Экологическая ситуация в России в настоящее время характеризуется высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду, значительными экологическими последствиями прошлой экономической деятельности и, несомненно, современным технократическим отношением ко всему живому вокруг.
Среди проблем всеобъемлющего масштаба, от решения которых зависят дальнейшие перспективы развития цивилизации, конечно же, важное место занимают глобальные экологические проблемы, выступающие в форме поиска оптимальной альтернативы во взаимоотношении общества и природы в условиях научно-технической революции.
С каждым годом растет технологическая нагрузка на окружающую среду, что в свою очередь вызывает ряд других экологических проблем, которые взаимосвязаны между собой и в той или иной мере воздействуют на жизнь и здоровье человека.
Человечество вступило в эпоху необратимых зависимостей и всеобщих проблем, лишивших род людской его былой уверенности в своем величии и бессмертии. Никогда прежде наша планета не подвергалась таким перегрузкам, а человек еще никогда не вступал в такие противоречия с результатами своего труда, которые сделали его настолько зависимым от научно-технических достижений и незащищенным перед мощью, которую он сам же и создал. Человек не задумывается или не хочет понять, что любую экологическую проблему нужно решать у ее «истоков» и не ждать, пока она станет неуправляемой, всеобъемлющей, мировой.
Именно поэтому мы и решили затронуть одну из важных проблем, которая пока не влечет за собой глобальных экологических перемен, но является очень важной для нашей Пензенской области и здоровья населения региона – проблема деревообрабатывающей промышленности.
Цель исследования – современная деревообрабатывающая промышленность, производство мебели, фанеры, древесностружечных плит (ДСП) и древесноволокнистых плит (ДВП) имеют разнообразные виды отходов, загрязняющих окружающую среду. Отдельные технологические процессы указанных производств сопровождаются выделением и выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, которые образуются в основных технологических процессах.
От технологических линий деревообрабатывающей промышленности в атмосферу поступают твердые пылевидные отходы – древесная и лакокрасочная пыль, а также парогазовоздушные отходы: летучие компоненты лакокрасочных материалов и растворителей, пары смолосодержащих клеевых материалов.
Основная цель нашего исследования – мониторинг экологической ситуации в Кузнецком районе, восстановление и поддержание благоприятной экологической ситуации в изучаемом районе. Именно в данном районе располагается большое количество предприятий по изготовлению мебели. Как известно, при механической обработке древесины в производстве мебели: раскрой пиломатериалов на заготовки, сверление, строгание, фрезерование, шлифование – образуется значительное количество отходов, таких как стружки, опилки, древесная пыль. При шлифовании и полировании лакового покрытия образующаяся пыль содержит частицы абразивного материала, отвердевших полиэфирных и нитроцеллюлозных лаков. Удаление отходов осуществляется системами пневмотранспорта и аспирации с очисткой воздуха в пылеулавливающем оборудовании: циклонах, фильтрах, скрубберах [4].
Кроме того, в воздушную среду попадает целый комплекс веществ, содержащихся в лакокрасочных материалах, растворителях, клеевых композициях, смолах. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются окрасочные камеры, пульверизационные кабины, лаконаливные машины, сушильные камеры, стеллажи для хранения готовой продукции и другое оборудование. Источниками выбросов газовоздушных смесей являются трубы вытяжной вентиляции и неорганизованные выбросы.
В данном производстве, как в прочем и любом другом, необходимо здраво и четко оценивать экологическую нагрузку на окружающую природную среду в зависимости от:
- характера воздействия (прямое, косвенное, кумулятивное, синергетическое);
- возможности проявления воздействия через определенный промежуток времени;
- интенсивности поступления количества вещества в единицу времени;
- продолжительности и характера воздействия (кратковременное, непрерывное, периодическое, аварийное).
Проведя мониторинг и учитывая все вышесказанные характеристики, мы сделали необходимые расчеты и постарались решить сложившуюся экологическую проблему.
Материал и методы исследования
Загрязнение атмосферного воздуха является самой серьезной экологической проблемой современного города, которая наносит значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, зеленым насаждениям. Многие техногенные вещества, попадающие в воздушную среду городов, являются опасными загрязнителями. Они наносят ущерб здоровью людей, живой природе, материальным ценностям, ухудшают экологическую обстановку и создают негативную среду для будущего поколения.
Пензенская область является крупным производителем мебели в России. Город Кузнецк является одним из крупнейших центров в России по производству мебели. В процессе производства мебели образуются вышеперечисленные отходы. Наиболее эффективным способом их удаления за пределы помещения является использование систем аспирации. Образовавшуюся пылевоздушную смесь нельзя выбрасывать в атмосферу. Необходимо отделить воздух от отходов. С этой целью используют различные виды пылеуловителей: рукавные фильтры, циклоны, и другие [1].
