Визначення концентрації шкідливих речовин

ТА ОЦІНКА ЯКОСТІ ПОВІТРЯ

Важливими величинами, які характеризують вплив шкідливих речовин на людину та живі організми, є гранично допустимі концентрації (ГДК) цих речовин в повітрі. Так, ГДК_мр і ГДК_сд встановлюються для населених міст

і при їх розрахунку враховують стан здоров’я людей, що піддаються дії шкідливих речовин. Значення ГДК деяких шкідливих речовин в повітрі наведені у табл. 2.1.

Для оцінки дії забруднювачів на організм людини використовується безрозмірний параметр q, який показує, на скільки фактична концентрація перевищує норматив:

, (2.1)

де С - фактична концентрація домішок у повітрі, мг/м³.

Таблиця 2.1 – Гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин

у повітрі, мг/м ³

Забруднююча речовина	ГДКрз	ГДКмр	ГДКсд
Азоту діоксид	5,0	0,085	0,04
Азоту оксид	30,0	0,6	0,06
Аміак	20,0	0,2	0,04
Ацетон		0,35	0,35
Бензин		5,0	1,5
Бензол	5,0	1,5	0,1
Метиловий спирт	5,0	1,0	0,5
Озон		0,16	0,03
Пил нетоксичний		0,3	0,1
Сажа (кіптява)	4,0	0,15	0,05
Сірководень		0,008	0,008
Сірковуглець	-	0,03	0,005
Сірки діоксид		0,5	0,05
Вуглецю оксид		5,0	3,0
Фенол	0,3	0,01	0,003
Формальдегід	0,5	0,035	0,003

Якщо в атмосферному повітрі одночасно сумісно присутні декілька (n) речовин, що володіють сумарною дією, тобто односпрямованою шкідливою дією, величина q визначається за формулою:

(2.2)

де С₁, С₂…С_n – фактичні (розрахункові або вимірюванні) концентрації шкідливих речовин у повітрі, мг/м³.

2.1 Приклади розв’язання задач

Приклад 2.1.1. Якою може бути концентрація СО у повітрі житлового району, якщо концентрація в цьому повітрі SO₂ складає 0,02 мг/м ³,

а концентрація Н₂S – 0,001 мг/м ³, щоб повітряна суміш була безпечною для людини?

Розв’язання. На підставі формули (2.2) виражаємо можливу концентрацію СО:

тоді:

мг/м³

Із проведених розрахунків видно, що з урахуванням сумарної дії декількох шкідливих речовин повітря, концентрація СО не повинна перевищувати 1,2 мг/м ³, що нижче ГДК_сд.

Приклад 2.1.2. У виробниче приміщення заводу з виробництва формальдегіду внаслідок розгерметизації обладнання потрапляє 15 м³/хв виробничих газів з концентрацією метанолу 100 мг/м³. Через який час у приміщенні буде спостерігатись перевищення значення ГДК_рз метанолу, про що сповістить сигналізація, якщо розміри виробничого приміщення складають 110м×15м×5м?

Розв’язання. 1. Знаходимо об’єм приміщення:

2. Знаходимо, яка маса метанолу може бути виділена у це приміщення, щоб концентрація його не перевищувала ГДК_рз:

мг

3. Знаходимо масу метанолу, яка виділиться в повітря протягом однієї хвилини за рахунок розгерметизації обладнання:

мг/хв.

4. Знаходимо час, через який буде досягнуто величина ГДК_рз:

хв.

Приклад 2.1.3. Газові викиди (V_г = 15 м³/год) проходять очистку в абсорбері від зважених речовин (ЗР), концентрація яких дорівнює 0,035 г/м³, за допомогою води, витрата якої становить 3 м³/год. Визначити, чи забезпечує очисна споруда необхідну ступінь очистки газів від ЗР (ГДК_зв = 3 мг/м³), якщо концентрація останніх у стічній воді після абсорберу дорівнює

0,16 г/м³ ? (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Схема абсорбера

Розв’язання. 1. Визначаємо масу ЗР, які надходять в абсорбер кожну годину:

m₁=V_г×С_г=15×35=525 мг/год

2. Визначаємо масу ЗР, що виводиться водою:

m₂=V_в×С_в=3×160=480 мг/год

3. Визначаємо масу ЗР, що виноситься з газовим потоком після абсорберу:

m=m₁-m₂=525-480=45 мг/год

4. Концентрація ЗР в очищеному газі становить:

мг/м³

2.2 Задачі для самостійного розв’язання

Задача 1. Чи буде небезпечною для людини короткочасна сумарна дія SO₂ і NO₂, якщо вони містяться у повітрі відповідно у таких концентраціях, мг/м³: SO₂ – 0,3; NO₂ – 0,06?

