автореферат диссертации по строительству, 05.23.19, диссертация на тему:Совершенствование методов экологического мониторинга пылевого загрязнения воздушной среды в жилых зонах при суммарном воздействии промышленных предприятий

На правах рукописи

005045169

/

ТЕРТИШНИКОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ЖИЛЫХ ЗОНАХ ПРИ СУММАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

3 ' Ммй 20/2

Волгоград — 2012

005045169

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный эколог РФ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный эколог РФ

АЗАРОВ ВАЛЕРИИ НИКОЛАЕВИЧ

ЖЕЛТОБРЮХОВ ВЛАДИМИР ФЁДОРОВИЧ

ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный политехнический университет», заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности»

кандидат технических наук

ЗУБКОВА ИРИНА ЮРЬЕВНА Министерство экономики, внешнеэкономических связей и инвестиций правительства Волгоградской области, начальник отдела административных реформ и развития муниципальных образований

Ведущая организация: ОАО НИИ «Атмосфера»

Защита диссертации состоится 18 мая 2012 года в 10® на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, (ауд. Б-203)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан 18 апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Качество жизни человека напрямую зависит от качества окружающей среды для населения, проживающего в районах расположения предприятий стройиндустрии и от качества производственной среды работающих на предприятии. При осуществлении многих технологических процессов, в частности, при дроблении, истирании, транспортировке порошкообразного сырья и продуктов и т. д., в рабочие зоны предприятий выделяется большое количество мелкодисперсной пыли, которая, в свою очередь, под влиянием различных климатических факторов переносится в жилые зоны, расположенные вблизи промышленных предприятий.

В настоящее время с медицинской точки зрения достаточно изучен патогенез воздействия пылевых частиц, на организм работающего, причем их размер является очень важным фактором. Вследствие этого, особое значение приобретают вопросы, связанные с исследованием дисперсного состава пыли и фракционной концентрации пыли в воздухе рабочих и жилых зон. В мировой практике с учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран, в том числе и в России, осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами не более 2,5 мкм (или) 10 мкм. Главным эффектом воздействия от вдыхания частиц РМю и РМ2,5 на организм человека является проникновение в верхние дыхательные пути и легкие, что вызывает повреждение легочной ткани, респираторные заболевания. Следует отметить, что результаты ряда исследовательских проектов свидетельствуют о целесообразности нормирования мелких частиц (РМю и РМг,5) вследствие их различного действия на организм человека и длительности нахождения во взвешенном состоянии в воздухе.

Изучение природы образования мелкодисперсных частиц (РМю и РМг,5) на предприятиях строительного комплекса юга Волгограда, их элементного состава, способа воздействия на организм человека, привело к выводам о наличии в их составе цеолитов - природных и искусственных минералов, которые, имея пористую структуру, благодаря высоким сорбирующим свойствам, могут захватывать продукты выбросов предприятий химического и нефтехимического комплекса, многократно усиливая степень негативного воздействия на органы дыхания, сердечно - сосудистую и иммунную систему человека.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-

исследовательских работ Волгоградского государственного архитектура строительного университета.

Цель работы - снижение негативного воздействия предприятр строительного комплекса на воздушную среду жилой зоны посредство повышения качества прогноза запыленности атмосферного воздух Исследование и сопоставление различных методик микроскопического анали: дисперсного состава с применением ПК для использования наиболее точной системе мониторинга воздушной среды.

Для достижения поставленной цели в работе решались основные задачи:

- сравнение различных методик измерения концентрации дисперсно] состава пыли, с целью определения долей мелких фракций (РМю и РМ2,5) ДJ ряда предприятий строй индустрии;

- анализ дисперсного состава пыли (РМш и РМ2,5) в жилых зонах, пр суммарном воздействии выбросов предприятий строй индустрии химическс промышленности и энергетики;

- анализ качества вентиляционного воздуха, поступающего в рабочую зон в частности комплекса чистых помещений, из воздухозаборных устройст расположенных в жилых зонах, производственных зонах и на транш санитарно-защитных зон;

экспериментальное исследование влияния выбросов пьи предприятиями стройиндустрии на качество воздушной среды жилой зоны (I примерах завода ЖБИ и кирпичного завода);

- исследование механизма улавливания частицами пыли строительнь производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприята химической промышленности и энергетики, расположенных непосредственной близости друг от друга, изучение поровой структуры части пыли строительных производств;

- разработка принципов организации, схем мониторинга пылево] загрязнения воздуха мелкодисперсными фракциями жилой зоны пр суммарном воздействии предприятиями стройиндустрии, химическс промышленности и энергетики;

- разработка расчётной математической модели для оценки доли пылевь выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную жилой зону.

Основная идея работы состоит в совершенствовании систем мониторинга загрязнения воздушной среды жилой зоны мелкими фракциям пыли при суммарном воздействии предприятий стройиндустрии, химическс

промышленности и энергетики в соответствии с введенными в действие гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.2604-1.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные, теоретические и лабораторные исследования, математическую обработку экспериментальных данных методами математической статистики и анализа с применением ПЭВМ.

Достоверность научных исследований и выводов работы обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием экспериментов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных данных экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях с результатами теоретических обобщений и данными других авторов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- экспериментально доказано усечённое логарифмически-нормальное распределение дисперсного состава пыли в воздухе городской среды, жилых зонах, на границах санитарно-защитных зон (СЗЗ), в приточных вентиляционных системах, системах аспирации, и других инженерно-экологических системах;

- изучен механизм улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга и поровая структура частиц пыли строительных производств;

- предложена система подбора защитных мероприятий по снижению негативного воздействия пылевых частиц (РМю и РМг.5) на загрязнение атмосферы производственной и жилой зоны;

- разработана математическая модель для оценки доли пылевых выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилой зону.

