ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА»
Кафедра электрификации и механизации сельского хозяйства
Посвящается 60-летию
высшего профессионального лесного образования
в Республике Коми
ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
Учебное пособие (лабораторный практикум)
Утверждено учебно-методическим советом Сыктывкарского лесного института
в качестве учебного пособия для студентов направления бакалавриата
110800 «Агроинженерия» всех форм обучения
СЫКТЫВКАР
СЛИ
2012
УДК 620.9:502
ББК 31
Э40
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Сыктывкарского лесного института
Составитель:
Е. И. Паршина, кандидат биологических наук, доцент
Ответственный редактор:
Л. Л. Ширяева, кандидат геолого-минералогических наук, доцент
Рецензенты:
кафедра промышленной безопасности и охраны окружающей среды
(Ухтинский государственный технический университет);
Г. П. Шумилова, кандидат технических наук, доцент
(Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера
Коми НЦ УрО РАН)
Экология энергетики : учебное пособие (лабораторный практикум) /
Э40 сост. Е. И. Паршина ; Сыкт. лесн. ин-т. — Сыктывкар : СЛИ, 2012. — 216 с.
ISBN 978-5-9239-0348-5
Пособие содержит теоретический материал, необходимый для изучения дисциплины «Экология энергетики». Приведен список необходимой
литературы по каждой теме, даны контрольные вопросы для самопроверки, которые способствуют расширению знаний, усвоению и закреплению
изучаемого материала, направлено на развитие познавательной деятельности, организацию самостоятельной работы студентов. Также представлен лабораторный практикум по дисциплине, который содержит тематику, задания и методику выполнения лабораторных работ.
Для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата 110800
«Агроинженерия». Может быть использовано студентами других инженерных специальностей в качестве руководства при выполнении курсовых
и дипломных работ.
УДК 620.9:502
ББК 31
Темплан 2010/11 учеб. г. Изд. № 130.
ISBN 978-5-9239-0348-5
© Паршина Е. И., составление, 2012
© СЛИ, 2012
2
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................................................5
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ .......6
1.1. Экология как наука..................................................................................................6
1.2. Основные понятия экологии ..................................................................................8
1.2.1. Биосфера — глобальная экосистема ............................................................8
1.2.2. Экосистемы: основные принципы функционирования ...............................13
1.2.3. Экологические факторы ................................................................................18
ГЛАВА 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ ..........................................................................22
2.1. Понятие и виды загрязнения................................................................................22
2.2. Экологический риск ..............................................................................................25
ГЛАВА 3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ........................................................................29
3.1. Источники загрязнения воздушного бассейна....................................................29
3.1.1. Характеристика загрязняющих атмосферу веществ ..................................32
3.1.2. Взаимодействие энергоустановок с окружающей средой
при сжигании органического топлива.....................................................................35
3.2. Влияние атмосферных загрязнителей на организм человека
и окружающую среду ...................................................................................................43
3.3. Топливно-энергетический комплекс
и глобальные экологические проблемы.....................................................................46
3.4. Охрана атмосферного воздуха: пути снижения вредного воздействия
на воздушный бассейн ................................................................................................49
3.4.1. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ................49
3.4.2. Нормирование выбросов загрязняющих веществ от ТЭС и котельных ....54
3.4.3. Методы подавления и улавливания вредных компонентов
дымовых газов .........................................................................................................61
ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ .............73
4.1. Физическое воздействие ......................................................................................73
4.2. Воздействие электромагнитного поля и радиации ............................................75
ГЛАВА 5. САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫЕ ЗОНЫ ..................................................................81
5.1. Санитарно-защитные и охранные зоны ..............................................................81
5.2. Установление размера санитарно-защитной зоны ............................................88
5.3. Санитарно-защитные зоны и зоны наблюдения радиационных объектов.......89
ГЛАВА 6. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ ......................................................................91
6.1. Сточные воды и их характеристика.....................................................................91
6.2. Влияние сточных вод на природные водоемы ...................................................95
6.3. Охрана гидросферы .............................................................................................97
6.3.1. Очистка сточных вод ...................................................................................102
6.3.2. Безотходные и малоотходные технологии ................................................106
ГЛАВА 7. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ ......................................................................109
7.1. Общий характер антропогенного воздействия на литосферу.........................109
7.2. Нормирование загрязнения почв (почво-грунтов)............................................116
7.3. Отходы производства и потребления ...............................................................118
7.4. Характеристика теплоэлектроцентрали
как источника образования отходов.........................................................................122
7.5. Охрана литосферы .............................................................................................126
3
ГЛАВА 8. УПРАВЛЕНИЕ ОХРАНОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ...................................132
8.1. Основы управления охраной окружающей среды............................................132
8.2. Основы экономики природопользования ..........................................................138
8.3. Основы экологического права ...........................................................................156
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ....................................................................................161
Лабораторная работа № 1. Химическое загрязнение атмосферы.
Количественная и качественная оценка воздействия
топливно-энергетического комплекса на атмосферу..............................................161
Лабораторная работа № 2. Загрязнение атмосферы твердыми частицами.........163
Лабораторная работа № 3. Загрязнение атмосферного воздуха
передвижными источниками .....................................................................................163
Лабораторная работа № 4. Определение концентраций загрязняющих веществ
в приземном слое атмосферы. Контроль за выбросами загрязняющих веществ
на ТЭС и котельных...................................................................................................169
Лабораторная работа № 5. Установление величины предельно
допустимого выброса ................................................................................................171
Лабораторная работа № 6. Отходы производства и потребления ........................172
Лабораторная работа № 7. Защита атмосферы. Формирование
санитарно-защитной зоны.........................................................................................175
Лабораторная работа № 8. Плата за загрязнение окружающей среды ................178
Лабораторная работа № 9. Экономическая оценка экологического ущерба
от загрязнения окружающей среды..........................................................................180
Лабораторная работа № 10. Оценка уровня экологической безопасности
предприятия ...............................................................................................................181
Лабораторная работа № 11. Определения отвода под электрические сети
во временное и постоянное пользование ................................................................182
Лабораторная работа № 12. Определение минимального расстояния
от трансформаторной подстанции до границы жилой застройки
по акустическим шумам.............................................................................................185
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...............................................................................189
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПДК веществ в воздухе населенных мест.....................................193
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Методика расчета выбросов вредных веществ
в атмосферный воздух ..................................................................................................195
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (Методика ОНД-86).....200
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Расчет и обоснование объемов образования отходов ................205
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Расчет предельно допустимого выброса ......................................215
4
ВВЕДЕНИЕ
В естественном состоянии природная среда представляет собой
экологически сбалансированную систему. Производственная деятельность человека оказывает влияние на изменение скорости природных
процессов, их направление, что приводит к интенсивному разрушению и
трансформации экосистем всех уровней. Угроза деградации природных
систем связана с потребительским подходом к использованию природных ресурсов, недооценкой экологических, социальных последствий
развития и размещения производительных сил, с отсутствием эффективных регуляторов экологической ориентации экономики.
В настоящее время среди всех отраслей своими размерами и масштабом воздействия на окружающую среду отличается энергетика.
В зависимости от используемых ресурсов, предприятия отрасли оказывают различное влияние на окружающую среду: вызывают химическое
загрязнение атмосферы, водоемов; способствуют тепловому и электромагнитному воздействию; приводят к изъятию, отчуждению и загрязнению
земель. Производство электро- и теплоэнергии связано с потреблением
природных энергоносителей в огромных количествах. Характер и масштабы воздействия энергетики определяются не только технологиями
производства энергии, но и состоянием оборудования, структурой используемого топлива, общими экономическими условиями работы отрасли. Основными производственными системами электроэнергетики,
влияющими на экологическую безопасность России, являются электростанции: тепловые, атомные, гидростанции и линии электропередач
500 кВ и выше. Среди источников негативного воздействия на окружающую среду при функционировании энергопредприятий следует выделить:
1) основное и вспомогательное оборудование на энергетических
предприятиях, являющееся источником физического воздействия (электромагнитного, шумового), химического загрязнения;
2) хозяйственную деятельность подразделений инфраструктуры
энергопредприятий;
3) строительно-монтажные работы, реконструкцию оборудования.
Рациональное природопользование, способное удовлетворять жизненные потребности общества в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды, невозможно без комплекса знаний современных
специалистов в области экологии, которые позволят ему оценивать инженерные решения с позиций закономерностей развития и стабильного
функционирования биосферы.
При составлении пособия были использованы методы, регламентированные нормативными, инструктивными и прочими материалами, а
также работы ряда авторов, в т. ч. В. Я. Путилова, В. М. Полонской,
М. М. Рединой, А. Г. Ветошкина, Е. А. Бойко, П. А. Щинникова и др.
5
Глава 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
1.1. Экология как наука
Термин «экология» (от греч. oikos — дом, жилище и logos — учение)
был введен в 1866 г. известным немецким естествоиспытателем
Э. Г е к к е л е м в работе «Общая морфология организмов»: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы:
изучение всех взаимоотношений животного с органическими и неорганическими компонентами среды, включая его дружественные или враждебные отношения с животными и растениями, с которыми оно вступает
в контакт. Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные
взаимосвязи и взаимоотношения в природе».
В центре внимания экологии находятся живые системы, имеющие
великое разнообразие, обладающие своими законами развития и определенной устойчивостью, находящиеся во взаимоотношениях между собой и с неживой природой. Экология стремится раскрыть свойства живых систем как на организменном, так и надорганизменном уровне
(уровне популяций, сообществ, экосистем), не ограничиваясь расчленением на отдельные структурные части, а рассматривая их во взаимосвязях. Являясь самостоятельной наукой, экология обладает мощным потенциалом предоставления теоретических основ для совершенствования современных технологий производства, рационального природопользования, развития и поиска новых форм и способов связи общества
и природы, разрешения глобальных экологических проблем. Объектом
экологии являются биологические системы надорганизменного уровня:
популяции, сообщества, экосистемы.
Современная экология подразделяется на фундаментальную и прикладную.
Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, ее основу составляет биоэкология. В состав общей биоэкологии входят следующие разделы: 1) аутэкология (изучает
взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов); 2) демэкология (изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов); 3) синэкология (изучает
структуру и функционирование сообществ и экосистем). Частная биоэкология изучает экологию отдельных таксономических групп (экологию
животных, экологию растений, экологию водорослей и др.).
Прикладная экология использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества, в ней выделяют промышленную
экологию, сельскохозяйственную экологию, экологию города (населенных пунктов), медицинскую экологию и др. Изучением взаимодействия
6
человека как индивида (биологической особи) и личности (социального
субъекта) занимается экология человека. Социальная экология постигает взаимодействие человеческого общества и окружающей среды,
а глобальная экология охватывает наиболее крупномасштабные проблемы экологии человека и социальной экологии.
Во второй половине ХХ века в связи ростом экономической и технической мощи человечества отчетливо проявляются последствия экологического кризиса.
Экологический кризис — это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов, стадия взаимодействия общества и природы, на которой до предела обостряются противоречия
между экономикой и экологией, экономическими интересами общества в потреблении использовании
природной среды и экологическими требованиями обеспечения охраны окружающей природной среды.
Основная причина его проявления — усиление противоречий между
неограниченным ростом надбиологических (вторичных) потребностей
человеческого общества и ограниченностью ресурсов природной среды
планеты, требуемых для обеспечения этого роста. Обострение таких
противоречий проявлялось еще на ранних этапах развития человеческой цивилизации. Так, например, 10—50 тыс. лет назад перепромысел
крупных животных привел к «кризису консументов»; более 2 тыс. лет назад из-за повышения производительности сельского хозяйства произошел «кризис продуцентов или примитивного поливного земледелия»;
40—60 лет назад начался «кризис редуцентов», связанный с синтезом
новых, неизвестных в природе химических веществ и накоплением
больших количеств отходов производства и потребления.
В начале неолита (порядка 10 000 лет назад) на планете жило около 10 млн чел. На первое удвоение численности потребовалось 2 500 лет, на второе — 2 000, на третье — 1 500, на восьмое —
100 лет (с 1850 по 1950 гг. численность возросла с 1,25 млрд до 2,5 млрд), на девятое — 37 лет
(в 1987 г. население Земли составило 5 млрд, а в 2000 г. — 6 млрд).
За последние 20 лет в мире в результате хозяйственной деятельности человека сожжено не менее 71,5 млрд м3 нефти, 90 млрд т угля, 11 трлн м3 природного газа. Возросло потребление водных ресурсов — на промышленных объектах оно достигает в общей сумме 170 · 1012 л/дн, а общее использование — до 1200 · 1012 л/дн.
Современный экологический кризис затронул практически все компоненты биосферы. Последствием его проявления может стать экологическая катастрофа — необратимые изменения в окружающей природной
среде. Следствием и проявлением современного экологического кризиса
являются следующие экологические проблемы: 1) рост народонаселения;
2) изменение состава атмосферы (парниковый эффект, кислотные дожди,
разрушение озонового слоя); 3) истощение запасов природных ресурсов;
4) загрязнение Мирового океана; 5) деградация почв и земель.
Современная экология располагает совокупностью правил и законов, являющихся следствием фундаментальных законов природы, например, законы Б. К о м м о н е р а .
7
Законы Б. Коммонера (1971):
«Все связано со всем» — все живое имеет единый физико-химический состав. Все живые системы характеризуются разнообразными, разветвленными и интенсивными потоками вещества, энергии и
информации, что позволяет говорить о единстве и взаимосвязи в глобальном масштабе.
«Все должно куда-то деваться» — природная или общественная система может развиваться
только за счет использования энергии и информационных ресурсов окружающей ее среды, изолированное саморазвитие невозможно.
«Ничто не дается даром» — любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем.
«Природа знает лучше» — все действия человека должны быть направлены не на покорение
природы и ее преобразование в своих интересах, а на адаптацию к ней.
Можно отметить и другие важные для экологии принципы и законы:
• Закон больших чисел — совокупное действие большого числа случайных факторов при некоторых
общих условиях приводит к результату, почти не зависящему от случая, т. е. имеющему системный характер.
• Принцип Ле Шателье — при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого
равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экологических систем к авторегуляции.
• Закон цепных реакций — любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию
цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей.
• Закон оптимальности — любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.
• Принцип экологического соответствия — форма существования организма всегда соответствует условиям его жизни.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что изучает экология? Чем она отличается от других биологических дисциплин?
2. На каждый из законов Б. Коммонера приведите примеры.
3. Охарактеризуйте значимость экологических знаний в современный период.
4. Что такое экологический кризис, экологическая катастрофа? Перечислите известные кризисы человечества.
1.2. Основные понятия экологии
1.2.1. Биосфера — глобальная экосистема
Под биосферой понимается оболочка Земли, в которой все процессы происходят под воздействием живых организмов.
Биосфера — сфера единства живого и неживого, все пространство литосферы, гидросферы и
атмосферы, где существует или когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются организмы или
продукты их жизнедеятельности и которое обладает свойствами усложнения структуры и концентрации
энергии (по В. И. Вернадскому, 1926).
Биосфера возникла 3,5—4,5 млрд лет назад и представляет собой
результат взаимодействия живой и неживой материи. Она охватывает
нижнюю часть атмосферы (до 20—25 км), всю гидросферу и верхнюю
часть литосферы (до 3—4 (7) км). Наибольшая роль в биосфере принадлежит живому веществу (рис. 1.1).
8
20 000
10 000
Верхняя граница — озоновый слой
Эверест (8 848 м)
Почва
3—7
Марианская впадина (10 971 м)
Рис. 1.1. Строение и границы биосферы
Понятие «биосфера» впервые употреблено в трудах Ж. Б. Л а м а р к а (1744—1829) как область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на Земле. Впоследствии Э. З ю с с обратил внимание на место живого в строении и развитии земной коры и после Ламарка
ввел в науку термин «биосфера» (1875). В 20-х гг. ХХ века В. И. В е р н а д с к и й (1863—1945) создал современное учение о биосфере.
Основные положения теории биосферы В. И. Вернадского:
1) Жизнь есть неизбежное следствие мирового эволюционного процесса, любые теории случайного зарождения жизни не выдерживают критики.
2) Возникновение Земли как космического тела и появление на ней
жизни произошло практически одновременно, следы жизни обнаруживаются в самых глубоких геологических слоях.
3) Наша планета и космос есть единая система, в которой жизнь
связывает все процессы в единое целое.
4) Количество живого вещества на Земле является постоянной величиной, т. е. во все времена с начала существования Земли в круговорот жизни было вовлечено то же количество вещества, которое мы наблюдаем и сейчас (включая вещество в захоронениях типа каменноугольных, нефтяных месторождений и т. п.).
5) Жизнь является главной геологической силой на планете. Не
вулканизм и не физико-химические процессы выветривания определяют
эволюцию верхних слоев литосферы. Первостепенную преобразующую
роль играют именно живые организмы и обусловливаемые ими механизмы разрушения горных пород, круговороты веществ, изменения водной и атмосферной оболочек Земли. Весь лик Земли, ее ландшафты,
химизм океана, структура атмосферы — это порождение жизни.
6) Человек есть неизбежное следствие эволюции планеты, на него
возложена определенная роль в жизни планеты.
7) В настоящее время именно человек превращается в главную
геологическую силу на планете. Он меняет состав атмосферы и гидросферы, ландшафты Земли, высвобождает из захоронений огромное количество веществ, возвращая их в круговороты жизни, обедняет разнообразие форм жизни на планете и одновременно порождает или способствует порождению новых форм жизни.
9
8) Однажды развитие биосферы и общества сделается неразрывным,
и биосфера перейдет в новое состояние — ноосферу (сферу разума).
Ноосфера (от греч. noos — разум и shpaira — шар) — новое состояние биосферы, при котором
разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития.
В концепции биосферы В. И. Вернадский впервые сформулировал
положение о важнейшей роли живых организмов в формировании и
поддержании физико-химических свойств геосфер Земли. Основными
свойствами (биогеохимическими функциями) живого вещества являются
следующие функции:
1) средообразующая — способность изменять и поддерживать определенный состав среды обитания и атмосферы в целом, преобразовывать физико-химические параметры окружающей среды;
2) энергетическая — аккумулирование энергии и ее перераспределение по пищевым цепям;
3) окислительно-восстановительная — окисление вещества в процессе жизнедеятельности и восстановление в процессе разложения при
дефиците кислорода;
4) деструктивная — разрушение мертвого органического вещества
и косных веществ;
5) рассеивающая и транспортная — рассеяние живого вещества на
больших пространствах, перенос и перераспределение вещества и энергии;
6) концентрационная — способность организмов накапливать в
своем теле рассеянные элементы окружающей среды;
7) информационная — способность живого вещества воспринимать,
перерабатывать, хранить и передавать молекулярную информацию.
Биосфера представляет собой единую и целостную функциональную систему. Это единство обеспечивается высокой химической и геологической активностью живого вещества (подвижностью, самовоспроизведением, эволюцией).
Система — это реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства которой определяются взаимодействием между частями (элементами) системы.
По виду обмена веществом и (или) энергией с окружающей средой
различают следующие системы:
а) изолированные (никакой обмен невозможен);
б) замкнутые (невозможен обмен веществом, но обмен энергией
возможен в любой форме);
в) открытые (возможен любой обмен веществом и энергией).
Любая живая система — открытая, динамическая.
Системы, элементы которых взаимосвязаны переносами (потоками) вещества, энергии и информации, называют динамическими. Такие системы являются принципиально открытыми.
10
Основные факторы существования биосферы — фотосинтез, круговорот вещества и поток энергии.
Фотосинтез является единственным процессом, обеспечивающим
живые организмы богатыми энергией органическими соединениями, способными к разнообразным химическим превращениям. Значение фотосинтеза огромно — ему принадлежит ведущая роль в биосферных процессах, приводящая в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического, это единственный процесс, восполняющий убыль молекулярного кислорода из атмосферы в результате дыхания, горения и производственной деятельности человека. Таким образом, космическая и планетарная роль зеленых растений заключается:
– в накоплении органической массы;
– обеспечении постоянства содержания кислорода и СО2 в атмосфере;
– предохранении поверхности Земли от парникового эффекта;
– образовании озонового экрана в верхних слоях атмосферы.
Растения Мирового океана, используя всего 0,11 % падающей на поверхность Земли солнечной энергии, способны ежегодно превращать в органическое вещество 20—155 млрд т углерода. Наземные растения
ежегодно фиксируют 16—24 млрд т углерода. В результате фотосинтеза на земном шаре ежегодно образуется более 150 млрд т углерода. Ежегодная биопродукция кислорода составляет около 100 млрд т.
Все виды живых организмов нашей планеты так или иначе используют одну и ту же форму энергии химических связей. По способу питания живые организмы подразделяют на две группы:
1) автотрофы — используют для синтеза органических веществ
либо энергию солнечного света (фототрофы), либо энергию химических
связей неорганических веществ (хемотрофы);
2) гетеротрофы — не способны синтезировать органические соединения из неорганических путем фото- или хемосинтеза.
Между автотрофами и гетеротрофами проявляются тесные вещественно-энергетические взаимодействия (см. гл. 1, п. 1.2.2).
Любое проявление жизни на нашей планете связано с образованием и потреблением биохимической энергии. Основные потоки вещества
в биосфере организуются посредством круговоротов.
Под круговоротом вещества понимают многократное участие химических веществ в процессах,
происходящих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в т. ч. в тех частях геосфер Земли, которые
включены в биосферу планеты (геологический, биологический (биотический), биогеохимический круговороты, круговороты отдельных веществ).
Циркулирование в биосфере химических веществ и элементов, которые сначала поглощаются живым веществом, заряжаясь биохимической энергией, а затем покидают живое вещество, отдавая накопленную
энергию, с многократным циклическим повторением этих процессов, называется биогеохимическим циклом. Движение химических элементов
по замкнутым циклам является результатом взаимосвязи автотрофов и
гетеротрофов по цепям питания (рис. 1.2).
11
12
г
б
Рис. 1.2. Круговорот вещества (http://www.transform.ru/): а — углерода; б — фосфора; в — азота; г — серы
в
а
В поддержании основных свойств биосферы особое значение имеет
разнообразие форм жизни. Биоразнообразие рассматривается как разнообразие жизни во всех ее проявлениях (генетическое разнообразие,
разнообразие видов на уровне экосистем, разнообразие самих экосистем). Многообразие организмов, выполняющих сходные функции, повышает надежность и устойчивость потоков вещества и энергии в природных системах.
Закон необходимого разнообразия: никакая система не может быть сформирована из абсолютно
одинаковых элементов. Общее их число должно быть таким, чтобы обеспечивалось устойчивое существование системы.
Закон Винера — Шеннона — Эшби: для устойчивого существования кибернетической системы
(в т. ч. и биологической) необходимо, чтобы она обладала внутренним разнообразием, требуемым для
блокирования внешних и внутренних возмущений.
Закон генетического разнообразия: все живое генетически различно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.
Закон максимального использования энергии (Г. И. О д у м ): в соперничестве с другими системами выживает и сохраняется та из них, которая наилучшим способом способна использовать поступающую энергию (т. е. преимущество имеют системы с максимальным КПД и минимумом рассеивания
энергии). С этой целью любая система создает «хранилища» энергии с оптимальным режимом ее использования; затрачивает накопленную энергию на поддержание жизнедеятельности и обеспечения
поступления новой энергии; формирует механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость
системы и способность адаптации к изменившимся условиям; налаживает с другими системами обмен,
необходимый для обеспечения потребностей.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Укажите состав и границы биосферы.
2. Перечислите свойства и функции живого вещества биосферы.
3. Что является основным источником энергии в биосфере?
4. Что такое ноосфера? Сравните понятия «биосфера» и «ноосфера». В чем их
различия? Установите сходство. Сделайте вывод.
5. Объясните, в чем заключается космическая роль зеленых растений.
6. Чем обусловлены гомеостатические функции (свойства) биосферы?
7. Проанализируйте рис. 1.2 и выясните основные отличия круговорота фосфора от круговоротов других веществ.
1.2.2. Экосистемы: основные принципы функционирования
Экосистема представляет собой основную функциональную единицу живой природы, включающую биотическую часть (биоценоз) и абиотическую среду (биотоп), взаимно влияющие друг на друга. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями,
т. к. служат объектами питания друг для друга (рис. 1.3). Пищевые (трофические) взаимоотношения поддерживают круговорот вещества и поток энергии в экосистеме.
Важнейшей функцией экосистем является биогенный круговорот вещества. Осуществляется он благодаря способности живых организмов трансформировать и преобразовывать энергию (вещество), полученную извне.
13
1%
10
Продуценты
Консументы
1 порядка
(фитофаги)
Автотрофы
Неорганические
вещества
10
Консументы
1 порядка
(зоофаги)
Потребители органического вещества
Редуценты
Бактерии и низшие
грибы (доводят
разложение органики до ее полной
минерализации)
Детриофаги
Гетеротрофы
Рис. 1.3. Трофические связи и поток энергии в экосистемах
В экосистемах различают следующие энергетические процессы
(рис. 1.3):
– получение энергии солнечной радиации (фотосинтез) или энергии
реакций окисления неорганических веществ (хемосинтез);
– транспорт энергии по трофическим цепям;
– использование энергии организмами для их жизнедеятельности и
продуцирования биомассы.
Последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов, — это трофическая (пищевая) цепь
(объединение множества цепей питания, их пересечение составляют
трофические сети). Первый трофический уровень в пастбищных пищевых цепях занимают продуценты, второй и последующие — консументы.
Началом для детритных пищевых цепей является мертвое органическое
вещество. Поток вещества и энергии связывает воедино составляющие
экосистему части (биотоп и биоценоз). Трофические цепи и сети отражают
схему движения органического вещества и потока энергии в экосистеме.
«Правило десяти процентов» (правило Л и н д е н м а н а ) — энергия, накопленная в структурах организмов, а значит, передаваемая на следующий трофический уровень, в среднем составляет
около 10 % от энергии, потребленной с пищей.
Важнейшим свойством экосистем является их способность создавать и наращивать органическое вещество: скорость, с которой солнечная энергия усваивается продуцентами, в основном зелеными растениями, накапливаясь в форме органических веществ, называется первичной продуктивностью. Скорость накопления вещества (энергии)
консументами определяется как вторичная продуктивность. Общая
годовая продуктивность сухого органического вещества на Земле составляет 150—200 млрд т. Две трети его образуется на суше, третья
часть — в океане (среднее значение первичной продукции по всему
14
земному шару составляет около 3 т сухого вещества на 1 га в год). Высокие скорости продуцирования биомассы наблюдаются в естественных
и искусственных экосистемах там, где благоприятны абиотические факторы, и особенно при поступлении дополнительной энергии извне, что
уменьшает собственные затраты системы на поддержание жизнедеятельности. Например, к экосистемам с очень высокой биологической
продуктивностью (свыше 2 кг/м2 в год) относят влажные тропические леса и коралловые рифы, тростниковые заросли в дельтах крупных рек;
с низкой (менее 0,25 кг/м2 в год) — пустыни, тундру, горные степи. Для
искусственных экосистем (например, пруд, аквариум) характерно то, что
определенное количество биологической продукции изымается из экосистемы человеком. Если не возмещать эти потери в форме энергетических субсидий (в форме энергии ископаемого топлива, работы, совершаемой человеком, внесения удобрений), то рано или поздно экосистема деградирует. В отличие от агроценозов, в естественных экосистемах существует равновесие между производством биомассы и ее разложением, а количество чистой продукции сообщества минимально, т. е.
производимая первичная продукция используется в экосистеме максимально эффективно (все, что произведено в процессе фотосинтеза,
должно быть потреблено с минимальным остатком), что обеспечивает
длительное существование данной экосистемы.
Важным проявлением экосистем является их динамизм. Изменения,
происходящие в экосистеме, совершаются благодаря воздействию
внешних и внутренних факторов. В качестве внешних факторов выступают климатические и геологические изменения, внутренних — непосредственно процессы, протекающие внутри экосистем.
Процесс упорядоченного развития экосистем во времени, связанный с изменением видовой структуры биоценоза, носит название сукцессии. Экзодинамические сукцессии (аллогенные) могут быть вызваны
изменениями климата, понижением уровня грунтовых вод, подъемом
уровня мирового океана и т. п. Такие смены могут длиться столетиями и
тысячелетиями. Они связаны в основном с действием механизмов адаптации экосистемы к факторам среды. Эндодинамические сукцессии (автогенные) заключаются в том, что типы сообществ в данном пространстве последовательно сменяют друг друга, постепенно усложняясь и увеличивая видовое разнообразие, формируя так называемый сукцессионный ряд, состоящий из последовательных стадий замены одного сообщества другим. В зависимости от исходных условий, принято различать
первичные сукцессии, которые начинаются на абсолютно безжизненных
субстратах, например на дюнах, и вторичные сукцессии, начинающиеся
с более благоприятных стартовых условий, например после пожара либо вырубки леса или на заброшенном поле.
Кульминацией сукцессии является стадия климакса — возникновение стабильной экосистемы, в которой на единицу поступающего потока
энергии приходится продуцирование максимального количества био15
массы и межвидовых взаимоотношений, приводящее к максимальной
трансформации вещества в биотическом круговороте (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Изменения в экосистемах во время сукцессии
Показатель
Количество энергии
на поддержание системы
Чистая продукция сообщества
Видовое разнообразие
Замкнутость круговоротов, время оборота
веществ
Скорость обмена веществами между организмом и средой
Динамика системы
Стабильность
Энтропия
Стадия
стабилизации
роста
Увеличивается
Увеличивается
Растет до максимума
Небольшое, виды с
высокой рождаемостью, эврибионты
Замкнутость круговорота низкая, время оборота веществ небольшое
зрелости
Увеличивается
Круговороты замыкаются, время оборота растет
Уменьшается до
нуля
Большое, виды с
низкой рождаемостью, стенобионты
Количество вещества на входе в систему равно количеству на выходе
Высокая
Средняя
Низкая
Высокая
Низкая
Высокая
Средняя
Средняя
Средняя
Низкая
Высокая
Низкая
Постоянна
Промежуточный
видовой состав
Вмешательство человека в развитие экосистем может приводить к
дигрессии — смены такого типа обычно завершаются не климаксными
экосистемами, а стадиями катоценоза (полным распадом экосистемы).
Климакс экосистемы (устойчивое равновесное состояние) достигается
на более ранних стадиях сукцессии, вследствие чего экосистемы значительно упрощаются (например, на месте уничтоженного леса формируется обширная луговая экосистема).
Важнейшими показателями динамики экосистем являются устойчивость и стабильность.
Устойчивость — это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия
внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия.
Стабильность — это способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные свойства при воздействии на нее внешних факторов.
Системы с высокой стабильностью способны воспринимать значительные воздействия, не изменяя существенно своей структуры. Устойчивость и стабильность характеризуются наличием в экосистеме разного рода обратных связей:
– отрицательных — направлены на стабилизацию параметров экосистемы, возвращая их значения к какой-то изначально заданной величине;
– положительных — усиливают благоприятные для системы изменения, например, способствующие росту и выживаемости организмов.
Деятельность положительных обратных связей обязательно должна
быть ограничена соответствующими отрицательными обратными связями.
16
Стабильность и устойчивость экосистемы обеспечиваются процессами саморегуляции системы.
Саморегуляция системы — это свойство экосистемы, заключающееся в том, что все ее разнообразные обитатели существуют совместно, не уничтожая друг друга, а лишь ограничивая численность
особей каждого вида определенным уровнем.
Важным фактором, поддерживающим устойчивость экосистемы, является обеспеченность составляющих ее компонентов (достаточное видовое разнообразие). Естественные экосистемы функционируют в соответствии с законом внутреннего динамического равновесия — вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из
этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные
количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму
вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств
систем, в которых эти изменения происходят.
Равновесие в природных системах зависит и от плотности популяции, т. е. числа особей на единицу площади (если плотность популяции
растет, сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность, рост численности прекращается, и наоборот, с уменьшением плотности популяции сопротивление среды ослабевает, восстанавливается прежняя численность).
Популяция (от лат. populus — народ, население) — исторически сложившаяся совокупность особей одного вида, более или менее длительное время занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. К какому из трофических уровней пищевой цепи относятся перечисленные
организмы: пшеница, щука, дельфины, волки, бактерии, сосна, белка, долгоносик?
2. Составьте схему первичной и вторичной сукцессий природных сообществ.
3. Какие организмы относятся к продуцентам, консументам, редуцентам? Что
такое пастбищная и детритная пищевые цепи?
4. Что лежит в основе устойчивости экосистем? Приведите примеры отрицательных и положительных обратных связей.
5. Составьте схемы пищевой цепи водоема, хвойного леса.
6. Дайте определения базовых экологических понятий: экосистема, биогеоценоз, природное сообщество (биоценоз), биотоп.
7. Прокомментируйте принцип функционирования экосистем: «На конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы».
8. Какие виды динамики экосистем выделяют? Приведите примеры первичной и
вторичной сукцессий.
9. Приведите примеры действия законов термодинамики в экосистемах.
17
1.2.3. Экологические факторы
Экологические факторы — отдельные элементы и свойства окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на
сообщества живых организмов в экосистеме, на состояние экосистемы в
целом. Различают:
1) биотические (факторы живой природы);
2) абиотические (факторы неживой природы);
3) антропогенные (факторы, связанные с деятельностью человека).
По периодичности, направленности действия и степени адаптации
организмов выделяют:
а) периодические (явления, обусловленные вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, суточные, сезонные и
вековые изменения температуры и осадков, динамика растительной пищи (для животных) и др.);
б) непериодические (не имеют выраженной цикличности: химический
состав и механические характеристики почвы, атмосферного воздуха или
воды). С их действием связаны приспособительные возможности организмов и природных экосистем к изменениям внешних воздействий.
По характеру оказываемого действия экологические факторы можно
разделить на прямо действующие и косвенные (опосредованные, модифицирующие).
В процессе эволюции у организмов сформировались определенные
требования к условиям среды, т. е. любой живой организм эволюционно
приспособлен (адаптирован) к изменяющимся абиотическим и биотическим факторам. Изменения величин этих факторов для каждого организма допустимы только в определенных пределах, при которых сохраняется нормальное функционирование организма, т. е. его жизнеспособность.
Среди многообразия действия экологических факторов на живые организмы выделяют следующий ряд общих закономерностей (рис. 1.4.):
1) Диапазон действия факторов, при которых организм (либо популяция, биоценоз) достигает наилучшего развития и максимальной продуктивности, соответствует оптимуму условий.
2) С изменением интенсивности фактора (в сторону уменьшения
или увеличения) происходит угнетение организма — чем сильнее отклонение значения факторов от оптимума, тем снижение жизнеспособности
больше вплоть до гибели организма или разрушения биоценоза. Диапазон значений фактора (условия), при которых жизнедеятельность максимально угнетена, но организм и биоценоз еще существуют, называются пессимальными.
3) Жизненные возможности организма ограничиваются экологическими факторами, количество и качество которых близко к необходимому для данного организма минимуму («закон минимума» Л и б и х а
(1873)). Экологический фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении оказывается близким к пределам выносливо18
сти данного организма, называется ограничивающим (лимитирующим)
фактором. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы
распространения видов и их ареалы, а также продуктивность организмов
и сообществ. Закон лимитирующего фактора лежит в основе теоретического обоснования величины предельно допустимых концентраций
(ПДК) загрязнителей (см. гл. 3, п. 3.4.1).
4) Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и
избыток действия фактора («закон толерантности» Ш е л ф о р д а
(1913)). Диапазон значений экологического фактора между критическими
точками является пределом толерантности (выносливости) вида.
5) Виды, обладающие широкой экологической пластичностью по
отношению к комплексу экологических факторов, — эврибионты; виды
с малой индивидуальной приспособляемостью — стенобионты.
6) Степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды
выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого
данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность (экологическая
пластичность организмов, экологическая валентность). Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность вида.
7) Правило взаимодействия экологических факторов: одни экологические факторы могут усиливать или смягчать силу действия других.
8) Требования определенного вида к разным экологическим факторам определяют ареал вида и место его в экосистеме, т. е. занимаемую
им экологическую нишу.
Экологическая ниша — совокупность условий жизни в экосистеме, предъявляемых видом к множеству экологических факторов среды с точки зрения его нормального функционирования в экосистеме.
9) Показатели устойчивости организмов в изменяющихся условиях
среды обитания определяются возможностями организмов приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям биотических и абиотических
факторов. Адаптация обеспечивает выживаемость организма в условиях
конкретного местообитания, устойчивость к воздействию экологических
факторов. Каждый вид имеет определенную способность к адаптации,
которая может быть ограничена физиологией организма, пределами
проявления материнского эффекта, модификациями, генетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями и другими особенностями.
Адаптация — эволюционно выработанные и наследственно (генетически) закрепленные свойства организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при изменениях экологических факторов.
Различают два основных типа адаптаций:
1) пассивная адаптация — подчинение ухудшению внешних условий, при этом жизнедеятельность замедляется или прекращается, но
сохраняется способность восстановить экологическую потенцию при
возвращении благоприятных условий;
19
2) активная адаптация — усиление сопротивляемости, развитие
регуляторных способностей при изменении внешних условий, внутренняя среда живых организмов остается постоянной.
Выживаемость
особей
Пределы выносливости
Гибель
организма
Зона
угнетения
(стресса)
Критическая точка (min)
Зона
оптимума
Значение фактора
Зона
угнетения
(стресса)
Гибель
организма
Критическая точка (max)
Рис. 1.4. Общие закономерности действия экологических факторов
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что такое экологические факторы? Приведите примеры факторов: абиотических, биотических, периодических, непериодических.
2. Охарактеризуйте общие закономерности действия экологических факторов.
3. Какой экологический фактор или ресурс может ограничить нормальное развитие
и жизнь организма вплоть до полного вымирания? Покажите на конкретном примере.
4. В чем заключаются значение и смыл лимитирующего фактора?
5. Какие периоды в жизненном цикле организма являются критическими? Почему?
" Выводы
3 В. И. Вернадский:
1) принцип максимального давления жизни: любой вид организмов, стремясь к
экологической экспансии, постоянно увеличивает свое давление на среду, изменяя
ее в целях достижения более оптимальных для себя значений факторов среды;
2) принцип экологического соответствия: форма существования организма всегда соответствует условиям его жизни.
3 На уровне вида абиотические факторы определяют или ограничивают географическое распространение видов и в итоге приводят к возникновению географической изменчивости видов. Приспособление популяции к изменениям абиотических
факторов происходит путем изменения характера ее пространственного распределения и путем адаптивной эволюции. Экологические факторы определяют также
свойства и стратегию развития экосистем.
3 Лимитирующие факторы обусловливают границы распространения видов и
их ареалы, продуктивность организмов и сообществ. В настоящее время важным
лимитирующим фактором является загрязнение окружающей среды, которое приводит к нежелательному изменению физических, химических и биологических элементов среды и оказывает неблагоприятное воздействие на человека и экосистему. Закон лимитирующего фактора лежит в основе теоретического обоснования величины
предельно допустимых концентраций загрязнителей (ПДК).
3 Изучение особенностей воздействия экологически факторов имеет важное
значение и для сельского хозяйства, т. к., устранив ограничивающие факторы, можно эффективно повысить урожайность сельскохозяйственных культур и производительность животных.
3 Для вопросов охраны окружающей среды большое значение имеет комплексное воздействие веществ, когда они поступают в организм одновременно, но
20
разными путями (через дыхательные пути с вдыхаемым воздухом, через желудок с
пищей и водой, через кожные покровы).
3 Экология как наука является теоретической основой охраны природы. Под
охраной природы следует понимать систему государственных и общественных мер,
направленных на обеспечение гармонического взаимодействия общества и природы
для сохранения, воспроизводства и рационального использования природных ресурсов и среды обитания.
3 Жизнь как термодинамический процесс представляет собой непрерывный обмен живых систем с окружающей средой, при котором происходит освобождение от
производимой положительной энтропии и извлечение отрицательной, т. е. порядка и
организации. Улавливание солнечной энергии, ее последующее концентрирование и
трансформация при переходе от одного трофического уровня к другому обеспечивает
повышение упорядоченности, организации живой системы, т. е. уменьшение ее энтропии. Для поддержания низкой энтропии в равной степени важно, чтобы у элементов системы были эффективные механизмы как для улавливания и концентрации
энергии — извлечения негэнтропии из окружающей среды, так и для рассеивания ее в
окружающую среду — освобождения от накапливающейся положительной энтропии.
3 Биосфера — это централизованная, открытая, саморегулирующаяся система, характеризующаяся большим разнообразием составляющих ее элементов, обладающая механизмами, обеспечивающими круговорот веществ. Свойство саморегуляции (гомеостаза) биосферы связано с живым веществом, его свойствами и
функциями. Кроме того, устойчивость всех слагающих ее компонентов и самой биосферы напрямую зависит от деятельности человека.
3 Естественные экосистемы функционируют в соответствии с законом внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое
изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функциональноструктурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму
вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, в
которых эти изменения происходят.
3 Лимитирующие факторы обусловливают границы распространения видов и
их ареалы, продуктивность организмов и сообществ. В настоящее время важным
лимитирующим фактором является загрязнение окружающей среды, которое приводит к нежелательному изменению физических, химических и биологических элементов среды и оказывает неблагоприятное воздействие на человека и экосистему. Закон лимитирующего фактора лежит в основе теоретического обоснования величины
предельно допустимых концентраций загрязнителей (ПДК).
3 Для вопросов охраны окружающей среды большое значение имеет комплексное воздействие веществ, когда они поступают в организм одновременно, но
разными путями (через дыхательные пути с вдыхаемым воздухом, через желудок с
пищей и водой, через кожные покровы).
Рекомендуемая литература
Коробкин, В. И. Экология [Текст] : учебник для студ. вузов / В. И. Коробкин,
Л. В. Передельский. — Изд. 12-е, доп. и перераб. — Ростов н/Д : Феникс, 2007. —
602 с.
Ручин, А. Б. Экология популяций и сообществ [Текст] : учебник / А. Б. Ручин. —
М. : Академия, 2006. — 350 с.
Шилов, И. А. Экология [Текст] : учебник для студ. биол. и мед. вузов /
И. А. Шилов. — 3-е изд. — М. : Высш. шк., 2001. — 512 с.
21
Глава 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ БИОСФЕРЫ
2.1. Понятие и виды загрязнения
Негативные изменения, происходящие в атмосфере Земли, связаны
главным образом с изменениями концентраций второстепенных компонентов атмосферного воздуха. Основными процессами образования загрязняющих веществ (ЗВ) являются реакции окисления, восстановления, замещения, разложения, электромеханические, физические процессы и др.
Загрязняющее вещество — любой агент, имеющий природное или техногенное происхождение
(прежде всего физический агент, химическое вещество и биологический вид — главным образом микроорганизмы), попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за
рамки обычных предельных естественных колебаний или среднего долгосрочного природного фона, и
негативно влияющий на качество окружающей природной среды и здоровье человека.
Среди более чем 7 000 химических соединений, загрязняющих окружающую среду, выделяют как наиболее опасные десять групп веществ: 1) диоксид азота и 2) бензол в воздухе, 3) пестициды и 4) нитраты в воде, 5) диоксины в пищевых продуктах и почве, 6) полихлорированные дифенилы в пищевых продуктах, 7) соляная кислота в почве,
8) фосфаты в водоемах, 9) нефть и продукты ее переработки в почве и
воде, 10) свинец в пресной воде и морских отложениях [7].
Загрязнение окружающей среды — изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических, информационных), происходящее в результате естественных или искусственных (антропогенных) процессов и приводящее к ухудшению функций среды по отношению к любому
биологическому или технологическому объекту.
В соответствии с определением Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), вредные эффекты — это любые эффекты, приводящие к нарушению функций и (или) патологическим изменениям, которые
могут понизить способность организма реагировать на дополнительные
стрессорные воздействия либо повысить чувствительность к вредным
воздействиям других факторов окружающей среды. Вредный эффект
характеризуется наличием морфологических или физиологических нарушений, изменениями роста, развития или продолжительности жизни.
Эффекты воздействия ЗВ можно подразделить на пороговые и беспороговые. К беспороговым относятся канцерогенные и генетические
эффекты, вызванные действием на геном человека (мутагены или радиационное облучение в малых дозах). К пороговым эффектам относятся эффекты больших доз радиоактивного облучения (лучевая болезнь
разной степени тяжести, катаракта, определенные формы легочных заболеваний и др.), часть эффектов физических факторов воздействия и
большинство токсических эффектов, вызываемых токсикантами (некан22
церогенами). Эффекты действия ЗВ всегда зависят некоторым образом
от количества загрязняющего вещества или его дозы в организме. Величина дозы зависит от путей поступления в организм: ингаляционно, перорально, абсорбция поверхностью тела и т. д. При оценке риска развития
неканцерогенных эффектов обычно исходят из предположения о наличии
порога вредного действия, ниже которого вредные эффекты не развиваются. Для канцерогенов процесс характеристики риска заключается в определении числа ожидаемых дополнительных случаев рака.
Канцерогены — это такие соединения, которые вызывают опухоли после длительного времени
хронического воздействия (они не имеют уровня, ниже которого они были бы безопасны для здоровья,
т. е. не обладают порогом действия (беспороговые эффекты)).
Многообразие форм хозяйственной деятельности человека определяет и различные подходы к классификации форм и видов загрязнения
(рис. 2.1).
- природное
- антропогенное
- химическое;
- биологическое;
- механическое;
- физическое (шумовое; тепловое,
электромагнитное,
световое, радиоактивное)
- промышленное
- транспортное
- сельскохозяйственное
- первичное
- вторичное
ЗАГРЯЗНЕНИЕ
- глобальное
- региональное
- локальное
- атмосферы
- гидросферы
- литосферы (почвы)
- городской среды
- космоса
Рис. 2.1. Виды загрязнения
В общем виде в зависимости от источников загрязнения выделяют
природное и антропогенное загрязнения. Источником природного (естественного) загрязнения являются природные процессы и явления
(например, извержения вулканов, пыльные бури, наводнения, стихийные
пожары и т. п.). Загрязнение, возникающее в результате деятельности
людей, в т. ч. их прямого или косвенного воздействия на интенсивность
природного загрязнения, называется антропогенным загрязнением.
Прямое воздействие — это нанесение организму временного раздражающего действия, вызывающего кашель, ощущение запаха, головной боли и подобных явлений, которые наступают при повышении пороговой концентрации вещества.
Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в окружающей среде, которые
ухудшают нормальные условия обитания (например, увеличивают количество туманных дней, поражают зеленые насаждения и т. п.).
В более широком смысле антропогенные загрязнения можно подразделить на несколько групп:
– ингредиентное (привнесение в среду веществ (соединений), чуждых естественным биогеоценозам);
23
– параметрическое (изменение качественных параметров окружающей среды);
– биоценотическое (воздействие на живые организмы);
– стациально-деструкционное (изменение ландшафтов и экологических систем (их структуры и целостности)).
Кроме того, в зависимости от источника и механизма образования
загрязнения подразделяют:
1) на первичное — вызванное поступлением ЗВ и процессами непосредственного их превращения;
2) вторичное — развивается как следствие первичного загрязнения
и представляет собой новый цикл загрязнения.
Промышленные выбросы в окружающую среду могут классифицироваться по следующим различным признакам:
1) по организации отвода и контроля (рис. 2.2);
2) по режиму отвода — на непрерывного и периодического действия,
залповые и мгновенные (происходят при аварийных ситуациях, когда загрязнение распространяется за доли секунд на значительное расстояние);
3) по признакам очистки — на чистые, нормативно очищенные, частично очищенные, выбрасываемые без очистки;
4) в зависимости от объекта загрязнения: атмосферы, гидросферы,
литосферы.
Промышленные выбросы
Организованный выброс — выброс, поступающий в атмосферу
через специальные сооружения
(газоходы, воздуховоды, трубы)
Неорганизованный выброс — выброс, поступающий в атмосферу из-за нарушения герметичности
оборудования, неудовлетворительной работы
вентиляционной системы, местных отсосов
Рис. 2.2. Классификация промышленных выбросов
Масштабы загрязнения связаны с мощностью выброса и характером
воздушных потоков.
Локальное загрязнение характерно на расстоянии вокруг технологического объекта до нескольких единиц и десятков километров. При
этом зона влияния определяется главным образом изменчивой скоростью и направлением ветра. Региональное загрязнение определяется
фоновыми концентрациями, удельными техногенными нагрузками на окружающую среду, трансграничным переносом ЗВ, при этом загрязнение
распространяется на территории в сотни километров. Глобальный характер воздействия оценивается в масштабе полушария или земного
шара и определяется:
– изменением климата планеты, вызванным нарушением радиационного теплового баланса Земли в результате накопления продуктов сгорания органического топлива в атмосфере и усиления парникового эффекта;
– воздействием техногенных процессов на озоновый слой планеты;
– уменьшением дефицита пресной воды;
24
– увеличенным водопотреблением на технологические нужды, т. е.
загрязнение сбрасываемой воды, ее тепловое и микробиологическое
воздействие на водоемы;
– уменьшением площади плодородных почв на планете;
– снижением рыбных запасов, запасов флоры и фауны в целом.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Раскройте следующие понятия: загрязнение, загрязняющие вещества.
2. Перечислите наиболее опасные химические вещества (соединения).
3. Приведите примеры веществ, обладающих канцерогенным действием.
4. От каких факторов зависят эффекты воздействия загрязняющих веществ на
организм человека?
5. Определите вид загрязнения: а) сброс подогретых сточных вод от энергетических установок; б) выброс в атмосферу диоксида азота при сжигании углеводородного топлива.
6. Перечислите объекты, которые являются источниками шумового загрязнения.
7. Приведите пример вторичного загрязнения атмосферы.
2.2. Экологический риск
Вероятность появления негативных изменений в окружающей природной среде, вызванных негативным воздействием хозяйственной и иной
деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера с учетом величины возможных ущербов, носит название экологического риска. Такие негативные изменения обусловлены в первую
очередь систематическими выбросами ЗВ, сбросами неочищенных стоков,
захоронением опасных отходов в количествах, превышающих установленные нормативы. Поэтому очень важно уметь качественно и количественно
оценивать проявление всех возможных негативных последствий от воздействий техногенных систем на окружающую среду. Анализ риска заключается в выявлении (идентификации) опасностей и оценке риска.
Опасность — источник потенциального ущерба либо вреда или ситуация с возможностью нанесения ущерба, а риск (Risk) или степень риска (level of risk) — это сочетание частоты или вероятности и
последствий определенного опасного события (способность химического соединения наносить вред
организму и (или) относительная токсичность вещества или смеси веществ) [47].
Оценка риска — это использование доступной информации и научно-обоснованных прогнозов для
оценки опасности воздействия вредных факторов окружающей среды и условий на здоровье человека.
Мера экологической опасности рассматривается в двух основных
аспектах: 1) вероятность нарушения природного равновесия и 2) вероятность негативного воздействия на человека.
Экологический риск R может быть оценен количественно по формуле
R = p y,
где p — вероятность негативного воздействия источника опасности на
население, экосистемы или иные объекты; y — предполагаемая величина ущерба от воздействия [47].
25
Нормирование с использованием предельно допустимой концентрации загрязняющего вещества (ПДК) (см. гл. 3, п. 3.4) и других нормативов
основано на определении количества ЗВ или иного агента в окружающей
среде. Нормирование на основе определения экологического риска базируется на оценке источников опасности и устойчивости экосистем и человеческого организма. Вред природной среде при различных антропогенных и стихийных воздействиях, очевидно, неизбежен, однако он должен
быть сведен до минимума и быть экономически оправданным. Любые хозяйственные или иные решения должны приниматься с таким расчетом,
чтобы не превышать пределы вредного воздействия на природную среду.
При оценке допустимости антропогенного воздействия на окружающую природную среду следует руководствоваться следующими принципами допустимого экологического риска:
1) неизбежностью потерь в природной среде;
2) минимальностью потерь в природной среде;
3) реальной возможностью восстановления потерь в природной среде;
4) отсутствием вреда здоровью человека и необратимостью изменений в природной среде;
5) соразмерностью экологического вреда и экономического эффекта.
Любое превышение пределов допустимого экологического риска
должно пресекаться по закону. С этой целью ограничивают или приостанавливают деятельность экологически опасных производств, а на стадиях принятия решений допустимый экологический риск оценивают с
помощью государственной экологической экспертизы и в случае его
превышения представленные для согласования материалы отклоняют.
Фактор экологического риска существует на любых производствах,
независимо от мест их расположения. Существуют регионы, где, в сравнении с более экологически благополучными районами, во много раз
превышены вероятности проявления негативных изменений в экосистемах, истощения природно-ресурсного потенциала и, как следствие, величины риска потери здоровья и жизни для человека. Эти регионы получили название зон повышенного экологического риска.
Выделяют следующие зоны повышенного экологического риска:
1) хронического загрязнения окружающей среды;
2) повышенной экологической опасности;
3) чрезвычайной экологической ситуации;
4) экологического бедствия.
Зона чрезвычайной экологической ситуации — территория, на которой в результате воздействия
негативных антропогенных факторов происходят устойчивые отрицательные изменения окружающей
природной среды, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экосистем, генофондам
растений и животных. Например, к таким зонам относятся районы Северного Прикаспия, Байкала, Кольского полуострова, рекреационные зоны побережий Черного и Азовского морей, промзона Урала и др.
Зона экологического бедствия — территория, на которой произошли необратимые изменения окружающей среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, разрушение естественных экосистем, деградацию флоры и фауны (зона влияния аварии на Чернобыльской АЗС, Кузбасс, степные районы Калмыкии).
26
Назначение критериев для оценки экологической безопасности промышленного производства [52] заключается в обеспечении возможности
(рис. 2.3):
– оценки уровня безопасности предприятия в условиях нормальной
эксплуатации;
– оценки ресурсопотребления предприятия;
– оценки вероятности аварий и опасности в аварийных условиях.
Под экологической безопасностью понимают состояние защищенности окружающей среды и
жизненно важных интересов человека и гражданина от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности и угроз возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного
характера, их последствий.
Группы показателей безопасности предприятия
Натуральные и условные, характеризующие вредное влияние предприятия на окружающую среду
(объемы выбросов, сбросов, количества образующихся отходов,
уровни физического воздействия,
средние и максимальные концентрации вредных веществ)
Технологическое
состояние предприятия
Ресурсопотребление и ресурсный баланс предприятия (потребление природных
ресурсов, энергии
и т. п.)
Комплексные
показатели
Характеристика территории, на которую оказывается воздействие
(демографические показатели: плотность,
численность населения; ценность территории и т. п.)
Эколого-экономические показатели,
отражающие стоимостный аспект
экологической безопасности
Рис. 2.3. Характеристика экологической безопасности предприятия
Оценка безопасности предприятия производится на основе следующих документов предприятия:
– технической документации (показатели 4-й и частично 2-й групп);
– экологической документации (тома нормативов ПДВ и ПДС,
ОВОС, материалы экологической экспертизы (показатели 1-й, частично
2-й, 3-й, 5-й и 6-й групп));
– финансовой документации (часть показателей 6-й группы);
– данных о районе расположения (показатели 3-й группы);
– соответствующих методик расчетов комплексных экологических и
эколого-экономических показателей (5-я и 6-я группы).
При оценке региональной экологической безопасности техногенное
влияние промышленного производства рассматривается как внутренний
фактор опасности, при этом основными показателями в оценке являются:
1) показатели ресурсных балансов территории;
2) суммарные показатели экологической опасности регионального
промышленного комплекса;
3) эколого-экономические показатели, отражающие стоимостный
аспект региональной экологической безопасности [52].
27
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что такое загрязнение? Какие виды загрязнения выделяют (по составу ЗВ,
источникам образования)?
2. Приведите примеры первичного и вторичного загрязнений.
3. Раскройте понятия (дайте определения): загрязняющее вещество, канцероген, оценка риска, опасность, зона чрезвычайной экологической ситуации, зона экологического бедствия.
4. Что понимают под беспороговыми и пороговыми эффектами воздействия ЗВ,
от чего зависят эффекты воздействия ЗВ?
5. Что такое организованный и неорганизованный промышленный выброс?
6. Чем обусловлены масштабы загрязнения окружающей среды?
7. Что понимают под экологической безопасностью, экологическим риском?
" Выводы по главе 2
3 В настоящее время остро стоит проблема сохранения устойчивости природных систем, биосферы в целом. В условиях все нарастающего антропогенного воздействия на биосферу и ее компоненты важным условием сохранения качества окружающей среды необходима полная информация о состоянии биосферы, оценка и
прогнозирование изменений, происходящих в окружающей природной среде. Важным моментом является определение экологического риска — оценка вероятности
наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для окружающей
среды и здоровья населения, обусловленного прогнозируемым негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, которое создает угрозу возникновения
чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера (численный анализ
уровня загрязнений, идентификация и определение концентрации загрязнителя, количественная оценка риска загрязнения).
3 Глобальный уровень управления экологической безопасностью предполагает
отслеживание и прогнозирование процессов в состоянии биосферы в целом. Управление глобальной экологической безопасностью является прерогативой межгосударственных отношений на уровне международных организации (ООН, ЮНЕСКО, ЮНЕП и
др.) и заключается в принятии международных актов по защите окружающей среды,
реализацию межгосударственных экологических программ, действия по ликвидации
экологических катастроф. Региональный уровень включает крупные географические
(экономические зоны), в этом случае контроль и управление осуществляются на уровне
правительства государства и на уровне межгосударственных связей. Локальный уровень включает города, районы, отдельные предприятия. Управление экологической
безопасностью осуществляется на уровне администрации отдельных городов, районов.
3 Обеспечение экологической безопасности государства — деятельность органов государственной власти, юридических и физических лиц национальных и международных общественных организаций, объединений, движений, политических партий и иных некоммерческих организаций, направленная на создание условий устойчивого экологически безопасного социально-экономического развития государства и
предотвращение внешних и внутренних угроз его экологической безопасности.
Рекомендуемая литература
Калыгин, В. Г. Экологическая безопасность в техносфере. Термины и определения [Текст] : справочник / В. Г. Калыгин. — М. : КолосС, 2008. — 368 с.
Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии [Текст] : учеб. для
студ. вузов, обучающихся по аргоинж. спец. / Т. Ю. Салова [и др.]. — СПб. ; М. ;
Краснодар : Лань, 2004. — 335 с.
Швыряев, А. А. Оценка риска воздействия загрязнения атмосферы в исследуемом регионе [Текст] : учеб. пособие для вузов / А. А. Швыряев, В. В. Меньшиков. —
М. : МГУ, 2004. — 124 с.
28
Глава 3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
3.1. Источники загрязнения воздушного бассейна
Атмосфера представляет собой газовую оболочку Земли, состоящую из азота (78,08 % объема), кислорода (20,95 %), аргона (0,93 %) и
углекислого газа (0,03 %) (на долю остальных газов приходится около
0,01 %). Значение атмосферы огромно: она является жизненной средой,
определяет тепловой режим поверхности Земли, защищает поверхность
Земли от вредного космического и ультрафиолетового излучения.
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое
изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Источники загрязнения атмосферы классифицируют по различным признакам (рис. 3.1).
1) По назначению:
а) технологические — содержат хвостовые газы после улавливания
на установках продувки аппаратов, воздушников и др. (для выбросов характерны высокие концентрации вредных веществ и очень малые объемы удаляемого воздуха);
б) вентиляционные выбросы — местные отсосы от оборудования и
общеобменная вытяжка.
2) По месту расположения:
а) незатененные, или высокие, — находятся в зоне недеформированного ветрового потока (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза);
б) затемненные, или низкие, — расположены на высоте, в 2,5 раза
меньше высоты здания;
в) наземные — размещены вблизи земной поверхности (открыто
расположенное технологическое оборудование, колодцы производственной канализации, пролитые токсичные вещества, разбросанные отходы производства).
3) По геометрической форме:
а) точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы);
б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и факелы).
4) По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные. В случае залповых выбросов за короткий промежуток
времени в воздух поступает большое количество вредных веществ; возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства на
специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения распространяются за доли секунды иногда на значительную высоту.
Происходят при взрывных работах и аварийных ситуациях.
29
5) По дальности распространения:
а) внутриплощадочные, когда выбрасываемые в атмосферу загрязнения образуют высокие концентрации только на территории промышленной площади, а в жилых районах ощутимых загрязнений не наблюдается (для таких выбросов предусматривается достаточных размеров
санитарно-защитная зона);
б) внеплощадочные, когда выбрасываемые загрязнения потенциально
способны создавать высокие концентрации на территории жилого района.
6) По характеру выбросов:
а) источники с организованным выбросом (дымовые и вентиляционные трубы; вентиляционные шахты; аэрационные фонари; дефлекторы);
б) источники с неорганизованными выделениями (неплотности оборудования; погрузочно-разгрузочные работы; открытое хранение сырья,
материалов и отходов; оборудование и технологические процессы как в
производственных помещениях, не оснащенных вентиляционными установками, так и расположенных на открытом воздухе (например, передвижные сварочные посты, резервуары хранения нефти и нефтепродуктов и т. д.); пруды-отстойники и накопители, нефтеловушки, шлако- и хвостохранилища, открытые поверхности испарения и т. п.; взрывные работы; открытые стоянки автотранспорта; передвижные источники, эксплуатируемые на производственной территории (автотранспорт, тепловозы,
дорожная и строительная техника, речные суда и т. п.)).
