Изучение микроклимата коровника с целью создания системы очистки воздуха от аммиака

Проект

Изучение микроклимата коровника с целью создания системы очистки воздуха от аммиака

Выполнила: Брагина Юлия

ученица 10 класса

МБОУ «ОЦ «Краснослободская СОШ №1»

Руководитель проекта: Тельнова Н.М.

 

 

Краснослободск

2022 год

                     Содержание

1. Введение………………………………………….………….…….....2

1.1. Актуальность проекта………………………………….….……………2

1.2. Цель проекта…………………………………………………..………...3

1.3. Задачи проекта……………………………………………………..……3

1.4. Анализ изученности темы………………………………………...…....4

2. Основная часть………………………………………………………...….6

Глава 1. Теоретическая  часть………………………………………………6

2.1.1. Аммиак……………………………………………………………..….6

2.1.2. Влияние повышенной концентрации аммиака на организм коров..6

2.1.3. Влияние повышенной концентрации аммиака на организм человека………………………………………………………………………...….7

2.1.4. Животноводческие предприятия, как основной загрязнитель окружающей среды аммиаком…………………….…………………….….……8

2.1.5. Влияние аммиака на окружающую среду……………………….…..8

2.1.6. Методы очистки воздуха от аммиака…………………………….….9

 2.1.7. Как подобрать оборудование для очистки воздуха от аммиака....11

Глава 2. Практическая часть…………………………………………...…..11

2.2.1. Методы и организация исследования………………………………11

2.2.2. Результаты исследования и их обсуждения…………………….….15

2.2.3. Выводы……………………………………………………..….……..17

3. Заключение …………………………………………………………..…18

Список литературы……………………………………………………..…..19

 

 

Введение

Одним из ведущих загрязнителей воздушной среды в сельскохозяйственном производстве является аммиак. Он относится к четвертому классу опасности отравляющих веществ, и более 90% общих антропогенных выбросов поступает от сельского хозяйства (содержания КРС и не только). В атмосферном воздухе аммиак находится в количествах, измеряемых тысячными и десятитысячными долями миллиграмма на 1 м³ воздуха, большие концентрации (0,002-0,25 мг на 1 м³) наблюдаются редко. Гигиеническое значение аммиака в воздухе свободной атмосферы ничтожно. Однако его превышение крайне опасно для нормального функционирования различных экосистем.

1.1. Актуальность проекта: Сейчас распространенным решением является использование естественной системы вентиляции в коровниках. Этого недостаточно, так как полностью выветрить аммиак из животноводческого помещения не получается, да и вообще выветривание больших объёмов аммиака в окружающую среду приводит к его скоплению там и пагубному влиянию для различных экосистем. Из-за того, что естественная вентиляция не может полностью очистить коровник от аммиака, происходит повышение уровня концентрации этого газа, что приводит, в свою очередь, к ухудшению здоровья коров и рабочего персонала, работающего в зоне повышенной концентрации аммиака. Поэтому сейчас просто необходимо внедрять иные, более эффективные способы очистки коровников от аммиака, не наносящие вред окружающей среде, например, проектирование различных фиксирующих аммиак сооружений, которые будут образовывать безопасные для окружающей среды соединения.

Мои исследования производились в Республике Мордовия, Краснослободский район, село Гумны, ООО АПО «Мокша». Данное предприятие занимается разведением коров и производством сырого молока. Молоко, произведенное на ООО АПО «Мокша» отправляется на сыроваренный завод «Сармич».

Соответственно оно заинтересовано в качестве и количестве молока, производимого коровами, а качественное молоко и в больших количествах молоко дают только здоровые коровы.                                                   

1.2. Цель проекта: Оценить параметры микроклимата коровника в действующем животноводческом помещении с естественной системой вентиляции с целью создания  сооружения, которое будет преобразовывать аммиак в экологически чистое вещество.

1.3. Задачи проекта:

2. Выявить причину повышенного содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.

3. Выяснить нормы содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.

4. Определить последствия влияния аммиака на окружающую среду, здоровье животных и человека из-за выделяемого предприятиями по разведению и содержанию КРС.

5. Измерить микроклиматические показатели, в том числе и уровень концентрации аммиака, в животноводческом помещении по содержанию КРС.

6. Рассчитать количество аммиака, выделяемого животноводческими предприятиями по содержанию и разведению КРС

7. Изучить виды фиксирующих аммиак сооружений и выбрать наиболее эффективный и экологически чистый вид сооружения.

8. Разработать модель экологичного и экономически выгодного фиксирующего аммиак сооружения.

9. Предложить этот план для его реализации животноводческому предприятию по разведению и содержанию КРС.

