Середовища. Характер забруднення

Найбільші забруднення відбуваються у місцях видобутку корисних копалин і в будівництві. Виробництво будівельних конструкцій та матеріалів являє собою сукупність складних технологічних процесів, пов’язаних з перетворенням сировини в різні стани і з різними фізико-механічними властивостями, а також з використанням різного ступеня складності технологічного обладнання та допоміжних механізмів. У багатьох випадках ці процеси супроводжуються виділенням великої кількості полідисперсного пилу, шкідливих газів та інших забруднень. До таких технологічних процесів відносяться завантаження, перевантаження та розвантаження сипучих матері-алів, їх сортування, подрібнення, транспортування, змішування, формування і пакування.

Підвищене виділення пилу спостерігається при виробництві бетонної суміші у змішувальному відділенні – до п’яти гранично допустимих концентрацій (ГДК). Для арматурних цехів, а також цехів з виробництва нестандартних металевих конструкцій характерні пил металів та їх окалин, зварювальні аерозолі двоокису вуглецю та марганцю. Пил металів та їх окалин, що виділяється при холодній обробці металу, незначно перевищує санітарні норми.

При технологічному процесі виробництва силікатної цегли підвищене виділення пилу спостерігається при завантаженні вапняку й піску кранами, дозуванні їх на стрічковому конвеєрі, транспортуванні, сортуванні, грохоченні, змішуванні, при пересуванні. На робочих місцях у приміщеннях підготовки суміші запиленість перевищує санітарні норми від 2 до 20, у формувальному цеху – від 2 до 5 разів.

При виробництві кераміки й глиняної цегли пиловиділення перевищує ГДК на складах глини в 1,5-2,5, піску – 5-7, сумішоприготувальному цеху – 12-15 разів, а у відділенні помелу шамоту запиленість досягає 30-32 ГДК. На ділянці навантаження та розвантаження запиленість у 2-3 рази перевищує допустимі концентрації.

У цехах сушіння та випалювання в основному виділяється оксид вуглецю – відповідно до 1,5-2 і до 3-4 ГДК, сучасний ангідрид – відповідно 1,5 і 2-3 ГДК.

Основне пиловиділення при виробництві мінеральної вати на перевищує санітарні норми у 40-70 разів, на дільниці печей – у 10-20, формування мінеральної вати – у 5-10 разів. Концентрації фенолу, аміаку, формальдегіду перевищують санітарні норми приблизно однаково – до 1,5-2 разів. Вироб-ництво деревоволокнистих плит пов’язане з виділенням таких самих шкідливих речовин. На дільниці технологічної лінії з обробки щепи парою і деревної маси, у відливній машині, при пресуванні плит, їх гартуванні та зволоженні виділяються гази, що перевищують ГДК у 1,2-1,5 раза. На дільниці механічної обробки деревоволокнистих плит концентрація перевищує ГДК у 1,3-1,6 раза. При різанні, фрезуванні, шліфуванні деревини повітря біля робочого місця забруднюється полідисперсним деревним пилом, концентрація якого перевищує санітарні норми у 1,5-3 раза, іноді – до 5-10 разів. Виробництво цементу, вапняку, доломіту, інертних матеріалів супроводжується на окремих ділянках особливо сильним пиловиділенням, що перевищує ГДК у 5-10 разів, а в деяких випадках – до кількох десятків і навіть сотень разів.

Виробництву будівельних конструкцій і матеріалів на окремих дільницях властиве підвищене виділення пари й теплоти. На деяких робочих місцях влітку температура досягає 30-40 С, у той же час є робочі місця, де взимку температура буває мінусовою. Існують дільниці з підвищеною (85-95%) й дуже малою (25-30%) вологістю, сильними протягами.

Джерелами антропогенного забруднення середовища є виробники енергії (ТЕС, АЕС, ГРЕС, сотні тисяч котельних), усі промислові об’єкти (в першу чергу металургійні, хімічні, нафтопереробні, цементні, целюлозно-паперові) екстенсивне, перехімізоване сільськогосподарське виробництво, військова промисловість і військові об’єкти, автотранспорт, гірниче виробництво. Вони забруднюють довкілля сотнями токсичних речовин, шкідливими фізичними полями, шумами, вібраціями.