Практическое значение работы:

- разработаны мероприятия по контролю и прогноза запылённости атмосферного воздуха производственной и жилой зоны,

- разработаны методики подбора защитных мероприятий, позволяющие обеспечить комплексное снижение негативного воздействия пылевых частиц (РМю И РМ2.5).

Использование результатов работы:

- разработана и передана в ОАО «Промстройконструкция», ОАО «Волгохимремонт», ООО «Волгмехстрой», ОАО «Югспецстрой», система

подбора защитных мероприятий по снижению экологической нагрузки окружающую среду;

- рекомендации по совершенствованию системы мониторинга загрязнеш воздушной среды жилой зоны мелкими фракциями пыли при суммарно воздействии предприятий стройиндустрии, химической промышленности энергетики использованы на предприятии ОАО «Промстройконструкция ОАО «Волгохимремонт», ООО «Волгмехстрой», ОАО «Югспецстрой»;

- материалы диссертационной работы использованы для подготовь учебных пособий и лекционных курсов кафедрой БЖДТ ВолгГАСУ щ подготовке инженеров по специальности «Безопасность жизнедеятельности техносфере» (280101); «Защита окружающей среды» (280200.68); «Инженерн; защита окружающей среды» (280202).

На защиту выносятся:

- результаты анализ дисперсного состава пыли (РМш и РМ2,5) в жиль зонах, при суммарном воздействии выбросов предприятий строительно] комплекса, химической промышленности и энергетики;

- обоснование механизма улавливания частицами пыли строительнь производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприяп химической промышленности и энергетики, расположенных непосредственной близости друг от друга, изучение поровой структуры частр пыли строительных производств;

- математическая модель для оценки доли пылевых выбросов < предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилой зону

- методика контроля и оценки дисперсного состава и концентрации пылевь частиц (РМш и РМ2,5) в воздухе рабочих, санитарно-защитных и жилых зон, д.: мониторинга соответствия гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.2604-10

- система подбора защитных мероприятий по снижению экологическс нагрузки на окружающую среду.

Апробация результатов диссертации.

Основные положения и результаты работы докладывались и получи; одобрение на Всероссийской научно-практической конференции международным участием «Экологическая безопасность и безопасное' жизнедеятельности» (Тобольск 2012 г.), ежегодных научно-техничесю конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВП Волгоградский государственный архитектурно-строительный универсил (Волгоград, 2009-2011).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертащ

опубликованы в 9 работах, в том числе 3-х изданиях, рекомендованных ВАК РФ Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения. Списка используемой литературы из 115 наименований, и приложений. Общий объём диссертации включает 144 страницы, содержит 25 рисунков и 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель, задачи и основная идея работы, её научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов проведённых исследований.

В первой главе работы проведен анализ влияния предприятий строительной индустрии на загрязнение атмосферы производственной и жилой зоны пылевыми выбросами, изучены исследования нормирования мелкодисперсных твёрдых взвешенных частиц в России и за рубежом, рассмотрены современные методы измерения (РМю и РМ2.5) в городских условиях. На предприятиях строительного комплекса пыль является одним из основных производственных факторов, который воздействует как на производственную, так и на окружающую среду. Поскольку наибольшую опасность представляют частицы пыли малого размера, которые способны проникать в легкие человека, в настоящее время в ряде стран, в том числе и в России, нормируется содержание в атмосферном воздухе частиц с размерами не более 2,5 мкм (РМ25) и не более 10 мкм (РМШ). Учитывая высокую степень опасности здоровью человека именно мелких частиц, для объективной оценки степени воздействия пыли на здоровье человека и окружающую среду необходимо определение концентраций частиц малых размеров в воздухе рабочих и санитарно-защитных зон.

Система контроля и оценки дисперсного состава и концентрации частиц именно малых размеров в воздухе рабочих, санитарно-защитных и жилых зон на данный момент отсутствует, что не позволяет объективно оценить степень воздействия пыли на качество производственной и окружающей сред. Это пример одной из самых актуальных проблем экологической безопасности и охраны труда, где необходимо знание дисперсного состава пыли в воздушной среде предприятий и прилегающих жилых зон. Для решения поставленных задач, предложена методика микроскопического анализа дисперсного состава с применением персонального компьютера (ПК).

В настоящее время в теории и практике оценки пылевой обстановки в

7

рабочей зоне предприятий и условий функционирования инженерно-экологических систем принят детерминированный подход к измерению и описанию дисперсного состава пыли, который представляется в виде дифференциальных или интегральных кривых как содержание среднего числ; частиц данного размера или их массы. Исследованиями в этой области занимались Азаров В.Н., Богуславский Е.И., Коузов П.А., Мечик В.Л., Ромашо] Г.И.,.Самсонов В.Т, Черный Л.М. и др. Например, наиболее часто используется интегральная функция распределения массы частиц по диаметрам или функци; прохода D(d4), т.е. доля частиц пыли, прошедших через сито с заданныи размером ячеек d4, в общей массе просеиваемой пробы, выраженная i процентах.

Во второй главе проведены исследования дисперсного состава и физико химических свойств пыли. В качестве исследуемых объектов были выбраны ОАО «Промстройконструкция», ООО «Универсал». ВФ ИК СО РАН. Отбо] проб проводили в жилой зоне, зоне загрязнения территории организованными i неорганизованными источниками, рабочей зоне предприятий. Особое внимани! уделялось исследованию дисперсного состава пыли улавливаемой системо1 подготовки воздуха комплекса чистых помещений (КЧП), где для очистю приточного воздуха используются фильтры грубой очистки класса G4, фильтрь тонкой очистки класса F8. В качестве последней ступени очистки используютс: фильтры высокоэффективной очистки класса Н13, расположенные i распределителях воздуха и герметично соединенные со стенками чистого отсека.

