2020-04-12
237
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
«Способы снижения негативного влияния производства
На окружающую среду»
Цель работы:
Дать оценку вредных веществ содержащихся в воздухе.
Материальное оснащение:
Задание для выполнения практической работы.
Краткая теория:
Нормирование содержания вредных веществ (пыль, газы, пары и т.д.) в воздухе проводят по предельно допустимым концентрациям (ПДК):
ПДК – максимальная концентрация вредных веществ в воздухе, отнесённая к определённому времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного воздействия (включая отдалённые последствия).
Содержание вредных веществ в атмосферном воздухе населённых мест нормируют по списку Минздрава № 3086 – 84, а для воздуха рабочей зоны производственных помещений – по ГОСТ 12.1.005.88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых пунктов нормируют по максимально разовой и среднесуточной концентрации примесей.
ПДКmax – основная характеристика опасности вредного вещества, которая установлена для предупреждения возникновения рефлекторных реакций человека (ощущение запаха, световая чувствительность и др.) при кратковременном воздействии (не более 30 мин.)
ПДКсс – установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вредного вещества при воздействии более 30 мин.
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это такая концентрация, которая при ежедневном воздействии (но не более 41 часа в неделю) в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека, обнаруживаемых современными методами исследований, в период работы или в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Ход работы:
1. Записать в рабочей тетради номер и название практической работы.
2. Получив методические указания по практической работе, переписать форму табл. 1.1.
Таблица 1.1. Исходные данные и нормируемые значения содержания
вредных вещест
| Вариант |
Вещество |
Концентрация вредного вещества, мг/м3 | Класс опасности | Особенности воздействия |
Соответствие нормам каждого из веществ | |||||
| Фактическая | В воздухе рабочей зоны |
В воздухе населённых пунктов | В воздухе рабочей зоны | В воздухе населённых пунктов при времени воздействия | ||||||
| максимально разовая £30 мин | среднесуточная >30 мин | £30 мин | >30 мин | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
|
| ||||||||||
3. Используя нормативно-техническую документацию (табл. 1.2.), заполнить графы 4…8 табл. 1.1.
Таблица 1.2 Предельно допустимые концентрации вредных веществ
в воздухе, мг/ м3
| Вещество | В воздухе рабочей зоны | В воздухе населенных пунктов | Класс опасности | Особенности воздействия | |
| Максимальная разовая ≤30 мин | Среднесуточная; воздействие >30 мин | ||||
| Азота диоксид | 2 | 0,085 | 0,04 | 2 | О* |
| Азота оксиды | 5 | 0,6 | 0.06 | 3 | О |
| Азотная кислота | 2 | 0,4 | 0,15 | 2 | - |
| Акролеин | 0,2 | 0,03 | 0,03 | 3 | - |
| Алюминия оксид | 6 | 0,2 | 0,04 | 4 | Ф |
| Аммиак | 20 | 0,2 | 0,04 | 4 | - |
| Ацетон | 20 | 0,2 | 0,04 | 4 | - |
| Аэрозоль ванадия пентаоксида | 0,1 | - | 0,002 | 1 | - |
| Бензол | 5 | 1,5 | 0,1 | 2 | К |
| Винилацетат | 10 | 0,15 | 0,15 | 3 | - |
| Вольфрам | 6 | - | 0,1 | 3 | Ф |
| Вольфрамовый ангидрид | 6 | - | 0,15 | 3 | Ф |
| Гексан | 300 | 60 | - | 4 | - |
| Дихлорэтан | 10 | 3 | 1 | 2 | - |
| Кремния диоксид | 1 | 0,15 | 0,06 | 3 | Ф |
| Ксилол | 50 | 0,2 | 0,2 | 3 | Ф |
| Метанол | 5 | 1 | 0,5 | 3 | - |
| Озон | 0,1 | 0,16 | 0,03 | 1 | О |
| Полипропилен | 10 | 3 | 3 | 3 | - |
| Ртуть | 0,01/ 0,005 | - | 0,0003 | 1 | - |
| Серная кислота | 1 | 0,3 | 0,1 | 2 | - |
| Сернистый ангидрид | 10 | 0,5 | 0,05 | 3 | - |
| Сода кальцинированная | 2 | - | - | 3 | - |
| Соляная кислота | 5 | - | - | 2 | - |
| Толуол | 50 | 0,6 | 0,6 | 3 | - |
| Углерода оксид | 20 | 5 | 3 | 4 | Ф |
| Фенол | 0,3 | 0,01 | 0,003 | 2 | - |
| Формальдегид | 0,5 | 0,035 | 0,003 | 2 | О, А |
| Хлор | 1 | 0,1 | 0,03 | 2 | О |
| Хрома оксид | 1 | - | - | 3 | А |
| Хрома триоксид | 0,01 | 0,0015 | 0,0015 | 1 | К, А |
| Цементная пыль | 6 | - | - | 4 | Ф |
| Этилендиамин | 2 | 0,001 | 0,001 | 3 | - |
| Этанол | 1000 | 5 | 5 | 4 | - |
Примечание: О – вещества с остронаправленным действием, за содержанием которых в воздухе требуется автоматический контроль;
А – вещества, способные вызвать аллергические заболевания в производственных условиях; К – канцерогены, Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.