З розвитком хімії, металургії, енергетики й машинобудування, з появою сотень нових синтетичних та мінеральних речовин не відбувається природного самоочищення середовища.

У результаті спалювання паливних ресурсів в атмосферу планети щорічно викидається понад 22 млрд. т двоокису вуглецю і понад 150 млн. т сірчаного газу. Внаслідок спалювання великої кількості твердого палива (переважно вугілля) поблизу металургійних центрів нагромаджуються також такі шкідливі речовини, як хлорвуглеводні, діоксин, вуглеводні, що мають мутагенні та канцерогенні властивості й переносяться з димом на відстані десятки й сотні кілометрів. Забруднення довкілля постійно підвищується через зростаючу токсичність промислових і побутових відходів.

Збитки від відходів – це не тільки величезні площі землі, зайнятої звалищами, териконами, шлакосховищами, а й смертельні дози різних токсикантів, що роками розносяться дощовими водами, а також дим й пил від них.

Здавалося б, це дрібниця – биті люмінесцентні лампи на звалищах. Але кожна така лампа містить 150 мг ртуті, яка здатна отруїти на рівні ГДК близько 500 м³ повітря.

Сьогодні в Україні існує багато сотень районів, ділянок і об’єктів, де у воді, повітрі й ґрунтах внаслідок аварій, випробувань, витікання значно перевищені ГДК різних нафтопродуктів – теж дуже шкідливих речовин. Це райони аеродромів і їх нафтобаз, території всіх інших нафтобаз, нафтосховищ тощо. У разі надходження до водойм нафтопродукти створюють на водній поверхні тонку стійку плівку, яка утруднює процеси обміну, кругообміну речовин в екосистемах.

До основних антропогенних забруднювачів довкілля, крім шкідливих речовин, що викидаються промисловими підприємствами, пестицидів і мінеральних добрив, які застосовуються в сільському господарстві, забруднень від транспорту, належать також різні шуми від виробництв, транспорту, іонізуюче випромінювання, вібрації, світло-теплові впливи.

Більш шкідливими газовими забруднювачами є сірчаний і сірчистий ангідриди, окиси азоту, бензопірен, аміак, сполуки хлору, фтору, окиси вуглецю. Серед твердих часток промислових димів найпоширенішими є частки вугілля, золи, сульфатів і сульфідів металів.

o Види забруднювачів

До головних видів забруднень навколишнього середовища належать: механічні домішки (пил, попіл, шлаки, будівельне сміття тощо).

Хімічні забруднення – тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи й сполуки штучного походження, які надходять у біосферу, порушуючи встановлені природою процеси кругообігу речовини й енергії.

Біологічні забруднення – це різні організми, що з’явилися завдяки життєдіяльності людства – бактеріологічна зброя, нові віруси.

Фізичне забруднення – це зміни теплових, електричних, радіаційних, світлових полів у природному середовищі, шуми, вібрації, гравітаційні сили, спричинені людиною. За іншою класифікацією всі антропогенні забруднення поділяють на дві великі групи – матеріальні й енергетичні.

До першої групи належать такі:

атмосферні забруднення (газоподібні, пилоподібні, у вигляді туману й змішані);

стічні води (оборотні, умовно чисті й забруднені, зі значним перевищенням концентрації шкідливих речовин);

тверді відходи (токсичні й нетоксичні).

До другої групи віднесені теплові викиди, шуми, вібрації, ультразвук й інфразвук, електромагнітні поля, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове випромінювання, електромагнітне випромінювання.

Під стійкими антропогенними забруднювачами розуміють такі, що довго не зникають, не знищуються самостійно природою (різні пластмаси, поліетилени, деякі метали тощо).

Нестійкі забруднювачі – ті, що негативно діють короткий час і розкладаються, розчиняються чи знищуються в екосистемах завдяки природним фізико-хімічним або біохімічним процесам.

Під навмисним забрудненням розуміють цілеспрямоване знищення лісів, використання родючих земель і пасовиськ під забудову, утворення внаслідок діяльності людини кар’єрів, неправильне використання поверхневих і підземних вод, мінеральних ресурсів, вилов риби та ін.

