ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА по теме: «ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ГОРОДА»

Отдел народного образования администрации городского округа город Первомайск Нижегородской области

Муниципальное Образовательное Учреждение

Первомайская средняя общеобразовательная школа

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

по теме: «ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ГОРОДА»

Номинация «Биоиндикация и урбоэкология»

Выполнила:

Ученица 10 класса

Огнёва Анастасия

16 лет

Руководитель:

Учитель биологии

Комзолова И.И

Город Первомай

2016 год

Содержание

Введение……………………………………………………………….3-4

1. Теоретическая часть…………………………………………….. 5-7

1.1 Состав и значение атмосферы……………..…………………………

1.2 Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения……………………………………………………………………

2. Экспериментальная часть……………………………………….8-13

2.1 Общие сведения о предприятии……………….……………………………

2.2 Характеристика основных технологических процессов ……………….

2.3 Загрязнение атмосферного воздуха…………………………………………

2.4 Организация и проведение мониторинга атмосферного воздуха………

Выводы…………………………………………………………………14

Приложение 1…………………………………………………………..15

Приложение 2…………………………………………………………...16-17

Используемая литература ……………………………………………18

ВВЕДЕНИЕ

Перед современным человечеством стоит проблема выживания на Земле. Человеческое общество на протяжении своего существования проводило последовательную деятельность по созданию и улучшению условий своей среды обитания. Среда, созданная человеком, порой вредна для животных и растений планеты, и все чаще становится опасной, хоть и не преднамеренно, для самого человека. Человек, стремясь создать блага, получить их как можно быстрее и дешевле, пренебрегает в первую очередь, интересами окружающей среды. Наступает такой момент, когда оказывается, что воздух, вода, почва настолько сильно отравлены, что проживание самого человека становится невозможным. Поэтому, среди современных проблем, стоящих перед мировым сообществом особо выделяется одно – проблема ухудшения качества внешней среды обитания. А одним из факторов окружающей среды, пагубно влияющих на здоровье человека, является загрязнение атмосферного воздуха.

Загрязнение атмосферы твердыми и газообразными веществами актуально и для нашего городского округа. Наш город, конечно же, нельзя сравнить с густонаселенным городом, где постоянно дымят котельные и где большое скопление автотранспорта. Но и в Первомайске имеются те источники загрязнения атмосферы, которые могут оказывать пагубное влияние на здоровье людей. Это, прежде всего, крупное машиностроительное предприятие – ОАО «Транспневматика». Исторически сложилось так, что данное предприятие является градообразующим. Сначала поселение Ташино, а затем город Первомайск появились и разместились вокруг предприятия. Данный факт лишает возможности выделить предприятие в отдельную промышленную зону.

Гипотеза: расположенное в центре города промышленное предприятие оказывает непосредственное влияние на атмосферный воздух.

Цель работы: Изучить влияние, которое оказывает наше предприятие на атмосферный воздух города.

Основные задачи научно-исследовательской работы:

- ознакомиться с основными технологическими процессами, являющимися источником выделения загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от промышленного предприятия - ОАО «Транспневматика»,

- изучение способов поступления загрязняющих веществ в атмосферу,

- изучение результатов мониторинга атмосферного воздуха, проводимых экологической лабораторией предприятия,

- оценка деятельности предприятия в плане загрязнения атмосферного воздуха.

Используемые методы исследования для выполнения работы:

- анализ литературных источников;

- анализ информации из интернета;

- изучение мониторинговых исследований, проводимых экологической лабораторией предприятия.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1.Состав и значение атмосферы

Атмосферным воздухом принято называть газообразную оболочку Земли, состоящую из механической смеси газов, водяных паров и пыли. Если удалить из воздуха влагу и частицы пыли, то сухой воздух вблизи земной поверхности по объему будет содержать 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа. Количество остальных газов – водорода, неона, гелия, оксида азота, озона, метана и других – незначительно.