Источники загрязнения атмосферы
По назначению:
По месту расположения:
- технологические (характерны
высокие концентрации вредных
веществ и очень малые объемы удаляемого воздуха);
- вентиляционные выбросы
(местные отсосы, вытяжки)
- наземные (колодцы производственной
канализации, пролитые токсичные вещества);
- незатененные или высокие (высокие
трубы, точечные источники, удаляющие
загрязнения на высоту, превышающую
высоту здания в 2,5 раза);
- затененные или низкие (расположены на
высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания)
По режиму работы:
- непрерывного и периодического действия;
- залповые и мгновенные (возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов; взрывных
работах и аварийных ситуациях)
По геометрической форме:
- точечные (трубы, шахты);
- линейные (аэрационные фонари, окна)
По дальности распространения:
- внутриплощадочные, т. е. создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений;
- внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие
концентрации на территории жилой застройки
Рис. 3.1. Источники загрязнения атмосферы
30
Основные источники поступления ЗВ в атмосферу — это промышленность (85 % выбросов), сельское и коммунальное хозяйства (около
15 % объемов выбросов). Среди отраслей промышленности основным
загрязнителем воздуха является электроэнергетика — на ее долю приходится примерно четверть общих объемов выбросов в стране, а с топливной промышленностью — более 40 %, на втором месте (30 %) — металлургия; вклад остальных отраслей суммарно составляет 15 %.
В 2009 г. суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на территории РФ составили 36,3 млн т, в т. ч.: от стационарных источников — 19,0 млн т (52,3 %), от автотранспорта — 17,1 млн т
(47,1 %), от железнодорожного транспорта (тепловозов на магистралях) — 0,2 млн т (0,6 %) [18]. Из 19,0 млн т выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников на долю четырех видов экономической деятельности (добыча топливно-энергетических полезных ископаемых; производство и распределение электроэнергии; металлургическое
производство и производство готовых металлических изделий; транспорт и связь) приходилось 13,1 млн т (69,0 %).
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников и автотранспорта в 2009 г. составили 36,1 млн т, в
т. ч.: твердых веществ — 2,4 млн т (6,6 %), диоксида серы — 4,6 млн т
(12,7 %), оксида углерода — 16,9 млн т (46,8 %), оксидов азота —
5,2 млн т (14,4 %), углеводородов (включая летучие органические соединения (ЛОС)) — 6,9 млн т (19,1 %).
Аналитическая справка
Максимальные суммарные выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников и автотранспорта (свыше 300 тыс. т) отмечались в восьми городах: Норильске (1 957,9 тыс. т), Москве
(1 401,35 тыс. т), Санкт-Петербурге (625,27 тыс. т), Новокузнецке (380,31 тыс. т), Липецке (361,6 тыс. т),
Череповце (335,17 тыс. т), Асбесте (329,98 тыс. т), Омске (327,75 тыс. т). Доля выбросов загрязняющих
веществ в атмосферный воздух предприятий и автотранспорта этих городов по отношению к общим
выбросам по стране составила 15,8 %.
Сыктывкар. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников и автотранспорта составили 71,14 тыс. т, в т. ч.: твердых веществ — 3,1 тыс. т, диоксида серы —
1,6 тыс. т, оксида углерода — 47,2 тыс. т, оксидов азота — 13,9 тыс. т, углеводородов (без ЛОС) —
0,07 тыс. т, ЛОС — 5,2 тыс. т. Вклад в суммарные выбросы загрязняющих веществ от стационарных
источников вносили предприятия: целлюлозно-бумажного производства — 87,3 %; по обработке древесины и производству изделий из дерева — 5 %. На предприятиях города было уловлено и утилизировано 4,74 тыс. т загрязняющих веществ.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Охарактеризуйте состав и значение атмосферы.
2. Какие отрасли промышленности РФ являются основными источниками загрязнения атмосферы?
3. Раскройте классификацию источников загрязнения по месту расположения,
по характеру выбросов.
4. Что понимают под загрязнением атмосферного воздуха?
31
3.1.1. Характеристика загрязняющих атмосферу веществ
Загрязняющее воздух вещество — примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Качественный и количественный состав веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, зависит антропогенных и природных факторов. К группе природных факторов, оказывающих влияние на
состав воздуха, относятся в первую очередь метеорологические условия
и топография местности (направление и скорость ветра, температурные
инверсии, барометрическое давление, влажность воздуха, рельеф местности). К антропогенным факторам, определяющим состав атмосферного воздуха, следует отнести:
– состав и объем выбросов промышленных предприятий;
– токсичность выбрасываемых веществ;
Под токсичностью понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что, в свою очередь, приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в
тяжелых случаях, к гибели. Степень токсичности веществ характеризуется величиной токсической дозы
(количество вещества, вызывающее определенный токсический эффект). Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность. Различают среднесмертельные (ЛД50), абсолютно смертельные (ЛД100), минимально смертельные (ЛД0—10) и другие дозы (значение индекса отражает вероятность (%) появления
определенного токсического эффекта, смерти).
– расстояние от источника загрязнения (объемом пространства, в
котором они рассеиваются), его высоту;
– возникающие эффекты взаимодействия ЗВ друг с другом и примесями, находящимися в воздухе (синергический эффект и антагонистическое действие).
Синергический эффект — совместное действие факторов усиливает эффект (т. е. эффект при их
совместном действии больше простой суммы эффектов каждого фактора при независимом действии)
(никель усиливает свою токсичность в присутствии медистых стоков в 10 раз, алкоголь значительно
повышает опасность отравления анилином).
Антагонистическое действие — совместное действие факторов ослабляет эффект (т. е. эффект
при их совместном действии меньше простой суммы эффектов каждого фактора) (высокие концентрации этилового спирта заметно снижают токсический эффект метилового за счет конкуренции этих спиртов при их метаболизме в организме).
В атмосфере примеси подвергаются физическим и химическим изменениям под влиянием природных и антропогенных факторов, а также
в результате взаимодействия между собой. Эти процессы являются основной причиной вторичного загрязнения окружающей среды (например,
образование кислотных осадков). С учетом токсичности и потенциальной опасности загрязнителей, их распространенности и источников
эмиссии их условно разделяют на несколько групп:
1) основные (критериальные) загрязнители атмосферы (оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и
фотохимические оксиданты). Вещества этой группы являются первичными загрязнителями;
32
2) полициклические ароматические углеводороды (ПАУ);
3) следы элементов (в основном металлы и их оксиды);
4) постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.);
5) пестициды;
6) абразивные твердые частицы (кварц, асбест и др.);
7) разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее
действие на организм (нитрозамины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.).
По степени опасности все загрязняющие вещества разделяются на
четыре класса опасности [12]:
I класс — вещества чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, озон, тетраэтилсвинец, оксид свинца, растворимые соли свинца, полоний и др.);
II класс — вещества высоко опасные (бор, кадмий, свинец (суммарно), сероводород, мышьяк, нитриты (по NO2), формальдегид, хлор и др.);
III класс — вещества умеренно опасные (алюминий, барий, железо
(суммарно), марганец, медь (суммарно), никель (суммарно), нитраты (по
NO3), фосфаты (PO4), хром ( СR6+ ), цинк ( ZN2+ )) и др.);
IV класс — вещества мало опасные (симазин, сульфаты, хлориды).
Показатели, используемы для установления класса опасности,
представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Показатели отнесения загрязняющего вещества к классу опасности
Наименование показателя
ПДК вредных веществ в воздухе
рабочей зоны, мг/м3
Средняя смертельная доза, мг/кг:
- при введении в желудок
- при нанесении на кожу
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3
Коэффициент возможности ингаляционного отравления
Зона острого действия
Зона хронического действия
1-го
Норма для класса опасности
2-го
3-го
4-го
< 0,1
0,1—1,0
1,1—10,0
> 10,0
< 15
< 100
15—150
100—500
151—5 000
501—2 500
> 5 000
> 2 500
< 500
500—5 000
< 300
< 6,0
> 10,0
300—30
6,0—18,0
10,0—5,0
5 001—50 000 > 50 000
29—3
18,1—54,0
4,9—2,5
<3
> 54,0
< 2,5
Примечание. Для быстрого поиска информации по какому-либо загрязняющему веществу (отходам) можно воспользоваться справочником загрязняющих веществ по электронному адресу: http://eco-c.ru/guides.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по
источникам, агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества. К примесям, выделяемым естественными источниками, относят: пыль растительного, вулканического, космического происхождения, продукты эрозии почвы, частицы морской соли; туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров;
газы вулканического происхождения; продукты растительного, животного, бактериального происхождения.
33
Перечень основных загрязняющих веществ химического происхождения, составленный на основе Киотского протокола по ГОСТ Р 14.132007 [16], представлен в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Перечень основных загрязняющих веществ,
для которых устанавливают предельные величины воздействий
В.1 Атмосфера
В.2 Водная среда
В.1.1 Диоксид серы и другие соединения серы.
В.1.2 Оксиды азота и другие соединения азота.
В.1.3 Монооксид углерода.
В.1.4 Летучие органические соединения.
В.1.5 Металлы и их соединения.
В.1.6 Пыль.
В.1.7 Асбест (взвешенные частицы,
волокна).
В.1.8 Хлор и его соединения.
В.1.9 Фтор и его соединения.
В.1.10 Мышьяк и его соединения.
В.1.11 Цианиды.
В.1.12 Вещества и препараты, для
которых было доказано, что они
обладают канцерогенными или мутагенными свойствами или свойствами, которые могут затронуть
воспроизводство путем попадания
в воздушную среду.
В.1.13 Полихлорированные дибензодиоксины и полихлорированные
дибензофураны.
В.2.1 Органогалогенные соединения и субстанции, которые могут формировать такие
соединения в водной среде.
В.2.2 Фосфорорганические соединения.
В.2.3 Оловоорганические соединения.
В.2.4 Вещества и препараты, для которых было доказано, что они обладают канцерогенными или мутагенными свойствами или свойствами, которые могут затронуть воспроизводство через попадание в водную среду.
В.2.5 Стойкие углеводороды и стойкие биоаккумулируемые органические токсичные вещества.
В.2.6 Цианиды.
В.2.7 Металлы и их соединения.
В.2.8 Мышьяк и его соединения.
В.2.9 Биоциды и средства для защиты растений.
В.2.10 Материалы в состоянии взвесей и суспензий.
В.2.11 Вещества, способствующие эвтрофикации (в частности, нитраты и фосфаты).
В.2.12 Вещества, которые оказывают неблагоприятное воздействие на кислородный баланс (могут быть измерены с использованием
таких параметров, как ВПК, ХПК и т. д.).
В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно
разделить на две группы:
1) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ (пыль, дым) и
жидкостей (туман);
2) газо- и парообразные вещества.
К первой группе — аэрозолям — относятся взвешенные твердые
частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана).
Пыль — это дисперсная малоустойчивая система, содержащая
больше крупных частиц, чем дымы и туманы (dср = 0,005 мм;
dmax = 0,1 мм). К пыли естественного происхождения относят: пыль, образующуюся в результате эрозии почвы; пыль, возникающую при выветривании горных пород; пыль космического происхождения. Пылевые
частицы размером 5 мкм и меньше способны глубоко проникать в легкие
вплоть до альвеол. Пылинки размером 5—10 мкм в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, почти не проникая в легкие. Промышленная пыль возникает в процессе производства и образуется при
обработке материалов (резании, шлифовании и т. п.), их сортировке и
34
транспортировании (погрузке, разгрузке и т. п.). Неорганическая пыль в
промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках,
переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных и других материалов. К промышленной пыли органического
происхождения относят угольную, древесную, торфяную, сажу и др.
К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью
осаждения под действием силы тяжести (размер от 5 мкм и менее
0,1 мкм). Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной
переработке, в результате химических реакций.
Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др.
Ко второй группе — газо- и парообразным веществам — относятся газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды,
кислоты, галогены и галогенопроизводные и другие компоненты промышленных отходов.
В соответствии с ГОСТ 17.2.1.01-76 [14], выбросы в атмосферу классифицируются:
1) по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах: газо- и
парообразные (SO2, CO, NOx, углеводороды и др.); жидкие (кислоты,
щелочи, растворы солей, органические соединения); твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.);
2) по массовому выбросу (т/сут): менее 0,01; от 0,01 до 0,1; от 0,1 до
1; от 1 до 10; от 10 до 100; свыше 100.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Приведите примеры естественных и антропогенных источников загрязнения атмосферы.
2. Охарактеризуйте факторы, оказывающие влияние на качественный и количественный состав воздуха (приведите примеры).
3. Опишите группы промышленных выбросов.
4. На какие классы по степени опасности для организма человека подразделяют химические вещества? Приведите примеры.
3.1.2. Взаимодействие энергоустановок
с окружающей средой при сжигании органического топлива
Все источники тепловой энергии условно делят на первичные и вторичные. Первичными источниками энергии называют вещества, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов
и не зависит от деятельности человека (ископаемые горючие и расщепляющиеся вещества, нагретые до высокой температуры в недрах земли). Вторичными называют вещества, обладающие определенным
энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами
35
деятельности человека (городские отходы, горячие отработанные теплоносители промышленных производств (газ, вода, пар), нагретые вентиляционные выбросы, отходы сельскохозяйственного производства) [7].
Бытовые и производственные энергопотребности удовлетворяются
следующими видами энергии:
– тепловой (технологические процессы, отопление, кондиционирование воздуха);
– электрической (привод машин, электроаппаратуры, освещение);
– электромагнитной (радиосвязь, телефонная связь, телевидение,
приборы).
Бóльшая часть энергопотребления покрывается за счет непосредственного сжигания органического топлива в печах. В качестве топлива
используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ.
Под топливом понимают горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать
для получения значительных количеств теплоты.
Горение — сложный физико-химический процесс взаимодействия
топлива с окислителем, протекающий при высоких температурах и сопровождающийся интенсивным выделением теплоты. Основными условиями протекания процесса горения являются: бесперебойный подвод
топлива и окислителя в зону горения; непрерывное и интенсивное их
перемешивание; подогрев топлива до температуры воспламенения; подогрев воздуха; непрерывный отвод продуктов сгорания из зоны горения. В основу инженерных расчетов горения положены стехиометрические реакции, характеризующие суммарно количественные соотношения
исходных и конечных продуктов сгорания топлива [7].
Реакции горения и соответствующие тепловые эффекты реакций, Дж/кг:
С + О2 = СО2 + 33 600;
СО + 0,5О2 = СО2 + 10 500;
С + 0,5О2 = СО + 9 900;
S + O2 = SO2 + 9 000;
141 500
Н2 + 0,5О 2 = Н2О +
.
11 900
Примечание. В числителе приведен тепловой эффект с учетом тепла конденсации водяных паров, а в знаменателе — без учета тепла.
При полном горении все горючие элементы топлива окисляются
полностью, выделяется максимальное количества тепла. Неполное горение, наряду с реакциями полного окисления, характеризуется также
протеканием реакций, идущих с образованием соединений, способных к
дальнейшему окислению и выделению тепла (например, CO), при этом
имеет место потеря тепла от химической неполноты горения. В результате сжигания топлива образуются SO2, CO, CO2, оксиды азота, альдегиды, кетоны, органические кислоты (при неполном сгорании топлива),
бенз(а)пирен и др. Состав отходящих дымовых газов очень разнообразен, зависит от вида топлива и протекающих химических реакций.
36
Некоторые уравнения реакций горения
(в кислороде при стехиометрическом соотношении горючего газа и кислорода)
Газ
Уравнение
Метан СН4
Этан С2Н6
Водород Н2
Оксид углерода СО
Сероводород Н2S
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О
С2Н6 + 3,5О2 → 2СО2 + 3Н2О
Н2 + 0,5О2 → Н2О
СО + 0,5О2 → СО2
Н2S + 1,5О2 → SО2 + Н2О
Потребность, м3
кислорода
воздуха
2,0
3,5
0,5
0,5
1,5
9,52
16,66
2,38
3,38
7,14
Пример. Материальный баланс угольной ТЭС мощностью 2 400 МВт, работающей на угле типа донецкого антрацитового штыба:
– в час сжигается до 1 060 т угля (калорийность около 22,7 МДж/кг, зольность 23 %, сернистость 1,7 %);
– из топок котлов удаляется 34,5 т/ч шлака и из бункеров электрофильтров
(очищающих дымовые газы от золы на 99 %) — 193,5 т/ч уловленной золы;
– часовой выброс дымовых газов составляет около 8 млн м3, содержит 2 350 т
углекислого газа, 251 т водяных паров, 34 т сернистого ангидрида, 9,3 т оксидов азота, 2 т летучей золы (при эффективности золоуловителей 99 %) [36].
С учетом технологии использования топлива все вредные вещества
можно разделить на две группы. Первая включает вещества, образование
которых мало зависит от технологии сжигания топлива и их количество
может быть с точностью рассчитано по составу топлива (сернистый ангидрид, соединения ванадия). Ко второй группе следует отнести такие, образование которых напрямую зависит от технологии и режима сжигания топлива (летучая зола, оксиды азота, оксид углерода, бенз(а)пирен и др.) [3].
Основным источником получения различных видов энергия является органическое топливо. По происхождению органическое топливо
подразделяют на природное (естественное) и искусственное; по агрегатному состоянию (при обычных условиях) — на твердое, жидкое и газообразное; по назначению и способу использования — на энергетическое (является главным образом источником тепловой энергии) и технологическое (является источником тепловой энергии и используется как
компонент технологического процесса) (табл. 3.3).
Любое топливо состоит из горючей и негорючей частей.
Горючая часть топлива (органическая масса) включает в себя сложные органические вещества, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот, сера:
Со + Но + Оо + No + So = 100 %,
где нижний индекс о означает состав горючей массы, %.
К негорючей части относятся минеральные вещества (А) и влага
(W) (внешний балласт топлива A + W). Состав рабочего топлива определяется формулой
Ср + Нр + Ор + Nр + Sр + Ар + Wр = 100 %,
где нижний индекс р означает состав рабочей массы, %.
37
Таблица 3.3. Классификация топлива
по агрегатному состоянию и происхождению [7]
твердое
Агрегатное состояние
жидкое
газообразное
Натуральное (естественное) топливо
Растительное (дерево, со- Ископаемое (нефть)
Природный (естественлома, лузга и др.).
ный) горючий газ; попутИскопаемое (торф, бурый
ный нефтяной газ
уголь, каменный уголь, антрацит, сланцы, богхеды и др.)
Искусственное топливо
Термохимическая перера- Термохимическая перера- Нефтяные газы, полученные термическим разлоботка: уголь древесный,
ботка из нефти: бензин,
торфяной; угольный полу- лигроин, керосин, соляро- жением нефти.
Полученные при химичекокс; кокс торфяной, уголь- вое масло, мазут.
ный и нефтяной.
Полученное химической пе- ской переработке твердого топлива газы: генераМеханическая переработка реработкой натурального
торный газ, водяной, по— брикеты из древесных
топлива: бензин, керосин,
опилок, торфа, угля и дру- лигроин, дизельное топливо, лукоксовый, коксовые гамазут, спирт, бензол, толу- зы гидрогенерации, газы
гих материалов
синтез-процессов
ол, коллоидное топливо
Чем больше в топливе горючих элементов, тем выше его теплотворна способность и тем оно качественнее.
Главной составной частью органических соединений топлива является углерод — основной источник потенциального тепла топлива (при
полном сгорании 1 кг углерода выделяется 33 600 кДж теплоты).
Кислород, содержащийся в топливе, вместе с кислородом воздуха
способствует сгоранию горючих элементов топлива.
Азот — химически инертный элемент. При сжигании топлива он в
свободном состоянии уходит с дымовыми газами. В состав вещества топлива азот входит в виде сложных азотистых органических соединений, которые при горении разлагаются с выделением элементарного азота, переходящего в газообразные продукты горения (в газообразном топливе
азот отсутствует в свободном состоянии). Образование оксидов азота при
высокотемпературном сжигании топлива обусловлено в основном окислением молекулярного азота воздуха непосредственно в зоне горения. При
низкотемпературном сжигании топлива увеличивается доля оксидов азота, образовавшихся в результате окисления связанного азота, входящего
в состав топлива. Этот процесс происходит легче и быстрее, чем окисление молекулярного азота воздуха при относительно низких температурах,
например для угля при 250—280 ºС. Максимальный выход оксидов азота
наблюдается в зоне активного горения. В остальных зонах, где уровень
температуры относительно ниже, атмосферный азот практически не окисляется. Это означает, что снижение температуры горения топлива способствует уменьшению содержания оксидов азота в выбросах [36].
Кислород и азот составляют внутренний балласт топлива. Зола
(минеральные примеси) и влага составляют внешний балласт топлива:
они не только не дают тепла, а наоборот, отбирают значительную часть
38
для своего нагревания. Большое содержание внешнего балласта приводит к сильному шлакообразованию при сжигании, значительному износу
аппаратуры и расходу энергии при перемещении топлива по аппаратам,
при его химической переработке. К балласту газообразного топлива относятся СО2, водяные пары и азот.
Способность водорода выделять тепло при горении топлива зависит
от того, с каким элементом, входящим в молекулу органического вещества этого топлива, химически связан атом водорода: если связан непосредственно с атомом углерода, то при сгорании топлива можно получить
все тепло, соответствующее сгоранию свободного водорода; если связан
с атомом углерода через атом кислорода, то при сгорании топлива будет
выделяться меньше тепла, т. к. значительная часть потенциальной энергии водорода уже израсходована на соединение с кислородом, который
является балластом топлива (такой химически связанный или «негорючий водород» при горении топлива выделяет мало тепла). При полном
сгорании 1 кг водорода и конденсации продуктов сгорания выделяется
141 500 кДж тепла, без учета конденсации водяных паров — 119 000 кДж.
Твердые топлива содержат часть водорода, связанного с кислородом, являющегося внутренним балластом топлива. По соотношению содержания углерода с содержанием водорода можно судить о пригодности
того или иного вида топлива для разных целей. Если отношение С/Н значительно, то соответствующее твердое топливо горит без пламени (или
коротким пламенем). Уменьшение отношения С/Н (т. е. увеличение содержания Н в топливе) обусловливает выделение значительного количества смолистых летучих веществ, дающих коптящее пламя.
Неорганическая сера находится в топливе в виде пирита, сернокислого кальция (СаSO4). В газообразном топливе сера присутствует в виде
сероводорода и в необходимых количествах в виде сернистого газа. При
горении серосодержащего топлива в промышленных топливосжигающих
устройствах наряду о сернистым газом (SO2) образуется незначительное количество серного ангидрида (SO3). Наличие SO3 в газообразных
продуктах сгорания при определенных условиях вызывает сернокислотную, т. е. низкотемпературную, коррозию металла оборудования [7]. Доля SО3 в газе снижается с ростом температуры и уменьшением избытка
воздуха в топке. Такое ведение процесса горения возможно при поддержании точного соотношения между количествами топлива и воздуха.
В теплоэнергетике используют твердое топливо: угли (каменный,
бурый, антрацитовый штыб), горючие сланцы, торф. В образовании ископаемого твердого топлива участвовали растения, водоросли. Бурый
уголь является смесью гуминовых кислот, их солей, ангидридов и битумов. Каменный уголь содержит от 75 до 97 % углерода, характеризуется
малой влажностью (3—8 %) (что и делает каменные угли более высококалорийными в сравнении с другими видами топлива), низким содержанием летучих веществ (от 45 до 2 %), водорода (2—5 %) и кислорода
(табл. 3.4). Торф представляет собой оводненный конгломерат битумов,
39
гуминовых кислот и их солей, других продуктов и элементов растений
(листья, стебли, корни, хвои).
Wp
Ap
Sp
13,0
9,5
6,5
5,5
33,0
3,0
24,4
18,2
36,9
28,4
4,7
0,1
3,1
0,3
0,7
0,9
0,2
1,4
Cp
Hp
47,0 3,4
61,5 3,6
44,8 3,0
55,5 3,6
44,2 3,1
83,8 11,2
Np
Op
1,0 8,0
1,7 5,9
0,8 7,3
1,7 4,4
0,4 14,4
—
0,5
Выход летучих веществ, %
Донецкий басс. Д
Р
Кузнецкий басс. СС
ПП
Экибастузский басс. СС
Р
Воркутинское месторожд. Ж
Р
Березовское месторожд. Б2
Р
— СерниМазут
стый
Состав рабочей массы топлива, %
Теплота сгорания, Дж/кг
Уголь:
Класс или
вид топлива
Вид топлива
Марка
топлива
Таблица 3.4. Расчетные характеристики некоторых используемых топлив [34]
18,5
23,6
17,4
22,0
16,2
0,5
43,0
30,0
24,0
33,0
48,0
39,7
Негорючая (минеральная) часть твердого топлива состоит из влаги
и золы. Зола представляет собой смесь различных минеральных веществ, которые остаются после полного сгорания горючей части топлива, ее содержание обычно дается на сухую массу (зольность топлива).
Зола может вызывать эрозивный износ элементов оборудования. Присутствие ванадия в золе жидких нефтяных топлив может при определенных температурных условиях привести к высокотемпературной коррозии металла, а наличие солей натрия, окислов железа в золе жидких
нефтяных топлив оказывает каталитическое действие на протекание
сернокислой низкотемпературной коррозии металла. Наличие влаги
уменьшает содержание горючей части топлива, что снижает тепловую
ценность топлива: часть тепла топлива при горении расходуется на превращение влаги в пар. Это ведет также к понижению температурного
уровня в зоне горения и ухудшает условия теплообмена. Если из состава рабочего топлива исключить влагу, то получим состав сухого вещества топлива — «сухая масса топлива».
Основная часть минеральной составляющей топлива переходит в
процессе сжигания в летучую золу, уносимую дымовыми газами, другая
(в зависимости от конструкции топки и физических особенностей топлива) может превращаться в шлак. Зольность отечественных углей колеблется в широких пределах (10—55 %). Химический состав золы твердого
топлива разнообразен и, как правило, состоит из оксидов кремния, алюминия, титана, калия, натрия, железа, кальция, магния. В небольших количествах могут присутствовать и другие элементы — германий, бор,
мышьяк, ванадий, марганец, цинк, уран, серебро, ртуть, фтор, хлор, радиоактивные изотопы калия, урана и бария.
40
Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов и является наиболее «чистым» органическим видом топлива,
т. к. при его полном его сгорании из ЗВ образуются только оксиды азота,
а при неполном сгорании в выбросах присутствует оксид углерода (СО).
В состав горючей части могут входить окись углерода (СО), водород
(Н2), метан (CH4), тяжелые углеводороды (CmHn) и иногда сероводород
(H2S). Негорючая часть представлена кислородом (O2), азотом (N2) и
двуокисью углерода (CO2). Кроме того, в составе газообразного топлива
могут присутствовать примеси — водяные пары, смолы, пыль и т. п. Состав сухой газообразной части (в % по объему) выражают уравнением
СН4 + Н2 + СО + Н2S + CmHn + O2 + N2 + CO2 = 100,
где СН4, Н2 и т. д. — содержание соответствующих газов (%) по объему,
взятому при нормальных физических условиях (0 ºС и 101 325 Па).
Все естественные природные газы, в зависимости от их состава,
делятся на четыре группы: углеводородные, углекислые, азотные, смешанные [7].
В теплоэнергетике применяют и жидкое топливо: мазут, сланцевое
масло, дизельное и котельно-печное топливо. Жидкое топливо, образующееся при перегонке нефти, в зависимости от температуры перегонки делится на следующие фракции:
– бензиновую (С4—С12) с температурой перегонки до 200—225 ºС;
– керосиновую (С9—С16) с температурой перегонки 140—300 ºС;
– дизельную (С15—С25) с температурой перегонки 190—350 ºС;
– соляровую (С20—С70) с температурой перегонки 300—400 ºС;
– мазутную (> С70) с температурой перегонки свыше 350 ºС.
Бензиновые, керосиновые, дизельные и соляровые фракции являются
светлыми нефтепродуктами и называются дистиллятным топливом. Из
дистиллятных фракций нефти получают также топливо печное бытовое
(ТПБ). Нефтяное дистиллятное топливо делится на следующие группы [7]:
а) карбюраторное топливо (все сорта топлив, предназначенные для
двигателей с зажиганием от искры: авиационные бензины, автомобильные бензины, тракторный лигроин и тракторный керосин);
б) дизельное топливо (предназначено для быстроходных и тихоходных двигателей с воспламенением от сжатия);
в) топливо для воздушно-реактивных двигателей;
г) котельное топливо (мазуты различной вязкости и различного происхождения, предназначены в качестве горючего для котельных установок и промышленных печей).
В состав золы мазута (зольность не более 0,3 %) входят V2О5, Ni2O3,
Аl2O3, Fe2O3, SiO2, MgO и другие оксиды. В жидком топливе отсутствует пиритная сера (FeS2). Сера находится преимущественно в виде органических
соединений, элементарной серы и сероводорода и ее содержание зависит
от сернистости нефти, из которой он получен (котельные). При неполном
сгорании жидкого топлива в дымовых газах образуются крупнодисперсные,
41
липучие частицы сажи, состоящие преимущественно из углерода, к тому же
сажа способна адсорбировать бенз(а)пирен.
У ТЭС, использующих в качестве топлива мазут и природный газ, землеемкость и водопотребление значительно ниже, чем у ТЭС, работающих на твердом топливе, за счет отсутствия золо- и шлакоотвалов. При равных условиях в выбросах ТЭС, работающей на природном газе, окислов азота содержится почти в два раза меньше, а диоксида серы и золы — в десятки раз меньше, по сравнению с ТЭС,
работающей на угле.
Выбросы ТЭС, работающих на твердом топливе, обладают щелочными (при малоэффективном
золоулавливании) или нейтральными свойствами (при использовании малосернистого твердого топлива с высоким КПД золоулавливания). При использовании жидкого и газообразного топлива выбросы
ТЭС характеризуются кислыми свойствами.
В 2004—2005 гг. на ОАО «Шатурская ГРЭС-5» выработка электроэнергии увеличилась на 46 %, а
валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух уменьшились на 2,3 тыс. т. Снижение
выбросов произошло в основном благодаря уменьшению в топливном балансе ТЭС твердого топлива и
мазута и увеличению доли газа, а также реализации природоохранных мероприятий [32].
Экологические характеристики топлива определяются следующим
комплексом параметров [48]:
– Экосовместимость — экологические последствия использования
данного топлива в конкретных условиях определяются не только массой и
видом выделяемых загрязнителей и отходов (составляющих экопотенциал), но также соотношением этих показателей со свойствами окружающей
среды, ее устойчивостью. Экосовместимость топлива оценивается ущербом в результате воздействия на окружающую среду при определенной
технологии и определенном объеме использования топлива (Е1).
– Экопотенциал — выделяет такие исходные качества топлива, которые (в зависимости от технологии использования) могут определять
характер и уровень первичного воздействия конечных продуктов сжигания топлива на окружающую среду.
– Экотехнологичность — отражает пластичность свойств топлива
и возможность направленного формирования качеств конечных продуктов топливоиспользования выбором соответствующей технологии сжигания. Она оценивается затратами на реализацию экологически оптимальной для данного топлива технологии (Е2).
Замыкающий комплексный показатель, отражающий экологические
последствия использования данного топлива на данной ТЭС, — экологичность топлива, является экономической категорией и может иметь
количественное выражение (в рублях на тонну использованного топлива).
Приведенные экологические характеристики топлива могут быть использованы для оптимизации структуры топливного баланса ТЭС при
выборе путей экологизации энергопредприятия:
Э к = Е1 + Е2 .
Экологизация — процесс проникновения идей и проблем экологии в различных отраслях деятельности и науки.
42
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что входит в состав органического топлива?
2. Какие виды топлива используют в теплоэнергетике?
3. От каких факторов зависит состав отходящих дымовых газов при сжигании
топлива?
4. Проанализируйте табл. 3.4. Можно ли по составу топлива судить о количестве вредных веществ, выделяющихся при сжигании топлива? Ответ поясните.
5. Охарактеризуйте источники и механизм образования оксидов азота, серы,
двуокиси углерода при сжигании топлива.
6. Перечислите состав дымовых газов. Какие параметры определяют выбросы
ЗВ? С какой цель проводится расчет массы загрязняющих веществ?
3.2. Влияние атмосферных загрязнителей
на организм человека и окружающую среду
Здоровье человека — состояние полного физического, психического
и социального благополучия индивида. Состояние организма человека и
общая продолжительность жизни определяются биологическими (наследственность), природными и социальными факторами. Под профессиональным здоровьем понимают способность человеческого организма
сохранять компенсаторные и защитные свойства, обеспечивающие работоспособность в условиях протекания профессиональной деятельности.
Практически все химические вещества оказывают вредное воздействие на организм человека. Наиболее опасными являются химические
соединения I и II класса опасности, для большинства из них характерна
способность к биоаккумуляции, они устойчивы в среде, способны мигрировать по пищевым цепям, обладают мутагенным и канцерогенным эффектами. К таким соединениям относят тяжелые металлы, диоксины, оксиды азота, серы, углерода, взвешенные вещества, пестициды, полиароматические углеводороды и др. Среди биологических эффектов, оказываемых ЗВ на организм человека, различают (табл. 3.5):
1) токсический — вызывает нарушение жизненных функций организма и при определенных условиях переходящий в болезненное состояние (отравление) или приводящий к смерти;
2) тератогенный — является причиной уродств;
3) онкогенный — приводит к образованию злокачественных опухолей;
4) мутагенный — вызывает мутации в организме (изменения химической структуры молекул ДНК).
Загрязнение атмосферы является причиной возникновения болезней, а также усиливает действие патогенных агентов на фоне снижения
резистентности организма. В большей степени человек контактирует с
атмосферными загрязнителями через органы дыхания, поэтому в районах с повышенными уровнями загрязнения воздуха высока степень патологий дыхательной системы (хронические бронхиты, пневмония, хронические болезни миндалин, хронические отиты).
43
Таблица 3.5. Влияние загрязняющих веществ
на организм человека и окружающую среду
Загрязняющее
вещество
1
Характер воздействия
2
Ртуть
В организме вступает в соединение с белковыми молекулами в
крови, в результате чего образуются более или менее прочные
комплексы — металлопротеиды. Вызывает нарушения функций
ЦНС, приводит к потере аппетита, появляется жажда, слюнотечение, рвота, общая слабость; возможны судороги, внезапная
смерть при поражении двигательных узлов сердца и спинного
мозга. При хроническом отравлении у людей и животных поражается нервная система (резкая переменчивость активности),
происходят изменения в клетках коры больших полушарий мозга,
ствола спинного мозга, периферийных нервах
Свинец
Оказывает воздействие в первую очередь на нервную систему,
кровь, сосуды; в меньшей степени действует на эндокринную и
пищеварительную системы. Активно влияет на синтез белка,
энергетический баланс клетки и ее генный аппарат, возможно
денатуративное действие, подавление ферментативных процессов, выработка неполноценных эритроцитов из-за поражения
кроветворных органов, нарушение обмена веществ. Приводит к
свинцовой энцефалонейропатии, нарушению обмена веществ,
авитаминозу, малокровию, рассеянному склерозу
Диоксины
Способны накапливаться в организме, являясь причиной многих
тяжелых заболеваний, вызывают острые и хронические отравления и перерождения кожи и слизистых оболочек, нарушения в
развитии плода у женщин, разрушение печени, злокачественные
новообразования. Они также могут быть причиной иммунодефицита человека, действуют на печень, угнетают деятельность щитовидной железы, разрушают в организме витамин А. Период
полураспада диоксинов в почве составляет 10—12 лет, а в организме человека — 6—8 лет
Пентаксид ваВызывает раздражение дыхательных путей у человека и животнадия
ных, расстройство кровообращения и нервной системы, также
нарушение обмена веществ поражает кожу
Медь (соедиПопадание в желудок CuSO4 или Cu(CH3COO)2 вызывает тошнонения)
ту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина
в крови и моче. Возникают желтуха, анемия, при почечной недостаточности приводит к смерти. При хронической интоксикации с
медью и ее солями возникают функциональное расстройство
нервной системы, нарушение функции печени и почек
Монооксид уг- Относится к ядовитым веществам общетоксического действия.
лерода
Отравляющее вещество быстрого действия: концентрация в воздухе 0,3—0,5 % вызывает смерть в течение нескольких минут.
Вдыхание СО приводит к вытеснению кислорода из мест его связывания с гемоглобином (Нb) (аффинность СО в 250 раз больше,
чем у кислорода). Вследствие этого развивается тканевая гипоксия. Связываясь с цитохромоксидазой, нарушает функцию митохондрий, присоединение к миоглобину приводит к нарушению активности мышц
Диоксид серы
Раздражает слизистые оболочки, вызывает сильный кашель,
отек легких. При длительном воздействии SO2 пропадает чувствительность к запахам и вкусам. Приводит к обострению хронических заболеваний (аллергии, астмы). Вызывает некрозы листьев, нарушает фотосинтез, дыхание растений. Триоксид серы
(SO3) является причиной кислотных дождей
44
Окончание табл. 3.5
1
2
Кадмий
Гастроинтестинальные расстройства, нарушения органов дыхания, анемия, повышение кровяного давления, поражение почек,
болезнь итаи-итаи, протеинурия, остеопороз, мутагенное и канцерогенное действия
Оксиды азота
Оказывают раздражающее действие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза. Длительное воздействие NO2 при концентрации до 2 мг/м3 приводит к хлорозу растений; при концентрации, равной 4 мг/м3, возникает острое повреждение растений. Оксиды азота, поглощая естественную радиацию как в ультрафиолетовой, так
и в видимой части спектра, снижают прозрачность атмосферы и
способствуют образованию фотохимического тумана — смога
Бенз(а)пирен
Оказывает канцерогенное и мутагенное действие, обладает эмбриотоксическим и тератогенным эффектами. Вызывает дерматиты, повышает риск возникновения ишемической болезни сердца, хронических заболеваний легких
Хром
Хром и его соединения поражают слизистую оболочку органов
дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы (язвы).
Как аллергены, вызывают заболевание типа бронхиальной астмы
Твердые часНаибольшую опасность для человека представляют частицы
размером 0,5—5 мкм, более крупные задерживаются в полости
тицы (летучая
зола)
носа, более мелкие выдыхаются. Содержание именно этого диапазона частиц в приземном слое атмосферы способствует возникновению у человека болезненных симптомов. Летучая зола
из-за большого количества диоксида кремния обладает силикозным действием на организм человека
Золоотвалы
Отчуждение земель (площадь золоотвалов у нас составляет около
40 тыс. га, запасы золошлаковых отходов — почти 1,3 млрд т (ежегодно на ТЭС образуется около 100 млн т отходов)). Пыление и
инфильтрация приводит к загрязнению почвы, грунтовых вод
Углеводороды
Поступают в организм через дыхательные пути и кожу. Наиболее
ароматического опасным является бензол. Ароматические углеводороды дейстряда (бензол, вуют на кроветворные органы и на ЦНС
толуол, ксилол)
Опасность влияния загрязненного атмосферного воздуха на здоровье человека обусловлена действием следующих факторов:
1) разнообразием загрязнений и их комбинированным действием
на организм;
2) объемом воздействия, т. к. дыхание представляет собой непрерывный процесс. За сутки человек вдыхает до 20 тыс. л воздуха, с которым в организм поступают загрязняющие вещества;
3) непосредственным контактом загрязняющих веществ с организмом (кровью) и отсутствием детоксикационных барьеров при дыхании.
По некоторым оценкам, токсичные вещества, поступившие ингаляционным путем, нередко действует в 80—100 раз сильнее, чем при поступлении через желудочно-кишечный тракт.
Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы
зависит от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т. д. Наиболее уязвимыми являются лица пожилого возраста, дети (от 3 до 6 лет), больные, страдающие хроническим
45
бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой; наименее чувствительной является группа населения в возрасте 20—39 лет.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что понимают под «экологическими ловушками»? Приведите примеры.
2. Перечислите биологические эффекты загрязняющих веществ (на примере
свинца, ртути, диоксида азота, бенз(а)пирена, твердых частиц).
3. Каким путем происходит попадание тяжелых металлов в продукты питания?
4. С чем связана опасность загрязнения атмосферного воздуха?
5. Какие группы населения являются наиболее уязвимыми к воздействию атмосферных загрязнителей?
3.3. Топливно-энергетический комплекс
и глобальные экологические проблемы
Климат земли подвержен постоянным изменениям в результате нелинейного взаимодействия процессов, протекающих в атмосфере, океане,
криосфере, биосфере, на поверхности суши, и внешними воздействиями.
В изменении климата XX — нач. XXI века выделяют несколько этапов:
потепление (1910—1945 гг.), незначительное похолодание (1946—
1975 гг.), интенсивное потепление (после 1976 г.) (рис. 3.2).
Сº
0,4
0,0
1950
1890
Годы
Рис. 3.2. Изменения среднегодовой приповерхностной температуры, осредненной
по земному шару (жирная кривая показывает сглаженный ход температуры)
Основной механизм антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему — изменение радиационного фона Земли. По мнению
большинства специалистов, потепление в последние 30—40 лет обусловлено повышением концентрации «парниковых газов» (в первую очередь —
двуокиси углерода) (рис. 3.3). По существующим оценкам, температура на
Земле в этом столетии может повыситься на 1—3 ºС. Потепление в районе Антарктиды способно вызвать обрушение ледников площадью в несколько тысяч квадратных километров и повышение уровня Мирового
океана, что, в свою очередь, приведет к потере площади суши. Особенно
это актуально для стран, населяющих прибрежные государства, и стран,
чьи территории лежат ниже уровня моря. Кроме того, многие специалисты
напрямую связывают глобальное потепление с увеличением на Земле количества ураганов, перераспределением осадков на планете.
46
Концентрация
СО2, млн–1
1
2
3
330
1994
2006
Рис. 3.3. Временной ход концентрации СО2 в атмосфере
на станции Териберка за период наблюдений с 1988 г. [33]:
1 — измерения, 2 — сглаженный ход, 3 — многолетний тренд СО2
В России сжигание ископаемого топлива дает 98 % антропогенных
выбросов СО2, или 77 % всех выбросов парниковых газов в СО2 эквиваленте. Кроме того, выбросы связаны не только со сжиганием топлива, но
и с утечкой метана при добыче газа, нефти, угля и транспортировке газа.
К парниковым газам относятся вещества естественного и антропогенного происхождения, способные поглощать и излучать инфракрасную радиацию: диоксид углерода, метан, озон, водяной пар.
Суть парникового эффекта заключается в увеличении поглощения длинноволнового инфракрасного
излучения молекулами парниковых газов при увеличении их концентрации.
В соответствии с Киотским протоколом к Рамочной конвенции ООН
об изменении климата, Россия в случае его ратификации берет на себя
обязательство сохранить в 2008—2012 гг. выбросы парниковых газов на
уровне 1990 г. По оценкам в топливно-энергетической сфере к 2010 г.
объем выбросов парниковых газов составит 75—80 % от уровня 1990 г.
Киотский протокол — международный документ, принятый в Киото (Япония, 07.12.1997) в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Он обязывает развитые страны и
страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008—
2012 гг. по сравнению с 1990 г. По состоянию на 26 марта 2009 г., Протокол был ратифицирован
181 страной мира. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов
6 типов газов (CO2, CH4, гидрофторуглеводородов, перфторуглеводородов, N2O, SF6). Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны (развивающиеся страны, включая Китай и Индию,
обязательств на себя не брали): Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %; Япония и Канада — на
6 %; страны Восточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %; Россия и Украина — сохранить
среднегодовые выбросы в 2008—2012 гг. на уровне 1990 г. Выбросы парниковых газов России в 2009 г.,
без учета сектора землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства, снизились на
3,2 % — до 2,16 млрд т CO2-эквивалента (из матер., опублик. на сайте Рамочной конвенции ООН об изменении климата (UNFCCC)). Россия в 2009 г. сохранила второе место по объему выбросов парниковых газов
среди развитых стран, уступая лишь США, где выбросы в 2009 г. снизились на 6,1 % до 6,6 млрд т
CO2-эквивалента. Общие выбросы Европейского союза в 2009 г., согласно аналогичному отчету, снизились
на 7,15 % — до 4,6 млрд т CO2-эквивалента (http://www.clicr.ru).
47
Современные ТЭС являются, как было указано ранее, основным антропогенным источником SO2 в атмосфере — веществом, приводящим к
образованию кислотных осадков (на долю ТЭС и ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) приходится 46 % всего сернистого ангидрида).
Кислотные дожди — это атмосферные осадки, рН которых ниже чем 5,5. Рекордно низкий показатель рН = 1,68 был зарегистрирован в тумане над городом Ньюпорт (Калифорния, США). Как правило, показатель рН в типичных кислотных облаках и осадках выше и редко опускается ниже рН = 4,5.
Часть SO2 в результате фотохимического окисления в атмосфере превращается в серный ангидрид, образующий с атмосферной влагой H2SO4.
Вблизи мощных станций и централей в атмосферу выбрасывается 280—360 т SO2 в сутки. Максимальная концентрация диоксида серы с подветренной стороны на расстояниях 200—500, 500—1 000,
1 000—2 000 м соответственно составляет 0,3—4,9; 0,7—5,5; 0,22—2,8 мГ/м3.
Более 4 000 смертей во время лондонского тумана 1952 г. было отнесено за счет повышенного
содержания во влажном воздухе окислов серы и сульфатных частиц.
Кислотные осадки губительно действуют на биоту, технические сооружения, произведения искусства. Повышение кислотности воды, выщелачивание тяжелых металлов из природных пород и, как следствие,
интоксикация воды нарушают репродуктивные процессы водной биоты,
приводя к гибели рыб, а через цепи питания — птиц и животных суши,
вызывают закисление почвы, ведут к потерям урожаев сельскохозяйственных культур, гибели лесов. Особенно страдают при выпадении кислотных осадков гидробионты. Изменение кислотного режима водоемов
вследствие выпадения осадков ведет сначала к смене и перестройке
биоценозов, а затем при низких рН — к их полной деградации:
– при рН < 6,0 гибнут ракообразные, улитки, снижается активность
фитопланктона, одни его виды сменяют другие;
– при рН < 5,8 гибнут лосось, форель, плотва, многие виды фитопланктона;
– при рН < 5,5 гибнут сиг и хариус, заметно снижается численность
популяций придонных организмов (бентоса);
– при рН < 5 усиливается размножение сине-зеленых водорослей;
– при рН < 4,5 прекращаются все «нормальные» формы жизни.
Присутствие кислотных аэрозолей и сульфатов тяжелых металлов в
воздухе приводит к увеличению числа аллергических заболеваний дыхательных органов, является причиной роста онкологических болезней.
Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно опасно для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Возникающая при определенных условиях состояния атмосферы температурная инверсия способствует увеличению концентрации вредных выбросов до критических уровней, что приводит к серьезным последствиям.
Разрушение озонового слоя — это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие
озоновый слой. К таким веществам относят: хлорофторуглероды, час48
тично галогенизированные хлорфторуглероды и бромфторуглероды;
метилбромид, бромхлорметан, тетрахлоруглерод, галлоны, оксиды азота, метан. Активную роль в разрушении озона играют оксиды тяжелых
металлов (меди, железа, марганца). Первые сообщения о региональных
снижениях содержания озона (O3) в стратосфере появились в 70-х гг.
XX века, содержание О3 за 80-е гг. над Антарктидой уменьшилось почти
на 50 %. 16 сентября 1987 г. был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, это соглашение ратифицировали 196 стран. К концу 2009 г. деятельность, осуществленная в рамках
Монреальского протокола, привела к выводу из обращения 98 % веществ, разрушающих озоновый слой.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Раскройте суть парникового эффекта.
2. Проанализируйте участие различных отраслей промышленности в выбросах
парниковых газов (на региональном уровне и РФ).
3. Определите основные факторы, влияющие на климат планеты. Какова роль
ТЭК в этом процессе.
4. Назовите тройку стран-лидеров по выбросам углекислоты.
5. Охарактеризуйте возможные модели глобального потепления.
6. Укажите основные направления международного сотрудничества в решении
проблемы глобального потепления.
7. Назовите причины возникновения кислотных осадков. В чем их последствия?
8. Охарактеризуйте участие предприятий ТЭК в выбросах оксидов серы.
9. Назовите активных разрушителей озонового слоя. Чем опасно снижение концентрации озона в атмосфере?
3.4. Охрана атмосферного воздуха:
пути снижения вредного воздействия на воздушный бассейн
3.4.1. Нормирование выбросов загрязняющих веществ
в атмосферу
Качеством окружающей природной среды надлежащего уровня
считается такое состояние ее экологических систем, которое постоянно
и неизменно обеспечивает процесс обмена веществ, энергии и информации между природой и человеком и беспрепятственно воспроизводит
и обеспечивает жизнь. Нормирование качества представляет собой,
прежде всего, деятельность по установлению нормативов (показателей)
предельно допустимых воздействий на окружающую среду. В соответствии с № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», ст. 19 [31], нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. При установлении нормативов качества учитываются природные
особенности территорий и акваторий, назначение природных объектов и
49
природно-антропогенных объектов, особо охраняемых территорий и
природных ландшафтов, имеющих особое природоохранное значение.
К нормативам качества окружающей среды (ОС) относятся:
1) нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния ОС, в т. ч. нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, включая радиоактивные вещества;
2) нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния ОС, в т. ч. с показателями уровней радиоактивности и тепла;
3) нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями, в т. ч. видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов;
4) иные нормативы качества окружающей среды.
Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу производится для каждого предприятия объекта (действующего, реконструируемого, строящегося или проектируемого), имеющего стационарные и
передвижные источники загрязнения атмосферы. Нормативами качества
воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ
как в производственной зоне (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств НИИ и т. п.), так и в селитебной (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов. В России, в соответствии с существующими требованиями, нормированию подлежат все вещества, вовлекаемые в производственные процессы или образующиеся в их ходе. Приоритетными загрязняющими веществами, подлежащими нормированию в
РФ, являются монооксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, тропосферный озон, свинец, взвешенные вещества (PM10 — частицы размером
меньше 10 мкм; PM2.5 — частицы размером меньше 2,5 мкм).
К нормативам качества воздуха, установленным в РФ, относят [35]
(табл. 3.6, 3.7):
1) предельно допустимую концентрацию вредного вещества в воздухе
рабочей зоны (ПДКрз) — это концентрация, которая при ежедневной (кроме
выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности,
но не более 40 ч в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна
вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в
отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений;
2) предельно допустимую концентрацию максимально разовую
(ПДКмр) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных
мест, не вызывающую при вдыхании в течение 20 мин рефлекторных
(в т. ч. субсенсорных) реакций в организме человека (прил. 1);
3) предельно допустимую концентрацию среднесуточную (ПДКсс) —
это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании (прил. 1);
50
4) временную допустимую концентрацию (ВДК) — является величиной, полученной расчетным путем. Оценивается по летальным дозам
вредных веществ для мышей и крыс (ЛД50), летальным концентрациям
для мышей и крыс (ЛК50), пороговым концентрациям, вызывающим субъективные неприятные ощущения у человека при одноминутном воздействии, по биологической активности химических связей и пр. Для отдельных
веществ допускается использование ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) с установлением сроков их действия;
5) предельно допустимый выброс загрязняющих веществ (ПДВ,
кг/сут или г/ч) — этот показатель должен обеспечивать соблюдение санитарно-гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при наиболее неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях.
Он определяется расчетным путем на 5 лет;
6) временно согласованный выброс (ВСВ, кг/сут или г/ч) — устанавливается в том случае, если по объективным причинам нельзя определить ПДВ для источника выброса в данном населенном пункте;
7) предельно допустимое количество сжигаемого топлива (ПДТ,
т/ч) — этот показатель должен обеспечивать соблюдение санитарногигиенических нормативов по продуктам сгорания топлива в воздухе населенных мест при неблагоприятных для рассеивания метеорологических
условиях. ПДТ устанавливается расчетным путем на срок не более 5 лет.
Таблица 3.6. Нормативы ПДК некоторых распространенных вредных веществ *
в воздухе (в соответствии с ГН 2.1.6.1338-03 и ГН 2.2.5.1314-03)
Вещество
Монооксид углерода
Взвешенные вещества***
Диоксид серы
Диоксид азота
Озон
Формальдегид
Бенз(а)пирен
ПДКрз, мг/м3
20**
—
10
2
0,1
0,5
0,00015
ПДКмр, мг/м3
ПДКсс, мг/м3
5
15
0,5
0,2****
0,16
0,035
—
3
0,5
0,05
0,04
0,03
0,003
0,000001 (0,1 нг/м3)
Примечания:
*
Значения ПДК веществ можно найти в ГН 2.1.6.695-98.
**
При кратковременной деятельности в атмосфере, содержащей СО, ПДК может быть повышена: 1 ч — до 50 мг/м3, 30 мин — до 100 мг/м3, 15 мин — до
200 мг/м3. Повторные работы могут проводиться не ранее чем через 2 часа.
***
Эти нормативы не распространяются на аэрозоли органических и неорганических соединений (металлов, их солей, пластмасс, биологических, лекарственных
препаратов и др.), для которых установлены соответствующие ПДКсс и ПДКмр.
****
Норматив установлен в 2006 г. на уровне 0,2 мг/м3 г (ранее — 0,085 мг/м3).
Таблица 3.7. Классы опасности химических соединений
(согласно ГОСТ 12.1.007-76 [12]) в зависимости от характеристик их токсичности
Показатели
ПДКрз, мг/м3
ЛД50, при введении в желудок, мг/кг массы тела
I
II
Классы
Меньше 0,1
0,1—1,0
Меньше 15
15—150
51
III
1—10
IV
Больше 10
150—5 000 Больше 5 000
Нормативы ПДВ (ВСВ) устанавливают для каждого конкретного стационарного источника загрязнения атмосферы и объекта в целом (а
также его отдельных функциональных частей при условии их расположения на удалении друг от друга на расстоянии большем, чем размеры
зоны влияния их выбросов). Норматив ПДВ (ВСВ) объекта считается нарушенным, если [36]:
– фактическое значение валового выброса (т/год) для объекта в целом в рассматриваемый год больше, чем установленная величина ПДВ
(ВСВ), т/год;
– фактическое значение максимально разового выброса (г/с) из любого источника в целом выше установленных величин ПДВ (ВСВ), г/с;
– не выполняются ограничения, установленные как нормативные, на
значение какого-либо из других нормируемых параметров выбросов любого индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) объекта или объекта в целом.
Выбросы в атмосферу должны лимитироваться таким образом, чтобы с
учетом рассеивания примесей концентрация каждого вредного вещества в
приземном слое атмосферного воздуха не превышала санитарную норму:
– на территории предприятия — 30 % ПДКрз;
– для населенных пунктов — величины ПДКмр — См ≤ ПДКмр (где
См — максимальная приземная концентрация вещества);
– для зон санитарной охраны курортов, мест размещения крупных
санаториев и домов отдыха, зон отдыха городов, городов с населением
больше 200 тыс. чел., а также для других территорий с повышенными
требованиями к охране атмосферного воздуха — См ≤ 80 % ПДКмр.
При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих эффектом суммации вредного действия (однонаправленностью воздействия), для каждой группы
указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается безразмерная суммарная концентрация (q) или значение концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия,
приводится условно к значению концентрации с одного из них. Безразмерная концентрация (q) определяется по формуле
C1
С2
q=
+
+ ...
ПДК1 ПДК 2
где С1, С2 — расчетные концентрации вредных веществ в атмосферном
воздухе в одной и той же точке местности, мг/м; ПДК1, ПДК2 — соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации
вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.
Приведенная концентрация (С) рассчитывается по формуле
ПДК1
ПДК1
С = C1 + C2
+ ... + Сn
,
ПДК 2
ПДК n
где С1 — концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК1 — его ПДК; С2…Сn и ПДК2…ПДКn — концентрации и ПДК других веществ, входящих в рассматриваемую группу суммации.
52
Для каждого из выбрасываемых веществ должно соблюдаться условие
Сi
≤ 1, где Сi, ПДКi — концентрация вредного вещества в атмосферПДК i
ном воздухе и соответствующая ПДК этого вещества.
При содержании в природном объекте нескольких загрязняющих
веществ учитывают их совместное воздействие:
C1
С2
Сn
+
+ ... +
< 1.
ПДК 1 ПДК 2
ПДК n
Наблюдения за уровнем загрязнения воздуха в городах Российской
Федерации проводятся территориальными органами Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (в
настоящее время — в составе Министерства природных ресурсов и экологии РФ). Функции Росгидромета на местах выполняет Управление по
гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) и его подразделения. В городах России измеряются концентрации более
20 различных веществ в 251 городе на 696 станциях [35]. Для оценки качества воздуха применяются различные показатели (табл. 3.8), такие как:
– индекс загрязнения атмосферы (ИЗА);
– стандартный индекс (СИ) — наибольшая измеренная разовая
концентрация примеси, деленная на ПДК, из данных измерений на посту
за одной примесью либо на всех постах за одной примесью или на за
всеми примесями;
– наибольшая повторяемость (НП) превышения ПДК из данных измерений на посту за одной примесью либо на всех постах за одной примесью или за всеми примесями.
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) рассчитывается по формуле
⎛ q
ИЗА = ∑ ⎜⎜ cpi
⎝ ПДК ссi
⎞
⎟⎟ci ,
⎠
где qcp i — средняя концентрация i-го вещества; ПДКcс i — среднесуточная
ПДКсс для i-го вещества; ci — безразмерная константа приведения степени
вредности i-го вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к
какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество (табл. 3.9).
Таблица 3.8. Оценка степени загрязнения атмосферы
градации
I
II
III
IV
Степень
загрязнения атмосферы
Низкое
Повышенное
Высокое
Очень высокое
ИЗА
СИ
НП
От 0 до 4
От 5 до 6
От 7 до 13
14
От 0 до 1
От 2 до 4
От 5 до 10
> 10
0
От 1 до 19
От 20 до 49
> 50
Примечание. Для расчета комплексного ИЗА используют значения единичных
индексов тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие (в большинстве
случаев это оксиды азота, диоксид серы, бенз(а)пирен, озон, формальдегид, фенолы, свинец, пыль).
53
Таблица 3.9. Константы приведения вредности
для веществ разных классов опасности
Класс опасности
Константа сi
1
1,7
2
1,3
3
1,0
4
0,9
Степень загрязнения атмосферного воздуха промышленными выбросами из дымовых труб определяется по наибольшему значению концентрации вредных веществ (См, мг/м3) в приземном слое воздуха.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что понимают под нормированием выбросов ЗВ? С какой целью проводится
нормирование качества атмосферного воздуха?
2. Какие вещества в РФ считаются приоритетными при нормировании? Почему?
3. На основе каких нормативов осуществляется оценка качества воздушной среды?
4. По какому показателю ведется нормирование примесей в атмосферном воздухе?
5. Какая ПДК является основной характеристикой опасности вещества?
6. Что определяет среднесуточная ПДК и с какой целью она устанавливается?
7. С какой целью устанавливается максимально разовая ПДК? Что показывает
данная величина?
8. Раскройте смысл ПДВ, ПДК, ОБУВ, ВСВ, ПДТ, ЛД.
9. Какую величину от ПДК рабочей зоны составляет ПДК промышленной площадки?
10. Какую величину от ПДК атмосферного воздуха используют для нормирования содержания загрязняющих веществ в воздухе курортов и мест массового отдыха
населения?
11. В каком случае считается нарушение нормативов ПДВ?
12. Перечислите интегральные показатели, используемые для оценки качества
атмосферного воздуха.
13. Кроме уже имеющегося предприятия, выбрасывающего в атмосферу диоксид азота, построено еще одно. Что произойдет в этом случае с ПДК (возрастет,
снизится, останется неизменным)? Как изменится ПДВ диоксида азота для первого
предприятия (увеличится, снизится, останется неизменным)?
3.4.2. Нормирование выбросов загрязняющих веществ
от ТЭС и котельных
Средства и методы контроля выбросов. Нормирование выбросов
загрязняющих веществ в атмосферный воздух для ТЭС и котельных
производится путем определения нормативов допустимых выбросов
этих веществ исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки
на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды, технических нормативов, установления планов-графиков по достижению
уровня предельно допустимых выбросов и направлено на максимально
возможное ограничение загрязнения атмосферы.
Отраслевые нормативные документы устанавливают, что для ТЭС
нормированию подлежат вещества, содержащиеся в дымовых газах: диоксид азота, оксид азота, диоксид серы, зола твердого топлива, зола мазута (в пересчете на элемент ванадий), оксид углерода, пыль угольная,
54
сажа. Если перечисленные загрязняющие вещества создают расчетную
приземную концентрацию в зоне жилой застройки 0,05 ПДК и менее (без
учета фона), то они нормируются только в тоннах в год и их выбросы
классифицируются как ПДВ. Выбросы, нормируемые только в тоннах в
год, в суммации не учитываются.
Нормирование выбросов ТЭС и котельных (далее — ТЭС) производится в соответствии с едиными общегосударственными нормативными требованиями с учетом специфики энергетического производства, его жизнеобеспечивающей функции и направлено на обеспечение максимально возможного предотвращения загрязнения атмосферного воздуха. Кроме вышеперечисленных ЗВ, нормированию подлежат выбросы угольных частиц
при перевалке топлива на складе и золошлаковых частиц (пыли) при выемке сухой золы на действующем и отработанном золошлакоотвале.
Пыление склада угля (если оно приводит к загрязнению воздуха за
пределами промплощадки), золошлакоотвала (с загрязнением воздуха за
пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ)) при статическом хранении
материала не допускается, расчет нормативов указанных выбросов не
производится, эти выбросы рассматриваются как сверхлимитные. В связи
с этим по методикам, допущенным к применению МПР России, производится оценка пыления штабелей угля и золошлакоотвалов при статическом хранении материала. Затем рассчитываются величины приземных
концентраций угольной и золошлаковой пыли на границе промплощадки
или СЗЗ (фактической или нормативной) и соответственно склада (предприятия) или золошлакоотвала. Если приземные концентрации этих веществ не превышают действующих критериев качеств атмосферного воздуха, то их выбросы не нормируются. Выбросы других веществ, содержащихся в дымовых газах, и выбросы от прочих источников основных и
вспомогательных цехов и производств ГЭС при разработке проекта нормативов ПДВ не нормируются и не подлежат контролю.
