Нормативные показатели при определении запыленности воздуха. Пример определения концентрации пыли

Воздух протягивается 1 минуту по 20 л/мин. Вес фильтра до взятия пробы 707,40 мг. , после отбора пробы - 708,3 мг. Температура воздуха в помещении 22°С, атмосферное давление 680 мм.рт.ст.

1. Объем воздуха, протянутого через фильтр, приведем к нормальным условиям:

2. Концентрация пыли в воздухе:

После расчета концентрации пыли в воздухе произвести гигиеническую оценку запыленности воздушной среды путем сопоставления с требованиями СН-245-71 о предельно допустимых концентрациях пыли в воздухе.

Цель работы.

Применяемые приборы и оборудование.

• 3. Протокол измерений (см табл. 4), расчет концентрации пыли по приведенным формулам, определение дисперсности пыли (см. табл. 4).
• 4. Выводы: гигиеническая оценка запыленности воздуха и рекомендации по улучшению состояния воздушной среды.

Контрольные вопросы

запыленность воздух концентрация проба

Классификация пыли по различным признакам.

Гигиеническая оценка запыленности воздуха.

Воздействие пыли, на организм человека.

Профессиональные заболевания, вызываемые воздействием пыли.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Классификация вредных веществ по степени воздействия.

Предельно допустимые концентрации вредных выбросов.

Методы определения запыленности.

9. Устройство приборов для определения концентрации пыли.

Приборы, применяемые при счетном методе анализа запыленности.

Правила отбора проб для определения запыленности.

Исследование производственной пыли имеет важное гигиеническое значение. Оно позволяет определить источники и причины, постоянство или периодичность образования пыли, ее количественную и качественную характеристику, выявить значение пыли в развитии профессиональных заболеваний и обосновать профилактические мероприятия.

При санитарном исследовании пробы воздуха берут на рабочем месте в зоне дыхания рабочего, а также на расстоянии не более 1-1,5 м, на высоте 1,5 м от пола (почвы) с учетом моментов наибольшего пылеобразования. При оценке эффективности обеспыливающих устройств пробы воздуха отбирают в момент работы или выключения вентиляции или в воздуховоде перед фильтром и после него.

Периодический гигиенический контроль предполагает кратковременное разовое измерение концентрации пыли. Постоянный контроль осуществляется с помощью автоматических приборов и систем или индивидуальными пылеотборниками. Разрабатываются автоматические системы с дистанционной передачей информации и автоматическим управлением средствами борьбы с пылью. Экспресс-пылемеры - портативные приборы, измеряющие концентрацию пыли за период до 5 минут.

Приборы, аппаратура и устройства, используемые при проведении пылевого контроля на производстве: аспиратор, автоматический пробоотборник, концентратомер радиоизотопный, дозиметр пыли индивидуальный, пробоотборник индивидуальный, пробоотборные устройства.

Среднесменные концентрации - это концентрации аэрозоля, определяемого по результатам отбора проб в зоне дыхания рабочих или в рабочей зоне за период не < 75% продолжительности смены (при основных и вспомогательных технологических операциях, перерывах в работе). Эти концентрации определяются в соответствии с периодичностью медицинских осмотров, а также при изменении технологического процесса, санитарно-технических устройств. Полученные данные обрабатываются графоаналитическим и расчетным методами.

Определение содержания пыли в воздухе весовым методом (гравиметрия).

Метод является точным и объективным. Через аналитический фильтр просасывается определенный объем воздуха, массу всей пыли рассчитывают по привесу фильтра. Для поглощения аэрозолей из воздуха используют фильтры из тонких волокон - аналитические фильтры аэрозольные (АФА) из ткани. Фильтры АФА обладают высокой задерживающей способностью, практически полностью задерживают аэрозоли. Изготавливают круглые аналитические фильтры АФА различных марок и специальные стандартные патроны (аллонжи), куда вставляются фильтры. Для отбора проб воздуха применяют аспираторы. Электрический аспиратор состоит из воздуходувки, электромотора и реометров для определения скорости просасывания воздуха. С помощью электроаспираторов можно отобрать одновременно несколько проб со скоростью до 20 л/мин, но несколько проб со скоростью до 20 л/мин. При отсутствии источника электричества или во взрывоопасных условиях (шахтах), ряде химических предприятий используют эжекторный аспиратор. Исходя из целей, которые стоят во время исследования, устанавливается длительность отбора проб воздуха. Привес фильтра должен составлять не менее 1-5 мг и не более 25-50 мг.

