Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Контрольная «Основные величины, характеризующие качество среды» по Экологии (Шокова Е. В.)

Качество различных сред характеризуют нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, воздействующих на организм или экосистемы. Их установление необходимо для обоснования рекомендаций по такому изменению производства, которое уменьшает или исключает количество вредных полупродуктов или побочных соединений; а также для формулирования медико-технических требований к планированию производственных помещений, к аппаратуре, к санитарно-техническому оборудованию (в том числе очистному или рассевающему) и в случае необходимости к индивидуальным средствам защиты.

Критерием оценки загрязнения окружающей среды является сравнение практических концентраций примесей в этой среде с ПДК. Нормы ПДК являются исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газопылеулавливающих, кондиционирующих и других очистительных систем, контролирующих приборов и систем сигнализации. ПДК различных веществ в разных средах устанавливаются по лимитирующему признаку вредности: санитарно-токсилогическому, общесанитарному или органолептическому.

Для воздушной среды:

 ПДКрз – предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м3). Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 часов или при другой продолжительности (но не более 41 часа в неделю) в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки настоящего и будущего поколений. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих;

 ПДКмр – предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест (мг/м3). Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных (ощущение запаха, световой чувствительности и т.д.) реакций в организме человека;

 ПДКсс – предельно допустимая среднесуточная концентрация вещества в воздухе населенных мест (мг/м3). Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании.

Для водной среды:

 ПДКв – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (мг/л). Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования;

 ПДКвр – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (мг/л);

 Интегральные показатели:

а) БПК – биохимическая потребность в кислороде, т.е. убыль растворенного кислорода, использованного в биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации), за определенное время инкубации пробы (мг О2/л);

б) ХПК – химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным методом, т.е. количество кислорода, которое эквивалентно количеству окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в 1 литре воды (мг О2/л).

По отношению БПК за 20 суток инкубации пробы к ХПК судят об эффективности биохимического окисления растворенных веществ.

Для почвы:

 ПДКп – предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы (мг/кг). Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды, на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Для продуктов питания:

 ПДКпр (ДОК) – предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вещества в продуктах питания (мг/кг).

При отсутствии норм ПДК для различных сред устанавливают временный гигиенический норматив ВДК (ОБУВ) – временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вещества. Временный норматив устанавливают на определенный срок (2-3 года), затем пересматривают.

Различные вещества могут оказывать сходное неблагоприятное воздействие на организм (в офсетной печати – фенол и ацетон, в высокой печати – оксид азота (IV) и формальдегид), т.е. обладать эффектом суммации негативного воздействия. Их концентрации в этом случае должны удовлетворять условию:

где С1, С2, …, Сn – концентрации вредных веществ, обладающих эффектом

суммации;

ПДК1, ПДК2, …, ПДКn – предельно допустимые концентрации этих веществ.

В целях предотвращения загрязнения окружающей среды для каждого источника загрязнения и для всего предприятия в целом устанавливаются научно-технические нормативы – предельно допустимые экологические нагрузки на окружающую среду (ПДЭН). Для выбросов вредных веществ в атмосферу – ПДВ, для сброса сточных вод – ПДС.

ПДВ – предельно допустимый выброс (г/с). Это максимальное количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени, которое в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает приземной концентрации загрязнителя, превышающей значение ПДК.

ПДС – предельно допустимый сброс (г/с). Это максимальное количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в водный объект со сточными водами в единицу времени, которое у первого расчетного пункта водопользования не создает концентрации загрязнителя, превышающей ПДК.

Если для действующего предприятия величины ПДЭН не могут быть достигнуты по объективным причинам, то в этом случае предусматривается поэтапное снижение количества загрязнителя, и на каждом этапе устанавливается временно согласованный выброс (ВСВ) – для вредных веществ в атмосфере или временно согласованный сброс (ВСС) – для сточных вод (г/с).

