"Очистка воды. Охрана от загрязнения"

Конспект урока на тему "Очистка воды. Охрана от загрязнения"

Тип урока: Повторение, систематизация и обобщение полученных знаний.

Вид урока:

ЦЕЛИ УРОКА:

1.Обучающие. Обобщить знания учащихся о воде как самом распространенном веществе на земле, расширить их представление о способах очистки воды, показать необходимость предотвращения загрязнения водоемов.

2.Развивающие. Продолжить развитие умений: выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, вести конспект, проводить эксперимент, применять знания на практике.

3.Воспитательные. Продолжить  экологическое просвещение обучающихся.

4.Методы и методические приемы. Самостоятельная работа учащихся с научно-популярной литературой, подготовка сообщений, выполнение лабораторных опытов и демонстрационного эксперимента, диалогический метод изложения знаний с элементами  исследования.

ОБОРУДОВАНИЕ:

1. «Схема производственного водооборотного цикла»

ХОД УРОКА:

Неужто завтра замрут моря?

Умолкнут птицы, застынут сосны?

Уже не сможет взойти заря,

И спросит небо: неужто поздно?

Так поклянемся, что мы спасем,

И это небо в надеждах звездных,

Спасем планету – наш добрый дом,

Пока не поздно, пока не поздно.

        Да, людям всех стран нужна цветущая земля, чистые реки и моря, чистый воздух.

        Поэтому тема нашего сегодняшнего заседания - «ОЧИСТКА ВОДЫ. ОХРАНА ВОДОМЕОВ».        «На вид это была вполне невинная речка. Еще не так давно в ней водились окуни и плотва и даже раки, которые, как известно, любят чистую воду. Но несколько лет назад фабрика игрушек начисто перевела в ней всякую живность. Дольше всех, говорят, продержалась старая щука. Но и она ушла, не выдержав, вниз по течению в другую реку, где погибла от тоски и одиночества: у этой щуки была красная голова, зеленое брюхо, синий хвост и другие щуки не хотели с ней разговаривать»

      Однако воду надо беречь. Представьте себе, что вода исчезла бы с нашей планеты. Появились бы мрачные зияющие «глазницы» морских и океанских впадин, покрытые толстым слоем соли. Пересохли бы русла рек, замолкли родники. Горные породы стали бы разрушаться (выветриваться), поскольку в их состав тоже входит химически связанная вода. Ни кустика, ни цветочка, ни единого живого существа не осталось бы на мертвой земле. Значение воды трудно преувеличить.

Системы производственного водоснабжения делят на прямоточные, в которых подаваемая от первичного источника вода после однократного использования отводится за пределы предприятия, и оборотные, в которых отработанная вода подвергается охлаждению, очистке и возвращается для последующего использования в этом же производстве, т. е. замыкается в цикле (обороте).

Существенный недостаток прямоточного водоснабжения - необходимость сброса отработанных вод в водоемы. Эти системы используются только на старых предприятиях.

В оборотном водоснабжении вода от первичного источника подается только для восполнения безвозвратных потерь в цикле (в результате испарения, при очистке). Эта система позволяет целесообразно решать задачи очистки и обработки воды, улучшать ее качество и таким образом обеспечивает оптимальные условия для эффективной работы оборудования.

Схема производственного оборотного водоснабжения предприятия включает в себя комплекс сооружений, обеспечивающих прием воды из водоема (водозабор), подачу ее потребителям в необходимом количестве под требуемым давлением (насосная и водопровод), очистку, обработку и охлаждение (очистные сооружения).

Системы оборотного водоснабжения подразделяются на замкнутые, полузамкнутые и комбинированные.

В замкнутой системе (рис. 2.5) охлаждение технологических потоков осуществляется оборотной водой в закрытых теплообменных аппаратах. Оборотная вода охлаждается воздухом в закрытых оребренных радиаторах (радиаторной градирне).

В полузамкнутой системе (рис. 2.6) технологические потоки охлаждают также в закрытых теплообменниках, но оборотная вода охлаждается в градирне.

В некоторых производствах по условиям технологического процесса требуется обессоленная или умягченная вода. В этом случае применяют комбинированную систему (рис. 4.9), в которой обессоленная или умягченная вода охлаждается оборотной водой в закрытых теплообменниках, а оборотная вода - в градирне.

