Основные загрязнители атмосферы. Меры борьбы с загрязнением

     Окись углерода (СО) – бесцветный газ, не имеющий  запаха, известен также под названием  «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого  топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При этом 65% от всех выбросов приходится на транспорт, 21% - на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14% - на промышленность. 

     При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся  в его молекуле двойной связи  образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь.

     Двуокись  углерода (СО₂) – или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

     Двуокись  серы (SO₂) (диоксид серы, сернистый ангидрид) - бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO₂ оценивается в 190 млн. тонн в год. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем – к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.

     Окислы  азота (оксид и диоксид азота) – газообразные вещества: монооксид  азота NO и диоксид азота NO₂ объединяются одной общей формулой NOх . При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн. тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55%, на энергетику – 28%, на промышленные предприятия – 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор – 3%.

     Озон (О₃) – газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений.

     Углеводороды  – химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу  веществ, содержащихся в несгоревшем  бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, примышленных растворителях и т.д.

     Свинец (Pb ) – серебристо-серый металл, токсичный  в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т.п. около 60%мировой добычи свинца, ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин.

     Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на 4 класса:

     - механическая пыль – образуется  в результате измельчения продукта  в ходе технологического процесса;

     - возгоны – образуются в результате  объёмной конденсации паров веществ  при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат;

     - летучая зола – содержащийся  в дымовом газе во взвешенном  состоянии несгораемый остаток  топлива, образуется из его  минеральных примесей при горении;

     - промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

     Основными источниками антропогенных аэрозольных  загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн. тонн в год.

     3. Организация охраны атмосферы.

       Для решения проблемы охраны  атмосферы нужно знать ее особенности.  Атмосфера является результатом географических и биологических процессов. Первичным источником атмосферного тепла служит солнечная радиация, которая достигает поверхности Земли в малых долях. Часть этой энергии отражается, а часть поглощается, превращаясь в тепловую. Эта энергия вызывает конвективное движение в атмосфере.

     Атмосфера неоднородна как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Перемещаясь над различными участками  поверхности, воздух изменяет свои физические свойства, то есть происходит трансформация воздуха. Особенно интенсивно трансформируется воздух при его перемещении из одних широт в другие — с суши к океану и наоборот. Зоны, образующиеся при сближении масс воздуха, навевают фронтами. Их ширина относительно невелика. Однако в них концентрируются большие запасы энергии, образуются вихри — циклоны и антициклоны, влияющие на концентрацию ЗВ в атмосфере.

     Организация охраны атмосферного воздуха базируется на сочетании административных и экономических методов управления. Для стационарных источников загрязнения установлен разрешительный порядок: выбросы допускаются на основании разрешений, выдаваемых уполномоченными государственными природоохранными органами, формой разрешения является устанавливаемый для каждого конкретного источника и предприятия ПДВ, пересматриваемый один раз в пять лет, или (до его установления) ВСВ.

     ПДВ определяется расчетным путем, с  использованием типовой методики ОНД-86 и реализующих ее стандартных (сертифицированных) программных средств. За ПДВ (по каждому веществу) принимается выброс, который с учетом мощности источника, климатических характеристик, фонового уровня загрязнения атмосферы не приведет к превышению ПДК в 95% случаев.

     Предприятия, получившие разрешение на выброс, должны обеспечивать его соблюдение и своими силами организовывать контроль источников загрязнения. Первичный контроль над источниками загрязнения атмосферы включает инвентаризацию источников и определение состава и объемов выбросов из них в граммах в секунду и тоннах в год. Объемы выбросов определяют расчетным путем на основе отраслевых нормативов, с учетом продолжительности работы единиц оборудования и удельных выбросов от них и лабораторно-инструментальным путем, на основе отбора и анализа проб отходящих газов. Данные первичного контроля позволяют составлять годовые отчеты (формы 2-ТП воздух), а содержащиеся в них данные об объемах и составе выбросов используются для определения размеров платы предприятия за загрязнение атмосферы (в однократном размере в пределах ПДВ и в пятикратном размере при его превышении или отсутствии). При аварийных выбросах, вызвавших экстремально высокое загрязнение воздуха, вследствие чего наносится ущерб здоровью населения, флоре, фауне, экономике, виновные выплачивают штрафы и компенсации за нанесенный ущерб в административном или судебном порядке.

