Анализ техногенного риска.

Техногенный риск выражает вероятность аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений:

,    (1)

где Rт – техногенный риск;

 Т – число аварий в единицу времени t на идентичных технических системах и объектах; Т – число идентичных технических систем и объектов, подверженных общему фактору риска f.

Источники технического риска: низкий уровень научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; опытное производство новой техники; серийный выпуск небезопасной техники; нарушение правил безопасной эксплуатации технических систем.

Факторы технического риска: ошибочный выбор по критериям безопасности направлений развития техники и технологий; выбор потенциально опасных конструктивных схем и принципов действия технических систем; ошибки в определении эксплуатационных нагрузок; неправильный выбор конструкционных материалов; недостаточный запас прочности; отсутствие в проектах технических средств безопасности; некачественная доводка конструкции, технологии, документации по критериям безопасности; отклонения от заданного химического состава конструкционных материалов; недостаточная точность конструктивных размеров; нарушение технологических режимов при изготовлении, сборке и монтаже технических систем; использование техники не по назначению; нарушение проектных режимов эксплуатации; несвоевременные профилактические осмотры и ремонты; нарушение требований транспортирования и хранения.

Техногенный риск численно оценивают по формуле

,   (2)

включающей как вероятность чрезвычайной ситуации , так и величину ее последствий, оцениваемых величиной ущерба .

Обоснование санитарно-защитных и экозащитных зон

 Нормативные размеры СЗЗ для различных производств определяются по санитарным нормам.

 Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03  санитарно-защитная зона отделяет территорию промышленной площадки от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта.

Очень часто действующие предприятия расположены в городах и населенных пунктах со сложившейся жилой застройкой и применение в этих случаях таких размеров СЗЗ не представляется возможным.

Поэтому на основе результатов расчета загрязнения атмосферы дается оценка достаточности размера имеющейся фактической СЗЗ. При отрицательной оценке в рамках мероприятий по достижению нормативов ПДВ (если такие мероприятия необходимы) проверяется вторично их достаточность.

Если при существующих выбросах предприятия и (или) с учетом реализации намеченных мероприятий по снижению негативного воздействия выбросов предприятия на атмосферный воздух обеспечивается соблюдение (достижение) нормативов ПДВ,  а уровни приземных концентраций на границе нормативной СЗЗ превышают действующие гигиенические критерии качества атмосферного воздуха или фактический размер СЗЗ меньше нормативного, то по требованию органов Роспотребнадзора  разрабатывается проект организации СЗЗ.

Если предприятие расположено в промзоне (промузле), то оценки уровней загрязнения воздуха выполняются на границе единой СЗЗ данной промзоны, а при ее отсутствии на границе промзоны.

Размер СЗЗ устанавливается от границы промплощадки и от источника выбросов загрязняющих веществ. Надо отметить, что такая рекомендация вносит ряд неясностей при решении вопроса о том, от чего отсчитывать СЗЗ.

Целый ряд предприятий имеют достаточно большую территорию, а источники загрязнения атмосферы располагаются на участке этой территории существенно меньших размеров.

Поэтому целесообразно для термина «территория промплощадки» применять следующее определение - часть территории предприятия, на которой размещены производства, технологические установки и оборудование, транспортные средства, являющиеся источниками воздействия на атмосферный воздух, и также использовать приведенное в ранее действовавших СанПиН 2.2.1./2.1.1.984-00 определение термина «территория предприятия» - территория, оформленная в установленном порядке собственником предприятия для осуществления хозяйственной деятельности.

В соответствии с Федеральным Законом « Об охране окружающей природной среды»  при установлении нормативов ПДВ следует учитывать экологические нормативы качества атмосферного воздуха. Поэтому целесообразно переходить к определению и установлению экозащитных зон (ЭЗЗ) для предприятий.

Под экозащитной зоной понимается территория вокруг предприятия (или другого объекта, производящего вредные воздействия на здоровье людей и природную среду на прилегающих к объекту территориях), землепользование на которой ограничено в силу того, что в ее пределах допускается превышение предельно допустимых нормативов воздействия предприятия на атмосферный воздух и другие среды.

При оформлении проектов нормативов предельно допустимых выбросов ЗВ в атмосферу санитарно-защитную и экозащитную зоны следует наносить на ситуационном плане местности. На карту-схему предприятия наносить СЗЗ и ЭЗЗ не обязательно.