Счетный метод (кониометрический) используется реже, чем весовой. Счетные показатели при оценке запыленности выражаются числом пылевых частиц в 1 см 3 воздуха. При этом проводится определение степени дисперсности пыли с использованием микроскопа. Для характеристики дисперсности пыли определяют процентное содержание частиц, имеющих размеры до 2 мкм, 2-5 мкм, 6-10 мкм и больше 10 мкм. Чаще используют метод микроскопии просветленных фильтров АФА или препаратов, приготовленных по методу экранирования или осаждения. При экранировании предметное стекло помещают в вертикальной плоскости, при осаждении - в горизонтальной плоскости. Через определенный промежуток времени на него накладывают покровное стекло и производят исследование под микроскопом. Метод просветления проводится следующим образом: фильтр укладывают фильтрующей поверхностью на предметное стекло и держат в течение нескольких минут над парами ацетона, подогреваемого на водяной бане. Ткань фильтра расплавляется, на стекле фиксируются пылевые частицы. Затем производят микроскопирование пыли, при этом используют объектив - микрометр и окулярный микрометр. Подсчитывают не менее 100 пылевых частиц, определяют их размеры. Одновременно описывают морфологию пылевых частиц, их конфигурацию, характер краев.

Самостоятельная работа студентов

Определение запыленности учебной аудитории весовым способом.

1. Подготовить электроаспиратор для отбора проб пыли.
2. Подготовить фильтры к работе. Взвесить фильтр на торсионных весах, вложить его в бумажную обойму, на которой записать вес фильтра.
3. Вставить фильтры в аллонжи и при помощи резиновой трубки соединить их с аспиратором (две параллельные пробы).
4. Наметить точки отбора проб воздуха с учетом определения запыленности воздуха.
5. Измерить и записать температуру воздуха в помещении и атмосферное давление.
6. Подключить электроаспиратор к электросети.
7. Установить штатив с фильтрами в горизонтальной
   плоскости в месте забора пробы пыли.
8. Включить электроаспиратор, отрегулировать скорость протягивания воздуха (по верхнему краю поплавка реометра), установить ее на уровне 15 л/мин.
9. Длительность отбора проб воздуха - не менее 30 минут.

10. После забора проб воздуха отключить электроаспиратор, взвесить фильтры, записать время отбора проб пыли.

11. Определить привес фильтра (ДQ). Из массы фильтра после взятия пробы (Q) вычитают первоначальную массу (Q 0): ДQ=Q –Q 0 .

12. Определить объем протянутого при отборе пробы воздуха (при данной температуре): V t = vt,

где v - скорость протягивания воздуха, л/мин; t - время протягивания воздуха,

13. Объем протянутого при отборе пробы воздуха приводится к нормальным условиям:

V 0 = Vt · 273 · B

(273 + t) · 760

где t - температура воздуха в помещении, °С;

В - барометрическое давление в момент отбора, мм. рт. ст.

14. Определить весовую концентрацию пыли:

X = ∆Q · 1000 мг/м 3 .

v Составить заключение о соответствии запыленности санитарным требованиям.

Ситуационная задача

В литейном цехе на рабочем месте обрубщика запыленность воздуха составляет 30 мг/м 3 , при содержании свободной двуокиси кремния 70%. Местная вытяжная вентиляция представлена в виде решетки от стола.

Проведен медосмотр рабочего С, по профессии - обрубщик, возраст 45 лет, стаж работы в цехе 10 лет. Предъявлял жалобы на кашель без мокроты, одышку при физическом напряжении. Перкуторно обнаружен легочный звук с коробочным оттенком, преимущественно в нижних отделах легких. Дыхание жесткое с наличием сухих хрипов. Рентгенологически обнаружено: легочные поля умеренно эмфизематозны, легочный рисунок деформирован преимущественно в нижних отделах легких, на фоне которого определяются единичные узелковые образования.

Вопросы:

Укажите оздоровительные мероприятия.

Эталон ответа:

Условия труда - неблагоприятные. На это указывают: превышение ПДК свободной двуокиси кремния в 15 раз, неэффективная вентиляция.

У рабочего - силикоз I стадии.

Необходимо проведение технологических санитарно-технических, медико-профилактических мероприятий, направленных на снижение уровней запыленности в данном производстве.

ПРОТОКОЛ исследования и оценки запыленности воздуха

В __

наименование помещения, участка

Дата и время исследований _______________________________________

Исходный вес фильтра _____________________________________________

3. Вес фильтра после аспирации ______________________________________

4. Объем аспирированного воздуха ___________________________________

Объем воздуха, приведенный к нормальным условиям

__________________________________________________________________

Концентрация пыли в воздухе ___________________________________ мг/м 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: указать - превышает ли обнаруженное содержание пыли ее ПДК для воздуха рабочей зоны (применительно для нетоксической пыли или с учетом химического состава) ____________________________________

Определить дисперсность пыли путем отсчета размеров пылинок

_____________________________________________________________

10. Заключение по дисперсности пыли _______________________________

_____________________________________________________________

Контрольные вопросы:

Классификация производственной пыли.

Физико-химические свойства производственных аэрозолей.

Этиологическое значение пыли в развитии различных заболеваний.

Как классифицируются пневмокониозы?

Какие проводятся оздоровительные мероприятия для профилактики пылевых заболеваний?

Охарактеризовать весовой метод оценки промышленной пыли.