Для определения количественных и качественных характеристик выделений и выбросов ЗВ используются инструментальные и расчетные методы (среди них: а) балансовые, основанные на удельных технологических
нормативах или закономерностях протекания физико-химических процессов; б) расчетно-аналитические, в которых в качестве параметров расчетных формул для определения величин выброса (г/с) используются значения измеренных концентраций вредных веществ (мг/м3) в атмосферном
воздухе) [25]. Выбор метода зависит от характера производства и типа источника: инструментальные методы, как правило, используются для источников с организованным выбросом, а расчетные — с неорганизованным.
Нормирование выбросов включает в себя инвентаризацию, собственно нормирование (разработка проекта нормативов выбросов) и контроль
за выбросами. Инвентаризация выбросов представляет собой систематизацию сведений о распределении источников по территории, количестве и
составе выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Основная цель
инвентаризации выбросов ЗВ состоит в получении исходных данных:
55
– для оценки степени влияния выбросов ЗВ предприятия на окружающую среду;
– установления предельно допустимых норм выбросов ЗВ в атмосферу как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферы;
– организации контроля соблюдения установленных норм выбросов
ЗВ в атмосферу;
– оценки состояния пылегазоочистного оборудования предприятия;
– оценки экологических характеристик, используемых на предприятии технологий;
– оценки эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов на предприятии;
– планирования воздухоохранных работ на предприятии.
В соответствии со ст. 22 ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» [30]
по результатам инвентаризации выбросов должны быть установлены
источники и перечень вредных веществ, подлежащих нормированию.
Перечень вредных веществ, подлежащих нормированию, устанавливается на основе поэтапного исключения из общего перечня веществ, выбрасываемых в атмосферу предприятием, определенного по результатам инвентаризации выбросов конкретных вредных веществ, показатель
опасности выбросов которых не превышает единицу ( Ф′j ≤ 1) [25]. Перечень вредных веществ, параметр Ф′j для которых больше 1, может быть
уточнен по результатам расчета загрязнения атмосферы.
Примечание. Некоторые методические указания по расчету, нормированию и
контролю выбросов загрязняющих веществ приведены в прил. 2.
Производственный контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов (ПДВ и ВСВ) подразделяется на два вида (рис. 3.4):
– контроль непосредственно на источниках — предназначен для источников с организованным выбросом;
– контроль за содержанием вредных веществ в атмосферном воздухе (на границе СЗЗ или ближайшей жилой застройки) — предназначен
для источников с неорганизованным выбросом и для определенных типов источников с организованным выбросом (например, сжигание попутного нефтяного или природного газа на факельных установках).
При организации контроля за соблюдением нормативов выбросов
определяются категории источников выбросов в разрезе каждого вредного вещества, т. е. категория устанавливается для сочетания «источник — вредное вещество» для каждого источника и каждого выбрасываемого им ЗВ. К источникам, подлежащим нормированию, относятся
все источники, определенные по результатам инвентаризации выбросов
предприятия, за исключением тех источников, из которых выбрасываются в атмосферу только те вещества, которые не включены в перечень
вредных веществ, подлежащих нормированию [25].
56
Контроль выбросов в атмосферу
Производственный. Обеспечивает: оценку установленных
норм валовых выбросов; систематические данные о выбросах;
исходные данные для отчетов
Систематический. Осуществляется непрерывно или
периодически
Технологический. Обеспечивает: систематические данные об удельных выбросах; информацию
к оценке соблюдения норм удельных выбросов и
для воздействия на технологические процессы в
котлах и пылегазоочистном оборудовании
Разовый
Рис. 3.4. Формы контроля за выбросами в атмосферный воздух [51]
Согласно п. 1.12 «Соблюдение природоохранных требований» «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ» [41],
«…энергообъекты обязаны контролировать и учитывать выбросы и сбросы загрязняющих веществ, объемы воды, забираемые и сбрасываемые в
водные источники, контролировать напряженность электрического, магнитного в полей в СЗЗ воздушных линий электропередачи». Администрация утверждает перечень подразделений и лиц, ответственных за проведение инструментальных измерений выбросов, проверку эффективности
газоочистных установок, проведение расчетов, учет и отчетность по контролю за выбросами, информацию о соблюдении норм выбросов (могут
привлекаться к контролю сторонние организации, имеющие лицензию, но
ответственность за контроль несет ТЭС). Для осуществления контроля
«…каждый объект должен быть оснащен постоянно действующими автоматическими приборами, при их отсутствии или невозможности использования должны использоваться прямые периодические измерения и
расчетные методы. Электрические сети должны быть оснащены приборами измерения напряженности электрического и магнитного полей». Основная задача контроля — измерение концентраций ЗВ в дымовых газах
и определение их массы выбросов (валового выброса).
Расчетными методами рекомендуется определять выбросы диоксида
серы, мазутной золы (исходя из количества и качества используемого топлива), сажи, бенз(а)пирена от котельных установок, выбросы угольного
склада при перевалке топлива и с золоотвала, при выемке сухой золы, от
автотранспорта, при сварке, прочих неорганизованных источников, а также
от источников выделения, не оборудованных местными отсосами, загрязняющие вещества от которых поступают в атмосферу через систему общеобменной вытяжной вентиляции или через оконные и дверные проемы
в помещениях, не оборудованных системой общеобменной вентиляции.
Выбросы из дымовой трубы оксидов азота, оксида углерода, золы твердого топлива определяются по данным инструментальных измерений концентраций загрязняющих веществ в дымовых газах, проводимых на данной ТЭС, ТЭЦ или котельной в ходе планового контроля и плановых испытаний оборудования. Максимальный выброс каждого загрязняющего вещества из дымовой трубы и в целом от ТЭС или котельной определяется
57
при наибольшей среднечасовой нагрузке, исходя из фактического режима
работы отдельных котлов в период максимума суммарной нагрузки соответственно котлов, подключенных к трубе ТЭС или котельной. Превышение годовой нормы выбросов, связанное с увеличением (против планируемой) фактической нагрузки ТЭС или котельной, не рассматривается как
сверхлимитный выброс при условии выполнения в истекший период всех
предусмотренных воздухоохранных мероприятий, соблюдения технических нормативов выбросов и нормативов максимальных выбросов. Если
на ТЭС или котельной сжигается топливо, доля которого в их годовых топливных балансах невелика (до 5 %), то выбросы от этого топлива могут
игнорироваться при определении максимальных выбросов (г/с), а учитываться только при определении валовых выбросов (т/год) [25].
Автоматизированные системы контроля загрязнения атмосферы
представляют собой сеть контрольно-измерительных станций, оснащенных датчиками и электронной аппаратурой, каналов связи и информационного центра, где производятся сбор и обработка данных об уровне
загрязнения воздуха контролируемого района (табл. 3.10).
Таблица 3.10. Методы и средства контроля и анализа
уходящих газов (атмосферы)
Метод
1
Кондуктометрический
Кулонометрический
Принцип действия, особенности
2
Электрические методы
Заключается в измерении изменения электрического сопротивления раствора при поглощении компонента газовой смеси. Имеет
высокую чувствительность (0,05 мг/м3 и ниже), отличается простотой и надежностью инструментальных средств, универсален, возможность анализа на различные ингредиенты (SO2, NOx, СО, SO3
и др.). Высокая чувствительность и стабильность
Основан на измерении токов электродной реакции, в которую
вступает определяемое вещество, являющееся деполяризатором,
и непрерывно подаваемое в кулонометрическую ячейку с потоком
анализируемого газа. Высокая чувствительность, компактность
конструкции, эксплуатационная надежность. Широко применяется
для анализа атмосферного воздуха
Физико-химические
Оптические:
А) фотоколоОснован на просасывании воздуха, содержащего SO2, через поглотириметрический тельный раствор тетрахлормеркурата натрия (ТХМ). Образовавшийся
дихлорсульфатомеркурант натрия с кислым раствором n-розанилина и
формальдегидом дает комплекс фиолетово-красного цвета, интенсивность окраски которого пропорциональна концентрации сернистого газа
Б) спектрофо- Поглощения ультрафиолетовых или инфракрасных излучений.
тометрический Высокая чувствительность и простота прибора
В) люминесОснован на способности атомов и молекул поглощать энергию, постуцентный
пающую к ним извне, что вызывает новое энергетическое состояние
вещества, называемое возбужденным. Возбужденные атомы способны отдавать избыточную энергию или часть ее в виде света. Один из
самых высокочувствительных и быстрых физико-химических методов
измерения концентрации органических и неорганических веществ. На
его базе созданы лабораторные и промышленные приборы, в т. ч. и
по измерению концентраций вредных выбросов ТЭС
58
Окончание таблицы 3.10
1
Хроматографический
Фотометрический
Оптический
сорбционный
2
Физические методы
Разделение газовой смеси при пропускании ее совместно с потоком вспомогательного газа (газа-носителя) через слой пористого
вещества (адсорбента) и последующим поочередным измерением
содержания каждого выделившегося компонента электрическим
методом. Хроматографические газоанализаторы служат для определения содержания в дымовых газах горючих (СО, СН4, Н2 и
др.), характеризующих химическую неполноту сгорания и негорючих (СО2, О2, N2 и др.) компонентов
Основан на свойстве частиц пыли осаждаться на движущемся
фильтре и непрерывном определении оптической плотности этого
пылевого осадка
Основан на явлении поглощения света при прохождении его через
пылегазовую среду. Пылемеры позволяют определять мгновенные
значения концентрации пыли без внесения возмущений в исследуемую среду. Недостатками метода являются влияние изменений химического и дисперсного составов пыли на результаты измерений и
сравнительно узкий интервал измеряемых концентраций
Необходимым элементом государственного управления в области
охраны атмосферного воздуха являются сводные расчеты загрязнения
атмосферного воздуха, их используют:
1) для диагноза состояния загрязнения воздушного бассейна региона (города), его отдельных районов в определенные периоды времени;
2) прогноза изменения состояния качества атмосферы региона (города) под влиянием изменений выбросов вредных веществ в результате
ввода в действие новых хозяйственных объектов и реконструкции действующих, проведения воздухоохранных мероприятий, изменения схемы
движения транспортных потоков и т. п.;
3) оценки экологической допустимости намечаемых изменений выбросов;
4) нормирования параметров выбросов источников загрязнения атмосферы с помощью ИЗА.
Чтобы не допускать возникновения высокого уровня загрязнения в
периоды, когда метеорологические условия способствуют накоплению
вредных веществ (ВВ) в приземном слое атмосферы, необходимо кратковременное сокращение выбросов ЗВ. В зависимости от ожидаемого
уровня загрязнения атмосферы в подразделениях Росгидромета составляются предупреждения трех степеней: первой степени составляются, если предсказывается повышение концентраций в 1,5 раза; второй — если предсказывается повышение от 3 до 5 ПДК; третьей — свыше 5 ПДК. В зависимости от степени предупреждения, предприятие переводится на работу по одному из трех режимов:
А) Для I режима регулирования выбросов осуществляются организационно-технические мероприятия, эффективность которых принимается равной 15 %.
59
Б) Для II и III режимов в первую очередь включаются источники и
ВВ, которые являются значимыми с точки зрения загрязнения атмосферы на границе СЗЗ или ближайшей жилой застройки (эти данные выбираются из таблицы «Перечень источников, дающих наибольшие вклады
в уровень загрязнения атмосферы» проекта нормативов ПДВ). Учитываются только те источники и вредные вещества, для которых осуществляется регулирование выбросов. При II режиме сокращение выбросов
должно составлять в дополнении к I режиму не менее 20 %, при III режиме — не менее 40 %. Эффективность по II и III режимам определяется по формулам, приведенным в методическом пособии [25].
Примечание. Для предприятий, расположенных в городах (районах), по которым не
разработаны схемы прогноза наступления неблагоприятных метеорологических условий,
составлять данный раздел в проекте ПДВ нет необходимости. Мероприятия по регулированию выбросов разрабатываются как обычно для предприятий I и II категорий, а в отдельных случаях — и для отдельных производств и предприятий III категории.
Нормирование выбросов твердых веществ. Твердые частицы
классифицируются как сажа. Классифицировать выбросы угольной золы
следует по содержанию в ней двуокиси кремния (за исключением случаев, когда для конкретного вида золы определены значения ПДК или
ОБУВ). Обычно содержание двуокиси кремния в угольной золе составляет 30—60 %. Выбросы мазутной золы определяются в пересчете на
ванадий. При сжигании дизельного топлива и других легких жидких топлив в составе твердых определяются выбросы только сажи.
Нормирование выбросов оксидов азота. Суммарную (расчетную
или измеренную) величину оксидов азота в пересчете на NО2 (МNOх),
выбрасываемых в атмосферу работающими котлоагрегатами, в связи с
установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом
трансформации оксида азота в атмосферном воздухе следует разделить на составляющие (с учетом различий молекулярных масс этих веществ): выброс диоксида азота (МNО2) и оксида азота (МNО).
В тех случаях, когда принято решение об учете и нормировании выбросов бенз(а)пирена для паровых котлов производительностью ≥ 30 т
пара в час и для водогрейных котлов мощностью ≥ 30 Гкал/ч (≥ 35 МВт),
до специального уточнения в обоих случаях используется РД 153-34.102.316-99 [38].
Нормирование выбросов оксидов. Расчет количества выбросов
COx выполняется по данным инструментальных замеров в соответствии с
разделом 1 «Методики определения выбросов загрязняющих веществ в
атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее
30 т пара в час или менее 20 Гкал/ч» (М.: НИИ Атмосфера, АООТ ВТИ и
др., 1999). При отсутствии данных инструментальных замеров оценка
суммарного количества выбросов оксида углерода (г/с или т/год), может
быть выполнена по расчетным формулам указанной методики.
60
При разработке нормативов ПДВ для объектов теплоэнергетики должна использоваться следующая основная нормативно-техническая и методическая документация:
– Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных
установок ТЭС (РД 34.02.305-98. М.: АООТ ВТИ, 1998);
– Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций (РД 34.02.304-95. М.: АООТ ВТИ, 1995);
– Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в
котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал/ч (М.: НИИ Атмосфера,
АООТ ВТИ и др., 1999);
– Инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых
электростанций и котельных (РД 153-34.0-02.303-98. М.: СПО ОРГРЭС, 1998);
– Инструкция по нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ для котельных,
укомплектованных котлами производительностью менее 30 т пара в час или менее 20 Гкал/ч (М., 1999);
– Положение о регулировании выбросов в атмосферу в период неблагоприятных метеорологических условий на тепловых электростанциях и в котельных (М.: СПО ОРГРЭС, 1998);
– Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и котельных (РД 153-34.0-02.306-98. М.: СПО ОРГРЭС, 1998);
– Инструкция по инвентаризации выбросов в атмосферу загрязняющих веществ тепловых электростанций и котельных (М.: СПО ОРГРЭС, 1998).
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Перечислите вещества, подлежащие контролю на предприятиях ТЭК.
2. Перечислите средства и методы контроля выбросов ЗВ.
3. Что включает в себя нормирование выбросов?
4. Укажите, выбросы каких веществ рекомендуется проводить расчетным, а каких — инструментальными методами.
5. Что представляет собой автоматизированная система контроля загрязнения
атмосферы?
6. Какие методы используются для определения количественных и качественных характеристик выделений и выбросов ЗВ?
7. Охарактеризуйте назначение производственного и технологического контроля.
3.4.3. Методы подавления и улавливания
вредных компонентов дымовых газов
Под обезвреживанием газовых выбросов понимают отделение
от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющих примесей. Сокращение концентрации вредных примесей в отходящих дымовых газах может быть достигнуто за счет следующих способов.
Физическая и химическая абсорбция — извлечение компонентов
отходящего газа из потока растворителем. Обычно в качестве растворителя используется вода или органические растворители. Методы абсорбции и хемосорбции называют мокрыми. К основным преимуществам
этих методов относятся экономичность очистки большого количества отходящих газов, возможность осуществления непрерывных технологических процессов. Среди недостатков следует отметить то, что после очистки значительно понижается температура отходящих газов (это приводит к плохому рассеянию остаточных газов в атмосфере), а также гро61
моздкость оборудования, необходимость создания системы жидкостного
орошения, образование большого количества отходов (шлама).
Главное отличие физической абсорбции от химической заключается в
том, что при физической абсорбции растворитель не вступает в химическую реакцию с газом. В случае же хемосорбции происходит химическая
реакция между компонентами газа и хемосорбентом, который находится в
растворе. При выборе абсорбента необходимо учитывать растворимость в
нем извлекаемого компонента и ее зависимость от температуры и давления. Основным видом аппаратуры для хемосорбции являются насадочные
башни, пенные и барботажные скрубберы, распылительные аппараты.
Адсорбция — удаление компонентов отходящего газа за счет их
поглощения пористыми адсорбентами — активные угли, алюмогели, силикагели, цеолиты и иониты. В основе физической адсорбции лежит
процесс «прилипания» молекул газа к поверхности твердого тела под
действием межмолекулярных сил притяжения. Хемосорбция основана
на химическом взаимодействии адсорбата и адсорбируемого вещества.
В отличие от физической адсорбции, этот процесс необратим.
Термические методы — прямое сжигание применяют для устранения из газовых потоков горючих компонентов, в основном органического
происхождения. Использование этого метода ограничивается тем, что
при сжигании газов (например, содержащих фосфор, галогены, серу)
образуются ЗВ, по токсичности во много раз превышающие исходный
газовый выброс. Термическое окисление применяют в случаях, когда отходящие газы имеют высокую температуру при отсутствии достаточного
количества кислорода либо когда концентрация горючих примесей очень
низкая и не обеспечивается условие самоподдержания пламени.
Каталитические методы — каталитическое окисление компонентов
отходящего газа посредством разнообразных катализаторов. Преимуществами этого метода, в отличие от термического, являются, вопервых, кратковременность процесса, во-вторых, более низкая температура, необходимая для осуществления реакции.
Биологические (биохимические) методы — основаны на сорбции
токсичных веществ из газового потока водной фазой — средой обитания
микроорганизмов, которые и разрушают сорбированные вещества. Применимы для очистки отходящих газов постоянного состава. В качестве
аппаратов биохимической очистки газов используют биофильтры и биоскрубберы (в качестве абсорбента используется активный ил).
Методы борьбы с выбросами твердых частиц
Эффективность работы газоочистных устройств во многом зависит
от физико-химических свойств улавливаемой золы (плотность, дисперсный состав, электрическое сопротивление (для электрофильтров)), слипаемости и поступающих в золоуловитель дымовых газов. В качестве
инерционных (механических) золоуловителей наибольшее распространение получили циклоны, в которых осаждение твердых частиц проис62
ходит за счет центробежных сил при вращательном движении потока.
В промышленной теплоэнергетике, металлургии, нефтегазовой промышленности, деревообрабатывающем производстве среди циклонных
пылеуловителей используются жалюзийные, вихревые, отражательные
инерционные и ротационные пылеуловители.
Используемые аппараты для улавливания твердых частиц (золоуловители) и диапазон размеров улавливаемых ими частиц показаны в
табл. 3.11 и рис. 3.5—3.9 [49].
Таблица 3.11. Характеристика аппаратов для улавливания твердых частиц
Аппараты
Мокрые золоуловители
Сухие инерционные
золоуловители
Электрофильтры
Фильтры (волокнистые, тканевые или
рукавные, зернистые)
преимущества
Степень очистки газов — 95—97 %.
Компактность, устойчивость в работе
Надежны и удобны
в эксплуатации
Особенности
недостатки
Обеспечением надлежащего качества
орошающей воды
Область их применения ограничивается сравнительно низкой эффективностью, особенно для мелкодисперсных частиц
Эффективность
Степень очистки определяется физикоможет быть 99— химическими свойствами золы и ды99,5 %
мовых газов, а также скоростью движения и температурой этих газов. Налипание твердых частиц на электродах
Высокая степень
Большие габариты и повышенная
очистки — достига- сложность в эксплуатации (необхоет 99,9 %
димость регенерации)
Рис. 3.5. Аппараты для улавливания взвешенных частиц
63
Рис. 3.6. Циклонные золоуловители:
а — принципиальная схема циклона; б — элемент батарейного циклона БЦУ
типа «Энергоуголь»; 1 — входной патрубок запыленного газа; 2 — циклонный
элемент; 3 — трубные доски; 4 — выходной патрубок очищенного газа
Рис. 3.7. Мокрые золоуловители:
а — центробежный скруббер (1 — входной патрубок запыленного газа;
2 — корпус золоуловителя; 3 — оросительные сопла; 4 — выход очищенного газа;
5 — бункер); б — золоуловитель с коагулятором Вентури (1 — входной патрубок
запыленного газа; 2 — подача воды через оросительные сопла; 3, 4, 5 — конфузор,
горловина и диффузор коагулятора Вентури; 6 — скруббер-каплеуловитель)
64
Рис. 3.8 Электрофильтр типа УГ (унифицированный горизонтальный):
1 — корпус; 2 — электрод осадительный; 3 — электрод коронирующий;
4 — механизм встряхивания коронирующих электродов; 5 — механизм
встряхивания осадительных электродов; 6 — газораспределительная решетка;
7 — бункер для золы; 8 — изолятор
Рис. 3.9. Принцип работы электрофильтра:
1 — осадительный электрод; 2 — коронирующий электрод; 3 — частицы золы;
4 — электрическое поле; 5 — слой осевшей золы; 6 — заряженная зола
Простейшим типом мокрого золоуловителя является центробежный
скруббер. Главным отличием его от сухого инерционного золоуловителя
является наличие на внутренней стенке стекающей пленки воды.
Наиболее распространенным способом пылеподавления золоотвалов
являются увлажнение их поверхности (путем дождевания) и консервация
(путем отсыпки растительного слоя земли, посева смеси луговых трав,
65
подкормки минеральными удобрениями и полива в течение двух лет до
образования сомкнутого травяного покрова). Если обводнение (подъем
уровня воды отстойного пруда для покрытия водой возможно большей поверхности надводных отложений золошлакового материала) золоотвала
невозможно, его засыпают привозным грунтом. Утилизация золошлаковых
отходов в РФ находится на уровне 10 % ежегодных отходов: известкование кислых почв, добавка в бетоны и растворы, использование для производства различных строительных материалов: бетонов, в т. ч. ячеистых,
глиноземного керамзита, иглопористого гравия, шлакоблоков и др. [36].
Защита от оксидов серы. Методы очистки дымовых газов от SО2
основаны на селективном поглощении серы различными соединениями.
Наиболее распространенными методами сероочистки являются: мокрый
известняковый (известковый); мокро-сухой; магнезитовый циклический;
аммиачно-циклический; сухой известняковый (аддитивный). В их основе
лежит использование реагента для связывания оксидов серы (известняк
СаСО3 (карбонат кальция), известь Са(ОН)2 (гидрат оксида кальция))
(табл. 3.12). КПД сероподавления лежит в пределах 80—90 % при разнице в затратах для «мокрых» методов (с учетом эксплуатационных издержек) на уровне 20 % [49]. В результате используемых методов образуются продукты: сжиженный диоксид серы, сульфат аммония, кристаллы сульфата магния, сульфат кальция. Наиболее простым и требующим
минимальных капиталовложений является сухой известняковый метод.
Таблица 3.12. Характеристика методов очистки дымовых газов от SО2
Методы
Известковый
Аммиачный
Магнезитовый
t
Реакции
CaCO 3 → CaO + CO2
CaO + SO2 + 1/2O2 → CaSO4
SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3
SO2 + (NH4)2SO3 + H2O = 2NH4HSO3
MgO + SO2 + 6Н2О = MgSO36Н2О
Степень очистки
98 %
90 %
95—96 %
К особенностям сероулавливающих установок электростанций относится их крупномасштабность. Площадь, занимаемая сероулавливающими установками, соизмерима с площадью основных сооружений
электростанции. Эксплуатация сероулавливающих установок связана с
потреблением значительного количества реагентов (известняка, извести, аммиака и др.) и образованием соответствующего количества отходов сероулавливания, которые могут иметь и товарную ценность (например, для улавливания 1 т оксидов серы из дымовых газов электростанций требуется 1,8 т известняка). Очистка отходящих газов от диоксида серы экономически выгодна при содержании 0,5—2,5 об. % [36].
Защита от оксидов азота. На выбор оптимального метода снижения содержания оксидов азота влияют мощность котла и вид топлива
(газообразное, жидкое, твердое).
Различают методы химической очистки газов от NOх:
66
1) окислительные — основаны на окислении оксида азота в диоксид с последующим поглощением различными поглотителями;
2) восстановительные — основаны на восстановлении оксида азота
до азота и кислорода с применением катализаторов;
3) сорбционные — основаны на поглощении оксидов азота различными сорбентами (цеолитами, торфом, коксом, водными растворами
щелочей и др.).
Наиболее перспективными являются восстановительные методы с
помощью аммиака и карбамида (мочевины):
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O;
6NO + 8NH3 → 7N2 + 12H2O.
Большого эффекта можно достичь при сжигании твердых топлив в
топках с «кипящим слоем», а также при газификации топлив и использовании парогазовых установок (при этом количество оксидов азота может
быть снижено на 80—90 %) [36].
Снижение выбросов оксидов азота с дымовыми газами электростанций обеспечивается также режимными и конструктивными мероприятиями: двухступенчатое сжигание, рециркуляция дымовых газов в зону горения, сжигание топлива при малых избытках воздуха, разработка новых
типов горелок и различное конструктивное решение топочных устройств.
Рассеивание вредных веществ в атмосфере. В настоящее время
документом по расчету рассеивания вредных веществ в атмосферном
воздухе является ОНД-86 (прил. 3). При проектировании и эксплуатации
ТЭС, котельных необходимо обеспечить концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе не выше ПДК. В результате распространения (рассеивания) выбросов концентрация ВВ, попавших в атмосферу, уменьшается при удалении от дымовой трубы. К факторам, оказывающим влияние на рассеивание примесей, относят: 1) характеристики
источника выброса (высота дымовой трубы и диаметр его устья); 2) особенности выбрасываемой газовоздушной смеси (объем выброса, температура газов и концентрация вредных веществ в них); 3) метеорологические и географические условия в зоне выброса.
Влияние метеорологических условий проявляется по-разному при
холодных и нагретых выбросах из высоких и низких труб. Вблизи источника при отсутствии низких и особенно неорганизованных выбросов концентрация примеси мала. Она увеличивается и достигает максимума на
некотором расстоянии от трубы. Чем выше источник выбросов, тем
больше рассеивается примесь в атмосфере, прежде чем достигнет подстилающей поверхности. Наибольшего значения концентрация обычно
достигает на расстоянии от 10 до 40 высот труб. На промышленной
площадке загрязнение приземного слоя воздуха может быть повышенным за счет неорганизованных выбросов. Рассеивающая способность
атмосферы зависит от вертикального распределения температуры и
скорости ветра. Если температура с высотой падает, то создаются усло67
вия интенсивного турбулентного обмена. Летом в дневное время у земной поверхности отмечаются большие концентрации и возможны значительные колебания их со временем. Если в приземном слое воздуха
температура с высотой растет (инверсия температуры), то рассеивание
примесей ослабевает. В случае мощных и длительных приземных инверсий при низких, в частности, неорганизованных выбросах концентрации примесей могут существенно возрастать. В случае приподнятых инверсий приземные концентрации зависят от высоты расположения источника загрязнения по отношению к их нижней границе. Если источник
расположен выше слоя приподнятой инверсии, то примесь к земной поверхности поступает в небольших количествах. Если источник располагается ниже слоя приподнятой инверсии, то основная часть примеси
концентрируется вблизи поверхности земли.
При слабом ветре в районе высоких источников выброса концентрации у земли уменьшаются за счет увеличения подъема факела и
уноса примеси вверх. Подъем примеси особенно значителен при нагретых выбросах. При сильном ветре начальный подъем примеси уменьшается, но происходит возрастание скорости переноса примеси на значительные расстояния. Максимальные концентрации примеси обычно
наблюдаются при некоторой скорости, которая называется опасной.
Опасная скорость ветра зависит от параметров выброса. Для мощных
источников выброса с большим перегревом дымовых газов относительно окружающего воздуха, например для тепловых электростанций, она
составляет 5—7 м/с. Для источников со сравнительно малым объемом
выбросов и низкой температурой газов, например для предприятий химической промышленности, она близка к 1—2 м/с [20]. Неустойчивость
направления ветра способствует усилению рассеивания по горизонтали,
и концентрации у земли уменьшаются.
Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере и сформирование различных вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие
от источников выбросов. Например, в процессе таких реакций в атмосфере происходит окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей; в результате фотохимического эффекта в ясные солнечные дни в загрязненном воздухе формируется фотохимический смог.
При туманах концентрация примесей может сильно увеличиться.
С туманами связаны смоги, при которых в течение продолжительного
времени удерживаются высокие концентрации вредных примесей.
В условиях пересеченной местности на наветренных склонах возникают восходящие, а на подветренных — нисходящие движения, над водоемами летом — нисходящие, а в прибрежных районах — восходящие
движения. При нисходящих потоках приземные концентрации увеличиваются, при восходящих — уменьшаются. В некоторых формах рельефа, например в котловинах, воздух застаивается, что приводит к накоплению вредных веществ вблизи подстилающей поверхности, особенно
68
от низких источников выбросов. В холмистой местности максимумы приземной концентрации примеси обычно больше, чем при отсутствии неровностей рельефа.
На рассеивание примесей в городах влияние оказывают и особенности планировки их улиц, их ширина, направление, высота зданий, наличие и характер зеленых массивов, водных объектов, образующие разные формы наземных препятствий воздушному потоку и приводящие к
возникновению особых метеорологических условий.
При расчете рассеивания примесей в атмосферном воздухе следует учитывать следующее (рис. 3.10):
1. Для определения опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха (высота до 2 м) рассчитывают наибольшую концентрацию этих веществ в расчетной точке (на промплощадке или в жилом
районе), соответствующей наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям. Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-минутному интервалу усреднения.
Наибольшая допустимая концентрация См каждого вредного вещества в расчетной точке приземного слоя атмосферы на промплощадке
должна отвечать условию Cм ≤ 0,3ПДКрз; для жилой застройки Cм ≤ ПДКав
(ПДКав — ПДК в атмосферном воздухе).
2. Максимальные приземные концентрации вредных веществ в местах размещения курортов, санаториев, домов отдыха, зон отдыха городов
с населением более 200 000 чел. не должны превышать 0,8 ПДКав.
3. Если в выбросах в атмосферу вредные вещества полностью или
частично превращаются в более токсичные, то в расчетах следует учитывать образовавшиеся вещества.
Ветер
Дымовой факел
Область распространения
загрязнения
Область аэродинамической
тени
Hmin
Котельная
Cм
1
2
3
4
Рис. 3.10. Изменение приземной концентрации примеси в атмосфере
от организованного высокого источника выброса:
Hmin — высота источника выброса, м;
1 — зона неорганизованного загрязнения; 2 — зона переброса факела
(небольшие концентрации загрязняющих веществ);
3 — зона задымления с максимальным содержанием вредных веществ
распространяется на расстоянии 10—49 высот трубы (эта зона исключается
из селитебной застройки); 4 — зона снижения уровня загрязнения
69
Рост требований к охране воздушного бассейна при прочих равных
условиях ведет к необходимости увеличения высоты дымовых труб, однако сооружение высоких дымовых труб не признается в качестве активного направления охраны атмосферы, т. к. в результате этого ЗВ
рассеиваются на весьма значительные расстояния. Приоритетными являются методы, позволяющие максимально снизить выбросы ЗВ в атмосферу. Наиболее эффективным направлением является создание безотходных технологических процессов, разработка и внедрение эффективных систем очистки газов.
Под очисткой понимается отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.
С увеличением мощности ТЭС и объема дымовых газов происходит
увеличение количества ЗВ, а, следовательно, для поддержания качества атмосферного воздуха приходится увеличивать высоту дымовой трубы, применять более эффективные очистные установки. Это увеличивает абсолютные и удельные капиталовложения на сооружения по защите
окружающей среды.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Какое влияние оказывают оксиды серы, азота (и др. ЗВ) на компоненты ОС?
2. Перечислите основные направления по снижению вредного воздействия
энергетики на воздушный бассейн.
3. Охарактеризуйте методы защиты атмосферы от выбросов оксидов азота, серы, твердых частиц.
4. Перечислите и охарактеризуйте основные методы подавления и улавливания вредных компонентов дымовых газов на электростанциях.
5. Что такое абсорбция, адсорбция, экопотенциал, экосовместимость, экотехнологичность, экологичность топлива?
6. Какие аппараты используются для улавливания твердых частиц?
7. Какая эффективность золоулавливания достигается в золоуловителях различных типов?
8. Объясните принцип улавливания золы в электрофильтре и принцип работы
батарейного циклона.
9. В чем отличие скруббера от сухого инерционного золоуловителя?
10. Назовите наиболее распространенные способы пылеподавления золоотвалов.
11. Что необходимо учитывать при выборе способов уменьшения загрязнения
атмосферы выбросами?
12. Как распределяются приземные концентрации См по оси факела при неблагоприятных метеоусловиях и опасной скорости ветра?
13. От чего зависит вертикальное и горизонтальное перемещение примесей?
14. Как распределяются концентрации вредных веществ под факелом организованного источника выбросов?
" Выводы по главе 3
3 Организационно-технические методы охраны окружающей среды условно
можно разделить на активные и пассивные методы. Активные методы представляют
собой технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных
технологий. К пассивным методам относят: территориальное рациональное разме70
щение объектов, снижающее нагрузку на окружающую среду; применение различных
средозащитных технологий, технических систем и устройств.
3 Химические методы очистки дымовых газов не могут считаться безусловно
перспективными. Следовательно, в настоящее время для обеспечения качества атмосферного воздуха внимание должно уделяться созданию новых технологий для
очистки дымовых газов.
3 При выборе способов уменьшения загрязнения атмосферы выбросами действующих ТЭС и котельных внимание необходимо уделять: 1) качественному составу
используемого топлива; 2) исключению возможности использования мазута; 3) разработке, установке более эффективных золоуловителей, изменению режима работы и
состава основного оборудования (например, перевод ТЭЦ в режим котельных, демонтаж устаревших котлов, работа городских ТЭЦ по тепловому графику, замена автоматизация процесса горения и т. п.); 4) обоснованию изменения параметров дымовых
труб с целью улучшения рассеивания дымовых газов; 5) автоматизации систем контроля за выбросами и за состоянием атмосферного воздуха в районе воздействия
ТЭС; 6) разработке и внедрению новых способов сжигания топлива (катализаторов
для очистки дымовых газов от оксидов азота; физико-химических технологий очистки
дымовых газов, в т. ч. с помощью пучка электронов (радиолиз) и др.).
3 При проектировании и эксплуатации ТЭС, котельных необходимо обеспечить
концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе не выше ПДК. К основным
направлениям по снижению вредного воздействия энергетики на воздушный бассейн
относятся: 1) уменьшение количества и улучшение качества органического топлива,
сжигаемого для производства электроэнергии и теплоты; 2) подавление образования и улавливание вредных компонентов дымовых газов и сокращение благодаря
этому выброса электростанциями вредных веществ в атмосферу; 3) уменьшение
концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в результате рассеивания вредных выбросов высокими трубами электростанций, более рационального
их размещения, усиления контроля за выбросами и экологическое управление режимами энергетических предприятий с использованием экологически чистых топлив.
3 Снижение объема вредных выбросов в атмосферу в первую очередь может
быть обеспечено за счет сокращения количества и улучшения качества сжигаемого
топлива. Это может быть достигнуто за счет: во-первых, повышения коэффициента
полезного действия (КПД) электростанций и соответствующего снижения удельных
расходов топлива (для этого необходимы совершенствование и реконструкция устаревшего оборудования, развитие парогазовых установок (ПГУ)); во-вторых, за счет
повышения качества используемого топлива (приоритетным должно становиться использование малозольных и малосернистых видов топлива, обогащение и переработка твердого топлива, позволяющие снизить содержание в нем золы и серы);
в-третьих, за счет методов подавления и улавливания вредных компонентов.
3 Основное новое направление в повышении КПД топливоиспользования на
электростанциях в настоящее время связывается с развитием ПГУ.
3 Мощным источником атмосферных выбросов являются любые промышленные и коммунальные предприятия, работа которых связана со сжиганием топлива.
Количественный и качественный состав выбросов сильно зависит от используемого
топлива. Наиболее экологически высококачественным топливом является природный газ, однако мировые его запасы ограничены. Уголь и сланцы являются экологически низкокачественным видом топлива
3 Отрицательное воздействие предприятий топливно-энергетического комплекса на атмосферу связано с выбросами загрязняющих веществ (окислов серы и
азота; золы; бенз(а)пирена; полициклических ароматических углеводородов), образующихся при сжигании топлива.
71
3 Нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей
среды и обеспечение экологической безопасности.
3 При установлении нормативов качества учитываются природные особенности территорий и акваторий, назначение природных объектов и природноантропогенных объектов, особо охраняемых территорий, и природных ландшафтов,
имеющих особое природоохранное значение.
3 Организация экологического производственного контроля на ТЭС заключается в двух основных его функциях — в технологическом и учетном контроле, включая
организацию автоматизированной системы контроля выбросов.
3 Активные методы охраны окружающей среды представляют собой технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных технологий.
К пассивным методам относят: территориальное рациональное размещение объектов, снижающее нагрузку на окружающую среду; применение различных средозащитных технологий, технических систем и устройств. В настоящее время для обеспечения качества атмосферного воздуха внимание должно уделяться создание новых технологий для очистки дымовых газов.
3 Снижение объема вредных выбросов в атмосферу в первую очередь может
быть обеспечено за счет сокращения количества и улучшения качества сжигаемого
топлива. Это может быть достигнуто за счет, во-первых, повышения коэффициента
полезного действия (КПД) электростанций и соответствующего снижения удельных
расходов топлива (для этого необходимы совершенствование и реконструкция устаревшего оборудования, развитие парогазовых установок); во-вторых, за счет повышения качества используемого топлива (приоритетным должно становиться использование малозольных и малосернистых видов топлива, обогащение и переработка
твердого топлива, позволяющие снизить содержание в нем золы и серы) и,
в-третьих, за счет методов подавления и улавливания вредных компонентов.
Рекомендуемая литература
Полонский, В. М. Охрана воздушного бассейна [Текст] : учебник / В. М Полонский. — М. : Ассоциация строительных вузов, 2006. — 152 с.
Экология энергетики [Текст] : учеб. пособие / под ред. В. Я. Путилова. — М. :
Изд-во МАИ, 2003. — С. 152—280; 305—363.
72
Глава 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
4.1. Физическое воздействие
К вредным воздействиям ТЭС следует отнести выбросы теплоты и
влияние шума, электромагнитного излучения. Выбросы тепла приводят к
тепловому загрязнению окружающей среды. Энергетический баланс
угольной ТЭС складывается таким образом, что потребителю отдается
только 30—35 % энергии, полученной при сжигании топлива. Примерно
10 % теплоты уходит в атмосферу с дымовыми газами, а более 50 % отводится в процессе охлаждения конденсаторов турбин либо водой, забираемой из рек или водоемов, либо в градирнях. Происходящее при
этом тепловое загрязнение водоемов при недостаточности защитных
мер способно нарушить условия обитания водной флоры и фауны, привести к развитию в водоемах нежелательных биологических процессов
(разрастанию сине-зеленых водорослей и т. п.). Тепловые выбросы ТЭС
воздействуют на окружающую среду, меняя микроклимат в районе ее
размещения, а при больших концентрациях мощности могут привести к
изменению циркуляции воздушных масс, их температуры и влажности.
Работа энергетического оборудования сопровождается излучением
звуковой энергии. Шум энергетического оборудования характеризуется
не только количественными характеристиками, но и временем воздействия и характером спектра (распределением звуковой энергии по частотному диапазону).
Шум — комплекс звуков (чистых тонов) различной интенсивности и частоты, находящихся в беспорядочном сочетании (с физиологической точки зрения шумом может быть назван любой нежелательный звук (простой или сложный), мешающий восприятию полезных звуков (человеческой речи,
сигналов и пр.), нарушающих тишину и оказывающих вредное действие на человека). Органы слуха
человека воспринимают звуки в диапазоне частот приблизительно от 20 до 20 000 Гц; ниже 20 Гц находятся инфразвуки, а выше 20 000 Гц — ультразвуки, которые человек не слышит.
Профессиональные заболевания, связанные с шумовым воздействием, занимают первое место
среди других заболеваний работников ТЭС. Увеличение уровня шума на 1—2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1 % (при уровнях звука больше 80 дБА).
При анализе источников шума предприятий ТЭК следует учитывать
следующие факторы (рис. 4.1): размещение источников (внутри помещений
или на открытом воздухе); уровень излучаемой звуковой мощности; характер шума (тональный или широкополосный); временная характеристика
излучаемого шума (шум временный, постоянный или прерывистый); характер направленности шума от источника; месторасположение над
уровнем земли для источников, находящихся на открытом воздухе; режим работы.
73
Основные аспекты воздействия шума
Медицинский
Воздействие на состояние организма человека:
снижение слуховой чувствительности; изменение функций пищеварительной системы; сердечно-сосудистая недостаточность; нейроэндокринные расстройства
Социальный
Воздействие
на группы
населения
Экономический
Снижение производительности труда,
затраты на лечение работников. Увеличение уровня шума на 1—2 дБА приводит к снижению производительности
труда на 1 % (при уровнях звука больше 80 дБА). При работах, требующих
повышенного внимания, с увеличением
уровня звука от 70 до 90 дБА производительность труда падает на 20 %
Рис. 4.1. Формы воздействия шумового загрязнения
К наиболее интенсивным источникам шума относят (табл. 4.1) паровые выбросы, воздухозаборные и выхлопные тракты тягодутьевых машин,
газовые тракты водогрейных котлов, градирни, трансформаторы (причем
превышение санитарных норм по шуму в результате этого может наблюдаться на расстоянии 3—5 км). Внутренними источниками шума являются
турбины, котлы, различного типа насосы, компрессоры и др. (при этом шум
распространяется в радиусе 300—1 000 м).
Таблица 4.1. Превышение предельно допустимых уровней (ПДУ)
для рабочих зон по уровню звука при работе различного энергетического
оборудования (по результатам измерений на расстоянии 1 м) [46]
Энергетическое
оборудование
Аварийные сбросы пара
Газовые турбины
Паровые турбины
Насосы
Превышение
ПДУ, дБА
36—58
18—32
До 20
9—17
Энергетическое
оборудование
Тягодутьевые машины
Трансформаторы
Компрессоры
ГРП (РОУ)
Превышение
ПДУ, дБА
5—15
До 5
6—15
20—25 (28—32)
К мероприятиям по снижению шумового воздействия следует отнести:
– снижение звуковой мощности источника шума за счет совершенствования конструкции оборудования ТЭС, повышения точности изготовления и монтажа или изменения технологического процесса;
– акустические средства снижения шума на путях его распространения;
– архитектурно-строительные и планировочные средства снижения
шума (способы звукоизоляции и звукопоглощения; лесопосадки);
– создание CЗЗ от шума вокруг предприятия (расширение нормативной СЗЗ по условиям распространения шума — мера, предпринимаемая по
исчерпании технических и архитектурно-планировочных мероприятий);
– размещение агрегатов с высоким уровнем шума в отдельных закрытых помещениях;
– повышение звукоизоляции центральных и блочных щитов управления путем уплотнения зазоров;
– установка глушителей, экранов, кожухов, другие меры;
– строительство насыпей, соответствующее размещению шумного
оборудования по отношению к жилому району.
74
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Перечислите объекты (процессы) ТЭК являющиеся источниками физического
загрязнения.
2. Дайте определение понятию «шум». Чем понятие «звук» отличается от понятия «шум»?
3. В каком диапазоне частот слышит человек?
4. По каким факторам производится нормирование шума?
5. Перечислите основные источники постоянного шума, характерные для ТЭС.
6. Охарактеризуйте влияние шумового загрязнения на организм человека.
7. Перечислите мероприятия, способствующие снижению шумового воздействия.
4.2. Воздействие электромагнитного поля и радиации
Электромагнитные поля (ЭМП) являются одним из производственных антропогенных факторов, который также оказывает свое влияние на
биологические объекты. Электроустановки являются очень сильными
факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия.
Биологическое воздействие электромагнитного поля, генерируемое
электроустановками, наблюдается при напряжении 330 кВт и выше
(рис. 4.2).
Формы воздействия ЭМП на организм человека
Непосредственное биолоВоздействие электрических разВоздействие тока
гическое воздействие при
рядов при прикосновении к за(тока стекания)
пребывании в ЭМП (при
земленным (и к изолированным
при контакте с
условии, что напряженот земли) частям и корпусам обо- изолированными
ность ЭМП превышает дорудования, машин, механизмов,
от земли объекпустимые значения)
конструкциям и т. п.
тами
Воздействие ЭМП на флору и фауну
Изменение поведенческих реакПри высокой относительной влажности
ций у насекомых (изменение навоздуха (от 80 до 100 %) ЛЭП высокого
правления движения в сторону с
напряжения становятся препятствием
меньшим уровнем поля)
для крупных животных и птиц
Аномалии развития (изменение форм и размеров частей органов растений)
Рис. 4.2. Воздействие ЭМП на биологические объекты [51]
Проходя через организм человека, электрический ток производит
воздействия различного характера [21]:
• термическое — проявляется в ожогах отдельных участков тела,
нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца,
мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них
серьезные функциональные расстройства;
• электролитическое — проявляется в разложении органических
жидкостей, в т. ч. и крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава;
75
• механическое (динамическое) — выражается в разрыве, расслоении и других повреждениях различных тканей организма: мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и др.;
• биологическое — проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и
связанных с его жизненными функциями.
Длительное пребывание в зоне действия низкочастотного ЭМП может привести к необратимым изменениям в иммунной системе человека,
а воздействие магнитной составляющей ЭМП, кроме того, связывают с
повышенным риском возникновения онкологических заболеваний. Кроме
того, электрическое поле может стать причиной воспламенения или
взрыва паров горючих материалов и смесей в результате возникновения
электрических разрядов при соприкосновении предметов и людей с машинами и механизмами.
При проектировании воздушных линий электропередач (ВЛ) должны
учитываться следующие факторы воздействия на окружающую среду и
здоровье человека (СО 153-34.20.121-2006 «Нормы технологического
проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35—
750 кВ»):
– специфические воздействия:
- электрическое поле (для ВЛ напряжением 110 кВ и выше);
- магнитное поле;
- акустический шум (для ВЛ напряжением 110 кВ и выше, учитывается только в населенной местности);
- радио- и телевизионные помехи;
- опасные и мешающие влияния на линии связи и проводного вещания;
- наличие условий, приводящих к гибели птиц в районах их расселения и на путях их миграции;
- ограничение землепользования;
- нарушение эстетики ландшафта (для природоохраняемых и рекреационных территорий, вблизи памятников истории и культуры);
– общестроительные (неспецифические) воздействия:
- изъятие земель в постоянное (бессрочное) пользование;
- изъятие земель во временное пользование;
- нарушение естественного состояния грунта и рельефа;
- сокращение площадей насаждений (разрубка просек);
- загрязнение поверхностных и грунтовых вод (только при строительстве).
В районах Крайнего Севера в проектах следует предусматривать
мероприятия по защите ягельников и мохорастительного слоя при прохождении по ним ВЛ. Также при прохождении ВЛ по участкам с вечномерзлыми грунтами при рубке просек не следует производить корчевание пней и кустарников, нарушать дерновый слой. Земли, нарушенные
при строительстве ВЛ, должны быть восстановлены.
76
Для снижения напряженности электрического поля (ЭП) в местах
пребывания людей применяют как активную защиту, выбирая трассу и
конструкцию ВЛ и расщепленной фазы, так и пассивную, экранируя участки земли и заземляя изолированные проводящие объекты. Для снижения напряженности ЭП целесообразно применение такой схемы расположения проводов ВЛ, при которой поле вблизи земли оказывается
максимально скомпенсированным разноименными фазами ВЛ.
Источниками поступления радионуклидов на поверхность Земли
являются космические излучения, излучение от рассеянных в земной
коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов, урановые рудники, выбросы энергетических предприятий, работающих на органическом топливе, рентгеновская аппаратура. При сжигании топлива основными источниками поступления радионуклидов в
окружающую среду являются дымовые газы, вынос частиц угля с открытых площадок углехранилищ (углеунос) и золоотвалы. Большую опасность при этом представляет летучая зола: кроме тяжелых металлов и
микроэлементов (Co, V, Cu, Zn, Cr, Ni, Cd, As, Be), тонкие ее фракции
содержат радионуклиды. Источником радиоактивного загрязнения является и атомный энергетический комплекс. В настоящее время в мире
действует около 437 энергетических ядерных реакторов [11]. Серьезную
угрозу представляют захоронения радиоактивных отходов и аварии на
атомных энергетических установках, поэтому обеспечение технической
безопасности атомных энергетических установок — главная задача современного атомного энергетического комплекса.
Естественные источники ионизирующего излучения (космические
лучи, естественная радиоактивность почвы, воды, воздуха, радиоактивность тела человека) создают в среднем мощность с эквивалентной дозой 125 мбэр в год.
Эквивалентная доза — доза за время, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в
организм человека.
Доза эффективная (Е) — величина, определяющая меру риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы (в органах и тканях на соответствующие взвешивающие
коэффициенты). Единица измерения — зиверт (ЗВ). Зиверт (Sv, Зв) — стандартная единица измерения эквивалентной поглощенной дозы, равной 100 ремам (по имени шведского ученого Зиверта (R. М. Sievert). Это
такая поглощенная доза, при которой в 1 кг вещества выделяется энергия в 1 Дж. 1 Зв = 1 Гр · WR =
= 1 Дж/кг · WR = 100 рад · WR = 100 бэр. При WR = 1 (для рентгеновского, γ-, β-излучений, электронов и
позитронов) 1 Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Гр: 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.
Эквивалентная доза в 400—500 бэр, полученная за короткое время при
облучении всего организма, может привести к смертельному исходу (без
специальных мер лечения) (однако такая же эквивалентная доза, полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, не приводит к видимым изменениям его состояния). Эквивалентная доза в 5 бэр в год считается предельно допустимой дозой (ПДД) при профессиональном облучении.
77
В организм человека радиация проникает едой, питьем, при дыхании, через порезы или раны. Размер радиационной дозы зависит от качественного и количественного состава радионуклидов в продуктах питания (или во вдыхаемом воздухе); химической формы радионуклида и
его состояния; путей, скорости и продолжительности его проникновения в
организм; усвояемости изотопа из желудочно-кишечного тракта или легких, характера его распределения; скорости выведения радионуклида из
критического органа и организма в целом и других факторов. Значения
коэффициентов всасывания основных технических и естественных радионуклидов в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и легких приведены в
табл. 4.2 [1].
Таблица 4.2. Коэффициенты всасывания радионуклидов в организме человека
Радионуклид
Н-3
С-14
Рb-210
Zn-65
Pu-239
ЖКТ
1,0
1,0
0,2
0,5
0,0005
Легкие
Радионуклид
1,0
0,75
0,3
0,3
0,25
Y-131
Сs-137
Sr-90
Сd-109
U-238
ЖКТ
1,0
1,0
0,3
0,1
0,2
Легкие
0,75
0,75
0,45
0,3
0,25
Радиоактивные изотопы при попадании в организм распределяются
в нем в тех органах, где уже имеются стабильные изотопы этого элемента или химически подобные ему. Тот орган, который усваивает наибольшее количество радиоактивного вещества, поступившего в организм, играет важную роль в его жизнедеятельности и обладает высокой
радиочувствительностью (т. е. повреждается при облучении малой дозой), является критическим. Для человека такими органами являются
костный мозг, эпителий желудочно-кишечного тракта, половые железы,
хрусталик глаза. Для целей ядерной и радиационной медицины установлены предельно допустимые дозы (ПДД) при внешнем и внутреннем
облучении для каждой из групп. Наличие в среде множества других факторов (химических, физических) способно усиливать вредные последствия облучения (явление синергизма).
Эффект синергизма проявляется при взаимодействии:
– внешнего γ-излучения и внутреннего (α- и β-излучение);
– внутреннего облучения за счет трития (β-частицы) на фоне интенсивных шумовых воздействий;
– внутреннего облучения (естественный радионуклид Ро-210, α-частицы) совместно с бенз(а)пиреном (одна из составных частей выхлопа двигателей автомашин);
– внутреннего облучения (тритий) и нитритов и нитратов;
– внутреннего облучения (Ро-210, Rn-222) и кварцевой пыли в воздухе.
Общим свойством всех радионуклидов является мутагенное воздействие. Степень тяжести поражения прямо зависит от дозы облучения. К основным проявлениям последствий воздействия радиации следует отнести лучевой ожог, поражения крови, кроветворных органов, новообразования и опухоли, катаракту глаз, повреждение половых клеток,
78
приводящее к врожденным физическим и психическим уродствам и ряду
других тяжелых заболеваний. Радионуклиды обладают свойством биоаккумуляции. Величина их накопления определяется множеством факторов — временем года, физиологическим состоянием организма, типом
почв и водоемов и т. д. Наиболее опасным в выбросах современных
АЭС считается тритий (3Н). Он легко связывается протоплазмой живых
клеток и накапливается в пищевых цепях. Распадаясь, тритий превращается в гелий и испускает β-частицы, при этом поражается генетический аппарат клеток. В организм человека 3Н поступает в виде газа и
тритиевой воды 1Н3НО через легкие, кожу и желудочно-кишечный тракт.
Радиационная безопасность на объекте и вокруг него обеспечивается за счет:
2) качества проекта радиационного объекта;
3) обоснованного выбора района и площадки для размещения радиационного объекта;
4) физической защиты источников излучения;
5) зонирования территории вокруг наиболее опасных объектов и
внутри них;
6) условий эксплуатации технологических систем;
7) санитарно-эпидемиологической оценки и лицензирования деятельности с источниками излучения;
8) санитарно-эпидемиологической оценки изделий и технологий;
9) наличия системы радиационного контроля;
10) планирования и проведения мероприятий по обеспечению радиационной безопасности персонала и населения при нормальной работе объекта, его реконструкции и выводе из эксплуатации;
11) повышения радиационно-гигиенической грамотности персонала
и населения.
Основные требования к защите людей от облучения в результате воздействия ионизирующего излучения и к безопасности источников излучения изложены в документах радиационной безопасности:
1) «Международные основные нормы безопасности для защиты от ионизирующих излучений и
безопасного обращения с источниками излучения» (опуб. в сер. изданий по безопасности, № 115,
МАГАТЭ, Вена, 1997);
2) Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» № 3-ФЗ от 09.01.96 (в ред. от
19.07.2011 № 248 ФЗ).
3) Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ-99, санитарные правила СП 2.6.1.799-99.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Охарактеризуйте биологическое воздействие электромагнитного поля.
2. Опишите последствия воздействия ионизирующего излучения.
3. Перечислите основные меры, обеспечивающие радиационную безопасность
объектов.
4. Назовите объекты, являющиеся радиационно опасными.
79
" Выводы по главе 4
3 Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурноэнергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.
3 Энергетические загрязнители (за исключением теплового и радиационного)
не аккумулируются в природе, а оказывают влияние на биосферу лишь во время их
производства
3 Шум и вибрация отрицательно воздействуют на организм человека: вызывают повышенную утомляемость, снижение умственной активности, уменьшение производительности труда, развитие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний.
3 Защита от вибрации осуществляется путем:
- уменьшения или ликвидации возмущающих сил, что достигается за счет исключения возможных ударов и резких ускорений;
- изменения частоты собственных колебаний источника (машины или установки) для исключения резонанса с частотой возмущающей силы;
- вибропоглощения (вибродемфирования) за счет использования материалов
с большим внутренним трением: дерева, резины, пластмассы;
- виброгашения за счет введения в колебательную систему дополнительных
масс или увеличения жесткости системы (например, установка агрегата на фундамент);
- виброизоляции за счет введения в систему дополнительной упругой связи
(пружинных виброизоляторов) для ослабления передачи вибрации объекту защиты
(смежному элементу конструкции или рабочему месту).
3 Радиоактивное загрязнение биосферы — это превышение естественного
уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Биологическое
действие ионизирующих излучений в организме человека проявляется на всех уровнях — молекулярном, клеточном и организменном и представляет серьезную угрозу
для существования биосферы.
Рекомендуемая литература
Бекман, И. Н. Радиоактивность и радиация [Электронный ресурс] : курс лекций /
И. Н. Бекман. — М. : МГУ, 2006. — Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru. —
Загл. с экрана.
Экология энергетики [Текст] : учеб. пособие / под ред. В. Я. Путилова. — М. :
Изд-во МАИ, 2003. — 716 с.
80
Глава 5. САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫЕ ЗОНЫ
5.1. Санитарно-защитные и охранные зоны
Санитарно-защитная зона (СЗЗ) является обязательным элементом любого объекта, который является источником воздействия на
среду обитания и здоровье человека. Использование площадей СЗЗ
осуществляется с учетом ограничений, установленных действующим законодательством. Территория санитарно-защитной зоны предназначена:
– для обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;
– создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки;
– организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.
Гигиенические требования к размеру СЗЗ, в зависимости от санитарной классификации предприятий, сооружений и иных объектов, требования
к их организации и благоустройству, основания к пересмотру этих размеров
устанавливают СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [43] (не распространяются на
предприятия, являющиеся источниками ионизирующих излучений).
Ширина СЗЗ (табл. 5.1) устанавливается с учетом санитарной классификации, результатов расчетов ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха и уровней физических воздействий, а для действующих предприятий — еще и натурных исследований.
Таблица 5.1. Минимальные размеры СЗЗ
Класс предприятий
I класс
II класс
III класс
IV класс
V класс
Размер СЗЗ, м
1 000
500
300
100
50
Планировочная организация СЗЗ
Озеленение не менее 40 % ее территории с обязательной организацией полосы древесно-кустарниковых насаждений
со стороны жилой застройки
Озеленение не менее 50 %
Озеленение не менее 60 % площади
Достаточность ширины СЗЗ по принятой классификации должна быть
подтверждена выполненными по согласованным и утвержденным в установленном порядке методам расчета рассеивания выбросов в атмосфере
для всех загрязняющих веществ, распространения шума, вибрации и
электромагнитных полей с учетом фонового загрязнения среды обитания
по каждому из факторов за счет вклада действующих, намеченных к
строительству или проектируемых предприятий (ЛР № 7). В случае, когда
расчетные уровни воздействия достигают нормативных значений внутри
81
границы территории действующего предприятия, что подтверждается
также результатами систематических лабораторных исследований, устанавливается минимальная зона до жилой застройки размером не менее
50 % от нормативной в соответствии с принятой классификацией с последующим ее благоустройством и озеленением.
Размеры СЗЗ могут быть изменены для предприятий I и II классов —
по решению главного государственного санитарного врача РФ или его заместителя, для предприятий III и IV классов — по решению главного государственного санитарного врача субъекта РФ или его заместителя.
Увеличение размеров СЗЗ предусмотрено в случае:
1) превышения допустимых уровней воздействия по любому фактору
за пределами требуемой СЗЗ по материалам лабораторного контроля при
невозможности снижения уровня загрязнения техническими средствами;
2) наличия новых, недостаточно изученных, не имеющих аналогов
в стране и за рубежом технологий.
Размеры СЗЗ могут быть уменьшены:
– при объективном доказательстве стабильного достижения уровня
техногенного воздействия на среду обитания и население в рамках и
ниже нормативных требований по материалам систематических (не менее чем годовых) лабораторных наблюдений за состоянием загрязнения
воздушной среды;
– подтверждении замерами снижения уровней шума и других физических факторов в пределах жилой застройки ниже гигиенических нормативов;
– уменьшении мощности, перепрофилировании предприятия и связанных с этим изменением класса опасности.
В границах СЗЗ допускается размещать:
– сельхозугодия для выращивания технических культур;
– предприятия, их отдельные здания и сооружения с производствами меньшего класса вредности, чем основное производство;
– пожарные депо, бани, прачечные, гаражи, площадки индивидуальной стоянки автомобилей и мотоциклов;
– автозаправочные станции, здания управления, конструкторские бюро, учебные заведения, поликлиники, магазины, научно-исследовательские лаборатории, связанные с обслуживанием данного предприятия,
спортивно-оздоровительные сооружения для работников предприятия;
– нежилые помещения для дежурного аварийного персонала и охраны предприятий, сооружения для хранения общественного и индивидуального транспорта, местные и транзитные коммуникации, ЛЭП, электроподстанции, нефте- и газопроводы, артезианские скважины для технического водоснабжения, водоохлаждающие сооружения для подготовки технической воды, канализационные насосные станции, сооружения
оборотного водоснабжения, питомники растений для озеленения промплощадки, предприятий и СЗЗ.
В СЗЗ запрещается размещение объектов для проживания людей.
82
СЗЗ или какая-либо ее часть не могут рассматриваться как резервная территория объекта и использоваться для расширения промышленной или жилой территории без соответствующей обоснованной корректировки границ СЗЗ. Размеры СЗЗ промышленных, коммунальных, энергетических предприятий, предприятий по обслуживанию средств транспорта, станций и других объектов транспорта, являющихся источниками
неблагоприятных физических факторов, распространяющихся на большие расстояния (шум, инфразвук и др.), в каждом конкретном случае
должны быть скорректированы (или обоснованы) расчетным путем с
учетом характера создаваемого оборудованием шума, инфразвука и др.,
шумовой характеристики источников, места их расположения (внутри
или вне здания, сооружения и т. д.), режима их эксплуатации и др. Шумовой характеристикой указанных объектов является корректированный
уровень звуковой мощности LpA (дБА), среднеквадратичные уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими
частотами
31,5—63—125—250—500—1 000—2 000—4 000—
8 000 Гц, а также уровни звука и эквивалентные уровни звука (дБА).