Супутні забруднення – це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери окремих районів та планети в цілому від комплексного негативного впливу антропогенної діяльності (знепустелювання, висихання боліт, озер морів, поява кислотних дощів, потепління клімату через “парниковий” ефект, зменшення озонового шару).

Рис. 3 – Принципова схема техногенного впливу на навколишнє середовище

o Вплив забруднювачів на здоров’я людини

Серед виробничих отрут найбільш поширеними є метали. У промисловості використовують переважно важкі метали: свинець, ртуть, цинк, марганець, хром, нікель, кадмій та ін. З швидким розвитком техніки почалося впровадження також інших металів і сплавів: легких (берилій, літій), тугоплавких (ванадій, титан), розсіяних (талій, селен), рідкоземельних (цезій, ірідій).

У виробничих умовах метали зустрічаються в різних сполуках. Рідкі метали найчастіше діють на організм у вигляді аерозолів, дезінтеграцій та конденсацій. Вологі метали є загальнопротоплазматичними отрутами, що водночас мають вибіркову дію.

Характерною особливістю важких металів після потрапляння до орагнізму є їх нерівномірний розподіл між клітинами й тканинами.

Виділяючись через сечові шляхи, слизові оболонки травного каналу і різні залози, деякі метали спричиняють у них паталогічні зміни (наприклад, свинець та його сполуки є протоплазматичними отрутами, які діють на всі органи і системи організму людини і зумовлюють особливо великі зміни у нервовій системі).

Розглянемо вплив деяких будівельних матеріалів на самопочуття людини.

Один з найпоширеніших хімічних канцерогенів у навколишньому середовищі – ароматичний вуглеводень бензапірен, який утворюється внаслідок високотемпературних процесів термічної обробки органічної сировини, неповного згоряння. Так, підвищення концентрації бензапірену в повітрі на кожен нанограм в 1 м³ підвищує захворюваність на рак на 0,4 на 100 тис. населення.

Матеріали для покриття типу фарб чи килимових виробів, текстильні товари, піноізоляційні матеріали. Основними об’єктами гострого впливу формальдегіду є кон’юнктива ока й дихальні шляхи. Приблизно в тих самих концентраціях відмічено ушкоджуючу дію запаху цієї речовини.

Відмічають підвищення частоти захворювань на бронхогенний рак легень внаслідок відкладання сполук радону. Він може також надходити до кісткового мозку.

Азбест, який має ізоляційні й протипожежні властивості, використовують у різноманітній продукції у вигляді термоізоляційного матеріалу, акустичних покриттів, що напиляються на металеві сітки, полум’ягасників у вигляді азбоцементу, вінілазбестових покриттів для підлоги тощо. При цьому може відбуватися безперервний вихід азбестових волокон у повітря приміщень. Азбест спричиняє різні захворювання – від азбестозу до бронхогенного раку легень, особливо в осіб, які палять.

При виробництві будівельної цегли використовують дуже багато води, яка потрапляє у повітря разом зі шкідливими газами, парою.

o Засоби боротьби зі шкідливим впливом на довкілля

Очищення повітря від викидів сірчистого газу може здійснюватися при попередній обробці палива для видалення з нього сірки чи шляхом уловлювання сірчистого ангідриду з газів у очисних спорудах. При використанні вапнякового способу гази промивають у скрубері вапняковим молоком, яке реагує з SO₂.

Аміачний спосіб очищення газів від SO₂ буває циклічний і нециклічний. За циклічним способом попередньо ретельно очищають повітря від механічних домішок, охолоджують його до 35-40 С і пропускають через розчин сульфіду амонію. Нециклічним способом повітря очищають від сірчистого ангідриду, пропускаючи через розчин сульфату амонію.

Очищення викидів від оксидів азоту здійснюють за допомогою окислювальних методів, що ґрунтуються на попередньому окисленні NO₃ з наступним поглинанням NO₂ та N₂O₃ різними поглиначами. У промисловості використовують метод окислення NO у газовій фазі за допомогою кисню. Для каталітичного очищення найчастіше застосовуються каталізатори, які містять дорогоцінні метали. Як пальне використовують водень, природний і нафтовий гази, оксиди вуглецю та ін.