Недостатком выше изложенных критериев оценки качества среды является разрозненность природоохранных функций различных министерств и ведомств, а также часто различающиеся значения ПДК в разных странах.

Основными организациями, контролирующими выбросы предприятий, являются санитарно-эпидемиологические станции (СЭС), территориальные управления Госкомитета гидрометеорологии и контроля природной среды, Государственная инспекция по контролю над работой газоочистных и пылеулавливающих установок и др.

2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ПОЛИГРАФИИ

Вредные вещества, содержащиеся в атмосферных выбросах

Свинец и его соединения – высоко токсичны. Пары (аэрозоли) окиси свинца (PbO) более летучи, чем пары свинца (РЬ). Свинец не имеет запаха, не раздражает слизистую оболочку, не оказывает вредного действия на растительность. Соединения свинца могут попасть в организм человека через дыхательные пути, через рот и желудочно-кишечный тракт. Особенно опасно вдыхание свинца в виде свинцовой пыли, аэрозолей, так как в этом случае он быстрее всасывается и попадает в кровь, минуя печень, играющую роль барьера. Длительное вдыхание аэрозолей даже в малых концентрациях очень опасно, вследствие способности свинца накапливаться в организме. Свинец поражает нервную систему, кроветворные органы, сердечнососудистую систему, желудочно-кишечный тракт. В воздухе полиграфических предприятий может быть свинцовая механическая пыль и возгоны.

Механическая свинцовая пыль образуется при холодной обработке литых стереотипов на металлообрабатывающих станках, пересыпке элементов наборных форм, при транспортировке, при загрузке плавильных котлов, в наборных кассах при механическом истирании в процессе работы со шрифтом, при трении печатных форм в машинах высокой печати и др. По химическому составу механическая пыль близка к исходным материалам, т.е. к типографским сплавам.

Возгоны образуются в результате испарения с поверхности плавильных котлов и последующей конденсации свинца и его окислов. Интенсивность испарения свинца зависит от упругости его паров при данной температуре. Окись свинца обладает большой летучестью, которая при наличии в сплаве сурьмы увеличивается. Пыль с преобладанием возгонов по химическому составу может отличаться от исходных материалов в результате обогащения летучими металлами и их соединениями. При переплавке использованных печатных форм или отдельных их элементов наряду с аэрозолями окислов свинца выделяются горючие пары печатной краски, что необходимо учитывать при выборе очистных устройств вентиляционного воздуха перед выбросом в атмосферу.

Растворители – углеводороды ароматического и жирного ряда, применяются для обезжиривания, приготовления красок и лаков, растворения органических веществ. К таким растворителям относятся: бензин, метиловый спирт, ацетон, бензол, дихлорэтан, ксилол, толуол, скипидар, Уайт-спирит. Наиболее летучие растворители – толуол и бензин, пары которых оказывают вредное воздействие на организм человека, в частности на нервную ткань. Процесс извлечения растворителей из воздуха и возвращение их в исходном виде в производство получил название рекуперации летучих растворителей. Они позволяют производить очистку выбросов и утилизацию уловленных из выбросов растворителей. В процессе рекуперации воздух с примесью паров растворителя проходит через неподвижный слой адсорбента, и после насыщения из него извлекается утилизируемый растворитель. Адсорбенты подразделяются на минеральные и углеводородные. В рекуперационных установках паров толуола используется обычно активированный уголь.

Толуол – летучая, легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость со специфическим запахом, пары которой тяжелее воздуха в 3,2 раза. Наблюдения и обследования на полиграфических предприятиях лиц, работающих в контакте с технически чистым толуолом, свидетельствуют, что длительное воздействие толуола может привести к хронической интоксикации, вызывающей изменения в нервной системе, крови, а иногда и в сердечнососудистой системе. Термокаталитическая очистка выбросов от толуола: сущность термокаталитической очистки состоит в окислении углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ (CO2 и H2O) в присутствии катализатора до нетоксичных веществ (углекислого газа, и воды) при более низких температурах (300-600°С), чем при высокотемпературном сжигании органических примесей в разбавленном объеме воздуха без катализатора. Катализатор сам не вступает в реакцию окисления, а лишь ускоряет ее ход.