Q_n - количество воды, подаваемой на производство; Q_nn - потеря воды в производстве; Q_о - количество отработанной (сточной) воды; q_ун - потери воды на унос из охладителя; q_исп - потери воды на испарение в охладителе (градирня, брызгальный бассейн); q_сбр - количество воды, сбрасываемой из системы для освежения (продувка); Q_доб - количество воды, добавляемой в систему; Q_B - введение реагента для обработки воды.

Снижение температуры оборотной воды в градирне происходит за счет ее контакта с воздухом, перемещаемым вентилятором. Теоретически возможный предел охлаждения воды в градирне - температура мокрого термометра (/м), которая зависит от температуры окружающего воздуха и его относительной влажности. Существуют диаграммы для определения значения. Например, при температуре окружающего воздуха 30 °С и его относительной влажности 60% предельная температура охлаждения воды 24 °С. В современных вентиляторных градирнях перепад температур нагретой и охлажденной воды достигает 6 -7 °С.

        Вопросы:

1.Что можно добавить о значении воды на Земле?

Ответ: Согласно эволюционной теории жизнь зародилась в воде. Живые существа на 2/3 состоят из воды. Обратимся к таблице «Вода, вода, кругом вода», в которой сказано, что кровь человека на 90% состоит из воды, мышцы – на 75%, кости – на 28%, стекловидное тело глаза – на 99%. Вода – обязательный компонент каждой живой клетки. Ни одно живое существо не может обойтись без воды. Обезвоживание организма на 12-15%  приводит к нарушению обмена веществ, а потери до 25% воды – к гибели организма.

У кого есть дополнение к этому вопросу?

в организме идет постоянное обновление воды. В кактусах, например, обновляется вода в течение 28 лет, у черепахи – 1 год, у верблюда – 3 месяца, у человека – 1 месяц. Без воды человек может прожить 7-9 дней, в то время как без пищи – 30 -50 дней.

        Вода участвует и в растворении веществ, в образовании крахмала, сахара, жиров, теплообмене организма.

        Вода – среда обитания многих растений и животных.

        Вода необходима для процесса фотосинтеза. Человек использует воду в сельском хозяйстве для полива, а промышленности как сырье и растворитель. На берегах рек и озер, люди отдыхают, занимаются спортом и закаливанием.

        В беседу включается руководитель экспертной группы, изучавшей источники загрязнений реки Преголи:

        Вода – самое уникальное вещество на Земле. Казалось бы, воды очень много, но пресной воды катастрофически не хватает. В одних районах земли льют частые дожди, бывают сильные наводнения, а в других месяцами не бывает дождя, стоит засуха.

        По просьбе учителя ученики называют самые засушливые места на нашей планете – пустыни. Учащиеся отмечают, что основные запасы пресной воды сосредоточены в ледниках Антарктиды, Гренландии.

        На долю пресной воды приходится всего 2% от ее общей массы. Обычно думают, что человек использует воду в основном в быту. На самом деле, значительная часть воды расходуется на промышленных производствах и сельском хозяйстве.

(подходит с указкой к таблице): для доказательств сказанного посмотрите на таблицу, в которой указаны нормы потребления воды для производства различных веществ и материалов.

                          Расход воды при производстве некоторых веществ и материалов

Произведенный материал

        А теперь рассмотрим вопрос

        Часть воды идет в квартиры на бытовые нужды, другая часть на различные предприятия, которые, использовав ее, сбрасывают в водоемы недостаточно очищенную.

            Питание рек смешанное, - подземными и дождевыми водами. Замерзают реки в середине декабря, вскрываются  - в начале марта. Подъем уровня воды в период весеннего половодья (март - апрель) достигает 1-2,5 метра.

        Все в природе взаимосвязано. И на степень загрязненности воды влияет степень загрязненности атмосферы. Например, котельные выбрасывают в атмосферу значительное количество неметаллов (это оксиды серы и азота), которые соединяясь с атмосферной влагой и кислородом воздуха превращаются в кислоты и выпадают в виде кислотных дождей, что способствует образованию кислых бесплодных почв. Попадая в водоемы, они значительно закисляют их, вызывая тем самым гибель практически всех водных обитателей. Например, тысяча озер, рек и речек в Скандинавии уже лишены рыбы из-за того, что выпадающие осадки бывают временами сильно обогащены серной кислотой. В период, когда загрязнение достигает высокого уровня, люди жалуются на головные боли, раздражение глаз и носоглотки. Присутствие взвеси кислоты в воздухе, главным образом серной, приводит к увеличению количества приступов у больных астмой.