     Полнота и достоверность отчетов об объемах  и составе выбросов зависит от добросовестности и компетентности природоохранных служб предприятий. Контроль достоверности данных об объемах  и составе выбросов возложен на государственные природоохранные органы. Следовательно, предприятия заинтересованы в снижении платы за загрязнение атмосферы, а государственные природоохранные органы — в полноте ее поступления.

     Внесение  платы за загрязнение не освобождает природопользователей от штрафных санкций и возмещения вреда в случаях аварийного, экстремально высокого загрязнения, от необходимости выполнения природоохранных мероприятий. Возможность снижения платы в случае выполнения природоохранных мероприятий стимулирует предприятия к их реализации. Кроме того, по согласованию с природоохранными органами затраты на природоохранные мероприятия могут входить в платежи за загрязнение. Снижение платы в связи с уменьшением объемов выбросов должно достигаться на основе разработки и реализации планов природоохранных мероприятий. Такие планы представляют собой составные части документации по ПДВ. Из планов природоохранных мероприятий предприятий, а также районных, городских, региональных и федеральных мероприятий, финансируемых за счет соответствующих бюджетов и внебюджетных экологических фондов, складываются разделы целевых комплексных программ охраны окружающей среды, посвященные охране атмосферного воздуха.

     Основные  направления снижения загрязненности атмосферы образуют три большие группы мероприятий:

     - улучшение существующих и внедрение новых, безотходных и малоотходных технологий. Это включает множество конкретных мероприятий, направленных на предотвращение образования загрязняющих веществ заменой высокоотходных технологических процессов на менее отходные, улучшением качества топлива, отказом от использования высокосернистых сортов угля и нефти и т.п. Пути снижения объемов выбросов от предприятий отдельных отраслей рассмотрены выше;

     - использование газоочистительных и пылеулавливающих установок для очистки выбросов от веществ, образование которых не удалось предотвратить технологическими методами. Основные, наиболее распространенные типы пылегазоулавливающих установок — сухие, мокрые, электростатические, адсорберы и поглотители.

     Сухие пылеулавливающие установки включают:

     - тканевые и волокнистые фильтры, металлические камеры с подвешенными внутри фильтровальными рукавами (полотнищами); 

     - пылевые камеры — кирпичные или металлические сооружения, через которые пропускается запыленный газовый поток и где создаются условия для его замедления после прохождения узкой трубы;

     - циклоны. Их принцип действия основан на том, что в металлическом аппарате соответствующей конструкции газопылевому потоку придается вращательно-нисходящее движение и частицы пыли приобретают инерцию. В нижней части (бункере) направление движения газа меняется на противоположное (восходящее), а частицы пыли по инерции оседают. Нередко применяются целые батареи последовательно расположенных циклонов для более полной очистки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Минимизация последствий загрязнения атмосферы.

       Вещества, от которых не удалось  избавиться путем совершенствования  технологий и/или очистки выбросов, следует по возможности направлять  туда, где они принесут наименьший  вред. Минимизация последствий атмосферного загрязнения достигается пространственным и временным перераспределением выбросов, рациональным взаимным размещением объектов, являющихся их источниками и реципиентами. Пространственное перераспределение выбросов происходит при помощи строительства высоких дымовых труб, позволяющих рассеять выброс в возможно большем объеме воздуха и, таким образом, снизить концентрации; временное перераспределение — при помощи регламентации работы агрегатов, являющихся источниками загрязнения, с учетом метеорологических ситуаций, что должно предусматриваться планами мероприятий при НМУ. Например, котельные и ТЭЦ могут работать на газовом топливе, когда ветер направлен в сторону жилых районов, и на мазуте или угле в иных ситуациях.

     Ослабление последствий загрязнения атмосферы выбросами от автотранспорта можно достичь путем рациональной организации транспортных потоков. Для этого прокладываются объездные дороги, направляющие транзитный транспорт в объезд населенных пунктов, создаются транспортные развязки и магистрали непрерывного движения, призванные свести к минимуму простои на холостом ходу перед светофорами, и т.п. Для достижения этих же целей административным путем или взиманием платы ограничивается въезд транспорта в районы со сложными экологическими ситуациями. 
 
 
 
 
 

     5. Экологические последствия  загрязнения атмосферы.

     Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами  — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.

     Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем  глобальное.

     Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных городов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения S0₂ до 0,049 мг/м3 показатель заболеваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) составлял 8,1%, при 0,150—0,349 мг/м3 — 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 — 43,.8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути.

     Пыль, содержащая диоксид кремния (Si0₂), вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси.