CC BY
7Статья поступила в редакцию 02.10.13. Ред. рег. № 1810 The article has entered in publishing office 02.10.13 . Ed. reg. No. 1810
УДК 628.511.1:69
ОБ АТЛАСЕ ПЫЛИ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ СТРОИТЕЛЬСТВА И ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА
А. Б. Стреляева, В. И. Бирюков, Р. В. Орлов
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Ул. Академическая, 1, г. Волгоград, 400074, Россия Тел.: (8442) 96-98-26, факс (8442) 97-49-33, e-mail: kaf_bgdvt@mail.ru
Заключение совета рецензентов: 07.10.13 Заключение совета экспертов: 12.10.13 Принято к публикации: 17.10.13
В статье представлена информация об источниках образования пыли, о негативном влиянии частиц РМ10 и РМ25 на здоровье человека, о важности создания обновленного атласа пыли для решения экологических задач. Подробно представлена и рассмотрена методика определения анализа дисперсного состава с применением ПК.
Ключевые слова: дисперсный состав пыли, частицы РМ10 и РМ25, атлас промышленной пыли.
ON DUST ATLAS IN ECOLOGICAL PROBLEMS OF CONSTRUCTION
AND MUNICIPAL ECONOMY
A.B. Strelyaeva, V.I. Biryukov, R.V. Orlov
Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering 1 Academic St., Volgograd, 400074, Russia Tel.: (8442) 96-98-26, fax (8442) 97-49-33, e-mail: kaf_bgdvt@mail.ru
Referred: 07.10.13 Expertise: 12.10.13 Accepted: 17.10.13
The article presents information on sources of dust, negative impact of particles PM10 and PM25 on human health, importance of creating an updated atlas of dust to deal with environmental problems. Method of determination of particulate composition analysis using PC is reviewed in detail.
Keywords: particulate composition of dust, particles PM10 and PM25, atlas of industrial dust.
Введение
В современном мире одной из глобальных проблем является очень высокая запыленность атмосферного воздуха, которая является причиной серьезных эколого-гигиенических проблем городов.
Пылеобразование происходит при дроблении, размоле, перетирке, шлифовке, сверлении, фасовке, упаковке, переработке сельхозпродукции, складской обработке грузов, погрузочно-разгрузочных операциях, транспортировке и многих других технологических процессах и т.д. При этом особую группу составляют производства, на которых зоны загрязнения пылевыми выбросами от организованных и неорганизованных источников совпадают с рабочими зонами, расположенными на промышленных
площадках (асфальтобетонные заводы, заводы железобетонных изделий и др.). Поэтому при анализе пылевой обстановки в таких случаях приходится одновременно решать проблемы охраны труда и охраны окружающей среды.
Кроме того, в последние годы с возрастанием спроса на услуги торговли, банков, предприятий сферы бытовых и других услуг появились крупные учреждения массового обслуживания населения (супер- и гипермаркеты, комбинаты сервисного обслуживания, косметические салоны, выставочные комплексы, залы для обслуживания клиентов финансовых предприятий), в которых движение больших людских и товарных потоков создает повышенное содержание пыли в помещениях.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (134) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
Энергетика и экология
Результаты и обсуждение
Пыль по происхождению делится на естественную и промышленную. Первая образуется в результате процессов, не связанных непосредственно с процессом производства, хотя во многих случаях имеется взаимосвязь между этим видом пылеобразо-вания и хозяйственной деятельностью человека. С пылью естественного происхождения приходится сталкиваться, главным образом, при решении вопросов очистки приточного воздуха перед поступлением его в вентилируемые помещения. Промышленная пыль возникает в процессе производства. Почти каждому виду производства, каждому материалу или виду сырья сопутствует определенный вид пыли.
Разработка эффективных инженерных решений по защите работающих от пыли помимо теоретических и экспериментальных исследований закономерностей, связанных с процессами выделения, распространения, оседания, улавливания пыли, требует объективной оценки пылевой обстановки. Комплексно в общем случае оценить пылевую обстановку на предприятиях возможно только при наличии данных о физико-химических свойствах пыли, интенсивности образования и выделения пыли от организованных и неорганизованных источников, распределении концентраций пыли, о пылевом балансе для изолированных объемов, об оценке риска превышения нормативных концентраций пыли в рабочих зонах и влиянии ее на возникновение риска заболевания работающих.
