Нейтрализация вредных газов на предприятиях Казахстана

В статье рассматриваются основные вредные газообразные вещества, которые выделяются промышленными заводами Казахстана. Авторами определены причины возникновения вредных газов, пути решения по очищению выбросов производственных газов и меры защиты органов дыхательной системы человека, работающего на промышленном предприятии. Потенциально опасные токсичные газы оказывают огромное негативное воздействие на организм человека, большой урон получают прежде всего зубы, дыхательная и сердечно-сосудистая система, органы пищеварения и кожа.Решением проблемы является новейшее изобретение Рузуддинова Саурбека Рузуддиновича, доктора медицинских наук, профессора кафедры ортопедической стоматологии в Казахском Национальном Медицинском университете им. С.Д.Асфендиярова. Изобретение относится к универсальным фильтрующим элементам бесклапанных респираторов, предназначенных для зашиты зубов и органов дыхания от вредных веществ, находящихся в воздухе производственных помещений алюминиевых, фосфорных, аккумуляторных предприятий, минеральных удобрений и цветной металлургии.

Актуальность. За время прогресса промышленности, несмотря на всю пользу, которая она приносит людям, начали появляться одновременно проблемы, которые остаются нерешенными по сей день. Во время производства выделяются вредные газообразные вещества, являющиеся взрывоопасными и представляющие потенциальную опасность в развитии профессиональных заболеваний у работающих. Вредные газы распространяются с большой скоростью. Сейчас на заводах предпринимаются попытки улучшить проветривание помещений, где трудятся рабочие и дышат загрязненным воздухом. Но данные попытки не дают возможность дать гарантии работающим людям, что у них не будут возникать заболевания, появляющиеся из-за попадания частичек пыли с металлами или вредных газов в организм.

Цель исследования - составить целостную характеристику отрицательных воздействий вредных газообразных веществ, описать негативное влияние на организм человека и рассмотреть пути нейтрализации вредных выбросов.

Материалы и методы исследования: изучив научную литературу по данной тематике, мы выявили основные вредные газообразные вещества, которые выделяются в промышленности; определили причины возникновения газов. В завершении исследования нашли решение по очищению газов, чтобы они не попадали в органы дыхательной системы человека, работающего в промышленном предприятии.

Результаты исследования: по данным Министерства труда и социальной защиты Республики Казахстан в перечне вредных производственных факторов, профессий в стране насчитывается 45 видов производств и цехов, в которых более 7500 (7599) профессий и должностей более подвержены воздействию вредных веществ, выделяющиеся в процессе работы [1]. Для теоретического исследования взаимодействий вредных веществ мы выделили самые основные промышленные предприятия Казахстана: Карагандинский металлургический комбинат, Талдыкорганский аккумуляторный завод и Алматинский завод тяжелого машиностроения.

Вредные выделения в результате работы металлургии оказывает огромный негативный эффект на окружающую среду. При работе доменных печей и обработке шихты. Вследствие этого выделяются: SO2, CO2, H2S, HF,пыль с содержанием легких и тяжелых металлов (Al, Sb, Hg, Pb, Sn) [2].

H2S образуется при перезарядке свинцово-кислотных аккумуляторов.Газ плотнее воздуха, поэтому сосредотачивается внизу плохо проветриваемого пространства. Он еще опасен тем, что в самом начале можно ощутить присутствие газа, но чуть позже обоняние слабеет, и человек вовсе не ощущает присутствие H2S. В процессе работы выделяется не только вышеописанный газ, но и пыль с содержанием Pb и испарения H2SO4[3].

Окружающая среда подвергается огромному риску под воздействием предприятий машиностроения. Они загрязняют не только воздух, которым мы дышим, но и следует учесть, что данные токсичные вещества попадают в почву и воду. В выбросах содержатся: SO2, Pb, Mn, Hg, CO2[4]. Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это такая концентрация, при которой за рабочий стаж не должно возникнуть профессиональных заболеваний [5]. ПДК основных вредных газов и паров тяжелых металлов в производственных помещениях представлена в таблице 1.

Каким образом вредные газы и металлы причиняют вред организму человека? На металлургическом заводе в процессе работы существуют множество факторов, способствующих развитию профессиональных заболеваний - это пыль и токсичные газы. В каждой отрасли промышленности есть своя специфика, т.е. болезни, которые могут возникнуть у работника, могут быть разными. По статистике к 27,4% принадлежат патологии дыхательной системы, заболевания опорно-двигательного аппарата - 22,5%, глухота - 19,2%, флюороз - 11,9%, вибрационная болезнь - 9,2% [7].