Охарактеризовать счетный метод оценки промышленной пыли.

Контрольно-обучающие тесты:

1. Скорость оседания аэрозоля зависит от:

а) электрозаряженности;

б) консистенции;

г) удельного веса.

2. Аэрозоли дезинтеграции чаще имеют форму:

а) кристаллов;

б) шарообразную;

в) глыбок.

3. Наиболее патогенными для легочной ткани являются аэрозоли с размером частиц:

а) 0,3-0,4 мкм;

б) 1-2 до 5 мкм;

в) более 5 мкм.

4. Какой из названых пневмокониозов возникает при действии органической пыли?

а) сидероз;

б) биссиноз;

в) силикоз;

г) асбестоз.

5. Основные изменения рентгенологической картины при силикозе:

а) усиление и деформация легочного рисунка;

б) мелкоузловые образования;

в) уплотнение корней легких;

г) «обрубленность» корней легких;

д) фиброз.

6. Агрессивность пыли увеличивается от большого содержания:

а) асбеста;

б) угольной пыли;

в) талька;

г) свободной двуокиси кремния.

7. Больной предъявляет жалобы на кашель, одышку, боль в груди, слабость. В легких: эмфизема, бронхит, сухой плеврит. Рентгенологически – явления межуточного склероза. Какое профессиональное заболевание вызывает эти явления?

а) асбестоз;

б) антракоз;

в) силикоз.

8. При морфологической картине в легких узелковая форма пневмосклероза характерна при:

а) талькозе;

б) сидерозе;

в) силикозе;

г) асбестозе.

9. Какие мероприятия являются наиболее радикальными при борьбе с пылью?

а) технические;

б) санитарно-технические;

в) медико-профилактические.

10. Индивидуальные приспособления для защиты органов дыхания от пыли:

а) фильтрующие противогазы;

б) шланговые противогазы;

в) марлевые повязки;

г) респираторы.

Практическая работа

Производственных помещений

Цель работы: определение концентрации пыли в воздухе весовым методом и санитарная оценка запыленности производственной среды.

Основные понятия и определения

Пылью называют дисперсную систему, состоящую из мельчайших твердых частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии (аэрозоль) или осевших (аэрогель).

Пыль подразделяется на атмосферную и промышленную. Источниками образования промышленной пыли являются технологические процессы и производственное оборудование, связанное с измельчением (дробление, помол, резание) и поверхностной обработкой материалов (шлифование, полирование, ворсование и т.п.), транспортировкой, перемещением и упаковкой измельченных материалов и т.д. Атмосферная пыль включает промышленную (загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий) и естественную, возникающую при выветривании горных пород, вулканических извержениях, пожарах, ветровой эрозии пахотных земель, пыли космического и биологического происхождения (пыльца растений, споры, микроорганизмы). К промышленным предприятиям, выбрасывающим в атмосферу частицы пыли, относятся предприятия черной металлургии, теплоэнергетики, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, промышленности строительных материалов и др.

Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.686–98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» и ГОСТ 12.1.005–88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» установлены предельно допустимые концентрации для более чем 800 различных веществ (в мг/м 3). ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны считается такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. В прил. 1 приведены ПДК веществ в воздухе рабочей зоны.

Пыль классифицируют по следующим признакам: по роду вещества, из которого состоят частицы, степени дисперсности (измельчения), степени вредного влияния на организм человека, взрыво- и пожароопасности.

По происхождению пыль подразделяют на три основных подгруппы:

1. Органическая:

Естественная (растительного происхождения – древесная, хлопковая, и животного – костяная, шерстяная);

Искусственная (пыль пластмасс, резины, смол, красителей и других синтетических веществ).

2. Неорганическая:

Металлическая (стальная, медная, свинцовая);

Минеральная (песчаная, известковая, цементная).

3. Смешанная.

По дисперсности пыль подразделяют на три группы:

1) видимая (размеры частиц более 10 мкм);

2) микроскопическая (0,25-10 мкм);

3) ультрамикроскопическая (менее 0,25 мкм).

Опасность пыли увеличивается с уменьшением размера пылинок, так как такая пыль дольше остается в виде аэрозоля в воздухе и глубже проникает в легочные каналы.

Вредность воздействия пыли на организм человека зависит от степени запыленности воздуха, характеризующейся концентрацией (мг/м 3), и различных свойств пыли: химического состава, растворимости, дисперсности, формы частиц и адсорбционной способности. По воздействию на организм пыль подразделяется на ядовитую и неядовитую.

В организм человека пыль проникает тремя путями: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожу.

В зависимости от состава пыль может оказывать на организм:

1. Фиброгенное действие – в легких происходит разрастание соединительной ткани, нарушающее нормальное строение и функции органа (кварцевая, породная).

2. Раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз, кожу (известковая, стекловолокна).

3. Токсическое действие – ядовитые пыли, растворяясь в биологических средах организма, вызывают отравления (свинцовая, мышьяковистая).

4. Аллергическое действие (шерстяная, синтетическая).