Пробы воздуха на больших высотах, взятые с помощью автоматических приборов и ракет, показали, что до высоты 100 км состав атмосферы существенно не меняется.

Атмосферный воздух необходим для жизни человека, животных и растений. Он относится к количественно неисчерпаемым природным ресурсам. Главным компонентом, необходимым для жизни человека и животных, является кислород. При прекращении поступления О₂ в организм смерть наступает через 4-5 минут. В год для дыхания человек использует 1,031 т кислорода, животные – в 3-10 раз больше. Для сравнения отметим, что техника сжигает кислород очень интенсивно. Один реактивный авиалайнер при перелете из Америки в Европу за 8 часов расходует 75 т кислорода.

Основной составляющей атмосферного воздуха является азот. В обменных функциях организма человека и животных он из атмосферы практически не фиксируется, но зато играет огромную роль в повышении плодородия почвы, синтезе протеинов, необходимых для жизни человека и животных. Электрические разряды при грозе синтезируют оксиды азота в атмосфере, которые попадают в почву вместе с дождевой водой. Таким путем в форме селитры или азотной кислоты в ней накапливается от 4 до 10 кг азота на 1 га в год. Но наибольшее количество азота поступает в почву путем фиксации его специальными микроорганизмами, азотофиксаторами.

В воздухе также всегда присутствует озон, поглощающий некоторую часть инфракрасного излучения земли (20% излучения), при этом повышается отепляющее действие атмосферы. Озон – биологически активное соединение.

В атмосфере содержится 0,03% углекислого газа (СО₂) или 2,3 х 10¹²т. Углекислый газ непрерывно потребляется зелеными растениями в количестве 16 х 10¹⁰т ежегодно. Количество углекислого газа в атмосфере непостоянно. В промышленных районах его больше, чем вдали от них. В приземном слое воздуха количество углекислого газа претерпевает и суточные изменения: ночью его больше, чем днем. Это объясняется тем, что углекислый газ поглощается растениями лишь в светлое время суток.

Важной для жизни и изменчивой составной частью атмосферы является водяной пар. Большая часть его сосредоточена в нижних пяти километрах атмосферы.

В атмосфере также всегда содержится значительное количество пыли.

Благодаря содержанию кислорода, атмосферный воздух используется как химический агент в процессах горения топлива, выплавки металлов, промышленного получения многих химических веществ, он является важнейшим промышленным сырьем для получения кислорода, азота инертных газов. Но главное, конечно, состоит в том, что атмосферный воздух является средой обитания животного и растительного мира. Благодаря специфическому газовому составу, способности озонового слоя поглощать радиацию и наличию водяного пара, атмосфера является главным источником жизни на земле.

1.2. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примесей радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них. Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.

Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями:

1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений;

2) повышая кислотность атмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химического состава почв и воды;

3) стимулируя такие химические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительности облучения живых организмов вредоносными солнечными лучами;

4) изменяя в глобальном масштабе состав и температуру атмосферы и создавая, таким образом, условия, неблагоприятные для выживания организмов.

В зонах интенсивных пылевых загрязнений возникает ряд специфических заболеваний.

Особенно распространенными заболеваниями являются токсичные отравления свинцом, кадмием, алюминием, бериллием и их соединениями, а также вспышки инфекционных заболеваний у людей, имевших длительный контакт с пылью вольфрама, ванадия, титана и ряда шлаков металлургических производств. Многие виды пылей антропогенного происхождения являются причинами аллергических заболеваний. При этом аллергенами могут быть пыли как минерального, так и органического происхождения.

От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Под влиянием сернистого газа и серной кислоты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаются фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Общие сведения о предприятии

Открытое акционерное общество «Транспневматика» расположено в городе Первомайске, расположенном на юго-востоке Нижегородской области. Это многопрофильное предприятие, занимающееся разработкой и производством компрессоров и пневматических устройств тормозных систем для подвижного состава железных дорог, метрополитена и городского электротранспорта.

