Материал: Экология. методические указания к лабораторным занятиям. Соловьева Э.В., Иванова И.А

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра пожарной и промышленной безопасности

Методические указания

к лабораторным занятиям для студентов направления

08.03.01«Строительство»

В оронеж 2015

У ДК 504.05-06(07)

ББК 20.1я73

Составители э.В. Соловьева, и.А. Иванова, в.Я. Манохин, н.В. Заложных

ЭКОЛОГИЯ : метод. указания к лабораторным занятиям / Воронежский ГАСУ ; сост.: Э.В. Соловьева, И.А. Иванова, В.Я Манохин, Н.В. Заложных. – Воронеж, 2015. – 40 с.

Приводится краткий теоретический материал, необходимый для выполнения лабораторных заданий по дисциплине «Экология».

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство».

Табл. 22 . Библиогр.: 5 назв.

УДК 504.05/06(07)

ББК 20.1я73

Печатается по решению учебно-методического совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент – А.И. Колосов, доцент кафедры теплогазоснабжения

и нефтегазового дела Воронежского ГАСУ, к.т.н.

Введение

Окружающий мир оказывает на человека негативное влияние, которое отрицательно сказывается на здоровье и продолжительности жизни. Так сложившаяся экономическая ситуация в России привела к глубокому и длительному демографическому кризису. Общеизвестно, что продолжительность жизни людей во многом зависит от удовлетворения их естественных потребностей, качества среды обитания, условий труда и отдыха, качества медицинского обслуживания.

Взаимодействие человека с техносферой может быть комфортным, когда обеспечиваются оптимальные условия существования между людьми и средой обитания, а может быть опасным и даже чрезвычайно опасным, когда люди и окружающая среда могут подвергаться негативному воздействию опасных и вредных факторов, возникающих в результате их антропогенной деятельности. Негативные воздействия обусловлены влиянием постоянно увеличивающегося количества лимитов техносферы – машин, оборудования, сооружений, инженерных коммуникаций и др.

Антропогенная деятельность человека оказывает все большее и большее негативное воздействие на окружающую среду. Уже сейчас обозначились уже экологические проблемы. Большинству здравомыслящих людей стало понятно, что необходимо предпринимать какие-то конкретные действия для снижения антропогенной нагрузки.

Задача данных методических указаний: дать представление об опасностях современного мира и их негативном влиянии на человека и окружающую среду; сформировать критерии и методы оценки опасностей; описать источники и зоны влияния опасностей; дать базисные основы для анализа источников опасности и представления о путях и способах защиты человека и природы от опасностей.

Правила по технике безопасности

1. Приборы и установки должны быть заземлены.

2. Рабочие места должны удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям электробезопасности и пожарной безопасности.

3. Выполняющие работу с реактивными порошками должны по окончании работы тщательно вымыть руки.

4. В случае ожога пораженное место следует смочить этиловым спиртом или раствором марганцовокислого калия и наложить повязку, а затем обратиться к врачу.

5. Приступать к проведению эксперимента можно после изучения методических указаний и получения разрешения преподавателя.

6. После окончания опытов необходимо ставить приборы на свое место.

7. В случае воспламенения горючей жидкости пламя следует гасить с помощью песка, при необходимости воспользоваться огнетушителем.

Лабораторная работа № 1.

Оценка запыленности рабочих мест

1.1. Цель работы

Изучение методики анализа запыленности воздуха в воздухе производственных помещений.

1.2. Общие сведения

Твердые частицы вещества образуют с воздухом аэрозоли, которые делятся на пыль (размер твердых частиц более 1 мкм) и дым (менее 1 мкм).

Пыль - мелкодисперсные частицы твердых веществ, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. В зависимости от размеров пылевые частицы подразделяются на макроскопические, или видимые (более 10 мкм), микроскопические (10-0,1 мкм), различаемые под микроскопом, ультраскопические (менее 0,1 мкм), обнаруживаемые только электронным микроскопом. Различают атмосферную и промышленную пыли.

Пыль образуется на производстве в результате механического воздействия рабочих органов машин на перерабатываемые материалы (при дроблении и размоле твердых веществ, при просеивании и транспортировке сыпучих материалов, приготовлении формовочных земель, обработке изделий абразивными инструментами и т.д.). В условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т.п.