воздействием электрического поля, рассчитывают по формуле:

,

где dч - диаметр частицы; Е - напряженность электрического поля коронного разряда.

Скорость движения заряженных частиц пыли диаметром более 1 мкм в электрическом поле, м/с, можно определить по формуле

wч = 10-11E2 r/с,

где  Е - напряженность электрического поля, В/м;  r - радиус частицы, м;  с - динамическая вязкость газа (воздуха), Па.с.

Скорость движения заряженных частиц пыли диаметром менее 1 мкм в электростатическом поле, м/с, может быть определена по формуле

wч = 0,17.10-11E/с.

Степень очистки в электрофильтре может быть определена по формуле полученной теоретическим путем

 = 1 – exp(- wд f),

где  wд - скорость движения (дрейфа) заряженных частиц к осадительному электроду, м/с;  f - удельная поверхность осаждения, т. е. поверхность осадительных электродов, приходящаяся на 1 м3/с очищаемого газа (воздуха), м2.

Осаждение частиц в процессе отстаивания сточных вод

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют периодические и непрерывные гидромеханические процессы процеживания, гравитационного и центробежного отстаивания, фильтрования под давлением и в поле центробежных сил. Выбор способа зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Осаждением взвешенных примесей из сточных вод называется разделение жидких неоднородных систем путем выделения из жидкой фазы твердых или жидких взвешенных частиц под действием силы тяжести или центробежной силы. Соответственно различают гравитационное отстаивание и осадительное центрифугирование.

Осаждение примесей путем отстаивания происходит под действием силы тяжести.

Основным параметром, который используют при расчете выделения взвешенных примесей из сточных вод, является скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность).

При падении частицы под действием силы тяжести сила, движущая частицу диаметром dч, выражается разностью между ее весом

и выталкивающей архимедовой силой, равной весу жидкости в объеме частицы

;

,

где ч – плотность твердой частицы, кг/м3.

Сила сопротивления среды по Ньютону

,

где  ζ - коэффициент сопротивления водной среды, который зависит от режима осаждения.

Скорость осаждения wос можно найти из условия равенства силы, движущей частицу и силы сопротивления водной среды:

.

В ламинарном режиме осаждения при ζ = 24/Reч получим формулу Стокса

.

Скорость осаждения частиц нешарообразной формы меньше скорости осаждения шарообразных частиц. Для нешарообразных частиц в расчетных формулах используют эквивалентный диаметр dэ, который определяют по объему Vч или массе Gч частицы:

.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое со-провождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей больших и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и увеличения вязкости среды. Скорость стесненного осаждения частиц одинакового размера при ламинарном режиме можно рассчитать по формуле Стокса с поправочным коэффициентом , который учитывает влияние доли взвешенных частиц φ и реологические свойства системы (вязкость системы μс):

.

Удаление всплывающих примесей. Процесс отстаивания используют также для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению твердых веществ. Различие состоит в том, что плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды. Для улавливания частиц нефти используют нефтеловушки, а для жиров - жироловушки. Скорость подъема частиц вс легкой жидкости зависит от размера частиц dч, плотности всплывающих частиц ρл и вязкости среды μ0, т.е. от числа Reч = вс dч ρл/μ0.

В области Reч < 0,25 всплывание частиц происходит по зависимости Стокса:

.

На процесс разделения путем отстаивания оказывает влияние турбулентность и коагуляция.

Основы фильтрации аэрозолей

Процесс фильтрования применяют для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости. Фильтрация заключается в пропускании аэрозоля через фильтровальные перегородки, которые допускают прохождение газа (воздуха), но задерживают аэрозольные частицы.

В фильтр поступает загрязненный газ, частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки (фильтроэлемента) и задерживаются в порах зернистого слоя или между волокон, образуя на поверхности перегородки слой.

Фильтрация запыленного потока через слой пористого материала — сложный процесс, включающий действие ситового эффекта, инерционного столкновения, броуновской диффузии, касания, действия гравитационных и электрических сил. Электростатический механизм захвата пылинок проявляется, когда волокна несут заряды или поляризованы внешним электрическим полем.

