. ГК-082 КузГТУ, тел. 8 960 926 4175
Игнатова Алла Юрьевна
- канд. биол. наук, доцент каф. химической технологии твердого топлива и экологии КузГТУ Тел. 8 903 071 5036;
Чеглокова Ирина Владимировна
- учитель химии МОУ «Гимназия № 62» г. Новокузнецка
