Основы экологии в строительстве

Инженеры-строители должны развивать биопозитивное строительство. Под биопозитивными зданиями и сооружениями имеются в виду здания, помогающие развитию живой природы – флоры и фауны. Например, биопзитивные инженерные конструкции:

• озеленяемые подпорные стены;
• шумо-защитные экраны, размещаемые вдоль магистралей и внутри кварталов;
• озеленяемые крыши, террасы, стены;
• биопозитивные подводные конструкции – коллекторы для разведения различных организмов и получения морепродуктов и др.

Большое внимание следует  уделять вопросам утилизации отходов  промышленности и строительства с целью производства дешёвых строительных материалов и использования вторичной энергии – тепла энергоносителей.

Для этого используются основные виды отходов промышленности:

• отходящие дымовые газы тепловых агрегатов;
• пыли;
• жидкости;
• шламы;
• неиспользованные горные породы (вскрышные);
• отходы камнеобработки;
• бытовые отходы;
• отходы самого строительства (строительные конструкции и элементы с браком).

Инженеры-строители должны знать современные способы и  методы утилизации отходов при производстве различных строительных материалов (например, тяжелых, легких, особо лёгких бетонов, камней из шламов или терсы – отходов камнепиления и др.), а также способы утилизации тепла и газов биологических свалок (что в настоящее время весьма актуально).

Инженерам-строителям необходимо применять современные достижения в области разработки и создания нетрадиционных (возобновлямых) источников энергии.

Все нетрадиционные источники  энергии рассматриваются применительно  к нуждам строительства, т.е. обеспечение  энергией и теплом с целью создания экономически чистых зданий:

• использование солнечной энергии с помощью различных типов гелеонагревателей;
• использование преобразователей солнечной энергии в электрическую;
• использование тепловых насосов для утилизации тепла;
• Использование энергии ветровых и волновых электростанций. Конструктивные решения таких станций можно совмещать со зданиями различного назначения в акватории и на территориях с постоянными сильными ветрами;
• Использование энергии подземного тепла.

Инженеры-строители должны знать способы мониторинга за состоянием окружающей среды с целью принятия своевременных решений об изменениях в планах строительства или эксплуатации построенных объектов.

Для сфер (воздушной, водной, для земли и живой природы) оценивают загрязнения (минеральные, химические, биологические, тепловые, шумовые), а также уровень и движение грунтовых вод, состояние, качественный и количественный состав растительности, эрозия почв, шлейфы выбросов в воздух и воду и многое другое.

Инженер-строитель обязан знать правовые вопросы охраны окружающей среды, свой обязанности и ответственность за нарушение правовых актов (вплоть до уголовной).

 

 

 

 

 

2. Нормирование примесей атмосферы

 

  Примеси, поступающие  в атмосферу, оказывают различное  токсическое воздействие на организм  человека.

  Оксид углерода  СО. Воздействует на нервную и  сердечно-сосудистую системы, вызывает  удушье (соединяется с гемоглобином  крови, который становится неспособным  переносить кислород к тканям). Поскольку оксид углерода - бесцветный  газ и не имеет запаха, это делает его особенно опасным. Первичные симптомы отравления оксидом углерода (появление болей в голове) возникают при концентрациях СО около 200-220 мг/м3 при длительности воздействия в течение 2-3 ч. При несколько больших концентрациях СО появляется ощущение пульса в висках, головокружение. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает, поэтому допустимые концентрации СО в воздухе должны быть снижены приблизительно в 1,5 раза.

   Оксиды азота NOx (NO, N2O3, NO2, N2O5). Основной выбрасываемый оксид NO2 не имеет цвета и запаха, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман - «смог». Отравление оксидами азота начинается легким кашлем. При повышении концентрации NOx возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются кислоты HNO3 и HNO2, что приводит к отеку легких. При многочасовом воздействии переносимы концентрации не выше 70 мг/м3. При концентрации оксидов азота 10-20 мг/м3 ощущается запах. При 3 мг/м3 не наблюдается никаких явлений. Оксиды азота взаимодействуют со многими материалами, разрушая их.

Диоксид серы SO2. Бесцветный газ с острым запахом; уже в малых концентрациях (20-30 мг/м3) создает неприятный вкус во рту; раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути, при концентрациях около 50 мг/м3 образуя последовательно Н2SО3 и H2SO4. Порог запаха составляет 3-6 мг/м3.

В природе наиболее чувствительны  к SО2 хвойные и лиственные леса, так  как SO2 накапливается в листьях  и хвое. При содержании SO2 в воздухе  от 0,23 до 0,32 мг/м3 происходит усыхание сосны  за 2-3 года в результате нарушения  фотосинтеза и дыхания хвои. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO2 около 0,5-1,0 мг/м3.

   Углеводороды (пары  бензина, пентан, гексан и др.). Обладают наркотическим действием,  в малых концентрациях снижают  активность, вызывают головную боль, головокружение и т. п. Так, при вдыхании в течение 8 ч паров бензина в концентрации около 600 мг/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

   Особую опасность  представляют собой канцерогенные  вещества - непосредственный контакт  с ними живой ткани может привести к возникновению злокачественной опухоли. Наиболее опасно попадание этих веществ в органы дыхания. Из организма канцерогенные вещества не выводятся. К канцерогенным веществам относится бенз(а)пирен (С20Н12), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив (при температуре более 600° С), обнаруживается в саже, дымовых газах и отработавших газах автомобилей.