На предприятии имеются литейное производство, механообработка и механосборка, гальваническое и окрасочное производства, деревообработка и кузнечно-прессовое производство. Топливом для котельной служит природный газ, в качестве резервного топлива используется мазут марки М-100.

2.2. Характеристика основных технологических процессов

Технологическое оборудование и технологические процессы на предприятии являются источником выделения загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Основной вклад в выделение вредных веществ в атмосферу дает чугунолитейный цех. Цех специализируется на изготовлении отливок из серого, ковкого чугуна, стальных отливок, отливок из алюминиевых сплавов. Для выплавки чугуна на предприятии работают 3 вагранки производительностью 7 тонн/час каждая. Вагранки работают по очереди, т.е. в работе всегда только одна вагранка. При выплавке чугуна в атмосферу выделяются: окись углерода, диоксид азота, диоксид серы, углеводороды, а также твердые вещества (пыль неорганическая, сажа, оксид железа и др.) Для снижения выбросов твердых загрязняющих веществ от выплавки чугуна предусмотрена двухступенчатая очистка, состоящая из искрогасителя и рукавного фильтра. На участке алюминиевого литья изготавливают отливки из алюминиевых сплавов, в результате в атмосферу попадают оксид алюминия, оксид углерода. Процессы разлива и охлаждения выплавляемого металла сопровождаются выделением оксида углерода.

Выбивка охлажденного металла из форм, очистка литья, приготовление формовочных смесей сопровождается выделением в атмосферу пыли неорганической. Для снижения выбросов пыли неорганической предусмотрены скруббера (установки мокрой очистки), фильтровальные установки.

На участке изготовления стержней используется итальянское оборудование – стержневые автоматы SCB-5, SCB-10. Для очистки выбросов от стержневых машин, содержащих триэтиламин, используется абсорбционная биохимическая установка.

Окраска изделий осуществляется в окрасочных камерах, оснащенных гидрофильтрами. В результате в атмосферу поступают летучие органические соединения (толуол, ацетон, ксилолы, бутилацетат, этиловый спирт, бутиловый спирт и др.).

При нанесении гальванических покрытий на детали в атмосферу выделяются натрия гидроокись, соляная, серная, азотная кислоты и др.

В механосборочных цехах при изготовлении изделий на металлообрабатывающих станках в атмосферу выделяются железа оксид и абразивная пыль. Для снижения выбросов этих веществ на предприятии используются инерционные установки очистки (циклоны типа ЦН-15).

Оксид углерода, окислы азота, бензапирен содержатся также в выбросах от топливосжигающих установок (котельные, сушильные и нагревательные печи и др.).

ВЫВОД: Таким образом, основными технологическими процессами, дающими максимальный вклад в загрязнение атмосферного воздуха являются:

- плавка чугуна в вагранках,

- выбивка и очистка литья,

- охлаждение литья,

- механообработка,

- котельные и технологические топливосжигающие установки (печи, сушила и т.д.).

Основными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферу при производстве продукции являются:

Газообразные - оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы .

Пылевидные – пыль неорганическая, оксид железа, пыль абразивная, сажа.

2.3. Загрязнение атмосферного воздуха

В настоящее время на промышленной площадке предприятия имеется 156 стационарных источника выделения загрязняющих веществ в атмосферу от разных технологических установок. Для каждого источника установлен предельно-допустимый выброс (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. ПДВ – это выброс, при котором в районе расположения данного источника с учетом влияния соседних источников концентрации примесей в атмосфере не превысят предельно-допустимые концентрации (ПДК).

ПДК – предельно-допустимая концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

Предприятие имеет разрешение на выброс, выданное природоохранными органами, содержащее 56 наименований загрязняющих веществ.

Предприятие относится к 4 классу производств, с ориентировочным размером санитарно-защитной зоны 100 метров.