Очистные сооружения нашего города включают только механический способ. При этом способе не растворяемые примеси удаляются из сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. Обратите внимание на схему очистных сооружений. Попадая на станцию, сточные воды проходят через СТЕРЖНЕВУЮ РЕШЕТКУ, где улавливаются крупные нерастворимые в воде загрязнители и бытовые отходы (бумага, полиэтиленовые пакеты и прочее). Решетки устанавливаются на очистных сооружениях при поступлении на них сточных вод самотеком. Решетка – это первая ступень предочистки. Затем мусор механически собирают с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от мусора вода попадает в ПЕСКОЛОВКУ или ПЕСКОТСТОЙНИК – емкость, напоминающую плавильный бассейн, где движение воды замедляется на столько, что песок и другие грубые частицы успевают осесть на дно, пока вода перетекает через край. Затем они механически извлекаются оттуда и вывозятся на свалку. После предочистки вода проходит первичную очистку – медленно пропускается через крупные резервуары – ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ. По конструкции резервуара различают вертикальные и горизонтальные отстойники. Здесь она в течение нескольких часов остается почти неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющим от 30-50% его общего количества, осесть на дно, откуда их собирают. В тоже время жирные и масляные вещества всплывают к поверхности и их снимают как сливки.

        Обратите внимание, что при первичной очистки всего-навсего «заливают» грязную воду в сосуд, дают отстояться и сливают.

        Для доказательства сказанного рассмотрим опыт.

        Вода, покидающая первичные отстойники все еще содержит от 50 до 70% неосевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены. Затем, очищенная вода по трубам поступает на слив в реку ниже водопада.

        А мы продолжим с Вами разговор о современных методах очистки, которые включают в себя еще биологические, химические и физические.

        Для биологической очистки применяют специальные сооружения – АЭРОТИНКИ. Их длина около 100 м. В 6 аэротинков подается биологический ил, содержащий микробактерии, знакомые нам простейшие организмы: амебы, инфузории, жгутиковые и водоросли (назовите их, пожалуйста).

        Ил, который содержит все эти организмы, называется активным. В аэротинках он перемешивается с водой. Вода здесь становится черной от хлопьев ила, как бы «кипит», насыщаемая кислородом, поступающем из воздуходувной станции. Вода кажется чернее и грязнее, чем была в приемной камере, однако именно здесь, в аэротинках, происходит метаморфоза оживления.

        Видимые только в микроскоп простейшие организмы, для жизнедеятельности которых нужен кислород, возвращают воде жизнь: окисляют примеси, уничтожают все то, что не удалось извлечь из воды при механической очистке. Биологическая очистка длится около 7 часов. Во вторичных отстойниках хлопья ила легко оседают, его опять отправляют на «работу» в аэротинки. А вода поступает в КОНТАКТНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ, где очищается химическим способом.

        Во время биологической очистки химического метода погибают болезнетворные микробы. Например, городские сточные воды могут содержать более 10 мг/г кишечных палочек в 0,1 мл воды, а на выходе в реку их содержание составляет до 2 кишечных палочек в том же объеме.

        Для очистки промышленных стоков сложного состава применяется физический метод. При этом методе электрический ток пропускается через промстоки, что приводит к выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. .

        А теперь члены экспертной группы расскажут нам о результатах химического анализа воды.

        В случае залпового сброса в канализацию большого количества токсичных примесей (промышленных отходов или сточных вод) микроорганизмы в воде могут погибнуть. Чтобы этого не произошло, для промышленных предприятий разработаны специальные нормы содержания вредных веществ в сточных водах. Контроль за их соблюдением должна осуществлять специальная единая общегородская химическая лаборатория очистных сооружений, которой у нас нет по финансовым причинам. Но некоторые предприятия нашего города имеют свои химические лаборатории. Здесь проводят анализы воды на кислотность, щелочность, на содержание хлорид и нитрат анионов и катионов тяжелых металлов. В крупных лабораториях такие анализы делают с помощью сложных приборов – АНАЛИЗАТОРОВ. Используя реактивы и оборудование школьной лаборатории, можно тоже провести анализ воды, конечно, менее углубленный.