Расчет концентрации пыли по фракционному составу СБ(с1)_проводили ni формуле:

С-О«)

100 , (мг/мЗ) (1

где D(d4) - содержание частиц пыли (%), в определяемом дисперсионно» диапазоне, установленном по размеру (диаметру) пылевидных частиц (d4); С - массовая концентрация пыли в пробе воздуха (газа), мг/мЗ.

с_ш-1000

^о (2

где т - привес пыли на фильтре, определенный гравиметрическим методом ка: разность весов фильтра после и до отбора пробы, мг; Vo - отобранный объем воздуха (газа), м3

Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Исследование дисперсного состава и концентрации твердых частиц в системе подготовки воздуха комплекса чистых помещений (КЧП)

Номер замера D(d4) РМ2 5, % Со(РМ,5) мг/м3 D(d4)PM]0, % Со(РМш) мг/м3 Средняя концентрация, мг/мз

Первая ступень очистки

1.1 следы следы 0,4 0,005 1,27

1.2 следы следы 0,4 0.004 1,27

Вторая ступень очистки

2.1 1 0,003 71 0,19 0,25

2.2 0,33 0,0008 54 0,013 0,25

Интегральные функции распределения массы частиц по диаметрам для пыли в 1 и 2 ступенях очистки воздуха комплекса чистых помещений ВФ ИК СО РАН представлены на рис.1.

а б

Рис. 1 Интегральные функции распределения массы частиц по диаметрам для пыли, отобранной на фильтрах первой и второй ступенях системы подготовки воздуха комплекса чистых помещений ВФ ИК СО РАН: а - для пыли на фильтре первой ступени очистки; б - для пыли на фильтре второй ступени очистки.

С целью выбора наиболее точной методики определения дисперсного состава пыли в системе экологического мониторинга был проведен анализ дисперсного состава пыли по стандартной методике «Методические указания по определению объёма и запылённости технологических газов в газоотходах», Новосибирск, 1983. и с помощью лазерного анализатора размеров частиц MASTERSIZER, модификация Micro, 2000, 2000Е, используемого НИЦ ОАО «Каустик».

Анализ полученных результатов (рис. 2) показал, что совпадение кривых с достаточной степенью точности наблюдается для частиц с диаметром до 20мкм, после чего несовпадение результатов становится существенным, и позволяет сделать вывод о большей точности стандартной методики исследования дисперсного состава пыли для величин РМ10, РМ2,5.

С|<М%

от.%

■ ОС ¿V 12 1С 20

В г

Рис. 2 Интегральные функции распределения массы частиц по диаметрам для проб пыл отобранных на ОАО «Промстройконструкция»:

а - пробы из цементной банки на открытой площадке; б - пробы из цементной банки внутр цеха; в - пробы из циклона, расположенного на улице; г - пробы на подаче щебня внутр БСО: 1 - микроскопический метод; 2 - лазерный метод

Подтверждением этого служит результаты исследования пыли производственной зоне ВФ ИК СО РАН (рис. 3).

i : - J с- ч.->

Рис. 3 Интегральные функции распределения массы частиц по диаметрам для пыли в производственной зоне ВФ ИК СО РАН: 1 - микроскопический метод; 2 - лазерный метод;

На рис.4 даны результаты исследования дисперсного состава, проведенные методом лазерного измерения в жидкой среде с помощью прибора SALD-2101 Laser Diffraction Particle Size Analyzer (SHIMADZU).

г: и.л>

в г

Рис. 4 Интегральные функции распределения массы частиц по диаметрам для пыли: а - с производственной зоны ВФ ИК СО РАН; б - с золоотвала; в - с первой ступени системы вентиляции КЧП ВФ ИК СО РАН; г - со второй ступени системы вентиляции КЧП ВФ ИК СО РАН:

1 - после проведения исследования микроскопическим методом; 2 - кривая после проведения исследования лазерным методом в газовой среде; 3 - кривая после проведения исследования лазерным методом в жидкостной среде;

Измерение проводилось в кварцевой кювете, куда помещался растворитель (дистиллированная вода) и определенное количество анализируемой суспензии. Результаты измерения обрабатывались в программном пакете WingSALD-2101 и выданы в виде дифференциального и интегрального распределения частиц по размерам.

Рассмотрев графики рис.4 (а, б, в, г), можно сделать вывод, о том, что при исследовании лазерным методом в жидкостной среде полученные значения имеют систематически заниженные значения распределения по сравнению с теми, которые были получены с использованием других методов измерений. Данный эффект, возможно, является следствием поверхностного натяжения жидкости, которые удерживают на поверхности раствора микрочастицы до 8 -12 мкм, и они становятся невидимыми для лазерного счётчика частиц. Другим объяснение данного явления может быть процесс коагуляции исследуемой субстанции в жидкой среде, т.е. образования агрегатов - более крупных (вторичных) частиц, в результате чего происходит «потеря» мелких частиц. Наконец, вполне разумным объяснением наблюдаемого эффекта является неоднородность пыли по элементному составу и, соответственно плотности частиц. Присутствие микрочастиц с различным удельным весом, например древесной и органической пыли приводит к тому, что часть частиц всплывают в кварцевой кювете, что делает невозможным рассчитать их истинное распределение. Часть микрочастиц с высокими значениями плотности (содержащих металлы) при перемешивании в кварцевой кювете наоборот, остается на дне кюветы и не попадает в поле лазерного луча, что тоже изменяет наблюдаемую картину распределения.

Таким образом, можно заключить, что метод лазерного измерения в жидкой среде с помощью прибора SALD-2101 Laser Diffraction Particle Size Analyzer (SHIMADZU), в ряде случаев не приводит к правильным результатам при исследовании полиэлементной пыли, которая, как правило, присутствует в городской среде. По этой причине наиболее приемлемыми методами являются те, которые основаны либо на прямом микроскопическом измерении частиц, либо на рассеянии лазерного луча на частицах пыли в газовой фазе.