Вентиляційні викиди деяких виробництв, пов'язаних з фарбуванням та сушінням різних виробів, містять органічні речовини, концентрації яких значно перевищують ГДК для атмосферного повітря. Якщо ГДК розчинників у атмосферному повітрі, залежно від складу, не повинна перевищувати в середньому 0,6 мг/м³, то їх концентрації у вентиляційних викидах досягають 1...10 мг/м³. Для утилізації і знешкодження таких викидів використовують адсорбційний та окислювальний методи. Найбільш розповсюджений адсорбент при рекуперації легких розчинників – активоване вугілля. Як десорбуючі агенти застосовують гостру насичену чи перегріту водяну пару, пари органічних речовин та інертні гази. Як правило, вуглеадсорбційні установки для рекуперації легких розчинників сьогодні включають два адсорбери з нерухомим шаром активованого вугілля, які працюють періодично: в одному з них здійснюється очищення забрудненого повітря, а в другому – термічна регенерація.

При визначенні методів знешкодження найбільш розповсюджених у будівельній індустрії токсичних газів потрібно враховувати, що це гази неоднакові за своїми фізико-хімічними властивостями, тому для їх уловлювання не можуть бути використані якісь одні методи очищення. В умовах підприємств промисловості будівельних матеріалів при невеликих об'ємах очищуваних газів раціональним є термічне знешкодження прямим спалюванням в автономних топках. Методи каталітичного окислення доцільно застосовувати при очищенні порівняно невеликих об'ємів газів, невисокому вмісті в них токсичних інгредієнтів, при ретельному очищенні від пилу і смол.

На підприємствах мінеральних добрив гази, що містять значну кількість оксиду вуглецю та сірчистого ангідриду, доцільно знешкоджувати нейтралізацією оксиду вуглецю шляхом високотемпературного спалювання у полум'ї газових горілок. Методи високотемпературного спалювання газів в печах дають перевагу при очищенні газів з високим вмістом в них баласту, а також мінеральних домішок.

Рис. 4 – Принципова модель управління якістю навколишнього середовища

Застосування вогневого методу зневоднення промислових викидів дістало розповсюдження у виробництві червоної глиняної цегли.

Існують ще й інші види очищення викидів у промисловості будівельних матеріалів, такі як очищення вентиляційних викидів від пилу, очищення викидів від окису вуглецю, способи очищення повітря від шкідливих домішок, аеродинамічне пиловиділення та очищення пилових викидів, захист виробничої техносфери від зварювання та інших аерозолів.

Запитання для самоконтролю знань:

Які види забруднень навколишнього середовища можливі при виробництві будівельних матеріалів?

У чому полягають збитки від відходів виробництва?

Що таке хімічні, біологічні та фізичні забруднення?

Які методи очищення викидів від забруднювачів ви знаєте?

Список літератури

Системы технологий: Уч. пособие /Под ред. проф. П.Д.Дудко. – 2-е изд., перераб., доп. – Харьков: ООО „Изд. „Бургун книга”, 2003.

Управление качеством: Уч. пособие /И.И.Мазур, В.Д.Шапиро. – М.: Высш. шк., 2003.

В.А.Лапидус. Всеобщее качество (ТQM) в российских компаниях. – М.: ОАО „ Типография „Новости”, 2000.

Г.Д.Крылова. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2001.

Н.П.Гончарова. Новые технологические системы: Качество, потребность, эффективность – К: Наукова думка, 1989.

Стандартизация и сертификация в сфере услуг /Под ред. В.А.Ракова – М.: Мастерство, 2002.

Технологія будівельного виробництва: Підручник /В.К.Черненко, М.Г.Ярмоленко, Г.М.Батура та ін. – К.: Вища шк., 2002.

Навчальне видання

Конспект лекцій з курсу “Системи технологій” (для студентів 1-3 курсу усіх форм навчання спеціальностей 6.050107 “Економіка підприємства”, 6.050201 “Менеджмент організацій”)

Укладачі Шаповал Світлана Володимирівна

Морковська Наталія Георгіївна

Відповідальний за випуск О.В.Кондращенко

Редактор М.З.Аляб’єв

План 2005, поз 79