        А теперь проведем несколько опытов, результаты которых должны будут подтвердить нам факт загрязнения промышленных сточных вод. Возьмем образец вод, взятой со станции очистки, и исследуем ее на кислотность и щелочность среды, наличие нефтепродуктов, ионов хлора, сульфат ионов и т.д. Я предлагаю всем членам экологического комитета выполнить эту задачу и убедиться, сравнив полученные результаты в правильности вывода экспертной группы, которая провела химический анализ воды ранее. ВНИМАНИЕ! При помощи универсальной индикаторной бумажки исследуем рН среды (приближенное значение рН пробы воды можно получить, погрузив конец полоски в образец воды на 1-5 минут, вынув полоску из пробы, нужно сравнить ее со шкалой, изображенной в памятке). Теперь выполним опыты, подтверждающие наличие в сточной воде ионов хлора, обнаруживая их с помощью реактива AgNO₃ . Условимся сразу, Вы конечно понимаете, что определить точное количество хлоридов мы не можем, но для нас важен сам факт выпадения осадка, который свидетельствует о наличии данных ионов (это может быть слабая, сильная и т.д. муть). Основными источниками загрязнения промышленных сточных вод являются сульфаты,, исследуем образец воды на наличие сульфатов при помощи BaCl₂ .

        О наличии примесей нефтепродуктов мы можем судить по наличию радужной пленки на поверхности воды, или по масляному пятну, которое образуется на фильтрованной бумаге после высыхания капли воды.

        В заключении хочу сказать, что все предприятии нашего города имеют свои очистные сооружения в виде различных нефтеловушек, отстойников, войлочных фильтров. Но эти  сооружения не могут в полной мере решить проблему защиты водоемов от загрязнения, и это мы могли с Вами наблюдать на экскурсии. Чтобы сохранить воду чистой, надо перестать рассматривать водоемы как резервуары для отбросов.

        На крупных предприятиях эта проблема может быть решена посредством перехода на замкнутую систему водоснабжения или бессточную технологию, т.е. технологию, при которой на предприятии осуществляется оборот использованной и затем очищенной воды, а из внешних водных источников только пополняются ее потери.

        Сейчас уже не только проектируют, но и строят предприятия, на которых полностью ликвидирован сброс сточных вод. Особенно это важно для предприятий химической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. На некоторых из них уже сейчас использование оборотной воды составляет более 80%.

        В г. Черняховске на замкнутую систему водообеспечения не перешло ни одно предприятие.

        В целях сохранения чистоты окружающей среды необходимо, чтобы в ближайшие годы все предприятие, особенно расположенные в густонаселенных районах страны, перешли на комплексную малоотходную или безотходную технологию переработки сырья.

        Хотелось бы, чтобы Вы поняли, что проблема охраны и очистки воды с каждым годом становится острее. Не исключено, что в ближайшем будущем кому-то из Вас здесь сидящих, придется решать вопросы экологии нашего города, района, области.

        Для закрепления материала предлагаю Вам несколько задач, связанных с различными экологическими ситуациями.

ЗАДАЧА №1. Один из путей защиты биосферы от загрязнения – очистка сточных вод на промышленных предприятиях. Современные очистные сооружения достаточны эффективные, но дорого стоят. Будучи директором крупного завода и имея в своем распоряжении значительную сумму денег, как Вы поступите:

1. положите деньги в банк для уплаты штрафов за загрязнение природной среды;

2. вложите деньги в строительство очистных сооружений;

3. часть денег вложите в расширение производства, а часть используете на расширение зарплаты рабочим?

ЗАДАЧА №2. Вычислите объем чистой воды, которая бесцельно расходуется при плохо закрытом кране за час и за сутки, если стакан (250 мл) наполняется за минуту? (Ответ: 15 л за 1 час, 360 л за сутки).

А теперь подведем итоги заседания экологического комитета.

        Мы пришли к выводу, что дома, в школе, во время отдыха, особенно на природе, а в будущем на производстве – необходимо бережно относится к воде и рационально ее использовать.

        Определим основные пункты нашей ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ:

1. ВОДА – бесценный природный дар, необходимый для жизни всего живого на Земле.

2. Пресной воды на Земле совсем немного (примерно 2% от общей массы).