В третьей главе проведен теоретический анализ процессов обеспылевания, пылеулавливания и пылепереноса на основе использования стохастических дифференциальных уравнений для математического моделирования задач по защите окружающей среды.

При рассмотрении задач, возникающих при организации мониторинга важно оценить вероятность превышения реальной концентрации С мг/ мЗ, РМю

и РМ2,5 не только максимально разовых значений, но и среднесуточных и среднегодовых. Так например, одной из решаемых задач было экспериментальное исследование зависимости между долями мелких фракций (РМШ и PM2,s) на источнике выбросов и границе СЗЗ для предприятий стройиндустрии ОАО «Промконструкция», ООО «Универсалстрой». Проведены исследования, в ходе которых установлено, что процессы производства строительных материалов не являются стационарными вследствие неоднородности свойств материалов, сбоев в работе машин и механизмов, и др. технологических особенностей. Поэтому запыленность выбрасываемого в атмосферу воздуха колебалась в некотором диапазоне. Для получения достоверных данных в ходе мониторинговых исследований, в течение 50 дней в разный годовой и суточный период производилось по несколько серий замеров в воздушных потоках систем аспирации, пневмотранспорта, в воздухе рабочих зон, находящихся на территории предприятия и на границах санитарно -защитной зоны. Обследования проводились на 2 предприятиях строительной индустрии южной части Волгограда. Одновременно производился отбор проб для дисперсного анализа состава пылевоздушной смеси. Для контроля полученных данных параллельно проводились замеры приборами фирмы MINI Wall, MASTERSIZER, SHIMADZU, позволяющими определить содержание взвешенных частиц размером менее 10 мкм, менее 2,5 мкм.

Измерения запыленности проводились практически одновременно во всех замерных сечениях и точках, чем обеспечивалась идентичность отбора проб в каждом из сечений режиму работы системы и поступления пыли.

Замеры на границе санитарно - защитной зоны производились на расстоянии 100 метров от источников выбросов по направлению преобладающего ветра, значение РМш колебалось в довольно узком диапазоне. На источниках выброса она составляла 4,7 - 5,8 % от общей концентрации, после циклонов 5 - 8,6%, после пылеуловителей на встречных закрученных потоках - 7,1 - 8,8 % и 10,1- 12,6 % после тканевых фильтров. Расчетное значение РМш определяется на основании измерений и последующей аппроксимации по изложенной выше методике. На границе санитарно -защитной зоны увеличение доли РМю в концентрации твердых частиц составляет от 52 до 71 %, при этом стохастическая связь определяется выражением:

РМю(с.з,з.) _ РМю(ист) р»ф С ~ С ' (3)

где Сс„- концентрация твердых частиц в воздухе санитарно-защитной зоны, мг/м3;

С„„„ - концентрация пыли в выбросе источника, мг/м ;

КрМф- коэффициент, характеризующий рассеивание мелких фракций.

Коэффициент К/П1ф является случайной величиной для каждого из основных видов производств, достаточно высок и изменяется в пределах от 0,59 до 0,92.

На основании проведённых исследований (рис. 5) представлены функции плотности распределения значений 0(<1ч) в сечениях случайной функции

прохода И((1ч,0)) для пыли, содержащейся в воздухе жилой зоны вблизи

производств силикатного кирпича и ЖБИ.

-1

1 -

50 40 50 60

а)

"0 50 50 0;40,т,

во 50 эидт;

Рис. 5

) ю :о зо -о 50 «о б)

Функции плотности распределения значений Э(с1ч) в сечениях случайной функции прохода 0(Лч,а>) для пыли содержащейся в воздухе жилой зоны вблизи: а) -производства силикатного кирпича; б) - производства ЖБИ; 1 - для (1, = 2,5 мкм, 2 - для с1ч =10 мкм.

Важнейшей характеристикой пылевой обстановки на предприятии следует считать интегральную фракционную концентрацию С?(с1ч) пыли в воздухе рабочей зоны, в выбросах в атмосферу и в жилой зоне соответствующую массовой концентрации всех частиц с размерами от с1,тп до с1ч, которую также можно рассматривать как случайную функцию. Во многих случаях функцию С^(<1Ч) можно представить как произведение общей концентрации пыли С0 , которая также может рассматриваться как случайная величина, и случайной функции прохода 0(с/ч, со):

С*(с1,) = С,-В(с1„ю). (4)

где (1ч,со - диаметры частиц

Рассмотрим задачу в общем случае. Оценим вероятность того, что фракционная концентрация превосходит величину норматива РМ10норм, т.е. найдем Р(РМю>РМю трм). Как отмечалось выше, мощность пылевыделений и, следовательно, общая концентрация пыли в воздухе жилой зоны Со, являющаяся случайной величиной, функция прохода Б((1Ч) массы частиц пыли

для значения с1ч=с1иорл„ также является случайной величиной. Во многих случаях при этом величина выброса от источников загрязнения не зависит от колебаний дисперсного состава выбросов.

Вероятность того, что значение случайной функции прохода для с!ч=10 мкм не превышает РМюиорм/Со равна величине

™ ,„„„„„ /С„ = ]/„,„ ф)Я> (5)

РМЮнорм/С 0 г

где/о/о - дифференциальные функции распределения случайной величины функции Б(с1ч) прохода массы частиц пыли по диаметрам при с/,, = 10 мкм. Применив формулу полной вероятности, получим:

Р(РМю)РМШорл1 = |/с(С0)

-г 1 (6)

РМЮнорм/СО

где/с — функция распределения случайной величины концентрации Си.