5. Биологическое действие (микроорганизмы, споры).

6. Канцерогенное действие (сажа, асбест).

7. Ионизирующее действие (пыль урана, радия).

В легкие глубоко проникают пылинки размером от 0,1 до 10 мкм. Более мелкие выдыхаются обратно, а крупные оседают на слизистых оболочках полости носа, глотки, трахеи и выводятся наружу со слизью при кашле и чихании. Часть пыли задерживается в носу и носоглотке, вместе со слюной и слизью попадает в органы пищеварения. Более мелкие, не осевшие, пылевидные частицы при вдохе проникают в глубокие дыхательные пути, вплоть до ткани легких. В легких задерживаются частицы, не превышающие 7 мкм. При проникновении в дыхательные пути пыль может вызывать профессиональные заболевания – пневмокониозы (ограничение дыхательной поверхности легких и изменения во всем организме человека), хронические бронхиты, заболевания верхних дыхательных путей. Химический состав пыли определяет характер тех или иных профессиональных заболеваний. Например, при вдыхании угольной пыли возникает разновидность пневмокониоза – антракоз, алюминиевый алтинноз, свободного диоксида кремния SiO 2 – силикоз и т.д.

Попадая на кожу, пыль проникает в сальные и потовые железы и нарушает систему терморегуляции организма. Неядовитая пыль оказывает раздражающее воздействие на кожу, глаза, уши, дёсны (шероховатости, шелушение, угри, асбестовые бородавки, экземы, дерматиты, конъюктивиты и др.).

Растворимость пыли зависит от ее состава и удельной поверхности (м 2 /кг), поскольку химическая активность пыли в отношении организма зависит от общей площади поверхности. Сахарная, мучная и другие виды пыли, быстро растворяясь в организме, выводятся, не причиняя особого вреда. Нерастворимая в организме пыль (растительная, органическая и т.п.) надолго задерживается в воздухоносных путях, приводя в отдельных случаях к развитию патологических отклонений.

Форма пылинок влияет на устойчивость аэрозоля в воздухе и поведение в организме. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха и легче проникают в легочную ткань. Наиболее опасны пылинки с зазубренной колючей поверхностью, так как они могут вызывать травмы глаз, ткани легких и кожи.

Адсорбционные свойства пыли находятся в зависимости от дисперсности и суммарной поверхности. Пыль может быть носителем микробов, грибов, клещей.

Пыли могут также приобретать электрический заряд за счет адсорбции ионов из воздуха и в результате трения частиц в пылевом потоке, что увеличивает их вредное воздействие. Неметаллическая пыль заряжается положительно, а металлическая – отрицательно. Разноименно заряженные частицы притягиваются друг к другу и оседают из воздуха. При одинаковом заряде пылинки, отталкиваясь одна от другой, могут долго витать в воздухе. Заряженные частицы дольше задерживаются в легких, чем нейтральные, тем самым увеличивается опасность для организма.

Негативным свойством многих видов пыли является их способность к воспламенению и взрыву. В зависимости от величины нижнего предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним пределом воспламенения до 65 г/м 3 (сера, сахар, мука), к пожароопасным – пыли с нижним пределом воспламеняемости выше 65 г/м 3 (табачная, древесная и др.).

Для защиты от пыли на производстве применяется комплекс санитарно-гигиенических, технических, организационных и медико-биологических мероприятий. Эффективными средствами защиты являются: внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных операций с автоматическим или дистанционным управлением и контролем, герметизация оборудования, приборов и коммуникаций, размещение опасных узлов и аппаратов вне рабочих зон, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, применение местных отсосов от оборудования и аппаратуры, автоблокировка пусковых устройств технологического и санитарно-гигиенического оборудования, гидрообеспыливание. Эти средства относятся к общим методам защиты работающих и оборудования от пыли. В качестве индивидуальных средств защиты от пыли используются респираторы, противогазы, пневмошлемы, пневмомаски, непроницаемая противопыльная спецодежда, защитные очки и т.п. Важную роль играют также защита временем, ультрафиолетовое облучение в фотариях, щелочные ингаляции, проведение медосмотров, соблюдение личной гигиены, применение специального питания.

Воздух рабочей зоны (пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного и временного пребывания работающих) очищается следующими способами: при сухом разломе материалов устанавливают улавливатели взвешенной в воздухе пыли, применяют пневматическое транспортирование полученного продукта, обеспечивают отсасывание (аспирацию ) пыли из-под укрытий в местах ее образования. Создаваемое при аспирации разрежение в укрытии, соединенном с воздуховодом вытяжной вентиляции, не позволяет загрязненному воздуху поступать в воздух рабочей зоны. Отсосы от оборудования и аппаратуры выполняют сблокированными с пусковым устройством основного оборудования. Перед выбросом в атмосферу или рабочее помещение запыленный воздух подвергают предварительной очистке.