3. На предприятиях следует внедрять малоотходные технологии и замкнутые системы водоиспользования, предусматривать уменьшение выбросов в атмосферу, водоемы, на открытее участки почвы, а также строительство очистных сооружений.

4. Нельзя сливать неочищенные сточные воды промышленных предприятий и животноводческих ферм в закрытые водоемы.

5. За нарушение водопользования человек несет ответственность, предусмотренную законодательством РФ.

Наше заседание я хочу закончить словами :

        Сегодня мы достигли таких вершин цивилизации, когда человек должен быть не только «потребителем» природы, но и ее покровителем, ее сотворцом. Сегодня уже не только мы зависим от природы, а и она от нас. Нашей волей и нашим разумом – этим величайшим даром Времени и Пространства, той же Природы и Истории – мы должны противостоять нарушения экологического равновесия.

Не наноси вреда земной красе.

Земля тогда на нас не обижается,

Когда дома отражены в росе,

А в окнах их ромашки отражаются

Что такое распределенный источник загрязнения атмосферы

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. 
Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. 
Естественные источники загрязнения бывают распределёнными, например, выпадение космической пыли и т.п. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.
Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.  

В чем заключается проблема возникновения озоновых дыр

Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.
Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 10⁵ молекул озона, одна молекула оксидов азота – до 10 молекул.
Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,1 % общей массы газов соединения NО и NО₂; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Состав выхлопных газов космических систем (т) на высоте О...50 км приведен ниже:

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.
По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 2005г. достигло 0,4... 1 %; к 2008 г. ожидается 3 %, к2050 г.– 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20–70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на 8...10 % общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд. т. Заметим, что один запуск космической системы «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 10⁷ т озона.
В результате антропогенного воздействия на атмосферу возможны следующие негативные последствия:
– превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, NO₂, SO₂, СnНm, бенз(а)пирена, свинца, бензола и др.) в городах и населенных пунктах;
– образование смога при интенсивных выбросах NO_x, С_nН_m;
– выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах SO_x, NO_x;
– появление парникового эффекта при повышенном содержании СО₂, NO_x, Оз, СН₄, Н₂О и пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли;
– разрушение озонового слоя при поступлении NO_x и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения.
Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20—25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.
Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние десять лет концентрация озонового слоя снизилась на 4—6% в зимнее время и на 3% — в летнее.
В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается увеличение заболевания людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.
Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.
Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озоновый слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.
По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США— 30,85%, Япония— 12,42%, Великобритания — 8,62% и Россия — 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км², Япония — 3 млн км², что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.
Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли.

БПК – это химический показатель загрязнения воды

БПК расшифровывается как биохимическое потребление кислорода.
Формализованный суммарный показатель химического загрязнения БПК применяется для совокупной оценки опасных уровней химического загрязнения воды в случае выявления нескольких загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих ПДК.

Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населённых пунктах изложены в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01–86, а также с руководством по контролю загрязнения атмосферы РД

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляется на постах. Постом наблюдения является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами.

Устанавливаются посты наблюдений трёх категорий: стационарные, маршрутные, передвижные (подфакельные). Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха, когда невозможно установить стационарный пост или необходимо более детально изучить состояние загрязнения воздуха в отдельных районах, например в новых жилых районах.

Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб поддымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника промышленных выбросов.

Число постов и их размещение определяется с учётом численности населения, площади населённого пункта и рельефа местности, а также развития промышленности, сети магистралей с интенсивным транспортным движением и их расположением по территории города, рассредаточенности мест отдыха и курортных зон.

Одновременно с отбором проб воздуха определяют следующие метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температуру воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности.

Перечень веществ для измерения на стационарных, маршрутных постах и при подфакельных наблюдениях устанавливается на основе сведений о составе и характере выбросов от источника загрязнения в городе и метеорологических условий рассеивания примесей. Определяются вещества, которые выбрасываются предприятиями города, и оценивается возможность превышения ПДК этих веществ. В результате составляется список приоритетных веществ, подлежащих контролю в первую очередь. Как правило, на опорных стационарных постах организуются наблюдения за содержанием основных загрязняющих веществ: пыли, диоксида серы, оксида углерода, оксида и диоксида азота, а также за специфическими веществами, которые характерны для промышленных выбросов многих предприятий данного города (населённого пункта).