Объект исследования: коровник

Предмет исследования: уровень концентрации аммиака в коровнике

Гипотеза: уже сейчас нужно находить экологически безопасные методы борьбы с аммиаком в животноводческих помещениях, чтобы избежать нарушения экологической обстановки.

1.3. Анализ изученности темы: Некоторые деятели уже изучали влияние аммиака на живые организмы, проводили опыты.

По словам Рассела Дикерсона, профессора атмосферных и океанических наук, лишь малая часть аммиака поступает из выхлопных труб автомобилей и дымовых труб промышленности. По его мнению, основная масса аммиачных выбросов происходит из-за сельскохозяйственной деятельности с внесением удобрений, а также животноводства. «Это оказывает огромное влияние на качество воздуха, воды и экосистем. Здесь, в штате Мэриленд, аммиак из атмосферы вносит до четверти азотных загрязнений в Чесапикском заливе, вызывая эвтрофикацию и приводя к мертвым зонам, которые делают жизнь очень трудной для устриц, синих крабов и других диких животных», отметил профессор.

По данным И. З. Замалина, продолжительное вдыхание воздуха, содержащего аммиак (0,033—0,07), у коров снижается количество гемоглобина, щелочной резерв крови, газообмен, переваримость питательных веществ (протеина, жира и клетчатки) и падают удои. Поступление больших количеств аммиака в кровь вызывает сильное возбуждение центральной нервной системы головного, спинного и в особенности продолговатого мозга, судороги всего тела, а в промежутках между ними отмечается коматозное состояние, повышение кровяного давления, наконец, паралич дыхательного центра и смерть.

Концентрация аммиака в 0,13% объемных (0,01 мг/л) в опытах Лемана действовала раздражающе на слизистые оболочки. Концентрация в 0,25% (0,19 мг/л), по данным Хорвата, вызвала смерть 80% морских свинок па 4—9-й день, а концентрация в 0,5% (0,38 мг/л) вызвала у кроликов кровоизлияния в трахее и бронхах, фибринозное воспаление плевры и сердечной сорочки и паренхиматозное перерождение печени и почек.

Исходя из исследований и опытов данных авторов, мы можем сказать, что аммиак достаточно опасный для окружающей среды, жизни и здоровья животных и людей газ, поэтому сейчас стоит заняться исследованиями, замерами параметров микроклимата и проектированием систем фиксации аммиака для данного хозяйства. Этот вопрос остаётся особо актуальным на данный момент. Возможно, мой проект будет осуществлён в животноводческих предприятиях по содержанию КРС.

Методы исследования

1) Изучение специальных литературных источников (Интернет-ресурсы, учебники, пособия и т.д.)

2) Наблюдение

3)  Измерение

4) Описание

5) Анализ и синтез полученной информации

6) Методы проектирования системы фиксации аммиака

Основная часть

Глава 2. Практическая часть

Методы.

Сбор данных по микроклимату коровника был проведен с помощью:

1. Измерения уровня аммиака производились с помощью тест-системы «Аммиак» из учебной мини-экспресс-лаборатории «Пчелка-У»

Порядок использования тест-системы Аммиак

1) Вскройте упаковку и извлеките индикаторную полоску из пакета

2) Отрежьте край полоски, вместе с небольшим (не более 2 мм) участком тканевой основы.

3) Рабочий участок поместите в анализируемую воздушную среду, не нарушая целостности полимерного покрытия.

4) Изменение цвета с желтого на синий наблюдайте со стороны срезанного конца полоски.

5) При экспрессном контроле определите время, необходимое для возникновения пороговой окраски.

6) Определите концентрацию аммиака по таблице.

Время срабатывания окраски (сек)	Концентрация аммиака (мг/м3)
90	10
60	100
1	1000

2. Измерения температуры воздуха, относительной влажности воздуха, уровня атмосферного давления были осуществлены с помощью мультидатчика Point Био-1 из цифровой лаборатории «Releon Point».

Порядок действий при применении мультидатчика Point Био-1:

1) Подключить мультидатчик к ноутбуку через USB-кабель.

2) Открыть специальное программное обеспечение, ранее установленное на ноутбуке «Releon Lite».

3) Выбрать нужные параметры и нажать пуск.

4) Произвести замеры.

5) Сохранить их в виде таблицы или xlsx документа.

Сбор данных по размерам коровника осуществлялся с помощью измерения обыкновенной строительной рулеткой длиной 10 метров.

Сбор данных о погодных условиях на момент проведения исследования осуществлялся с помощью:

1) Температура воздуха, относительная влажность, уровень атмосферного давления измерялись мультидатчиком Point Био-1.