Важным показателем работы обеспыливающего оборудования является степень очистки воздуха:

где m 1 и m 2 – содержание пыли в воздухе соответственно до и после очистки, мг/м 3 ; V 1 и V 2 – объем воздуха соответственно до и после очистки, м 3 .

Очистка воздуха от пыли может быть грубой (задерживается крупная пыль – размеры частиц более 100 мкм), средней (задерживается пыль с размером частиц менее 100 мкм, а ее конечное содержание не должно быть более 100 мг/м 3) и тонкой (задерживается мелкая пыль (до 10 мкм) с конечным содержанием в воздухе приточных и рециркуляционных систем до 1 мг/м 3). Обеспыливающее оборудование подразделяется на пылеуловители и фильтры . К пылеуловителям относятся пылеосадочные камеры, одиночные и батарейные циклоны, инерционные и ротационные пылеуловители. Фильтры в зависимости от принципа действия классифицируют на электрические, ультразвуковые, масляные, матерчатые, рукавные и др. (см. рис. 2.1–2.3).

А	Б

Рис. 2.1. Пылеуловительные камеры:

а – простая; б – лабиринтная

Рис. 2.2. Схема циклона:

1 – входной патрубок; 2 – дно конической части; 3 – центробежная труба

Рис. 2.3. Электрический (а ) и ультразвуковой (б ) фильтры:

1 – изолятор; 2 – стенка фильтра; 3 – коронирующий электрод; 4 – заземление;

5 – генератор ультразвука; 6 – циклон

Для определения качества воздуха на рабочем месте существуют методы контроля, которые подразделяются на две группы: первая – с выделением дисперсной фазы из аэрозоля (весовой и счетный методы), вторая – без выделения дисперсной фазы из аэрозоля (фотоэлектрические, электрометрические, радиационные и оптические методы). Наиболее часто применяются весовой и счетный методы. Обычно в практике инспекторского контроля предпочтение отдают весовому методу.

Весовой метод

Весовой метод является наиболее гигиенически обоснованным методом оценки запыленности воздуха рабочей зоны. Он положен в основу действующей системы стандартов безопасности труда (ССБТ) как стандартный. Сущность метода заключается в том, что определенный объем запыленного воздуха пропускают через высокоэффективный фильтр и по увеличению массы и объему профильтрованного воздуха рассчитывают массовую концентрацию пыли:

где с – массовая концентрация пыли, мг/м 3 ; G n – масса пыли, осевшей на фильтре, мг; V 0 – объем профильтрованного воздуха, приведенного к нормальным условиям (температуре 0 о С и барометрическому давлению B 0 = 760 мм рт. ст.), м 3 .

, (2.2)

где P 0 , P – барометрическое давление, Па, соответственно при нормальных и рабочих условиях (P 0 = 101325 Па, P = B×133,322 Па); Т – температура воздуха в месте отбора пыли, о С; V – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре Т и давлении В , м 3 ,

где w – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин;
t – продолжительность отбора пробы, мин.

Счетный метод

В ряде отраслей промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте воздушной среды, например для изготовления радиоэлектронной аппаратуры, кинофотоматериалов, медицинских препаратов и т.п. Здесь действуют ведомственные нормы к качеству воздуха, которые устанавливают предельно допустимые концентрации пыли в счетных показателях, выражающихся в числе частиц на литр или на см 3 . Контроль запыленности воздуха в этом случае осуществляется счетным методом. Сущность его заключается в предварительном выделении пыли из воздуха и осаждении ее на предметных стеклах с последующим подсчетом числа частиц с помощью микроскопа. Разделив определенное расчетом число частиц на объем воздуха, из которого они осаждены, получают счетную концентрацию пыли (частиц/л):

,

где К п – количество полей зрения (клеток сетки) в 1 см 2 окуляра микроскопа; n ср – среднее количество пылинок в одном поле зрения, определенное на основе подсчета в пяти различных клетках; F – площадь основания емкости, из которой осаждены пылинки, см 2 ; V, h – объем и высота этой емкости соответственно, см 3 и см.

Для определения счетной концентрации пыли применяются кониметры, состоящие из увлажнительной трубки, поршневого насоса, приемной камеры и предметного стекла, поточные ультрамикроскопы ВДК, фотоимпульсные приборы и др. Наиболее распространен автоматический счетчик частиц типа АЗ-2М, позволяющий одновременно с замером счетной концентрации определять дисперсный состав пыли.

Похожая информация.

ОЦЕНКА ЗАПЫЛЁННОСТИ ВОЗДУХА УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ И ЕГО ТЕРРИТОРИИ

Шатилов Евгений

2 курс, ПУ № 60, г. Канск

Хартонен Марина Николаевна

научный руководитель, педагог второй категории, преподаватель химии, биологии, мастер п/о, профессиональное училище № 60. г. Канск

Фомина Снежанна Валерьевна

научный руководитель, педагог высшей категории, преподаватель физической культуры, руководитель физического воспитания ПУ № 60, г. Канск

Введение

Современная экология - это наука, познающая основы устойчивости жизни на всех уровнях ее организации. Экология является научной основой грамотных взаимоотношений общества и природы, рационального использования природных богатств, и тем самым - поддержания на Земле человечества. Одна из острых глобальных экологических проблем - проблема загрязнения окружающей среды, и, в частности, атмосферы .