При определении приземной концентрации примеси в атмосфере отбор проб и измерение концентрации примеси проводятся на высоте 1,5…3,5 м от поверхности земли. Продолжительность отбора проб воздуха для

определения среднесуточных концентраций загрязняющих веществ при дискретных наблюдениях по полной программе составляет 20…30 мин, при непрерывном отборе – 24 ч. Продолжительность метеорологических наблюдений составляет 10 мин.

В г. Тамбове существуют три стационарных поста наблюдения: на территории областной больницы (юговосточная часть города), в западной части города и на территории кардиологического санатория (южная часть города). Планируется открытие четвёртого стационарного поста наблюдения в северной части города. Контроль состояния загрязнения атмосферного воздуха в г. Тамбове осуществляется по следующим примесям: пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, фенол, аммиак.

В табл. 2.1 приведены характеристики загрязнения атмосферы в г. Тамбове за июнь 2009 г. Из полученных

результатов следует, что загрязнённость воздуха диоксидом серы, диоксидом азота, оксидом азота, аммиаком, фенолом не превышает предельно допустимых норм. Однако уровень загрязнённости атмосферы в июне по сравнению с маем повысился по фенолу, оксиду азота, аммиаку. По остальным ингредиентам остался без изменения. Анализ метеорологических наблюдений показал, что в июне 2009 г. среднемесячная температура воздуха составила 20 С, что на 1 С выше нормы. Сумма осадков за месяц составила 87 мм. Кислотность атмосферных осадков находилась в пределах рН = 4,29…6,30. Среднемесячная величина гамма фона составила 13 мкр/ч.

Существенным этапом санитарно-химических исследований воздушной среды рабочей зоны является отбор пробы воздуха для определения содержания микропримесей токсичных соединений. Результаты самого точного и тщательно выполненного анализа теряют смысл в случае неправильной подготовки к отбору пробы и неверного его выполнения. Поэтому при разработке методов контроля этому этапу уделяют большое внимание. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны предприятий народного хозяйства изложены в соответствии с ГОСТ 12.1.005–88. Стандарт устанавливает общие санитарно-гигиенические требования к показателям микроклимата и допустимому содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит систематическому контролю для предупреждения возможности превышения предельно допустимых концентраций – максимально разовых рабочей зоны (ПДКмр.рз) и среднесменных рабочей зоны (ПДКсс.рз).

Пробы воздуха следует отбирать на местах постоянного и временного пребывания работающих, при характерных производственных условиях с учётом особенностей технологического процесса (непрерывный, периодический), температурного режима, количества выделяющихся химических веществ; физико-химических свойств контролируемых веществ, их агрегатного состояния в воздухе, летучести, давления паров и возможности их превращения (окисление, гидролиз, деструкция и др.); температуры и влажности окружающей среды; класса опасности и биологического действия химического соединения.

При наличии в воздухе нескольких химических веществ или сложных многокомпонентных смесей неизвестного состава необходимо предварительно провести идентификацию смесей и определить приоритетные – наиболее опасные и характерные компоненты, на которые следует ориентироваться при оценке состояния воздушной среды.

2.1. Характеристики загрязнения атмосферы

* Данные представлены Тамбовским областным центром по гидрометеорологии и экологическому мониторингу.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них в воздухе к их ПДК не должна превышать единицы.

Контроль за соблюдением ПДКмр.рз  и ОБУВ проводят при непрерывном или последовательном отборе в течение 15 мин в любой точке рабочей зоны при условии достижения предела обнаружения определяемого вещества. Если предел обнаружения метода анализа даёт возможность в течение 15 мин отобрать не одну, а несколько проб воздуха, то нужно определить среднее значение из результатов отобранных проб за указанный период времени. Если данным методом невозможно обнаружить вещество на уровне 0,5 ПДКмр за 15 мин, допускается увеличение продолжительности отбора проб до 30 мин.

Если стадия технологического процесса настолько коротка, что нельзя отобрать в одну пробу необходимое для анализа количество вещества, то отбор проб в эту же концентрационную трубку (фильтр) или поглотительный прибор необходимо продолжить при повторении операции.

При санитарно-гигиенических исследованиях производственной атмосферы с длительными стадиями технологического процесса отбор проб необходимо проводить с учётом начала, середины и конца процесса, а также с учётом продолжительности выделения наибольшего количества токсичных веществ.