Таким образом, на основании функций распределения /с и /0/0, построенных по замерам общей концентрации и дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны по формуле (6) можно рассчитать риск (вероятность) превышения фракционной концентрацией норматива: Р(РМЮ > РМюИоРм)-

Аналогично будет выглядеть формула превышения норматива и для РМ2,5-Например, рассечение, приведенное для результатов исследования проб на предприятиях ОАО «Промстройконструкция», ООО «Универсал» показали, что уровень риска превышения норматива РМю составил 0,12 и 0,5 соответственно, а также для РМ2,5 составил 0,10 и 0,05.

В четвёртой главе изучен механизм механизма улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Образцы пыли были получены: на источнике пыления (золоотвал), и в жилой зоне, находящейся в окружении ГРЭС; на источниках выбросов ОАО «Промстройконструкция», на фильтрах системы подготовки воздуха и в производственной зоне ВФ ИК СО РАН. Элементный анализ частиц пыли выполнен рентгеноспектральным флуоресцентным методом на анализаторе АЯЬ-Ас1уат'х с ЯЬ- анодом рентгеновской трубки.

На основе проведённого исследования получены результаты: -для пыли золоотвал ГРЭС ( весовой %):

Элементы до Р-49,85; 81-28,63; А1-13,93; Ре-3,89; Са-1,37; Ть0,8; К-0,67; Р-0,24; Ме-0,15; Ва-0,13; N3-0,09; Б-0,08; Мп-0,07; 5г-0,05; гг-0,03; С1-0,011;

15

Си-0,01; гп-0,009; У-0,006; N¡-0,002. - для пыли в воздушной среде жилой зоны (весовой %):

Элементы до Р- 65,94; 20,37; А1- 10,15; С1- 3,3; Бе- 0,1; К- 0,011; Иа-0,04; Са- 0,035; Ть 0,024; Б- 0,013; Мп- 0,004.

- для образцов пыли ВФ ИК СО РАН для пыли производственной зоны; 0-62,72; 81-7,9; А1-9,98; Бе-ЗД; Са- 6,9; Ыа- 0,43; К-0,49; 1*1-0,15; 0,93; Р-0,31; 8-1,45; Мп-0,03; С1-5,25; Си-0,01; гг-0,002; гп-0,14; Сг-0,04; РЬ-0,05; Ва-0,02; N¡-0,02; Бг-0,03; Вг-0,007.

На рис. 6-9 представлены фотографии частиц пыли из производственного корпуса ВФ ИК СО РАН с различным увеличением.

Рис. 6 Фотография частиц пыли с увеличением х100

Рис. 7 Фотография частиц пыли с увеличением х 300

Рис. 8 Фотография частиц пыли Рис. 9 Фотография частиц пыли

с увеличением х 1 000 с увеличением х 3 000

На Рис. 8 и 9 отчётливо видны кристаллы остроугольной формы. Изучена поровая структура частиц пыли и распределение пор по размерам на основании анализа изотерм сорбции-десорбции.

Проведенные исследования показали, что частицы исследуемой пыли могут быть отнесены к классу цеолитов. Цеолиты, как известно, имеют регулируемую поровую структуру и одинаковый размер пор, и способных к селективному поглощению ряда веществ, в частности органических.

Данное предположение подтверждено результатами исследования проб строительной пыли из производственной зоны ВФ ИК СО РАН, на которую влияет хлорное производство ОАО «Каустик», увеличивая содержание органических веществ на поверхности микрочастиц пыли. Анализ был произведен на хроматомасс-спектрометре Agilent 7000В с тройным квадрупольным детектором, для десорбции проб был использован термодесорбер Markes Unity 2. Пыль некоторое время находилась в воздухе и сорбировала на свою поверхность различные органические соединения. Установлено содержание веществ: соединения серы, ксилол, гексан, триметилбензол, метилстирол, додекан, нафталин, пиридин, бифенил, декан,

Рис. 10. Хроматограмма, масс-спектрометров органических соединений с поверхности строительной пыли производственной зоны ВФ ИК СО РАН

Таким образом, проведение исследований показывает, что при разработке системы мониторинга пылевого загрязнения в жилой зоне необходимо учитывать следующее:

- сорбирующие свойства минеральной пыли.

- элементный состав загрязняющих веществ в пыли на источниках загрязнения, источниках выбросов и в замерах жилой зоны не одинаков. Ряд элементов, присутствующих в источниках выбросов не доходит до жилой зоны (рассеивается, оседая в поверхностном слое почвы);

- уменьшение доли металлов (в т.ч. тяжёлых), увеличение доли элементов до фтора, указывает на то, что при расчете рассеивания и оценки других гигиенических нормативов (например, РМШ и РМ2,5) следует учитывать как плотность веществ, так и размер частиц.

Учитывая высокую токсичность органических соединений, впитываемых пылью, способность микрочастиц РМю и РМ2,5, проникать в верхние дыхательные пути и альвеолы лёгких, способность некоторых ароматических

17

соединений при нагреве до температуры человека, выделяться из микропор пыли, образовывать новые соединения, возможно более токсичнее исходных, следует сделать вывод о том, что микро частицы пыли РМю и РМ2^, образованные в процессе производства стройматериалов, проведения работ по строительству и реконструкции объектов, находящихся в санитарно-защитных зонах предприятий химического, нефтехимического комплекса и энергетики, обладают вторичными поражающими факторами, усиливая степень негативного влияния на организм человека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной целью диссертационной работы являлось снижение негативного воздействия предприятий стройиндустрии на воздушную среду жилой зоны посредством повышения качества прогноза запыленности атмосферного воздуха.

На основании полученных натурных, теоретических, экспериментальных и лабораторных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Проведен анализ воздействия микрочастиц пыли строительных производств РМю и РМг.5, на организм человека. Установлено, что контроль содержания таких частиц в воздухе должен быть положен в основу при разработке системы экологического мониторинга.

2. Дисперсный состав пыли в воздухе городской среды, жилых зонах, на границах СЗЗ, в приточных вентиляционных системах, системах аспирации, и других инженерно-экологических системах, подчиняется усечённому логарифмически-нормальному распределению.