2) Направление ветра определилось с помощью собственных ориентировочных способностей.

 

 Организация исследования.

Исследование проводилось на базе ООО АПО «Мокша», расположенное на территории республики Мордовия, в Краснослободском районе, в селе Гумны. Данное предприятие занимается разведением КРС и производством сырого молока. Конкретный объект исследования - коровник на 100 голов привязного содержания с естественной системой вентиляции, высота которого 6 метров, длина 72 метра, ширина 12 метров; объем 5 184 м3. Ворота коровника открыты с одной стороны.

Дата организации исследования: 18.12.2021.

Погодные условия: температура воздуха -3 градуса Цельсия; относительная влажность воздуха 90 %; ветер северный 1.1 м/с; уровень атмосферного давления 744 мм.р.ст.

Замеры параметров микроклимата в коровнике:

1. Замеры уровня аммиака в коровнике производились в 3 точках коровника - по краям и в центре. Высота от пола составила 1 метр.

2. В этих же точках при помощи цифровых датчиков определили атмосферное давление, температуру и влажность воздуха

Выводы

1. Причиной повышенного содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС является разложении мочи, навоза, подстилки.

2. Максимальная концентрация аммиака в воздухе помещений для животных допускается не выше15-20 мг/м³, то есть такая концентрация, которая установлена для людей.

3. Аммиак является агрессивным веществом. Он адсорбируется слизистыми оболочками глаз и верхних дыхательных путей животных, вызывая сильное их раздражение. Появляется кашель, слезотечение с последующим воспалением слизистых оболочек носа, гортани, трахеи, бронхов и конъюнктивы глаз. При высоком содержании аммиака во вдыхаемом воздухе у животных наблюдаются спазмы голосовой щели, трахеальной и бронхиальной мускулатуры, смерть наступает от отека легких или паралича дыхания. При поступлении аммиака в кровь он превращает гемоглобин в щелочной гематин, вследствие чего снижается количество гемоглобина и возникает кислородное голодание. При продолжительном вдыхании воздуха, содержащего аммиак, снижается щелочной резерв крови, газообмен и перевариваемость питательных веществ. Поступление больших количеств аммиака в кровь вызывает сильное возбуждение центральной нервной системы, судороги, коматозное состояние, паралич дыхательного центра и смерть. При более высоких концентрациях аммиак вызывает острое отравление, сопровождающееся быстрой гибелью животных.

4. Качество воздуха оказывает влияние не только на животных, но и на работающих там людей (доярок и т. п.), которые находятся в помещениях для животных ежедневно в течение многих часов, выполняя производственные процессы по уходу, кормлению и эксплуатации животных. Его основное токсическое воздействие на человека ограничивается местами непосредственного контакта с аммиаком (т.е. кожей, глазами, дыхательными путями, полостью рта и желудочно-кишечным трактом). Поэтому аммиак следует считать прямым показателем качества воздуха, что необходимо учитывать при санитарно-гигиенической оценке микроклимата.

5. Средний уровень концентрации аммиака животноводческом помещении по содержанию КРС составляет 37 мг/м³, что значительно превышает норму. Температура воздуха 12-16^оС, атмосферное давление – 745мм р.ст., влажность воздуха – 48%.

6. Один коровник на 100 голов привязного содержания с естественной системой вентиляции, высота которого 6 метров, длина 72 метра, ширина 12 метров; объем 5 184 м³, накапливает аммиака примерно148 133 м³. Превышение концентрации составляет 17 мг/м³. Значит коровник, если его полностью проветрить, может выделить в окружающую среду примерно 148 133 м³ аммиака.

И это только одно помещение!

7. В ходе своей работы я изучила много видов фиксирующих аммиак сооружений и выбрала наиболее эффективный и экологически чистый вид сооружения - скруббер (газопромыватель). В качестве адсорбента в нем планирую использовать раствор лимонной кислоты.

8. На данный момент разработана схема устройства скруббера. К разработке и изготовлению модели скруббера уже приступила.

9. В данный момент схема установки для фиксации аммиака находится на согласовании и руководителя ООО АПО «Мокша».

3. Заключение.

В ходе выполнения проекта я поняла, что аммиак очень ядовит. Кроме этого аммиак является одним из парниковых газов, а значит, способствует росту температуры на планете Земля. Растворяясь в водоемах, он вызывает их эвтрофикацию. Рост мирового населения увеличивает спрос на сельскохозяйственную продукцию. Но все мы должны помнить, что только мудрая сельскохозяйственная практика и снижение выбросов парниковых газов могут помочь избежать неблагоприятных последствий.