Для получения достоверных результатов при санитарно-химических исследованиях воздушной среды в любой точке на каждой стадии технологического процесса или отдельной операции должно быть последовательно отобрано не менее пяти проб воздуха. Вычисляют среднее арифметическое значение (концентрация с, мг/м3) и доверительный интервал (ε, \%):

с = (с1 + с2 + с3 + с4 + с5) / 5;

ε = (сmax – сmin) ⋅ 75 / с,

где с1, ..., с5 – концентрация в отдельных пробах; сmax – максимальная концентрация в отобранных пробах; сmin –

минимальная концентрация в отобранных пробах.

Если полученное значение доверительного интервала равно или меньше 25 \%, то значение средней арифметической считается достоверным. Если вычисленный доверительный интервал превышает 25 \%, должны быть отобраны дополнительные пробы.

Полученный результат сравнивают с величинами ПДКмр.рз, приведёнными в ГОСТ 12.1.005–88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», ГН 2.2.5.1313–03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны», ГН 2.2.5.1314–03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».

Выбор мест отбора проб воздуха. В новых или ранее неизученных в гигиеническом плане производствах, воздушная среда, которая может загрязняться токсическими веществами, санитарный контроль следует проводить преимущественно на всех рабочих местах с постоянным и временным пребыванием работающих.

На основе данных по исследованию загрязненности воздуха рабочей зоны в комплексе с данными по оценке технологического процесса, оборудования, вентиляционных устройств определяют наиболее неблагоприятные в санитарно-гигиеническом отношении рабочие места, на которых в дальнейшем отбирают пробы воздуха.

Санитарный  контроль загрязнений воздушной среды осуществляют выборочно на отдельных рабочих местах, стадиях или операциях, если на обследуемом участке, характеризующемся постоянством технологического процесса, достаточно идентичное оборудование или одинаковые рабочие места, на которых выполняют одни и те же операции. При этом отбор проб следует проводить на рабочих местах, расположенных в центре и по периферии помещения или на открытой площадке с оборудованием. При выборе точек отбора проб основное внимание следует уделять рабочим местам по основным профессиям.

Пробы отбирают с учётом технологических операций, при которых возможно наибольшее выделение в воздух рабочей зоны вредных веществ, например: у аппаратуры и агрегатов в период наиболее активных химических и термических процессов (электрохимических, пиролитических и др.); на участках загрузки и выгрузки веществ, затаривания продукции; на участках транспортировки, размола и сушки сыпучих, пылящих материалов; в местах наиболее вероятных источников выделения при перекачке жидкостей и газов (насосные, компрессорные) и др.; в местах отбора технологических проб, необходимых для анализа; на участках, плохо вентилируемых, необходимо проводить санитарно-химический анализ воздуха рабочей зоны на основных местах пребывания работающих в период проведения планового ремонта технологического, санитарно-технического и другого оборудования, если эти операции могут сопровождаться выделением вредных веществ, в период реконструкции, если при этом часть оборудования продолжает эксплуатироваться.

Периодичность отбора проб воздуха для каждого вещества в каждой точке устанавливают в зависимости от характера технологического процесса (непрерывного, периодического), класса опасности и характера биологического действия производственной среды, уровня загрязнения, времени пребывания обслуживающего персонала на рабочем месте.

При возможном поступлении в воздух рабочей зоны производственных помещений вредных веществ с остронаправленным механизмом действия пробы следует отбирать с применением систем автоматических приборов. При отсутствии приборов непрерывного контроля при согласовании с органами санитарного надзора до-

пускается в качестве временной меры периодический отбор проб воздуха для определения вещества с остронаправленным механизмом действия. Для остальных веществ периодичность контроля следует устанавливать в зависимости от класса опасности вредного вещества:  для веществ I класса опасности – не реже одного раза в

10 дней; для веществ II класса – не реже одного раза в месяц; для веществ III и IV классов – не реже одного раза в квартал.

В зависимости от конкретных условий производства периодичность контроля может быть изменена по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой.