В зависимости от размера, мелкие частицы делятся на РМю (менее 10 мкм) и РМ25 (менее 2,5 мкм). В большинстве эпидемиологических исследований, которые продемонстрировали негативное воздействие РМ на здоровье, в качестве показателя уровня экспозиции использовалась концентрация РМ10 на единицу массы. С грубой фракцией РМ10 (то есть с частицами размером от 2,5 до 10 мкм) связана заболеваемость дыхательных путей. Однако наиболее тесная связь между смертностью от сердечнососудистых заболеваний и долговременным воздействием РМ наблюдалась в отношении концентрации РМ25, а не в отношении более крупных частиц. Поэтому в качестве необходимой меры по снижению угрозы многих последствий для здоровья рекомендуется сокращение экспозиции по РМ10 и РМ25.
Размер частиц выделяемой в воздух пыли является важным фактором воздействия на здоровье человека, однако необходимо учитывать физико-химические и морфологические свойства пыли. Необходимо также отметить то, что основа токсичности взвешенных веществ базируется на их способности к адсорбированию прочих примесей.
Впервые «Атлас промышленной пыли» был создан и опубликован в 80-х годах Скрябиной Л.Я. [1, 2]. Атлас включает в себя описание методик определения физико-химических свойств пыли и газа-носителя, результаты определения свойств летучей
золы и некоторых других пыли электростанций, сжигающих каменный уголь, торф, мазут; представлены пыли металлургической, машиностроительной, химической, строительной и пищевой промышленности. На каждую пыль заполняется паспорт физико-химических свойств, включающий 14 параметров. Эти паспорта используются проектировщиками в различных отраслях при проектировании и реконструкции пылеулавливающего оборудования.
С тех пор, как был выпущен в свет «Атлас промышленной пыли», прошло более тридцати лет. За эти годы появилось и используется в производстве множество новых материалов, и, соответственно, новые виды пыли; разработаны и применяются для проведения дисперсионного анализа и оценки физико-химических свойств пыли более совершенные методики и оборудование. Но самым важным является то, что в атласе Скрябиной Л.Я. были приведены данные о пыли, извлеченной из бункеров пылеулавливающего оборудования. Очевидно, что по дисперсности и другим характеристикам такая пыль существенно отличается от пыли, перемещающейся по воздуховодам систем аспирации, поступающей в воздух рабочей зоны, выбрасываемой в атмосферный воздух, содержащейся в воздухе жилой застройки.
Кроме того, в настоящее время в РФ введены в действие гигиенические нормативы ГН 2.1.6.2604-10 от 21 июня 2010 года, которые устанавливают предельно-допустимую концентрацию (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест для взвешенных веществ частиц размером менее 10 мкм (РМю) и для частиц размером менее 2,5 мкм (РМ25). Таким образом, в России произошел переход в нормировании качества атмосферного воздуха от общего содержания взвешенных веществ, которое охватывает широкий диапазон размеров частиц, к содержанию частиц с размером равным или меньше чем 10 мкм (РМцз) и меньше чем 2,5 мкм (РМ25). Такие нормативы установлены почти для 2000 веществ и смесей.
В связи с этим, для эффективного решения проблемы снижения содержания пыли в воздухе населенных пунктов (особенно частиц РМ10 и РМ2,5) возникла необходимость в разработке нового атласа пыли.
В рамках проводимой в настоящее время работы осуществляются исследования дисперсного состава пыли с помощью метода микроскопии с обработкой полученных данных по методу «рассечения» [3], который позволяет выявить долю частиц пыли РМ^ и РМ25, что, в свою очередь, будет способствовать совершенствованию методов снижения пыления.
При проведении данных исследований применена методика микроскопического анализа дисперсного состава с применением ПК [4]. Эта методика рекомендована к применению для контроля мелкодисперсной пыли, которая образуется при различных технологических процессах (пыль при строительно-отделочных работах, в вентиляционном воздухе предприятий), производстве, хранении и транспор-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (134) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
А.Б. Стреляева, В.И. Бирюков, Р.В. Орлов. Об атласе пыли в экологических задачах строительства и городского хозяйства
тировке сухих измельченных материалов, порошков с малой степенью дисперсности, т.е. производств, которые выбрасывают в атмосферу пыль, состоящую в основном (около 95%) из мелкодисперсных частиц.
При проведении замеров используют фильтры АФА-ВП-10 или АФА-ВП-20, а также иные пылеулавливающие устройства (ловушки, клейкая лента). Для определения расхода воздуха, и, соответственно, концентрации применяют аспираторы, которые отличаются производительностью по воздуху, необходимой для различных режимов отбора (атмосферный воздух, рабочая зона, система аспирации). В лабораторном помещении определяют привес фильтров (для расчёта концентрации), а затем проводят фотографирование образцов, увеличенных в 200-2000 раз под микроскопом с помощью микрофотоприставки и ПК. Количество необходимых фотографий зависит от полидисперсности пыли. Снятие изображения с фотоаппарата и последующая обработка производится с помощью любого графического пакета, например Adobe PhotoShop, для сохранения изображения в формате Windows Bitmap (.bmp) в черно-белом режиме (1 bit/pixel). Для цифровой обработки изображения разработан программный продукт "SPOTEXPLORER V1.0", который позволяет определять форму пылевидных частиц, рассчитать коэффициент их сферичности, от которого зависит сопротивление среды относительному движению частицы. Кроме того, программа строит интегральные функции распределения частиц по эквивалентным диаметрам и ряду других характеристик. Результаты измерений оформляются протоколом в виде таблиц, графиков и гистограмм распределения частиц по определяющему параметру (размеру, массе, скорости седиментации и т.п.).
Такой подход позволяет включить в разрабатываемый атлас, в отличие от предшествующего варианта, изображение пылевых частиц.
При создании нового атласа решаются следующие задачи:
- анализ основных факторов, обусловливающих формирование пылевой обстановки на предприятии,
для оценки которых необходимо рассматривать дисперсный состав и фракционную концентрацию пыли как случайные величины;
- разработка математических моделей, описывающих общую и фракционную концентрации, характеристики фракционного состава пыли в воздухе рабочих зон, в инженерно-экологических системах, а также описывающих параметры, характеризующие пылевую обстановку производств;
- совершенствование методики анализа дисперсного состава пыли различных производств (стройин-дустрия, химия, нефтехимия, металлургия, переработка зерна и др.) на основе микроскопического метода с применением ПК и использованием разработанной программы обработки изображений частиц;
- анализ общей эффективности пылеочистки инерционных аппаратов в реальных условиях функционирования технических средств как источников загрязнения, когда общая концентрация и дисперсный состав пыли в газовоздушном потоке, поступающем на очистку, являются, соответственно, стохастической величиной и случайной функцией;
- разработка методики комплексного обследования предприятий как источников загрязнения воздушной среды пылью и ее апробация на предприятиях строительной индустрии и других отраслях промышленности.
Заключение
Разработка нового атласа необходима на сегодняшний день, т.к. система контроля и оценки дисперсного состава и концентрации частиц именно малых размеров в воздухе жилых районов, рабочих и санитарно-защитных зон в настоящее время отсутствует в старом атласе Скрябиной Л.Я., что не позволяет объективно оценить степень воздействия пыли на качество производственной и окружающей среды, а также здоровье человека. Это пример одной из самых актуальных проблем охраны труда и экологической безопасности строительства и городского хозяйства.
Список литературы
References
1. Скрябина Л.Я. Атлас промышленных пыли. Ч. 1. М.: ЦИНТИ-Химнефтемаш, 1980.
2. Скрябина Л. Я. Атлас промышленных пыли. Ч. 2. М.: ЦИНТИ-Химнефтемаш, 1981.
3. Азаров В.Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запыленности воздушной среды промышленных предприятий: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Ростов-на-Дону. 2004.
4. Азаров В.Н., Сергина Н.М. Методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли с применением ПК. Деп. в ВИНИТИ. №1332-82002. 15.07.2002.
1. Skrâbina L.Â. Аtlas promyslennyh pyli. С. 1. M.: CINTI-Himneftemas, 1980.
2. Skrâbina L.Â. Аtlas promyslennyh pyli. С. 2. M.: CINTI-Himneftemas, 1981.
3. Аzarov V.N. Kompleksnaâ ocenka pylevoj obstanovki i razrabotka mer po snizeniû zapylennosti vozdusnoj sredy promyslennyh predpriâtij : Аvtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk. Rostov-na-Donu. 2004.
4. Аzarov V.N., Sergina N.M. Metodika mikroskopiceskogo analiza dispersnogo sostava pyli s primeneniem PK. Dep. v VINITI. №1332-82002. 15.07.2002.
Транслитерация по ISO 9:1995
с---* — TATA — LXJ
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (134) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