Аммиак (соединение азота NH3) в высоких концентрациях раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, вызывает головокружение, боли в желудке. После интенсивного воздействия наблюдается мышечная слабость с повышенной рефлекторной возбудимостью, снижение слуха, расстройство нервной системы.

Спирт бутиловый по общему действию является наркотиком. Пары бутилового спирта в воздухе при средней концентрации вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, дыхательных путей, кожи рук, недомогание.

Спирт этиловый при приеме внутрь вызывает общее отравление; при вдыхании паров в воздухе острое отравление маловероятно.

Спирт изопропиловый действует сходно с этиловым, но при одинаковой концентрации его действие сильнее. Пары изопропилового спирта раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, вызывают резь в глазах, слезотечение, светобоязнь, а также отрицательно действуют на сетчатку глаз и верхние дыхательные пути.

Хром и его соединения токсичны. Наиболее ядовиты шестивалентные соединения. Хроматы и бихроматы раздражают и прижигают слизистые оболочки и кожу, оказывают общетоксическое действие.

Пыль. Любая пыль оказывает вредное воздействие на организм человека, но в зависимости от ее химического состава, биологического действия, степени дисперсности, электрической заряженности и концентрации, характер и степень вредного влияния различны. Пыль может вызывать главным образом заболевания дыхательных путей, а также пищеварительного тракта, кожи, глаз, зубов, десен. Свинцовая пыль, образующаяся при холодных процессах (ручном наборе и чистке наборных касс), является токсичной пылью. Пыль бумажная, декстриновая, древесная относится к группе нейтральной или нетоксичной, оказывающей на человека чисто механическое воздействие.

Очистка вентиляционных выбросов

Вентиляционные выбросы на полиграфических предприятиях, как правило, невелики по объему, разнообразны по вредности и зачастую рассредоточены по территории предприятия. Вследствие этого очистка выбросов представляет технические и организационные трудности.

Продукты очистки выбросов в ряде случаев могут быть возвращены в производство, например, толуол, улавливаемый в рекуперационную установку, бронзовый порошок, собранный в фильтрах, бумажные отходы, порошки канифоли и асфальта, собранные в пылеосадочных бункерах. Возможно использование свинцового шлама, полученного при мокрой очистке свинецсодержащих выбросов с последующей сушкой и переплавкой и т. п.

Вредные вещества, содержащиеся в стоковых водах

Сточные воды полиграфических предприятий по составу загрязнения подразделяются на кислотные, щелочные, кислотно-щелочные, сложные, с содержанием одного металла, нескольких металлов или их солей, а также сопутствующих и основных загрязнений нефтепродуктами и другими веществами; с содержанием разнообразных вредных высокотоксичных веществ, но с незначительными концентрациями. Сброс их в городскую канализационную сеть или в водоёмы без предварительной очистки не допускается.

Металлы: железо, цинк, медь, никель, хром, кобальт, свинец и сурьма. Свинец и сурьма содержатся в стоках от мокрых пылеуловителей при очистке вентиляционных выбросов, а также в бытовых стоках из наборных, гартоплавильных и стереотипных цехов, стоках, образующихся при мытье полов, обезвреживания и стирке рабочей одежды, мытье рук и других операциях. Остальные металлы попадают в сточные воды при растворении их соединений в кислотах (в цинкографиях, травильных и гальванических отделениях, в формных цехах глубокой и офсетной печати).

Очистку сточных вод с содержанием катионов цинка Zn2+ можно производить переводом их в труднорастворимый гидрооксид (гидроокись) цинка.

При очистке сточных вод от хрома, содержащегося в стоках формных цехов офсетной, высокой и глубокой печати, их сначала подвергают обезвреживанию путем восстановления шестивалентного хрома в трёхвалентный при рН=2-3, а затем нейтрализуют отдельно или вместе со стоками, содержащими соли меди, никеля, железа.