3. Проведен сопоставительный анализ известных методик определения дисперсного состава: микроскопическим методом, лазерным методом в газовой среде и лазерным методом в жидкостной среде. На основе проведенных исследований для применения в системе экологического мониторинга, может быть использована стандартная микроскопическая методика, как более точная.

4. Разработана математическая модель для оценки доли пылевых выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилой зону.

5. Изучен механизм улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга и поровая структура частиц пыли строительных производств. Установлено, что исследуемая группа пыли относится к классу цеолитов, способных к селективному поглощению ряда

веществ, в частности органических.

6. Предложена система подбора защитных мероприятий по снижению негативного воздействия пылевых частиц (РМю и РМ2,5) на загрязнение атмосферы производственной и жилой зоны в системе экологического мониторинга.

7. Рекомендации по совершенствованию системы мониторинга загрязнения воздушной среды жилой зоны мелкими фракциями пыли при суммарном воздействии предприятий стройиндустрии, химической промышленности и энергетики использованы на предприятии ВФ ИК СО РАН, ОАО «Югспецстрой».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях

1. Об оценке концентрации мелкодисперсной пыли (РМю и PM2,s) в воздушной среде / И. В. Тертишников [и др.] // Вестн. ВолгГАСУ. Сер. Стр-во и архитектура. Вып. 25 (44). 2011. С. 402-407.

2. Нормативы РМю и PM2,s как социальные стандарты качества жизни и критерии оценки пылевой обстановки в районах расположения предприятий стройиндустрии / И. В. Тертишников [и др.] // Жилищное строительство. 2012 N 3.

3. Исследование дисперсного состава пыли строительных производств при решении задач охраны труда и экологической безопасности / И. В. Тертишников [и др.] // Интернет-вестн. ВолгГАСУ. Политемат. сер. 2012. Вып. 1 (20). URL: http://vestnik.vgasu.ru/

Публикации в других изданиях

4. Тертишников И. В. Система контроля РМЮ и РМ2,5 как актуальная проблема защиты окружающей среды в районах расположения предприятий стройиндустрии // Экологическая безопасность и безопасность жизнедеятельности: современные проблемы и поиски решений : Всерос. науч,-практ. конф. (с междунар. участием), апрель 2012 г. Тобольск, 2012.

5. Тертишников И. В., Черноморова Д. А. Современные принципы нормирования мелкодисперсных твёрдых взвешенных частиц ТВЧ-10, ТВЧ-2,5 в мировой практике // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. С. 135-139

6. Тертишников И. В. Реализация основных принципов при проектировании и строительстве комплекса чистых помещений // Проблемы

19

охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. Вып. 3. С. 73-76.

7. Тертишников И. В. О влиянии на элементный состав пылевого загрязнения воздушной среды жилой зоны выбросов в атмосферу ГРЭС // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 73-76.

8. Тертишников И. В. Организация отбора проб и выполнение лабораторных исследований промышленных выбросов // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 64-68.

9. Тертишников И. В. Использование стохастических дифференциальных уравнений для математического моделирования задач по защите окружающей среды // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. материалов и науч. тр. инженеров-экологов. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012 Вып. 4. С. 69-72.

ТЕРТИШНИКОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ЖИЛЫХ ЗОНАХ ПРИ СУММАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 11.04.2012 г. Заказ № 265 Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать плоская. Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1. Сектор оперативной полиграфии ЦИТ

0 1 I ¿-3/^/1)1

волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет

На правах рукояиси

ТЕРТИШНИКОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ЖИЛЫХ ЗОНАХ ПРИ СУММАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

диссертация

на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Волгоград — 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР 11

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ влияния предприятий строительной индустрии 11 на загрязнение атмосферы производственной и жилой зоны пылевыми выбросам

1.2. Существующие критерии оценки качества воздуха в 19 отношении взвешенных частиц в России и за рубежом

1.2.1. Обзор международных подходов к нормированию 19

качества воздуха

1.2.2 Нормирование качества воздуха по взвешенным 23

веществам в Российской Федерации

1.3 Анализ существующих методов определения 26 дисперсного состава пыли и обработки результатов

1.4. Выбора направления исследования, задачи 30

1.5. Выводы по первой главе 33

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ 35 РМю, РМ2,5 в ЖИЛЫХ ЗОНАХ ВБЛИЗИ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА.

2.1. Исследование дисперсного состава пыли с помощью 35

системы подготовки воздуха комплекса чистых помещений (КЧП).

2.1.1. Обоснование выбора КЧП для исследования дисперсного 3 5

состава пыли

2.1.2. Описание системы подготовки воздуха КЧП, условия 37 отбора проб пыли

2.1.3. Основные результаты исследования дисперсного состава 41 пыли в КЧП

2.2. Сравнение методик исследования дисперсного состава 43 пыли

2.2.1. Микроскопический метод 43

2.2.2. Лазерный метод в газовой фазе 49

2.2.3. Лазерный метод в жидкостной фазе 50

2.2.4. Результаты сравнения методик исследования 51

2.3. Основные результаты исследования дисперсного состава 56 пыли на ОАО «Промстройконструкция»

2.4. Основные результаты исследования дисперсного состава 60 пыли на золоотвале ГРЭС и в жилой зоне

2.5. Выводы по второй главе 63

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ 65

АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ОБЕСПЫЛИВАНИЯ, ПЫЛЕНИЯ И ПЫЛЕОСЕДАНИЯ

3.1. Анализ дисперсного состава пыли, как случайной 65 функции

3.2. Экспериментальные исследования зависимости между 69

РМю и РМ2.5 на источнике пыления и границе СЗЗ

3.3. Расчёт коэффициента рассеивания мелких фракций 73

3.4. Расчет характеристик случайной функции прохода для 78 пыли в воздухе жилой зоны

3.5. Расчёт риска превышения случайной функции 83 дисперсного состава нормативного значения.