4. Выбрав вариант задания из табл. 1.3, заполнить графы 1…3 табл. 1.1.
Таблица 1.3. Варианты заданий для выполнения.
| Вариант | Вещество | Фактическая концентрация |
| 01 | Фенол Азота оксиды Углерода оксид Вольфрам Полипропилен Ацетон | 0,001 0,1 10 5 5 0,5 |
| 02 | Аммиак Ацетон Бензол Озон Дихлорэтан Фенол | 0,01 150 0,05 0,001 5 0,5 |
5. Сопоставить заданные по варианту (см. табл. 1.3.) концентрации вещества с предельно допустимыми (табл. 1.2.) и сделать вывод о соответствии нормам содержания каждого из веществ в графах 9…11 табл. 1.1., т.е. < ПДК, > ПДК, = ПДК, обозначая соответствие нормам знаком «+», а несоответствие знаком «-».
6. Ответить на контрольные вопросы по практической работе:
6.1. Что такое ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны?
6.2. Что означает ПДКmax?
6.3. Что означает ПДКсс?
7. Подписать отчёт и сдать преподавателю.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
«Нанотехнологии. Информационные технологии»
Цель работы:
Изучить существующие нанотехнологии посредством информационных технологий.
Материальное оснащение:
Задание для выполнения практической работы.
Краткая теория:
Нанотехнология ‑ совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. В связи с этим возникли понятия нанонауки, нанотехнологии и наноинженериии (нанонаука занимается фундаментальными исследованиями свойств наноматериалов и явлений в нанометровом масштабе, нанотехнология – созданием наноструктур, наноинженерия – поиском эффективных методов их использования) (см. рис. 1).
Наноматериалы ‑ материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками;
Рисунок 1. Научные основы и объекты нанонауки и нанотехнологии [2, С.33]
Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления:
· изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
· разработка и изготовление наномашин, т.е. механизмов и роботов размером с молекулу;
· непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них всего существующего.
Существуют следующие основные направления наноэлектроники:
1.Кремниевая электроника.
2.Электроника на механотранзисторах.
3.Электроника на нанотрубках.
4.Молекулярная электроника.
5.Одноэлектроника.
6.Спинтроника.
7.Квантовая электроника.
8.Многозондовые системы.
9.Гибкая электроника.
Наоэнергетика включает в себя:
1.Энергетические системы
2.Генерация энергии: солнечные батареи, термоэлектрические элементы, микрожидкостные генераторы, ядерные установки, термоядерные установки, батарейки и аккумуляторы.
3.Топливные элементы: водородные элементы, передача энергии (высокотемпературные сверхпроводники, формирование градиента температур)
Современная технология – нанотехнология - позволяет работать с веществом в масштабах, еще недавно казавшихся фантастическими - микрометровых, и даже нанометровых. Именно такие размеры характерны для основных биологических структур - клеток, их составных частей (органелл) и молекул.
Современные приложения нанотехнологий в медицине можно разделить на несколько групп:
1. Наноструктурированные материалы, в т. ч., поверхности с нанорельефом, мембраны с наноотверстиями. В настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, имитирующего естественную костную ткань.
2. Наночастицы (в т. ч., фуллерены и дендримеры). Спектр возможных применений чрезвычайно широк. Он включает борьбу с вирусными заболеваниями такими, как грипп и ВИЧ, онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями, остеопорозом, заболеваниями сосудов. Наносферы могут использоваться и в диагностике, например, как рентгеноконтрастное вещество, прикрепляющееся к поверхности определённых клеток и показывающее их расположение в организме.