По характеру воздействия на организм человека пыль может быть раздражающей и токсичной. Раздражающие пыли вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, оседают в легких, практически не попадая в круг кровообращения, вследствие плохой растворимости в биологических средах (крови, лимфе). К ним относятся пыли металлов (чугунная, железная, медная, алюминиевая и др.), минеральная пыль (асбестовая, кварцевая, угольная, наждачная), древесная, пластмассовая и др. Длительное вдыхание пыли может привести к хроническим заболеваниям легких — пневмокониозам, которые ведут к ограничению дыхательной поверхности легких и изменениям во всем организме человека. Наиболее тяжелым из них является силикоз, возникающий при попадании в легкие пыли, содержащей двуокись кремня.

Токсичные пыли свинца, ртути, мышьяка и т.п., растворяясь в биологических средах, действуют как введенный в организм яд и вызывают его отравление.

Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от количества вдыхаемой пыли, от степени дисперсности, т.е. размеров пылинок, формы пылинок и от химического состава пыли.

Чем меньше пылинки, тем они опаснее для человека. Особенно опасны пылинки размером от 1 до 10 микрон, т.к. они могут глубоко проникать в легкие. Более крупные пылинки задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей, а более мелкие — выдыхаются.

По форме наиболее опасны пылинки с острыми зазубренными краями и игольчатые (асбест, стекло и стекловолокно, металлы).

Пыль способна адсорбировать из воздуха некоторые ядовитые газы, благодаря чему нетоксичная пыль может стать токсичной, например, угольная пыль и сажа могут адсорбировать окись углерода.

Пыль может обладать электрическим зарядом, который облегчает ее осаждение в легкие, т.е. увеличивает количество задерживающейся в организме пыли.

Пыль может приводить к развитию профессиональных бронхитов, пневмоний, астмы. Под влиянием пыли развиваются конъюнктивиты, поражения кожи, шероховатости, шелушение, огрубление, угри, экземы, дерматиты и др. Систематическая работа в условиях воздействия пыли снижает защитные функции организма и тем самым предопределяет повышенную заболеваемость рабочих.

Кроме вредного действия на организм человека, пыль повышает износ оборудования (главным образом, трущихся частей), увеличивает брак продукции. При определенном содержании горючих пылей в воздухе могут образовываться взрыво- и пожароопасные смеси.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны нормируется. Нормы представляются в виде предельно допустимых концентраций (ПДК).

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) называется такая концентрация данного вещества в воздухе производственных помещений, при которой не происходит изменений в организме (при 8- часовом рабочем дне) в течение многих лет.

Исследование пыли проводится следующими методами: весовым, счетным, фотометрическим и электрофотометрическим.

Весовой (гравиметрический) метод служит для определения веса пыли, содержащейся в единице объема воздуха, путем просасывания через специальный фильтр некоторого объема запыленного воздуха.

Счетный метод (кониметрический) служит для определения числа пылинок, находящихся в единице объема воздуха. Подсчет пылинок производится с помощью микроскопа, для чего пыль, содержащаяся в известном объеме воздуха, предварительно осаждается на предметное стекло, одновременно с подсчетом выявляются размер и форма пылинок.

Фотометрический метод основан на изменении интенсивности света, проходящего через запыленную среду.

Электрофотометрический метод основан на способности пылинок переносить электрические заряды и оседать на электроде.

В настоящей работе изучается весовой метод определения запыленности воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

1.3. Приборы и оборудование

Лабораторная установка для контроля запыленности воздуха состоит из аспиратора Мигунова модели 822 (с аллонжем), пылевой камеры и вентилятора. Прибор позволяет отбирать две пробы на пыль со скоростью до 20 л/мин и две пробы на газы (пары) с объемной скоростью до 1 л/мин.

Аспиратор модели 822 (рис.П.1) состоит из электродвигателя переменного тока (100 Вт, 2800 об/мин), воздушного насоса малой мощности, четырех ротаметров для измерения скорости прохождения воздуха через фильтр.