Стоки мокрых пылеуловителей очищают от свинца либо методом механического отстаивания (длительный процесс), либо химическим методом – осаждением, т.е. переводом катионов свинца в труднорастворимые осадки, например в карбонат свинца.

Кристаллизационные установки предназначены для выделения солей металлов из отработанных травильных растворов. Процесс кристаллизации состоит из получения пересыщенных растворов солей, выделения кристаллов солеи с последующим удалением их из растворов фильтрованием или центрифугированием и возвращением в производство регенерированных растворов.

Нефтепродукты: керосин, бензин, скипидар, Уайт-спирит; смазочные масла; поверхностно-активные вещества (ПАВ). Загрязнение стоков нефтепродуктами происходит на участках смывки печатных форм, смывки валиков, обезжиривания пластин, а также в цехах глубокой печати. В последних, кроме указанных загрязнений, могут содержаться толуол и ксилол, применяющиеся в красках глубокой печати и поступающие в стоки при очистке банок из-под красок и мытье красочных резервуаров печатных машин. Основной метод очистки сточных вод от нефтепродуктов на полиграфических предприятиях состоит в механическом их отстаивании в нефтеловушках, толуололовушках, жироуловителях. Керосин, хотя и не считается токсичным веществом, однако плохо растворяется в воде и образует на ее поверхности пленку, которая препятствует проникновению воздуха в нижние слои воды, что приводит к нарушению естественной жизни водоёма;

Едкий натрий или калий, азотная, серная, соляная, фосфорная и ортофосфорная кислоты, уксусная кислота (в травильных и гальванических отделениях, в лабораториях);

Песок, порошок пемзы и другие взвешенные вещества (в стоках с участка зернения офсетных пластин, из отделений шлифования и полирования, травильного; сброс этих сточных вод должен осуществляться через отстойники). Для очистки стоков, загрязнённых тяжёлыми твердыми частицами, на канализационных выпусках из здания устанавливают песколовки.

Способы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод от загрязнений используют механические, механохимические и другие способы. В связи с тем, что сточные воды несут загрязняющие вещества различного характера, очищать их целесообразно раздельно.

Механическая очистка применяется для очистки сточных вод от твердых частиц, нефтепродуктов и жировых веществ. Для этих целей используют песколовки, отстойники, нефтеловушки, жироуловители, кварцевые фильтры и др.

Реагентная очистка сточных вод – химическая очистка, включающая нейтрализацию и отстаивание. Реагентным методом производят очистку перед спуском в городскую канализацию сточных вод из травильных и гальванических отделений, из цинкографии, из формных цехов офсетной и глубокой печати.

Нейтрализацию рационально производить смешиванием кислотных и щелочных стоков для полного освобождения от солей тяжелых металлов. Если смешивание кислотных и щелочных стоков не обеспечивает полной нейтрализации, применяют реагенты, регулирующие рН.

Контроль полноты нейтрализации следует производить перед сбросом сточных вод в городскую сеть канализации или в водоём.

3 ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ. ВИДЫ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЁ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Жесткость – это свойство воды, определенное наличием солей кальция и магния в растворенном виде.

Жесткость воды принято ассоциировать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). На самом деле, все двухвалентные катионы влияют на жесткость воды. Осадок и накипь (соли жесткости) образуются в результате взаимодействия двухвалентных катионов с анионами. Натрий Na+ - одновалентный катион и не взаимодействует с анионами.

Главные катиониты металлов, с которыми они ассоциируются и вызывают жесткость. Катионы:

 Магний (Mg2+);

 Кальций (Ca2+);

 Железо (Fe2+);

 Стронций (Sr2+);

 Марганец (Mn2+).

Железо, марганец и стронций оказывают на жесткость небольшое влияние по сравнению с кальцием и магнием. Растворимость Алюминия и трехвалентного Железа маленькая, при уровне pH природной воды, поэтому их влияние на жесткость воды также небольшое.