3.6. Выводы по третьей главе 88

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ 89

4.1. Исследование механизма улавливания частицами пыли 89 строительных производств микрочастиц органической пыли

4.2. Проведение мониторинга с учётом исследования захватаЮО органических частиц

4.3. Предложение по организации мониторинга предприятий 104

стройиндустрии

4.5. Выводы по четвертой главе 114

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 117

ПРИЛОЖЕНИЯ: 131

Приложение 1. Условные обозначения 132

Приложение 2. 134

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Качество жизни человека во многом зависит от безопасной окружающей среды для населения, проживающего в районах расположения предприятий стройиндустрии и от качества производственной среды для работающих на предприятии. При выполнении многих технологических операций, в частности, при дроблении, истирании, транспортировке порошкообразного сырья и продуктов и т. д. в рабочие зоны предприятий выделяется большое количество мелкодисперсной пыли, которая, в свою очередь, под влиянием различных климатических факторов переносится в жилые зоны, расположенные вблизи промышленных предприятий. В настоящее время в медицине достаточно изучен патогенез воздействия пылевых частиц на организм работающего, причем их размер является очень важным фактором. Вследствие этого, особое значение приобретают вопросы, связанные с исследованием дисперсного состава пыли и фракционной концентрации пыли в воздухе рабочих и жилых зон.

В мировой практике с учетом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в ряде стран, в том числе и в России, осуществлен переход на нормирование содержания в воздушной среде частиц пыли с размерами не более 2,5 мкм (РМ2.5) (или) 10 мкм (РМю). Главным эффектом воздействия от вдыхания частиц РМю и РМ2,5 на организм человека является проникновение в верхние дыхательные пути и легкие, что вызывает повреждение легочной ткани, респираторные заболевания. Следует отметить, что результаты ряда исследовательских проектов свидетельствуют о целесообразности нормирования мелких частиц (РМю и РМ2;5) вследствие их различного действия на организм человека и длительности нахождения во взвешенном состоянии в воздухе.

Изучение природы образования мелкодисперсных частиц (РМю и РМ2,5) на

5

предприятиях стройиндустрии, расположенных в южной части города Волгограда, их элементного состава, способа воздействия на организм человека, привело к выводам о наличии в их составе цеолитов - природных и искусственных минералов, которые, имея пористую структуру, благодаря высоким сорбирующим свойствам, могут захватывать продукты выбросов предприятий химического и нефтехимического комплекса, многократно усиливая степень негативного воздействия на органы дыхания, сердечно -сосудистую и иммунную систему человека.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы - разработка рекомендаций в целях снижения негативного воздействия предприятий стройиндустрии на воздушную среду жилой зоны посредством повышения качества прогноза запыленности атмосферного воздуха. Исследование и сопоставление различных методик микроскопического анализа дисперсного состава с применением ПК для использования наиболее точной в системе мониторинга воздушной среды.

Для достижения поставленной цели в работе решались основные задачи:

- сравнение различных методик измерения концентрации дисперсного состава пыли с целью определения долей мелких фракций (РМю и РМ2,5) для ряда предприятий стройиндустрии;

- анализ дисперсного состава пыли (РМю и РМ2,5) в жилых зонах при суммарном воздействии выбросов предприятий стройиндустрии, химической промышленности и энергетики;

- анализ качества вентиляционного воздуха, поступающего в рабочую зону, в частности комплекса чистых помещений, из воздухозаборных устройств, расположенных в жилых зонах, производственных зонах и на границе

санитарно-защитных зон;

- экспериментальное исследование влияния выбросов пыли предприятий стройиндустрии на качество воздушной среды жилой зоны (на примере завода ЖБИ и кирпичного завода);

- исследование механизма улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга, изучение поровой структуры частиц пыли строительных производств;

- разработка принципов организации, схем мониторинга пылевого загрязнения мелкодисперсными фракциями воздуха жилой зоны при суммарном воздействии предприятиями стройиндустрии, химической промышленности и энергетики;

- разработка расчётной математической модели для оценки доли пылевых выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилую зону.

Основная идея работы состоит в совершенствовании системы мониторинга загрязнения воздушной среды жилой зоны мелкими фракциями пыли при суммарном воздействии предприятий стройиндустрии, химической промышленности и энергетики в соответствии с введенными в действие гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.2604-10.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные, теоретические и лабораторные исследования, математическую обработку экспериментальных данных методами математической статистики и анализа с применением ПЭВМ.

Достоверность научных исследований и выводов работы обоснована применением классических положений теоретического анализа,

моделированием изучаемых процессов, планированием экспериментов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных данных экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях с результатами теоретических обобщений и данными других авторов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- экспериментально доказано усечённое логарифмически-нормальное распределение дисперсного состава пыли в воздухе городской среды, жилых зонах, на границах санитарно-защитных зон (СЗЗ), в приточных вентиляционных системах, системах аспирации и других инженерно-экологических системах;

- изучен механизм улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга, и поровая структура частиц пыли строительных производств;

- предложена система подбора защитных мероприятий по снижению негативного воздействия пылевых частиц (РМю и РМ2,5) на загрязнение атмосферы производственной и жилой зон;

- разработана математическая модель для оценки доли пылевых выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилую зону.

Практическое значение работы:

- разработаны мероприятия по контролю и прогнозу запылённости атмосферного воздуха производственной и жилой зон,

- разработаны методики подбора защитных мероприятий, позволяющих обеспечить комплексное снижение негативного воздействия пылевых частиц (РМю и РМ2,5) на организм человека.