Цель: Экспериментальное изучение оценки запылённости воздуха учебного заведения и его территории.

Задачи: Изучение особенностей функционирования городских экосистем;

Изучение видов загрязнения;

Анализ запылённости воздуха в учебном заведении и на его территории

Объект: Учебное заведение профессионального училища № 60 г. Канска Красноярского края и его территория

Предмет: Листья деревьев и учебные помещения училища

Особенности городских экосистем.

Характерными чертами современного этапа общественного развития являются быстрый рост городов и увеличение числа проживающих в них людей. Процесс роста городов, городского населения, повышения роли городов, широкого распространения городского образа жизни называется урбанизацией (от лат. Urbos - город). Изучением городской среды, ее основных компонентов и факторов, влияющих на них, истории формирования занимается новая научная область знания - урбоэкология, или экология города. Урбосистемы - это системы открытые, вероятностные, управляемые. Важной особенностью урбосистем является их антропоцентризм . Известный эколог Н.Ф. Реймерс писал: «Необходимо повернуться к человеку и спасать Землю от собственного усердия. Сменилась сама цель развития. Еще недавно казалось, что достаточно человека прокормить и сделать богатым. Сейчас же выяснилось, чтобы жить долго и не болеть этого мало. Нужна еще благоприятная среда жизни . Обращение к человеку привело к новой форме антропоцентризма - антропоцентризму. Наконец последний, и наиважнейший компонент урбосистемы - население в результате активной преобразующей деятельности человечества возникла новая экологическая среда с высокой концентрацией антропогенных факторов. Одна из острых проблем таких урбоценозов - загрязнение окружающей среды .

Загрязнение как одна из проблем урбоэкосистемы.

Виды загрязнений.

По определению одного из ведущих экологов России Н.Ф. Реймерса, загрязнение окружающей среды - это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических факторов, или превышение естественного уровня содержания данных факторов в среде, приводящих к негативным последствиям. Виды загрязнений многообразны . Т.В. Стадницкий и А.И. Родионов выделяют следующие виды загрязнений экосистемы: параметрическое, биоценотическое, стациально-деструктивное. ингредиентное.

Загрязнение пылью как негативный экологический фактор.

Запыленность воздуха - важнейший экологический фактор, сопровождающий нас повсюду. Пыль - мелкие твёрдые тела органического или минерального происхождения. Безвредной пыли не существует. Экологическая опасность пыли для человека определяется её природой и концентрацией в воздухе. Пыль можно подразделить на две большие группы: мелкодисперсную, крупнодисперсную. Очень важно уметь оценивать качество воздуха по содержанию в нем пыли и представлять ее экологическую опасность . Поэтому я решил изучить запыленность воздуха на территории учебного заведения и в помещениях нашего училища

Практическая часть.

Изучение степени запыленности воздуха в различных местах учебного заведения

Для выполнения работы мне потребовалась прозрачная клейкая пленка.

Мною были собраны листья в разных участках учебного заведения и на разной высоте:

Таблица 1.

Места сбора образцов

К поверхности листьев мною была приложена клеящаяся прозрачная пленка. Затем пленку снял с листьев вместе со слоем пыли и приклеил её на лист белой бумаг. Отпечатки сравнил между собой. Образцы расположил по степени загрязненности, начиная с наибольшей. Мною были получены следующие результаты:

Таблица 2.

Результаты загрязнённости образцов

Исходными данными для расчета являются:

Минералогический состав пыли;

Основные свойства пыли - плотность (насыпная и истинная), коагуляция, смачиваемость, слипаемость, абразивность, удельное электрическое сопротивление;

Свойства газового потока - температура, плотность, кинематическая или динамическая вязкость;

Начальная концентрация пыли в месте ее образования;

Дисперсный состав пыли, т. е. содержание фракций по "частным остаткам" или по "полным проходам".

Последовательность расчета:

1. По ГОСТ 12.2.043-80 выделяется пять основных классификационных групп аэрозолей:

I - очень крупнодисперсная пыль;

II - крупнодисперсная пыль (например, песок для строительных растворов по ГОСТ 8736-77); ,

III - среднедисперсная пыль (например, цемент);

IV - мелкодисперсная пыль (например, кварц молотый по ГОСТ 9077-82);

V - очень мелкодисперсная пыль.

Классификационная группа пыли определяется по номограмме (рис. 4.1). Для пользования номограммой следует иметь результаты ситового анализа пыли. Определяется дисперсный состав по "полным проходам". На номограмму наносятся точки, соответствующие содержанию первых пяти фракций, и, соединяя их, получим линию, указывающую на классификационную группу.