Список литературы:

1. Аммиак и сельскохозяйственные животные https://www.activestudy.info/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye  

2. Газовый состав воздушной среды и влияние его на организм животных - https://www.activestudy.info/gazovyj-sostav-vozdushnoj-sredy-i-vliyanie-ego-na-organizm-zhivotnyx

3. Сеть Internet Загрязнение аммиаком - https://ru.abcdef.wiki/wiki/Ammonia_pollution

4. Сеть Internet Микроклимат помещений. Аммиак. Сероводород. http://stockbreeding.ru/sbpost/2557

5. Сеть Internet Аммиак и сельскохозяйственные животные - https://www.activestudy.info/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye

6. Сеть Internet Очистка газа от сероводорода и аммиака на производстве - https://fakel-f.ru/blog/06-03-20

7. Сеть Internet Аммиак и сельскохозяйственные животные - https://activestudy-info.turbopages.org/activestudy.info/s/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye/

8. Сеть Internet Распределение аммиака в коровниках с естественной системой вентиляции - https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelenie-ammiaka-v-korovnikah-s-estestvennoy-sistemoy-ventilyatsii

9. Сеть Internet Очистка воздуха от аммиака и сероводорода, фильтры абсорбции NH3 для вентиляции и поглощения отходящих газов химических и аммиачных производств, свиноферм и животноводческих комплексов - https://gas-cleaning.ru/article/ammonia

10.  Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу - https://vunivere.ru/work49906/page7

11.  Муравьёв А.Г., Данилова В.В., Смолев Б.В., Мельник А.А. Методика применения тест-системы «Аммиак»// «Руководство по применению мини-экспресс-лаборатории «Пчёлка-У» и её модификаций при учебных экологических исследованиях» - Санкт-Петербург Изд. 6-е, дополн. — СПб.: Крисмас+, 2018 —160 с., ил.

 

 

Проект

Изучение микроклимата коровника с целью создания системы очистки воздуха от аммиака

Выполнила: Брагина Юлия

ученица 10 класса

МБОУ «ОЦ «Краснослободская СОШ №1»

Руководитель проекта: Тельнова Н.М.

 

 

Краснослободск

2022 год

                     Содержание

1. Введение………………………………………….………….…….....2

1.1. Актуальность проекта………………………………….….……………2

1.2. Цель проекта…………………………………………………..………...3

1.3. Задачи проекта……………………………………………………..……3

1.4. Анализ изученности темы………………………………………...…....4

2. Основная часть………………………………………………………...….6

Глава 1. Теоретическая  часть………………………………………………6

2.1.1. Аммиак……………………………………………………………..….6

2.1.2. Влияние повышенной концентрации аммиака на организм коров..6

2.1.3. Влияние повышенной концентрации аммиака на организм человека………………………………………………………………………...….7

2.1.4. Животноводческие предприятия, как основной загрязнитель окружающей среды аммиаком…………………….…………………….….……8

2.1.5. Влияние аммиака на окружающую среду……………………….…..8

2.1.6. Методы очистки воздуха от аммиака…………………………….….9

 2.1.7. Как подобрать оборудование для очистки воздуха от аммиака....11

Глава 2. Практическая часть…………………………………………...…..11

2.2.1. Методы и организация исследования………………………………11

2.2.2. Результаты исследования и их обсуждения…………………….….15

2.2.3. Выводы……………………………………………………..….……..17

3. Заключение …………………………………………………………..…18

Список литературы……………………………………………………..…..19

 

 

Введение

Одним из ведущих загрязнителей воздушной среды в сельскохозяйственном производстве является аммиак. Он относится к четвертому классу опасности отравляющих веществ, и более 90% общих антропогенных выбросов поступает от сельского хозяйства (содержания КРС и не только). В атмосферном воздухе аммиак находится в количествах, измеряемых тысячными и десятитысячными долями миллиграмма на 1 м³ воздуха, большие концентрации (0,002-0,25 мг на 1 м³) наблюдаются редко. Гигиеническое значение аммиака в воздухе свободной атмосферы ничтожно. Однако его превышение крайне опасно для нормального функционирования различных экосистем.

1.1. Актуальность проекта: Сейчас распространенным решением является использование естественной системы вентиляции в коровниках. Этого недостаточно, так как полностью выветрить аммиак из животноводческого помещения не получается, да и вообще выветривание больших объёмов аммиака в окружающую среду приводит к его скоплению там и пагубному влиянию для различных экосистем. Из-за того, что естественная вентиляция не может полностью очистить коровник от аммиака, происходит повышение уровня концентрации этого газа, что приводит, в свою очередь, к ухудшению здоровья коров и рабочего персонала, работающего в зоне повышенной концентрации аммиака. Поэтому сейчас просто необходимо внедрять иные, более эффективные способы очистки коровников от аммиака, не наносящие вред окружающей среде, например, проектирование различных фиксирующих аммиак сооружений, которые будут образовывать безопасные для окружающей среды соединения.