Использование результатов работы:

- разработана и передана в ОАО «Промстройконструкция», ОАО «Волгохимремонт», ООО «Волгмехстрой», ОАО «Югспецстрой» система подбора защитных мероприятий по снижению экологической нагрузки на окружающую среду;

- рекомендации по совершенствованию системы мониторинга загрязнения воздушной среды жилой зоны мелкими фракциями пыли при суммарном воздействии предприятий стройиндустрии, химической промышленности и энергетики использованы на предприятиях ОАО «Промстройконструкция», ОАО «Волгохимремонт», ООО «Волгмехстрой», ОАО «Югспецстрой»;

- материалы диссертационной работы использованы для подготовки учебных пособий и лекционных курсов кафедрой «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» (БЖДТ) ВолгГАСУ при подготовке инженеров по специальности «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» (280101); «Защита окружающей среды» (280200.68); «Инженерная защита окружающей среды» (280202).

На защиту выносятся:

- результаты анализа дисперсного состава пыли (РМю и РМ2,5) в жилых зонах, при суммарном воздействии выбросов предприятий стройиндустрии, химической промышленности и энергетики;

- обоснование механизма улавливания частицами пыли строительных производств органических соединений, содержащихся в выбросах предприятий химической промышленности и энергетики, расположенных в непосредственной близости друг от друга, изучение поровой структуры частиц пыли строительных производств;

- математическая модель для оценки доли пылевых выбросов от предприятий стройиндустрии, загрязняющих производственную и жилую зоны;

- методика контроля и оценки дисперсного состава и концентрации

пылевых частиц (РМю и РМ2,5) в воздухе рабочих, санитарно-защитных и жилых зон для мониторинга соответствия гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.2604-10;

- система подбора защитных мероприятий по снижению экологической нагрузки на окружающую среду.

Апробация результатов диссертации.

Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экологическая безопасность и безопасность жизнедеятельности: современные проблемы и поиски решения» (Тобольск 2012 г.), ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» (Волгоград, 2009-2011).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе в трёх изданиях, рекомендованных ВАК РФ

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка используемой литературы из 115 наименований и приложений. Общий объём диссертации включает 144 страницы, содержит 25 рисунков и 27 таблиц.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ влияния предприятий строительной индустрии на загрязнение атмосферы производственной и жилой зоны пылевыми выбросами.

На предприятиях строительного комплекса пыль является одним из основных производственных факторов, который воздействует как на производственную, так и на окружающую среду. Поскольку наибольшую опасность представляют частицы пыли малого размера, которые способны проникать в легкие человека, в настоящее время в ряде стран, в том числе и в России, нормируется содержание в атмосферном воздухе частиц с размерами не более 2,5 мкм (РМ2;5) и не более 10 мкм (РМ10). Учитывая высокую степень опасности здоровью человека именно мелких частиц, для объективной оценки степени воздействия пыли на здоровье человека и окружающую среду необходимо определение концентраций частиц малых размеров в воздухе рабочих и санитарно-защитных зон.

Пылевую обстановку в жилых зонах при суммарном воздействии

промышленных предприятий, можно рассматривать в частном и общем

случаях. В частном случае, как правило, понимают оценку пылевой обстановки

только в рабочих зонах: которая включает замеры концентраций пыли в воздухе

рабочей зоны, исследование свойств пыли (физико-химических, дисперсный

состав), составление пылевого баланса для изолированных помещений. Кроме

этого понимают и оценку такой важной его составляющей, как мощность

пылевыделений от технологического оборудования в рабочую зону, а также

оценку эффективности средств пылеудаления, пылеподавления и пр. В общем

11

случае под пылевой обстановкой, кроме вышеперечисленного, понимается также и оценка мощности пылевых выбросов в атмосферу, степени загрязнения атмосферного воздуха в жилой зоне, превышающая санитарно-гигиенические нормативы, эффективности пылеочистных устройств. Однако существует особая группа производств, на которых зоны загрязнения пылевыми выбросами от организованных и неорганизованных источников совпадают также с рабочими зонами, расположенными на промышленных площадках (асфальтобетонные заводы, заводы железобетонных изделий и др.). Поэтому при анализе пылевой обстановки в таких случаях приходится одновременно решать проблемы охраны труда и охраны окружающей среды. Следовательно, для таких производств оценка пылевой обстановки в общем и частном случаях совпадают.

Для принятия решений по пылеудалению, расчета концентрации пыли в изолированных объемах, для определения требуемого воздухообмена, как правило, применяется уравнение пылевого баланса массы пыли [46,57,59,62,76,77,110]. Для расположенных в изолированных помещениях рабочих зон, в достаточной степени апробированы методы анализа пылевой обстановки, основанные на составлении пылевого баланса помещений [25, 61, 63,]. Коптев Д.В. выделил два взаимно противоположных процесса, происходящих в изолированных помещениях [63]: накопление пыли в воздушной среде рабочего помещения (при рециркуляции вентиляционного воздуха, вместе осевшей пыли, выбивание пыли из находящихся под давлением элементов систем пылеудаления и пр.) и выпадение на пол и оборудование. Составление и решение дифференциальных уравнений баланса пыли в помещении для случаев применения общеобменной и местной (с рециркуляцией) вентиляции [63] позволили получить расчетные зависимости и для оценки ряда важных параметров, влияющих на пылевую обстановку

(оценка достаточности кратности воздухообмена, время достижения предельно-допустимой концентрации (ПДК), средняя общая концентрация в воздухе в любой момент времени и пр.).

Е.И. Богуславский [17,18,19,21,31] на основании системного подхода с использованием вероятностно-статистических методов к решению проблем пылеудаления исследовал, в частности, процессы распространения пыли в замкнутых ограниченных и локальных производственных объемах. Им предложена система комплексного пылеудаления, состоящая из шести иерархических уровней. Системный подход к оценке пылевой обстановки применялся в ряде работ Азаровым В.Н., Журавлевым В.П., Беспаловым В.И., Грачевым Ю.Г. и другими авторами [4,16,