   Альдегиды (главным  образом формальдегид). При воздействии  на человека вызывают раздражающее  действие на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Запах формальдегида отмечается при концентрации 0,2 мг/м3. Длительное пребывание в атмосфере с концентрацией формальдегида от 1,0 до 9,5 мг/м3 приводит к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при содержании формальдегида до 20-70 мг/м3 отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессоница, сильное раздражение слизистых оболочек глаз.

   Атмосферная пыль  различного происхождения и химического  состава. Постоянно присутствует  в атмосфере. При неполном сгорании топлив образуется сажа, которая представляет собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90-95% состоящий из частиц углерода. Сажа обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам и в том числе к бенз(а)пирену, что делает сажу весьма опасной для человека.

   Источником атмосферной  пыли является зола, образующаяся  при сгорании топлив и в  определенных количествах уносимая  в атмосферу отходящими газами. В золе содержатся углерод,  углеводороды в виде смол и масел и неорганические соединения.

   Дисперсный состав  пылей и туманов определяет  их проникающую способность в  организм человека, устойчивость  пылевых выбросов в атмосфере  и почти всегда является решающим  фактором при выборе средств  и способов защиты атмосферы от пылевых выбросов и туманов. Особую опасность для человека представляют токсические тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5-10 мкм, поступающие в атмосферу с вентиляционными выбросами и легко проникающие в органы дыхания.

  Характерные размеры частиц некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы приведены ниже:

 

Таблица 2

Характерные размеры  частиц некоторых видов твердых  и жидких примесей атмосферы

Вид примеси	Размер частиц, мкм.	Вид примеси	Размер частиц, мкм.
Природный туман	1-14	Масляный туман	0,03-10
Табачный дым	0,01-0,1	Промышленный дым	<1,0
Земляная пыль	1-100	Промышленная пыль	0,01-400
Бактерии	1-10	Возгоны	1-5

 

   Предельно допустимые  концентрации (ПДК) примесей. Основной  физической характеристикой примесей  атмосферы является концентрация - количество вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях, обычно в мг/м3. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окружающую среду и относится к основным параметрам при нормировании допустимых концентраций примеси в атмосфере.

   Предельно допустимые концентрации  загрязняющих веществ в атмосфере  населенных пунктов регламентированы  списком Министерства здравоохранения  СССР № 1892-78 от 1 августа 1978 г.  с дополнениями № 2063-79 от 11 октября 1979 г. и № 2394-81 от 7 мая 1981 г., в соответствии с которым установлены класс опасности вещества, допустимые максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей (Для вредных веществ, ПДК которых не утверждены, Министерством здравоохранения СССР определены ориентировочные безопасные уровни вредности (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов. ОБУВ утверждается сроком на 3 года). Приоритет научного обоснования уровней допустимого содержания примесей в атмосфере принадлежит советским ученым и прежде всего В. Я. Рязанову.

  ПДК - это максимальная концентрация  примеси в атмосфере, отнесенная  к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии  или на протяжении всей жизни  человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

  Если вещество оказывает  на окружающую природу вредное  действие в меньших концентрациях,  чем на организм человека, то  при нормировании исходят из  порога действия этого вещества на окружающую природу.

  Максимальная разовая  ПДК - основная характеристика  опасности вредного вещества. Она  устанавливается с целью предупреждения  рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, изменение биоэлектрической  активности головного мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточная ПДК - для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Концентрации вредных веществ определяются по пробам, отобранным в течение 20-30 мин. Регламент отбора проб воздуха в селитебных зонах определен ГОСТ 17.2.3.01-77.

Наибольшая концентрация.  С каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации, т. е. С ПДКмакс. При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... + Сn/ПДКn ≤ 1, (1)

где С1 С2, ..., Сn - концентрация вредных веществ в атмосфере  в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn - максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м3.

  Эффектом однонаправленного  действия (суммации) обладает ряд  вредных веществ, например диоксиды  серы и азота; диоксид серы  и сероводород; сильные минеральные  кислоты (серная, соляная, азотная); этилен, пропилен, бутилен, амилен; озон, диоксид азота, формальдегид и др. Например, высоту труб современных ТЭС рассчитывают из условия, что концентрации SO2 и NOx в приземном слое атмосферы удовлетворяют условию СSO2/ПДКSO2+СNOx/ПДКNOx ≤ 1. В табл. 9 приведены допустимые концентрации некоторых наиболее характерных веществ, загрязняющих атмосферу в городах и населенных пунктах. Для сравнения приведены предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, регламентированные в ФРГ. В США максимальные ПДК (часовая норма) вредных веществ составляют, мг/м3: по пыли - 0,12, по S02 - 0,75. Наибольшие различия в ПДК относятся к оксидам азота, по которым в ряде стран нормы вообще отсутствуют. Только в СССР начиная с 1966 г. при нормировании учитывается суммарное воздействие оксидов SOx и NOx.

    Предельно  допустимые выбросы (ПДВ). В соответствии  с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для  каждого источника загрязнения  атмосферы устанавливается предельно  допустимый выброс вредных веществ  из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника и совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира. Расчет ПДВ ведут в соответствии с СН 369-74. Если на территории предприятия действует несколько мелких одиночных источников выбросов (например, вентиляционные выбросы, выбросы от энергетических установок и т. п.), то устанавливают суммарный ПДВ для предприятия или объекта.