Таблица 4.1

Таблица 4.2

Пример. Определить классификационную группу пыли, если по опытным данным она имеет следующий дисперсный состав:

Размер частиц, мкм..... < 5 5-10 10-20 20-40 40-60 60

Решение: Рассчитываем дисперсный состав пыли по "полным проходам":

Размер частиц, мкм............. <5 <10 <20 <40 <60

Наносим точки, соответствующие содержанию первых пяти фракций по "полным проходам" на номограмму (рис. 4.1) и, соединив их, получим линию, расположенную в зоне III. Следовательно, данная пыль относится к III классификационной группе. Распределение дисперсности частиц за пределом интервала 560 мкм. При оценке дисперсности пыли эта область не учитывается.

В тех случаях, когда график фракционного состава аэрозоля, нанесенный на классификационную номограмму, пересекает границы зон, пыль относят к классификационной группе высшей из зон.

2. Все пыли IV и V групп дисперсности практически относятся к сильнослипающимся пылям, а пыли III группы - к среднеслипающимся. В табл. 4.1 дана характеристика пыли по слипаемости.

3. Частицы мельче 10 мкм, в особенности мельче 5 мкм, как правило становятся несмачиваемыми (гидрофобными) независимо от их состава.

4. В вентиляционной практике взрывоопасной пылью считаются аэрозоли, нижний концентрационный предел распространения пламени которых менее 65 г/м 3 . Пыли, у которых нижний предел более 65 г/м 3 , считаются горючими.

5. Используя технологическую карту производства, цеха, участка, составляется схема системы аспирации (рис. 4.2), стр. 243 . Порядок расчета воздуховодов систем аспирации приведен в работе .

6. Подбирается тип пылевого вентилятора. Характеристики вентиляторов приведены на рис. 4.3 и в Справочнике и . Для этого определяется требуемый расход воздуха Q и потери давления в сети Р.

6.1. Объем воздуха следует определять по формулам в табл. 11, 10 и таблицам, приведенным в работе , как сумму, которая складывается из объема воздуха, вносимого в укрытие поступающим материалом (Q э), и объема (Q н), просасываемого через неплотности укрытия для предотвращения поступления пыли в помещение:

Q = Q э + Q н, м 3 /ч

Концентрация аэрозолей в выбросах уходящего воздуха при расходе воздуха более 15000 м 3 /ч:

С ух = 100·R,мг/м 3 , (4.1)

R - коэффициент, принимаемый в зависимости от предельно допустимой концентрации (ПДК) аэрозолей в воздухе рабочей зоны производственных помещений, согласно ГОСТ 12.1.005 - 88, мг/м 3:

ПДК........................ До 2 2-4 4-6 6-10

R ............................. 0,3 0,6 0,8 1,0

Концентрацию аэрозолей в выбросах объемом менее 15 тыс. м 3 с учетом меньшего влияния на загрязнение атмосферы допускается принимать несколько большей по формуле

С ух =(160 - 4·Q)·R, мг/м 3 , (4.2)

Q - объем выброса, тыс. м 3 .

Концентрация, рассчитанная по данным формулам, проверяется на условие, что в результате рассеивания выброса в атмосфере концентрация аэрозолей с учетом фоновой загрязненности атмосферы не превышает:

а) в приземном слое атмосферы населенных пунктов - концентраций, указанных в СН 245-71 , но не более ПДК для населенных мест ;

б) в воздухе, поступающем в производственные и вспомогательные здания и сооружения через приемные отверстия систем приточной вентиляции и через открывающиеся проемы - 30 % ПДК тех же аэрозолей, в рабочей зоне помещений - по ГОСТ 12.1.005-88. Валовой выброс каждого источника не должен превышать установленного для него ПДВ.

Если известно количество образующей пыли (М, мг/ч), то требуемую производительность вентилятора можно определить, как:

Q = М /(С пр - С ух) ,

С пр - концентрация пыли в приточном воздухе, мг/м 3 ;

С ух - концентрация пыли в уходящем воздухе.

6.2. Потери давления в сети определяются по формуле:

Р = Р тр ·L + Р м, Па,

Р тр - удельная потеря давления на трение на 1 п. м. воздуховода, Па;

L - длина участка воздуховода, м;

Р м - потеря давления на местные сопротивления, Па.

Расчетная таблица сети воздуховодов систем аспирации приведена в работе .

Удельную потерю давления на трение для круглых воздуховодов определяют по формуле:

Р тр = (λ/d)·(V 2 ·ρ/2)

λ - коэффициент сопротивления трения;

d - диаметр воздуховода, м;

V - скорость воздуха в воздуховоде, м/сек;

ρ - плотность воздуха, кг/м 3 ;

V 2 ·ρ/2 - скоростное (динамическое) давление воздуха, Па.

Значения λ/d следует принимать по табл. 22.56 .