Виды жесткости воды

Карбонатная жесткость - определена присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Этот тип жесткости воды практически полностью устраняется при кипячении воды, и поэтому получил название временной жесткости. При повышении температуры воды гидрокарбонаты распадаются, в результате образуется угольная кислота и выпадает в осадок карбонат кальция и гидроксид магния.

Некарбонатная жесткость - определена наличием солей кальция и магния кислот (соляной, серной, азотной). При повышении температуры не устраняется.

Общая жесткость - суммарная концентрация ионов магния, кальция. Сумма карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Единицы измерения жесткости

В мире используется несколько единиц измерения жесткости. В РФ принята в качестве единицы жесткости воды - моль на кубический метр (моль/м3 или мг-экв/м3).

Влияние жесткости на качество воды

Для питьевого применения жесткость воды может варьироваться в зависимости от местных условий. Порог по кальцию 2-6 мг-экв/л, в зависимости от аниона. Порог магния чуть ниже. В определенных случаях вкус воды приемлем и при 10 мг-экв/л. Большая жесткость ухудшает органолептические качества воды, придает ей горьковатый вкус и оказывает отрицательное действие на органы пищеварения.

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

Влияние жесткости воды на увлажняющий раствор в офсетной печати

Недостатком водопроводной воды, используемой для увлажняющего раствора, иногда является излишняя жесткость. Жесткость зависит от количественного содержания солей соединений кальция и магния в воде. Показатель жесткости зависит от геологических характеристик нижних слоев почвы и поэтому может отличаться в различных географических зонах. Если вы не имеете необходимого оборудования для измерения, жесткость воды можно узнать в местной лаборатории по исследованию воды (такие лаборатории есть в каждом городе). Жесткость измеряется в DH, соответствующему градусу жесткости по немецкой шкале. В зависимости от содержания солей кальция и магния различают несколько степеней жесткости воды: от очень мягкой до очень жесткой. Как показывает практика, вода с жесткостью примерно 5-12 DH не нарушает процесса офсетной печати.

Жесткость воде придает высокий процент содержания гидрокарбоната кальция. Это вещество может негативно влиять на процесс печати. Гидрокарбонат кальция образует нерастворимый известковый осадок белого цвета, который оседает на тех частях машины, куда попадает увлажняющий раствор. Кроме того, ионы кальция и магния часто вступают в реакцию с жирными кислотами, образуя мыла, которое могут оседать в виде белого слоя на офсетной форме, накатных валиках, а также на валиках системы увлажнения, что создает эффект глазирования. Проблемы при печатании могут быть вызваны также оседанием кальция и их скапливанием на офсетной резине и печатной форме. Химический состав концентратов увлажнения подобран таким образом, чтобы обеспечить максимальную растворимость ионов кальция и магния. Сами вещества, содержащиеся в увлажнении, не могут изменить значение показателя жесткости воды, тем не менее, химический состав их подобран таким образом, чтобы свести к минимуму негативное влияние жесткой воды на качество печати. Обычно одни и те же добавки помогают стабилизировать и кислотность, и жесткость воды. При использовании воды с максимальной жесткостью более 12 DH рекомендуется установить в типографии аппарат для смягчения или деминерализации (в качестве такового подойдет обычный дистиллятор). Также возможно смягчать воду путем ее кипячения и отстаивания.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Экология и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов/Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

2. Одум Ю. Экология. В двух томах: пер. с англ. – М.: Мир, 1986.

3. Рекус И.Г., Шорина О.С. Основы экологии и рационального

природопользования – М.: МГУП, 2001.

4. Сухарева А.И. Охрана окружающей среды. Справочное пособие для полиграфистов – М.: Книга, 1984. – 208с.

5. Аникина К.А. Организация полиграфического производства – М.: МПИ «Мир книги», 1992. – 267с.

6. Миронова Г.В., Осипова Г.И. Организация полиграфического производства. Конспект лекций – М.: МГУП, 2003. – 322с.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении