Лекции по экологии. Лекция тема наукаэкологи я. План лекции Предмет. Цели и задачи. Методология. Структура и отрасли

• Название: Лекция тема наукаэкологи я. План лекции Предмет. Цели и задачи. Методология. Структура и отрасли
• Анкор: Лекции по экологии.doc
• Дата: 03.02.2018
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Лекции по экологии.doc
• Тип: Лекция; #15153
• Категория: Экология
• страница: 7 из 12

Концентрация газовой смеси при авариях от точечного (размер разрушений мал, по сравнению с расстоянием от источника) источника, определяется по формуле:

мг/м³, где М – мощность выброса, мг/с; t – продолжительность аварии, с; х – расстояние от источника аварии, м; А – константа (А=0,11).

Защита атмосферного воздуха
от техногенных загрязнений.

Способы защиты атмосферы имеют свои особенности в энергетике и промышленности и на транспорте.

В энергетике и промышленности применяют следующие способы защиты биосферного воздуха:

а) Переход с одних видов углеводородного топлива на другие.

б) Повышение эффективности использования энергии сырья.

в) Освоение альтернативных (безуглеродных) источников энергии.

г) Очистка выбросов в атмосферу.

На транспорте —два, в основном, способа:

а) Установка нейтрализаторов (каталитических), позволяющих снизить выбросы углеводородов до 87%, CO — до 85%, NO_x — до 62%.

б) Разработка новых модификаций двигателей (в качестве заменителей бензина и дизельного топлива используются: этанол, метанол, природный газ, электроэнергия, модернизируют сам процесс сгорания в двигателе ).

Этот способ пока  не особенно удачен — модификация удорожает стоимость автомобиля, снижая его надежность, а применение альтернативных топлив, решая одни проблемы, создает новые (например, применение метанола ограничивает выделение озона, но увеличивает в 25 раз выбросы формальдегида (канцерогенного вещества) и двуокиси азота — на 20–160%).

Очистка выбросов в атмосферу.

Степень (коэффициент) очистки:где С₁ и С₂ — концентрация загрязнителя до и после очистки, мг/м³.

Иногда степень очистки измеряется в процентах: _%=·, %.

Эффективность очистки несколькими ступенями определяется величиной суммарной степени очистки:

_%= [1 (1 ₁)·(1 ₂)·...·(1 _n)]·100 , %. где ₁, ₂,..., _n —степень очистки воздуха каждой ступенью.

Обезвреживание выбросов в атмосферу может производится по двум направлениям:

1. Пылеулавливание и газоочистка (обезвреживание газообразных составляющих выбросов).

2. Термическое и каталитическое сжигание.

Пылеулавливание производится осаждением под действием сил тяжести, инерционных или электростатических сил, а так же промывкой и фильтрованием.

Осаждение под действием сил тяжести производится обычно в гравитационных пылеотделителях (пылевых камерах), которые представляют собой резкое увеличение в нижней части сечения трубопровода, по которому движется газовая смесь. В месте увеличения сечения скорость воздушного потока резко падает и часть пыли успевает под действием сил тяжести осесть в нижней части камеры, из которой она периодически удаляется. Такие устройства имеют сравнительно небольшую степень очистки (=1520%) и обычно применяются в качестве 1-й ступени очистки. Устройства для очистки за счет инерционных (центробежных) сил носят название циклонов. Схема циклона приведена на рисунке. В циклоне воздух со скоростью 2025 м/с поступает внутрь цилиндрического корпуса по касательной к окружности. Воздух движется по спирали от периферии к центру внутрь, спускаясь по наружной спирали. Затем воздух поднимается по внутренней спирали и выходит через выпускную трубу.


Частицы пыли за счет центробежных сил отжимаются на внутреннею боковую поверхность корпуса и сползает вниз — в бункер, откуда периодически удаляется. В циклоне можно удалить довольно мелкую пыль (1520 мкм). Чем больше размер пыли, тем больше степень очистки. Степень очистки циклонов достигает 95%.

У
стройства для очистки выбрасываемого воздуха за счет электростатических сил носят название электрофильтров. Схема простого электрофильтра представляется на рисунке.



В электрофильтре происходит явление коронивания на электроде (свечение), при этом воздух ионизируется. Отрицательные ионы (газа и пыли) движутся от электрода к корпусу, отдавая свой заряд корпусу. Пыль оседает на внутренней поверхности корпуса и сползает вниз – в бункер, откуда она периодически удаляется. Кроме того, в электрофильтрах (так же как и в циклонах) для интенсификации процесса сползания пыли в бункер, по корпусу фильтра периодически постукивают.

Применяются ещё тканевые (чаще всего рукавные) и пористые фильтры.

К лучшим способам очистки можно отнести скруберы и циклоны-скруберы. В последних, в отличие от простого циклона навстречу потоку воздуха направлены форсунки, разбрызгивающие мелкие брызги воды или какой-нибудь жидкости (например известковая вода). Частицы пыли смешиваются с брызгами воды или жидкости, что приводит к лучшему их отжиманию на стенки циклона и сползанию (стеканию) в бункер. Причем, при использовании извести с последней вступает в реакцию SO₃, образуя гипс — полезное строительное вещество.

Термическое сжигание газообразных выбросов (например, сопутствующих газов при нефтепереработке) часто еще находит место в практике, хотя это и не лучший способ избавления от вредных примесей. Каталитическое обезвреживание выбросов пока находит малое применение, хотя в Австрии, Японии, ФРГ на электростанциях таким путем удается снижать количество окислов азота на 80–90%. Вообще обезвреживание от химически вредных газообразных веществ воздуха основано на двух методах: адсорбции и абсорбции.

Адсорбция — это процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой или жидкой смеси поверхностным слоем другого вещества – адсорбентом. В качестве последних используют вещества, обладающие высокой пористостью (активированный уголь, селикагель, гопкалит, алюмогель и молекулярные сита — цеолиты), иногда покрытые тем или иным веществом для реакций с составляющими газовой смеси.

Абсорбция — поглощение вещества всем объемом поглощающего тела. В качестве поглотителя здесь используются жидкости.
ЛЕКЦИЯ 5

Тема: РАДИОЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Введение

Радиоактивность в биосфере по своей природе может быть подразделена на естественную и антропогенную.

Радиоактивность и сопутствующее ей ионизирующее излучение присутствует во вселенной с момента ее возникновения – «большого взрыва», происшедшего около 20 миллиардов лет назад. Это, так называемое, первичное космическое излучение представляет поток частиц высоких энергий и состоит из протонов (90%) и -частиц (ядра гелия – 10%).

Другими источниками первичного космического излучения являются звездные взрывы и образование сверхновых звезд.

Энергия космического ионизирующего излучения очень велика 10¹²-10¹⁴ МэВ (для сравнения в самом совершенном синхрофазотроне можно ускорять частицы до энергий 10⁵ МэВ). Взаимодействуя с ядром атомов воздуха, талия частицы вызывают вторичное космическое излучение, которое в свою очередь, способно вызвать ряд последующих превращений.

Источником ионизирующих излучений на Земле являются естественные радионуклиды (разновидности атомов одного и того же элемента с различным числом нейтронов), присутствующие в биосфере с момента возникновения Земли и образующиеся под воздействием космического излучения. К радионуклидам относятся только нестабильные изотопы элементов, способные к превращению в другие элементы. Элементы с порядковым номером более 82 образуют радиоактивные семейства – длинные цепочки радионуклидов (в природе известны три семейства: урана U-238, тория Tr-232 и актиния Ac-235). Конечный продукт распада этих трех семейств – один из стабильных изотопов свинца (Pb).

Однако и другие химические элементы, от водорода до свинца, имеют нестабильные изотопы (радионуклиды). Из нередкоземельных элементов только калий (К) участвует в формировании рациационного фона, но доля радионуклидов в природном калии очень мала (только 0,01%). В горных земных породах встречается также изотоп рубидия Rb-87 и члены двух семейств, родоначальниками которых являются уран 238 и торий 232. Из космогенных радионуклидов вклад в радиационный фон вносят нуклиды водорода H-3 и углерода С-14.

Радиоактивный распад и ядерные реакции в общем случае сопровождаются следующими видами излучений:

а) излучением, представляющим поток ядер гелия –«» . излучение;

б) излучением, представляющим поток электронов - «» -излучение;

в) нейтронным излучением;

г) фотонным излучением («»-излучение, тормозное и рент-геновское).

Эти излучения обладают различной энергией и различной величиной пролета в воздухе и биологических тканях. Из этого следует, что разные виды излучений обладают различной проникающей способностью и различными ионизирующими свойствами в отношении биологических тканей.

Количественной характеристикой радионуклидов является активность, характеризуемая числом распадов за 1 сек, причем за единицу активности принят Беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Фактически, активность любого образца зависит от числа ядер в нем и меняется по мере распада. Время, за которое распадается половина ядер изотопа, называется периодом полураспада (Т _½). Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой (Д) и измеряется в Греях (Гр). Поглощенная доза в 1Гр равна энергии в 1 Дж, поглощенной массой в 1 кг.

Биологический эффект от воздействия ионизирующих излучений зависит не только от значения поглощенной дозы, но и от вида излучений. Этот эффект наиболее адекватно характеризуется плотностью ионизации, создаваемой различными видами излучений. Указанные различия учитываются эквивалентной дозой Дэ, которая равна произведению поглощенной дозы Д на коэффициент качества излучения К_к. За эталонное значение принята плотность ионизации, создаваемая вторичными электронами (при воздействии «» или «» излучений), так как она является минимальной при одной и той же поглощенной дозе, по сравнению с другими видами ионизирующих излучений (К_к, = К_к, = 1). Для смешанного излучения эквивалентная доза определяется путем суммирования произведений поглощенных доз каждого вида излучения (Д_ ) на соответствующий им коэффициент качества (К_{к } ):

 = n

Д_э =  Д_ К_к,

 = 1

За единицу эквивалентной дозы в системе СИ принят Зиверт (Зв), равный поглощенной дозе в 1 Гр для « » и «»-излучения.

Оценка биологического эффекта от воздействия ионизирующих излучений посредством эквивалентной дозы справедлива только при небольших интенсивностях облучения (до 0,25 Зв). При облучении большими дозами пока не установлена связь между уровнем облучения и биологическим эффектом. Эквивалентная доза характеризует эффект суммарного (за все время) облучения. Характеристикой эффективности воздействия ионизирующего излучения на объект является понятие мощности дозы – N_д (эквивалентной дозы N_ЭД), которые определяются как доза (эквивалентная), получаемая объектом в единицу времени (Гр/с; Зв/с).

Для оценки последствий воздействия ионизирующих излучений на человека необходимо учитывать различие в чувствительности к излучению различных органов и тканей. Это различие учитывается с помощью коэффициентов радиационного риска –К_р (см.табл.1)