Проходя через фильтрующую перегородку, поток газа разделяется на тонкие непрерывно разъединяющиеся и смыкающиеся струйки. Частицы, обладая инерцией, стремятся перемещаться прямолинейно, сталкиваются с волокнами, зернами и удерживаются ими. При движении потока через фильтровальный материал газ огибает волокна, более крупные частицы пыли под действием сил инерции сохраняют прежнее прямолинейное направление движения и, сталкиваясь с волокнами, прилипают и ним.

Процесс фильтрования в наиболее распространенных волокнистых фильтрах можно представить, как движение частиц вблизи изолированного цилиндра (из волокнистого материала), расположенного поперек потока.

Такой механизм характерен для захвата крупных частиц и проявляются сильнее при увеличении скорости фильтрования. Мелкие частицы, обладающие малой инерцией, могут вместе с газовым потоком обогнуть волокно. Самые мелкие частицы могут столкнуться с волокном, участвуя в броуновском движении, и прилипнуть к поверхности волокна.

Эффект зацепления характеризуется параметром R, который представляет собой отношение диаметров частицы  и обтекаемого тела :

R = dч/dт.

При отложении пыли возрастает гидравлическое сопротивление, уменьшается производительность фильтра. По достижении некоторого значения сопротивления пыль периодически удаляют. Этот процесс называется регенерацией фильтра.

Осаждение частиц аэрозолей в электрическом поле

Принцип электрической очистки воздуха (газов) от взвешенных частиц заключается в зарядке частиц с последующим их выделением из взвешивающей среды под воздействием электрического поля.

Осаждение взвешенных в газе твердых и жидких частиц под действием электрического поля имеет преимущества по сравнению с другими способами осаждения. Действие электрического поля на заряженную частицу определяется величиной ее электрического заряда. При электроосаждении частицам небольших размеров удается сообщить значительный электрический заряд и, благодаря этому, осуществить процесс осаждения очень малых частиц, который невозможно провести под действием силы тяжести или центробежной силы.

Физическая сущность электроосаждения состоит в том, что газовый поток, содержащий взвешенные частицы, предварительно ионизируют, при этом содержащиеся в газе частицы приобретают электрический заряд. Зарядка частиц в поле коронного разряда происходит под воздействием электрического поля и вследствие диффузии ионов.

Максимальная величина заряда частиц размером более 0,5 мкм пропорциональна квадрату диаметра частиц, а частиц размером меньше 0,2 мкм - диаметру частиц.

Основной закон взаимодействия электрических зарядов - закон Кулона выражается формулой

,

где  k - коэффициент пропорциональности; q1, q2 - величины взаимодействующих точечных зарядов;   - безразмерная величина, называемая относительной диэлектрической проницаемостью среды, для вакуума  = 1;  r - расстояние между зарядами.

Если в электрическом поле между коронирующим (отрицательным) и осадительным (положительным) электродами создать определенное напряжение, то носители зарядов, т. е. ионы и электроны, получают значительное ускорение, и при их столкновении с молекулами происходит ионизация последних.

При прохождении ионизированного потока газа в электрическом поле между двумя электродами заряженные частицы аэрозоля под действием электрического поля перемещаются к противоположно заряженным электродам и оседают на них.

Скорость движения пылевой частицы к электроду зависит в значительной мере от величины полученного ею заряда.

Величина заряда q (Кл), приобретаемого проводимой частицей сферической формы под

Методы экологической оценки технологий.

Экологическая оценка технологии производства — это анализ и оценка экологических последствий и экологического риска технологий в случае нормальной или аварийной эксплуатации объекта с целью доказать экологическую безопасность технологии или установить степень ее опасности.

Экологическая оценка технологий является частью экологической экспертизы существующего производства или любого проекта, поэтому необходимо дать определение экологической экспертизы технологий. Экологическая экспертиза технологий и техники — это определение экосовместимости и степени ресурсоемкости техники, а для технологии — оценка малоотходности в сравнении с выработанным нормативом или имеющимися лучшими образцами.

Экологическая оценка технологий производится при экологическом обосновании выбранного способа производства и технологии с учетом всех экологических последствий данной технологии (рис.). При экологической оценке технологий определяется степень экологичности и экологической опасности способов производства и технологических переделов, оцениваются выходы технологии в природную среду, делается оценка экологической опасности продукции, ее использования и хранения, а также оценивается опасность хранения и использования отходов.