На передней панели аспиратора расположены следующие детали: входная колодка (1), служащая для присоединения к прибору сетевого шнура; тумблер включения и выключения аппарата (2); гнездо предохранителя (3); предохранительный клапан, служащий для предотвращения перегрузки электродвигателя при отборе проб воздуха с малыми скоростями и облегчения запуска аппарата (4); штуцера для присоединения резиновых трубок с аллонжами (5); ротаметры, служащие для определения скорости прохождения воздуха отбираемой пробы (6). Два ротаметра (с делениями от 0 до 20 л/мин) - для отбора проб запыленного воздуха, а два других (с делениями от 0 до 1 л/мин) - для проведения газовых анализов. При помощи ручек вентилей ротаметров (7) производится регулировка скорости прохождения воздуха; 8 - клемма для заземления аппарата.

Аналитические весы позволяют измерять массу веществ до 1000 мг, через 0,05 мг. Левая чаша весов служит для размещения взвешиваемых веществ (у нас – фильтр). Две ручки с торцов внизу весов служат для включения подсветки шкалы и установки на арретиры. Две ручки на правом торце вверху позволяют устанавливать разновесы, значения которых фиксируются в окошке на левой стороне весов; верхняя ручка измеряет миллиграммы, нижняя – их десятые и сотые доли. Ручкой верхнего левого торца весов настраивают четкость подсвечиваемой шкалы.

1.4. Порядок проведения работы

Поскольку пыль оказывает вредное действие на человека, необходимо осуществить контроль запыленности рабочих мест. Принцип контроля заключается в нахождении концентрации пыли в единице объема ( например, мг/м³) и сравнении ее с ПДК. Отбор проб на пыль рекомендуется проводить 2-3 раза в смену на 20 – 40 % рабочих мест в зоне дыхания (1,5 м от пола) на расстоянии 15 – 30 см от головы работающего. В одной точке следует отбирать не менее 6 – 8 проб воздуха.

Порядок отбора проб на пыль:

1. Отсоединить аспиратор от пылевой камеры.

2. Включить аспиратор и ручкой вентиля отрегулировать необходимую объемную скорость отбора проб.

3. Взвесить фильтр на аналитических весах и вставить его в аллонж.

4. Аллонж подсоединить при помощи резиновых трубок к пылевой камере и аспиратору.

5. Включить вентилятор в пылевой камере.

6. Включить аспиратор и в течение 3-4 мин протягивать запыленный воздух через аллонж.

7. Выключить аспиратор и вентилятор камеры, отсоединить аллонж и взвесить фильтр на аналитических весах.

8. По соответствующим приборам снять показания барометрического давления и температуры в месте отбора пробы.

9. По полученным данным определяют концентрацию пыли.

Расчет весовой концентрации пыли производится:

а) содержание пыли в мг/м³ определить по формуле

, мг/м³, (1.1)

где Q_p - содержание пыли в воздухе, мг/м³;

q₁ - вес чистого фильтра, мг;

q₂ - вес фильтра с пылью, мг;

V₀ - объем воздуха, пропущенного аспиратором через аллонж, приведенный к нормальным условиям, т.е. к такому объему, который он занимал бы при Т = 0⁰ и давлении В = 101308 Па. V_о определяется по формуле

,м³, (1.2)

где - объем воздуха, протянутого через аллонж при данной температуре Т и давлении В, м³;

В - барометрическое давление, Па;

Т - температура воздуха, ⁰С;

V - скорость пропускания воздуха через аллонж, л/мин.

б)полученные данные занести в табл. 1.2 и обработать;

в) найти среднее значение (Q_ср):

, (1.3)

где Q_p - результаты реальных измерений, мг/м³;

n - число измерений (не менее 6).

Затем рассчитать основной показатель - результаты реальных измерений:

=Q_ср+ kS , (1.4)

где k - коэффициент, устанавливаемый с учетом коэффициента Стьюдента и числа измерений. Для практической оценки можно рекомендовать следующие значения величин k в зависимости от количества измерений с учетом коэффициента Стьюдента для доверительной вероятности 0,95 (табл.1.1.);

S - среднее квадратичное отклонение по формуле

. (1.5)

г) заполнить табл. 2 и сделать выводы о соответствии или несоответствии фактического содержания пыли с ПДК. Значения ПДК даны в табл. 3;

д) при получении повышенных значений вредности разработать меры ликвидации запыленности, профилактики санитарно-гигиенических норм.

Таблица 1.1