Предельно допустимые уровни воздействия электрического поля определяются «Санитарными правилами и нормами защиты населения от
воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями
электропередачи (ВЛ) переменного тока промышленной частоты» (СанПиН 2971-84 [44]), содержащие основные требования по обеспечению защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого ВЛ
напряжением 330 кВ и выше переменного тока промышленной частоты 1 и
по размещению этих ВЛ вблизи населенных пунктов (табл. 5.2).
Таблица 5.2. Предельно допустимые уровни напряженности электрического поля
Параметры
Внутри жилых зданий
На территории зоны жилой застройки
В населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного
развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны; курорты, земли
поселков городского типа, в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов, в пределах черты этих пунктов), а также
на территории огородов и садов
На участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I—IV категорий
В населенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта, и сельскохозяйственные угодья)
В труднодоступной местности (недоступной для транспорта и
сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения
1
Напряженность
электрического
поля, кВ/м
0,5
1
5
10
15
20
При напряженности электрического поля выше 1 кВ/м должны быть приняты меры по исключению воздействия на человека ощутимых электрических разрядов и токов стекания.
83
Защита населения 2 от воздействия электрического поля воздушных
линий электропередачи напряжением 220 кВ и ниже, удовлетворяющих
требованиям «Правил устройства электроустановок» и «Правил охраны
ВЛ», не требуется. Напряженность электрического поля определяется
на высоте 1,8 м от уровня земли, а для помещений — от уровня пола.
Контроль за соблюдением предельно допустимых уровней напряженности электрического поля следует производить при приемке в эксплуатацию новых зданий, сооружений и зон организованного пребывания людей вблизи ВЛ и после проведения мероприятий по снижению уровней
электрического поля ВЛ. В целях защиты населения от воздействия
электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи (ВЛ), устанавливаются зоны отчуждения, охранные зоны и СЗЗ.
На период эксплуатации ВЛ хозяйствующему субъекту предоставляются земельные участки по всей длине ВЛ для проведения периодических осмотров, ремонтов, технического перевооружения и реконструкции ВЛ [21]. Ширина предоставляемых земельных участков для ВЛ напряжением до 330 кВ определяется как (D + 4), где D — расстояние между крайними фазами ВЛ, м. При производстве перечисленных работ на
ВЛ напряжением 500, 750 и 1150 кВ с горизонтальным расположением
фаз земельные участки (части земельных участков), используемые хозяйствующими субъектами, представляют собой отдельные полосы
земли шириной 5 м для каждой фазы. Эти земельные участки называются зонами отчуждения, к ним относят также и участки земли под опоры и оттяжки ВЛ. Охранные зоны (ОЗ) электрических сетей устанавливаются вдоль ВЛ в виде земельного участка и воздушного пространства,
ограниченных вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны
от крайних проводов ВЛ на расстоянии LОЗ, указанном ниже (при неотклоненном положении проводов), в зависимости от напряжения ВЛ. При
этом ширина охранной зоны определяется как (2LОЗ + D), м.
На землях, находящихся в зоне отчуждения ВЛ, с разрешения местных властей допускается деятельность, которая не препятствует сооружению и оперативной и безопасной эксплуатации ВЛ, а именно: выращивание низкорослых посевных культур; выгон скота; прокладка улиц, устройство газонов, подземных сооружений [21]. Запрещается любая деятельность, которая ограничивает доступ к элементам ВЛ внутри полосы
отчуждения, а также строительство зданий и сооружений. Накладываются
следующие ограничения хозяйственной деятельности вблизи ВЛ:
– земляные работы не допускаются ближе чем на расстоянии 7,6 м
от металлической опоры;
– заправка транспортных средств запрещается ближе чем на расстоянии 21 м от проводов ВЛ;
2
Термин «население» включает лиц, проживающих, работающих или временно находящихся
вблизи ВЛ, в т. ч. работников колхозов, совхозов, автохозяйств и других организаций, проводящих работы вблизи ВЛ.
84
– запрещается проезд под ВЛ транспортных средств высотой более
4,3 м;
– в зависимости от класса ВЛ и диаметра наконечника устройства
для полива оговариваются допустимые расстояния между проводами и
поливочным шлангом во время ирригационных работ.
CЗЗ устанавливаются в целях защиты населения от воздействия электромагнитного поля, создаваемого ВЛ переменного тока 330 кВ и выше.
Однако с учетом того, что при систематическом пребывании людей в зоне
влияния ВЛ определяющим фактором воздействия является не напряжение ВЛ, а параметры электромагнитного поля частоты 50 Гц, создаваемого
этой ВЛ, понятие СЗЗ целесообразно распространить на ВЛ напряжением
110 кВ и выше. Приведенные в табл. 5.3 расстояния ориентировочные и
распространяются только на типовые одноцепные ВЛ, причем без учета
создаваемого ими магнитного поля (МП). Если границы зоны отчуждения и
охранной зоны ВЛ нормируются в зависимости от класса напряжения, то
границы СЗЗ определяются расчетами или измерениями для каждой конкретной ВЛ. СанПиН 2971-84 [44] допускают для вновь проектируемых ВЛ с
горизонтальным расположением проводов принимать границы СЗЗ на расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении,
перпендикулярном к ВЛ, указанных в табл. 5.3.
Таблица 5.3. Расстояние от проекции крайних фаз ВЛ
до границы охранной и санитарно-защитной зон [21]
Напряжение
ВЛ, кВ
110
150, 220
330
500
750
1150
Расстояние от проекции крайних фаз ВЛ
до границы СЗЗ для типовых ВЛ
до границы ОЗ,
с горизонтальным расположением фаз, LСЗЗ, м
LОЗ, м
20
25
30
30
40
55
—
—
20
30
40
55
Границы СЗЗ определяются допустимым для селитебной местности
уровнем напряженности электрического поля (ЭП), равным 1 кВ/м, согласно действующим в России санитарным нормам [44]. В 2007 г. утвержден гигиенический норматив ГН 2.1.8/2.2.4. 2262-07, где устанавливается магнитная составляющая поля частоты 50 Гц, создаваемая постоянно действующими источниками, в том числе ВЛ напряжением 6—
500 кВ. Нормирование напряженности (индукции) магнитного поля осуществляется аналогично нормированию напряженности электрического
поля в зависимости от типа местности, по которой проходит трасса ВЛ
(для зоны жилой застройки, где предельно-допустимый уровень электрического поля (ЭП) составляет 1 кВ/м, уровень индукции магнитного
поля не должен превышать 10 мкТл (8 А/м). С введением гигиенического
норматива на допустимые уровни МП частоты 50 Гц для населения, границы СЗЗ ВЛ должны определяться не только допустимой величиной
85
напряженности электрического поля, но и допустимой напряженностью
(индукцией) магнитного поля. На границе СЗЗ уровни допустимого воздействия напряженности ЭП и напряженности (индукции) магнитного поля ВЛ 110 кВ и выше должны соответствовать следующим условиям:
– напряженность ЭП — 1,0 кВ/м;
– напряженность (индукция) МП, А/м (мкТл) — 8,0 (10,0).
СЗЗ образуется территорией по обе стороны от крайних проводов
вдоль ВЛ, в пределах которой напряженность ЭП и МП превышают вышеуказанные значения. Ширина СЗЗ и зоны ограниченного землепользования определяется как (2LСЗЗ + D), где LСЗЗ — расстояние от крайней фазы ВЛ до границы СЗЗ, м. Для вновь проектируемых ВЛ, а также зданий и
сооружений допускается принимать границы СЗЗ вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения напряженности электрического поля по обе стороны от нее на следующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении,
перпендикулярном к ВЛ. СЗЗ ВЛ является территория вдоль трассы ВЛ, в
которой напряженность электрического поля превышает 1 кВ/м:
20 м — для ВЛ напряжением 330 кВ;
30 м — для ВЛ напряжением 500 кВ;
40 м — для ВЛ напряжением 750 кВ;
55 м — для ВЛ напряжением 1 150 кВ.
Если напряженность электрического поля превышает ПДУ, должны
быть приняты меры по ее снижению: удаление от жилой застройки ВЛ,
применение экранирующих устройств и др. В пределах СЗЗ запрещается размещение жилых и общественных зданий и сооружений; площадок
для стоянки и остановки всех видов транспорта; предприятий по обслуживанию автомобилей и складов нефти и нефтепродуктов.
Ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ напряжением
750—1 150 кВ до границы населенных пунктов, как правило, должно
быть не менее:
а) 250 м — для ВЛ напряжением 750 кВ;
б) 300 м — для ВЛ напряжением 1 150 кВ.
Сельскохозяйственные угодья, находящиеся в СЗЗ ВЛ, рекомендуется использовать под выращивание сельскохозяйственных культур,
не требующих ручной обработки. Машины и механизмы на пневматическом ходу, находящиеся в СЗЗ ВЛ, должны быть заземлены. В качестве
заземлителя допускается использовать металлическую цепь, соединенную с рамой или кузовом и касающуюся земли. Машины и механизмы
без крытых металлических кабин, применяемые при сельскохозяйственных работах в СЗЗ ВЛ напряжением 750 кВ и выше, должны быть оснащены экранами для снижения напряженности электрического поля на
рабочих местах механизаторов.
На территории СЗЗ ВЛ напряжением 750 кВ и выше запрещается проведение сельскохозяйственных и других работ лицам в возрасте до 18 лет.
86
СЗЗ ТЭС предназначена для защиты населения от неорганизованных источников распространения пыли и газов на промплощадке — открытого угольного склада, железнодорожного транспорта, мазутохранилищ, цеха углеприготовления, а также от выпадения крупных фракций
золы из факела дымовых газов.
Минимальные размеры СЗЗ:
1. Тепловые электростанции (ТЭС), эквивалентные электрической
мощности 600 мВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и
мазут, относятся к предприятиям I класса и должны иметь СЗЗ не менее
1 000 м; работающие на газовом и газо-мазутном топливе — к предприятиям II класса и должны иметь СЗЗ не менее 500 м.
2. ТЭЦ и районные котельные тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающие на угольном и мазутном топливе, относятся ко II классу
и должны иметь СЗЗ не менее 500 м; работающие на газовом и газомазутном топливе (последний — как резервный) — к предприятиям
III класса и должны иметь СЗЗ не менее 300 м.
3. Для котельных меньшей мощности при высоте труб менее 15 м
должны иметь СЗЗ не менее 100 м; более 15 м — порядка 300 м, если
по акустическому расчету в проектных решениях не требуется дополнительного увеличения размера СЗЗ.
4. Минимальная СЗЗ от золоотвала ТЭС должна составлять не менее 300 м (III класс) с осуществлением древесно-кустарниковых посадок
по его периметру.
5. При установлении минимальной величины СЗЗ от всех типов котельных, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, необходимо определение расчетной концентрации в приземном слое и по
вертикали с учетом высоты жилых зданий в зоне максимального загрязнения атмосферного воздуха от котельных (10—40 высот). СЗЗ при расчетных значениях ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха в
пределах ПДК в приземном слое и на различных высотах прилегающей
жилой застройки не должна быть менее 50 м, если по акустическому
расчету не требуется корректировка в сторону ее увеличения.
6. При наличии непосредственной близости от котельных жилых
домов повышенной этажности устье дымовой трубы должно располагаться как минимум на 1,5 высоты выше конька крыши самого высокого
жилого дома. Для котельных, работающих только на газовом топливе
(основное и резервное), при соблюдении всех вышеизложенных условий
СЗЗ может быть уменьшена до 25 м при отсутствии превышения ПДК ЗВ
с учетом фонового загрязнения.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что такое санитарно-защитная зона и для чего она предназначена?
2. От чего зависит размер СЗЗ?
3. В каких случаях рассматривается вопрос о создании и разработке проекта
организации СЗЗ?
4. В каких случаях предусмотрено изменение размеров ССЗ?
87
5. Что называют «зонами отчуждения», «охранными зонами»? Для чего они
предназначены?
6. Назовите границы СЗЗ вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением
проводов и без средств снижения напряженности электрического поля для ВЛ напряжением: 330 кВ; 500 кВ; 750 кВ; 1150 кВ.
7. Назовите условия, определяющие границы СЗЗ с учетом напряжения ВЛ,
ТЭЦ и районных котельных, золоотвалов.
8. Какие меры должны быть предприняты, если напряженность электрического
поля превышает ПДУ?
9. Перечислите ограничения на размещение ряда чувствительных к воздействию
объектов в границах СЗЗ. Какие объекты допускается размещать в границах СЗЗ?
10. Является ли временное сокращение объема производства основанием к
пересмотру принятой величины СЗЗ для максимальной проектной или фактически
достигнутой его мощности?
5.2. Установление размера санитарно-защитной зоны
Размеры и границы санитарно-защитной зоны определяются в проекте СЗЗ. Проект организации СЗЗ является обязательным элементом
любого объекта, который может быть источником химического, биологического или физического воздействия на среду обитания и здоровье человека. Проект СЗЗ должен содержать в себе следующие разделы:
1. Расчет СЗЗ по фактору загрязнения атмосферного воздуха.
2. Расчет СЗЗ по фактору шумового воздействия.
3. Расчет СЗЗ по прочим факторам негативного воздействия (электромагнитного излучения (ЭМИ) радиочастотного диапазона, вибрации и
инфразвукового излучения).
4. Анализ водопотребления и водоотведения. Водные объекты на
территории СЗЗ.
Водоотведение — любой сброс вод, в т. ч. сточных вод и (или) дренажных вод, в водные объекты.
5. Образование производственных отходов.
6. Мероприятия по снижению негативного воздействия на среду
обитания.
7. Обоснование границ СЗЗ по совокупности показателей.
8. Мероприятия по планировочной организации и благоустройству СЗЗ.
9. Организация санитарно-гигиенического контроля на границе СЗЗ
и на территории жилой застройки, прилегающей к СЗЗ.
В зависимости от характеристики выбросов для промышленного объекта и производства, по которым ведущим для установления санитарнозащитной зоны фактором является химическое загрязнение атмосферного
воздуха, размер СЗЗ устанавливается от границы промплощадки и (или)
от источника выбросов загрязняющих веществ [43]. На рис. 5.1 приведены
примеры границ СЗЗ, построенные по различным факторам воздействия
на окружающую среду проектируемого предприятия.
88
Условия установления границ СЗЗ
Ведущим является
химическое загрязнение атмосферы
1) От организованных и неорганизованных источников при наличии технологического оборудования на открытых площадках.
2) В случае организации производства
с источниками, рассредоточенными по
территории предприятия.
3) При наличии наземных и низких источников, холодных выбросов средней
высоты
Наличие только
высоких источников нагретых выбросов
Границы территории
промплощадки
Источники
выбросов
Границы промпредприятия и от источника выбросов
Рис. 5.1. Установление границ СЗЗ
Конфигурация СЗЗ ТЭС — секторная, т. е. от границ промплощадки
ТЭС в направлении границ жилой застройки населенных пунктов. В том
случае, если СЗЗ ТЭС налагается на территорию других промышленных
предприятий или же на их СЗЗ, граница СЗЗ ТЭС может быть в дальнейшем скорректирована. Эта корректировка проводится вне рамок разработки нормативов ПДВ.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Обоснуйте необходимость формирования СЗЗ.
2. Какие факторы лежат в основе определения ширины СЗЗ?
3. Как определяются границы СЗЗ?
4. Какова процедура определения границы СЗЗ предприятия?
5. В каких случаях положение границы СЗЗ определяется расстоянием от границы территории промплощадки?
6. Какой должна быть степень озеленения территории СЗЗ?
5.3. Санитарно-защитные зоны и зоны наблюдения
радиационных объектов
В целях обеспечения безопасности населения в соответствии с федеральными законами «Об использовании атомной энергии» и «О радиационной безопасности населения» вокруг радиационных объектов также
устанавливаются СЗЗ и зона наблюдения. Критерием для определения
размеров СЗЗ является непревышение на ее внешней границе годовой
эффективной дозы облучения населения — 1 мЗв/год или квоты предела
годовой эффективной дозы облучения населения, утвержденной федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным осуществлять государственный санитарно-эпидемиологический надзор на данном
радиационном объекте в условиях его нормальной эксплуатации.
При размещении на отдельной площадке нескольких радиационных
объектов размер СЗЗ устанавливается с учетом их суммарного воздейст89
вия на население. Характер озеленения и благоустройства СЗЗ должны
обеспечивать экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей
атмосферного воздуха и локальное благоприятное влияние на микроклимат, а также создание эстетического барьера между промышленными сооружениями радиационного объекта и жилым массивом. Не менее 60 %
площади СЗЗ должны быть озеленены с обязательной организацией полосы древесно-кустарниковых насаждений со стороны жилой застройки
(если максимальный размер СЗЗ составляет величину до 1 км, площадь
озеленения должна быть не менее 40 %). В СЗЗ запрещается постоянное
или временное проживание, размещение детских учреждений, а также не
относящихся к функционированию радиационного объекта лечебных учреждений, пунктов общественного питания, промышленных объектов, подсобных и иных сооружений и объектов, не предусмотренных утвержденным проектом СЗЗ. По периметру СЗЗ следует устанавливать щиты, информирующие население о регламентируемых на территории санитарнозащитной зоны ограничениях. Контроль радиационной обстановки в СЗЗ и
в зоне наблюдения (ЗН) в зависимости от реально действующих радиационных факторов включает контроль: мощности дозы γ-излучения; загрязнения воздушной среды радиоактивными газами и аэрозолями; поверхностного загрязнения территории радиоактивными веществами; содержания
радиоактивных веществ в почве, в донных отложениях и воде открытых
водоемов, в грунтовых водах и в биологических объектах, а также определение нуклидного состава радиоактивного загрязнения.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Какой критерий определяет размер санитарно-защитной зоны для радиационных объектов?
2. Охарактеризуйте условия эксплуатации санитарно-защитных зон и зон наблюдения радиационных объектов.
" Выводы по главе 5
3 СЗЗ является обязательным элементом любого объекта, который является
источником воздействия на среду обитания и здоровье человека.
3 Территория СЗЗ должна быть благоустроена и озеленена. Растения, используемые для озеленения СЗЗ, должны быть эффективными в санитарном отношении
и достаточно устойчивыми к загрязнению атмосферы и почв промышленными выбросами. При подборе растений для озеленения СЗЗ следует руководствоваться ассортиментом деревьев и кустарников.
3 Проект организации СЗЗ является обязательным элементом любого объекта,
который может быть источником химического, биологического или физического воздействия на среду обитания и здоровье человека.
Рекомендуемая литература
1. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.libgost.ru. — Загл. с экрана.
2. Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога) [Текст] : учеб.практ. пособие / В. П. Перхуткин [и др.]. — М. : Инфра-Инженерия, 2006. — 864 с.
90
Глава 6. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ
Основная причина загрязнений водных объектов — сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий, коммунальных сточных вод и стоков сельского хозяйства. Также существенным источником загрязнения природных вод
является вымывание загрязняющих веществ из воздуха.
Загрязнение водных объектов — сброс или поступление иным способом в поверхностные и подземные водные объекты, а также образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество
поверхностных и подземных вод, ограничивают (исключают) их использование либо негативно влияют
на состояние дна и берегов водных объектов.
6.1. Сточные воды и их характеристика
В хозяйственной деятельности человека вода, как и другие природные ресурсы, является незаменимым элементом: вода используется как
сырье и источник энергии, как хладагент, растворитель, экстрагент. Воду
(водные источники) используют для транспортирования сырья и материалов и др. (рис. 6.1).
Вода в промышленном производстве
Для получения
пара и нагревания
оборудования,
помещений,
продуктов
энергетическая
Реакционная
(используется
в составе реагентов, а также
при отгонке
и др. процессах)
Промывающая
(для промывки
газообразных,
жидких и твердых
продуктов
и изделий)
технологическая
Использование
Средообразующая
(для растворения
и образования
пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов
производства)
Для охлаждения
жидких и
газообразных
продуктов
в теплообменных
аппаратах
охлаждающая
Рис. 6.1. Виды и формы использования воды в промышленности
Общее количество природной воды на Земле составляет 1 386 млн км3, из них пресной воды
35 млн км3 (около 2,5 %). Объем потребления пресной воды в мире достигает 3 900 млрд м3/год. Около
половины этого количества потребляется безвозвратно, а другая половина превращается в сточные
воды [8]. Одна ТЭС мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с воды, или более 300 млн м3 в год.
Предприятия энергетики России являются одним из основных потребителей природной воды и источником образования сточных вод [28]
(далее СВ) (табл. 6.1). По данным ЕЭС России, на их долю приходится
около 70 % общего потребления воды в промышленных целях, основная
91
часть которой (около 90 %) сбрасывается в поверхностные водоемы в
виде сточных вод, в т. ч. 4 % загрязненных.
Сточные воды — воды, сброс которых в водные объекты осуществляется после их использования или сток которых осуществляется с загрязненной территории (сточной водой является любой поток
воды, выводимый из цикла электростанции (рис. 6.2)).
Всего
по России
Таблица 6.1. Показатели водопотребления и водоотведения в РФ в 2009 г., млн м3
Показатели
Забрано воды из водных объектов,
всего
В т. ч.:
- пресной воды
из поверхностных источников
- воды из подземных источников
- морской воды
Использовано воды, всего
В т. ч. на нужды:
- хозяйственно-питьевые
- производственные
- орошения
- сельскохозяйственные
- прочие
Потери при транспортировке
Сброшено в поверхностные водные
объекты, всего
В т. ч.:
- загрязненных
- нормативно чистых
- нормативно очищенных
По степени загрязнения:
В т. ч.
производство
сельское
обрабаи распредеи лесное
тываюление элекхозяйст- щие протроэнергии,
ва, охота изводства
газа и воды
75 401
41 253
18 184
5 334
60 144
9 771
5 486
57 677
30 564
5 277
5 412
38 380
17 533
651
0
9 037
4591
724
19
5 171
10 606
34 913
7 893
527
3 738
7 477
8 521
29 054
41
38
726
2 348
234
142
7 623
409
629
4 485
553
4 457
36
12
113
92
47 718
15 854
29 828
2 036
34 625
8 817
24 645
1 163
3 777
876
2 896
5
3 964
2 733
852
379
СТОЧНЫЕ ВОДЫ
По происхождению:
Загрязненные; представляют собой смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов
Хозяйственно-фекальные
Условно-чистые — воды от охлаждения оборудования, компрессорных и холодильных установок,
вентиляционных устройств и т. д.
Ливневые воды от мытья
территории, автотранспорта и т. д.
Рис. 6.2. Классификация сточных вод
По характеру своего воздействия факторы, определяющие формирование химического состава природных вод, целесообразно разделить
на следующие группы:
– физико-географические (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров);
92
– геологические (состав горных пород, тектоническое строение,
гидрогеологические условия);
– физико-химические (химические свойства элементов, кислотнощелочные и окислительно-восстановительные условия, смешение вод и
катионный обмен);
– биологические (деятельность растений и живых организмов);
– антропогенные (все факторы, связанные с деятельностью человека).
Использование водных объектов для целей производства электрической энергии осуществляется с учетом интересов других водопользователей и с соблюдением требований рационального использования и охраны водных объектов. Водопользователи, эксплуатирующие гидроэнергетические сооружения, обязаны обеспечить режим сработки и наполнения водохранилищ с учетом приоритета целей питьевого и хозяйственнобытового водоснабжения [10]. Предприятия электрических сетей в качестве источников водопотребления используют забор воды из поверхностных источников (рек, озер), городского водопровода, подземных источников, а также получают воду от других предприятий. При этом забор воды
из поверхностных источников производят в основном приливные электростанции (ПЭС), имеющие в своем составе ТЭС или котельные [40].
Основная часть воды на предприятиях ТЭК (более 90 %) расходуется в
системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др.
К сточным, или сбросным, водам, кроме вод систем охлаждения, относятся:
– сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ);
– отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации;
– регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок;
– нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие
при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.
Сброс — поступление вещества, находящегося в сточных водах предприятия, в водный объект
(рис. 6.3).
Сбросы — сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные
вещества, отводящиеся в гидросферу или литосферу
Неорганизованные — стекают в водный объект
непосредственно с территории промышленного
предприятия, не оборудованного специальными
устройствами для сбора
Организованные — отводятся через специально сооруженные источники — водовыпуски
Рис. 6.3. Классификация сбросов
93
Постоянное сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод называется истощением вод.
Составы перечисленных стоков различны и определяются типом
ТЭС и основного оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве
и, конечно, уровнем эксплуатации (рис. 6.4).
При наличии в составе ПЭС
ТЭС или котельной
При отсутствии в составе
ПЭС ТЭС или котельной
СВ систем охлаждения (конденсаторы турбин,
масло- и газоохладители и др.): содержат механические примеси, нефтепродукты
СВ водоподготовительных установок: содержат механические примеси, соли кальция,
магния, натрия
Периодические стоки от химических очисток,
консервации оборудования: содержат хлориды, сульфаты, соединения железа, кислоты,
щелочи
Дождевые, поверхностные стоки с территории
предприятия, площадок стоянки и мойки
транспорта, складов нефтепродуктов: содержат нефтепродукты, механические примеси
Сливы уплотнений сальников
насосов, компрессоров, аварийные маслостоки и дренажи
каналов и тоннелей с маслонаполненными кабелями на
площадках трансформаторов,
масляных выключателей: содержат механические примеси, нефтепродукты;
Дождевые, поверхностные
стоки с территорий предприятия, площадок стоянки и мойки транспорта, складов масел:
содержат механические примеси, нефтепродукты
Хозяйственно-бытовые стоки
Рис. 6.4. Категории сточных вод ПЭС
По характеру оказываемого влияния загрязняющие вещества могут
быть разделены на три группы. Первая группа включает неорганические
вещества, содержание которых в данных растворах близко к значениям
ПДК (сульфаты и хлориды кальция, натрия, магния). Вторая группа
включает вещества, содержание которых значительно превышает ПДК
(соли металлов (железа, меди, цинка), фторсодержащие соединения,
гидразин, мышьяк). В третью группу включены все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты, сульфиды (эти вещества могут
быть окислены до безвредных или менее вредных продуктов воды, углекислоты, нитратов, сульфатов, фосфатов, поглощая при этом из воды
растворенный кислород).
При удалении золы и шлака часть растворимых соединений, содержащихся в золе, переходит в жидкую фазу, при этом возможно растворение оксидов серы, азота, ванадия, ртути, мышьяка. Сточные воды от
сальниковых уплотнений насосов, открытых распредустройств, компрессорной, гаражей содержат нефтепродукты. Обмывочные воды регенеративных воздухоподогревателей и поверхностей нагрева котлов при сжигании сернистых мазутов содержат оксиды серы, сульфата железа, вана94
дия, никеля и других соединений. При химической промывке оборудования (неорганическими кислотами, органическими соединениями и т. п.)
образуются сточные воды, содержащие сульфаты и хлориды кальция,
магния и натрия, соли железа, цинка, нитриты, сульфиды. Подготовка
подпиточной воды включает в себя два этапа — осветление и обессоливание, в результате образуются шламовые воды, содержащие твердые
частицы (от 5 до 50 кг/м3), кислоты, соли, щелочи. Основными компонентами поверхностных сточных вод (ливневых и талых) с территорий ТЭС
являются нефтепродукты и взвешенные вещества (усредненный состав
СВ по данным химического анализа проб, взятых из бассейновотстойников некоторых электростанций, представлен в табл. 6.2).
Поверхностные сточные воды (дождевые, талые, поливомоечные) — воды, поступающие в водный объект с загрязненной застроечной территории по самостоятельной сети дождевой канализации в
результате выпадения атмосферных осадков, полива и мойки территории.
Таблица 6.2. Примерный состав стоков в бассейне-отстойнике до очистки
при различных методах химических промывок, мг/л [33]
Компоненты
Хлориды Cl–
Сульфаты SO4
Железо Fe2+, Fe3+
Медь Cu2+
Цинк Zn2+
Фтор F–
Каптакс
Формальдегид
Аммонийные соединения NH4+
Нитриты NO2–
Гидразин N2H4
Солесодержание
СоляноКомп- Аддитиново- Фталево- Гидразино- Дикарбокислотный лексный кислотный кислотный кислотный кислотный
2 000
—
300
50
50
250
—
200
300
—
300
250
30
30
200
5
—
300
—
300
230
—
—
—
5
—
150
—
300
230
—
—
—
5
—
150
—
300
300
—
—
—
—
—
150
—
300
230
—
—
—
5
—
150
270
—
2 500
270
—
2 000
—
25
1 800
—
25
1 800
—
30
2 000
—
25
1 700
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что понимают под загрязнением водных объектов?
2. Охарактеризуйте состав сточных вод предприятий электрических сетей.
3. Перечислите виды сточных вод.
4. Опишите основные источники (процессы) образования сточных вод на предприятиях ТЭК.
6.2. Влияние сточных вод на природные водоемы
К основным факторам, оказывающим влияние на природные водоемы, следует отнести температурный режим, содержание кислорода,
состав вредных примесей, показатель pH среды.
Сброс сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, приводит
к их распространению в водоеме (нефтяные эмульсии равномерно рас95
пространяются по поверхности, образуется нефтяная пленка; тяжелые
фракции оседают на дно, а легкие растворяются в воде), вследствие чего ухудшаются физические свойства воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха). Значительные изменения химических показателей
воды происходят при содержании нефти и нефтепродуктов более 100—
500 мг/л. Разложение нефтепродуктов происходит медленно (в летнее
время пленка нефтепродуктов разлагается на 50—80 % в течение 5—
7 дней, а при +4 ºС разложения вообще не происходит) [4]. Образовавшаяся пленка нарушает процесс газообмена между водной поверхностью и атмосферой, препятствует проникновению солнечных лучей (замедляется скорость аэрации и удаления двуокиси углерода, образующегося при окислении нефти). При соприкосновении с берегом нефтяная
пленка оседает на растительности. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами водоемов приводит к гибели рыб, икры и планктона, вызывает отклонения в развитии молоди и личинок. У морских птиц контакт с нефтью приводит к склеиванию оперения, в результате чего птицы утрачивают способность держаться на воде и погибают.
Для гидробионтов оптимальным считается pH 6,5—8,5. Сброс кислых и щелочных вод изменяет показатель рН воды водоема в районе их
сброса, это приводит к нарушению биохимических процессов и физиологических функций у гидробионтов и других живых организмов, связанных
с водоемами. Так, при повышении щелочности воды, т. е. рН > 9,5, у рыб
разрушаются кожный покров, ткани плавников и жабры, водные растения угнетаются, ухудшается самоочищение водоема. При снижении рН
кислоты оказывают на рыб токсическое воздействие.
Некоторые ЗВ (в т. ч. тяжелые металлы) могут усваиваться организмом. Связываясь с белками, тяжелые металлы крайне медленно выводятся из организма, что приводит к накоплению этих веществ в течение жизни — биоаккумулированию. Такой способностью обладают соединения ванадия: накапливаясь в организме, они способны вызвать
изменения в органах кровообращения, дыхания, в нервной системе, нарушают обмен веществ, вызывают поражения кожных покровов. Соединения железа (например, гидрат оксида железа) могут отлагаться на
жабрах рыб; соли железа обладают некоторым общим токсическим действием, а соединения трехвалентного (окисного) железа действуют обжигающе на пищеварительный тракт. Соединения меди обладают общим токсическим действием и при избыточном попадании в организм
вызывают нарушения желудочно-кишечного тракта. Для рыб опасны даже незначительные концентрации меди.
Сброс подогретых сточных вод оказывает влияние на протекание
не только физико-химических процессов в воде, но и на процессы обмена вещества гидробионтов. Так, температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и
водных беспозвоночных, что, в свою очередь, повышает их потребность
96
в кислороде. Однако в результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает. Возросшая потребность в кислороде,
его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже летальный исход. При повышении температуры до +30 ºС сокращается
прирост водорослей, поражается фауна, рыбы становятся малоподвижными и перестают кормиться. Изменение температуры вызывает несвоевременный нерест, нарушает миграцию рыб. Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем органических и минеральных веществ, происходит процесс эвтрофикации, т. е. резкого повышения продуктивности водоема. Восприимчивость живых организмов к токсичным веществам с повышением температуры обычно увеличивается.
Резкий перепад температур, который возникает при сбросе в водоем нагретых вод, приводит к гибели рыбы. Влияние сточных вод, температура
которых на 6—9 ºС выше температуры речной воды, губительно даже
для рыб, адаптированных к летней температуре до +25 ºС.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Каковы последствия сброса сточных вод, содержащих нефтепродукты?
2. Что понимают под тепловым загрязнением природных водоемов? Каковы последствия данного вида загрязнения для природных водоемов?
6.3. Охрана гидросферы
Система мер, направленных на достижение целей охраны вод,
включает:
– нормирование качества воды, которое состоит в установлении
для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются
здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта;
Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая
ее пригодность для конкретных видов водопользования.
– регламентацию сброса нормированных веществ, исходя из условий соблюдения норм качества воды в контрольном створе водоемов и
водотоков или неухудшения ее состава и свойств в случае, когда нормы
эти превышаются;
– регламентацию различных видов хозяйственной деятельности,
способных оказывать влияние состояние вод;
– планирование, разработку и осуществление водоохранных мероприятий, обеспечивающих соблюдение установленных норм сброса в водный объект ВВ и водоохранных требований к различным видам хозяйственной деятельности, последовательное снижение массы загрязняющих
веществ вплоть до полного прекращения их сброса в водные объекты;
97
– организацию прибрежных водоохранных зон и запретных лесных
полос, защищающих нерестилища ценных видов рыб;
– экспертизу новой техники, технологии, материалов и веществ, а
также проектов на строительство (реконструкцию) предприятий и иных
объектов, могущих повлиять на состояние вод;
– разработку и реализацию мероприятий по предотвращению и ликвидации загрязнения водных объектов вследствие залпового или аварийного сброса загрязняющих веществ;
– контроль за соблюдением установленных условий сброса нормированных веществ и выполнением водоохранных требований к различным видам хозяйственной деятельности;
– контроль состава и свойств воды водотоков и водоемов;
– учет, обобщение и обработку информации по вопросам охраны и
использования вод в целях управления качеством воды и регулирования
использования водных ресурсов;
– привлечение к ответственности за нарушение требований и правил охраны водных объектов.
Все водные объекты относятся к двум категориям: первая включает источники хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также водоснабжения
предприятий пищевой промышленности; вторая — объекты для спорта, купания и отдыха населения. Водные объекты рыбохозяйственного использования также делятся на две категории: к первой относятся водные объекты,
в которых сохраняются и воспроизводятся ценные виды рыб, обладающих
высокой чувствительностью к кислороду и загрязнениям, ко второй — водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.
Важнейшими показателями качества воды, определяющими пригодность ее при использовании для питья, в промышленности и энергетике
являются: содержание взвешенных веществ (прозрачность); солесодержание (сухой остаток, общая минерализация); концентрация водородных ионов (рН); общая жесткость и ее составляющие; окисляемость (содержание органических веществ); общая щелочность и ее составляющие; содержание коррозионно-активных газов (О2 и СО2). Кроме того,
для многих процессов необходимо контролировать содержание в воде
катионов натрия, анионов хлора, карбонатных, сульфатных и силикатных соединений, а также соединений железа и алюминия (для питьевой
воды, наряду с указанными выше, жестко нормируется содержание ряда
ионов, органических, биологических загрязнений и радионуклидов).
Оценка качества водного бассейна осуществляется с помощью следующей системы основных показателей:
– Предельно допустимый сброс (ПДС) ЗВ в водный объект — масса
этого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению
в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (г/с, т/год).
– Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) — это кон98
центрация ВВ в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.
– Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр), — это концентрация ВВ в
воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб,
в первую очередь промысловых.
ПДК того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому
признаку вредного действия (на здоровье человека, на органолептическое или общесанитарное состояние водоема), который характеризуется
меньшей пороговой концентрацией. Поскольку этот признак вредности
определяет характер наиболее вероятного неблагополучного действия
наименьших концентраций вещества, он получил название лимитирующего признака вредности (ЛПВ). При нормировании качества воды в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида
ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический.
Для водоемов рыбохозяйственного назначения, наряду с указанными, используют два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. При
сбросе нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности ПДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей, поступающих в водоем от вышерасположенных выпусков, сумма отношений
концентрации каждого вещества (ССТ1—ССТn, мг/л) в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицу. Требования к качеству вод в
водоемах, которые используются для рыбохозяйственных целей, в большинстве случаев являются более жесткими (например, для ряда моющих
веществ — в три раза ниже санитарных норм, нефтепродуктов — в шесть
раз, а тяжелых металлов (в частности, цинка) — даже в 100 раз). Это связано с тем, что при переходе ВВ по пищевой цепи гидробионтов происходит их биологическое накопление до опасных для жизни качеств.
К интегральным показателям, наиболее часто используемым для
оценки качества водных объектов, относят следующие индексы.
- Гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) (табл. 6.3):
n
c ПДК i
ИЗВ = ∑ i
,
N
i =1
где ci — концентрация компонента (в ряде случаев — значение параметра); ПДКi — установленная величина для соответствующего типа водного
объекта; N — число показателей, используемых для расчета индекса.
- Гидробиологический индекс сапробности (S) (табл. 6.4):
N
S=
∑ (Si hi )
i =1
N
∑ hi
i =1
99
,
где N — число выбранных индикаторных организмов; Si — значение сапробности гидробионта, которое задается специальными таблицами;
hi — относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле
зрения микроскопа).
Таблица 6.3. Классы качества вод
в зависимости от значения индекса загрязнения воды
Воды
Очень чистые
Чистые
Умеренно загрязненные
Класс
Значение
качества
ИЗВ
вод
До 0,2
0,2—1,0
1
2
1,0—2,0
3
Воды
Класс
Значение
качества
ИЗВ
вод
Загрязненные
2,0—4,0
Грязные
4,0—6,0
Очень грязные
6,0—10,0
Чрезвычайно грязные
> 10,0
4
5
6
7
Таблица 6.4. Классы качества вод в зависимости от индексов сапробности
Уровень загрязненности
Очень чистые
Чистые
Умеренно загрязненные
Тяжело загрязненные
Очень тяжело загрязненные
Очень грязные
Индекс сапробности S
До 0,50
0,50—1,50
1,51—2,50
2,51—3,50
3,51—4,00
> 4,00
Класс качества вод
1
2
3
4
5
6
В водные объекты запрещается сбрасывать:
– возвратные (сточные) воды, содержащие вещества или продукты
трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или
ОДУ (ориентировочно допустимые уровни), а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля, за исключением тех
веществ, которые содержатся в воде водного объекта;
– возвратные (сточные) воды, которые с учетом их состава и местных условий при соответствующем технико-экономическом обосновании
могут быть направлены в системы оборотного водоснабжения для повторного использования, для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении агротехнических, санитарных и ветеринарных требований или
для других целей народного хозяйства;
Оборотное водоснабжение — это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3 %) в водоемы.
– производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды, дождевые и талые воды, отводимые с территорий промышленных площадок и
населенных мест, не прошедшие очистку до установленных требований;
– сточные воды, оказывающие токсическое действие на живые организмы (по результатам биотестирования);
– возвратные (сточные) воды в пределах I и II поясов зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, округов
санитарной охраны курортов, в водные объекты, используемые для ле100
чебных целей, в местах массового скопления рыб (нерестовые, нагульные участки, зимовальные ямы), на участках искусственного разведения
и выращивания рыб и других водных животных и растений, также в водные объекты или их участки, объявленные в установленном порядке заказниками или заповедниками;
– возвратные (сточные) воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также содержащие вещества, концентрации которых превышают ПДК и их фоновые значения в водном объекте, если
для них не установлены нормы предельно допустимого сброса (ПДС),
указанные в разрешении на сброс возвратных (сточных) вод или в разрешении на специальное водопользование (природопользование).
Также запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова и водосбора, а также в системы канализации, пульпы концентрированных кубовых осадков, шламов, образующихся в результате
обезвреживания сточных вод, в т. ч. содержащих радионуклиды, других
технологических и бытовых отходов. Не допускаются утечки в водные
объекты от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс
мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод, сброс в
воду других веществ с плавучих средств водного транспорта.
Объем обязательного непрерывного автоматического химического
контроля сточных вод ТЭС приведен в табл. 6.5.
Таблица 6.5. Перечень нормируемых и контролируемых показателей
состава сточных вод ТЭС [39]
Показатель состава сточных вод
Взвешенные вещества
рН
Биологическое потребление кислорода
Солесодержание
Хлориды Cl–
−2
Сульфаты SO 4
Нефтепродукты
Кальций Ca+2
Железо Fe+3
Алюминий Al+3
Медь Cu+2
Источник сброса
гидрозоло- водопод- оборотная система охудаление готовка лаждения с градирнями
+
+
+
+
+
+
+
+
—
+
±*
±*
+
+
—
+
±*
±*
+
+
+
+
—
+
—
±*
±*
—
+
—
—
—
+
* Контролируется в зависимости от применяемого реагента.
Для определения качества сточных вод используются такие приборы, как кондуктометр, pH-метр, нефтемер, мутномер и др.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Перечислите основные направления по охране гидросферы.
2. Какие показатели определяют пригодность воды для различных видов водопользования?
3. Раскройте понятия: ПДС, ПДКв, ПДКвр, лимитирующий признак вредности.
4. Перечислите условия сброса сточных вод в водные объекты.
101
6.3.1. Очистка сточных вод
1. Механическая очистка сточных вод. Для удаления взвешенных
частиц, нефти, масел, смол, жиров из сточных вод используют периодические и непрерывные гидромеханические процессы процеживания,
гравитационного и центробежного отстаивания и фильтрования (используемое оборудование: решетки и сита (удаление крупных примесей);
песколовки: горизонтальные, вертикальные, с вращательным движением жидкости (выпадение взвесей с размером фракций более 0,1—
0,2 мм); отстойники: вертикальные, радиальные, горизонтальные (удаление из СВ частиц с размером менее 0,1 мм). Выбор того или иного метода определяется размерами частиц примесей, физико-химическими
свойствами и концентрацией взвешенных частиц, расходом сточных вод
и необходимой степени очистки:
– процеживание (предназначено для выделения из сточных вод
крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм);
– осаждение (разделение жидких неоднородных систем путем выделения из жидкой фазы твердых или жидких взвешенных частиц под
действием силы тяжести, центробежной силы):
а) гравитационное отстаивание (происходит под действием силы
тяжести, для этого используют песколовки, отстойники и осветлители)
(рис. 6.5—6.6);
Выходной лоток
Входной лоток
Очищенная
вода
Отстойная камера
Приямок
Удаление
шлама
Рис. 6.5. Схема отстойника
Выходной патрубок
Патрубок
Песколовка
Шламосборник
Рис. 6.6. Схема горизонтальной песколовки
б) осадительное центрифугирование (используют напорные и открытые
(низконапорные) гидроциклоны, отстойные и фильтрующие центрифуги);
102
– фильтрование (предназначено для очистки СВ от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией). Существует два
типа фильтров: а) несвязанные (кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.); б) связанные (микрофильтры из пористых материалов). Для очистки стоков от металлических примесей используют
электромагнитные фильтры.
2. Физико-химическая очистка. Используется для удаления из
сточных вод тонкодисперсных взвешенных твердых и жидких частиц,
растворимых газов, минеральных и органических веществ. Основные
методы физико-химической очистки следующие.
А) Коагуляция — процесс укрупнения дисперсных частиц в результате
их взаимодействия и объединения в агрегаты, наиболее эффективна для
удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т. е. частиц размером
1—100 мкм. В качестве коагулянтов используют бентонит, электролиты,
растворимые в воде соли алюминия Al2(SO4)3, соли железа FeCl3 или их
смеси, полиакриламид. При добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений — флокулянтов (крахмал, декстрии, эфиры, целлюлозы, диоксид кремния), полиакриламида (ПАА) происходит агрегация взвешенных частиц, этот процесс называется флокуляция.
Б) Флотация — процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела газа и жидкости, обусловленный избытком свободной энергией поверхностных пограничных слоев, а
также поверхностными явлениями смачивания (рис. 6.7—6.8). Ее применяют: для удаления из СВ нерастворимых дисперсионных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются; выведения растворенных веществ, например поверхностно-активных веществ (ПАВ) (процесс очистки
СВ от ПАВ называют пенной сепарацией или пенным концентрированием);
очистки сточных вод нефтеперерабатывающих производств, искусственного волокна, целлюлозно-бумажного, кожевенного, пищевых, химических
производств; выделения активного ила после биохимической очистки.
Импеллерная
(очистка жидкостей,
содержащих нефтепродукты, масла, жиры, путем диспергирования воздуха в жидкости с помощью вращающегося импеллера
— турбинки с подсосом воздуха из атмосферы через полый
вал, на который она
насажена)
Способы флотации
Напорная
(широко распространена
при очистке от нефтепродуктов, масел, жиров.
Проводится как с использованием реагентов, так и
без их участия. Выделение пузырьков газов происходит непосредственно
на частицах загрязнений)
Пневматическая
(распространена
при флотации тонкозернистых пульп и оборотных жидкостей)
Электрофлотация
(эффективна при обработке
электропроводных сред,
например отработанных
жидкостей, содержащих соли)
Рис. 6.7. Основные флотационные способы очистки сточных вод
103
6
Примечание к рисунку. Сточная
вода по трубопроводу (1) поступает во
флотатор (2). Одновременно по трубопроводу (3) подается сжатый воздух, который через насадки (4) из пористого материала (керамику, пористую резину) в
виде пузырьков равномерно распределяется по флотатору, при этом пузырьки
воздуха обволакивают частицы маслопродуктов, поверхностно-активных веществ и мелких твердых частиц. Образующаяся пена скапливается между зеркалом воды и крышкой флотатора (5). При
помощи центробежного вентилятора (6)
по трубопроводу (7) пена направляется на
дальнейшую обработку. Очищенная вода
через перегородку (8) по трубопроводу (9)
подается для дальнейшей обработки.
7
5
9
1
8
3
2
4
Рис. 6.8. Схема
пневматического флотатора
В) Адсорбция — применяется для глубокой очистки СВ от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и
они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными (используют для обезвреживания СВ от фенолов, гербицидов, пестицидов,
ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей). Достоинством адсорбции является высокая эффективность (80—95 %), возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих
веществ. В качестве сорбентов используют активные угли, синтетические
сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки).
Г) Экстракция — процесс перераспределения примесей сточных вод
в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента). Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов.
Д) Ионный обмен — применяется для извлечения из СВ тяжелых металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и
радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. В качестве ионитов используют
цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, различные слюды, силикагели, труднорастворимые оксиды и гидроксиды некоторых металлов
(алюминия, хрома, циркония), гуминовые кислоты почв и углей, смолы.
Е) Электрохимические методы — используют для очистки от различных растворимых и диспергированных примесей (анодное окисление
и катодное восстановление, электрокоагуляция, электрофлокуляция и
электродиализ, эти процессы протекают на электродах при прохождении
через сточную воду постоянного электрического тока). Достоинством
этих методов является то, что они позволяют извлекать из СВ ценные
продукты без использования химических реагентов. Недостатком является большой расход электроэнергии.
104
3. Химические методы. Применяют для удаления растворимых
веществ и в замкнутых системах водоснабжения и как предварительную
перед биологической очисткой или после нее.
а) Нейтрализация — проводится путем смешения кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод
через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. В качестве реагентов используют NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH (аммиачная вода),
CaCO3, MgCO3, доломит (CaCO3 · MgCO3), цемент, гидроксид кальция
(известковое молоко) с содержанием 5—10 % активной извести Ca(OH)2,
отходы производства — шлаки (металлургических производств).
б) Окисление (окислители — газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, гипохлориты кальция и натрия, перманганат
калия, бихромат калия, пероксид водорода, кислород воздуха, пероксосерные кислоты, озон).
в) Восстановление — используют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка.
г) Реагентные методы (перевод растворимых в воде ВВ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением их
от воды в виде осадков) — используют для удаления из СВ соединений ртути, хрома, кадмия, цинка, свинца, меди, никеля, мышьяка и др. В качестве
реагентов для удаления ионов тяжелых металлов используют гидроксиды
кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия, различные отходы.
5. Биохимические методы. Используют для очистки от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода,
сульфидов, аммиака, нитритов) веществ. В основе этих методов лежит
способность микроорганизмов использовать эти ЗВ для питания в процессе жизнедеятельности (разрушение органических веществ называют
биохимическим окислением) (рис. 6.9, 6.10). Методы следующие:
а) аэробный метод — микроорганизмы культивируются в активном
иле или биопленке. Активный ил состоит из живых организмов (бактерий, простейших червей, плесневых грибов, дрожжей, актиномицетов,
водорослей) и твердого субстрата (остатков водорослей и твердых остатков). Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов, имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1—3 мм и более;
б) анаэробные методы — используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных СВ и как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных
вод (БПКполн — полная биохимическая потребность в кислороде до начала
процесса нитрификации, в мг О2 на 1 мг вещества (БПКполн) ≈ 4—5 г/л). ЗВ
разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения, при этом
степень распада органических веществ составляет не более 40 % [8]:
СО2 + 4Н2А → СН4 + 4А + 2Н2O,
где Н2А — органическое вещество, содержащее Н2.
105
Сооружения биологической очистки
В искусственных условиях
В естественных условиях
Поля фильтрации
Аэротенки
Биологические пруды
Биофильтры
Рис. 6.9. Устройства для биологической очистки сточных вод
Впуск
сточных вод
Выпуск воды
Рис. 6.10. Схема аэротенка
6. Термические методы. Используют для обезвреживания СВ, содержащих минеральные соли кальция, магния, натрия, органические
вещества, путем концентрирования СВ с последующем выделением
растворенных веществ: испарением (выпариванием, вымораживанием и
кристаллизацией); окислением в присутствии катализатора; жидкофазным окислением органических веществ; огневым обезвреживанием
(распыление СВ в топочные газы, нагретые до 900—1000 ºС).
В результате распада уксусной кислоты образуется метан:
СН3СООН → СН4 + СО2;
СО2 + 4Н2 → СН4 + 2Н2O
?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
?? Вопросы для самоконтроля ???
Перечислите методы очистки сточных вод.
Охарактеризуйте механическую очистку сточных вод.
Для чего используют физико-химическую очистку сточных вод?
Раскройте понятия адсорбции, коагуляции, флотации.
Опишите сущность химических методов очистки СВ.
Для чего используются биохимические методы очистки сточных вод?
6.3.2. Безотходные и малоотходные технологии
Разработка безотходных (безводных) технологических процессов —
наиболее рациональный способ защиты окружающей среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку.
Безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие,
территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные
ресурсы» таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального
функционирования [17].
106
По существу, безотходная технология в полном смысле слова невозможна, т. к. любая деятельность человека не может не производить
отходы, следовательно, под безотходной технологией понимают такой
способ производства, который обеспечивает максимально полное пользование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов,
при этом более реальным и конкретным следует считать термин «малоотходная технология».
В общем виде малоотходные технологии подразумевают:
1) разработку различных типов бессточных технологических систем
и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод, систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
2) создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований
повторного ее использования, принципиально новых производственных
процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.
На Казанской ТЭЦ-3 создана уникальная в России малоотходная ресурсосберегающая система
водопользования при производстве тепла и электроэнергии (http://www.energosovet.ru/news.php). Суть
ее заключается в следующем.
1. Внедрение комплекса по выработке дистиллята для питания энергетических котлов с разработкой специальных испарителей мгновенного вскипания, которые позволяют оптимально использовать тепло для получения продукта. При этом термический метод получения добавочной воды цикла
станции оказался дешевле за счет максимального использования низкопотенциального тепла и снижения его удельного расхода от 0,24 до 0,12 Гкал/т вырабатываемого конденсата. С экологической точки
зрения, этот метод совершеннее, чем традиционный — химический.
2. Модернизация традиционной химводоподготовки с внедрением прямоточно-противоточного
метода химобессоливания с применением автоматизированных систем управления процессом получения добавочной воды цикла ТЭЦ. Результатом этой работы явилась существенная экономия химических реагентов, трудовых затрат и сокращение экологически вредных сбросов загрязненных вод химического производства.
3. Разработка и внедрение установки по утилизации сточных вод станции (получаемые при этом
продукты повторно используются в технологическом цикле станции: часть раствора, освобожденного в
кристаллизаторах от кальция и магния, направляется для регенерации фильтров Na-катионитовой установки взамен привозной соли, другая его часть после смешения с исходной технической водой используется для приготовления питательной воды для термообессоливающего комплекса; кальций и
магний выводятся из перерабатываемых стоков в виде товарного продукта — гипса).
Одним из важнейших направлений в области создания безотходных
и малоотходных производств является переход на новую экологическую
технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными. Полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходные (безводные) технологии и создание полностью
экологозированных производств сопряжены проблемами различного характера — организационными, техническими, финансовыми.
Система водоснабжения и водоотведения, в которой многократное
использование воды в одном и том же производственном процессе осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы,
называется замкнутым циклом водопользования.
107
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что понимают под безотходной и малоотходной технологиями? Почему реальное существование безотходных технологий невозможно?
2. Приведите примеры использования малоотходных технологий на практике.
3. Что включает в себя рациональное водопользование?
4. Расскажите о видах ответственности при нарушении водного законодательства.
" Выводы по главе 6
3 Основная часть воды используется на тепловых электростанциях (ТЭС) для
охлаждения конденсаторов турбин и вспомогательного оборудования. Сокращение
этой части вод в комплексе водопользования ТЭС реализуется применением оборотных систем охлаждения.
3 Состав сточных вод определяется типом ТЭС и основного оборудования, ее
мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в
основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации.
3 Наибольшее практическое значение при очистке сточных вод ТЭС имеют
следующие методы: отстаивание, флотация, фильтрование, коагуляция и сорбция,
известкование, разложение и окисление веществ. Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяются методы отстаивания, флотации и фильтрования (отстаивание нефтепродуктов производится в нефтеловушках).
3 Система рационального водопользования в общем виде включает: очистку
как поступающей воды, так и сточных вод в соответствии с предписаниями норм; сокращение объема безвозвратных потерь на собственные нужды; повторное использовании стоков в цикле ТЭС; выбор экологически благоприятного водного режима.
3 Водопользователи, использующие водные объекты для обеспечения технологических нужд теплоэнергетики и атомной энергетики, обязаны соблюдать температурный режим водных объектов. Использование водных объектов для целей производства электрической энергии гидроэнергетическими объектами осуществляется
с учетом интересов других водопользователей, соблюдения требований к использованию и охране водных объектов, требований к сохранению водных биологических
ресурсов и других объектов животного и растительного мира, требований о предотвращении негативного воздействия вод и ликвидации его последствий [10, ст. 62].
3 Лица, виновные в нарушении водного законодательства, несут административную, уголовную ответственность в соответствии с законодательством РФ. Привлечение к ответственности за нарушение водного законодательства не освобождает виновных лиц от обязанности устранить допущенное нарушение и возместить
причиненный ими вред [10, ст. 68]. Лица, причинившие вред водным объектам, возмещают его добровольно или в судебном порядке. Методика исчисления размера
вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства, утверждается в порядке, установленном Правительством РФ.
Рекомендуемая литература к главе 6
Ветошкин, А. Г. Теоретические основы защиты окружающей среды [Текст] /
учеб. пособие / А. Г. Ветошкин. — Пенза : Изд-во ПГАСА, 2002. — 290 с.
Ксенофонтов, Б. С. Возможности использования биологической очистки сточных
вод на энергопредприятиях [Электронный ресурс] / Б. С. Ксенофонтов // Экология
производства. — 2008. — Режим доступа: http://www.ecoindustry.ru. — Загл. с экрана.
Кузнецов, О. Ю. Технология экологически безопасного водопользования [Электронный ресурс] / О. Ю. Кузнецов // Экология производства. — 2006. — Режим доступа: http://www.ecoindustry.ru/. — Загл. с экрана.
Экология энергетики [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов / ред. В. Я. Путилов.
— М. : Изд-во МЭИ, 2003. — 718 с.
108
Глава 7. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ
7.1. Общий характер антропогенного воздействия на литосферу
Антропогенное воздействие на литосферу характеризуется:
1) площадью изымаемых земель с учетом их хозяйственной и культурной ценности;
2) характером размещаемых объектов (производственные, культурно-оздоровительные, водохранилища и т. д.);
3) расположенными непосредственно на поверхности литосферы
источниками поступления ЗВ (в первую очередь связанных со складированием твердого топлива, хранением и захоронением отходов производства (золошлакоотвалы и шламоотвалы);
4) объемами поступающих из атмосферы загрязняющих веществ,
степенью аккумулирования этих веществ в почве;
5) нарушениями в морфологии почв, геологическом строении.
6) Наибольшему воздействию подвергается самый верхний, поверхностный горизонт в пределах суши.
В соответствии с данными государственной статистической отчетности, площадь земельного фонда Российской Федерации на 1 января
2010 г. составила 1 709,8 млн га без учета внутренних морских вод и
территориального моря. При этом общая площадь земель (земельных
участков), учтенных в государственном кадастре недвижимости в категории земель особо охраняемых территорий и объектов, на 1 января
2010 г. составила 34,8 млн га [28] (рис. 7.1, 7.2).
Земли
сельскохозяйственного
назначения — 23,4 %
(400,0 млн га)
Земли лесного фонда —
64,8 %
(1 108,5 млн га)
Земли ООПТ —
2,0 %
(34,8 млн га)
Земли промышленности
и иного специального
назначения — 1,0 %
(16,7 млн га)
Земли водного фонда –
1,6 %
(28,0 млн га)
Земли населенных пунктов —
1,2 %
(19,5 млн га)
Земли запаса —
6,0 %
(102,3 млн га)
Рис. 7.1. Структура земельного фонда РФ по категориям земель
109
Земли обороны
и безопасности — 71,2 %
(11935,4 тыс. га)
Земли связи, радиовещания, телевидения,
информатики — 0,2 %
(28,2 тыс. га)
Земли для обеспечения
космической деятельности —
0,01 % (2,1 тыс. га)
Земли транспорта —
13,6 %
(2283,9 тыс. га)
Земли иного
специального
назначения — 4,4 %
(735,0 тыс. га)
Земли
энергетики —
0,8 %
(131,8 тыс. га)
Земли промышленности —
9,9 %
(1659,4 тыс. га)
Рис. 7.2. Структура земель промышленности и иного специального назначения
в зависимости от характера специальных задач
Различаются несколько типов разрушения почвы: эрозионное, ветровое (дефляция), техническое и ирригационное (разновидность эрозии).
Деградация почвы подразделяется на физическую (нарушение почвенного профиля), химическую (ухудшение химических свойств почвы, истощение запасов питательных элементов, вторичное засоление, загрязнение) и биологическую (снижение видового разнообразия, нарушение оптимального соотношения различных видов почвенной мезофауны и микроорганизмов, загрязнение почвы патогенными и несвойственными ей микроорганизмами, ухудшение санитарно-эпидемиологических показателей).
Деградация почвы — устойчивое ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты, а также
снижение ее плодородия в результате воздействия природных или антропогенных факторов.
Во всех субъектах РФ сохраняется тенденция к ухудшению состояния земель: интенсивно развиваются эрозия, дефляция, заболачивание,
засоление, опустынивание, подтопление, загрязнение почв тяжелыми металлами, радионуклидами, зарастание сельскохозяйственных угодий кустарником и мелколесьем и другие процессы, ведущие к потере плодородия сельхозугодий и выводу их из хозяйственного оборота (рис. 7.3).
Земли водного фонда —
3,0 тыс. га
(0,3 %)
Земли запаса —
105,8 тыс. га
(10,6 %)
Земли сельскохозяйственного
назначения — 204,2 тыс. га
(20,5 %)
Земли лесного фонда —
239,2 тыс. га
(24,1 %)
Земли особо
охраняемых территорий
и объектов — 1,2 тыс. га
(0,1 %)
Земли населенных
пунктов — 96,5 тыс. га
(9,7 %)
Земли промышленности и земли
иного специального назначения —
345,1 тыс. га
(34,7 %)
Рис. 7.3. Распределение нарушенных земель по категориям земель
110
На 1 января 2010 г. площадь нарушенных земель в РФ составила
995,0 тыс. га. Наибольшие их площади расположены на территориях
Ямало-Ненецкого АО (119,0 тыс. га), Свердловской (63,3 тыс. га) и Кемеровской (62,7 тыс. га) областей, Ханты-Мансийского (55,6 тыс. га) и Чукотского (47,6 тыс. га) АО. На 1 января 2010 г. в целом по стране прочими
землями было занято 351,8 млн га, или 20,6 % территории страны (в составе — полигоны отходов, свалки, пески, овраги и другие земли, а также
участки тундры, пригодные для оленьих пастбищ). Песками в составе
прочих земель занято 4,5 млн га, оврагами — 1,5 млн га, полигонами отходов, свалками — 0,1 млн га. В районах Крайнего Севера в результате
многоцелевого и крупномасштабного промышленного освоения территорий возникли обширные очаги сильного загрязнения, захламления, нарушения и деградации земель. Невосполнимый ущерб нанесен оленьим
пастбищам и в целом оленеводству, являющемуся ведущей отраслью
сельскохозяйственного производства и играющему наиболее важную
роль в жизни коренных малочисленных народов Севера (культура, быт,
экономика). Значительные площади земель выбывают из оборота в результате разработки полезных ископаемых, проведения геологоразведочных, строительных и других видов работ. Все эти процессы приводят к
снижению экологической устойчивости природных систем [28].
Почва, по сравнению с воздухом и водой, является более консервативной средой, и процесс самоочищения почв происходит очень медленно (рис. 7.4).
Самоочищение почвы — совокупность процессов, происходящих в почве и приводящих к ослаблению или полному освобождению от токсичного действия загрязняющих веществ различной природы.
Самоочищение почвы биологическое — совокупность процессов метаболизма и биоконцентрирования за счет комплексообразования, сорбции, а также биодеструкции вещества. Микробиологическая деградация загрязняющих веществ, способных к химическим превращениям, зависит от биологической активности почв и природы загрязняющих веществ.