Pb - токсичный металл, который попадает в организм через пыль. Он может представлять потенциальную угрозу для центральной нервной и репродуктивной системы. У человека ухудшается память и снижается способность сосредотачиваться. Повышение кровяного давления и боли в суставах и мышцах может быть тоже вызвано Pb[3].

В свинцово-кислотном аккумуляторе имеется положительный электрод из пероксида свинца и отрицательный электрод из губчатого свинца (Pb) с большой площадью поверхности. Электролит - раствор серной кислоты с удельным весом от 1,21 до 1,30 (от 28 до 39% по весу). При разряде оба электрода превращаются в сульфат свинца, как это представлено ниже:

Кипение электролита сопровождается образованием тумана из серной кислоты. Эрозия зубов у рабочих участков формования была в прошлом обычным явлением. Компании по производству аккумуляторов традиционно пользовались услугами дантистов, а многие продолжают делать это и сейчас [8].

Фтористый водород (HF). При попадании в организм в первую очередь повреждает дыхательные пути, следовательно, в очень большом количестве может вызвать сильные раздражения глаз и слизистых оболочек носа, полости рта, дыхательных путей и легких. При продолжительном вдыхании человек начинает ощущать удушье. При больших концентрациях может произойти кровоизлияние и отек в легких, который приводит к поражению органов дыхания, а значит - смерть. При 10минутном пребывании в воздухе, в котором содержалось 0,4 мг/л наблюдались отравления (Силич). При 0,05 мг/л - раздражение слизистых оболочек, при котором чувствуется

запах; максимальная концентрация, переносимая более минуты - 0,1 мг/л [9].

В промышленности HF выделяется при взаимодействии плавикового шпата и сильных нелетучих кислот (например, серной):

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF

Процесс проводят в стальных печах при 120 - 300 °C [16].

Двуокись серы (SO2). Часто выделяется в тех предприятиях, где постоянно применяют сернистые руды или сжигают каменный уголь, кокс, содержащие серу. Симптомы очень схожи с результатами попадания HF: спазм бронхов и дыхательных путей. Процесс взаимодействия наблюдается в нарушении белкового и углеводного обмена, окислительных процессов в головном мозге, печени, мышцах. Работник завода чувствует запах при его концентрации в 0,003 мг/л. Кашель возникает при 0,05 мг/л. Примечательно то, что смерть может наступить внезапно

или значительно позже (от 1 месяца до 1 года) в результате ухудшения состояния органов дыхательной системы [10]. Окисления природной серы при ее сжигании в специальных топках и при обжиге железного колчедана (пирита): S + О2 → SO2.

2H2S + 3O2 → 2SO2+2H2O + 1038,7 кДж [16].

Серная кислота (H2SO4). Отличительной особенностью H2SO4 от SO2 и HF является то, что к раздражению слизистых оболочек дыхательной системыдобавляется тяжелый ожоговый эффект. Из-за сильных ожогов слизистой оболочки выделяется мокрота с кровью, тяжелые воспаления. У рабочих сернокислотных цехов наблюдаются заболевания слизистой рта, необратимое разрушение зубов, бронхиты, астма, язвенная болезнь [11].

Сурьма (Sb). При остром отравлении в организме раздражаются слизистые оболочки, пищеварительный тракт и кожа. Отравления Sb очень редки, но тем не менее возникают во время плавки, Sb испаряется и после вдыхания возникает «литейная сурьмяная лихорадка» [12].

Двуокись углерода (CO2). Вдыхание 0,25-1% CO2 сопровождается изменением функции внешнего дыхания и кровообращения; 2,5-5% CO2 вызывает головную боль, раздражение верхних дыхательных путей, чувство тепла в груди, увеличение легочной вентиляции за счет учащения и углубления дыхания, учащение сердцебиений, повышение кровяного давления [13]. СО2 образуется в результате сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть, природный газ, искусственного и синтетического топлива и биомассы (древесина). Это основная компонента (из числа трехатомних газов), что ведет к «парниковому эффекту» [18].

В промышленности оксид углерода выделяется при сжигании угля и при обжиге известняка [16].

C + O2 → CO2

CaCO3 → CaO + CO2.

Факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний - Hg, Pb, Cd, Sn, Sb.

Pb наносит вред нервной и репродуктивной системе, вызывает повышение кровяного давления, неврологические нарушения и мышечные и суставные боли.

Cd разрушает печень и почки, появляется ломкость костей;

Hg приводит к церебральному параличу, деформации конечностей, затрудненному глотанию, конвульсиям и смерти;

Sn – анемия, мигрень, увеличение печени, воспалительные реакции на коже [14].

Кислотный некроз – кипение электролита сопровождается образованием тумана из H2SO4.. Вдыхание кислотных испарений и влечет за собой эрозию зубов.

Обсуждение и заключение. Загрязняющие вещества – это вещества, которые оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду либо непосредственно, либо после химических изменений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами и загрязняющими воздействиями.Выброс в атмосферу некоторых газов,естественного и промышленного происхождения представлен в таблице 2 [17].

Из следующих показателей факторов, влияющих на здоровье человека мы можем сделать вывод, что обеспечения. По данным международного медицинского журнала TheLancet7 000 000 смертей ежегодно от проблем с окружающая среда в два раза важнее медицинского загрязнением воздуха.

Респиратор – это средство индивидуальной защиты органов дыхания. Респираторы являются облегченным средством защиты органов дыхания от вредных газов, паров, аэрозолей и пыли. Основная задача респиратора – это поставка очищенного воздуха, пригодного для человека.

Существуют еще бесклапанные противогазовые респираторы. Например, универсальный фильтрующий элемент Рузуддинова Саурбека Рузуддиновича, изобретение относится к универсальным фильтрующим элементам бесклапанных противогазных респираторов, предназначенных для защиты органов дыхания от вредных веществ, находящихся в воздухе производственных помещений алюминиевых, фосфорных минеральных удобрений и цветной Клапанные противогазы тяжелы (1,2-1,8 большое сопротивление дыханию, предприятий, металлургии. кг), создают существенно ограничивают поле зрения (до 50%).

Таблица 3 - Свойства бесклапанных противогазов

Выводы:

1. Из-за большой концентрации вредных газообразных веществ большая часть населения Казахстана имеет проблемы со здоровьем.
2. Загрязнение атмосферы является общей проблемой для всего человечества. Применение новых типов фильтров для вентиляции в помещениях и в дымовых трубах предприятий промышленности будет очень важным для сохранения нашей планеты.
3. Из-за большого разнообразия вредных химических веществ работникам промышленных предприятий, более подверженным к профессиональным заболеваниям, нужно в обязательном порядке носить респираторы с фильтрующими элементами во избежание очень серьезных заболеваний.
4. Разрабатывать новые методы нейтрализации вредных производственных газов, которые послужили бы новым шагом к безотходному и безвредному производству.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Приказ и.о. Министра труда и социальной защиты населения Республики Казахстан. - 2007. - № 182 .- С. 2-3.
2. Сосновская Е.Б. Экономическая и региональная география. -2009.-C.139-140.
3. https://nature-time.ru/2014/07/vred-akkumulyatorov-i-batareek-dlya-zdorovya/
4. Дикань В.Л. Основы экологии и природопользования. –Харьков: 2002. – 384 с.
5. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. –Ленинград: 1985. – 6 с.
6. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. – Ленинград: 1975. - С. 8-12.
7. https://iz.ru/news/528673
8. http://base.safework.ru/iloenc?navigator&spack=1 10LogLength%3D0%26LogNumDoc%3D857200681%26listid%3D010000000100 %26listpos%3D1%26lsz%3D7%26nd%3D857200681%26nh%3D1%26
9. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. –М.: 1977. -С. 28-29
10. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. – М.: 1977. -С. 63-64
11. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. – М.: 1977. -С. 67-69
12. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. – М.: -С. 230
13. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. – М.: -С. 253-254
14. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: 1975. - С. 251-270.
15. Вукалович М. П. Теплофизические свойства двуокиси углерода. – М.: 1965. – 456 с.
16. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. – М.: 2001. – 255 с.
17. Осовин И. Шестое вымирание. XXI век катастроф. – М.: 2017. – 51 с.
18. http://energetika.in.ua/ru/books/book-5/part-3/section-2/2-1
19. Charles C. Mann. Renewables Aren't Enough // Clean Coal Is the Future. - 2014. – С. 3-8.