В 2008 году для промышленной площадки ОАО «Транспневматика» была утверждена санитарно-защитная зона. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) является обязательным элементом любого объекта, который может быть источником химического, биологического или физического воздействия на среду обитания и здоровье человека. СЗЗ – это территория между границами промышленной площадки и территории жилой застройки, предназначенная для:

- обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за её пределами;

- создание санитарно-защитного и эстетического барьера между территорией предприятия и территорией жилой застройки;

- организация дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.

Размеры СЗЗ (ориентировочные) определяются классом размещаемого производства. Достаточность ширины СЗЗ устанавливается путем расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, выбрасываемых из источников, с учетом фоновых концентраций.

На севере от промплощадки предприятия ориентировочная СЗЗ ОАО«Транспневматика» граничит с жилыми домами по ул. Октябрьская № 3, № 5, № 9, № 6, № 8, № 9а. На юге от промплощадки предприятия СЗЗ ОАО «Транспневматики граничит с 2 жилыми домами № 2а, № 2б по ул. Урицкого. На северо-востоке СЗЗ граничит с жилым домом № 3 по ул. Димитрова. На северо-западе от промплощадки СЗЗ граничит с жилыми домами по ул. Ленина № 4, № 6, № 8, № 10. На юго-западе СЗЗ граничит с жилым домом № 21 по ул.Заречной. Ближайший жилой дом находится на ул.Октябрьская д.3.

Уточненные размеры СЗЗ составляют: 28 метров с северной стороны предприятия, 52 метра с северо-западной стороны, 50 метров с северо-восточной стороны, 80 метров с юго-западной стороны, 76 метров с южной стороны, 100 метров с восточной и юго-восточной сторон.

Рельеф местности в районе предприятия ровный.

Количественный состав загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от предприятия, по данным статистической отчетности за последние 3 года представлен в Приложении 1.

ВЫВОД: Из таблицы видно, что валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу за последние три года имеет тенденцию к снижению. Частично, это объясняется спадом производства, а также рядом природоохранных мероприятий, проводимых на предприятии, таких как замена устаревших изношенных установок очистки воздуха на новые более эффективные, ликвидация стационарных источников выбросов (только в течение 2013г.-2014г. на предприятии было ликвидировано 9 стационарных источников промышленных выбросов, что позволило снизить поступление вредных веществ в атмосферу города).

2.4 Организация и проведение мониторинга атмосферного воздуха

В рамках проведения производственного экологического контроля лабораторией экологической службы ОАО «Транспневматика» организован инструментальный контроль соблюдения стационарными источниками нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ), а также контроль атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны с жилым массивом на соответствие предельно-допустимым концентрациям (ПДК).

Предприятие проводит контроль по пыли (взвешенным веществам), оксиду углерода, диоксиду азота. Ввиду невозможности разделения пыли по видам контроль проводится по взвешенным веществам, которые содержат железа оксид, сажу, пыль абразивную, пыль неорганическую. Перечень контролируемых веществ был определен на основании расчета рассеивания загрязняющих веществ, отходящих суммарно от всех источников предприятия и с учетом фоновых концентраций. Загрязняющее вещество подлежит инструментальному контролю, если соотношение его концентрации в атмосферном воздухе (С), полученной при расчете рассеивания, к ПДК_нм (предельно-допустимой концентрации для населенных мест) больше 0,1.

С/ПДКнм 0,1

Чтобы наиболее полно оценить влияние предприятия на атмосферный воздух города, органами санитарного надзора было предписано ОАО «Транспневматика» организовать контроль содержания в атмосферном воздухе специфических загрязняющих веществ, т.е. веществ, выделяющихся в атмосферу преимущественно от предприятия. Такими веществами были выбраны толуол, бутилацетат, бутиловый спирт, ксилолы.