Самоочищение почвы химическое (детоксикация) — процесс вступления химических загрязняющих веществ в реакции с химическими компонентами почв (реакции гидролиза, окислениявосстановления, химической сорбции, различные каталитические реакции).
Типы (виды) загрязнения почв
По составу
По генезису
• Радиоактивное
• Химическое
• Биологическое
• Техногенные
• Природные
По масштабам проявления загрязнения
• Локальные (загрязнения почв и грунтов
площадью менее 10 м2)
• Площадные (все остальные)
Рис. 7.4. Классификация почвенных загрязнений
Классификацию почв по степени загрязнения проводят по предельно допустимым количествам (ПДК) химических веществ и их фоновому
загрязнению (рис. 7.5).
По степени устойчивости к химическим загрязняющим веществам и
по характеру ответных реакций почвы следует подразделять на очень ус111
тойчивые, среднеустойчивые и малоустойчивые. Степень устойчивости
почвы к химическим загрязняющим веществам зависит от содержания
гумуса в почве; кислотно-основных, окислительно-восстановительных и
катионно-обменных свойств; биологической активности; уровня грунтовых
вод; доли веществ в почве, находящихся в растворимой форме.
Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам — оценочный показатель,
который определяют как степень реакции почвы по отношению к конкретному химическому загрязняющему веществу или группе веществ, которыми загрязнена исследуемая почва.
Биохимически активные — воздействуют в
первую очередь на организмы (микрофлору,
растения, животных)
Миграционно активные — находятся в почве в таких формах, которые ведут к их миграции в атмосферный воздух, растительность,
поверхностные, грунтовые и подземные воды
Химические
вещества
Геохимически активные (макроэлементы и их соединения) — создают кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные
условия в почвах и воздействуют на
общую
почвенно-геохимическую
обстановку, ухудшают качество
почвы и ее плодородие
Рис. 7.5. Группы веществ, оказывающих воздействие на почву
Опасность загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ) тем выше,
чем выше концентрация металла в почве и выше класс его опасности.
Наблюдения за загрязнением почв тяжелыми металлами проводятся в
первую очередь в районах расположения предприятий цветной и черной
металлургии, энергетики, машиностроения и металлообработки, химической, нефтехимической промышленности, по производству стройматериалов. Загрязнения почв тяжелыми металлами, поступающими от источников промышленных выбросов, зависят как от объемов выбросов
ТМ, так и от многих факторов, связанных с миграцией загрязняющих
веществ в атмосферу, поступлением их на почву, с миграцией в почве и
из почвы в сопредельные среды. С удалением от источника промышленных выбросов массовые доли тяжелых металлов в почвах уменьшаются до фоновых (примерно на расстоянии от 5 до 20 км в зависимости
от мощности источника). Особенно сильно могут быть загрязнены почвы
1-километровой зоны вокруг крупного источника промышленных выбросов тяжелых металлов в атмосферу. Выпадение тяжелых металлов на
почву, особенно в ближней зоне от источника выбросов, свидетельствуют о высокой неоднородности (пятнистости) загрязнения почв.
Источниками загрязнения окружающей среды соединениями фтора
являются алюминиевые заводы, предприятия по производству фосфорных удобрений и др. К наиболее вероятным местам импактного загрязнения почв нефтепродуктами относят места добычи и транспортировки
112
нефти, переработки и распределения нефтепродуктов. Загрязнение
почв нитратами, сульфатами, пестицидами связано в первую очередь с
сельскохозяйственным освоением земель.
Поступление ЗВ от объектов ТЭК и деградация литосферы связаны
со следующими процессами [45]:
– складирование твердых отходов с предварительным изъятием и
последующей реконструкцией территории;
– выбросы ЗВ в атмосферу при сжигании топлива (поступление кислотных осадков на поверхность почвы, твердых частиц);
– вымывание фильтрационными потоками высокотоксичных ионов
тяжелых металлов в гидрошлакоотвалах (накопление тяжелых металлов
в почве);
– осаждение из атмосферы твердых частиц в результате пыления
складируемых мелкодисперсных материалов;
– утечка нефти и нефтепродуктов при добыче, транспортировке,
хранении;
– затопление земель при сооружении ГЭС;
– заболачивание, засоление, аридизация ландшафтов при сооружении водохранилищ;
– изъятие больших территорий при добыче топлива, строительства
объектов ТЭК.
Основные факторы воздействия ТЭС и энергетических сооружений
на литосферу показаны на рис. 7.6.
Основные факторы воздействия
ТЭС на органическом топливе
1. Добыча топлива (образование шахт
и терриконов).
2. Переработка и транспортировка топлива.
3. Нарушение устойчивости грунта работой механизмов.
4. Изъятие территорий (строительство
зданий, прокладка подводящих и отводящих каналов, дорог и пр.).
5. Изменение ландшафта.
6. Загрязнение отходами.
7. Изменение альбедо поверхности
Линии электропередач
и электроподстанции
1. Изъятие территорий.
2. Вырубка лесов.
3. Возникновение
блуждающих токов.
4. Возникновение шумов.
5. Образование зон
повышенной напряженности электромагнитных полей.
Теплотрассы
1. Изъятие
территорий.
2. Изменение
термического
режима
Рис. 7.6. Основные факторы воздействия ТЭС
и энергетических сооружений на литосферу [9]
Строительство объектов, в т. ч. и энергетики, связано с повышенной
землеемкостью (использование территории под золоотвалы, прудыохладители, шламоотвалы, здания, создания транспортной сети, СЗЗ).
Наибольшая землеемкость характерна для ТЭЦ, работающих на угле.
Характер воздействия энергетических объектов на почву определяется
113
особенностями поверхности литосферы — рельефа, состава почв, наличия и мощности развития напочвенного покрова, растительности.
Загрязнение атмо- и гидросферы приводит к изменению химического состава, физических, биохимических и микробиологических свойств
почвы, определяющих ее плодородие. Подвергаясь загрязнению, почва
выступает одним из опасных звеньев циркуляции промышленных и
сельскохозяйственных токсических веществ. В то же время почва
не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических
элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество.
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами почв является наиболее
опасным загрязнением. При попадании нефти и нефтепродуктов в почву
происходит их фракционирование и разложение: легкие фракции постепенно испаряются в атмосферу, часть выносится водой, оставшаяся
часть подвергается химическому и биологическому окислению. Легкие
фракции нефти являются токсичными для живых организмов. Парафины
из-за высокой температуры застывания существенно влияют на физические свойства почв. С увеличением сернистости нефти возрастает опасность сероводородного загрязнения почв. Тяжелые фракции нефти и
тяжелые нефтепродукты значительно ухудшают свойства почв, затрудняют газо- и водообмен в почвах, затрудняют дыхание и питание растений. Эти компоненты очень устойчивы и могут сохраняться в почвах в
течение длительного времени (годы, десятки лет). Нефть и нефтепродукты вызывают изменение физико-химических свойств почв: снижается
их водопроницаемость, изменяется азотный режим почв (за счет резкого
возрастания соотношения углерода и азота), что вызывает нарушение
корневого питания растений. Нефть обволакивает почвенные частицы,
из-за этого нарушается влагоемкость почвы, частицы почвы слипаются,
а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают.
Бóльшая часть тяжелых металлов, поступивших на поверхность
почвы, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах [6]. ТМ сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическим веществом почвы, в частности в виде элементно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глинистых минералов, дают собственные минералы в
результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в почвенной влаге и газообразном состоянии в почвенном воздухе,
являются составной частью почвенной биоты. Присутствие тяжелых металлов в почве приводит к снижению общей численности и видовому составу микроорганизмов, в результате снижается интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов.
Сильное загрязнение приводит к изменению гумусное состояния, структуры, pH среды почвы и др. Результатом этого является утрата почвенного плодородия. Из почвы тяжелые металлы попадают в растения и за114
тем по пищевым цепям — в организм животных и человека, вызывая
различные заболевания.
Промплощадки ТЭС занимают площадь 3 500—4 000 га.
Площадь золоотвалов в РФ составляет 40 тыс. га (например, ТЭС средней мощности, сжигаемой
до 2 500 т топлива в час, занимает площадь 200—300 га, образует 1 000 т золы, площадь золоотвала
через 10 лет эксплуатации достигает 800—1 500 га).
Общая площадь водоохранных зон ВЛ составляет 12 млн га.
Засоленность почвы характеризуется повышенным содержанием
легко- и среднерастворимых минеральных солей, что неблагоприятно
сказывается на физических и химических свойствах почвы и создает неблагоприятные условия для развития и роста растений. Такие почвы
обычно непригодны для выращивания сельскохозяйственных культур.
Наиболее вредными для растений солями являются сода (Na2CO3), хлориды (NaCl, MgCl2, CaCl2) и сульфат натрия (Na2SO4). Вредное влияние
на растения оказывает также закись железа. Растворимые соли приводят
к повышению осмотического давления почвенного раствора, в результате
нарушаются процессы влагопотребления растениями, поэтому на засоленных почвах даже при избытке воды растения страдают от засухи. При
возникновении высокой концентрации в растворе ионов Na+ и Cl− в растениях нарушается процесс транспирации. Высокая концентрация в почвенном растворе солей Ca2+ приводит к нарушению питания растений катионами Mg2+ и K+. Большое содержание в растворе ионов натрия ухудшает условия питания растений кальцием и магнием, физические свойства почв, а присутствие в почвах соды обусловливает щелочную реакцию
среды, что препятствует нормальному развитию растений.
Ядохимикаты (для борьбы с сорняками (гербициды), с грибковыми
болезнями растений (фунгициды) и вредителями (зооциды, инсектициды
и др.) и т. п.) влияют на микрофлору и микрофауну почвы, вызывают заметные сдвиги в биохимических и микробиологических процессах, сопровождающихся повышенным образованием и выделением углекислого газа, аммиака, аминокислот и других продуктов метаболизма. При
этом изменяется ход и интенсивность процессов распада органических
веществ почвы — клетчатки, белка, сахаров.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Охарактеризуйте структуру земельного фонда РФ.
2. Назовите причины, вызывающие ухудшение состояния почв и земель. С чем
связано химическое загрязнение почв?
3. От чего зависит способность почв сопротивляться антропогенному изменению окружающей среды?
4. Как классифицируют почвы по степени их загрязнения? Какие виды (типы)
почвы выделяют по степени их устойчивости их к загрязняющим веществам?
5. Охарактеризуйте основные направления воздействия предприятий ТЭК на
литосферу. Чем определяется характер этого воздействия.
115
7.2. Нормирование загрязнения почв (почво-грунтов)
В качестве основных критериев гигиенической оценки загрязнения
почв химическими веществами выступают предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДКп) и ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) ЗВ.
Под предельно допустимыми концентрациями химических веществ в почве понимают комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, т. к. используемые
при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязняющего вещества на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.
В случае применения новых химических соединений, для которых
отсутствует ПДК, проводят расчет временно допустимых концентраций
(ВДКп) по формуле
ВДКп = 1,23 + 0,48 · ПДКпр,
где ПДКпр — предельно допустимая концентрация для продуктов (овощные и плодовые культуры), мг/кг.
Обоснование ПДК химических веществ в почве базируется на четырех основных показателях вредности в зависимости от пути миграции
химического вещества из почвы в сопредельные среды:
1) транслокационный (ТВ) — характеризует переход химического
вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды
растений;
2) миграционный воздушный (МА) — характеризует переход вещества из почвы в атмосферный воздух;
3) миграционный водный (МВ) — отражает способность перехода
вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники;
4) общесанитарный (ОС) — характеризует влияние химического
вещества на самоочищающуюся способность почвы и ее биологическую
активность.
Оценка загрязнения проводится по двум показателям (табл. 7.1—7.2):
- по коэффициенту концентрации химического вещества (Kс):
Kc =
Ci
,
Cфi
где Сi — фактическое содержание определяемого вещества в почве,
мг/кг; Сфi — фоновое содержание определяемого вещества в почве, мг/кг;
- по суммарному показателю загрязнения (Zc):
Zс = ∑(Kci + … + Kcn) – (n – 1),
где Kci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения; Kcn —
коэффициент концентрации n-го компонента загрязнения; n — число определяемых (учитываемых при расчете суммарного показателя вредности) веществ.
116
Таблица 7.1. Ориентировочная оценочная шкала опасности
загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (Zс)
Категория
загрязнения почв
Величина
Zс
Умеренно опасная
Опасная
16—32
32—128
Допустимая
Чрезвычайно
опасная
> 16
> 128
Изменение показателей здоровья
на селения в очагах загрязнения
Наиболее низкий уровень заболеваемости детей
и минимум функциональных отклонений
Увеличение общего уровня заболеваемости
Увеличение общего уровня заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими
заболеваниями, нарушениями функционирования
сердечно-сосудистой системы
Увеличение заболеваемости детского населения,
нарушение репродуктивной функции женщин
(увеличение случаев токсикоза при беременности,
преждевременных родов, мертворождаемости,
гипотрофий новорожденных)
Таблица 7.2. Степень загрязнения почв и грунтов химическими веществами
Уровни содержания
Категория загрязнения почв по Zc
Кадмий1)
Свинец1)
Ртуть
Мышьяк1)
Цинк1)
Медь1)
Никель1)
Хром
Ванадий
Сурьма
Марганец
Суммарный показатель конц. Zc
Фтор водорастворим.
Сернистые соединения 2)
Бенз(а)пирен
Бензол
Толуол
Ксилолы
Альфа-метилстирол
Стирол
Нефть и нефтепродукты
Хлорированные углеводороды 3), ПДК
Менее
ПДК (ОДК)
чистые
Уровень загрязнения
низкий
средний
высокий
Умеренно
Опасная
опасная
Валовое содержание (мг/кг)
< 0,5—2
(0,5) 2—3
3—5
5—10
< 65—130 (65) 130—150 150—250
250—600
< 2,1
2,1—3
3—5
5—10
< 2—10
(2) 10—20
20—30
30—50
< 55—220 (55) 220—450 450—900
900—1 800
< 33—132 (33) 132—200 200—300
300—500
< 20—80
(20) 80—160
160—240
240—500
< 90
90—150
150—250
250—350
< 150
150—225
225—300
300—450
< 4,5
4,5—9
9—18
18—25
< 1 500
1 500—2 000 2 000—3 000 3 000—4 000
Допустимая
< 8 ед.
< 10
8—16 ед.
10—15
16—32 ед.
15—25
< 160
< 0,02
< 0,3
< 0,3
< 0,3
< 0,5
< 0,1
160—180
0,02—0,1
0,3—0,6
0,3—10
0,3—3
0,5—3
0,1—5
180—250
0,1—0,25
0,6—1
10—25
3—15
3—10
5—20
< 300
300—1 000
< ПДК
1—5
1)
очень
высокий
Очень
опасная
> 13
> 600
> 10
> 50
> 1800
> 500
> 500
> 350
> 450
> 25
> 4 000
32—128 ед. > 128
25—50
> 50
250—380
0,25—0,5
1—3
25—50
15—25
10—50
20—50
> 380
> 0,5
>3
> 50
> 25
> 50
> 50
1 000—3 000 3 000—5 000 > 5 000
5—25
25—50
> 50
Интервал ОДК для почв и грунтов с различными физико-химическими свойствами согласно ГН 2.1.7.020-94 (Доп. № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91).
2)
В пересчете на серу.
3)
В т. ч. хлорсодержащие пестициды ДДТ, ГХЦГ, 2,4-Д и др.
117
По степени загрязнения почвы и грунты подразделяют на очень
сильно загрязненные; сильно загрязненные; среднезагрязненные; слабо
загрязненные; чистые.
Степень опасности загрязнения почвы (грунта) — показатель, определяющий кратность превышения ПДК (ОДК). Опасность тем выше, чем больше кратность превышения ПДК (ОДК) и чем выше
класс опасности контролируемого вещества, его растворимость в воде, подвижность в почве (грунте) и
чем больше мощность загрязненного слоя.
Коэффициент концентрации загрязнения почвы Нс вычисляется по
формуле
Hc = C/Cф или Hc = C/CПДК,
где С — общее содержание загрязняющих веществ; Сф — среднее фоновое содержание загрязняющих веществ; СПДК — предельно допустимое содержание загрязняющих веществ.
К приоритетным загрязняющим веществам, подлежащим обязательному нормированию, относятся бенз(а)пирен, полихлорированные бифенилы, хлорорганические пестициды, гексахлорбензол, нефтепродукты.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Какой критерий используется для гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами?
2. Что учитывается при определении ПДК химических веществ в почве?
3. От чего зависит степень опасности загрязнения почв?
7.3. Отходы производства и потребления
Использование человеком и вовлечение ресурсов (природных веществ) в производство связано с образованием побочных продуктов, отходов. Все виды отходов, образующихся в результате деятельности человека, классифицируют на отходы производства и потребления (рис. 7.7).
Отходы производства:
1) остатки сырья, материалов,
готовой продукции, образовавшиеся в технологическом
процессе и полностью или
частично утратившие свои потребительские свойства;
2) побочные продукты физикохимической переработки сырья, получение которых не
является целью технологического процесса
Отходы
Отходы потребления: различные изделия, комплектующие материалы, детали и прочее, которые
по каким-либо причинам непригодны для дальнейшего использования
Бытовые отходы:
Отходы промышленного потребления: вышедшее из строя пищевые остатки,
оборудование, металлолом,
изношенные издеотработавшие свой временный лия бытового наресурс (или технически и мозначения (обувь,
рально устаревшие) изделия
макулатура), разтехнического назначения из
личного вида тара
различных материалов
Рис. 7.7. Классификация отходов
118
Отходы производства классифицируют:
– по стадиям технологического процесса (добыча, переработка и т. д.);
– способу переработки (термическая, химическая и т. д.);
– отраслевому признаку (топливно-энергетический комплекс, транспортный и т. д.);
– направлению утилизации (в качестве вторичных материальных
или энергетических ресурсов);
– классам опасности.
Класс опасности отходов устанавливается по степени возможного
вредного воздействия на окружающую природную среду (далее — ОПС)
при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с критериями (табл. 7.3).
Таблица 7.3. Класс опасности отходов для ОПС [23]
Степень вредного
воздействия на ОПС
Очень высокая
Высокая
Средняя
Низкая
Очень низкая
Критерий отнесения опасных отходов
к классу опасности для ОПС
Экологическая система необратимо нарушена.
Период восстановления отсутствует
Экологическая система сильно нарушена. Период
восстановления не менее 30 лет после полного
устранения источника вредного воздействия
Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника
Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3-х лет
Экологическая система практически не нарушена
Класс
опасности
I класс
II класс
III класс
IV класс
V класс
Примечание. Отнесение отходов к классу опасности для ОПС может осуществляться расчетным или экспериментальным методами. В случае отнесения производителями отходов отхода расчетным методом к V классу опасности необходимо
его подтверждение экспериментальным методом. При отсутствии подтверждения
V класса опасности экспериментальным методом отход может быть отнесен к
IV классу опасности. Отнесение отходов к классу опасности для ОПС расчетным методом осуществляется на основании показателя (K), характеризующего степень
опасности отхода при его воздействии на ОПС, рассчитанного по сумме показателей
опасности веществ, составляющих отход (далее — компоненты отхода), для ОПС
(Ki). Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливаются по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки или по
результатам количественного химического анализа. Показатель степени опасности
компонента отхода (Ki) рассчитывается как соотношение концентраций компонентов
отхода (Сi) с коэффициентом его степени опасности для ОПС (Wi). Коэффициентом
степени опасности компонента отхода для ОПС является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативных воздействий на ОПС. Размерность коэффициента степени опасности для ОПС условно принимается как миллиграмм на килограмм (мг/кг). Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для ОПС по каждому
из них устанавливается степень его опасности для ОПС для различных природных
сред в соответствии с Приказом МПР России от 15.06.2001 № 511 «Об утверждении
критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды».
119
Правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека и окружающую природную
среду, а также вовлечения таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья определяет ФЗ «Об отходах
производства и потребления» [29]. В связи с изменениями в законодательстве об отходах производства и потребления, внесенных Федеральным законом от 30 декабря 2008 г. № 309-ФЗ, понятие «опасные отходы» заменено на «отходы 1—4 класса опасности».
Количество отходов, образующихся в процессе переработки или использования исходных материалов, может быть определено двумя методами: 1) материального баланса и 2) при помощи удельных показателей по данным о потреблении или выпуска продукции. Общая формула
определения количества отходов (Nотх, т/год):
Nотх = n (1 – М),
где n — расход материала; М — средневзвешенный коэффициент материала, например:
– черный металл
— стружка (15 %);
– цветной металл
— стружка (10 %);
– электроды
— огарки (15 %);
– лакокрасочные материалы (ЛКМ) — остаток ЛКМ в таре (0,01 %).
Для определения количества отходов предприятий электрических сетей, ТЭС, проектных и других организаций электроэнергетики используют
соответствующую отрасли методику (прил. 4).
Примечание. В прил. 4 приведена методика расчета количества основных видов отходов, образующихся на предприятиях электрических сетей.
По данным Ростехнадзора, в 2009 г. на территории РФ образовалось 3 505,0 млн т отходов производства и потребления (в Республике
Коми в 2010 г. — 6,579 млн т отходов производства и потребления).
Значительную долю образовавшихся отходов (96 %) составляют отходы
V класса опасности, доля отходов IV класса опасности — 3,7 %, на долю
отходов I—III класса приходится 0,3 % (рис. 7.8).
Наибольшее количество отходов в 2009 г. возникло [28]:
– при добыче угля и горючих сланцев — 1 871,1 млн т;
– добыче рудных полезных ископаемых — 676,7 млн т;
– добыче нерудных полезных ископаемых — 135,4 млн т;
– проведении землеройных работ грунта, незагрязненного опасными веществами, — 216,7 млн т.
В результате низкой степени вторичного использования и обезвреживания отходов значительное количество накопленных отходов находится, как правило, на промышленных площадках предприятий (на конец 2009 г. на территориях, принадлежащих предприятиям, размещено
31,8 млрд т отходов).
120
5
4
3,5
3,0
3,9
100
3,8
3,5
3
2
1
0
57,9
42,2
39,7
2005
2006
2007
50,5
2008
75
50
47,4
2009
25
0
Рис. 7.8. Динамика образования утилизации отходов производства
и потребления в РФ в 2005—2009 гг.:
объем образования отходов, млрд т;
использовано и обезврежено отходов, %
Для подготовки обоснованных предложений по обращению с отходами в рамках расходов на
реализацию долгосрочной республиканской целевой программы «Развитие научной и инновационной
деятельности в Республике Коми (2010—2012 гг.)» в 2011 г. запланировано выполнение научноисследовательской работы «Разработка концепции (программных мероприятий) по обращению с отходами производства и потребления в Республике Коми».
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Раскройте понятия: отходы, отходы производства и потребления, опасные
отходы, обращение с отходами, использование отходов, вид отходов, размещение
отходов, хранение (складирование) отходов, захоронение отходов, лимит на размещения отходов, объект для размещения отходов, временное накопление отходов на
промплощадке, норматив образования отходов, паспорт опасного отхода.
2. Охарактеризуйте структуру отходов в РФ.
3. На какие классы по степени воздействия вредных веществ на организм человека подразделяют отходы?
4. Перечислите нормативные документы, регламентирующие деятельность по
обращению (накопление, хранение и т. д.) с отходами.
5. Перечислите способы временного хранения отходов (по классам опасности).
6. Назовите требования, предъявляемые к местам временного складирования
отходов на территории предприятия и его подразделений.
7. Перечислите виды ответственности за невыполнение требований нормативных документов по обращению с отходами.
8. Приведите требования по обращению с отходами: отработанные масла и
маслосодержащие отходы, ртутьсодержащие лампы, аккумуляторные батареи с
электролитом, отработанных резинотехнических изделий.
9. Распределите по классам опасности отходы: ртутьсодержащие лампы, отработанные аккумуляторные батареи с не слитым электролитом, покрышки отработанные, мусор бытовых помещений, смет с территории, серная кислота аккумуляторных
батарей, отработанное масло (моторное, индустриальное, трансмиссионное),
фильтры отработанные промасленные.
10. Какое воздействие оказывает ртуть на организм человека?
11. Какое воздействие оказывает серная кислота на организм человека?
12. Что обозначает последняя цифра кода отхода (например: «3533010013011.
Ртутные пампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки отработанные и брак»)?
121
7.4. Характеристика теплоэлектроцентрали
как источника образования отходов
Примечание. Все подразделения теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) рассматриваются на уровне цеха: топливно-транспортный, котельный, турбинный, химический,
ремонтно-строительный, ремонтно-механический, электроцех, цех тепловой автоматики и измерений [24].
Топливно-транспортный цех — осуществляет прием и хранение топлива; перелив жидкого топлива в баки; обеспечение котельного цеха
топливом; зачистку мазутных баков, баков с дизельным топливом; сбор
проливов мазута; транспортные и хозяйственные работы (дополнительно сбор и сдачу металлического лома, накапливаемого на территории);
установку очистки поверхностных стоков от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Образование отходов обусловлено выполнением операций, связанных с зачисткой мазутных баков, решеток фильтров очистки
мазута, переливом мазута и масла в емкости, использованием масел,
регенерацией фильтров очистки природного газа, очисткой поверхностных сточных вод, а также эксплуатацией транспортных средств.
Назначение котельного цеха — получение пара и горячей воды. Цех
оборудован паровыми и водогрейными котлами (используемое топливо:
природный газ, мазут, уголь, природный газ). При наладке, ремонте,
техническом обслуживании, эксплуатации котельного и вспомогательного оборудования используются масла с присадками и без них; смазки
(литол, солидол, тавот и др.). При использовании твердых видов топлива котлоагрегаты снабжаются пылеулавливающим оборудованием —
циклонами и электрофильтрами. При очистке основного оборудования
от накипи и отложений применяются химические промывки. Для этого
применяют растворы неорганических кислот (соляной, серной, плавиковой), органические соединения (адипиновая, дикарбоновая, ортофталевая, лимонная кислоты, моноаммоний цитрат и др., комплексоны, моющие препараты, а также ингибиторы коррозии — уротропин, каптакс,
ПБ-5). Для защиты оборудования от стояночной коррозии используются
как «мокрые» методы консервации (заполнение котла растворами гидразина, смесью аммиака и нитрита натрия, маслом и др.), так и сухие
методы (заполнение котла газообразным азотом и др.). Для очистки наружных поверхностей котлов и особенно регенеративных воздухоподогревателей используют различные методы:
- обмывку технической водой (реже щелочными растворами);
- обдувку острым и перегретым паром;
- импульсную обдувку.
Образование отходов в цехе обусловлено применением масел, герметиков, очисткой внутренних и наружных поверхностей основного оборудования. Основными отходами являются отработанные масла, зола
ТЭЦ, шлам от очистки котлов, шлам нейтрализации, отходы от исполь122
зования герметика, окалина при чистке фильтров природного газа, отходы теплоизоляции.
Турбинный цех — предназначен для выработки электроэнергии, получаемой при расширении пара высокого давления в проточной части
паровой турбины, а также отпуск тепла для теплоснабжения промышленных и коммунально-бытовых потребителей. Проточная часть турбины подвергается периодической очистке (один раз в четыре года) пневматическим способом или путем промывки водой. При эксплуатации турбин в маслобаках накапливается отстой масла. Образование отходов в
цехе обусловлено применением масел и проведением зачисток проточной части паровых турбин и маслобаков. Основными отходами являются
отработанное турбинное масло, компрессорное масло, эмульсия от
маслоловушки компрессорной, окалина, шлам регенерации масла, отработанные регенерационные материалы (фильтры, силикагель, цеолит),
конденсат, содержащий нефтепродукты.
Назначение химического цеха — обеспечение качества технической
воды, исходной воды, забираемой из водотоков (водоемов) для подготовки растворов и использования их в системе очистки котлов и поверхностей нагрева, для обеспечения очистки сточных вод от взвешенных веществ и качества очистки стоков на выпусках в открытые водные объекты. Химическая очистка воды осуществляется в несколько ступеней и
включает предварительное ее осветление с применением коагулянта и
флокулянта, пропускание через механические катионитовые и анионитовые фильтры (используемый материал механических фильтров — кварцевый песок, антрацит; ионитовых фильтров — сульфоуголь (СК-01, СК2), катиониты КУ-2 и КУ-2-8 в Na-форме, анионит АВ-17-8 и др.). На некоторых ТЭЦ в составе цеха функционируют установка очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов и механических примесей и установка
очистки конденсата водяного (острого) пара, используемого для подогрева мазута при его хранении в баках (резервуарах). Осадок из приемных
баков и флотатора собирается в бункере сбора осадка, из которого вывозится в золошламоотвал; при отсутствии такового вывозится в лицензированную организацию для обезвреживания. Всплывающие нефтепродукты собираются в баке сбора нефтепродуктов и насосом перекачиваются в приемную емкость мазута ТТЦ. Очищенная вода сбрасывается в
городскую систему канализации. Для установки характерны следующие
отходы: осадки очистных сооружений (ОС), всплывающие нефтепродукты
нефтеловушек, промасленная ветошь. Основными отходами в цехе являются иониты, шлам гидроксидов цветных металлов и отработанные
масла. Отходами ионитов являются в основном аниониты. Иониты, выносимые из ионнообменных аппаратов при регенерации потоком продувочной воды, обычно удаляются в канализацию, а на отдельных ТЭЦ направляются на установку очистки поверхностных сточных вод, где они
улавливаются и рассматриваются совместно с другими взвешенными
веществами как осадки сточных вод. Шлам гидроксидов цветных метал123
лов образуется при осветлении воды с применением коагулянтов и флокулянтов; собирается из осветлителей при их периодической зачистке.
В состав химцеха входит химическая лаборатория, все отработанные реактивы (растворы) сливают в раковину, по возможности нейтрализуя (смешивая кислые и щелочные растворы). Отработанные растворители (тетрахлорид углерода, бензол, н-гексан и др.) собирают в бутыль и периодически сливают в приямок сбора нефтесодержащих стоков. При очистке стоков растворители переходят в состав всплывающих
нефтепродуктов. При отсутствии возможности для сжигания отработанные растворители сдают для регенерации в лицензированную организацию или вывозят в лицензированную организацию для обезвреживания.
Отработанная тара из-под реактивов промывается, высушивается и используется для нужд лаборатории (для приготовления растворов, хранения материалов, личных нужд). В процессе использования реактивов
(один раз в три года) образуются отработанные материалы, содержащие
ртуть, а также ртутные термометры. При наличии на ТЭЦ оборотных
систем использования воды, предусматривающих применение градирен,
возможно образование отходов вследствие очистки продувочных вод и
периодических обработок поверхностей нагрева теплообменников (конденсаторов) и градирен. Кроме того, отходы образуются при периодической зачистке баков условно чистых вод, промежуточных резервуаров
для сбора стоков, содержащих отработанные ионообменные смолы и
фильтрующие материалы механической очистки воды.
К химическому цеху относится и установка нейтрализации обмывочных вод наружных поверхностей нагрева. Для обмывки применяется
техническая вода. Обмывочные воды подаются в приемный бак и далее
в бак-нейтрализатор. В качестве нейтрализующего реагента предусматривается кальцинированная сода или известковое молоко. Основными
видами отходов химического цеха являются шлам от очистки котлов на
ТЭЦ, нефтепродукты, промасленная ветошь, шлам гидроксидов цветных
металлов, отработанные масла, растворители (бензол, тетрахлорид углерода и др.), материалы, содержащие ртуть, ртутные термометры.
На канализационных очистных сооружениях хозфекальных (бытовых) стоков (обычно относящихся к химцеху) производится очистка от
взвешенных веществ минерального происхождения в песколовке и органического происхождения в отстойниках. Последующая биологическая
очистка стоков осуществляется в биофильтрах, а дезинфекция стоков —
в контактном резервуаре. Доочистка стоков проводится в песчаных
фильтрах. Для канализационных очистных сооружений (КОС) характерны следующие отходы: отработанные масла, промасленная ветошь,
осадок с песколовок, ил очистных сооружений (ОС) хозбытовых стоков.
Электроцех — обеспечивает электроснабжения основных и вспомогательных цехов и распределение электроэнергии между потребителями. Основной структурной единицей цеха является трансформаторная
подстанция. На подстанциях ТЭЦ установлены масляные трансформа124
торы типа ТМ, ТЗС, ТДН, ТД, ТДТНГ, ЗРОМ, РДМР и др., а также масляные выключатели марок МКП-10, У-110, С-35, МКП-35, ВКШ-10, ВМП-10,
К-5М, МГ-10 и др. Для заливки трансформаторов и выключателей используют следующие масла: Т-1500, ГК, Т-750, ТМП; масла без присадок. В цехе имеются закрытые аккумуляторы марок СН720, СН14,
СН504, СН1008 и др. Цех принимает и временно хранит поступающие и
отработанные люминесцентные лампы (трубчатые — типа ЛБ и для наружного освещения — типа ДРЛ). Для водородного охлаждения генераторов в некоторых цехах устанавливают электролизеры. Периодически
цех проводит работы по проверке изоляции кабелей (подземных и наружных), их замене и ремонту. Образование отходов в цехе обусловлено применением трансформаторных масел, аккумуляторов (с электролитами), люминесцентных ламп и повреждением кабелей. Основными
отходами являются отработанные трансформаторное масло, аккумуляторы и электролиты, люминесцентные лампы, щелочные растворы из
электролизеров, а также обрезки кабеля.
Цех централизованного ремонта — осуществляет ремонтные работы, в основном в котельном и турбинном цехах. При этом используются
черные и цветные металлы, сварочные электроды, масла смазки. На
балансе цеха может находиться автотранспорт: автопогрузчики, авто- и
(или) электрокары. Кроме ремонтов, цех может проводить работы по
очистке котлов и газоходов от золо-сажевых отложений. В число отходов
входят остатки металлов, огарки электродов, отработанные масла, золосажевые отложения, шины с тканевым и металлическим кордом.
Назначение ремонтно-механического цеха — изготовление запасных
частей для основного и вспомогательного оборудования. Цех располагает станками для инструментальной обработки металлов: токарными,
фрезерными, строгальными, долбежными, заточными, сверлильными.
Для охлаждения режущих инструментов и обрабатываемых материалов
используются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ); для доливки в
станки используются индустриальные масла. Отходы образуются в виде
стружки и лома металлов, отработанных СОЖ, остатков абразивных кругов и абразивной пыли, уловленной в пылеочистном оборудовании.
Назначение ремонтно-строительного цеха — выполнение работ по
ремонту помещений, мелкий ремонт и подсобно-хозяйственные работы.
Основные сырьевые материалы: доски (обрезные и необрезные), цемент, песок, линолеум и другие стройматериалы, черный металл, трубы,
батареи, стекло. Обычно такой цех располагает станками рейсмусными,
фуговочными, фрезерными, сверлильными, универсальными, комбинированными. Цех может иметь свой транспорт. Для выполнения лакокрасочных и других работ в цех поступают лаки, эмали, белила, пигменты,
клеи. Отходы в цехе образуются вследствие использования в станках и
транспорте масел, обработки древесины, применения лакокрасочных
материалов, замены стекол и линолеума, ремонта и замены тепловых
батарей, эксплуатации транспорта и др. Основными отходами являются
125
опилки и стружки, кусковые отходы древесины, отработанные масла,
жестяные банки из-под краски, шины с тканевым и металлическим кордом, обрезки линолеума, бой стекла, мусор промышленный (строительный), отработанные аккумуляторы, отработанные электролиты, лом и
стружка черных металлов, лом чугуна.
Цех тепловой автоматики измерений — осуществление автоматического контроля и регистрации параметров работы основного оборудования. Отходами в цехе являются исчерпавшие срок эксплуатации (7—
8 лет) потенциометры и другие приборы (лом черных металлов), драгоценные металлы (входят в состав приборов), использованная диаграммная бумага (срок хранения — 3 года).
Медпункт и столовая — оказание оперативной медицинской помощи
и обеспечением питанием работников ТЭЦ. Для подразделения характерны следующие отходы (отходы медпункта): шприцы одноразовые после дезинфекции, отработанный перевязочный материал, фасовки изпод реактивов. Основным отходом столовой являются пищевые отходы.
?
?? Вопрос для самоконтроля ???
1. Охарактеризуйте состав отходов подразделений теплоэлектроцентрали.
7.5. Охрана литосферы
Почва — один из главных объектов окружающей среды, основной
источник получения продуктов питания, жизнеобеспечения и жизнедеятельности человека, среда обитания и источник существования растений, животных, микроорганизмов, это основное связующее звено биосферы, первооснова экономического и социального развития, благосостояния общества. Почвы России — главное ее национальное достояние.
Состояние почв оказывает воздействие на окружающую среду и природные ресурсы, уровень экономического и социального развития государства, здоровье человека. Хозяйственная или иная деятельность, которая оказывает или может оказать негативное воздействие на почвы,
планируется и осуществляется при условии проведения мероприятий по
охране почв. Без решения проблем охраны почв невозможно устойчивое
развитие биосферы, безопасность и благополучие нынешнего и будущих поколений людей, функционирования биосферы в целом.
Под охраной почв понимают комплекс мер, направленных на предотвращение загрязнения, деградации почв, на поддержание ее экологического состояния и плодородия.
К мероприятиям по охране почв относятся:
1) восстановление и улучшение состояния почв при проведении рекультивации нарушенных (деградированных) земель;
2) улучшение состояния почв при проведении рекультивации малопродуктивных земель и земель, предназначенных для озеленения;
126
3) создание почвозащитных лесных насаждений;
4) проведение других мероприятий, направленных на предотвращение и ликвидацию негативных воздействий на почвы (природных и антропогенных).
Решение проблем защиты литосферы от промышленных отходов
возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств), которые должны обеспечить:
– комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов;
– создание и выпуск продукции с учетом требований повторного ее
использования;
– переработку отходов производства и потребления с получением
товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;
– использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;
– создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.
Производственные отходы следует хранить в специально отведенном на территории предприятия месте в количествах, согласованных с
местными органами исполнительной власти и территориальными органами Федеральной службы (ФС) по надзору. По мере накопления все
отходы должны утилизироваться или вывозиться в места, специально
установленные территориальными органами ФС по надзору. Приемка и
выдача топливно-смазочных материалов должна быть организована без
попадания их в канализацию, почву, водоемы. Места для проведения
смазочных работ должны быть организованы таким образом, чтобы исключить загрязнение почв и поверхностного стока, и оснащаться емкостями для сбора отработанных масел и фильтров 3.
К основным методам переработки отходов относят методы ликвидации отходов, обеспечивающие улучшение санитарно-гигиенической
обстановки, и методы, позволяющие полностью или частично использовать вторичные ресурсы. Это:
– переработка отходов — технологическая операция или совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов товарной продукции;
– утилизация отходов — технологическая операция, включающая
все виды использования отходов (в качестве топлива, полива земель,
закладки выработанного горного пространства и т. д.) (табл. 7.4);
– обезвреживание отходов — технологическая операция или совокупность операций, в результате которых первичное токсичное вещество
или группа веществ превращаются в нейтральные нетоксичные и неразлагающиеся соединения.
3
Подробно о правилах обращения с отходами см. инструкции и технологические регламенты по
обращению с опасными отходами, которые можно найти по адресу http://www.solidwaste.ru.
127
Таблица 7.4. Использование отходов в качестве сырья
Отходы
Золошлаковые
Использование (способ переработки)
Использование: 1) при производстве бетона для замены части цемента и наполнителя; для искусственных наполнителей типа глинозольного керамзита, зольного гравия, шлакогранулята, азурита, аглопоритового гравия; кирпича и шлакоблоков; 2) в дорожном строительстве — при отсыпке дорожного полотна, при обваловывании дамб
Ртутьсодер- Способ переработки: термическая демеркуризация (испарение ртужащие
ти под действием высоких температур и последующая конденсация
ее паров; технология водной отмывки), реагентные способы
Макулатура
Использование: для производства тароупаковочной бумаги и картона, санитарно-гигиенической и газетной бумаги; писчепечатных видов бумаги, обойной бумаги; строительных материалов (мягких
кровельных и изоляционных: пергамин, толь, рубероид), плиточных
облицовочных материалов и т. д.
Отходы дре- Использование: 1) в производстве древесностружечных плит, техвесины
нологической щепы и древесных плит (древесностружечных и древесноволокнистых), фанеры и картона; корпусов различных приборов; товаров культурно-бытового назначения хозяйственного обихода (мебель, посуда, спортинвентарь, игрушки); 2) в качестве топлива; 3) в качестве средства, улучшающего структуру почвы; 4) в
качестве поглотителя масло- и нефтепродуктов при уборке территорий и помещений
Волокнистые Использование: при изготовлении продукции в виде пакли, ваты
мебельной и технической. Уничтожение: путем сжигания или выбрасывания на свалки
РезинотехИспользование: при производстве шин и резинотехнических изденических из- лий; при приготовлении асфальтовых смесей и битумных мастик;
делий
для выпуска различных материалов строительного назначения (резиновые элементы кровли, резиновые плиты для полов, подрельсовые прокладки), а также аксессуаров для автомобилей и автобусов
(резиновые коврики, ковры для салона, брызговики и др.), колес для
хозяйственных тележек; как средства для укрепления откосов дорог, дамб, берегов водоемов и др. Способ переработки: сжигание,
термический и каталитический крекинга, пиролиз, разложение резины под действием озона, кислорода и других химических реагентов
Полимерные:
А) полиэтиле Переработка во вторичный гранулят для последующего использоновые
вания в производстве дренажных труб (в т. ч. гофрированных), пленок для сельскохозяйственного применения, литьевых изделий для
сантехники, транспортной тары в виде ящиков для фруктов и овощей и т. д. Могут применяться также в качестве связующего при изготовлении композиционных материалов на основе древесных, бумажных и текстильных отходов
Б) поливинил- Используют в дорожном строительстве, а также для получения жехлоридные
сткого винипласта, линолеума и других изделий
В) полистиПрименяют для изготовления облицовочных листов, товаров нарольные
родного потребления и других изделий
Основными направлениями ликвидации и переработки твердых
промышленных отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захоронение на полигонах, сжигание, складирование и хранение на территории промышленного предприятия до появления новой технологии переработки их в полезные продукты (сырье) [8]. Переработка отходов на
полигонах предусматривает использование физико-химических методов:
128
термическое обезвреживание с утилизацией теплоты, демеркуризацию
ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов, прокаливание песка и формовочной земли, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение.
К числу важнейших направлений в охране природных, и в т. ч. земельных ресурсов, относят рекультивацию земель — комплекс работ,
направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды [15].
Нарушенные земли — земли, утратившие свою хозяйственную ценность или являющиеся источником отрицательного воздействия на ОС в связи с нарушением почвенного покрова, гидрологического
режима и образованием техногенного рельефа в результате производственной деятельности человека.
Процесс, происходящий при добыче полезных ископаемых, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ и
приводящий к нарушению почвенного покрова, гидрологического режима
местности, образованию техногенного рельефа и другим качественным
изменениям состояния земель, называется нарушением земель. Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, в т. ч. прилегающие
земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в
результате отрицательного воздействия нарушенных земель, а также земли, нарушенные при проведении строительных, мелиоративных, лесозаготовительных, геологоразведочных, эксплуатационных, проектно-изыскательских и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова.
Различают два основных этапа рекультивации:
1. Технический — этап рекультивации земель, включающий их подготовку для последующего целевого использования в народном хозяйстве.
Этот этап включает: планировку (выравнивание поверхности нарушенных
земель, выполаживание откосов, отвалов и бортов карьера), формирование
откосов, снятие, транспортирование и нанесение почв и плодородных пород на рекультивируемые земли, при необходимости — коренная мелиорация, строительство дорог, специальных гидротехнических сооружений и др.
2. Биологический — этап рекультивации земель, включающий мероприятия по восстановлению их плодородия, осуществляемые после
технической рекультивации. К нему относится комплекс агротехнических
и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление
флоры и фауны.
В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации
земель, различают несколько направлений рекультивации (ГОСТ
17.5.1.01-83 [15]): сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рыбохозяйственное,
водохозяйственное,
рекреационное,
санитарногигиеническое, строительное (табл. 7.5).
129
Таблица 7.5. Классификация нарушенных земель по направлениям рекультивации
в зависимости от видов последующего использования в народном хозяйстве
Направление рекультивации нарушенных земель
Сельскохозяйственное
Лесохозяйственное
Водохозяйственное
Рекреационное
Природоохранное и санитарно-гигиеническое
Строительное
Вид использования
рекультивированных земель
Пашни, сенокосы, пастбища, многолетние насаждения
Лесонасаждения общего хозяйственного и полезащитного назначения, лесопитомники
Водоемы для хозяйственно-бытовых, промышленных
нужд, орошения и рыбоводческие
Зоны отдыха и спорта: парки и лесопарки, водоемы
для оздоровительных целей, охотничьи угодья, туристические базы и спортивные сооружения
Участки природоохранного назначения: противоэрозионные лесонасаждения, задернованные или обводненные участки, участки, закрепленные или законсервированные техническими средствами, участки самозарастания — специально неблагоустраиваемые для использования в хозяйственных или рекреационных целях
Площадки для промышленного, гражданского и прочего строительства, включая размещение отвалов отходов производства (горных пород, строительного мусора, отходов обогащения и др.)
Рекультивация загрязненных нефтью земель проводится в зависимости от характера их загрязнения:
– умеренное загрязнение может быть ликвидировано путем активизации процессов самоочищения агротехническими приемами (внесением удобрений, поверхностной обработкой и глубоким рыхлением и т. д.);
– сильное загрязнение ликвидируется путем проведения специальных мероприятий, способствующих созданию аэробных условий и активизации углеводородокисляющих процессов.
На техническом этапе проводят снятие замазученного грунта до
глубины, где величина содержания нефтепродуктов не превышает 5 %.
Снятый грунт транспортируют его к месту временного хранения с целью
дальнейшей переработки. Для создания поглотительного экранирующего слоя, а также незагрязненного грунта для общего рекультивационного
слоя на образовавшуюся выемку завозят известняковую муку и смешивают в соотношении 1:5—10 (известняковая мука — незагрязненный
грунт). Биологический этап включает: внесение навоза (компостов); внесение биопрепаратов; комплекс работ для посева с повышенной нормой
высева однолетних и многолетних трав.
При рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами,
значительное внимание уделяется поддержанию и образованию в почве
труднорастворимых соединений. Для этого проводят известкование,
вносят органические соединения, удаляют загрязненный слой, используют искусственные (ионообменные смолы, полистирол и др.) и природные (торф, мох, черноземные почвы, сапропель) адсорбенты.
130
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Поясните необходимость охраны почв. Что включает в себя охрана почв и
земель?
2. Перечислите переработки отходов.
3. Приведите примеры использования отходов в качестве источника сырья.
4. Раскройте понятия: рекультивация, нарушенные земли, нарушение земель.
5. Перечислите и охарактеризуйте основные этапы рекультивации.
6. Перечислите направления рекультивации.
7. Охарактеризуйте основные направления рекультивации почв, загрязненных
нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами.
" Выводы по главе 7
3 Нормирование качества почв преследует цель обеспечения охраны как самих
почв, так и соприкасающихся с почвами сред — грунтовых и подземных вод, а также
атмосферного воздуха. В России нормирование качества почв направлено в первую
очередь на охрану почв сельскохозяйственных угодий и, следовательно, на обеспечение охраны здоровья населения.
3 При установлении нормативов качества почв в России учитывается вероятность миграции вредных веществ в соприкасающиеся с почвой среды.
3 Для предотвращения загрязнения почвы установлены предельно допустимые концентрации в зависимости от пути миграции химических веществ в определенные среды (зеленую массу и плоды растений, в атмосферу, воду и др.), так называемая ПДКп.
3 Оценка загрязнения почв (в т. ч. производственных площадок) проводится
преимущественно на основе определения суммарного показателя загрязнения.
3 Защита почвы, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от загрязнения их твердыми и жидкими отходами проводится путем сбора и складирования
промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах. На полигоны не принимаются: радиоактивные отходы; отходы, для которых разработаны эффективные
методы извлечения металлов и других веществ; древесные отходы (опилки, тара и т.
д.); производственные и строительные отходы; нефтепродукты, подлежащие регенерации.
3 Наиболее острой в Российской Федерации остается проблема образования и
утилизации отходов. На решение этой проблемы направлена федеральная целевая
программа «Отходы производства и потребления (2008—2012 годы)», цель которой
— предотвращение отрицательного воздействия отходов на ОС и здоровье человека на основе сокращения образующихся отходов и их максимального вовлечения в
хозяйственный оборот в качестве источника вторичных материальных и энергетических ресурсов, сохранение и экономия первичных природных ресурсов, сокращение
количества отходов, подлежащих захоронению и уничтожению, на основе создания в
Российской Федерации нового вида экономической деятельности, объединяющего
сбор, транспортирование, переработку и утилизацию отходов.
Рекомендуемая литература
1. Экология энергетики [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов / ред. В. Я. Путилов. — М. : Изд-во МЭИ, 2003. — 718 с.
131
Глава 8. УПРАВЛЕНИЕ ОХРАНОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
8.1. Основы управления охраной окружающей среды
Повышение уровня экологической безопасности, охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в настоящее время являются одними из основных направлений науки и технологий в различных отраслях промышленности. Под охраной окружающей среды понимают систему мер, направленных на предупреждение отрицательного влияния человеческой деятельности на окружающую среду, сохранение и восстановление природных богатств, обеспечение благоприятных и безопасных условий жизни человека. Экологический контроль — вид деятельности государственных и общественных
органов по наблюдению за состоянием окружающей природной среды,
ее изменениями под влиянием хозяйственной и иной деятельности, по
проверке выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению природы,
соблюдению требований природоохранного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. Система экологического
контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного экологического контроля.
Государственный экологический контроль представляет собой один
из видов административно-управленческой деятельности и предполагает
не только сбор и анализ необходимой информации, но и проверку соблюдения экологических требований и нормативов субъектами природопользования, выявление нарушений экологического законодательства.
Производственный экологический контроль осуществляется экологической службой предприятий, организаций и учреждений (должностными лицами, лабораториями, отделами и т. д. по охране окружающей
среды), деятельность которых связана с использованием природных ресурсов или оказывает влияние на окружающую природную среду. Задача производственного экологического контроля — проверка выполнения
планов и мероприятий по охране природы и оздоровлению окружающей
среды, рациональному использованию и воспроизводству природных
ресурсов, соблюдения нормативов качества окружающей природной
среды, выполнения требований экологического законодательства на
конкретном предприятии, в организации, учреждении.
Общественный экологический контроль осуществляется общественными объединениями и иными некоммерческими организациями в
соответствии с их уставами, а также гражданами в соответствии с законодательством.
Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду — важные составляющие экологического контроля. Экологическая экс132
пертиза — это установление соответствия намечаемой хозяйственной (и
иной) деятельности экологическим требованиям и допустимости реализации объекта экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и
связанных с ними социальных, экономических и иных последствий. Экологическая экспертиза может быть государственной и общественной. Оценка
воздействия на окружающую среду (ОВОС) — процедура учета экологических требований законодательства РФ при подготовке и принятии решений о социально-экономическом развитии общества. Она организуется и
осуществляется с целью выявления и принятия необходимых и достаточных мер по предупреждению возможных неприемлемых для общества
экологических и связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации хозяйственной и другой деятельности.
Большое значение в достижении эффективности управления охраной окружающей среды имеет проектирование в составе многоцелевой
системы управления предприятием подсистемы «управление охраной
окружающей среды». Под управлением в сфере природопользования и
охраны окружающей среды понимается организаторская деятельность
по обеспечению рационального природопользования и охраны окружающей среды. Целью управления охраной окружающей среды организаций является обеспечение выполнения норм и требований, ограничивающих вредное воздействие процессов производства и выпускаемой
продукции на окружающую среду, и рациональное использование природных ресурсов, их восстановление и воспроизводство.
Система государственного управления охраной окружающей среды
направлена:
– на реализацию и совершенствование государственной политики в
области охраны окружающей среды;
– создание безопасной производственной среды в организациях;
– защиту законных интересов работников, пострадавших от загрязненной окружающей среды и профессиональных заболеваний;
– обеспечение эффективного взаимодействия и сотрудничества
субъектов социально-трудовых отношений в решении вопросов охраны
окружающей среды: работодателей, объединений работодателей, государственных органов.
К основным функциям органов системы государственного управления
охраной окружающей среды в Российской Федерации следует отнести:
– принятие и реализацию нормативных правовых актов об охране
окружающей среды;
– планирование охраны окружающей среды и координацию деятельности в данной области субъектов социально-трудовых отношений;
– оценку состояния условий и охраны ОС и регулирование деятельности в этой сфере;
– выработку механизмов экономического стимулирования в решении задач окружающей среды;
133
– надзор и контроль за соблюдением требований охраны окружающей среды;
– информационное обеспечение охраны окружающей среды.
Достижение цели управления охраной окружающей среды обеспечивается реализацией специальных функций, среди которых: планирование мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов; стандартизация норм и требований к
экологическим свойствам продукции, технологических процессов и побочных продуктов производства; организация технического обслуживания и ремонта средств охраны окружающей среды; регламентация трудовых процессов с учетом требований охраны окружающей среды; контроль и регулирование выполнения мероприятий по охране среды и др.
Для обеспечения устойчивого развития на уровне предприятий большое значение приобретает внедрение экологических инноваций, под которыми следует понимать новые материалы, технологии, новые способы организации производства, обеспечивающие охрану окружающей среды и
рациональное использование природных ресурсов, а также внедрение
системы экологического менеджмента, экологического маркетинга, экотехнологий, позволяющих наладить взаимодействие между экономическим
развитием и охраной среды на уровне предприятия. Эффективность безопасной деятельности предприятий топливной отрасли будет тогда, когда
они будут отвечать высоким требованиям международных стандартов: серий ИСО 9000 (система управления качеством), ИСО 14000 (система экологического управления) и ИСО 18000 (OHSAS — система управления
промышленной безопасностью и охраной труда) и др.
Экологический менеджмент — это безопасное управление природными процессами, которое определяется как биологическими особенностями, так и социально-экономическими возможностями управления.
Это самостоятельный вид деятельности в области природопользования
и охраны окружающей природной среды, направленный на достижения в
условиях рынка целей устойчивого развития общества на основе применения соответствующего экономического механизма. На уровне предприятия он предусматривает формирование экологически безопасного
производственно-территориального комплекса, обеспечивает оптимальное соотношение между экологическими и экономическими показателями на протяжении всего жизненного цикла как самого комплекса, так и
производимой им продукции.
К основным задачам экологического менеджмента следует отнести:
– организацию экологически безопасных производственных процессов и обеспечение экологической совместимости всех производств;
– предупреждение негативного антропогенного воздействия на природу в процессе производства, потребления и утилизации выпускаемой
продукции;
– получение максимального результата при минимальном ущербе
для окружающей среды;
134
– обновление продукции исходя из спроса и создания «зеленого»
имиджа предприятия в глазах общественности;
– создание и внедрение малоотходных технологий;
– стимулирование природоохранных инициатив, снижающих издержки или способствующих росту доходов.
Функции экологического менеджмента:
– управление состоянием природных экосистем и социоприродных
систем, состоянием и использованием природных ресурсов;
– регулирование процессов антропогенного давления на природу (загрязнение окружающей среды и использование отходов производства и т. п.);
– формирование нового мировоззрения, в котором будут преобладать экологические приоритеты и ценности;
– развитие экологического образования в направлении овладения
экологическим менеджментом;
– мониторинг экологических ситуаций;
– информационное и научно-методическое обеспечение;
– правовое обеспечение;
– разработка общей стратегии развития общества;
– экологическое и финансовое обеспечение.
Обязанностью экологического менеджера является проведение
экологической экспертизы проектируемого на предприятии нового оборудования или новых технологий, а также оценка внедрения системы
менеджмента и существующих на рынках техники и технологий, которые
можно было бы применить на предприятии. Модель системы экологического управления на предприятии отражает организацию процесса управления, который состоит из следующих этапов (рис. 8.1).
Постоянное улучшение
Анализ
со стороны
руководства
Экологическая политика
Проведение проверок и корректирующее действие
Планирование
Внедрение
и функционирование
Рис. 8.1. Модель системы управления окружающей средой
(по ГОСТ Р ИСО 14000)
1. Обязательства и политика (определение экологической политики и гарантии выполнения принятых обязательств по ее реализации).
135
Под экологической политикой понимается заявление предприятия или
организации о своих намерениях и принципах, связанных с ее общей
экологической эффективностью, которое служит основанием как для
действий, так и для установления целевых и плановых экологических
показателей. Экологическая политика должна отражать обязательства
высшего руководства предприятия соблюдать применяемые законы и
постоянно улучшать систему управления окружающей средой. Именно
она создает основу, с помощью которой предприятие устанавливает
свои целевые и плановые показатели и должна быть достаточно четкой,
прозрачной, точно идентифицируемой, должна периодически анализироваться и пересматриваться.
2. Планирование (составление плана осуществления экологической
политики). План (программа) устанавливает и поддерживает в рабочем
состоянии процедуры идентификации экологических аспектов деятельности, продукции или услуг, которые оно может контролировать и на которые предположительно может влиять с тем, чтобы определить те аспекты, которые оказывают или могут оказывать значительные воздействия
на окружающую среду. Такая программа описывает планируемые и существующие экологические мероприятия, демонстрирует согласованность, приоритеты, финансовые издержки экологических мероприятий, а
также дает обзор необходимых и имеющихся в наличии ресурсов для их
осуществления и должна включать: а) распределение ответственности за
достижение целевых и плановых экологических показателей для каждого
соответствующего подразделения и уровня в рамках организации;
б) средства и сроки, в которые они должны быть достигнуты.
Экологический аспект — элемент деятельности предприятия (организации), его продукции или
услуг, который может взаимодействовать с окружающей средой.
3. Внедрение и функционирование. Подразумевают создание
возможностей и средств обеспечения, необходимые для осуществления
экологической политики, целей и задач: кадры, обладающие специальными знаниями и опытом, материальные и финансовые ресурсы, организационную инфраструктуру, технологии. Для обеспечения эффективных мероприятий по охране и рациональному использованию окружающей среды распределяются роли, обязанности и исполнители.
4. Измерения и оценки (осуществление необходимых измерений,
мониторинг и оценка экологических характеристик предприятия). Экологический мониторинг на предприятии является сложным комплексным
процессом, который требует задействования различных специалистов и
оборудования, он позволяет не только определить наличие загрязнения,
но и прогнозировать в его в будущем и, следовательно, предпринять все
необходимые меры по исправлению ситуации.
Под экологическим мониторингом (от лат. «монитор» — напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды.
136
Важным документом для проведения производственного экологического мониторинга является экологический паспорт. В этом документе
находятся все самые необходимые данные для проведения экологического мониторинга (используемые на предприятии технологии и оборудование, сырье, имеющиеся производственные отходы, степень их
влияния на окружающую среду и т. п.). Экологический мониторинг помогает своевременно проводить планово-предупредительный ремонт оборудования, выявить узкие места в технологической цепочке предприятия, в системе менеджмента, в которых происходит излишнее потребление (потери) материала, энергии и т. п.
Экологический аудит — это независимая, комплексная, документированная проверка деятельности предприятия на соответствие требованиям экологического законодательства и подготовка рекомендаций по
улучшению такой деятельности.
Экологический аудит на предприятии позволяет:
– получить объективную информацию из независимого источника о
деятельности предприятия о соответствии требованиям действующего
законодательства;
– обосновать экологическую стратегию и политику предприятия и определить приоритеты при планировании природоохранной деятельности;
– эффективно решать вопросы льготного налогообложения при
внедрении ресурсосберегающих технологий;
– снизить вероятность негативных последствий для предприятия;
– уменьшить риск возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с загрязнением окружающей среды;
– оптимизировать отношения с органами власти, надзорными органами и населением;
– повысить привлекательность производимой продукции и услуг как
на внутреннем, так и на внешнем рынке;
– поднять инвестиционную привлекательность предприятия;
– минимизировать сложности получения кредита на развитие предприятия;
– сертифицировать предприятие по международным экологическим
стандартам и стандартам качества;
– оптимизировать условия экологического страхования и др.
Направления экологического аудита:
– аудит соответствия деятельности предприятия требованиям рационального природопользования;
– аудит соответствия деятельности предприятия требованиям по
обеспечению техногенной безопасности окружающей среды и экологической безопасности предприятия;
– аудит основных фондов на предмет соответствия критериям,
предъявляемым к оборудованию природоохранного назначения, а также
сооружениям, предназначенным для поддержания в эксплуатационном
состоянии таких объектов;
137
– аудит в случаях выявления производственных объектов, строящихся либо построенных без заключения государственной экологической экспертизы;
– аудит инвестиционных проектов;
– аудит экологических платежей и налогообложения предприятийприродопользователей.
5. Анализ и совершенствование. Результаты анализа должны
включать:
1) информацию:
а) о результатах внутренних и внешних аудитов и оценки соответствия законодательным и другим требованиям, которые регламентируют
деятельность организации;
б) об ожиданиях и требованиях заинтересованных сторон, включая
жалобы;
в) об экологической деятельности организации;
г) о степени выполнения целевых и плановых показателей;
д) о корректирующих и предупреждающих действиях;
е) о действиях, предпринятых после предыдущего анализа со стороны руководства;
ж) об изменениях обстоятельств, включая изменения в законодательстве, и о других требованиях, связанных с экологическими аспектами деятельности организации;
2) рекомендации по усовершенствованию.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Раскройте понятия: экологический контроль, экологическая экспертиза, оценка воздействия на окружающую среду, экологические инновации, экологический менеджмент, экологический аудит.
2. По результатам производственной практики подготовьте отчет о реализации
экологической политики на предприятиях ТЭК.
3. Раскройте суть модели системы экологического управления на предприятии.