Контроль за соблюдением среднесменных концентраций предусмотрен для веществ, которые имеют соответствующий норматив – ПДКсс.рз  для характеристики уровня среднесменных концентраций, воздействующих на рабочих одной профессиональной группы, необходимо провести обследование не менее пяти человеко-смен. Среднесменную концентрацию в зоне дыхания работающих измеряют приборами индивидуального контроля при непрерывном или последовательном отборе проб воздуха в течение всей смены или не менее 75 \% её продолжительности.

Продолжительность отбора одной пробы и число проб за смену зависят от методики и концентрации токсического вещества в воздухе. В некоторых случаях среднесменную концентрацию сcc (мг/м3) вычисляют по результатам разовых измерений на отдельных местах пребывания рабочих с учётом хронометражных данных и рассчитывают по формуле:

ссс = (с1t1 + с2t2 + ... + сntn) / (t1 + t2 + ... + tn),

где с1, с2, сn  – среднеарифметические значения разовых измерений концентраций вредных веществ на отдельных стадиях технологического процесса, мг/м3; t1, t2, tn  – продолжительность отдельных стадий технологического процесса, мин.

В настоящее время для измерения среднесменных концентраций химических веществ разработано новое устройство – пассивный дозиметр.

Выбор способа отбора обычно определяется природой анализируемых веществ, наличием сопутствующих примесей и другими факторами. Для обоснованного выбора способа отбора проб необходимо иметь чёткое представление о возможных формах нахождения токсических примесей в воздухе. Микропримеси вредных веществ в воздухе могут находиться в виде газов (аммиак, дивинил, озон и др.), в виде паров – преимущественно

вещества, представляющие собой жидкость с температурой кипения до 230 – 250 С (ароматические хлорированные и алифатические углеводороды, низшие ациклические спирты, кислоты и др.), а также некоторые твёрдые вещества,  обладающие высокой летучестью (йод, нафталин, фенол). Иногда вещества могут находиться в

воздухе одновременно в виде паров и аэрозолей. Это преимущественно жидкости с высокой температурой кипения (дибутилфталат, диметилтерефталат, капролактам и др.). Попадая в воздух, их пары конденсируются с образованием аэрозоля конденсации.

Аэрозоли конденсации образуются также при некоторых химических реакциях, приводящих к появлению новых жидких или твёрдых фаз. Например, при взаимодействии триоксида серы (серного ангидрида) с влагой образуется туман серной кислоты; тетрахлорид титана с влагой воздуха образует туман диоксида титана; аммиак и хлороводород образуют туман хлорида аммония. Конденсационное происхождение имеют также аэрозоли, образующиеся при сварочных работах и других высокотемпературных процессах, сопровождающихся расплавлением и испарением металлов. Например, свинец, поступающий в воздушную среду в виде паров при нагреве

свинца и его сплавов до температуры выше 400 С, в воздухе рабочей зоны находится в виде аэрозоля конденсации.

Наряду с аэрозолями конденсации в различных производственных процессах (например, при механическом измельчении твёрдых веществ и распылении жидкостей) образуются аэрозоли дезинтеграции с более грубой дисперсностью. Причём при значительной летучести дисперсной фазы аэрозоля возможно одновременное

присутствие аэрозоля и паров (пульверизационная окраска изделий).

Правильное установление агрегатного состояния вредного вещества в воздухе способствует правильному выбору фильтров и сорбентов и уменьшению погрешности определения, связанной с пробоотбором.

При проведении санитарно-химических исследований на производстве пробы воздуха отбирают преимущественно аспирационным способом путём пропускания исследуемого воздуха через поглотительную систему (жидкая поглотительная среда, твёрдые сорбенты или фильтрующие материалы). Минимальная концентрация вещества, поддающаяся чёткому и надёжному определению, зависит от количества отбираемого воздуха. Аспирация излишних объёмов воздуха приводит к неоправданным потерям рабочего времени, при недостаточном объёме воздуха снижается точность анализа, а иногда вообще оказывается невозможным проведение количественных определений.

Оптимальный объём воздуха V, необходимый для определения токсической примеси с заданной точностью, можно рассчитать по следующей формуле:

V = aV0 / VnKCПДК,

где а – нижний предел обнаружения в анализируемом объёме пробы, мкг; V0 – общий объём пробы, см3; Vn – объём пробы, взятой для анализа, см3; СПДК  – предельно допустимая концентрация, мг/м3; K – коэффициент, соответствующий долям ПДК (1/4, 1/2, 1 ПДК и т.д.).