Для отбора проб атмосферного воздуха организованы маршрутные посты в семи точках, охватывающих предприятие с разных сторон, позволяющих осуществлять контроль при разных направлениях ветра. Для передвижения с одной точки на другую используется автомобиль. Для отбора проб воздуха применяются пробоотборные устройства (аспираторы). Для определения содержания пыли в атмосферном воздухе используется гравиметрический метод. Воздух с помощью аспиратора прокачивают через предварительно взвешенный аэрозольный фильтр, на котором оседают твердые частицы пыли. По разности масс чистого фильтра и загрязненного пылью определяют навеску (количество пыли, осевшей на фильтре). Исходя из объема прокаченного воздуха, рассчитывают концентрацию пыли в единице объема. Для отбора проб с целью определения содержания газовых загрязнителей (СО и NO₂) используют фторопластовые мешки. С помощью автономного пробоотборного устройства атмосферный воздух закачивают в мешки, которые затем в лаборатории подсоединяют к газоанализатору и определяют концентрацию загрязнителей. Сорбционные трубки используются для отбора проб на определение содержания летучих органических соединений. Для анализа используется газовый хроматограф. Отбор проб проводится на высоте 1,5 - 3,5 м от поверхности земли. Продолжительность отбора проб воздуха для определения разовых концентраций составляет 20-30 минут. В течение года выполняется не менее 30 замеров в каждой контрольной точке.

Точки отбора проб:

- улица Октябрьская, д.3

- улица Заречная, д.21

- район средней школы (МОУ ПСОШ начальное звено),

- улица Ленина, д.4

- ул.Железнодорожная, д11,

- пер.Лермонтова, д.2,

- ул.Некрасова, д.1а.

Последние три точки выбраны для контроля атмосферного воздуха в СЗЗ цехов №3, №7, №10, расположенных отдельно от основной промышленной площадки. В данных точках контроль проводится также по пыли, диоксиду азота и летучим органическим соединениям.

По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды фоновые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города Первомайска составляют:

Оксид углерода – 2,5 мг/куб.м

Диоксид азота – 0,083 мг/куб.м

Взвешенные вещества – 0,2 мг/куб.м

Полученные результаты инструментального контроля атмосферного воздуха, выполненного предприятием, за последние три года представлены в Приложении 2.

ВЫВОД: Результаты инструментальных замеров, проводимые по 9-ти наименованиям вредных веществ, показывают, что полученные концентрации загрязняющих веществ в каждой точке не превышают установленные санитарными нормами предельно-допустимые концентрации для населенных мест. Содержание специфических загрязняющих веществ незначительно, меньше нижнего предела методики определения.

ВЫВОДЫ

ОАО «Транспневматика» является природопользователем, которое в результате своей деятельности оказывает воздействие на окружающую среду, в том числе и на атмосферный воздух. Полностью исключить воздействие на атмосферный воздух невозможно, поэтому, перед каждым природопользователем стоит задача сделать это воздействие минимальным. Основными технологическими процессами на предприятии, в результате которых выделяется основная масса загрязняющих веществ, являются чугунолитейное производство, топливосжигающие установки, механообработка. Загрязняющие вещества поступают в атмосферу через стационарные организованные источники выбросов. Все стационарные источники, выделяющие в атмосферный воздух твердые вещества (пыль) оснащены установками очистки. Основными загрязнителями являются пыль (взвешенные вещества), оксид углерода, диоксид азота. Предприятием организован контроль содержания данных веществ в атмосферном воздухе на границе санитарно-защитной зоны с жилым сектором. Полученные результаты подтверждают, что промышленное предприятие ОАО «Транспневматика» оказывает антропогенное воздействие на атмосферный воздух города промышленными выбросами. Данное воздействие осуществляется в пределах допустимых концентраций, установленных санитарными нормами и правилами.

Приложение 1.

Валовые выбросы вредных веществ в атмосферу

Приложение 2.

Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе СЗЗ

Используемая литература:

1. Гаврилов В.П. Основы экологии. Методическое пособие. Н.Новгород, 1993

2. Карягин Н.П. Защита атмосферы от загрязнения. Методическое пособие. Н.Новгород, 1984

3. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы

4. Чекалов Л.В. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов. Ярославль «Русь», 2004.

5. Экология производства. Научно-практический журнал №1 2010.