8.2. Основы экономики природопользования
Любое производство предполагает использование ресурсов. Вовлекаемые в производство ресурсы играют роль факторов производства. Ресурсы подразделяются на экономические (функционирующие — включают
в себя природные, трудовые, материальные, финансовые и информационные ресурсы) и потенциальные (не вовлеченные в хозяйственный оборот).
Природные ресурсы — это компоненты и сила природы, которые на
данном уровне развития производительных сил используются или могут
быть использованы в качестве строительства производства (предметов
и средства труда) и предметов потребления. По своей материальной
форме — это объекты и силы природы, генезис, свойства и размещение
которых обусловлены природными закономерностями. По экономиче138
скому содержанию — это потребительские стоимости, полезность которых определяется степенью изученности, уровнем НТП, экономической
и социальной целесообразностью использования.
Природные ресурсы являются, с одной стороны, источником создания
материальных благ и услуг для современного общества, с другой — важной
частью национального богатства любой страны. Во многом природные ресурсы предопределяют не только социально-экономический потенциал,
эффективность общественного производства как страны в целом, так и отдельных ее регионов, но и обусловливают социальные, демографические
проблемы, являются фактором, определяющим и здоровье населения.
Россия обладает одним из крупнейших в мире минерально-сырьевым
потенциалом, способным удовлетворить текущие и перспективные потребности экономики России в углеводородном сырье, угле и уране.
Минерально-сырьевой комплекс РФ обеспечивает до трети ВВП, экспорт полезных ископаемых приносит стране более 70 % валютных поступлений. В недрах разведана значительная часть мировых запасов
важнейших видов полезных ископаемых: 1/2 — запасов алмазов, более 1/4 — природного газа и железа,
около 20 % — палладия и углей, 17 % — никеля, а также от 7 до 10 % — нефти, золота, серебра, платины и
др. (http://www.protown.ru).
В последние годы Россия занимает лидирующие позиции по объему добычи сырой нефти и обеспечивает 12 % мировой торговли нефтью. РФ занимает первое место в мире по запасам природного газа
(23 % мировых запасов) и по объемам его ежегодной добычи, обеспечивая 25 % мировой торговли этим
энергоносителем. По запасам угля удерживает второе место в мире (19 % мировых запасов), пятое место
по объемам ежегодной добычи (5 % мировой добычи) и обеспечивает около 12 % мировой торговли энергетическим углем. Российская атомная энергетика составляет 5 % мирового рынка атомной электрогенерации, 15 % мирового рынка реакторостроения, 45 % мирового рынка обогащения урана, 15 % мирового рынка конверсии отработанного топлива и обеспечивает 8 % мировой добычи природного урана [53].
Природные ресурсы используются как непосредственные предметы
потребления (питьевая вода, кислород воздуха, дикорастущие, съедобные и лекарственные растения, рыба и др.); средства труда, с помощью
которых осуществляется общественное производство (земля, водные
пути и т. д.); предметы труда, из которых производятся все изделия (минералы, древесина и т. д.); источники энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, энергия ветра и т. д.); для отдыха, оздоровления человека и т. д. В основу классификации природных ресурсов могут быть
положены различные признаки (рис. 8.2).
Основу сырьевой базы ТЭК составляют угольные, нефтяные, газовые, гидроэнергетические ресурсы. Одной из форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и защиты окружающей среды является
природопользование (природопользование как наука изучает закономерность развития эколого-общественных отношений и основных направлений развития природно-охранной деятельности).
Природно-ресурсный потенциал — это совокупность всех видов природных ресурсов, природноклиматических условий, которые находятся в нашем распоряжении.
139
Природные ресурсы
По характеру использования: реальные (вовлеченные в производственный
процесс) и потенциальные (в настоящее время
не используются)
По использованию: производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (рекреационные),
эстетические, научные и др.
По принадлежности к тем или иным
компонентам природы: земельные,
водные, минеральные, животного и
растительного мира и др.
По заменимости: заменимые (например, топливно-минеральные
энергетические) и незаменимые (кислород
воздуха для дыхания)
По исчерпаемости: исчерпаемые (невозобновляемые, относительно возобновляемые, возобновляемые) и неисчерпаемые (космические, климатические, водные)
Рис. 8.2. Классификация природных ресурсов
Главным объектом природопользования являются природные ресурсы. Ресурсообеспеченность представляет собой соотношение между величиной природных запасов ресурсов и масштабами их использования. Ограниченность ресурсов вызывает ограничение объема производства, которое не в состоянии произвести весь объем товаров (услуг),
который удовлетворил бы все потребности общества.
Стратегической целью государственной политики в области сохранения природных систем («Экологическая доктрина Российской Федерации» от 31 авг. 2002 г. № 1225-р) является поддержание их целостности
и жизнеобеспечивающих функций для их сохранения и воспроизводства,
а также для устойчивого развития общества, повышения качества жизни,
улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения безопасности страны (экономической, экологической и нравственной). Для этого необходимо:
– сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого
условия существования человеческого общества;
– обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам природного биотического сообщества,
ныне живущих и будущих поколений людей;
– создание благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения.
Рациональное природопользование предполагает наиболее разумное использование природных
ресурсов в процессе производства материальных благ. Оно дает возможность удовлетворения потребности в необходимом количестве природных ресурсов не только современного, но и будущих поколений.
Нерациональное природопользование сопряжено с неоправданно высокой материалоемкостью
производства, бессмысленными потерями и отходами. Оно ведет к ухудшению качества природной
среды за счет загрязнения, истощения и деградации.
Основными задачами в сфере устойчивого природопользования являются неистощительное использование возобновляемых и рациональное употребление невозобновляемых природных ресурсов. С этой целью необходимы следующие мероприятия [50]:
140
1) внедрение комплексного природопользования, его ориентация
на цели устойчивого развития Российской Федерации, включая экологически обоснованные методы использования земельных, водных, лесных,
минеральных и других ресурсов;
2) сокращение в структуре национальной экономики доли предприятий, только потребляющих природные ресурсы;
3) развитие наукоемких природосберегающих высокотехнологичных производств;
4) сохранение объема, разнообразия биологических ресурсов, их
внутренней структуры и способности к саморегуляции и самовоспроизводству;
5) максимально полное использование извлеченных полезных ископаемых и добытых биологических ресурсов, минимизация отходов при
их добыче и переработке;
6) минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых;
7) рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых;
8) внедрение систем улучшающего (мелиорирующего) обустройства
сельскохозяйственных земель и ведения сельского хозяйства, адаптированного к природным ландшафтам, развитие экологически чистых сельскохозяйственных технологий, сохранение и восстановление естественного плодородия почв на землях сельскохозяйственного назначения;
9) поддержание традиционной экологически сбалансированной хозяйственной деятельности;
10) предотвращение и пресечение всех видов нелегального использования природных ресурсов, в т. ч. браконьерства, и их незаконного
оборота, защита от природных стихий.
Стратегической целью государственной энергетической политики в
области недропользования и управления государственным фондом
недр является обеспечение устойчивого, эффективного и экологически
безопасного воспроизводства минерально-сырьевой базы для удовлетворения энергетических потребностей экономики страны, а также экспорта энергоресурсов [53].
Особо охраняемые природные территории. К объектам общенационального достояния РФ относятся особо охраняемые природные территории (ООПТ). Они предназначены для сохранения типичных и уникальных природных ландшафтов, разнообразия животного и растительного мира, охраны объектов природного и культурного наследия. Основу
системы ООПТ России составляют 101 государственный природный заповедник (в т. ч. биосферные), 70 национальных парков и 40 государственных природных заказников федерального значения. Их общая площадь с
морской акваторией — 55,5 млн га, площадь суши с внутренними пресноводными водоемами — 46,1 млн га (2,72 % территории РФ), площадь особо охраняемой морской акватории — 9,4 млн га.
141
В соответствии с ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» различают следующие основные категории указанных территорий:
– государственные природные заповедники, в т. ч. биосферные;
– национальные парки;
– государственные природные заказники;
– памятники природы;
– дендрологические парки и ботанические сады;
– лечебно-оздоровительные местности и курорты.
По состоянию на 01.01.2011 г. природно-заповедный фонд Республики Коми насчитывает 239 особо охраняемых природных территорий, в т. ч. два — федерального (Печоро-Илычский государственный
природный биосферный заповедник и национальный парк «Югыд ва») и 237 — республиканского значения (165 государственных природных заказников и 72 памятника природы). Общая площадь, занимаемая
ООПТ РК, составляет более 6 млн га (14,5 % территории), в т. ч. ООПТ федерального значения —
3,1 млн га (7,5 % от площади республики). В декабре 2009 г. был выпущен печатный вариант новой редакции Красной книги РК, в которую включено 535 таксонов, из них 311 видов растений, 100 — животных.
Наиболее традиционной формой территориальной охраны природы,
имеющей приоритетное значение для сохранения и изучения естественного хода природных процессов и явлений, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экологических систем, являются государственные природные заповедники.
К национальным паркам относятся территории, которые включают
природные комплексы и объекты, имеющие особую экологическую, историческую и эстетическую ценность и предназначенные для использования в природоохранных, просветительских, научных, культурных целях и для регулируемого туризма.
Государственными природными заказниками являются территории
(акватории), имеющие особое значение для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса.
Памятники природы — уникальные, невосполнимые, ценные в экологическом, научном, культурном и эстетическом отношении природные комплексы, а также объекты естественного и искусственного происхождения (в
РФ насчитывается 27 памятников природы федерального значения общей
площадью 34,3 тыс. га; 56 природных парков площадью 17 590,4 тыс. га).
Ботанические сады и дендрологические парки представляют собой
самостоятельную категорию ООПТ. В их задачи входит создание специальных коллекций растений в целях сохранения биоразнообразия и обогащения растительного мира, а также осуществление научной, учебной
и просветительской деятельности в составе Совета ботанических садов.
В России насчитывается около 100 ботанических садов и дендрологических парков различной ведомственной принадлежности.
Площадь земель лечебно-оздоровительных местностей и курортов составляет 30,7 тыс. га. На их территории находятся парки лиственных и хвойных деревьев и других зеленых насаждений, скважины и
142
источники целебных минеральных и радоновых вод, питьевые галереи,
озера и грязевые болота, грязевые регенерационные хранилища.
Эколого-экономические механизмы охраны окружающей среды. В условиях перехода к устойчивому эколого-экономическому развитию в современный период приоритетное значение имеет формирование экологического механизма стимулирования охраны окружающей
среды и рационального природопользования. Под экономическим механизмом понимается совокупность предусмотренных законодательством
экономических мер обеспечения охраны окружающей среды и рационального природопользования. Цель экономического механизма заключается в экономическом регулировании природопользования и охраны
природы для формирования у предпринимателей экономического интереса в соблюдении требований экологического законодательства.
Основы правового регулирования экономического механизма ООС
установлены в разд. III закона «Об охране окружающей природной среды» и в других законах и подзаконных актах, относящихся как к экологическому, так и к иным отраслям российского законодательства: федеральных законах «О недрах», «О животном мире», Лесном кодексе РФ,
Водном кодексе РФ, постановлениях Правительства РФ: «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды
вредного воздействия» (от 28 авг. 1992 г.), «О взимании платы за сброс
сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов» (от 31 дек. 1995 г.); базовых нормативах платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и
размещение отходов.
Основными элементами экономического механизма являются:
а) планирование и финансирование природоохранных мероприятий;
б) установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещения отходов;
в) установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ
в окружающую природную среду, размещение отходов и другие виды
вредного воздействия;
г) предоставление предприятиям, учреждениям и организациям, а
также гражданам налоговых, кредитных и иных льгот при внедрении ими
малоотходных и ресурсосберегающих технологий и нетрадиционных видов энергии, при осуществлении других эффективных мер по охране окружающей природной среды;
д) возмещение в установленном порядке вреда, причиненного окружающей природной среде и здоровью человека.
Плата за загрязнение (далее ПЗ) представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов и сбросов загрязняющих
веществ (ЗВ) в окружающую природную среду Российской Федерации,
143
которая покрывает затраты на компенсацию воздействия выбросов и
сбросов загрязняющих веществ и стимулирование снижения или поддержание уровня выбросов и сбросов в пределах нормативов, а также
затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов.
ПЗ окружающей природной среды взимается с предприятий, учреждений, организаций и других юридических лиц независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, на которой они основаны, включая совместные предприятия с участием иностранных юридических лиц, и граждан, которым предоставлено право ведения производственно-хозяйственной деятельности на территории РФ. Порядок
определения размеров платежей за загрязнение регламентируется «Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение
окружающей природной среды» (ИМУ) (Минприроды, Минэкономики,
Минфин РФ, 1993 г., ред. от 15.02.2000, с изм. от 13.11.2007).
Размер ПЗ зависит от фактической массы загрязняющих веществ,
попадающих в окружающую среду и норматива платы (Сi) за выброс 1 т
конкретного ЗВ. Норматив платы представляет собой стоимостную
оценку единицы воздействия на природную среду и учитывает два фактора: 1) величину возмещаемого экономического ущерба (Ууд) и 2) опасность конкретного ЗВ (Аi). Для учета экологического состояния регионов
введены специальные коэффициенты экологической ситуации и экологической значимости территории, учитывающие состояние атмосферного воздуха, почвы и водных объектов (Kэ атм, Kэ поч, Kэ вод) (табл. 8.1—8.3)
[27]. Для приведения к современным ценам используют коэффициент
индексации (Kинд).
Таблица 8.1. Коэффициенты экологической ситуации
и экологической значимости территории
Экономические районы
Российской Федерации
Северный
Северо-Западный
Центральный
Уральский
Центрально-Черноземный
Значение коэффициента
для атмосферного воздуха*
для почвы**
1,4
1,5
1,9
2
1,5
1,4
1,3
1,6
1,7
2
*
Применяется с дополнительным коэффициентом 1,2 при выбросе загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов.
**
Применяется при определении платы за размещение отходов производства и
потребления.
Таблица 8.2. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы
(состояние) водных объектов, по бассейнам некоторых морей и рек
Бассейны
морей и рек
Значение
коэффициента
Бассейн р. Печоры
Республика Коми
1,17
Архангельская область
1,36
Бассейны
морей и рек
Значение
коэффициента
Бассейн р. Северной Двины
Республика Коми
1,1
Архангельская область
1,36
Кировская область
1,02
144
Таблица 8.3. Нормативы платы за выбросы (сбросы)
загрязняющих веществ стационарными источниками
Норматив платы за выброс
1 т загрязняющих веществ, руб.
Наименование загрязняющего вещества
в пределах
в пределах
установленных установленнормативов
ных лимитов
Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ
Азота диоксид
Азота оксид
Ангидрид сернистый (серы диоксид)
Бенз(а)пирен (3,4-бензпирен)
Бензин (нефтяной, малосернистый в пересчете на
углерод)
Бензин сланцевый (в пересчете на углерод)
Ванадия пятиоксид
Взвешенные твердые вещества (нетоксичные соединения, не содержащие полициклических ароматических углеводородов, металлов и их солей, диоксида кремния)
Золы углей (Березовских, Назаровских, Ангренских,
Донецких, Подмосковных, Экибастузских, Карагандинских)
Золы углей Кузнецких
Зола сланцевая
Сажа
Свинец сернистый
Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца
(в пересчете на свинец)
Летучие низкомолекулярные углеводороды (пары
жидких топлив, бензилов и др.) по углероду
Углерода окись (углерода оксид)
52
35
21
2 049 801
1,2
260
175
105
10 249 005
6
41
1 025
205
5 125
13,7
68,5
103
515
7
21
80
1 206
6 833
35
105
400
6 030
34 165
5
25
0,6
3
366
2,8
2755
27548
145
6,9
3444
1830
14
13775
137740
725
34,5
17220
Нормативы платы за сбросы ЗВ в поверхностные и подземные водные объекты
Взвешенные вещества
Сульфат-анион (сульфаты)
Железо (Fe) (все растворимые в воде формы)
Масло соляровое
Сульфит-анион (сульфиты)
Нитрат-анион
Нитрит-анион
Размеры платежей определяются как сумма платежей за загрязнение:
– в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы выбросов, сбросов ЗВ;
– в пределах установленных лимитов (выбросов, сбросов, размещения отходов);
– за сверхлимитное загрязнение (размещение отходов);
– за несанкционированное размещение отходов.
В качестве основных нормируемых ЗВ для передвижных источников
рассматриваются оксиды углерода и азота, углеводороды, сажа, соединения свинца, диоксид серы. Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ передвижными источниками (для
различных видов топлива) составляют [27]:
145
Вид топлива
Бензин неэтилированный, т
Дизельное топливо, т
Сжатый природный газ, тыс. м3
Сжиженный природный газ
Норматив платы за 1 ед. измерения
1,3
2,5
0,7
0,9
Общая сумма платы за выбросы и сбросы загрязняющих веществ:
Побщ
= Пнi + Пiл + Псл
i
i ,
где Пнi — плата за массу загрязняющих веществ (miн) в размерах, не
превышающих предельно допустимый норматив, руб.; Пiл — плата за
массу загрязняющих веществ ( miл ) в пределах установленных лимитов,
руб.; Псл
— плата за сверхлимитную массу, руб. (miсл ).
i
Порядок расчета платы за выбросы от стационарных источников
(объектов) негативного воздействия (РД 19-02-2007)
Плата за негативное воздействие на окружающую среду может взиматься:
– за загрязнение окружающей природной среды в размерах, не превышающих установленные плательщику предельно допустимые нормативы выбросов (далее — ПДВ);
– за загрязнение окружающей природной среды в размерах, превышающих установленные плательщику ПДВ и не превышающих установленные плательщику лимиты выбросов (временно согласованных
выбросов) (далее — ВСВ). Плата за такие выбросы рассчитывается как
за выбросы в пределах установленных плательщику ВСВ;
– за сверхлимитное загрязнение окружающей природной среды.
Сверхлимитным признается загрязнение окружающей среды сверх установленного (утвержденного) ВСВ. К сверхлимитному загрязнению также
приравнивается загрязнение без установленного (утвержденного) ПДВ
загрязняющих веществ и (или) ВСВ загрязняющих веществ.
Плата за выбросы при превышении (отсутствии) установленных
ПДВ, в том числе при отсутствии (превышении) установленных ВСВ,
рассчитывается как сверхлимитная:
n
Пн атм = ∑ (Cн i атм Мi атм ) при Мi атм ≤ Мн i атм,
i =1
где Пн атм — плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не
превышающих предельно допустимые нормативы выбросов, руб.; i —
вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, 3, …, n); Сн i атм — расчетная ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов с учетом коэффициентов, руб.; Mi атм —
фактический выброс i-го загрязняющего вещества, т; Mн i атм — предельно допустимый выброс i-го загрязняющего вещества, т;
Сн i атм = Нбн i атм Kэ атм Kг Kпр Kинд,
146
где Нбн i атм — норматив платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в
размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов,
руб. (табл. 8.3); Kэ атм — коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние атмосферного воздуха) (табл. 8.1); Kг — коэффициент за
выбросы вредных веществ в атмосферный воздух городов (при осуществлении такого выброса); Kпр — коэффициент для ООПТ, в том числе лечебно-оздоровительных местностей и курортов, а также для районов Крайнего
Севера и приравненных к ним местностей, Байкальской природной территории и зон экологического бедствия (при осуществлении выбросов на
указанных территориях); Kинд — коэффициент к нормативам платы, установленный законом о федеральном бюджете на соответствующий год.
Плата за загрязнение окружающей природной среды в размерах, не
превышающих установленные плательщику ВСВ, определяется путем
умножения соответствующих нормативов платы на разницу показателей
лимитного выброса и выброса в пределах утвержденных нормативов
ПДВ, и суммирования полученных результатов. При этом под лимитным
выбросом понимается масса фактического выброса загрязняющего вещества в пределах установленного ВСВ. При сверхлимитном загрязнении плата в пределах лимита определяется путем умножения соответствующих нормативов платы на разницу установленных показателей
лимитного выброса и выброса в пределах утвержденных нормативов
ПДВ, и суммирования полученных результатов:
n
Платм = ∑(Cлi атм(Мi атм − Мнi атм)) при Мн i атм < Мi атм ≤ Мл i атм,
i =1
где Пл атм — плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленного временно согласованного лимита, руб.; i — вид загрязняющего
вещества (i = 1…n); Cл i атм — расчетная ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, с учетом коэффициентов, руб.; Mi атм — фактический выброс i-го загрязняющего вещества, не превышающий установленные плательщику ВСВ, т; Mн i атм — предельно допустимый выброс i-го загрязняющего вещества, т; Mл i атм — выброс i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, т;
Cл i атм = Нбл i атм Kэ атм Kг Kпр Kинд,
где Hбл i атм — норматив платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб.).
Плата за сверхлимитное загрязнение окружающей природной среды
определяется путем умножения соответствующих нормативов платы за
загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы выбросов над установленными ВСВ, суммирования полученных результатов и умножения этих сумм на пятикратный
повышающий коэффициент:
n
Пслатм = 5∑(Cлi атм × (Мi атм − Mлi атм)) при Мi атм > Мл i атм,
i =1
147
где Псл атм — плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ,
руб.; i — вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, …, n); Cл i атм — расчетная
ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита с учетом коэффициентов, руб.; Mi атм — фактический выброс i-го загрязняющего вещества; Mл i атм — выброс i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (т);
Cсл i атм = Нбл i атм Kэ атм Kг Kпр Kинд.
При этом необходимо иметь в виду, что при сверхлимитном загрязнении часть платы, рассчитываемая за загрязнение окружающей природной среды в размерах, не превышающих установленные плательщику ВСВ, определяется путем умножения соответствующих нормативов
платы на разницу показателей выбросов в пределах утвержденного ВСВ
и выбросов в пределах утвержденных нормативов ПДВ, и суммирования
полученных результатов.
Порядок расчета платы за выбросы от передвижных источников
(объектов) негативного воздействия
Плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от
передвижных источников (объектов) негативного воздействия в отличие от
выбросов от стационарных источников (объектов) установлена не за единицу выброса какого-либо загрязняющего вещества, а за единицу израсходованного топлива в зависимости от его вида. Плата за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от передвижных источников (объектов) негативного воздействия (П, руб.) определяется путем умножения
соответствующих нормативов платы по конкретному виду используемого
топлива на количество такого топлива, израсходованного передвижным
источником за отчетный период, и суммирования полученных результатов:
r
П = ∑ CeTe ,
e =1
где e — вид топлива (e = 1, 2, …, r); Cе — норматив платы за 1 ед. измерения топлива, руб.; Tе — количество e-го вида топлива, израсходованного передвижным источником за отчетный период, т;
Cе = Не Kэ атм Kг Kпр Kинд,
где Не — норматив платы за выброс 1 ед. измерения топлива, руб.
Примечание. В связи с тем, что норматив платы установлен за тонну, литры
переводятся в тонны. Для этого объем в литрах умножают на плотность топлива.
Данные о плотности указываются в накладной на отпуск топлива или в спецификациях или в зависимости от марки автомобильного бензина можно использовать следующие средние значения плотности: для А-76 (АИ-80) — 0,715 г/см3; для АИ-92 —
0,735 г/см3; для АИ-95 — 0,750 г/см3; для АИ-98 — 0,765 г/см3.
148
При определении платы за размещение отходов используются
формулы:
– за размещение отходов в пределах установленных лимитов, руб.:
Пiл = СiлбmiлK з отх K мрK ин;
– за сверхлимитное размещение отходов при соблюдении условий
размещения:
л
сл
Псл
i = 5Сiб mi K з отх K ин ;
– за несанкционированное размещение:
Пнср
= 5Сiлб miнср K з отх K инд ,
i
где Сiлб — базовый норматив платы за лимитное размещение отходов,
руб. (табл. 8.4), miл — масса отходов в пределах лимита, т; Kз отх — коэффициент учитывающий экологический фактор состояния почв в данном регионе (табл. 8.1) (для особо охраняемых природных территорий, в
т.ч. лечебно-оздоровительных местностей и курортов, районов Крайнего
Севера и приравненных к ним местностей, Байкальской природной территории и зон экологического бедствия применяется дополнительный
коэффициент, равный 2); Kмр — коэффициент учитывающий место размещения отходов и равный: 0,3 при размещении отходов на специализированных полигонах и промышленных площадках, оборудованных в
соответствии с установленными требованиями и расположенных в пределах промышленной зоны источника негативного воздействия; 0 при
размещении в соответствии с установленными требованиями отходов,
подлежащих временному накоплению и фактически использованных
(утилизированных) в течение 1 года с момента размещения в собственном производстве в соответствии с технологическим регламентом или
переданных для использования в течение отчетного периода либо
1 года с момента образования отходов; miсл — масса отходов сверх лимита, т; miнср — несанкционированное размещение отходов, т.
Общая сумма платы за размещение отходов составит
нср
Побщ
= Пiл + Псл
i
i + Пi .
Внесение платы за загрязнение не освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране окружающей природной
среды, а также уплаты штрафных санкций за экологические правонарушения и возмещения вреда, причиненного загрязнением окружающей
природной среды народному хозяйству, здоровью и имуществу граждан.
Платежи в пределах допустимых нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ, лимитов размещения отходов осуществляются за
счет себестоимости продукции (работ, услуг), остальные осуществляются за счет прибыли, остающейся в распоряжении предприятия.
149
Таблица 8.4. Нормативы платы
за размещение отходов производства и потребления [27]
Вид отходов (по классам опасности
для окружающей среды)
Единица
измерения
1. Отходы I класса опасности
2. Отходы II класса опасности
3. Отходы III класса опасности
4. Отходы IV класса опасности
5. Отходы V класса опасности:
- добывающей промышленности
- перерабатывающей промышленности
- прочие
т
т
т
т
т
Норматив платы за размещение
1 ед. измерения отходов в пределах установленных лимитов
размещения отходов, руб.*
1739,2
745,4
497
248,4
0,4
15
8
*
Нормативы платы за размещение отходов производства и потребления в пределах установленных лимитов применяются с использованием:
- коэффициента 0,3 при размещении отходов на специализированных полигонах и промышленных площадках, оборудованных в соответствии с установленными
требованиями и расположенных в пределах промышленной зоны источника негативного воздействия;
- коэффициента 0 при размещении в соответствии с установленными требованиями отходов, подлежащих временному накоплению и фактически использованных
(утилизированных) в течение 3 лет с момента размещения в собственном производстве
в соответствии с технологическим регламентом или переданных для использования в
течение этого срока.
Под экологическим ущербом (ЭУ) понимают отрицательные изменения, происходящие в ОС под воздействием антропогенной деятельности в результате загрязнения, изъятия природных ресурсов, нарушения
качества ОС. Экономическая оценка ущерба предполагает денежную
оценку этих негативных изменений и включает в себя ряд этапов:
1) сбор данных о составе и количестве выбросов (сбросов);
2) определение области (зоны, районов) распространения загрязнения;
3) определение воздействия загрязнения на природные объекты
(процессы) и характера изменений; определение натуральных показателей ущерба;
4) денежная оценка ущерба;
5) оценка затрат на устранение последствий негативных изменений
(компенсацию ущерба).
На практике используют различные подходы (методы) к определению величины ЭУ. Основными методами определения ущерба являются
метод контрольных районов, аналитический, комбинированный, эмпирический, косвенный методы. Высокой точностью определения ущерба
среди всех методов обладает эмпирический метод (но и он имеет ряд
недостатков, а именно сложность определения вклада конкретного загрязняющего вещества и расчета наносимого ущерба).
Экономический ущерб рассчитывается по формуле
Yвыб = Yатм α + Yв β + Yзем γ + Yн η,
150
где Yвыб — экономический ущерб от массы всех видов выбросов, поступающих в природную среду от отдельного источника или предприятия в целом, руб./год; Yатм — удельный экономический ущерб, причиняемый выбросом загрязнений в атмосферный воздух, руб./год; Yв — удельный экономический ущерб, причиняемый сбросом загрязняющих примесей в водные источники, руб./год; Yзем — удельный экономический ущерб от нарушения и
загрязнения земельных ресурсов, руб./год; Yн — удельный экономический
ущерб от нарушения и загрязнения недр, руб./год; α, β, γ, η — поправочные
коэффициенты на степень достоверности укрупненного метода, определяются в каждой из сфер природоохранной деятельности как соотношение
между показателем ущерба, определенного методом укрупненного счета, и
показателем ущерба, определенного методом прямого счета.
Метод прямого счета. Дает возможность установить очередность
природоохранных мероприятий для отдельных цехов и участков предприятия, разработать оптимальную структуру капитальных вложений на проведение мероприятий по охране и рациональному использованию различных видов природных ресурсов при составлении текущих и перспективных
комплексных планов и схем. В расчетах учитываются конкретные типы и
формы нарушений и загрязнений компонентов природной среды, характерные для данного предприятия, дается оценка их негативных последствий в отдельных подразделениях и отраслях промышленности.
Полный годовой экономический ущерб от загрязнения (Y, руб.) определяется по формуле
Y = Yз b Qм,
где Yз — удельный ущерб от загрязнения окружающей среды на единицу
выбросов, руб./т; b — масса выбросов на единицу продукции, т/т; Qм —
годовой выпуск продукции.
Экономическая оценка методом укрупненного счета. Расчет
ущерба от загрязнения атмосферного воздуха определяется по формуле
n
Yатм = γ t σf ∑ Ai mit ,
i =1
где γt — денежная оценка единицы выбросов в условных тоннах,
руб./усл. т (эта величина на момент разработки методики расчета составляла 2,4 руб./усл. т), или использовать данные табл. 8.5; для оценки
современной денежной оценки необходимо применить коэффициент индексации); σ — коэффициент, позволяющий учесть региональные особенности территории, подверженной вредному воздействию (табл. 8.6);
f — поправка, учитывающая характер рассеяния примеси в атмосфере;
Ai — показатель относительной опасности примеси (табл. 8.7); mit —
объем выброса i-го вида примеси загрязнителя.
Определение экономического ущерба методом прямого счета требует
большого количества исходных данных, которые могут быть получены путем инженерно-экономического обследования предприятия и зоны его
151
влияния. Эффект (результат) природоохранного мероприятия выражается
величиной предотвращаемого благодаря этим мероприятиям годового экономического ущерба от загрязнения среды (для одноцелевых природоохранных мероприятий) или суммой предотвращаемых ущербов и годового
прироста дохода от улучшения производственных результатов вследствие
проведения природоохранных мероприятий. Предотвращенный экономический ущерб от загрязнения среды равен разности между расчетными величинами ущерба, который имел место до осуществления рассматриваемого
мероприятия, и остаточного ущерба после проведения этого мероприятия.
Таблица 8.5. Показатели эколого-экономической оценки удельного ущерба
от загрязнения атмосферного воздуха по некоторым экономическим районам РФ
Экономический
район
Северный
Северо-Западный
Показатель
удельного ущерба,
γt, руб./усл. т
35,6
48,4
Экономический
район
Уральский
Западно-Сибирский
Показатель
удельного ущерба,
γt, руб./усл. т
52,2
46,6
Таблица 8.6. Значения показателя относительной опасности загрязнения
атмосферного воздуха над территориями различных типов
Тип загрязняемой территории
Значение
Курорты, санатории, заповедники, заказники
10
Пригородные зоны отдыха, садовые и дачные участки
8
Населенные места с плотностью населения n чел./га
(0,1 га/чел.)n
(при плотности > 300 чел./га коэффициент равен 8)
Территории промышленных предприятий (включая
4
защитные зоны) и промышленных узлов
Леса:
1-я группа
0,2
2-я группа
0,1
3-я группа
0,025
Пастбища, сенокосы
0,05
Таблица 8.7. Значения величины Ai для некоторых веществ,
выбрасываемых в атмосферу
Название вещества
Окись углерода
Диоксид серы
Серная кислота
Окислы азота (в перерасчете по массе на NO2)
Летучие низкомолекулярные углеводороды по углероду
(пары жидких топлив в перерасчете на С)
Фенол
Пыль углерода, сажа
Значение Ai
1,0
16,5
49,0
19,6
1,3 (3,2)
2 890
41,5
Территория предприятия — территория соответствующих промплощадок, где расположены основные технологические и вспомогательные объекты предприятия (в работе — площадь предприятия — Sn).
Зона воздействия предприятия — территория, на которой все реципиенты подвергаются значительному техногенному воздействию, связанному с функционированием предприятия (при условии соблюдения предприятием соответствующих экологических нормативов (отсутствие превышений ПДК и ПДУ, вызванных деятельностью предприятия) зоной воздействия считается территория внутри СЗЗ предприятия) (в
дальнейшем — площадь зоны воздействия — Sв; радиус СЗЗ — rСЗЗ).
152
Зона загрязнения предприятия — территория, где наблюдаются превышения ПДК или ПДУ. Зона загрязнения определяется расчетными пробами (методика расчетов максимальных приземных концентраций
ВВ в атмосфере, соответствующие по воде и по уровням вредных физических воздействий) или же на основании практических замеров, включающих данные мониторинга загрязнения атмосферы, поверхностных
вод, специальных экспедиционных исследований и т. д. (площадь зоны загрязнения — Sз).
Класс опасности предприятия — основная комплексная характеристика экологической опасности
предприятия, определяется в зависимости от величин параметров разбавления по воде и по воздуху.
Ареал вредного воздействия предприятия — территория, на которой отдельные реципиенты могут
подвергнуться вредному техногенному воздействию, связанному с функционированием предприятия и, как
правило, размер этой территории обычно значительно шире зоны воздействия и зоны загрязнения.
Основными показателями, которые используются для оценки экологической безопасности промышленного предприятия, являются [52]:
1. Коэффициент нормативной экологической опасности (Kн) — характеризует степень потенциальной экологической опасности предприятия в условиях нормальной эксплуатации при соблюдении всех экологических нормативов, выражается в баллах для предприятий 1-го класса
опасности — 400, 2-го — 100, 3-го — 36, 4-го — 4, 5-го — 1.
2. Показатель превышения нормативной зоны загрязнения (S) —
безразмерный коэффициент, характеризующий степень превышения
нормативного загрязнения атмосферы:
S = (π(rСЗЗ + vSn/π)2 + Sз)/π(rСЗЗ + vSn/π)2,
где v — уровень превышения нормативного загрязнения атмосферы.
3. Показатель превышения нормативного объема выбросов вредных
веществ в атмосферу (Vа) — безразмерный коэффициент, характеризующий степень превышения реальных выбросов вредных веществ в
атмосферу над нормативными уровнями ПДВ:
Vа = Мсум/МПДВ,
где Мсум — масса фактического выброса загрязняющих веществ, т/год;
МПДВ — нормативная масса выброса j-го вредного вещества, т/год:
j
Мсум = ∑(Мj/ GПДК
)bj;
j
j
МПДВ = ∑( МПДВ
/ GПДК
)bj.
Здесь Мj — количество j-го вредного вещества, фактически выброшенного в атмосферу от всех источников выброса предприятия, т/год;
j
— значение максимально разового ПДК j-го загрязняющего вещестGПДК
ва, мг/м3; bj — безразмерный коэффициент относительной опасности j-го
загрязняющего вещества (для веществ 1-го класса опасности равен 1,7;
j
— разрешенный для предприятия
2-го — 1,3; 3-го — 1,0; 4-го — 0,9); МПДВ
предельно допустимый объем выброса j-го вредного вещества, т/год.
4. Показатель превышения нормативного объема сбросов вредных
веществ в водоемы (Vв) — безразмерный коэффициент, характеризующий степень превышения реальных сбросов вредных веществ в водо153
емы над нормативными уровнями ПДС. Рассчитывается аналогично Vа с
учетом степени ценности соответствующих водоемов (рекреационной,
рыбохозяйственной, производственной и т. д.).
5. Показатель превышения нормативного объема отходов (Vотх) — безразмерный коэффициент, характеризующий степень превышения реального объема вывоза и складирования отходов над нормативным (рассчитывается аналогично Vа и Vв с учетом подготовки мест складирования отходов).
6. Показатель превышения нормативных уровней физических воздействий (Vфв) — характеризует степень превышения реальных вредных
физических воздействий над нормативными величинами. Рассчитывается аналогично трем предыдущим показателям.
7. Коэффициент озеленения зоны воздействия (Kоз) — коэффициент, характеризующий степень озеленения зоны воздействия предприятия. Если зона загрязнения превышает зону воздействия, коэффициент
характеризует степень озеленения зоны загрязнения:
Kоз = Sв/(Тоз + Sв),
где Sв = π(rСЗЗ + vSn/π)2, если Sз ≤ π (rСЗЗ + vSn/π)2; Sв = Sз, если
Sз > π(rСЗЗ + vSn/π)2; Тоз — озелененная территория.
8. Коэффициент людности ареала вредного воздействия (Kлюд) —
характеризует степень заселенности ареала вредного воздействия
предприятия, а следовательно, и потенциальную опасность предприятия
для населения:
Kлюд = (Нp + Pn)/Нp,
где Нp — нормативная плотность населения (принимается 1 чел./га);
Pn — средняя плотность населения в границах ареала вредного воздействия предприятия, определяется экспертным методом.
9. Коэффициент ценности территории в пределах ареала вредного
воздействия предприятия (Kтер) — безразмерный коэффициент, характеризующий сравнительную природную, общественную, культурно-историческую, рекреационную и другие ценности территории в пределах ареала
воздействия предприятия относительно определенной эталонной территории. Должен определяться экспертным методом. Конкретные методики и
расчетные формулы данного коэффициента пока не разработаны.
10. Интегральный показатель экологической опасности предприятия
(Rинт) — безразмерный (в баллах) показатель, позволяющий дать комплексную интегральную сравнительную оценку уровня экологической опасности
предприятия с учетом как «внутренних», так и «внешних» факторов:
Rинт = Kоз Kлюд Kтер S Vа Vв Vотх Vфв Kн.
Предложенная система показателей экологической опасности промышленного объекта охватывает четыре основных направления:
1) оценку потенциальной опасности промышленного объекта в условиях нормальной эксплуатации (показатель № 1);
154
2) оценку степени превышения уровня вредного воздействия над
нормативным (нормативно-безопасным) (показатели № 2—6);
3) оценку реципиентов вредного воздействия в территориальном
аспекте (показатели № 7—9);
4) комплексную интегральную оценку степени экологической опасности промышленного объекта (показатель № 10).
На локальном уровне при оценке экологической безопасности отдельно выделяются оценка ресурсопотребления предприятий (показатели ресурсного баланса) и стоимостная оценка экологической опасности (эколого-экономические показатели). При этом используемые ресурсы подразделяют на экологические (вода и кислород) и технологические
(электроэнергия и топливно-энергетические ресурсы. По каждому из ресурсов определяются три показателя:
– количество использованного за определенный промежуток времени (год, полугодие, квартал, месяц) ресурса;
– количество произведенного за тот же промежуток времени ресурса;
– баланс по конкретному ресурсу.
Примечание. Так как предприятия являются в основном потребителями ресурсов, при анализе экологической безопасности на локальном уровне ресурсные балансы обычно отрицательны.
Эколого-экономическими (стоимостными) показателями оценки экологической безопасности промышленных объектов обычно служат ущербы
от загрязнения окружающей среды и экологические платежи предприятия.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1. Что понимают под природными ресурсами?
2. Приведите примеры природных ресурсов: заменимые, незаменимые, исчерпаемые, относительно возобновимые, невозобновимые.
3. Что включает в себя понятие рациональное природопользование? Приведите
примеры.
4. Охарактеризуйте минерально-сырьевой потенциал РФ.
5. Что называют особо охраняемыми природными территориями? Приведите
примеры таких территорий в РК.
6. Раскройте понятие эколого-экономического ущерба. Из каких показателей
складывается величина экономического ущерба?
7. Каким образом учитывается степень опасности (агрессивности) ЗВ при оценке
ущерба?
8. Что представляет собой плата за загрязнение ОС? От каких факторов зависит размер платы за загрязнение ОС?
9. В каких случаях применяются повышающие коэффициенты?
10. Какие нормативные акты регламентируют взимание платежей за загрязнение ОС?
11. В каких случаях снижаются размеры платежей за загрязнение ОС?
12. Что понимают под предотвращенным экономическим ущербом от загрязнения среды?
155
8.3. Основы экологического права
Элементами экологической функции государства являются природопользование, природоохранная деятельность, обеспечение экологической безопасности и правопорядка. В реализации экологической
функции государства важную роль играет правовое регулирование, определяющее принципы и порядок рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей природной среды, экологические требования, обязательные для всех субъектов хозяйственной деятельности. Экологическое право рассматривается в трех аспектах — как
отрасль права, правовая наука и учебная дисциплина.
Экологическое право — совокупность правовых норм, регулирующих общественные (экологические) отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах сохранения и рационального использования окружающей природной среды для настоящих и будущих поколений.
Научно-методологической основой экологического права являются
современные теоретические представления о взаимодействии человека,
общества и природы. Предметом экологического права являются общественные отношения в области взаимодействия общества и окружающей среды (общественные отношения по поводу рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей природной среды).
Методом экологического права является способ воздействия на общественные отношения (рис. 8.3).
Система экологического права — это совокупность институтов экологического права, расположенных в определенной последовательности. Объектами экологического права, согласно ФЗ «Об охране окружающей среды» [31], являются:
- земли, недра, почвы;
- поверхностные и подземные воды;
- леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд;
- атмосферный воздух, озоновый слой атмосферы и околоземное
космическое пространство.
Методы экологического права
- экологизации
— проявление
общеэкологического подхода во
все сферах общественных отношений
- административноправовой и гражданскоправовой — первый исходит из неравного положения субъектов права — из
отношений власти и подчинения, второй основан на
равенстве сторон, на экономических инструментах
регулирования
- историко-правовой и прогностический — обоснование
надежности принимаемых
правовых и экономических
мер, с учетом социальных и
иных изменений, недопущение повторения ошибок, знание будущих состояний, процессов и явлений
Рис. 8.3. Методы экологического права
156
В первоочередном порядке охране подлежат естественные экологические системы, природные ландшафты и природные комплексы, не
подвергшиеся антропогенному воздействию. Особой охране подлежат
объекты, включенные в Список всемирного культурного наследия и Список всемирного природного наследия, государственные природные заповедники, в т. ч. биосферные, государственные природные заказники,
памятники природы, национальные, природные и дендрологические
парки, ботанические сады, лечебно-оздоровительные местности и курорты, иные природные комплексы, исконная среда обитания, места
традиционного проживания и хозяйственной деятельности коренных малочисленных народов РФ, объекты, имеющие особое природоохранное,
научное, историко-культурное, эстетическое, рекреационное, оздоровительное и иное ценное значение, континентальный шельф и исключительная экономическая зона РФ, а также редкие или находящиеся под
угрозой исчезновения почвы, леса и иная растительность, животные и
другие организмы и места их обитания.
Важнейшим источником экологического права в России является
Конституция РФ (рис. 8.4), которая закрепляет право собственности на
природные ресурсы в ее различных формах (ст. 9), провозглашает основные экологические права и обязанности граждан РФ (ст. 42, 58, 36).
В Конституции определены организационно-правовые основы осуществления экологической функции государства. Статьи 71, 72 и 114 устанавливают компетенцию РФ и ее субъектов в сфере природопользования и охраны окружающей природной среды, полномочия высших государственных органов по проведению экологической политики.
Международные соглашения, подписанные и ратифицированные РФ
Конституция РФ
Федеральные конституционные законы, федеральные законы
Указы Президента РФ
Постановления Правительства РФ
Приказы, положения, инструкции
федеральных органов
Рекомендации, методики, инструкции
отраслевых институтов и других учреждений
Законодательство и подзаконные акты субъектов РФ
Рис. 8.4. Структура нормативных правовых документов Российской Федерации
в области охраны окружающей среды
Особое место в системе экологического законодательства занимают
федеральные законы, регулирующие как общие вопросы природопользо157
вания и охраны окружающей среды, так и правовой режим отдельных видов природных ресурсов. Ведущим среди них является закон «Об охране
окружающей природной среды», определяющий основные направления,
принципы и задачи экологической политики государства, правового регулирования экологических отношений, закрепляющий механизм осуществления рационального природопользования и охраны окружающей природной среды. К нормативным документам, регулирующим отношения в
сфере использования и охраны окружающей среды, относятся: Лесной
кодекс, Водный кодекс, Земельный кодекс, законы «О недрах», «О животном мире», «Об охране атмосферного воздуха», «Об особо охраняемых природных территориях», «О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах» и др. Существенное значение в регулировании экологических отношений имеют нормы международных договоров Российской Федерации: Стокгольмской (1972 г.) Бразильской (Рио-де-Жанейро) конференции ООН (1992 г.), Совещания по
безопасности и сотрудничеству в Европе (1975 г.) и др.
Основные признаки, которые служат разграничением состава административного правонарушения от преступления, определены в Уголовном кодексе РФ. Это повторность (ст. 260, п. 2), наличие умысла
(ст. 258), крупный ущерб, причинение вреда здоровью людей, животным,
сельскохозяйственному производству (ст. 248, 249, 252 УК и др.). К правонарушителям в области административного производства применяются следующие виды административных наказаний: штраф, предупреждение, возмездное изъятие орудия совершения или предмета административного правонарушения, конфискация орудия совершения или
предмета административного правонарушения; лишение специального
права, предоставленного физическому лицу. Наложение штрафа не освобождает виновных от обязанности возмещения причиненного вреда и
устранения последствий административного правонарушения.
Под экологическим преступлением понимают предусмотренное уголовным законом и запрещенное им под угрозой наказания виновное общественно опасное деяние (действие или бездействие),
посягающее на окружающую среду и ее компоненты, рациональное использование и охрана которых
обеспечивают оптимальную жизнедеятельность человека, на экологическую безопасность населения и
территорий и состоящее в непосредственном противоправном использовании природных объектов
(или в противоправном воздействии на их состояние) как социальной ценности, что приводит к негативным изменениям качества окружающей среды, уничтожению, повреждению объектов.
Объект экологического преступления — компонент природной среды, связанный с окружающим миром, в т. ч. рассматриваемый как объект собственности или хозяйствования (например, ст. 259
УК РФ — уничтожение критических местообитаний для организмов, занесенных в Красную книгу РФ).
Критическим местообитанием является территория в определенных границах (водоема, леса,
урочища, болота и т. п.), на которой обитают популяции каких-либо занесенных в Красную книгу животных или растений и которая находится в состоянии, близком к невозможному для обитания на ней этих
организмов (ст. 246 УК РФ — нарушение правил охраны окружающей среды при производстве работ;
ст. 247 УК РФ — нарушение правил обращения экологически опасных веществ и отходов и т. д.).
158
Система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны окружающей
среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требований, в т. ч. нормативов и нормативных документов, в
области охраны окружающей среды, является контролем в области охраны окружающей среды (экологическим контролем) (ст. 1 ФЗ «Об охране окружающей среды»).
Экологический контроль является одним из средств управления охраной окружающей среды. В качестве примера правового регулирования
отношений в области охраны окружающей среды при эксплуатации объектов энергетики можно привести ст. 28 ФЗ «О газоснабжении в Российской Федерации». Так, организация — собственник системы газоснабжения или уполномоченная им эксплуатирующая организация, после завершения намеченных работ на земельном участке, переданном такой
организации, обязана:
1) рекультивировать земельный участок и передать его землевладельцу, землепользователю или арендатору по акту в установленном порядке;
2) при расположении систем газоснабжения в лесах организации, в
ведении которых находятся объекты системы газоснабжения, содержать
охранные зоны объектов системы газоснабжения в пожаробезопасном
состоянии;
3) проводить намеченные работы, вырубать деревья (кустарники) в
охранных зонах объектов системы газоснабжения и за пределами таких
зон в порядке, установленном лесным законодательством;
4) в случае возникновении аварии, катастрофы в полном объеме возместить нанесенный ею ущерб собственнику земельного участка, по территории которого осуществлялась доставка необходимых сил и средств.
?
?? Вопросы для самоконтроля ???
1) Перечислите объекты, подлежащие охране в РФ.
2) Перечислите основные источники экологического права РФ.
3) Что понимают под экологическим преступлением?
4) Назовите виды ответственности за экологические правонарушения.
5) Приведите примеры профессиональной ответственности за экологические
преступления (правонарушения).
" Выводы по главе 8
3 Современное состояние минерально-сырьевой базы углеводородного сырья
Россия характеризуется снижением разведанных запасов нефти и газа и низкими
темпами их воспроизводства. Объемы геологоразведочных работ не обеспечивают
воспроизводство минерально-сырьевой базы нефтяной и газовой промышленности,
что в перспективе, особенно в условиях быстрого роста добычи нефти, может стать
серьезной угрозой энергетической и экономической безопасности страны.
3 Основными направлениями научно-технического развития в данной сфере являются:
– разработка новых научно-технических и технологических методов поиска и разведки нетрадиционных ресурсов нефти, освоение которых позволит значительно расширить ресурсную базу нефтяной промышленности;
159
– использование новых технологий, способствующих повышению эффективности
геологоразведочных работ, что позволит исключить механическое наращивание объемов разведочного бурения; широкое использование трехмерной сейсмики;
– создание технологии и аппаратуры для радиогеопросвечивания с целью сканирования межскважинного пространства, что позволит получить более достоверную информацию о строении продуктивных пластов (Федеральный портал).
3 Экономическое регулирование должно быть направлено на поддержание рационального природопользования, снижения нагрузки на природную среду. Рациональное природопользование — планомерное, научно обоснованное преобразование окружающей среды по мере совершенствования материального производства
на основе комплексного использования невозобновляемых ресурсов в цикле «производство — потребление — вторичные ресурсы» при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов
3 Основу экономического механизма охраны окружающей среды в России сейчас составляют экологические платежи. Достижение цели управления охраной окружающей среды обеспечивается реализацией следующих функций: планирование мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных
ресурсов; стандартизация норм и требований к экологическим свойствам продукции,
технологических процессов и побочных продуктов производства; организация технического обслуживания и ремонта средств охраны окружающей среды; регламентация
трудовых процессов с учетом требований охраны окружающей среды; контроль и регулирование выполнения мероприятий по охране среды и др.
3 Главными стратегическими ориентирами долгосрочной государственной
энергетической политики являются (Энергетическая стратегия России на период до
2030 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13
ноября 2009 г. № 1715-р): энергетическая безопасность; энергетическая эффективность экономики; бюджетная эффективность энергетики; экологическая безопасность энергетики. Обеспечение энергетической безопасности определяется ресурсной достаточностью, экономической доступностью, экологической и технологической
допустимостью. Гарантированное удовлетворение внутреннего спроса на энергоресурсы должно быть обеспечено с учетом следующих требований: последовательное
ограничение нагрузки топливно-энергетического комплекса на окружающую среду и
климат путем снижения выбросов загрязняющих веществ, сброса загрязненных
сточных вод, а также эмиссии парниковых газов, сокращения отходов производства
и потребления энергии.
Рекомендуемая литература
Гусев, Р. К. Экологическое право [Текст] : учеб. пособие / Р. К. Гусев ; ред.
Г. Е. Быстров. — М. : ИНФРА-М : КОНТРАКТ, 2001. — 202 с.
Дубовик, О. Л. Экологическое право в вопросах и ответах [Текст] : учеб. пособие / О. Л. Дубовик ; Ин-т государства и права РАН. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.
: Проспект, 2010. — 320 с.
Емельянов, А. Г. Основы природопользования [Текст] : учеб. для студ. вузов,
обучающихся по экол. спец. / А. Г. Емельянов. — 2-е изд., стер. — М. : Академия,
2006. — 304 с.
Макар, С. В. Экономика природопользования [Текст] : учеб. для студ., обучающихся по спец. «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Мировая экономика», «Налоги и налогообложение», «Финансы и кредит» / С. В. Макар, В. Г. Глушкова. — 2-е
изд., перераб. и доп. — М. : Юрайт, 2011. — 588 с.
Экологическая экспертиза [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся
по спец. 013100 «Экология» / под ред. В. М. Питулько. — 5-е изд., стер. — М. : Академия, 2010. — 480 с.
160
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Лабораторная работа № 1
Химическое загрязнение атмосферы.
Количественная и качественная оценка воздействия
топливно-энергетического комплекса на атмосферу
Цели работы:
1. Расширение знаний о химическом загрязнении атмосферы.
2. Получение представления об основных механизмах и процессах
образования загрязняющих веществ (ЗВ) при сжигании топлива.
Задачи работы:
2. Изучить механизмы образования ЗВ в процессе горения топлива
на предприятиях ТЭК.
3. Овладеть методикой расчета массы веществ, участвующих и образующихся в процессе сжигания топлива.
Задание: провести количественную и качественную оценку воздействия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) на атмосферу.
Обеспечивающие средства: калькулятор, материал данного
учебного пособия (прил. 2).
Технология работы
1. Изучить механизмы образования ЗВ при сжигании топлива на
предприятии ТЭК. Заполните табл. Л1.1.
2. Освоить методику проведения расчетов массы загрязняющих веществ (прил. 2).
3. Используя данные производственной практики, провести расчеты
по выбросам загрязняющих веществ (оксидов азота, углерода, серы)
(при отсутствии данных использовать табл. Л1.2).
4. Сделать выводы:
– о характере воздействия данного предприятия (технологического
процесса) на атмосферный воздух;
– об особенностях механизма образования загрязняющих веществ.
Требования к отчету: представить заполненные таблицы, расчеты массы загрязняющих веществ и вывод по работе.
Таблица Л1.1. Механизмы и особенности образования загрязняющих веществ
при сжигании топлива
ЗВ
NO, NO2, CO, CO2, бенз(а)пирен,
SO2, ванадий
Реакции образования
161
Условия образования
Таблица Л1.2. Исходные данные для расчетов (для твердого топлива)
Показатели
1
2
Расчетный расход топлива на 1 котел, г/с
500 450
Количество работающих котлов
1
2
Коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой, ξ
1,75 1,31
Потери:
- теплоты с уносом от механической неполноты сгорания топлива, %
1,0
4
- теплоты от неполноты сгорания топлива, %:
- механической 4
7
- химической 1
2
Доля:
- твердых частиц, задержанных золоуловителем 0,85 0,75
- оксидов серы, связанных летучей золой в котле 0,1 0,1
- оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе
котла попутно с улавливанием твердых частиц 0
0
Зольность топлива
0,1 6,6
Содержание серы, %
4,1 1,9
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
11,4839,85
Доля потерь теплоты, обусловленной содержанием СО в продуктах сгорания, R
1 0,65
Влияние состава топлива на выход NOx, β1
0
0
Особенности конструкции горелок, β2
1
1
Вид шлакоудаления, β3
1
1
Эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от условий их подачи
в топку, ε1
1
1
Снижение выбросов NOx при двухступенчатом сжигании
1
1
Степень рециркуляции дымовых газов
0
0
Выход оксидов азота, кг/т усл. топлива
5,9 3,5
Варианты
3
4
5
6
7
400 350 150 330 550
2
2
2
2
2
1,35 1,4 1,32 1,4
1,3
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
0,5
1
1
4
1
1
1
4
2
0,80 0,85 0,88 0,9
0,1 0,1 0,1 0,1
0,8
0,1
0
0
0
0
0
0,2 22 0,1 14,1 12,0
0,5 0,4 0,5 0,6 0,5
40,3 17,33 40,3 27,5118,92
0,65
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
5,9
1
1
1
0
0
0
3,5 2,35 5,9
1
0
5,9
Задачи для дополнительной работы
1. Рассчитать выбросы вредных веществ (диоксид серы и азота, оксид
углерода) в атмосферу от отопительной котельной, потребляющей в год
360 т каменного угля Кузбасского бассейна марки ССР (подземный способ
добычи). Теплотехнические характеристики: 1) низшая теплота сгорания
угля Qн = 27,42 МДж/кг (6 550 ккал/кг); 2) зольность угля (на рабочую массу)
А = 14,1 %; 3) содержание серы (на рабочую массу) S = 0,6 %.
Продолжительность отопительного периода 234 дн. (5 616 ч). Расход
угля в самый холодный месяц года (январь) 62 т. Паропроизводительность
котлоагрегата 0,6 т/ч. Топка с неподвижной решеткой и ручным забросом.
2. Рассчитать выбросы вредных веществ в атмосферу (оксиды углерода, серы и азота), удаляемых с дымовыми газами от отопительной
котельной, при сжигании 420 т/год мазута со следующими характеристиками: низшая теплота сгорания Qн = 40,30 МДж/кг (9 641 Ккал/кг), содержание серы S = 0,5 %, зольность А = 0,1. Расход топлива 420 т/год. Продолжительность отопительного периода 234 дня (5 616 часов). Расход
мазута в самый холодный месяц года (январь) 73 т. Паропроизводительность котлоагрегата 0,5 т/ч. Топка камерная.
162
Лабораторная работа № 2
Загрязнение атмосферы твердыми частицами
Цели работы:
1. Расширение знаний о загрязнении атмосферы.
2. Получение представлений об основных механизмах и процессах
образования твердых частиц при сжигании органического топлива.
Задачи работы:
1. Изучить механизмы образования твердых частиц в процессе горения топлива.
2. Освоить методику расчета выбросов твердых частиц.
Задание: провести расчет массы твердых частиц, образующихся
при сжигании топлива.
Обеспечивающие средства: калькулятор, материал данного
учебного пособия (прил. 2).
Технология работы
1. Используя данные производственной практики, провести расчеты
по выбросам твердых частиц, ванадия. При отсутствии данных использовать данные табл. Л1.2 (ЛР № 1) и задачи для дополнительной работы.
2. Сделать выводы:
– о характере воздействия данного предприятия (технологического
процесса) на атмосферный воздух;
– об особенностях механизма образования твердых частиц.
Требования к отчету: представить расчеты и выводы по работе.
Лабораторная работа № 3
Загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками
Цели работы:
1. Расширение знаний о химическом загрязнении воздуха.
2. Получение представления об основных механизмах и процессах
образования загрязняющих веществ (ЗВ) при эксплуатации автомобильного транспорта.
3. Ознакомление с методикой проведения расчета выбросов ЗВ автомобильным транспортом.
Задача работы: изучить методику расчета массы ЗВ, образующихся в процессе эксплуатации автомобильного транспорта (АТ) предприятия.
163
Обеспечивающие средства: калькулятор, материал данного
учебного пособия.
Задание: провести расчет массы загрязняющих веществ, образующихся при эксплуатации автомобильного транспорта.
Теоретические сведения
Методика расчета выбросов загрязняющих веществ 4
Вариант 1. Настоящая методика предназначена для инвентаризации
выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух автотранспортными средствами (АТС) на территории населенных пунктов и при движении по автомобильным внегородским дорогам общего пользования [42].
Упрощенная расчетная схема используется при инвентаризации
выброса загрязняющих веществ АТС в атмосферный воздух при наличии данных о топливопотреблении. Детализированная расчетная схема
используется при инвентаризации выброса загрязняющих веществ АТС
в атмосферный воздух при наличии данных о суммарном пробеге АТС
различных расчетных типов. В данном издании приведена методика
расчета по упрощенной схеме, при этом расчеты выполняются для следующих загрязняющих веществ:
СО — оксид углерода;
VOC — углеводороды в пересчете на СН1,85;
NOx — оксиды азота в пересчете на NO2;
РМ — вредные частицы в пересчете на углерод;
SO2 — диоксид серы;
СO2 — диоксид углерода.
При выполнении расчетов численность АТС соответствующего расчетного типа определяется на основании исследований структуры парка
транспортных средств. Средний пробег АТС соответствующего расчетного типа определяется на основании данных статистической отчетности
или результатов специальных обследований. Периоды года (холодный,
теплый, переходный) определяются по величине среднемесячной температуры. Месяцы, в которых среднемесячная температура ниже минус
5 °С, относятся к холодному периоду, месяцы со среднемесячной температурой выше +5 °С — к теплому периоду и с температурой от минус 5 до
плюс5 °С — к переходному. Длительность расчетных периодов и среднемесячные температуры определяются по справочнику по климату.
Выброс i-го загрязняющего вещества автотранспортными средствами
соответствующего расчетного типа (Mipj, т) рассчитывается по формуле
Mipj = gipj Qpj · 10–3,
(Л3.1)
где gipj — удельный выброс i-го загрязняющего вещества АТС j-го расчетного типа при использовании р-го вида топлива, г/кг (табл. Л3.1—
4
Используемые методики для расчета выбросов ЗВ определяются в зависимости от состава,
характера выполняемых работ, характеристик стоянок.
164
Л3.4); Qpj — потребление моторного топлива р-го вида АТС j-го расчетного типа за определенный период, т.
Таблица Л3.1. Удельный выброс загрязняющих веществ при сгорании 1 кг бензина
Тип АТС
Легковые автомобили
Экологический
класс АТС
СО
0 (Евро 0)
250,0
1 (Евро 1) и выше 21,5
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
250,0
бусы полной массой до 3 500 кг 1 (Евро 1) и выше 21,5
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
бусы полной массой более
3 500 кг
360,0
Удельный выброс, г/кг
VOC
NOx
SO2
СО2
31,0
2,4
31,0
2,4
30,0
5,8
30,0
5,8
0,54
0,54
0,54
0,54
2 670
3 120
2 670
3 120
39,0
30,0
0,54 2 500
Таблица Л3.2. Удельный выброс загрязняющих веществ
при сгорании 1 кг дизельного топлива
Тип АТС
Удельный выброс, г/кг
Экологический
класс АТС
СО VOC NOx
Легковые автомобили
0 (Евро 0)
13,6 3,0 40,0
1 (Евро 1) и выше 7,5 1,4 30,0
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
30,0 10,0 50,0
бусы полной массой до 3 500 кг 1 (Евро 1) и выше 8,6 4,3 25,0
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
30,0 10,0 50,0
бусы полной массой более
1 (Евро 1) и выше 8,6 4,3 25,0
3 500 кг
РМ SO2 СО2
4,0 1,6 3 070
1,1 1,6 3 100
4,0 1,6 3 020
1,1 1,6 3 090
4,0 1,6 3 020
1,4 1,6 3 090
Таблица Л3.3. Удельный выброс загрязняющих веществ
при сгорании 1 кг сжиженного нефтяного газа
Тип АТС
Легковые автомобили
Экологический
класс АТС
0 (Евро 0)
1 (Евро 1) и выше
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
бусы полной массой до 3 500 кг 1 (Евро 1) и выше
Грузовые автомобили и авто0 (Евро 0)
бусы полной массой более
3 500 кг
СО
250,0
21,5
250,0
21,5
360,0
Удельный выброс, г/кг
NOx
VOC
SO2
СО2
31,0
2,4
31,0
2,4
30,0
5,8
30,0
5,8
0,12
0,12
0,12
0,12
2 520
2 970
2 520
2 970
39,0
30,0
0,12
2 350
Таблица Л3.4. Удельный выброс загрязняющих веществ
при сгорании 1 м3 сжатого природного газа
Тип АТС
Грузовые автомобили и автобусы полной массой более
3 500 кг
Экологический
класс АТС
0 (Евро 0)
СО
140,
0
Удельный выброс, г/кг
NOx
VOC
SO2
СО2
14,0
20,0
0,08
2
500
Выброс i-го загрязняющего вещества всеми типами автотранспортных средств при использовании моторного топлива определенного вида
(Mip, т) рассчитывается по формуле
J
Мip = ∑ Mipj .
j =1
165
(Л3.2)
Выброс i-го загрязняющего вещества всеми автотранспортными
средствами при использовании всех видов моторного топлива (Mi, т)
рассчитывается по формуле
4
Mi = ∑ Mip .