Мои исследования производились в Республике Мордовия, Краснослободский район, село Гумны, ООО АПО «Мокша». Данное предприятие занимается разведением коров и производством сырого молока. Молоко, произведенное на ООО АПО «Мокша» отправляется на сыроваренный завод «Сармич».

Соответственно оно заинтересовано в качестве и количестве молока, производимого коровами, а качественное молоко и в больших количествах молоко дают только здоровые коровы.                                                   

1.2. Цель проекта: Оценить параметры микроклимата коровника в действующем животноводческом помещении с естественной системой вентиляции с целью создания  сооружения, которое будет преобразовывать аммиак в экологически чистое вещество.

1.3. Задачи проекта:

2. Выявить причину повышенного содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.

3. Выяснить нормы содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.

4. Определить последствия влияния аммиака на окружающую среду, здоровье животных и человека из-за выделяемого предприятиями по разведению и содержанию КРС.

5. Измерить микроклиматические показатели, в том числе и уровень концентрации аммиака, в животноводческом помещении по содержанию КРС.

6. Рассчитать количество аммиака, выделяемого животноводческими предприятиями по содержанию и разведению КРС

7. Изучить виды фиксирующих аммиак сооружений и выбрать наиболее эффективный и экологически чистый вид сооружения.

8. Разработать модель экологичного и экономически выгодного фиксирующего аммиак сооружения.

9. Предложить этот план для его реализации животноводческому предприятию по разведению и содержанию КРС.

Объект исследования: коровник

Предмет исследования: уровень концентрации аммиака в коровнике

Гипотеза: уже сейчас нужно находить экологически безопасные методы борьбы с аммиаком в животноводческих помещениях, чтобы избежать нарушения экологической обстановки.

1.3. Анализ изученности темы: Некоторые деятели уже изучали влияние аммиака на живые организмы, проводили опыты.

По словам Рассела Дикерсона, профессора атмосферных и океанических наук, лишь малая часть аммиака поступает из выхлопных труб автомобилей и дымовых труб промышленности. По его мнению, основная масса аммиачных выбросов происходит из-за сельскохозяйственной деятельности с внесением удобрений, а также животноводства. «Это оказывает огромное влияние на качество воздуха, воды и экосистем. Здесь, в штате Мэриленд, аммиак из атмосферы вносит до четверти азотных загрязнений в Чесапикском заливе, вызывая эвтрофикацию и приводя к мертвым зонам, которые делают жизнь очень трудной для устриц, синих крабов и других диких животных», отметил профессор.

По данным И. З. Замалина, продолжительное вдыхание воздуха, содержащего аммиак (0,033—0,07), у коров снижается количество гемоглобина, щелочной резерв крови, газообмен, переваримость питательных веществ (протеина, жира и клетчатки) и падают удои. Поступление больших количеств аммиака в кровь вызывает сильное возбуждение центральной нервной системы головного, спинного и в особенности продолговатого мозга, судороги всего тела, а в промежутках между ними отмечается коматозное состояние, повышение кровяного давления, наконец, паралич дыхательного центра и смерть.

Концентрация аммиака в 0,13% объемных (0,01 мг/л) в опытах Лемана действовала раздражающе на слизистые оболочки. Концентрация в 0,25% (0,19 мг/л), по данным Хорвата, вызвала смерть 80% морских свинок па 4—9-й день, а концентрация в 0,5% (0,38 мг/л) вызвала у кроликов кровоизлияния в трахее и бронхах, фибринозное воспаление плевры и сердечной сорочки и паренхиматозное перерождение печени и почек.

Исходя из исследований и опытов данных авторов, мы можем сказать, что аммиак достаточно опасный для окружающей среды, жизни и здоровья животных и людей газ, поэтому сейчас стоит заняться исследованиями, замерами параметров микроклимата и проектированием систем фиксации аммиака для данного хозяйства. Этот вопрос остаётся особо актуальным на данный момент. Возможно, мой проект будет осуществлён в животноводческих предприятиях по содержанию КРС.

Методы исследования

1) Изучение специальных литературных источников (Интернет-ресурсы, учебники, пособия и т.д.)

2) Наблюдение

3)  Измерение

4) Описание

5) Анализ и синтез полученной информации

6) Методы проектирования системы фиксации аммиака

Основная часть