Методы экологической оценки технологий:

- метод материальных балансов и технических расчетов;

- метод технологической альтернативы;

- методы прогнозирования технологического риска;

- методы регистрации экологических последствий технологий производства;

- методы оценки экологической опасности технологий.

Среди методов экологической оценки технологий доминирующее положение занимают балансовые методы.

Метод материальных балансов и технических расчетов позволяет провести анализ материальных балансов основных компонентов сырья и материалов, воды, загрязняющих веществ в каждом технологическом звене и на выходе в природную среду. Балансовые схемы материальных потоков позволяют выявить источники выбросов и сбросов, дать количественную оценку техногенных потоков в природную среду, выявить качественный состав и агрегатное состояние загрязнителей и в целом охарактеризовать все каналы связи технологии и природной среды.

Метод технологической альтернативы предполагает анализ и оценку технологии по отношению к существующим технологическим аналогам с заданной экологичностью. Он позволяет сравнить оцениваемую технологию с экологически безопасными аналогами.

Методы прогнозирования технологического риска — это системный анализ и прогнозирование возможных аварийных ситуаций, а также оценка технологического риска и аварийности при нормальной эксплуатации. Результативно применение имитационного моделирования и прогнозирования по технологическим аналогам в определенных природных условиях.

Методы регистрации экологических последствий технологий производства включают в себя системный анализ связей промышленной технологии с природной средой, а также анализ каналов связей и оценку их экологичности. При анализе воздействия —> изменения —> последствия применяются приемы и показатели ландшафтной и биологической индикации, геохимии техногенеза и т.д.

Методы оценки экологической опасности технологии применяются для выявления экологической опасности проектируемой отрасли промышленности для ландшафтов разных природных зон. Разработана серия интегральных показателей воздействия и нарушения ландшафтов. Показатель поступления техногенных выбросов водным и воздушным путем в единицу времени на единицу площади характеризует интенсивность воздействия; показатель удельных нарушений ландшафтов на единицу выбросов или на единицу мощности применяется при определении экологической опасности производства для определенного зонального типа ландшафта. Сумма кратностей превышения содержания ингредиентов выбросов в элементах, ландшафта, рассчитанных по отношению к природному фону (региональный фон, содержание, присущее определенному зональному типу ландшафта), позволяет ныявить суммарный эффект загрязнения ландшафтов. Институтом ИМГРЭ предложен и рассчитан для городов России суммарный показатель загрязнения. Существует также методика расчета индексов токсичности выбросов и сбросов отходов промышленности и рассчитаны индексы экологической опасности отрасли промышленности по отношению к природной среде.

Источники и природа радиоактивного облучения. Степень повреждающего воздействия, ОБЭ.

Источники и природа радиоактивного облучения.

Внешние источники излучения – производство, радиоактивная аппаратура, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, радиоактивные изотопы, добыча и переработка радиоактивных руд, курсы лечения больных, применение ядерного оружия, аварийные выбросы.

Внутренние источники излучения – радиоактивные вещества, поступающие в организм с пищей, водой, через кожные покровы.

По природе все излучения делятся на:

- электромагнитные: рентгеновское излучение и гамма-лучи, которые сопровождают радиоактивный распад.

- корпускулярные:

- альфа-лучи (ядра гелия);

бета-лучи (электроны);

протоны;

нейтроны;

пи-мезоны.

Степень повреждающего воздействия, ОБЭ.

Повреждающее воздействие зависит от проникающей способности частиц. Чем короче путь в тканях, тем больше вызванная ими плотность ионизации и сильнее повреждающее воздействие.

Пример: наибольшая ионизирующая способность у альфа-лучей, длина их пробега в биологических тканях составляет несколько десятков микрометров. Наименьшая – у гамма-лучей, обладающих большей проникающей способностью.

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) – показатель, который используют для количественной оценки биологического эффекта. Критерии: смертность, гематологические и морфологические изменения в органах и тканях, влияние на половые железы и репродуктивную функцию и др.

ОБЭ зависит от:

- вида облучения;

- поглощенной дозы (единица измерения – грэй ГР);

- мощности;

- кратности – однократное, дробное, длительное;

- площади облучаемой поверхности (общее, местное);

- индивидуальной реактивности;

- возраста, пола, функциональных особенностей организма.