(Л3.3)
p =1
Вариант 2. В качестве исходных [22] при оценке загрязнения воздуха используют данные о пробеговых выбросах (г/км, табл. Л3.5) ЗВ одиночными АТС в различных условиях (по ГОСТ 20306-90).
Таблица Л3.5. Пробеговые выбросы ЗВ одиночных АТС в условиях эксплуатации
Тип
Группа Расход топлива, л/км
двигателя АТС*
CO
NOx
CxHy
Пассажирские АТС
Твердые
частицы
CO2
SO2
Соединения свинца
Бензиновый
Дизель
М1
М2
М1
М2
0,092
0,191
0,067
0,109
12,4
40,2
3,1
1,6
1,9
1,3
5,6
2,0
2,1
3,1
1,1
0,4
—
—
0,18
0,35
199
383
155
252
0,14
0,27
0,53
0,87
0,024
0,045
—
—
Бензиновый
N1
N2
N3
N1
N2
N3
0,135
0,367
0,673
0,075
0,265
0,457
39,6
118,5
113,8
5,1
9,2
15,9
3,0
10,1
16,4
8,3
8,4
19,5
4,0
10,7
7,1
1,6
2,0
4,8
—
—
—
0,36
1,49
1,06
277
725,6
1259
173
666
1032
0,20
0,52
0,90
0,6
2,3
3,6
0,033
0,086
0,149
—
—
—
Дизель
Грузовые АТС
*
М1 — полная масса менее 2,5 т (до 8 мест для сидения, кроме водителя);
М2 — 2,5—5,0 т (более 8 мест, кроме водителя); М3 — более 5 т (то же); N1 — полная масса менее 3,5 т; N2 — 3,5—12,0 т; N3 — более 12 т.
Ориентировочные пробеговые выбросы можно определить через
удельные выбросы ЗВ на единицу массы сжигаемого топлива.
mi = gi L Kтс Kг · 10–3,
(Л3.4)
где gi — пробеговый выброс i-го вещества, г/км; L — пробег АТС, км;
Kтс — коэффициент, учитывающий состояние автомобиля на токсичность отработанных газов (табл. Л3.6); Kг — коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ от условий движения
автомобиля (табл. Л3.7).
Таблица Л3.6. Влияние технического состояния
отечественных АТС на массу выбросов ЗВ
Тип АТС
Тип двигателя
Грузовые автомоБензиновый (карбюраторный)
били и автобусы
Дизельный
Легковые автомобили Бензиновый (карбюраторный)
Значения коэффициента Kтс
по видам загрязняющих веществ
твердые
NOx
СО
СН
частицы
2,0
1,6
1,75
1,83
2,1
1,48
1,0
1,0
1,0
—
1,9
—
Примечание. Для не указанных в таблице типов АТС коэффициент Kтс = 1,0.
166
Таблица Л3.7. Влияние условий движения на выбросы веществ
Значение коэффициента Kг
по видам загрязняющих веществ
твердые
NOx
СО
СН
частицы
Условия движения (город),
число жителей
Более 1 млн чел.
1,0 1,0 1,0
От 1 млн чел до 100 тыс. чел. включит.
0,89 0,95 0,85
От 100 тыс. чел до 30 тыс. чел. включит. 0,74 0,83 0,70
Менее 30 тыс. чел.
0,58 0,64 0,50
1,0
0,93
0,80
0,60
1,0
0,79
0,69
0,60
1,0
0,92
0,82
0,70
1,0
0,80
0,50
0,30
Расчет массы загрязняющих веществ от разномарочного парка АТС
проводится отдельно по каждой марке отдельно.
Вариант 3. Расчет массы загрязняющих веществ от АТС 5, работа
которых характеризуется небольшими пробегами и увеличенными простоями при работающем двигателе, определяется по формуле
mi = qi ρ Q · 10–3,
(Л3.5)
где mi — масса выбросов i-го загрязняющего вещества, кг; qi — величина
удельного выброса i-го загрязняющего вещества при расходе 1 л топлива (табл. Л3.2); ρ — плотность топлива, кг/л; Q — расход топлива, л.
При отсутствии данных Q для расчетов в учебных целях возможно
использование следующих формул.
- Для легковых автомобилей (отечественных и импортных) и микроавтобусов зарубежного производства:
Q = 0,01H · L(1 + 0,01D),
(Л3.6)
где H — базовая норма расхода топлива на пробег, л/100 км; L — пробег
АТС, км; D — поправочный коэффициент (табл. Л3.8).
Таблица Л3.8. Надбавки и скидки на нормы расхода топлива
Условие применения
Работа в зимнее время (продолжительность 5 мес.)
Работа с тяжелыми условиями (в карьерах, при проведении
с/х работ, на лесных участках)
Работа в тяжелых дорожных условиях в период сезонной
распутицы, снежных или песчаных заносов и т. д.
При работе на дорогах с твердым покрытием, за пределом
пригородной зоны на равнинной, слабохолмистой местности
(высота над уровнем моря до 300 м)
При работе на дорогах с твердым покрытием, холмистой
местностью (высота над уровнем моря от 300 до 1000 м)
При эксплуатации заказных и ведомственных автобусов, не
работающих на постоянных маршрутах
- Для автобусов:
Q = 0,01H · L(1 + 0,01D) + Нот · Тот,
5
Величина надбавки
(скидки) D, %
+10
+10,0
+35,0
–15,0
–10,0
–10,0
(Л3.7)
Ушаков Д. И. Оценка эколого-экономического ущерба от выбросов вредных веществ от автотранспорта : метод. рек. Липецк : ЛГТУ, 2000. 28 с.
167
где Нот — норма расхода топлива на работу отопительной системы, л/ч
(табл. Л3.9); Тот — время работы отопительной системы, ч.
Таблица Л3.9. Нормы расхода топлива на работу отопительной системы автобусов
Модель, марка автобуса
Норма расхода топлива, л/ч
ЛАЗ 0699
ЛАЗ 4202
ЛИАЗ 5256
1,4
2,5
2,5
Вариант 3. Валовое выделение (г/день) ЗВ одним автомобилем [19]
K-й группы в день при выезде с территории предприятия ( Мk′ ) и возврате
( Мk′′ ) определяется по следующим формулам:
Мk′ = gпр tпр + gL L' + gxx txx;
(Л3.8)
Мk′′ = gL L" + gxx txx,
(Л3.9)
где gпр — удельное выделение ЗВ при прогреве двигателя, г/мин; tпр —
время прогрева двигателя, мин (табл. Л3.10); gL — удельное выделение
ЗВ при движении по территории, г/км; L' (L") — пробег по территории
предприятия в день при выезде (возврате), км; gxx — удельное выделение ЗВ на холостом ходу, г/мин; txx — время работы на холостом ходу.
Таблица Л3.10. Отдельные значения величины tпр, мин
Температура воздуха, ºС
Выше +5
+5…–5
–5…–10
Значение, tпр, мин
4
6
12
Валовое выделение (т/год) ЗВ от группы N штук АТ рассчитывается
отдельно для холодного, переходного и теплого времени года по формуле
МТ (П, Х) = α ( Мk′ + Мk′′ )N DT (П, Х) · 10–6,
(Л3.10)
где α — коэффициент выпуска (отношение количества автомобилей выезжающих с территории предприятия к количеству имеющихся данной группы); DТ (П,Х) — количество рабочих дней в рассчитываемом периоде года.
Технология работы
1. Используя данные о составе АТС предприятия, провести расчет
выбросов ЗВ в год. При отсутствии данных использовать приведенные
ниже задачи.
2. Сделать вывод о характере загрязнения атмосферного воздуха
АТС предприятия.
Задачи для дополнительной работы
Задача 1. На предприятии имеется один автомобиль ГАЗ-51, место
стоянки находится в 100 (200, 150) м от въездных ворот и 30 м от выездных ворот. Автомобиль совершает выезд с территории и въезд один
168
раз в день. Определить выброс ЗВ за 20 (25, 30) рабочих дней в июле.
При расчете использовать данные табл. Л3.11.
Таблица Л3.11. Удельные выбросы ЗВ
Условия движения / ЗВ
При прогреве двигателя, г/мин
При пробеге по территории, г/мин
На холостом ходу, г/мин
CO
8,1
27,6
8,1
CxHy
1,6
4,9
1,6
NOx
0,1
0,6
0,1
SO2
0,016
0,1
0,016
Задача 2. Определите количество выделившихся в атмосферу веществ за год. Данные о составе автотранспорта и расходе топлива приведены в табл. Л3.12.
Таблица Л3.12. Расход топлива АТС
Марка
КАМАЗ-511
ЗИЛ ММЗ-555
Вид топлива
Дизельное
Бензин
Расход топлива, т/ч
0,013
0,014
Требования к отчету: представить результаты расчетов и вывод
по работе.
Лабораторная работа № 4
Определение концентраций загрязняющих веществ
в приземном слое атмосферы. Контроль за выбросами
загрязняющих веществ на ТЭС и котельных
Цель работы: обобщение и расширение знаний о химическом загрязнении атмосферы; расширение знаний о проведении контроля за
выбросами ЗВ и нормировании качества атмосферного воздуха.
Задача работы: ознакомление с методикой расчета приземных
концентраций ЗВ, с методикой нормирования выбросов ТЭС и котельных.
Задание: провести количественную и качественную оценку воздействия предприятия на атмосферу.
Обеспечивающие средства: калькулятор, материалы данного издания, прил. 3).
Технология работы
1. Используя данные табл. Л4.1, определите, превышает ли загрязнение атмосферного воздуха допустимые санитарные нормы, с учетом
того, что вещества:
а) обладают эффектом «суммации действия»;
б) не обладают эффектом «суммации действия».
169
Таблица Л4.1. Исходные данные для вычислений
Номер
варианта
1
2
3
4
5
Виды ЗВ
Фенол
Ацетон
Диоксид серы
Диоксид азота
Сероводород
Диоксид серы
Диоксид
серы
Фенол
Оксиды серы
Сажа
С,
мг/м3
Номер
варианта
0,320
0,008
0,43
0,050
0,004
0,46
0,01
0,02
0,004
0,02
6
7
8
9
10
Виды ЗВ
Оксиды серы
Сажа
Диоксид серы
Диоксид азота
Сероводород
Диоксид серы
Ацетон
Фенол
Фенол
Ацетон
С,
мг/м3
0,006
0,00
0,025
0,007
0,002
0,012
0,07
0,02
0,01
0,44
2. Изучите методику проведения расчета максимальной приземной
концентрации ВВ, минимальной высоты одиночного источника выброса
(трубы), расстояния от источника выброса ЗВ до места образования
максимальной приземной концентрации (прил. 3).
3. Используя данные производственной практики, определите (при
отсутствии данных использовать данные табл. Л4.2—Л4.3. Работа выполняется по вариантам. Количество источников — 1 (без очистки).
А = 160, η = 1, Сф = 0 мг/м3):
а) максимальное значение приземной концентрации ВВ;
б) расстояние от трубы до места образования максимальной приземной концентрации;
в) приземную концентрацию ВВ (мг/м3) в атмосфере по оси факела
выброса на расстояниях — 50, 100, 200, 400, 1000 и 3000 м от источника
выброса;
г) значение опасной скорости ветра на уровне флюгера;
в) минимальную высоту одиночного источника выброса (трубы).
4. По результатам работы постройте график, отражающий зависимость приземной концентрации вредных примесей от расстояния источника выбросов и сделайте общий вывод.
Задача для дополнительной работы
Определите приземную концентрацию вредных веществ (мг/м3) в атмосфере на расстояниях — 50, 100, 200, 400, 1 000 и 3 000 м от источника
выброса при неблагоприятных метеорологических условиях с учетом
значения безразмерного коэффициента, учитывающего скорость оседания веществ в атмосфере F = 1. Высота источника 35 м, диаметр устья
1,4 м. Объем выбрасываемой золы 2,6 г/с. Температура отходящих газов
125 ºС, воздуха 25 ºС. Значение η принять за 1 (рельеф спокойный),
А = 200, Сф = 0 мг/м3. После проведения расчетов сделать вывод.
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов и общего вывода по работе.
170
Таблица Л4.2. Исходные данные для расчетов
Мi, г/с
NO2
SO2
Зола
1
2
3
4
0,2
12,0
—
7,0
50,0
—
8,4
—
3,0
3,8
25,6
—
Номер варианта
5
6
7
—
0,3
0,8
1,6
—
2,1
—
10,0
5,0
8
9
10
11
3,5
6,0
—
7,1
2,5
—
—
3,4
10,0
7,14
2,3
—
Номер
варианта
Таблица Л4.3. Исходные данные
Высота
дымовой
трубы, Н, м
Диаметр
устья,
D, м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
35
35
40
45
30
34
20
25
35
15
1,4
0,5
0,4
0,5
1,5
0,4
0,3
1,2
0,5
1,5
Параметры
Температура
газовоздушной
окружающей
смеси, Тг, ºС
среды, Тв, ºС
125
250
200
180
250
190
210
200
220
125
Скорость выхода
газовоздушной
смеси, ω0, м/с
25
20
25
20
19
20
25
20
25
18
7
6
Лабораторная работа № 5
Установление величины предельно допустимого выброса
Цель работы: расширение знаний о нормировании выбросов загрязняющих веществ.
Задача работы: ознакомление с методикой расчета ПДВ.
Задания: провести расчет предельно допустимого выброса.
Обеспечивающие средства: материал данного пособия (прил. 5),
данные по производственной практике, калькулятор.
Технология работы
1) Используя данные производственной практики (или условия задания ЛР № 4), определить ПДВ для диоксида серы, азота и золы.
2) Сделать выводы по работе.
Задачи для дополнительной работы
А) Определить максимальное значение концентрации Cм для SO2,
расстояние хм при неблагоприятных метеоусловиях, установить величину ПДВ для следующих исходных данных: А = 240, V1 = 10,8 м3/с,
∆Т = 100 ºС, валовый выброс 12 г/с, Н = 35 м, D = 1,4 м, h = 1. При какой
опасной скорости ветра будет достигнута концентрация cм = 0,223 мг/м3?
171
Б) В городе N Республики Коми работает котельная, время работы
5760 ч/год, высота трубы 35 м, диаметр 1,4 м. Объем выбросов газов
V1 = 10,8 м3/с, ∆Т = 100 ºС. Валовый выброс золы 2,6 г/с. Сф = 0. Определите максимальную приземную концентрацию, расстояние, на котором
она достигается, значение опасной скорости ветра при заданных условиях, величину ПДВ. После проведения расчетов сделать вывод.
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов, вывода по работе.
Лабораторная работа № 6
Отходы производства и потребления
Цель работы: ознакомление с классификацией отходов и с методикой расчета количества отходов, образующихся на энергопредприятиях.
Задачи работы:
1. Расширение знаний об отходах производства и потребления.
2. Ознакомление с методикой расчета количества образующихся отходов на предприятии.
Задание: провести расчет количества отходов производства и потребления.
Обеспечивающие средства: материал данного пособия, данные
по производственной практике, калькулятор.
Технология работы
На основании данных практики и методики расчета количества образовавшихся отходов (прил. 4) провести инвентаризацию образования отходов и мест их временного накопления. При отсутствии данных провести
расчет количества образующихся отходов (необходимые данные приведены ниже (табл. Л6.1—Л6.3). Заполнить табл. Л6.4, Л6.5. Сделать вывод.
Данные для расчета
1. На предприятии используется следующая осветительная арматура:
Вариант
1
2
3
Тип
лампы
ЛБ 40
ЛБ 80
ДРЛ 250(6)-4
Вес, Кол-во часов рабо- Кол-во рабочих Кол-во установг
ты лампы, ч/сут
дней в году
ленных ламп, шт.
210
450
219
8,0
8,0
8,0
172
260
260
260
27
20
10
1
2
3
Марка
автомашины
Кол-во
транспорта
Вариант
Таблица Л6.1. Подвижной состав автомобильного транспорта предприятия
ГАЗ-31 (Волга)
ВАЗ (Жигули)
ГАЗ-53
ЗИЛ-55
ИЖ (Москвич)
УАЗ
ГАЗ-2107 (Газель)
ПАЗ
КАМАЗ
МАЗ
ГАЗ-53
ЗИЛ-55
2
3
10
8
1
6
5
3
2
1
8
2
Масса
Кол-во
установлен- покрышек
ных покры- отработанных, mi, кг
шек, ni, шт.
4
4
6
6
4
4
6
6
10
6
6
6
Средний
годовой
пробег автомобиля, Li,
тыс. км/год
Норма
пробега
подвижного
состава, Lнi,
тыс. км
43
13
15
33
8
27
44
54
48
4
15
33
33
44
53
70
33
33
33
65
70
53
53
70
9,5
5,7
27,2
42,1
6,4
9,5
9,5
36
42,1
59,4
9,5
42,1
Таблица Л6.2. Расчет количества отработанных аккумуляторных батарей
Вес
аккумуляторной
батареи, mi, кг
Рi, шт.
Базовая норма
расхода топлива,
л/100 км
2 (6СТ-65)
3 (6СТ-65)
6 (6СТ-65)
3 (6СТ-132)
10 (6СТ-132)
8 (6СТ-190)
2 (6СТ-190)
Эксплуатационный срок службы
аккумуляторов,
год, Т
ГАЗ-31 (Волга)
ВАЗ «Жигули»
УАЗ-31512
ПАЗ
ГАЗ-53
ЗИЛ-55
КАМАЗ
используемых
аккумуляторов,
ni, шт.
Марка
автотранспорта, аккумуляторов
шт.
(тип)
установленных
аккумуляторных батарей
на 1 машине, шт.
Кол-во
2
3
6
3
10
8
4
2
2
2
2
2
2
2
12
12
12
23
23
23
30
1
1
3
1,5
5
4
2
13 б
8,5 б
15,5 б
20,9 д
24 б
26 б
25 д
1
1
1
1
1
1
2
Отход 3533010013011 «Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки» образуется в количестве _____.
Место временного хранения отхода — _____, способ хранения —
_____.
По мере накопления _____. При разрушении ламп _____.
В табл. Л6.1 дан подвижной состав автомобильного транспорта
предприятия для проведения расчетов по вариантам.
В ходе ремонта и технического обслуживания транспортной техники
образуются следующие виды отходов:
- Отход 5410020102033 «Масла автомобильные отработанные» в
количестве __.
Место временного хранения отхода — ___, способ хранения — ___.
По мере накопления отходы ___. При разливах масла на почву ___.
173
- Отход 5750020213004 «Покрышки отработанные» образуется в количестве ___.
Место временного хранения отхода ___, способ хранения ___.
По мере накопления ___.
- Отход 9211010113012 «Аккумуляторы свинцовые отработанные
неповрежденные, с неслитым электролитом» образуется в количестве
— ___.
Место временного хранения отхода ___, способ хранения ___.
По мере накопления отходы ___. При разливе ___.
В случае попадания серной кислоты на кожу или в глаза необходимо ___.
- Отход «Масло трансформаторное отработанное» в количестве
___.
Место временного хранения отхода — ___, способ хранения — ___.
Тип
изделия
Вариант
Таблица Л6.3. Аккумуляторы свинцовые стационарные открытого типа
с электродами большой поверхности для электрических станций, подстанций,
телеграфных и телефонных узлов
1 СК-1
2 СК-2
3 СК-3
Габаритные
размеры, по
бокам, max, мм
Масса,
не более,
кг
84
134
184
6,8
12
16
219 274
Материал бака
Краткая характеристика
Стекло
Срок эксплуатации — 4 года с
момента ввода в эксплуатацию.
Срок сохраняемости электродных пластин — 1 год. Средний
срок службы в режиме подзаряда — 20 лет. Средний срок
службы в буферном режиме —
10 лет
9,8
17,5
24
№ п/п
Таблица Л6.4. Годовые нормативы образования отходов
производства и потребления
Наименование
вида отхода
1
2
Код Класс Отходообразую- Годовой нормапо
опас- щий вид деятель- тив образования
ФККО ности
ности, процесс
отхода, т
3
4
5
6
1 Отходы 1 класса опасности
2
1
Итого 1 класса опасности
Отходы 2 класса опасности
Итого 2 класса опасности
…
174
Опасные
свойства
Физико-химические
свойства отходов
Класс
опасности
1
1
ОтходоНаимено- образуювание вида щий вид
деятельотхода
ности,
процесс
2
3
Код по
ФККО
№ п/п
Таблица Л6.5. Состав и физико-химические свойства отхода
агрегатное
состояние
4
5
6
7
наименова- содержание
ние компо- компоненнентов
тов, %
8
9
Примеры организаций, участвующих в обезвреживании отходов:
Отходы
Лом черных металлов
Мусор от бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)
Отходы полиэтилена в виде пленки
Отходы стекловолокна
Стеклянный бой незагрязненный (исключая бой
стекла электронно-лучевых трубок и люминесцентных ламп)
Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие
трубки
Масла автомобильные отработанные
Обтирочный материал, загрязненный маслами
Пластмассовая незагрязненная тара, потерявшая
потребительские свойства
Организация
ООО «Шротт» (г. Сыктывкар)
ООО «Эко-технологии»
(г. Сыктывкар,
м. Дырнос, 92)
ООО «Велдас-ЭМ»
(г. Сыктывкар,
пр. Бумажников, 53б/20)
ООО «Пластгран»
(г. Киров)
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов, заполненных таблиц, общего вывода по работе.
Лабораторная работа № 7
Защита атмосферы. Формирование санитарно-защитной зоны
Цель работы: обобщение и расширение знаний об основных направлениях по защите атмосферы.
Задача работы: ознакомление с СЗЗ и методикой определения
размеров СЗЗ.
Задания: провести расчет по определению расчетного размера СЗЗ.
Обеспечивающие средства: калькулятор, материалы данного издания.
Общие теоретические сведения
Достаточность ширины нормативной СЗЗ может быть проверена с
помощью расчетов загрязнения атмосферы. На первом этапе расчетной
проверки для каждого j-го вещества, выбрасываемого источниками
предприятия (предприятий), при каждом i-м режиме его (их) выбросов
рассчитываются параметры Zj,i и gj,i, позволяющие, в соответствии с
175
п. 8.5.14 ОНД-86, дать предварительную оценку воздействия на качество атмосферного воздуха выбросов j-го вещества в рассматриваемом
режиме источниками предприятия (группы). Параметр Zj,i рассчитывается по следующим формулам.
а) Для отдельного вредного вещества, выбрасываемого предприятием в i-м режиме выбросов:
N
Zi / j = ∑ Cm, j ,i ,k / ПДК j ,
k =1
где Cm,j,i,k — величина максимальной приземной концентрации j-гo вещества, создаваемая выбросом его из k-го источника при i-м режиме выбросов предприятия без учета выбросов других ИЗА; ПДКj — предельно
допустимая максимально разовая концентрация рассматриваемого (j-го)
вещества, в атмосферном воздухе, утвержденная Минздравом России.
Cm,j,i,k для выброса j-го вещества из k-го источника при i-м режиме
выбросов предприятия рассчитывается по формулам разделов 2 и 3
ОНД-86 (см. ЛР № 4) с учетом метеорологических и топографических
условий района расположения предприятия.
Примечание. Для источников выбросов, из которых j-е вещество в i-м режиме
не выбрасывается, считается, что Cm,j,i,k = 0. Для веществ, для которых установлены
только среднесуточные ПДК, ПДКccj (по фактору воздействия на качество атмосферного воздуха выбросов в атмосферу загрязняющих веществ предприятием (производством, группой предприятий и т. д.) при определении СЗЗ предприятия следует
учитывать те зоны с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды в окрестности предприятия (в т. ч. селитебные зоны), которые попадают в зону влияния выбросов предприятия) в качестве ИДКj, используется величина ПДКccj.
б) Для группы веществ, обладающих эффектом комбинированного
совместного вредного действия:
1 Рj
Z j ,i =
∑ Zci ,
K сд c
где Kсд — коэффициент комбинации совместного гигиенического действия группы веществ, равный: Kсд = i — для групп веществ, обладающих
эффектом суммации вредного действия; Kсд = Kкд — для групп веществ,
обладающих эффектом неполной суммации вредного действия, где
Kкд — значение коэффициента комбинированного действия рассматриваемой группы веществ; Kсд = Kп — для групп веществ, обладающих
эффектом потенцирования вредного действия, где Kп — справочное
значение коэффициента потенцирования рассматриваемой группы веществ, приведенное в списках Минздрава России; Pj — число веществ в
j-й группе веществ, при совместном присутствии которых в атмосферном
воздухе проявляется эффект комбинации их совместного гигиенического
действия (суммация, неполная суммация, потенцирование); Zci — концентрация веществ, обладающих эффектом суммации действия.
176
Параметр gj,i рассчитывается по формуле
при Z j ,i ≥ 0,1
⎧C
g j ,i = Z j ,i + ⎨ фм, j
⎩0 при Z j ,i ≤ 0,
где Сфм,j — максимальная фоновая концентрация j-гo ЗB в зоне влияния
источников выброса этого вещества предприятием (группой предприятий), определенная по данным Росгидромета или результатам сводных
расчетов загрязнения атмосферы города (региона).
Примечание. Определение зоны влияния источников, выбрасывающих j-e вещество, можно не проводить, если при Сфм,j, определенном как максимум фоновой
концентрации Сф,j в зоне шириной 300 Нmax, вокруг границ площадки при всех режимах выбросов выполняется условие gj,i < 1.
По каждому j-му веществу для предприятия рассчитывается параметр gj по формуле
g = max(gj,i),
т. е. определяется наибольшее значение параметра gj,i из рассчитанных
для вещества при всех режимах работы предприятия (группы).
Для тех веществ, для которых значение параметра gj меньше 1, можно утверждать, что их приземные концентрации нигде не будут превышать
нормативы ПДК, т. е. нормативная СЗЗ заведомо обеспечивает по этим
веществам отсутствие превышения нормативов качества воздуха для населенных мест (или других зон, в зависимости от используемых ПДК)
(подробно в «Рекомендации по разработке проектов санитарно-защитных
зон промышленных предприятий, групп предприятий»). Полученные размеры СЗЗ уточняются отдельно (l, м) для различных направлений ветра в
зависимости от среднегодовой розы ветров района по формуле
P
l = L0 ,
P0
где L0 — расчетное расстояние до максимальной концентрации ВВ (концентрация веществ с учетом фоновой превышает ПДК), м; Р — среднегодовая роза повторяемости ветров, %; Р0 — повторяемость ветров одного румба при круговой розе ветров (например, при восьмирумбовой
розе ветров Р0 = 100/8 = 12,5 %).
Технология работы
1. Используя данные практики или выполненных лабораторных работ, определить расчетный размер СЗЗ (при наличии данных уточнить
размеры СЗЗ).
2. Результаты оформить графически, сделать вывод.
Примечание. При отсутствии данных использовать данные табл. Л7.1 и Л7.2.
177
Таблица Л7.1. Исходные данные
Максимальная приземная концентрация, мг/м3
диоксид азота
диоксид серы
оксид углерода
0,332
0,65
Расстояние до максимальной концентрации ВВ
6,5
285,3 м
Таблица Л7.2. Повторяемости (%) направлений ветра
Вариант
1
2
3
4
5
С
9
14
10
8
10
СВ
20
8
7
19
13
Повторяемость (%) направления
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
13
8
9
12
24
2
6
12
3
20
2
11
13
4
13
11
10
18
10
6
З
32
19
16
33
4
СЗ
11
24
15
11
10
Задача для дополнительной работы
В равнинной части N-й области в районе станции Н на расстоянии
2 км от селитебной зоны проектируется строительство ТЭЦ (используемое топливо — каменный уголь). При этом в отходящих газах будут содержаться пыль и сернистый газ. Для очистки от газов и пыли предусматривается устройство специальных мультициклонов, эксплуатационный коэффициент очистки которых равен 75 %. Суммарный выброс пыли до очистки равен 500 г/с, сернистого газа 350 г/с, диаметр устья трубы 2 м. Температура газовоздушной смеси 130 ºС, средняя температура
окружающего воздуха в самый жаркий месяц в 13 часов равна 30 ºС.
Скорость выхода газовоздушной смеси 5,0 м/с; высота трубы 100 м;
n = 1,2; m = 0,55. Рассчитать величину СЗЗ, определить класс вредности
предприятия и уточнить конфигурацию СЗЗ согласно «розе ветров»
(табл. Л7.2). Результаты оформить графически.
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов и общего вывода по работе.
Лабораторная работа № 8
Плата за загрязнение окружающей среды
Цель работы: расширение знаний об эколого-экономических механизмах охраны окружающей среды (ОС).
Задача работы: изучение механизма и принципов платы за загрязнение ОС.
Задание: провести количественную оценку платы за загрязнение ОС.
Обеспечивающие средства: материалы производственной практики.
178
Технология работы
Вариант 1. Используя имеющиеся сведения о предприятии (или результаты выполненных лабораторных работ), определить размер платы
за выбросы и сбросы загрязняющих веществ, размещения отходов.
Вариант 2. Рассчитать размер платежей за загрязнение атмосферного
воздуха и водоема. Исходные данные приведены в табл. Л8.1—Л8.2. Для
расчетов платы за размещение отходов использовать данные ЛР № 1, 6.
Таблица Л8.1. Исходные данные для расчета
ЗВ
Взвешенные
вещества
Сульфаты
Железо
Базовый норматив
платы за сброс 1 т ЗВ
л
н
С iб
С iб
366
1830
2,5
12,5
55096
275480
Показатели,
т
Фактический
сброс ЗВ
Норматив
Лимит
Фактический
сброс ЗВ
Норматив
Лимит
Фактический
сброс ЗВ
Норматив
Лимит, т
Вариант
1
2
3
4
5
2,52 3,36 0,61 0,83 2,6
2,52 2,19 0,35 0,56 1,9
0,40 0,75 2,1
6
7
4,1
2,2
0,8
0,8
0,34 0,15 0,20 0,05 0,30 0,15 0,96
0,14 0,15 0,10 0,01 0,30 0,15 0,55
0,68
0,18 0,27 0,05 0,14 0,19 1,2 0,28
0,15 0,15 0,05 0,15 0,15 0,9 0,28
0,17 0,18
1,0
Таблица Л8.2. Исходные данные для расчета
ЗВ
Диоксид
азота
Базовый норматив
платы за выброс 1 т ЗВ
н
С iб
52
Диоксид серы
40
Углерода
оксид
0,6
л
С iб
260
200
3
Показатели, т
Фактический
выброс ЗВ
Норматив
Лимит
Фактический
выброс ЗВ
Норматив
Лимит
Фактический
выброс ЗВ
Норматив
лимит
Вариант
1
2
3,5
2,9
3,5
3
4
5
6
7
2,6 12,5 8,0 10,5 6,5
1,5
2,5
0,95 1,5
9,5 5,0
10,0
0,9 3,0 1,3
0,55 2,1
0,70
5,0 5,2
0,8
2,0
6,7
1,8
4,5 9,0
5,8 10,0
0,8 12,0 3,0
3,5
5,0
0,8
1,0
0,1 10,0 2,0
0,4
4,0
5,1
1,8
9,6
4,2
6,3 15,0
0,2
Примечание. В расчетах принять дополнительный коэффициент для районов
Крайнего Севера, равный 2.
По обоим вариантам сделать вывод по результатам (сопоставить
размеры экологического ущерба и величины платежей).
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов и общего вывода по работе.
179
Лабораторная работа № 9
Экономическая оценка экологического ущерба
от загрязнения окружающей среды
Цель работы: расширение знаний о практических методах эколого-экономической оценки ущерба, причиненного ОС.
Задача работы: овладение методикой определения размеров
ущерба от загрязнения атмосферного воздуха, водоемов.
Задание: провести расчеты эколого-экономического ущерба по заданным параметрам.
Обеспечивающие средства: методика проведения расчетов (гл.
8), калькулятор.
Технология работы
Определить годовой экономический ущерб от загрязнения атмосферы и водоема с учетом имеющихся данных (при отсутствии данных
использовать задачи, приведенные ниже, и данные табл. Л9.1).
Таблица Л9.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух
от стационарных источников
Вариант
Всего
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
36,8
369,3
31,4
107,7
41,7
34,7
74,6
50,8
2,5
0,9
Твердые
частицы
3,9
58,3
10,2
1
1,8
2,9
4,7
0,6
1
0,3
Диоксид
серы
1,9
39,9
15,3
0,5
1,1
0,8
7
0,3
0,3
0,2
Оксид
углерода
25,9
9,3
4,6
8,5
30
16,9
42,6
4,6
0,8
0,4
Окислы
азота
3,3
7,2
1,2
2,5
2,4
4,8
1,4
1,4
0,1
0
Углеводороды
0,074
254,6
0,020
83,7
6,3
2
18,5
43,8
—
—
Задачи для дополнительной работы
Задача 1. Определите годовой экономический ущерб от загрязнения атмосферы ТЭС. Исходные данные представлены в табл. Л9.1.
Задача 2. Определите экономический ущерб от загрязнения ТЭС
водного объекта. В качестве водного объекта использовать: с 1 по 6 вариант — Республика Коми, бассейн р. Печора; с 7 по 12 — Республика
Коми, бассейн р. Северная Двина. Ежегодные объемы стока тепловой
электростанции приведены в табл. Л9.2.
Требования к отчету: предоставить результаты работы в виде
расчетов и общего вывода по работе.
180
Таблица Л9.2. Годовые массы сброса веществ в водные объекты
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
нефтепродукты
6,9
0,06
3,4
0,45
0,03
0,7
1,2
0,21
5,8
2,1
Масса веществ в стоках (т)
взвешенные вещества
сульфаты
120,0
25,9
275,0
25,5
24,3
1,6
27,2
12,4
36,8
150,1
255,0
—
65,3
158,0
—
—
9,8
125,1
5,6
—
хлориды
—
140,0
1278,0
214,0
—
8,5
—
60,0
—
51,9
Лабораторная работа № 10
Оценка уровня экологической безопасности предприятия
Цель работы: оценить уровень экологической опасности предприятия.
Задачи работы: практическое освоение интегральных механизмов
эколого-экономического управления в сфере охраны окружающей cреды.
Задание: провести оценку экологической опасности предприятия.
Обеспечивающие средства: материалы данного учебного пособия.
Технология работы
Изучите методику оценки экологической безопасности промышленного производства (см. гл. 8). Используя имеющиеся данные о предприятии,
определите степень экологической опасности предприятия. При отсутствии данных используйте заданные параметры (см. задачу ниже).
Задача для дополнительной работы (по вариантам)
Предприятие относится к III классу опасности, площадь предприятия
500 га, соотношение фактической массы загрязняющих атмосферу веществ к ПДВ составило 1,1 (1; 0,9; 1,2; 0,7), для сбросов (к ПДС) — 1,0
(1,1; 0,8; 0,7; 0,9) отходов — 0,7 (0,8; 0,9; 1,0; 0,7). Численность работников предприятия 60 чел, средняя плотность населения на данной территории 3 чел./км2. Средний уровень шума 50 дБА. По полученным данным
сделайте вывод.
Требования к отчету
Представить отчет по работе в виде расчетных данных и письменных ответов на следующие вопросы:
а) перечислить показатели экологической безопасности предприятия;
б) объяснить, на основании каких показателей проводится экологоэкономический анализ предприятия.
181
Лабораторная работа № 11
Определения отвода под электрические сети
во временное и постоянное пользование
Цель работы: расширение знаний о механизмах охраны окружающей среды.
Задачи работы: практическое освоение методики проведения расчета площади земель под электрические сети.
Задание: определить отвод земель под электрическую сеть.
Обеспечивающие средства:
1. Нормы отвода земель для электрических сетей напряжением
0,38—750 кВ. № 14278тм-т1 (утв. Минтопэнерго 20.05.1994).
2. Правила определения размеров земельных участков для размещения воздушных линий электропередачи и опор линий связи, обслуживающих электрические сети (утв. Постановление правительства РФ от
11 авг. 2003 г. № 486).
Технология работы
1. Ознакомиться с приведенными нормативными документами и
технологией проведения расчетов.
Площадь земельных участков F, м2, предоставляемых под опоры
(включая оттяжки) воздушных линий электропередачи в постоянное
пользование, определяется по формуле (см. рис. Л11.1, Л11.2)
F = n (Fo + f),
где Fo — площадь земли, занимаемая одной опорой в границах ее внешнего контура (включая оттяжки), м2/шт.; п — количество опор, шт.; f —
площадь полосы земли вокруг внешнего контура опоры (включая оттяжки) шириной 1 м, на землях сельскохозяйственного назначения при установке ригелей с глубиной заложения до 0,8 м ширина полосы должна
приниматься равной 1,5 м, м2/шт.
Рис. Л11.1. Контур основания
опоры и полоса земли вокруг
внешнего контура опоры
Рис. Л11.2. Полоса земли, предоставляемая
под строительство воздушной линии [5]
182
Отформатировано: русский
(Россия)
Сумма (Fo + f) находится по следующей формуле [5]:
Fo + f = (А + 2∆) (А + 2∆),
где А — сторона основания опоры, м; ∆ — отступ от опоры, м (для земель
сельскохозяйственного назначения ∆ = 1,5 м, для остальных категорий
∆ = 1 м).
Укрупненные величины площадей земельных участков, предоставляемые в постоянное пользование под различные типы унифицированных опор воздушных линий электропередачи, которые рекомендуются
для использования при выборе трассы, выполнении техникоэкономических обоснований и других предпроектных разработок, приведены в «Нормах отвода земель…» в приложении [26].
Ширина полос земель для линий электропередачи, сооружаемых на
землях, покрытых лесом, должна приниматься по согласованию с организациями и лицами, во владении которых находятся эти земли, с учетом требований «Правил устройства электроустановок», предъявляемых к ширине просек для линий электропередачи.
Площадь земли, отводимая под промежуточные опоры (Fпп, м2) определяется по формуле
Fпп = n (Fo + f).
Площадь земли, отводимая под анкерные угловые опоры (Fn ау, м2),
определяется по формуле
Fn ау = nау (Fo ау + f),
где nау — количество анкерных угловых опор, Fo ау — площадь земли, отводимые под анкерные угловые опоры м2.
Соответственно, площадь земли, занимаемая всеми опорами, вычисляется как
FПВЛ = Fпп + Fn ау,
Площадь земли, отводимая под подстанции (FПАС, м2) вычисляется
по формуле
FПАС = ∑Fnci,
где Fnci — площадь земли, отводимая под i-ю подстанцию (отвод земли
под ТП производится в соответствии с нормами отвода земель [26]).
Площадь земельных участков, предоставляемых под электрические сети в целом в постоянное пользование (FПЭС, м2), определяется по формуле
FПЭС = FПАС+ FПВЛ.
Ширина полос земель, предоставляемых на период строительства
воздушных линий электропередачи, сооружаемых на унифицированных
типовых опорах при принятых в условиях задачи допущениях, определяется по формуле
FВЛ = (nау + nп — 1)L(Lф-ф + 4),
183
где nау — количество анкерных угловых опор; nп — количество промежуточных опор; L — длина габаритного пролета, м; Lф-ф — расстояние между фазами ЛЭП, м.
Площадки земельных участков, предоставляемых во временное
пользование для монтажа унифицированных и типовых опор (нормальной высоты) воздушных линий электропередачи в местах их размещения, должны быть не более приведенных в «Нормах отвода…» [26].
Площадь земельных участков, предоставляемых под монтажные
площадки, определяется по формуле
Отформатировано: русский
(Россия)
Отформатировано: русский
(Россия)
Fмп = nауFмп ау + nпFмп п,
где Fмп ау — площадь земельных участков, отводимых под монтажные
площадки анкерных угловых опор, м2; Fмп п — площадь земельных участков, отводимых под монтажные площадки промежуточных опор, м2.
Площадь земельных участков Fв эс, предоставляемых под электрические сети во временное пользование, м2:
Fв эс = Fвл + Fмп.
2. Определить отвод земель под электрическую сеть (исходные данные в табл. Л11.1). Дополнительные условия проведения расчета: ВЛ проходит по землям сельскохозяйственного назначения, опоры размещены на
равном расстоянии друг от друга, работы выполняется по вариантам.
3. Сделать вывод по работе.
1
Класс
ВЛ, кВ
Номер
варианта
Таблица Л11.1. Исходные данные для расчета [5]
Промежуточные опоры
шифр кол-во
опоры опор
4
Анкерные
угловые опоры
шифр
опоры
5
Трансформаторная подстанция
кол-во
опор
1
11 П110-3
0
2
3
80
У110-1+9
10
6
2
35
П351
80
У35-1+5
14
3
35
П352
40
У352+5
7
4
35
П35-2
60
У352+5
9
5
330 П330-3
40
У3301+14
6
Отформатировано: русский
(Россия)
схема электрических
соединений
7
Четырехугольная с 9 ячейками 110
кВ. Трансформатор трехобмоточный
напряжением 330/110/6—35 кВ
Блок линия — трансформатор с выключателем и низшим напряжением
6—10 кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением 150—220 кВ
Блок линия — трансформатор с выключателем и низшим напряжением
6—10 кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением 35 кВ
Блок линия — трансформатор с выключателем и низшим напряжением
6—10 кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением 110 кВ
Блок линия — трансформатор с 6
ячейками 110 кВ. Трансформатор
трехобмоточный напряжением
330/110/6—35 кВ
184
Отформатировано: русский
(Россия)
колво
8
2
2
2
2
2
Окончание таблицы Л11.1
6
1
110 П110-4
2
3
80
У1102+9
9
7
35
П35-1
40
У351+5
8
8
220 П220-3
60
У2201+9
7
9
35
80
У352+5
15
П35-2
4
5
6
7
Четырехугольная с 9 ячейками 110
кВ. Трансформатор трехобмоточный напряжением 330/110/6—35 кВ
Блок линия — трансформатор с выключателем и низшим напряжением
6—10 кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением 35 кВ
Четырехугольная с низшим напряжением 6—10 кВ. Трансформатор
двухобмоточный напряжением
150—220 кВ
Блок линия — трансформатор с
выключателем и низшим напряжением 10 кВ. Трансформатор двухобмоточный напряжением 150—220 кВ
8
2
2
2
Требования к отчету: представить расчетные данные по работе.
Лабораторная работа № 12
Определение минимального расстояния
от трансформаторной подстанции
до границы жилой застройки по акустическим шумам
Цель работы: оценка уровня шума от трансформаторной подстанции (ТП).
Задачи работы: изучить методику измерения и нормирования
уровня шума, создаваемого трансформаторами (ТМ).
Задание: определить минимальное расстояние от подстанции до
заданной территории, на которой выполняются санитарно-гигиенические
требования по шуму.
Обеспечивающие средства:
1. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
2. ГОСТ 12.2.024-87. ССБТ. Шум. Трансформаторы силовые масляные.
3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.
Технология работы
1. Ознакомиться с приведенными нормативными документами и
методикой проведения расчетов (приведена ниже).
Трансформаторы являются одним из источников шума для производственных территорий и окружающей среды. Уровень звука около трансформаторов открытого распределительного устройства современной ТЭЦ
185
наиболее часто находится в диапазоне 76—85 дБА. При этом допустимые
нормы для ночного времени с учетом поправки на тональность для территории жилой застройки составляют 40 дБА [46]. Шум в трансформаторах
вызывается магнитоакустическими колебаниями пластин электротехнической стали сердечника трансформатора. Для ТМ характерны электромагнитный шум (вызван периодически меняющимся магнитным потоком, создается силами, действующими на витки обмотки ТМ в магнитном поле и
др. Воспринимается ухом человека как низкое гудение) и аэродинамический шум (вызван движением потока воздуха, который создается системой
механической вентиляции, характерен для трансформаторов с воздушным
охлаждением). Необходимость определения уровня звука возникает при
проектировании новой подстанции или при реконструкции действующей
подстанции, когда увеличивается мощность силовых ТМ. В последнем
случае при превышении установленных нормативов необходимо разработать мероприятия по уменьшению шума.
Уровень шума LА, создаваемый источником шума с корректированным уровнем звуковой мощности, равным LPA на расстоянии R от источника (рис. Л12.1), определяется по формуле [5], [13]
LA(R) = LPA — 10 lg(2πR2).
С учетом того, что трансформаторы располагаются по отношению
друг к другу на небольшом расстоянии по сравнению с расстоянием R,
то два источника шума можно рассматривать как один с корректированным уровнем звуковой мощности, рассчитываемый по формуле
n
LPA = 10 lg ∑ 100,1LPAi .
i =1
Для рассматриваемой территории в соответствии с СН
2.2.4/2.1.8.562-96 (табл. Л12.1), определяем допустимый уровень звука
ДУLA для времени суток. Если принять равным ДУLA = LA, то R = Rmin. Тогда формулу можно переписать в следующем виде:
2
ДУ LA = LPA − 10 lg(2πRmin
).
Отсюда минимальное расстояние будет равно
100,1( LPA − ДУ LA )
.
2π
2. Определить минимальное расстояние от подстанции до территории, на которой выполняются санитарно-гигиенические требования по
шуму (табл. Л12.2. На рис. Л.12.1 представлен пример размещения
трансформаторной подстанции по отношению к рассматриваемой территории). Время суток с 23:00 до 7:00.
3. Сделать вывод по работе.
Rmin =
186
Отформатировано: русский
(Россия)
Отформатировано: русский
(Россия)
Отформатировано: русский
(Россия)
187
Таблица Л12.1. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные
и максимальные уровни звука проникающего шума в некоторых помещениях жилых
и общественных зданий и шума на территории жилой застройки (СН 2.2.4/2.1.8.562-96)
Рис. Л12.1. Схема размещения трансформаторной подстанции
по отношению к рассматриваемой территории [5]
2
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
2
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воды и масла (системы
охлаждения видов Ц, НЦ, МЦ, НМЦ)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воды и масла (системы
охлаждения видов Ц, НЦ, МЦ, НМЦ)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воды и масла (системы
охлаждения видов Ц, НЦ, МЦ, НМЦ)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воздуха и масла (системы охлаждения видов ДЦ, НДЦ)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воздуха и масла (системы охлаждения видов ДЦ, НДЦ)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла (системы
охлаждения видов Д)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла (системы
охлаждения видов Д)
Трансформатор с принудительной
циркуляцией воздуха и масла (системы охлаждения видов ДЦ, НДЦ)
Класс напряжения*, кВ
Кол-во трансформаторов, N
1
Вид системы охлаждения*
Типовая мощность рансформатора*, МВ · А
Номер варианта
Таблица Л12.2. Исходные данные для расчета
400
220
160
220
160
220
125
110
125
110
125
125
80
Тип
территории**
Непосредственно прилегающие к зданиям больниц и санаториев
Непосредственно прилегающие к зданиям больниц и санаториев
Непосредственно прилегающие к жилым домам
Непосредственно прилегающие к жилым домам
Непосредственно прилегающие к зданиям больниц и санаториев
10— Непосредственно приле110 гающие к зданиям поликлиник, амбулаторий,
диспансеров
10— Непосредственно при110 легающие к жилым домам
220
Непосредственно прилегающие к жилым домам
Примечания:
*
В соответствии с ГОСТ 12.2.024-87. ССБТ. Шум. Трансформаторы силовые
масляные.
**
В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
Требования к отчету: представить расчетные данные и вывод.
188
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бекман, И. Н. Радиоактивность и радиация [Электронный ресурс] : курс лекций / И. Н. Бекман. — М. : МГУ, 2006. — Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru. —
Загл. с экрана.
2. Берсенев, А. П. Предотвращение экстремального загрязнения водных объектов при проектировании и эксплуатации тепловых электростанций [Текст] /
А. П. Берсенев, В. М. Микушевич // Новое в Российской электроэнергетике : науч.техн. электрон. журнал РАО «ЕЭС России». — 1998. — № 1 (43). — С. 2—13.
3. Бойко, Е. А. Снижение выбросов вредных веществ и токсичных газов при ТЭС
в атмосферу [Текст] / Е. А. Бойко. — Красноярск : КГТУ, 2005а. — 10 с.
4. Бойко, Е. А. Сточные воды ТЭЦ и их очистка [Текст] / Е. А. Бойко. — Красноярск : КГТУ, 2005б. — 11 с.
5. Булгаков, А. Б. Электроэнергетика и охрана окружающей среды [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по дисц. «Охрана окружающей среды в
энергетике» для студентов оч. и заоч. сокращ. форм обуч. спец. 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» / А. Б. Булгаков. — Благовещенск : Амурский гос. ун-т, 2007. — Режим доступа: http://www.amursu.ru. — Загл. с экрана.
6. Вальков, В. Ф. Экология почв [Текст] : учеб. пособие для студентов вузов.
Ч. 3. Загрязнение почв / В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. — Ростов н/Д
: УПЛ РГУ, 2004. — 54 с.
7. Вернигорова, В. Н. Химия загрязняющих веществ и экология [Текст] : монография / В. Н. Вернигорова, Н. И. Макридин, Ю. А. Соколова, И. Н. Максимова. — М. :
Палеотип, 2005. — 240 с.
8. Ветошкин, А. Г. Теоретические основы защиты окружающей среды [Текст] :
учеб. пособие / А. Г. Ветошкин. — Пенза : Изд-во ПГАСА, 2002. — 290 с.
9. Влияние на литосферу ванадийсодержащих отходов энергетических установок [Электронный ресурс] / С. А. Гринь, П. В. Кузнецов // Восточно-европейский
журнал передовых технологий. — 1/4 (37). — 2009. — Режим доступа:
http://www.nbuv.gov.ua. — Загл. с экрана.
10. Водный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс] : федер. закон :
[от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ]. — Режим доступа: http://base.garant.ru. — Загл. с экрана.
11. Гордиенко, В. А. Атомная энергетика: за или против? Сравнительный анализ радиоактивного загрязнения, создаваемого АЭС и ТЭС, работающими на угле
[Электронный ресурс] / В. А. Гордиенко, С. Н. Брыкин, Р. Е. Кузин [и др.]. — Режим
доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru. — Загл. с экрана.
12. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://teksertntb.gubkin.ru. — Загл. с экрана.
13. ГОСТ 12.2.024-87 ССБТ. Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы
и методы контроля [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.libgost.ru. —
Загл. с экрана.
14. ГОСТ 17.2.1.01-76. Охрана природы. Атмосферы. Классификация выбросов
по составу [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.libgost.ru. — Загл. с
экрана.
15. ГОСТ 17.5.1.01-83. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://teksert-ntb.gubkin.ru. —
Загл. с экрана.
16. ГОСТ Р 14.13-2007. Экологический менеджмент. Оценка интегрального воздействия объектов хозяйственной деятельности на окружающую среду в процессе
189
производственного экологического контроля [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://vsegost.com/Catalog/47/47620.shtml. — Загл. с экрана.
17. Декларация о малоотходной и безотходной технологии и использование отходов ЕЭК ООН, Е ЕСЕ/1012 11, 1980 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: www.ecoline.ru. — Загл. с экрана.
18. Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов
и регионов Российской Федерации за 2009 год [Текст] / под ред. к. ф.-м. н. В. Б. Миляева. — СПб., 2010. — 162 с.
19. Инженерная защита окружающей среды в примерах и задачах [Текст] :
учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. 656600 «Защита окружающей
среды» / под ред. О. Г. Воробьева. — СПб. : Лань, 2002. — 288 с.
20. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере [Текст] : справ. пособие. — Л. : Гидрометеоиздат, 1983. — 328 с.
21. Кутузова, Н. Б. Об охранных зонах ВЛ 110 кВ и выше [Текст] /
Н. Б. Кутузова // Энергетик. — 2010. — № 7. — С. 20—23.
22. Луканин, В. Н. Промышленно-транспортная экология [Текст] : учеб. для
студ. вузов, обучающихся по спец. «Автомобильные дороги и аэродромы», «Двигатели внутреннего сгорания», «Организация дорожного движения», «Электрооборудование автомобилей и тракторов», «Стандартизация и сертификация» /
В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко. — М. : Высш. шк., 2001. — 273 с.
23. Методические рекомендации по организации лицензирования деятельности
по обращению с опасными отходами на территории Российской Федерации [Электронный ресурс] : Приказ МПР России от 15.06.2001 № 511 : Распоряжение МПР РФ
от 2 дек. 2002 г. № 483-р. — Режим доступа: http://www.gostrf.com/Basesdoc/41/41863/
index.htm. — Загл. с экрана.
24. Методические рекомендации по разработке проекта нормативов предельного размещения отходов для теплоэлектростанций, теплоэлектроцентралей, промышленных и отопительных котельных [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
http://libgost.ru. — Загл. с экрана.
25. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух [Электронный ресурс]. — СПб. : НИИ
Атмосфера, 2005. — Режим доступа: http://www.complexdoc.ru. — Загл. с экрана.
26. Нормы отвода земель для электрических сетей напряжением 0,38—750 кВ
[Электронный ресурс] : ВСН № 14278тм-т1 : [утв. Минтопэнерго 20.05.1994]. — Режим доступа: http://www.zodchii.ws. — Загл. с экрана.
27. О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ
в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и
потребления [Электронный ресурс] : Постановление Правительства РФ от 12.06.2003
№ 344. : [в ред. Постановлений Правительства РФ от 01.07.2005 № 410, от 08.01.2009
№ 7]. — Режим доступа: http://www.bestpravo.ru. — Загл. с экрана.
28. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009
году [Электронный ресурс] / Государственный доклад, 2010. — Режим доступа:
http://www.transform.ru. — Загл. с экрана.
29. Об отходах производства и потребления (с изменениями и дополнениями)
[Электронный ресурс] : федер. закон : [от 24.06.1998 № 89-ФЗ (ред. от 30.12.2008]. —
Режим доступа: http://base.garant.ru/12112084. — Загл. с экрана.
30. Об охране атмосферного воздуха [Электронный ресурс] : федер. закон : [от
04.05.1999 № 96-ФЗ]. — Режим доступа: http://base.garant.ru/ 12115550. — Загл. с экрана.
190
31. Об охране окружающей среды [Электронный ресурс] : федер. закон : [от
10.01.2002 г. № 7-ФЗ]. — Режим доступа: http://base.garant.ru/ 12125350.htm. — Загл.
с экрана.
32. Отчет о социальной ответственности и корпоративной устойчивости РАО
«ЕЭС России» 2004—2005 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.raoees.ru. — Загл. с экрана.
33. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации [Электронный ресурс] / Т. 1. Изменение климата. — М. :
Фед. служба по гидрометеорологии мониторингу окружающей среды (Росгидромет),
2008. — Режим доступа: http://meteoinfo.ru. — Загл. с экрана.
34. Полонский В. М. Охрана воздушного бассейна : учебник / В. М. Полонский.
— М. : Ассоциация строительных вузов, 2006. — 152 с.
35. Промежуточный отчет. Нормативы качества окружающей среды. Нормирование качества атмосферного воздуха и загрязняющих веществ [Электронный ресурс]. — М., 2008. — Режим доступа: www.ippc-russia.org. — Загл. с экрана.
36. Расчет выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлоагрегатах котельных [Электронный ресурс] : метод. пособие по выполнению практич. занятий по курсу «Промышленная экология» для студентов спец. 320700 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» / сост.
Л. И. Бондалетова, В. Т. Новиков, Н. А. Алексеев. — Томск : Изд. ТПУ, 2000. — Режим доступа: http://portal.tpu.ru. — Загл. с экрана.
37. РД 153-34.0-02.303-98. Инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для тепловых электростанций и котельных [Электронный
ресурс]. — Режим доступа: http://www.bestpravo.ru. — Загл. с экрана.
38. РД 153-34.1-02.316-99. Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
http://www.gostrf.com/Basesdoc/7/7114/index.htm. — Загл. с экрана.
39. РД 153-34.1-02.408-2001. Методические указания по автоматизации химического и теплотехнического контроля сточных вод ТЭС [Электронный ресурс] : утв.
РАО «ЕЭС РОССИИ 18.12.2001. — Режим доступа: http://www.portalzakona.ru. —
Загл. с экрана.
40. РД 153-34.3-02.205-00. Методические указания по нормированию сбросов
загрязняющих веществ со сточными водами предприятий электрических сетей
[Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.libgost.ru. — Загл. с экрана.
41. РД 34.20.501-95. Правила технической эксплуатации электрических станций
и сетей Российской Федерации [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/2/2785/index.php. — Загл. с
экрана.
42. Рузский, А. В. Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух
[Текст] // Расчетные инструкции (методики) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами и дорожно-строительными машинами /
А. В. Рузский [и др.] ; ОАО «НИИАТ». — М., 2008. — 62 с.
43. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.libgost.ru. — Загл. с экрана.
44. СанПин 2971-84. От воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты
[Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.gostrf.com/Basesdoc/2/2835/
index.htm. — Загл. с экрана.
191
45. Светлов, И. Б. ТЭК Дальнего Востока и состояние окружающей среды
[Текст] : монография / И. Б. Светлов, С. Г. Гулькова. — Владивосток : Дальнаука,
2006. — 129 с.
46. Тупов, В. Б. Снижение шума от энергетического оборудования [Текст] :
учеб. пособие / В. Б. Тупов. — М. : Изд-во МЭИ, 2005. — 232 с.
47. Швыряев, А. А. Оценка риска воздействия загрязнения атмосферы в исследуемом регионе [Электронный ресурс] : учеб. пособие для вузов / А. А. Швыряев,
В. В. Меньшиков. — М. : МГУ, 2004. — Режим доступа: http://www.chem.msu.su. —
Загл. с экрана.
48. Шульман, В. Л. Условия природоохранной деятельности ТЭС [Электронный
ресурс] : доклад на семинаре «Экология в энергетике-2004», ВВЦ, Москва, 26—29 окт.
2004 г. / В. Л. Шульман. — Режим доступа: http://www.elitcovka.ru. — Загл. с экрана.
49. Щинников, П. А. Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС [Текст] : конспект лекций / П. А. Щинников. — Новосибирск : НГТУ, 2006 — 184 с.
50. Экологическая доктрина Российской Федерации [Электронный ресурс] :
одобрена распоряжением Правительства РФ от 31 авг. 2002 г. № 1225-р. — Режим
доступа: http://www.priroda.ru. — Загл. с экрана.
51. Экология энергетики : учеб. пособие для студ. вузов / ред. В. Я. Путилов. —
М.: Изд-во МЭИ, 2003. — 716 с.
52. Экономика природопользования. Практикум [Текст] : учеб. пособие /
М. М. Редина, А. П. Хаустов. — М. : Высш. шк., 2006. — 271 с.
53. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [Электронный ресурс] : утв. распоряжением Правительства РФ от 13 нояб. 2009 г. № 1715-р. — Режим доступа: http://ieport.ru/ — Загл. с экрана.
Материалы и данные об изменениях климата можно посмотреть на следующих
интернет-сайтах:
www.wmo.ch (Всемирная метеорологическая организация);
www.ipcc.ch (IPCC — Intergovernmental Panel on Climate Change (МГЭИК — Межправительственная группа экспертов по изменению климата));
www.unep.ch (Программа ООН по окружающей среде (UNEP));
www.rusrec.ru (Российский региональный экологический центр);
www.climatechange.ru (образовательно-информационный сайт по проблеме изменения климата (на русском языке));
www.iea.org (Международное энергетическое агентство);
http://europa.eu.int/scadplus/leg (Решения Евросоюза по выполнению Киотского
протокола и снижению выбросов парниковых газов) и др.