Задача 2. Чи буде небезпечною для людини короткочасна сумарна дія SO₂ і фенолу, якщо вони містяться у повітрі відповідно у таких концентраціях, мг/м³: SO₂ – 0,25; фенол – 0,0047?

Задача 3. Оцінити якість повітря, якщо відомо, що у ньому одночасно присутні пари фенолу з концентрацією 0,0018 мг/м³ і ацетону з концентрацією 0,165 мг/м³?

Задача 4. Оцінити якість повітря, якщо відомо, що у ньому одночасно присутні О₃ з концентрацією 0,0091 мг/м³; NO₂ з концентрацією 0,012 мг/м³

та формальдегід – 0,0015 мг/м³?

Задача 5. Оцінити якість повітря, якщо відомо, що у ньому одночасно присутні SO₂ з концентрацією 0,041мг/м³ і Н₂S з концентрацією 1,2 мкг/м³.

Задача 6 Оцінити якість повітря, якщо відомо, що у ньому одночасно присутні SO₂ з концентрацією 0,022 мг/м³ і NO₂ з концентрацією 0,028 мг/м³.

Задача 7. Оцінити якість повітря, якщо відомо, що у ньому одночасно присутні SO₂ з концентрацією 0,011 мг/м³; СО₂ з концентрацією 0,092 мг/м³; NO₂ з концентрацією 0,022 мг/м³ та фенол з концентрацією 1,0 мкг/м³.

Задача 8. Визначити сумарну токсичність тютюнового диму по основних токсичним компонентах, що присутні в його складі, в наступних концентраціях: СО – 35,4 г/м³; нікотин – 2,15 г/м³ (ГДК – 0,0185 мг/м³);

NO₂ – 785 мг/м³; НСN – 18,8 мг/м³ (ГДК – 0,01 мг/м³); 3,4-бензпірен – 17 мкг/м³ (ГДК - 0,001 мкг/м³).

Задача 9. Для санітарної обробки кухні використано один аерозольний балончик хлорофосу масою 200 г. Чи можна при цьому знаходитися в цьому приміщенні без шкоди для здоров’я, якщо ПДК по хлорофосу дорівнює

0,04 мг/м³, а площа кухні складає 10 м² при висоті до стелі 3,2 м?

Задача 10. В сушильній шафі, де висушують цинковий концентрат, внаслідок неповного згорання мазуту 0,01% його переходить у кіптяву і водень у співвідношенні 8:2. На форсунку подається 30 кг/год мазуту, при згоранні 1 кг якого утворюється 12 м³ продуктів згорання, а для зниження температури перед подачею у сушильну шафу проводять п’ятикратне розведення повітрям продуктів згорання. У скільки разів вміст сажі у димових газах перевищує ГДК_сд?

Задача 11. За рахунок пропускання трубопровода двигуна внутрішнього згорання частина газів, що містить 3,4-бензпірен, потрапляє у приміщення. Розміри приміщення 35×8×5 м. Скільки 3,4-бензпірена може бути виділено

у приміщення, щоб в ньому було можна безпечно працювати?

Задача 12. Димові гази, що містять 0,04 % SO₂ (по об’єму), в кількості 2800 м³/год надходять у скрубер, в якому відбувається їх очистка від SO₂ рідким поглиначем, витрата якого складає 1066 кг/год. Чи забезпечує скрубер очистку газів до норми ГДК по SO₂ (0,5 мг/м³ ), якщо вміст SO₂ у рідкому поглиначі на виході із скрубера дорівнює 0,3 % по масі?

Задача 13. Промислові гази містять NO₂ з концентрацією 100 мг/м³.

Їх послідовно очищують лужним (з допомогою NаОН) і каталітичним методом (з використанням NН₃), ефективність яких складає 80,0 % та 98,7 % відповідно. Чи буде в очищеному газі спостерігатись перевищення концентрації NО₂ над ГДК_мр?