Для воздуховодов прямоугольного сечения за величину d принимают эквивалентный диаметр d., таких круглых воздуховодов, которые при одинаковой скорости имеют те же потери давления на трение, что и прямоугольные воздуховоды:

d э = 2ab/(a + b), м,

а и b - размеры стенок прямоугольного воздуховода, м.

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

P м = eζ·(V 2 ·ρ/2), Па,

ζ - сумма коэффициентов местного сопротивления.

Коэффициенты местных сопротивлений приведены в таблицах гл. 22 .

Пример расчета потерь давления в сети воздуховодов приведен в табл. 22.58 .

6.3.Для определения площади сечения воздуховодов следует воспользоваться рекомендуемыми скоростями движения воздуха, которые приведены в табл. 22.57 .

Сечение воздуховодов должно обеспечивать скорость движения воздуха не ниже допустимой для пыли данного вида:

V = 1,3·(ρ м) 1/3 ,

ρ м - объемная масса материала, кг/м 3

При подъеме механических примесей на высоту следует учитывать формулы (22.16), (22.17) .

7. По расходу воздуха и величине потерь давления подбираем тип и номер требуемого вентилятора (рис. 4.3), пользуясь характеристикой пылевых вентиляторов, которые также приведены в приложениях Справочника .

8. Выбор и расчет пылеуловителей.

Пылеуловители, применяемые для очистки воздуха от аэрозольных частиц, делятся на 5 классов (табл. 4.2).

Пылеуловители 1 класса отличаются большим расходом энергии (высоконапорные пылеуловители Вентури), сложностью и дороговизной эксплуатации (многопольные электрофильтры, рукавные фильтры и пр.)

В табл. 4.2 указаны границы эффективности пылеуловителей каждого из классов на основе классификации аэрозолей по рис. 4.1. Первое из значений эффективности относится к нижней границе соответствующей зоны, вторые - к верхней. Эффективность рассчитана из условий отделения от воздуха только практически полностью (эффективно) улавливаемых частиц, размер которых указан в табл. 4.2. Действительная эффективность пылеуловителей больше за счет частичного улавливания частиц по размеру меньших, чем указано в табл. 4.2.

9. Рассчитываются потери давления в пылеуловителе. Они находятся, как составная часть скоростного давления, т. е.:

Р н = ζ н ·(ρ г ·V 2 /2),

ζ н - коэффициент местного сопротивления пылеуловителя;

Для грубой оценки величины сопротивления (потерь давления) различных пылеуловителей можно воспользоваться данными, приведенными в табл. 4.3.

Детальный выбор типа пылеуловителя приводится в гл. 4 .

При определении потерь давления в циклоне ζ н = ζ ц, величина ζ ц определяется по формуле:

ζ ц = k 1 k 2 ζ o + Δζ o

k 1 - коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 4.4);

k 2 - коэффициент на запыленность воздуха (табл. 4.5);

ζ o - коэффициент местного сопротивления циклона D=500 мм (табл. 4.6);

Δζ o - коэффициент, зависящий от принятой компоновки группы циклонов (табл. 4.7); для одиночных циклонов Δζ o = 0.

10. Рассчитываются основные размеры выбранного пылеуловителя. Они определяются в зависимости от производительности выбранного вентилятора - (Q, м 3 /ч) и оптимальных скоростей для данного вида пылеуловителя:

Так, для циклонов оптимальный диаметр определяется по формуле:

D = 0,94·(Q 2 - ρ г ·ζ ц /P ц) 1/2 ,

ζ - коэффициент местного сопротивления циклона;

Р ц - потери давления в циклоне;

ρ г - плотность газового потока.

Можно диаметр циклона также найти из площади сечения циклона (F), которая определяется как:

F = Q/V o , м 3

V o - скорость движения воздуха (табл. 4.6), м/с.

Зная диаметр циклона D, определяются основные размеры пылеуловителя:

D вых = D·0,59,

D вых - диаметр выхлопной трубы.

Размеры входного патрубка:

а х в = D·0,26 x D·1,11

Общая высота Н = D·4,26

11. Определяется коэффициент очистки воздуха от пыли:

h = ΔМ/М 1 = М 1 - М 2 /М 1 = 1 - М 2 /М 1 ,

М 1 и М 2 - соответственно, количество пыли, поступающей и выходящей из пылеотделителя;

ΔМ - количество улавливаемой пыли.

Таблица 4.3

Таблица 4.4

Поправочный коэффициент k 1

Таблица 4.5

Поправочный коэффициент k 2

Таблица 4.6

Коэффициенты местных сопротивлений ζциклонов диаметром 500 мм и оптимальные скорости движения воздуха

Таблица 4.7

Коэффициент Δζ o

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник проектировщика. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1. М.: Стройиздат, 1992.

2. Справочник проектировщика. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 2. М.: Стройиздат, 1992.

3. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под общей редакцией И. Г. Староверова. М.: Стройиздат, 1969.

4. ГОСТ 12.2.43-80.

5. ГОСТ 12.01.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

6. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. (СН 245-71), М.: Стройиздат, 1971.

7. Титов В.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1985.