192
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПДК ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
Предельно допустимая
концентрация, мг/м3
ПДКсс
ПДКмр
Азота диоксид
0,085
0,04
Азота оксид
0,4
0,06
Альдегид масляный
0,015
0,015
Аммония нитрат (аммиачная селитра)
—
0,3
Аммиак
0,2
0,04
Ангидрид сернистый (серы диоксид)
0,5
0,05
Ангидрид уксусный
0,1
0,03
Ацетон
0,35
0,35
Бенз(а)пирен (3, 4-бензпирен)
—
0,1 мкг/100 м3
Бензин (нефтяной, малосернистый, в пересчете на
5
1,5
углерод)
Бензин сланцевый (в пересчете на углерод)
0,05
0,05
Ванадия (V) оксид
—
0,002
Взвешенные вещества
0,5
0,15
Железа оксид1 (в пересчете на железо)
—
0,04
Железа сульфат1 (в пересчете на железо)
—
0,007
Зола сланцевая
0,3
0,1
Кадмия оксид (в пересчете на кадмий)
—
0,0003
Кислота серная по молекуле H2SO4
0,3
0.1
Мазутная зола теплоэлектростанций (в пересчете на
—
0,002
ванадий)
Марганец и его соединения (в пересчете на диоксид
0,01
0,001
марганца)
Меди оксид (в пересчете на медь)
—
0,002
Натрия сульфат
0,3
0,1
Никель металлический
—
0,001
Ртуть азотнокислая закисная водная (в пересчете
—
0,0003
на ртуть)
Ртуть металлическая
—
0,0003
Сажа
0,15
0,05
Свинец и его соединения, кроме тетраэтилсвинца (в
—
0,0003
пересчете на свинец)
Свинец сернистый (в пересчете на свинец)
—
0,0017
Сероводород
0,008
—
Углерода оксид
5
3
Углерод четыреххлористый
4
0,7
Фенол
0,01
0,003
Хлор
0,1
0,03
Цинка оксид (в пересчете на цинк)
—
0,05
Цинка сульфат
—
0,008
Вещество
193
Класс
опасности
2
3
3
4
4
3
3
4
1
4
4
1
3
3
3
3
1
2
2
2
2
3
2
1
1
3
1
1
2
4
2
2
2
3
2
Вещества, обладающие эффектом суммации действия
1. Аммиак и сероводород;
2. Аммиак, сероводород и формальдегид;
3. Аммиак и формальдегид;
4. Азота диоксид и оксид, мазутная зола,
серы диоксид;
5. Азота диоксид, гексан, углерода оксид,
формальдегид;
6. Азота диоксид, гексан, серы диоксид,
углерода оксид;
7. Азота диоксид, серы диоксид;
8. Азота диоксид, серы диоксид, углерода оксид, фенол;
9. Ацетон, акролеин, фталевый ангидрид;
10. Ацетон и фенол;
11. Ацетон и ацетофенон;
12. Ацетон, фурфурол, формальдегид и
фенол;
13. Ацетальдегид и винилацетат;
14. Аэрозоли ванадия (V) оксида и оксидов марганца;
15. Аэрозоли ванадия (V) оксида и диоксида серы;
16. Аэрозоли оксидов ванадия (V) и хрома (VI);
17. Бензол и ацетофенон;
18. Валериановая, капроновая и масляная кислоты;
19. Вольфрама (VI) оксид и серы диоксид;
20. Гексахлоран и фозалон;
21. 2,3-Дихлор-1,4-нафтахинон и 1,4нафтахинон;
22. 1,2-Дихлорпропан, 1,2,3трихлорпропан и тетрахлорэтилен;
23. Изопропилбензол и гидропероксид
изопропилбензола;
24. Изобутилкарбинол и диметилвинилкарбинол;
25. Метилгидропиран и метилентетрагидропиран;
26. Мышьяковистый ангидрид и свинца
ацетат;
27. Мышьяковистый ангидрид и германий;
28. Озон, диоксид азота и формальдегид;
29. Пропионовая кислота и пропионовый
альдегид;
30. Свинца оксид, серы диоксид;
31. Сероводород, формальдегид;
32. Сернокислые медь, кобальт, никель
и серы диоксид;
33. Серы диоксид, окись углерода, фенол и пыль конверторного производства;
34. Серы диоксид и фенол;
35. Серы диоксид и фтористый водород;
36. Серы диоксид и триоксид серы, аммиак и оксиды азота;
37. Сероводород и динил;
38. Сильные минеральные кислоты
(серная, соляная и азотная);
39. Углерода оксид и пыль цементного
производства;
40. Уксусная кислота и уксусный ангидрид
41. Фенол и ацетофенон;
42. Фурфурол, метиловый и этиловый
спирты;
43. Циклогексан и бензол;
44. Этилен, пропилен, бутилен и амилен.
При совместном присутствии эффектом неполной суммации обладают:
1) вольфрамат натрия, парамолибдат аммония, свинца ацетат (коэффициент
комбинированного действия Kкд равен 1,6);
2) вольфрамат натрии, мышьяковистый ангидрид, парамолибдат аммония,
свинца ацетат (Kкд = 2,0);
3) вольфрамат натрия, германия диоксид, мышьяковистый ангидрид, парамолибдат аммония, свинца ацетат (Kкд = 2,5).
При совместном присутствии сохраняются ПДК каждого вещества при изолированном воздействии:
1) гексиловый, октиловый спирты;
2) серы диоксид, цинка оксид.
IV. Эффектом потенцирования обладают:
1) бутилакрилат и метилметакрилат с коэффициентом 0,8;
2) фтористый водород и соли фторсодержащих кислот с коэффициентом 0,8.
194
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
Примечание. В приложении используются методики:
– Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС (РД 34.02.305-98. М.: АООТ ВТИ, 1998);
– Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций (РД 34.02.304-95. М.: АООТ ВТИ, 1995);
– Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при
сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал/ч (М.: НИИ Атмосфера, АООТ ВТИ и др., 1999);
– Инструкция по нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
для тепловых электростанций и котельных (РД 153-34.0-02.303-98. М.: СПО ОРГРЭС, 1998).
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ СЕРЫ
Валовый (т/г) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов серы (SOx) (в перерасчете на SO2) от группы из m шт. одновременно работающих котлов рассчитывают
по формуле
m
M SO x (GSO x ) = ∑ 0,02Bi S p (1 − η′i )(1 − η′i′),
(П1.1)
i =1
где Вi — расход топлива i-го котла твердого или жидкого, т/год (г/с), или газообразного,
тыс. м3/год (1 дм3/с = 1000 м3/с); Sp — содержание серы в топливе на рабочую массу, %;
η′i — доля оксидов серы, связываемых летучей золой в i-м котле; η′i′ — доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе i-го котла попутно с улавливанием твердых частиц.
Ориентировочные значения η′SO2 при сжигании различных видов топлива составляют:
Топливо
Торф
Сланцы эстонские и ленинградские
Сланцы других месторождений
Экибастузский уголь
Березовские угли Канско-Ачинского бассейна:
для топок с твердым шлакоудалением
для топок с жидким шлакоудалением
другие угли Канско-Ачинского бассейна
для топок с твердым шлакоудалением
для топок с жидким шлакоудалением
Угли других месторождений
Мазут
Газ
η′SO2
0,15
0,8
0,5
0,02
0,5
0,2
0,2
0,05
0,1
0,02
0
′ 2), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается
Доля оксидов серы ( η′SO
равной нулю. В мокрых золоуловителях эта доля зависит от общей щелочности
орошающей воды и от приведенной сернистости топлива Sпр:
Sr
(П1.2)
S пр = r .
Qi
195
При наличии в топливе сероводорода выбросы дополнительного количества
SO2 рассчитываются по формуле
MSO2 = 1,88 · 10–2(Н2S) · B,
(П1.3)
где H2S — содержание сероводорода, %.
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА
(приводится методика расчета только при слоевом сжигании твердого топлива)
Для котлов, оборудованных топками с неподвижной, цепной решеткой, с пневмомеханическим забрасывателем, и для шахтных топок с наклонной решеткой суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2 (в г/с, т/год), выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, определяется по формуле
т
MNO x = BpQir K NO
βk ,
2 r n
(П1.4)
Здесь Bp — расчетный расход топлива кг/с (т/год).
Qir — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.
т
— удельный выброс оксидов азота при слоевом сжигании твердого топлиK NO
2
т
ва, г/МДж. Величина K NO
определяется по формуле
2
100 − R6 ⎞ 4 r
⎛
т
= 0,35 ⋅ 10 −3 α т ⎜1 + 5,46
K NO
⎟ Qi qR ,
2
100 ⎠
⎝
(П1.5)
где αт — коэффициент избытка воздуха в топке, определяемый по формуле
21
(П1.6)
,
21 − О 2
где О2 — концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %. При отсутствии
информации о концентрации кислорода в дымовых газах за котлом можно принимать αт = 2,5.
R6 — характеристика гранулометрического состава угля — остаток на сите с
размером ячеек 6 мм, % (принимается по сертификату на топливо).
qR — тепловое напряжение зеркала горения, МBт/м2, определяется по формуле
αт =
qR = Qт/F,
(П1.7)
где F — зеркало горения (определяется по паспортным данным котельной установки), м2.
βr — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов, подаваемых в смеси с дутьевым воздухом под колосниковую решетку, на
образование оксидов азота:
(П1.8)
βr = 1 – 0,075 r ,
где r — степень рециркуляции дымовых газов, %.
kп — коэффициент пересчета (при определении выбросов в граммах в секунду
kп = 1; при определении выбросов в тоннах в год kп = 10–3).
В связи с установленными раздельными ПДК на оксид и диоксид азота и с учетом трансформации оксидов азота суммарные выбросы оксидов азота разделяются
на составляющие, расчет которых проводится согласно следующим формулам:
MNO2 = 0,8MNO x ;
MNO = (1 − 0,8)MNO x
196
µNO
= 0,13MNO x ,
µNO2
(П1.9)
(П1.10)
где µNO и µ NO2 — молекулярные массы NO и NO2, равные 30 и 46 соответственно;
0,8 — коэффициент трансформации оксида азота в диоксид.
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДА УГЛЕРОДА
Оценка суммарного количества выбросов оксида углерода, г/с (т/год), может
быть выполнена по соотношению
q ⎞
⎛
(П1.11)
M CO = 10 −3 BCCO ⎜1 − 4 ⎟,
100
⎝
⎠
где B — расход топлива, г/с (т/год); CCO — выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг (г/нм3) или кг/т (кг/тыс. нм3):
(П1.12)
CCO = q3R Qir ,
где q3 — потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %; R —
коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты
сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида
углерода (принимается для твердого топлива — 1,0; мазута — 0,65; газа — 0,5);
Qir — низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг (МДж/нм3); q4 — потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.
Ориентировочная оценка суммарного количества выбросов оксида углерода
MCO (г/с, т/год), может проводиться по формуле
q ⎞
⎛
M CO = 10 −3 BQir K CO ⎜1 − 4 ⎟,
(П1.13)
⎝ 100 ⎠
где KCO — количество оксида углерода, образующееся на единицу тепла, выделяющегося при горении топлива, кг/ГДж; принимается по табл. П1.1.
Таблица П1.1. Значения коэффициента KCO
в зависимости от типа топки и вида топлива
Тип топки
Вид топлива
С неподвижной решеткой и ручным Бурые угли
забросом топлива
Каменные угли
Антрациты ЛМ и АС
С пневмомеханическими забрасыва- Бурые и каменные угли
телями и неподвижной решеткой
Антрацит АРШ
С цепной решеткой прямого хода
Антрацит АС и AM
С забрасывателями и цепной решеткой Бурые и каменные угли
Шахтная
Твердое топливо
Шахтно-цепная
Торф кусковой
Наклонно-переталкивающая
Эстонские сланцы
Слоевые топки бытовых теплогенера- Дрова
торов
Бурые угли
Каменные угли
Антрацит, тощие угли
Камерные топки
Мазут
Паровые и водогрейные котлы
Газ природный, попутный и коксовый
Бытовые теплогенераторы
Газ природный
Легкое жидкое (печное) топливо
KCO,
кг/ГДж
2,0
2,0
1,0
0,7
0,6
0,4
0,7
2,0
1,0
2,9
14,0
16,0
7,0
3,0
0,13
0,1
0,05
0,08
ОБРАЗОВАНИЕ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ БЕНЗ(А)ПИРЕНА
Расчет концентрации бенз(а)пирена (БП) в дымовых газах промтеплоэнергетических котлов малой мощности, в дымовых газах водогрейных котлов, в сухих про197
дуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов
малой мощности, в уходящих газах котлов малой мощности при сжигании твердых
топлив рассчитывается с использованием расчетных формул, приведенных в п. 3.4
«Методики определения выбросов загрязняющих веществ…, 1999».
Суммарное количество бенз(а)пирена, поступающего в атмосферу с дымовыми
газами (г/с, т/год), рассчитывается по формуле
Mj = cj Vсг Bp kп.
(П1.14)
Здесь сj — массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых
газах при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 = 1,4 и нормальных условиях, мг/нм3.
Vсг — объем сухих дымовых газов, образующихся при полном сгорании 1 кг
(1 нм3) топлива, при α0 = 1,4, нм3/кг топлива (нм3/нм3 топлива).
Bp — расчетный расход топлива, при определении выбросов в граммах в секунду Bp берется в тыс. нм³/ч; при определении выбросов в тоннах в год Bp берется в
тыс. нм³/год. Определяется по формуле
Вр = (1 – q4/100)B,
где B — полный расход топлива на котел, тыс. нм³/ч или тыс. нм³/год.
kп — коэффициент пересчета (при определении выбросов в граммах в секунду
kп = 0,278 · 10–3; при определении выбросов в тоннах в год kп = 10–6).
cj — массовая концентрация загрязняющего вещества j в сухих дымовых газах
при стандартном коэффициенте избытка воздуха α0 = 1,4 и нормальных условиях,
мг/нм³. Массовая концентрация загрязняющего вещества j определяется по изме3
ренной концентрации с изм
j , мг/нм , по соотношению
α
(П1.15)
,
α0
где α — коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы.
При использовании приборов, измеряющих объемную концентрацию загрязняющего вещества j, массовая концентрация определяется по соотношению
α
(П1.16)
с j = I jρ j
,
α0
с j = с изм
j
где Ij — измеренная объемная концентрация при коэффициенте избытка воздуха α,
ррт (1 ррт = 1 см3/м3 = 1 нсм3/нм3 = 0,0001% об.); ρj — удельная масса загрязняющего вещества, кг/нм3.
Коэффициент избытка воздуха α с достаточной степенью точности может быть
найден по приближенной кислородной формуле
α=
21
,
21 − О 2
(П1.17)
где O2 — измеренная концентрация кислорода в месте отбора пробы дымовых газов, %.
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ
Суммарное количество твердых частиц (летучей золы и несгоревшего топлива)
Мтв, поступающих в атмосферу с дымовыми газами котлов (г/с, т/год), вычисляют по
одной из двух формул
Аr
(П1.18)
M тв = В
аун (1 − η1 )
100 − Г ун
или
198
⎛
Qir ⎞
⎟(1 − ηз ),
M тв = 0,01В⎜⎜ аун А r + q 4
32,68 ⎟⎠
⎝
(П1.19)
где B — расход натурального топлива, г/с (т/год); Ar — зольность топлива на рабочую массу, %; аун — доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе); ηз — доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях; Гун — содержание
горючих в уносе, %; q4 — потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %; Qir — низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг (32,68 — теплота сгорания
углерода, МДж/кг).
Количество летучей золы (Mз, г/с, т/год), входящее в суммарное количество
твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле
Мз = 0,01ВаунАr(1 — ηз).
(П1.20)
Количество коксовых остатков при сжигании твердого топлива и сажи при сжигании мазута (Мк, г/с, т/год), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в атмосферу, определяют по формуле
Мк = Мтв — Мз.
(П1.21)
Примечание. При определении максимальных выбросов (г/с) используются
максимальные значения Ar фактически использовавшегося топлива. При определении валовых выбросов (т/год) используются среднегодовые значения Ar.
Примечание к расчетам
Расчет должен проводиться с учетом возможных различий в работе производств, участков, агрегатов и т. п. при разных режимах работы, в частности, на разных стадиях многостадийных технологических процессов.
При использовании определенного расчетного метода надо удостовериться,
что выбранные для расчета удельные технологические показатели выделений и выбросов соответствуют именно тому технологическому оборудованию (сырью, материалам), которые используются на данном предприятии (цехе, участке).
Как правило, расчетные методы используют одно значение удельного выделения (выброса), которое представляет собой среднее значение, отнесенное к единице
сырья, продукции, времени работы оборудования и т. д. Если расчетная методика содержит несколько значений удельных выделений (выбросов) или диапазон их изменения, то для определения разовой мощности выделения (выброса) (г/с) следует
брать наибольшее значение. При отсутствии в расчетных методиках конкретных формул для определения максимальных разовых выделений (выбросов) (г/с) их значения
рассчитываются исходя не из значений годового расхода сырья, материалов, а устанавливаются исходя из максимального расхода сырья (материалов) в единицу времени (как правило, не более часа) при максимальной производительности процесса.
В настоящее время отсутствуют обоснованные экспериментально удельные
показатели выделения индивидуальных компонент углеводородов при сжигании топлива автотранспортом. Поэтому рекомендуется классифицировать углеводороды,
поступающие в атмосферу от автотранспорта, работающего: на дизельном и газодизельном топливе — по керосину (код 2732); на бензине — по бензину (код 2704); на
сжатом природном газе — по метану (код 0410); на сжиженном нефтяном газе — по
углеводородам С1—С5 (код 0415). Классификация твердых компонентов выбросов,
используемая при расчете выбросов от топливосжигающих установок (котлоагрегатов, кузнечных горнов, нагревательных печей и т. п.), дана в Методическом пособии…, 2002 [25].
199
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ В АТМОСФЕРНОМ
ВОЗДУХЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ
В ВЫБРОСАХ ПРЕДПРИЯТИЙ (МЕТОДИКА ОНД-86)
При использовании «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» (ОНД-86) расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20—30-минутному интервалу осреднения, что соответствует ПДКмр. Для веществ, имеющих только среднесуточные
предельно допустимые концентрации ПДКсс, обязательно их использование в соответствии с п. 8.1 ОНД-86: 0,1С ≤ ПДКсс, где С — максимальное значение разовой концентрации. Методика ОНД-86 устанавливает требования в части расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при размещении и проектировании
предприятий, нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий, а также при проектировании воздухозаборных сооружений, предназначена для расчета приземных концентраций (в двухметровом слое над поверхностью земли), а также вертикального распределения концентраций вредных веществ.
Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной скорости ветра. Нормы не
распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от
источников выброса. В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного
вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из
следующих четырех классов: а) высокие источники, Н ≥ 50 м; б) источники средней
высоты, Н = 10—50 м; в) низкие источники, Н = 2—10 м; г) наземные источники,
Н ≤ 2 м. Для источников всех указанных классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время — в секундах, масса вредных веществ — в граммах (г),
их концентрация в атмосферном воздухе — в миллиграммах на кубический метр
(мг/м3), концентрация на выходе из источника — в граммах на кубический метр (г/м3).
1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества (См,
мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиноко стоящей дымовой трубы круглого сечения определяется по формуле (для горячих источников (∆T > 0)):
См =
МАFmnη
H 2 3 V1∆T
,
(П2.1)
где См — максимальное значение приземной концентрации вредного вещества от
одиночного источника с устьем круглого сечения при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х (м) от источника (с учетом фоновой концентрации),
мг/м3; M — количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу
времени, г/с; А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий горизонтальное и вертикальное рассеивание веществ в атмосферном воздухе в зависимости от географического положения (определяется согласно табл. П2.1; F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере: для газообразных веществ и мелкодисперсных
аэрозолей (пыль, сажа) (скорость упорядоченного оседания практически равна нулю) принимается равным 1, для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % — 2, при коэффициенте
от 75 до 90 % — 2,5, менее 75 % и при отсутствии очистки — 3; m, n — коэффициенты, зависящие от условий истечения газовоздушной смеси и формы устья источника;
η — коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (при ровной ли сла200
бопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км от
места выброса, η = 1); H — высота источника (трубы) выброса над уровнем земли, м;
V1 — расход газовоздушной смеси, м3/с:
πD 2
(П2.2)
V1 =
ω0 ,
4
где D — диаметр устья источника выброса, м; ω0 — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;
∆T — разность между температурой газовоздушной смеси (Тг, ºС) и температурой
окружающего атмосферного воздуха (Тв, ºС). При определении разности температур (∆T,
ºС) принимается температура атмосферного воздуха (Тв, ºС), равная средней максимальной температуре наружного воздуха самого жаркого месяца, а температура газовоздушной смеси (Тг, ºС) определяется согласно технологическим нормам для данного
производства (для котельных, работающих по отопительному графику, допускается принимать Тв равной средней температуре наружного воздуха за самый холодный месяц):
∆T = Тг – Тв.
(П2.3)
Таблица П2.1. Значения коэффициента А
Географические районы бывшего СССР
Коэффи(в соответствии с ОНД-86)
циент А
1. Европейская территория бывшего СССР, районы РСФСР южнее
200
50º с. ш., остальные районы Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии,
азиатская территория бывшего СССР, Казахстан, Дальний Восток и остальная территория Сибири и Средней Азии
2. Европейская территория бывшего СССР и Урал от 50 до 52º с. ш., за ис180
ключением попадающих в эту зону выше перечисленных районов Украины
3. Европейская территория бывшего СССР и Урал севернее 52º с. ш.
160
(за исключением Центра европейской части), а также Украина (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50
до 52º с. ш. А = 180, а южнее 50º с. ш. А = 200)
4. Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ива140
новская области
Определение мощности выброса М (масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу), г/с) определяется по формуле
М = V1а,
3
(П2.4)
3
где а — содержание вредного вещества в 1 м , г/м .
Если в выбросах содержится несколько загрязняющих веществ, попадающих в
одну группу суммации, то M определяется по формуле
М = М1 + М 2 ⋅
ПДК 1
ПДК 1
+ ... + М N ⋅
.
ПДК 2
ПДК N
(П2.5)
Коэффициенты m и n, учитывающие подъем факела под трубой, определяются
по вспомогательным величинам, вычисляемым по формулам:
f = 1000
ω 02 D
;
H 2 ∆T
(П2.6)
v м = 0,653
V1∆T
;
H
(П2.8)
ω0D
(П2.7)
(П2.9)
fe = 800(v м′ )3 .
;
H
Коэффициент m определяется по формуле в зависимости от параметров f и vм:
v м′ = 1,3
201
m=
1
0,67 + 0,1 f + 0,343 f
1,47
m=
3
f
при f < 100;
при f ≥ 100;
если fe < f < 100 f = fe.
(П2.10)
(П2.11)
(П2.12)
Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от νм по формулам:
n = 1 при νм ≥ 2;
(П2.13)
2
м
n = 0,532 v – 2,13νм + 3,13 при 0,5 ≤ νм < 2;
(П2.14)
n = 4,4νм при νм < 0,5.
(П2.15)
При f ≥ 100 или ∆Т ≈ 0 (и холодных выбросов) коэффициент n вычисляется по
формулам 2.8а, 2.8в и вместо формулы П2.1 используется формула 2.9 и 2.10 ОНД-86.
При f < 100 и νм < 0,5 или f ≥ 100 и νм > 0,5 (случаи предельно малых опасных
скоростей ветра) расчет Cм вместо формулы П2.1 используются:
См =
m' = 2,86 при f < 100 и νм < 0,5;
МАFm ′η
,
H 7/3
(П2.17)
(П2.16)
m' = 0,9 при f ≥ 100 и v м′ < 0,5. (П2.18)
2. Расстояние (Xм, м) от трубы в направлении среднего ветра при неблагоприятных метеоусловиях, на котором концентрация загрязняющего вещества достигает
значения Cм (мг/м3), производится по формуле
5−F
(П2.19)
dH ,
4
где d — безразмерный коэффициент (зависит от νм, f, fe), рассчитываемый по формулам:
Хм =
если νм ≤ 0,5
d = 2,48(1 + 0,28 3 fe );
(П2.20)
если 0,5 < νм ≤ 2
d = 4,95νм(1 + 0,28 3 f );
(П2.21)
если νм ≥ 2
d = 7 v М (1 + 0,283 f ) .
(П2.22)
При f > 100 или ∆T ≈ 0 значение d находится по формулам:
если v м′ ≤ 0,5
d = 5,7;
(П2.23)
если 0,5 < v м′ ≤ 2
d = 11,4 v м′ ;
(П2.24)
(П2.25)
если v м′ > 2
d = 16 v м′ .
3. Значение опасной скорости им (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от
уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ См, определяется по формулам:
При f < 100:
uм = 0,5 при νм ≤ 0,5;
(П2.26)
При f >100 или ∆T ≈ 0:
uм = 0,5 при v м′ ≤ 0,5;
(П2.29)
uм = νм при 0,5 < νм ≤ 2;
(П2.27)
uм = v м′ при 0,5 < v м′ ≤ 2;
(П2.30)
uм = νм(1 + 0,12√ƒ) при νм > 2;
(П2.28)
uм = 2,2 v м′ при v м′ > 2.
(П2.31)
С наветренной стороны источника выброса (X < 0) значение концентрации примесей C принимается равным нулю.
202
4. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества сми
(мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с),
отличающейся от опасной скорости ветра uм (м/с), определяется по формуле
сми = r См,
(П2.32)
где r — безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/uм по
формулам:
r = 0,67(u/uм) + 1,67(u/uм)2 – 1,34(u/uм)3 при u/uм ≤ 1;
(П2.33)
r =
3(u / uм )
при u/uм > 1.
2(u / uм )2 − (u / uм ) + 2
(П2.34)
5. Расстояние от источника выброса хми (м), на котором при скорости ветра u и
неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных
веществ достигает максимального значения сми (мг/м3), определяется по формуле
xми = p хм,
(П2.35)
где р — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения
u/uм по формулам:
р = 3 при u/uм ≤ 0,25;
(П2.36)
р = 8,43(1 – u/uм)3 + 1 при 0,25 < u/uм ≤ 1;
(П2.37)
р = 0,32u/uм + 0,68 при u/uм > 1.
(П2.38)
6. При проведении расчетов не используются значения скорости ветра u < 0,5
м/с, а также скорости ветра u > u*, где u* — значение скорости ветра, превышаемое
для данной местности при среднем многолетнем режиме в 5 % случаев.
7. При опасной скорости ветра uм приземная концентрация вредных веществ с
(мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле
c = s1cv,
(П2.39)
где s1 — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/xм и коэффициента F по формулам:
s1 = 3(x/xм)4 – 8(x/xм)3 + 6(x/xм)2 при x/xм ≤ 1;
1,13
при 1< x/xм ≤ 8;
s1 =
0,13( x / xм )2 + 1
s1 =
1
F >15 и x/xм > 8.
0,1( x / xм )2 + 2,47( x / xм ) − 17,8
(П2.40)
(П2.41)
(П2.42)
Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях х/хм < 1 определяется по формулам в ОНД-86.
8. Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере сy (мг/м3) на
расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле
cy = s2с,
(П2.43)
где s2 — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и (м/с) и отношения (у/х) по значению аргумента ty:
ty =
по формуле
uy 2
при u ≤ 8;
x2
ty =
(П2.44)
s2 =
5y 2
при u > 5
x2
1
.
(1 + 5t y + 12,8t + 17t y3 + 45,1t y4 )2
2
y
203
(П2.44а)
(П2.45)
9. Максимальная концентрация cмx (мг/м3), достигающаяся на расстоянии x от
источника выброса из оси факела при скорости ветра uмx, определяется по формуле
cмх = s1′cм ,
(П2.46)
где безразмерный коэффициент s1′ находится в зависимости от отношения х/хм по
формулам:
s1′ = 3(x/xм)4 – 8(x/xм)3 + 6(x/xм)2
при x/xм ≤ 1;
(П2.47)
s1′ =
1,1
0,1( x / xм )2 + 1
при 1 < x/xм ≤ 8;
(П2.48)
s1′ =
2,25
0,13( x / xм )2 + 9
при 8 < x/xм ≤ 24;
(П2.49)
s1′ =
x / xм
4,75( x / xм ) − 140( x / xм ) + 1435
при 24 < x/xм ≤ 80; F ≤ 1,5;
(П2.50)
s1′ =
2,26
0,1( x / xм )2 + 7,41( x / xм ) − 160
при 24 < x/xм < 80; F > 1,5;
(П2.51)
s1′ =
x / xм
3,58( x / xм )2 − 35,2( x / xм ) + 120
при x/xм > 80; F ≤ 1,5;
(П2.52)
s1′ =
1
0,1( x / xм ) + 2,47( x / xм ) − 178
при x/xм > 80; F > 1,5.
(П2.53)
2
2
Скорость ветра uмx при этом рассчитывается по формуле
uмx = f1 uм,
(П2.54)
где безразмерный коэффициент f1 определяется в зависимости от отношения x/xм по
формулам:
(П2.55) f1 = 0,25 при 8 < x/xм < 80;
(П2.57)
f1 = 1 при x/xм ≤ 1;
f1 =
0,75 + 0,25 x / xм
при 1 < x/xм ≤ 8;
1 + ( x / 9 xм )3
(П2.56)
f1 = 1,0 при x/xм ≥ 80.
(П2.58)
Примечание. Если рассчитанная по формуле (П2.53) скорость ветра uмx < 0,5
м/с или uмx > u* (см. П2.32), то величина смx определяется как максимальное значение из концентраций на расстоянии x, рассчитанных при трех скоростях ветра: 0,5
м/с, uм, u*; соответствующая cмx скорость ветра принимается за uмx.
10. Решение обратных задач (формулы П2.1—П2.30 предназначены для решения прямой задачи расчета концентрации по заданным параметрам источника). Высота источника H, соответствующая заданному значению Cм, в случае DT ≈ 0 определяется по формуле
34
⎡ AMFDη ⎤
H=⎢
⎥ .
⎣ 8V1Cм ⎦
(П2.59)
11. Если вычисленному по формуле П2.68 значению Н соответствует v м′ < 2 м/с,
то H уточняется методом последовательных приближений по формуле (ОНД-86).
15. При одновременной необходимости учета влияния рельефа местности и застройки также используется методика ОНД-86.
204
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
РАСЧЕТ И ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕМОВ
ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ
Нормативные документы:
1. РД 153-34.1-02.208-2001. Рекомендации по разработке проекта нормативов
образования отходов и лимитов на их размещение для ТЭС и котельных.
2. РД 153-34.3-02.206-00. Рекомендации по разработке проекта нормативов
образования и лимитов размещения отходов для предприятий электрических сетей.
3. Методические указания по разработке проектов нормативов образования
отходов и лимитов на их размещение. М., 2002.
4. Методика расчета объемов образования отходов. МРО-4-99. Отработанные
элементы питания. СПб., 2004.
5. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления. М., 1999.
В качестве исходных материалов для расчета используются нормы расхода
сырья и материалов справка о расходе сырья и материалов.
1. Лампы люминесцентные отработанные. Расчет количества ламп люминесцентных отработанных (Kл.л.отр, шт.) ведется по нормативному сроку службы одной лампы:
Ч С
K л.л.отр = K л.л.уст л.л ,
Нл.л
где Kл.л.уст — количество установленных люминесцентных ламп, шт.; Чл.л — среднее
время работы одной люминесцентной лампы, ч/сут; С — число суток работы лампы;
Нл.л — нормативный срок службы одной люминесцентной лампы (12 000 ч).
Масса ламп люминесцентных отработанных (Мл.л):
Мл.л = Kл.л.отр Gл.л,
где Gл.л — масса одной люминесцентной лампы.
Отработанные люминесцентные лампы должны направляться на специализированные предприятия по их приемке.
2. Лампы ртутные отработанные. Расчет количества ламп ртутных отработанных (Kр.л.отр, шт.) ведется по нормативному сроку службы одной лампы:
Ч С
K р.л.отр = K р.л.уст р.л ,
Нр.л
где Kр.л.уст — количество установленных ртутных ламп, шт.; Чр.л — среднее время
работы одной ртутной лампы, ч/сут.; С — число суток работы лампы; Нр.л — нормативный срок службы одной ртутной лампы (12 000 ч).
Расчет количества отработанных ртутных ламп, используемых для освещения
территории:
K Ч
Ор.л = р.л р.л ,
Нр.л
где Ор.л — количество ртутных ламп, подлежащих утилизации, шт.; Kр.л — количество установленных ртутных ламп на предприятии, шт.
Определяется масса ламп ртутных отработанных (Мр.л):
Мр.л = Ор.л Gр.л,
где Gр.л — масса одной ртутной лампы.
205
3. Масло трансформаторное отработанное:
- объем сбора трансформаторного масла (Ммас.тр):
М мас.тр =
l
p
1
1
∑ ∑ Si t i mi ,
где l — число видов оборудования, ед.; р — число типов данного оборудования, ед.;
Si — норма сбора отработанного масла, собираемого при капитальном или текущем
ремонте для оборудования i-го типа (если отработанное масло не очищается и не
используется на другом оборудовании, то норматив сбора равен 60 %); ti — срок
службы масла в оборудовании i-го типа (принимается по «Индивидуальные нормы
расхода трансформаторного масла на ремонтные и эксплуатационные нужды для
оборудования энергопредприятий», М.: СПО Союзтехэнерго, 1987); mi — количество
оборудования i-го типа, выводимого в ремонт, шт.;
- удельный норматив его образования (нормативу сбора):
ср
Ммас.тр = М мас.тр
Нмас.тр,
ср
где М мас.тр
— годовой расход трансформаторного масла, усредненный за три года, т;
Нмас.тр — удельный норматив сбора масла трансформаторного отработанного (60 %).
4. Масло индустриальное отработанное. Образуется при замене смазки различных станков. Планируемый объем сбора индустриального масла определяют умножением планируемого расхода, с которого возможен сбор, на норму сбора. Норма
сбора масла без присадок равна 50 %, масла с присадками — 35 %.
5. Масло моторное отработанное. Масло образуется при эксплуатации автотранспортной техники с карбюраторными и дизельными двигателями (табл. П5.1). Количество
масла моторного отработанного Ммас.мот, т/год, определяется по следующим формулам:
– для техники, работающей на бензине и сжиженном газе:
Ммас.мот =
Vi бH iбмот
0,885 ⋅ 10 −3 ,
100
где Vi б — расход бензина i-го вида техники, л/год; H iбмот — удельный показатель образования масла моторного отработанного i-го вида техники, л/100 л топлива; 0,885 —
плотность моторного масла, кг/л; 10–3 — коэффициент перевода килограммов в тонны;
– для техники, работающей на дизельном топливе:
Ммас.мот =
Vi дH iдмот
0,93 ⋅ 10 −3.
100
Таблица П5.1. Удельные показатели образования
моторного масла отработанного, л/100 л
Вид техники
Удельный показатель образования масла
Техника, работающая на бензине и сжиженном газе
Легковые автомобили
Грузовые автомобили
Автобусы
0,56
0,71
0,73
Грузовые автомобили
Автобусы
Внедорожная техника (самосвалы и
другая подобная техника)
0,77
0,85
Техника, работающая на дизельном топливе
1,17
6. Масло компрессорное отработанное. Планируемый объем сбора компрессорного масла определяют умножением планируемого расхода, с которого возможен
сбор, на норму сбора. Норма сбора равна 55 %.
206
7. Отработанные аккумуляторы и аккумуляторные батареи могут сдаваться на
переработку в сборе или в разобранном состоянии. Если аккумуляторы разбираются, то образуются следующие виды отходов: лом цветных металлов (в зависимости
от типа аккумулятора, пластмасса (пластмассовый корпус батареи)), осадок от нейтрализации электролита. Количество отработанных аккумуляторов (N, шт./год):
N = Sni/Тi,
где ni — количество используемых аккумуляторов или аккумуляторных батарей i-го
типа; Тi — эксплуатационный срок службы аккумуляторов i-й марки, год.
Вес образующихся отработанных аккумуляторов (М, т/год) с электролитом равен
М = ∑Ni mi · 10–3,
где Ni — количество отработанных аккумуляторов i-й марки, шт./год; mi — вес одного
аккумулятора i-й марки с электролитом, кг.
Расчет нормативного объема образования отходов аккумуляторных батарей:
i =n
K M
Ма.б = ∑ а.бi а.бi 10− 3 ,
Hа.бi
i =1
где Ма.б — масса отработанных аккумуляторных батарей за год, т; Kа.бi — количество
установленных аккумуляторных батарей i-й марки на предприятии; Ма.бi — средняя
масса одной аккумуляторной батареи i-й марки, кг; На.бi — срок службы одной аккумуляторной батареи, лет; n — количество марок аккумуляторных батарей на предприятии; 10–3 — коэффициент перевода килограммов в тонны.
Аккумуляторные батареи отработанные образуются и на самом предприятии
электрических сетей. Их количество и масса определяются по среднестатистическим
данным за 3 года.
8. Кислота серная аккумуляторная отработанная. Отходы кислоты серной аккумуляторной отработанной образуются при замене отслуживших свой срок аккумуляторных батарей, установленных на автомобильном транспорте. Количество образующегося отработанного электролита (Моб.э, т/год):
РН а.б
М об.э =
1,1⋅ 10 −3 ,
10000
где Р — годовой пробег автомобиля, км; На.б — удельный показатель образования
кислоты аккумуляторной отработанной, л/10000 км пробега (легковые автомобили —
0,6; грузовые автомобили — 2,7; автобусы — 0,94); 1,1 — плотность кислоты, т/м3.
Кислота серная отработанная образуется также при замене аккумуляторов, установленных на предприятии электрических сетей. Ее количество определяется по
среднестатистическим данным за 3 года.
9. Нефтешлам установки мойки автотранспорта. Расчет количества нефтешлама (Мн.ш, м3/год) производится по формуле
Q (C − Cоч )
,
Мн.ш = в исх
(100 − P )γ10 4
где Qв — расход нефтесодержащих стоков, м3/год; Сисх — концентрация нефтепродуктов в исходной воде, мг/л; Соч — концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, мг/л; Р — обводненность нефтешлама, %; γ — плотность нефтешлама, г/см3.
Данные для расчета принимаются по результатам анализов на содержание
нефтепродуктов в воде перед и после установки мойки автотранспорта,
10. Ветошь замасленная. Ветошь замасленная образуется при обслуживании и ремонте основного и вспомогательного оборудования, станочного парка и автотранспортной техники. Объем образования этого вида отходов для автотранспортной технике:
РН вет
Мвет.авт =
,
10000
207
где Мвет.авт — общее количество обтирочной ветоши замасленной; Р — годовой пробег
техники, км; Нвет — удельная норма расхода обтирочного материала на 10 тыс. км пробега техники, кг/10 000 км (легковые автомобили — 1,05; грузовые — 2,18; автобусы — 3,0).
11. Древесные отходы замасленные (опилки). Опилки замасленные образуются
при обслуживании и ремонте автотранспорта, ликвидации разливов и пятен масел в
производственных помещениях и на территории промплощадки. Количество чистых
опилок (Мопил.чист) определяется по среднестатистическим данным. Годовое количество образования отхода в виде опилок замасленных (Мопил.зам, т/год) с учетом увеличения их массы за счет замасливания рассчитывается как
Мопил.зам = Мопил.чист1,05.
12. Автопокрышки отработанные. Нормативное количество и масса изношенных
автопокрышек (Мап.изн, т):
i =n
П AK M
М ап.изн = K y ∑ срi i i j ,
Hj
i =1
где Kу — коэффициент утилизации автопокрышек, Kу = 0,85; n — количество видов
автомобилей на предприятии; Псрi — среднегодовой пробег автомобиля i-го вида,
тыс. км; Аi — количество автомобилей i-го вида, шт.; Ki — количество подвижных колес, установленных на i-м виде автомобиля, шт.; Мj — масса i-й модели автопокрышки, кг; Нj — нормативный пробег i-й модели автопокрышки, тыс. км.
13. Огарки электродов. Огарки электродов образуются при проведении сварочных работ. Количество электродов, получаемых предприятием в год, определяется
по среднестатистическим данным (справка о расходе сырья и материалов). При замене электрода остающийся огарок составляет 10—12 % его длины. Масса огарков
(Могар, т/год) составляет
Могар = Мисп.эл Ногар,
где Мисп.эл — масса использованных электродов, усредненная за три года, т; Ногар —
удельный норматив образования огарков (10 %).
14. Шлак сварочный. Отход в виде шлака равен 10 % массы электродов. Масса
шлака сварочного (Мшл, т/год) составляет
Мшл = Мэл · 0,1.
15. Теплоизоляционных материалов отходы. Эти виды отходов (кирпич шамотный, глина огнеупорная и др.) образуются при ремонтных работах. Количество отработанных отходов определяется по годовому расходу этих материалов (справка о
расходе сырья и материалов).
16. Лом мелкокусковой. Этот вид отхода образуется при ремонте линий электропередачи и оборудования, содержащего цветные металлы. Норматива образования лома мелкокускового цветных металлов нет, поэтому его количество принимается по среднестатистическим данным за три года.
17. Стеклобой. Этот вид отхода рассчитывается исходя из массы стекла, израсходованного на замену битого (справка о расходе сырья и материалов).
18. Бой изоляторов фарфоровых. Количество этого вида отхода рассчитывается исходя из среднестатистических данных за три года.
19. Смет с территории. Смет с территории предприятия, имеющей твердое покрытие, определяется по формуле
Mсм = Fтв Hсм · 0,5,
где Fтв — площадь твердого покрытия территории ПЭС, м2; Нсм — удельный норматив образования смета, 5 кг/м2/год; 0,5 — коэффициент при условии, что территория
подметается 6 мес. в году.
208
20. Твердые бытовые отходы. Количество твердых бытовых отходов определяется как произведение числа работников предприятия на норматив образования (для учреждений, предприятий — 40—70 кг (0,2—0,3 м3) на сотрудника (работника)).
Условия безопасного хранения отходов и их характеристика даны в табл. П5.2,
П5.3.
Таблица П5.2. Условия безопасного хранения отходов
Наименование отхода
Лампы люминесцентные отработанные, лампы ртутные отработанные
Кислота серная отработанная
аккумуляторная
Все виды отработанных масел,
нефтешлам от установки мойки
автомашин
Смазочно-охлаждающая жидкость и эмульсии отработанные
Ветошь замасленная, фильтры
масляные
Автопокрышки отработанные,
отходы резины (камеры), резинотехнических изделий
Аккумуляторы отработанные кислотные (в сборе)
Черных металлов лом габаритный
Черных металлов лом (мелкокусковой и стружка), огарки электродов и лом тары из-под лакокрасочных материалов
Лом абразивных кругов, пыль абразивно-металлическая, шлак
сварочный
Резинотехнические изделия изношенные, накладки тормозные
отработанные, стеклобой, использованные деревянные изделия, отходы, приравненные к бытовым, смет с территории
*
Условия временного хранения
Хранить и транспортировать в специальной таре в вертикальном положении. Должны быть
переложены картонными чехлами. Хранить в
специальном помещении, в которое должен
быть исключен доступ посторонних лиц
Хранить в маркированных, плотно закрывающихся
стеклянных бутылях в помещении, оборудованном
вентиляцией. Транспортировать в деревянной обрешетке с древесно-стружечной прокладкой, предохраняющей бутыли от случайных ударов
Хранить в закрытых металлических емкостях, установленных на поддонах, отдельно по маркам
масел под навесом на площадках, где исключается контакт с открытым огнем. Места хранения
оборудовать средствами пожаротушения*
Хранить в закрытых металлических емкостях,
установленных на поддонах, под навесом на
площадках, где исключается контакт с открытым огнем. Места хранения оборудовать средствами пожаротушения*
Хранить в контейнерах с крышкой, установленных в местах, где исключается контакт с открытым огнем. Места хранения оборудовать средствами пожаротушения*
Хранить на специальных площадках с твердым
покрытием (мелкие изделия — в контейнерах),
в местах, исключающих контакт с открытым огнем. Места хранения оборудовать средствами
пожаротушения*
Хранить на площадке с твердым покрытием под
навесом. Исключить попадание влаги
Хранить на специально отведенной огороженной площадке с твердым покрытием
Хранить на площадке с твердым покрытием в
контейнерах
Хранить в закрытых контейнерах, исключить
пыление
Хранить в контейнерах, исключить контакт с открытым огнем
Количество и тип средств пожаротушения должны соответствовать нормам
первичных средств пожаротушения.
209
Таблица П5.3. Характеристика отдельных отходов
Процессы
Состав
Характеристика
образования
1
2
3
4
ОтрабоОтработанные масла плохо растворимы в воде (не более 5 %), пожароопасны
танные
(температура вспышки в зависимости от типа и марки масла составляет 135–
масла
214 °С), в условиях хранения химически неактивны. Для временного размещения масел предусматриваются специальные емкости с закрывающимися
крышками в помещениях цехов, масляного хозяйства или на территории топливно-транспортного цеха
Отходы
Образуются по- Химический состав (%): мас- Плотность масла на 1,15—
турбинно- сле использова- ло — 79, продукты окисле- 1,16 % больше плотности
го масла
ния для смазки ния — 13, вода — 4, механи- свежего масла. Вязкость —
оборудования и ческие примеси — 2, присад- 28,2—28,4 мм2/с (при 50 ºС);
кислотное число — 0,15—
при сливах из
ка — 2
2,68 мг КОН/г; смолы — 1,5—
турбин (иногда
9,0 %; зольность — 0,004—
компрессоров)
0,005 %
ОтрабоОбразуется при
Химический состав (%):масло Вязкость — до 25,77 мм2/с
танное
(при 50 °С); кислотное число
текущих ремонтах — 82, продукты разложения
электротрансформаторов (окисления) — 15, вода — 2, — 0,16—0,25 мг КОН/г; зольтехниченость — 0,005 %
и выключателей, механические примеси — 1
ское мас- при доливе масла
ло, транс- в оборудование,
формапри операциях
торное
слива
Отрабо—
Химический состав (%): мас- Вязкость — 9,1—13,6 мм2/с
танное
ло — 80, продукты окисле- (при 100 °С); кислотное чискомпресния — 11, вода — до 7, ме- ло — 0,19—0,23 мг КОН/г;
сорное
зольность — 0,078—0,208 %
ханические примеси — 2
масло
ОтрабоОбразуется по- Химический состав (%): мас- Вязкость — 36—94 мм2/с
танное
сле истечения ло — 78, продукты разложе- (при 50 °С); кислотное число
моторное срока службы и ния — 8, вода — 4, механи- — 0,14—1,19 мг КОН/г; смомасло
вследствие
ческие примеси — 3, присад- лы — 3,72—5,98; зольность
снижения па- ки — 1, горючее — до 6
— 0,28—0,60 %; температураметров качера вспышки — 165—186 °С.
ства при использовании в
транспорте
ОтрабоОбразуются
По химическому составу Вязкость — 23,0—43,0 мм2/с
танное
после исполь(при 50 °С); кислотное число
близко к моторным маслам
индустри- зования в сис— 0,07—0,37 мг КОН/г; зольальное
темах смазки
ность — 0,019—1,288 %
масло
станков, машин
и механизмов
Состав: бутилкаучук (основа Температура вспышки — не
Полиизо- при использовании гермети- — полиизобутилен) — 60,0; менее 184 °С, не пожароопабутилен
осадок — масляный продукт сен. Растворяется в некотоков типа АГ-4,
(отходы
при
ис- АГ-4И. Образу- — 30,0; минеральные компо- рых органических раствориненты — 10,0
пользова- ется при петелях. Устойчив к действию
нии
гер- риодической
разбавленных кислот и щечистке аккумуметика)
лочей. После зачистки аккуляторных бамуляторных баков вывозится
ков
с территории; допускается
временное размещение на
специально оборудованной
открытой площадке (исключающей контакт материала с
почвой) или в металлической
емкости
Отходы
210
Продолжение таблицы П5.3
1
Нефтешлам
при
зачистке
резервуаров
2
Образуется
при
периодических (1 раз в
5 — 10 лет) зачистках мазутных баков и
резервуаров
3
Представляет собой тяжелые фракции мазута в смеси
с водой. Состав (%): нефть
— 68—80; вода — 32—20
Образуются при
очистке сточных
вод (после мазутонасосных, с
площадок приема мазута, после
смывов с поверхности полов
в цехах, гараже
и т. п.), загрязненных нефтепродуктами
Зола ТЭЦ Зола образуетот сжига- ся при периония мазу- дических (1 раз
та
в 4 года) снятиях
золосажевых отложений с наружных поверхностей
нагрева
котлоагрегатов
Состав образующегося при
механической очистке стоков
осадка зависит от схемы
очистки, условий работы
очистной установки и применяемого оборудования (антрацит — 16,0, кварцевый
песок — 8,9, активированный
уголь (ДАК или КАД) — 5,8,
нефтепродукты — 12,5, механические примеси — 8,8,
вода — 48,0)
При снятии отложений сухим
способом отход имеет следующий состав (%): сажа —
36,9, зола — 63,1. Состав
золы (%): V2O5 — 43,0; Ni2O3
— 9,0; MnO2 — 1,0; PbO2 —
0,5; Cr2O3 — 0,5; ZnO — 0,5;
Al2O3 — 10,0; Fe2O3 — 7,0;
MgO — 2,0; SiO2 — 10,0. Состав сажи (%): углерод — 85,
водород — 12, азот — 1,
прочие — 2
Состав (%): V2O5 — 19,04;
NI2O3 — 5,04; МnО2 — 0,56;
РbО2 — 0,28; Сr2О3 — 0,28;
ZnO — 0,28; Аl2О3 — 5,6;
Мg(ОН)2 — 1,4; Са(ОН)2 —
1,5; Fe2O3 — 3,92; прочие —
0,50; вода — остальное
Состав и свойства зависят от
происхождения угля, особенностей его сжигания (например, при сжигании Кузнецкого угля (ТЭЦ-2 АО
«Ленэнерго») зола имеет
следующий состав (%): SiO2
— 61,1; А12О3 — 21,1; Fe2O3
— 6,6; СаО — 4,3; МgО —
2,2; прочие — 5,8)
Состав и свойства шлака, также как и золы, зависят от месторождения и марки угля, условий его сжигания и устанавливается экспериментально
или из справочной литературы
Осадки
очистных
сооружений
Шлам от При снятии оточистки
ложений путем
котлов на смыва их водой
ТЭЦ
Зола ка- При сжигании
менноуглей
угольная
ТЭЦ
Шлак ка- Образуется в
меннорезультате
угольный термохимических
реакций
неорганической
части топлива
211
4
Пожароопасен, нерастворим
в воде; в обычных условиях
химически неактивен, плотность 1,07—1,40 т/м3. После
зачистки осадок вывозится с
территории ТЭЦ; для временного размещения (на
случай аварии) следует предусматривать специальную
площадку, исключающую попадание осадка при его хранении в почву
Осадок не пожароопасен,
устойчив к действию щелочей, нерастворим в воде.
Временно размещается в
специальной емкости; по мере накопления вывозится с
территории
Мазутную золу следует собирать в специальную емкость (V = 0,2—1,0 м3); после
зачистки котла зола вывозится с территории или используется на собственные
нужды
Вода подвергается нейтрализации в специальной емкости и отстаиванию
Угольная зола в виде пульпы
гидравлически транспортируется в золошлаконакопитель (золошлакоотвал)
Удаляется из котлоагрегатов
специальными
шлакоудаляющими устройствами, охлаждается и обычно гидравлически транспортируется в
золошлакоотвал
Продолжение таблицы П5.3
1
Всплывающие нефтепродукты нефтеловушек
Отходы
обмуровки
Шлам
нейтрализации
Отходы
катионитовой
смолы
Грунт, содержащий нефтепродукты
2
Образуются при
отстаивании
нефтесодержащих сточных вод
во флотаторе
Образуются в
основном при
периодических
ремонтах котлов. Включают
в себя отходы
огнеупорных
материалов и
теплоизоляции,
которые после
разделения
представляют
собой
самостоятельные
отходы
Образуется после
очистки
основного оборудования ТЭЦ
(в
основном
котлов) от накипей и отложений
путем
промывки водой и водными
растворами
химических
реагентов
Образуется
при полной замене анионитов
Образуется
вследствие
проливов мазута при перекачке его в резервуары и засыпке его песком
ДревесОбразуется
ные опил- вследствие заки,
за- сыпки
пролигрязненвов масел на
ные неф- площадках разтепродук- мещения трантами
спорта и других
местах
3
4
Состав (%): нефтепродукты Пожароопасны, химически и
— около 70, вода — около 30 биологически
неактивны.
Отводятся в приемную емкость мазутного хозяйства
ТТЦ
Состав отхода зависит от Временно размещаются на
марки котла и типа обмуров- открытой площадке
ки, например:
- натрубная: кирпич (или шамотный бетон) — 13,4—16,7;
бетон — 0—33,5; теплоизоляционный слой — 53,6—83,7;
уплотнительная обмуровка —
10,0—13,4; обшивка — 2,7;
- щитовая: кирпич (или шамотный бетон) — 15,5—31,1;
бетон — 0—49,0; теплоизоляционный слой — 48,6—58,3;
уплотнительная обмуровка —
5,8—7,8; обшивка — 1,5
Количество
загрязняющих Шлам не пожароопасен, праквеществ в сточных водах по- тически нерастворим в воде;
сле химических промывок возможно растворение шлама
зависит от технологической при существенном изменении
схемы промывки, типа котла, величины рН. Временное раздозы реагента (при нейтра- мещение возможно в емкостях
лизации каустической или и открытым способом. Для
кальцинированной содой (с временного размещения отхоучетом проведения промыв- да предусматривается отки соляной кислотой) шлам дельная емкость с закрываюимеет следующий пример- щейся крышкой из кислотоный состав (Fe(OH)2 + упорного материала. На неко—
0,77—4,65; торых ТЭЦ промывочные воFe(OH)3)
—
0,11—0,67; ды поступают в канализацию
Cu(OH)2
Zn(OH)2 — 0,11—0,68; H2O — (при условии соблюдения
нормативов ПДС)
94,0—99,0
Химический состав (%): сти- В воде набухает, не растворол — 87,0; дивинилбензол ряясь в ней, не пожароопа—
3,0;
функциональные сен. Устойчив к действию
группы — 10,0
кислот и щелочей. Отход целесообразно вывозить сразу
после образования, возможно временное размещение
открытым способом на территории ТЭЦ
Состав (%): песок — 35—45; Влажность — 15—90 %. В услогрунт — 35—45; мазут — до виях образования химически не30
активен, пожароопасен. Обычно
размещается в отдельных емкостях (бочках). Вывозится совместно с нефтешламом при зачистке резервуаров
Состав (%): опилки — 80, Пожароопасен, нерастворим
масло — 20. Влажность от- в воде, химически неактивен
хода — 15—90 %.
212
Продолжение таблицы П5.3
1
2
Лом чер- Образуется при
ных метал- ремонте котлолов
агрегатов, турбоагрегатов,
вспомогательного оборудования, автотранспорта, замене
газоходов, трубопроводов и
сантехнического
оборудования
Стружка
Образуется
черных ме- при инструменталлов
тальной обработке металлов
Огарки
сварочных
электродов
Лом цветных металлов
Отработанные аккумуляторы
3
4
Состав (%): железо — 95— Для временного размещения
98; оксиды железа — 2—1; на территории ТЭЦ предууглерод — до 3
сматриваются
открытые
площадки. По мере накопления лом вывозится с территории
По химическому составу Не пожароопасна, химически
представляет собой железо инертна. Для временного
со следами масел
размещения отхода предусматриваются контейнеры.
Вывозится совместно с ломом черных металлов
Отход представ- Состав (%): железо — 96,0— Размещаются обычно соляет собой ос97,0; обмазка (типа Ti(CO3)2) вместно со стружкой черных
металлов. По мере накоплетатки электродов — 2,0—3,0; прочие — 1,0
ния вывозятся совместно с
после использоломом черных металлов
вания их при
сварочных работах в процессе
ремонта основного и вспомогательного оборудования
Образуется
Химический состав лома и Отход не пожароопасен, непри инструмен- стружки (%): латунь — 70; растворим в воде; в условитальной обра- бронза — 30; (медь — 69,3; ях хранения химически неакботке
метал- цинк — 28,8; алюминий — тивен. Размещается в отлов,
ремонте 1,9). Состав отработанного дельном контейнере, ящике.
приборов КИ- кабеля в свинцовой оболочке По мере накопления вывоПиА,
авто- (%): свинец — 58,8; жила — зится с территории
транспорта;
алюминий (или медь) — 36,3;
содержится в бумажная промасленная изоповрежденном ляция — 4,9. Более детальный состав (%): Рb — 58,30;
кабеле
Sb — 0,47; Те — 0,03; Сu —
0,047; Al (или Сu) — 36,30;
бумага — 3,43; масло — 1,20;
канифоль — 0,26. Состав кабеля АВРГ (%): алюминий —
40, пластмасса (ПВХ) — 60
Образуются
Типичный состав (%): свинец Не пожароопасны, в воде непосле истече- — 90—98; пластмассы — 2— растворимы, устойчивы к дейстния срока год- 10
вию воздуха (при хранении на
ности
воздухе покрываются матовой
пленкой оксида свинца); реагируют с азотной кислотой любой
концентрации с образованием
соли Рb(NО3)2; с щелочными
растворами при обычной температуре не реагируют. Временно размещаются на территории ТЭЦ в ящиках, контейнерах, земле; обычно в гараже или
возле него
213
Окончание таблицы П5.3
1
Отработанные
электролиты аккумуляторных
батарей
2
Образуются
при сливе из
аккумуляторов
(при их замене
или ухудшении
свойств)
Шины с
тканевым
кордом
Образуются
после истечения срока годности
Осадки
очистных
сооружений мойки
автотранспорта
Отходы
теплоизоляции
Образуются
при зачистке
отстойника
сточных вод
мойки автотранспорта
Представляют
собой остатки
после снятия,
повторного использования и
замены теплоизоляции
Образуется в
процессе использования
тряпья для протирки механизмов, деталей,
станков и машин
Образуются
вследствие исчерпания ресурса времени
работы
Ветошь
промасленная
Отработанные
люминесцентные
(ртутные)
лампы
Бытовые
отходы
3
4
Состав (%): серная кислота Не пожароопасны. Реагиру— 26,0—33,3; вода — 63,7— ют со щелочами с образова71,0; прочие — 3,0
нием менее токсичных солей. Временно размещаются
(не более суток) в аккумуляторах или специальных емкостях (нейтрализаторах)
Состав (%): синтетический Не пожароопасны, устойчивы
каучук — 96; сталь — 3; тка- к действию воды, воздуха и
невая основа — 1
атмосферным осадкам. Для
временного размещения предусматриваются открытые
площадки (с навесом). По мере накопления вывозятся
Состав осадка (%): механи- Пожароопасен,
химически
ческие примеси — 56,7, неф- неактивен. Накапливается в
тепродукты — 9,3, вода — 34 отстойнике; по мере накопления вывозится на обезвреживание
Состав отхода (%): маты Не пожароопасны, нераство(например, ТИБ) — 19,8; ми- римы в воде. По мере накопнеральная вата — 80,2
ления вывозятся с территории.
Состав (%): тряпье — 73; Пожароопасна, нерастворима
масло — 12; влага — 15
в воде, химически неактивна.
Для временного размещения
предусматривается специальная емкость. По мере накопления сжигается или вывозится на обезвреживание
Состав ламп типа ЛБ (%): Размещаются в контейнере,
стекло — 92; ножки — 4,1; в упаковке, в помещении цецоколевая мастика — 1,3; хов (обычно в электроцехе).
гетинакс — 0,3; люминофор Вывозятся с территории. За— 0,3; металлы — 2,0 (из них прещаются любые действия
(%) Al — 84,6, Сu — 8,7, Ni — (бросать, ударять, разбирать
3,4, Pt — 0,3, W — 0,6, Hg — и т. п.), которые могут привести к механическому раз2,4)
рушению ртутьсодержащих
ламп. Все ртутьсодержащие
отходы и вышедшие из строя
приборы, содержащих ртуть,
подлежат сбору и возврату
для последующей регенерации ртути в специализированных организациях
Образуются в
Состав отходов (%): бумага и Отходы накапливаются в
непроизводстдревесина — 60,0; тряпье — контейнерах; по мере накопвенной сфере
7,0; пищевые отходы — 10,0; ления вывозятся с территодеятельности
стеклобой — 6,0; металлы — рии
персонала ТЭЦ, 5,0; пластмассы — 12,0
а также при
уборке помещений цехов и
территории
214
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВЫБРОСА
Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или
другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира.
При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации сф. При определении ПДВ для действующих производств сф заменяется на cф′ (это фоновая концентрация сф, из которой исключен вклад рассматриваемого источника (предприятия)).
Значение c ф′ вычисляется по формуле
⎛
c ⎞
cф′ = cф ⎜1 − 0,4 ⎟ при с ≤ 2 сф;
⎜
cф ⎟⎠
⎝
c ф′ = 0,2сф при с > 2сф,
(П3.1)
(П3.2)
где с — максимальная расчетная концентрация вещества от данного источника
(предприятия) для точки размещения поста, на котором устанавливался фон, определенная по формулам прил. 2, при значениях параметров выброса, относящихся к
периоду времени, по данным наблюдений за который определялась фоновая концентрация сф.
Для вновь строящегося источника (предприятия):
cф′ = сф.
(П3.3)
При отсутствии данных наблюдений за приземными концентрациями рассматриваемого вредного вещества или в случаях, когда в соответствии с нормативной
методикой по установлению фоновой концентрации (см. п. 7.2 ОНД-86) по данным
наблюдений фоновая концентрация не определяется, учет последней основывается
на использовании данных инвентаризации выбросов и результатов расчетов по
формулам ОНД-86.
Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем в случаях сф < ПДК определяется по формуле
(ПДК − сф )H 2 3
ПДВ =
V1∆T .
(П3.4)
AFmnη
В случае f ≥ 100 или ∆T ≈ 0 ПДВ определяется по формуле
ПДВ =
(ПДК − сф )H 4 / 3 8V1
⋅
.
AFnη
D
(П3.5)
Значение ПДВ для источника с прямоугольным устьем определяется по тем же
формулам, но при D = Dэ и V1 = V1э (см. ОНД-86).
Примечание. При необходимости одновременного учета влияния рельефа и
застройки в формулах (П3.4) и (П3.5) за величину η принимается произведение поправок к максимальной концентрации на рельеф и застройку.
215
Учебное издание
ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
Составитель Паршина Елена Ивановна
__________________________________________________________________________________
Сан.-эпид. заключение № 11.РЦ.09.953.П.000015.01.09
__________________________________________________________________________________
Подписано в печать 10.05.12. Формат 60 × 90 1/16. Уч.-изд. л.14,2. Усл. печ. л. 13,5.
Тираж 40. Заказ № 648.
__________________________________________________________________________________
Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ)
167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39.
www.sli.komi.com. E-mail: institut@sfi.komi.com.
__________________________________________________________________________________
Редакционно-издательский отдел СЛИ
Отпечатано в СЛИ
216