Объектом нашего исследования стала мебельная фабрика города Кузнецка, на одном из участков которой установлена система аспирации, включающая циклон. Однако циклон, который используется на данном предприятии, находился в использовании еще с советских времен и первоначально был установлен на обувной фабрике. То есть он не предназначен для вида пыли, образующейся в данной отрасли производства. Несмотря на то, что ежедневно бункер очистного сооружения заполняется полностью и вывозится тракторной тележкой, его эффективность недостаточна и часть пыли попадает в атмосферу. По замерам экологической лаборатории ЦЛАТИ выброс в атмосферу составляет 20 г/с. Рассчитаем максимальную концентрацию в приземном слое по ОНД-86 [3].
где А – безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (для Кузнецка А = 180); М – максимальный разовый выброс вредного вещества, г/с (20 г/с); F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (3); m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (0,208; 1,526); η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (1); H – высота источника выброса над уровнем земли, м (8,8 м); V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с
здесь D – диаметр устья источника выброса, м (0,63 м); ω0 – скорость выхода смеси из устья источника выброса (11 м/с); ΔT – разность температуры выбрасываемой смеси и окружающего воздуха(3,4 °С)
Результаты исследования и их обсуждение
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) древесной пыли в атмосферном воздухе равна 0,5 мг/м3. Полученная величина Cm в 26 раз превышает ПДК. Этот факт вызывал жалобы в Роспотребнадзор жителей пятиэтажного жилого дома, находящегося на расстоянии 61 м от циклона. К тому же жилой дом попадает в санитарно-защитную зону предприятия. Роспотребнадзором было выдано предписание по снижению выбросов или ликвидации источника загрязнения атмосферы [2].
Для улучшения экологической ситуации было согласовано с заказчиком и принято решение: установить вторую ступень очистки – рукавный фильтр. В качестве фильтрующего материала использовалась фильтровальная ткань ФЛ-4, выпускаемая ткацкой фабрикой в поселке Золотаревка, эффективность очистки которой составляет Е = 99,5 % от частиц размером более 5 мкм. В данном случае выброс в атмосферу с учетом очистки составит
Мконечная = Мначальная(1 – Е/100) = 0,1 г/с.
Рассчитаем концентрацию загрязнений в воздухе.
Сm = 0,1/3,4 = 0,029.
Мы установили, что с учетом объема выбрасываемой пылевоздушной смеси концентрация пыли даже рядом с фильтром ниже ПДК.
Заключение
Вполне очевидно, что основополагающей причиной экологического кризиса и потребительского отношения к окружающей природной среде является низкий уровень экологической образованности современного общества, которое признает приоритетным развитие технического оснащения человечества, а не его гармоничное сосуществование с природой.
Во всех развитых странах принимаются законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. Правительством Российской Федерации также разработаны проекты закона об охране атмосферного воздуха, которые в настоящее время обсуждаются и совершенствуются. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение, как для крупных городов, так и для небольших населенных пунктов с большой концентрацией производств. Нельзя отрицать, что состоянием воздушного бассейна крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения, не соответствует нормативам. Загрязнение окружающей среды – тупик в развитии цивилизации и в эволюции самого человека, поэтому важнейшее условие развития человечества – бережное отношение к природе, всесторонняя забота о рациональном использовании и восстановлении ее ресурсов, сохранение благоприятной окружающей среды для нас и будущих поколений.
Охрана природы – задача современности, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об экологических опасностях, грозящих окружающей среде, но до сих пор многие все же считают их неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. А ведь именно решение локальных экологических проблем даже самых отдаленных регионов ведет к улучшению общей экологической обстановки нашей планеты [5].
В заключение хотелось бы отметить, что одна из экологических задач в Кузнецком районе Пензенской области была решена положительно, и это шаг вперед на путик созданию экологичного производства не только в данном регионе, но и пример для других городов, промышленных центров, предприятий. Тонкая очистка рукавными фильтрами обусловила надежность работы мебельного предприятия при обеспечении высокой степени улавливания пыли, характеризуется простотой в обслуживании, высокой степенью автоматизации и управления работы. Именно поэтому, анализируя сложившуюся ситуацию, было принято решение на мебельном предприятии города Кузнецка установить рукавный фильтр как вторую ступень очистки после циклона, что и является эффективным экологическим мероприятием, которое рекомендовалось и используется в данный момент для очистки воздуха от древесной пыли.
Рецензенты:
Вершинин Н.Н., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Техносферная безопасность», ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», г. Пенза;
Резник Г.А., д.э.н., профессор, ФГОУ ВПО «Пензенский университет архитектуры и строительства», г. Пенза.
Работа поступила в редакцию 07.08.2013.