3. Микро- и нанокапсулы. Миниатюрные (~1 мк) капсулы с нанопорами могут быть использованы для доставки лекарственных средств в нужное место организма. Уже испытываются подобные микрокапсулы для доставки и физиологически регулируемого выделения инсулина при диабете 1-го типа.
4. Нанотехнологические сенсоры и анализаторы. Использование микро- и нанотехнологий позволяет многократно повысить возможности по обнаружению и анализу сверхмалых количеств различных веществ. Одним из вариантов такого рода устройства является «лаборатория на чипе» (lab on a chip). Это пластинка, на поверхности которой упорядоченно размещены рецепторы к нужным веществам, например, антитела. Такое устройство, способное обнаруживать буквально отдельные молекулы может быть использовано при определении последовательности оснований ДНК или аминокислот, обнаружения возбудителей инфекционных заболеваний, токсических веществ.
5. Медицинские применения сканирующих зондовых микроскопов. Сканирующие микроскопы представляют собой группу уникальных по своим возможностям приборов. Они позволяют достигать увеличения достаточного, чтобы рассмотреть отдельные молекулы и атомы.
6. Наноинструменты и наноманипуляторы. Наноманипуляторами можно назвать устройства, предназначенные для манипуляций с нанообъектами - наночастицами, молекулами и отдельными атомами. Примером могут служить сканирующие зондовые микроскопы, которые позволяют перемещать любые объекты вплоть до атомов.
7. Микро- и наноустройства различной степени автономности. В настоящее время всё большее распространение получают миниатюрные устройства, которые могут быть помещены внутрь организма для диагностических, а возможно, и лечебных целей. Современное устройство, предназначенное для исследования желудочно-кишечного тракта, имеет размер несколько миллиметров, несёт на борту миниатюрную видеокамеру и систему освещения. Полученные кадры передаются наружу.
В ближайшие 3–10 лет наиболее перспективны следующие направления использования нанотехнологий в системах безопасности[15]:
1.Новые средства и методы контроля и защиты документов от подделки, например на основе наноматериалов, микропечати, тонких электронных схем, бумаги с добавлением наночастиц, компактных устройств считывания данных.
2.Системы контроля доступа в помещения на основе наносенсоров, например считыватели отпечатков пальца, теплового рисунка вен руки или головы, геометрической формы руки в динамике.
3.Многофункциональные сенсоры «электронный нос» для обнаружения и идентификации сверхмалых количеств взрывчатых, наркотических и опасных веществ.
4.Более компактные, чуткие и информативные портативные и стационарные металлоискатели и детекторы движения на основе наносенсоров.
5.Распределенные массивы наносенсоров типа «умная пыль» для охраны границ и периметров объектов.
6.Магниторезонансные установки для точного анализа объемного содержания закрытых емкостей и грузов в аэропортах, на проходных, на таможне.
Примеры создания перспективных технических средств и систем безопасности на базе нанотехнологий и наноматериалов, имеющие высокую степень завершенности исследований:
1.Антитеррористические средства, в т.ч. гиперспектральные наноанализаторы сверхнизких концентраций взрывчатых, наркотических и других запрещенных к распространению веществ.
2.Системы контроля и управления доступа, паспортного и миграционного контроля, в т.ч.:
- идентификационные документы и системы контроля и управления доступа на базе нанометок и нанопамяти, включая системы для идентификации лиц на основе получения, записи на защищенный носитель (нанопамять) и цифровой обработки трехмерного видеоизображения;
- замковые устройства для режимных помещений с уникальными электронными ключами – нанометками;
- электронные заграничные паспорта второго поколения и миграционные удостоверения с нанопамятью 1–10 Гбайт.
Ход работы:
1. Записать в рабочей тетради номер и название практической работы.
2. Заполнить таблицу:
| Направление развития | Применение |
| 1. Развитие нанотехнологий | |
| 2. Нанотехнологии в наноэлектроники | |
| 3. Нанотехнологии в наноэнергетии | |
| 4. Нанотехнологии в медицине | |
| 5. Нанотехнологии в безопасности | |
| 6. Нанотехнологии в промышленности |
3. Ответить на контрольные вопросы по практической работе:
3.1. Что такое «нанотехнологии»? С чем связано их развитие?
3.2. Что такое «наноматериалы»?
3.3. Применение нанотехнологий в промышленности.
4. Подписать отчёт и сдать преподавателю.
