Кількість викидів шкідливих речовин, у атмосферу. Шкідливі речовини

Проблема екологічності автомобілів виникла ще в середині ХХ ст., коли машини стали масовим продуктом. Європейські країни, перебуваючи на порівняно невеликій території, раніше за інших стали застосовувати різні екологічні нормативи. Вони існували в окремих країнах і включали різні вимоги до вмісту шкідливих речовин у вихлопних газах автомобілів.

У 1988 році Європейською економічною комісією ООН було введено єдиний регламент (так званий Євро-0) із вимогами знизити рівень викидів окису вуглецю, оксиду азоту та інших речовин в автомобілях. Раз на кілька років вимоги посилювалися, інші держави також почали запроваджувати подібні нормативи.

Екологічні норми у Європі

З 2015 року у Європі діють норми Євро-6. Відповідно до цих вимог, для бензинових двигунів встановлюються такі допустимі викиди шкідливих речовин (г/км):

• Оксид вуглецю (CO) - 1
• Вуглеводень (СН) - 0,1
• Оксид азоту (NOx) - 0,06

Для автомобілів із дизельними двигунами стандарт Євро-6 встановлює інші норми (г/км):

• Оксид вуглецю (CO) - 0,5
• Оксид азоту (NOx) - 0,08
• Вуглеводні та оксиди азоту (HC+NOx) - 0,17
• Зважені частинки (PM) - 0,005

Екологічний стандарт у Росії

Росія дотримується стандартів Євросоюзу з викидів вихлопних газів, хоча їх реалізація відстає на 6-10 років. Першим стандартом, який було офіційно затверджено в РФ, став Євро-2 у 2006 році.

З 2014 року в Росії на автомобілі, що ввозяться, діє стандарт Євро-5. З 2016 року він став застосовуватися і на всі автомобілі.

Стандарти Євро-5 та Євро-6 мають однакові норми максимальної кількості викидів шкідливих речовин для автомобілів із бензиновим двигуном. А ось для автомобілів, двигун яких працює на дизельному паливі, стандарт Євро-5 має менш суворі вимоги: оксид азоту (NOx) не повинен перевищувати 0,18 г/км, а вуглеводні та оксиди озоту (HC+NOx) – 0,23 м/км.

Норми викидів у США

Федеральний стандарт до викидів в атмосферу в США для легкових автомобілів ділиться на три категорії: транспортні засоби з низьким рівнем викидів (LEV), транспортні засоби з наднизьким рівнем викидів (ULEV – гібриди) та транспортні засоби із супернизким рівнем викидів (SULEV – електромобілі). На кожен із класів існують окремі вимоги.

Загалом усі виробники та дилери з продажу автомобілів на території США дотримуються вимог щодо викидів в атмосферу агентства ЕРА (LEV II):

Стандарти викидів у Китаї

У Китаї програми з контролю за викидами забруднюючих речовин автомобілями почали з'являтися у вісімдесяті роки, а загальнонаціональний стандарт з'явився лише наприкінці дев'яностих років. Китай почав застосовувати поступово суворі стандарти викидів вихлопних газів для легкових автомобілів відповідно до європейських норм. Еквівалентом Євро-1 став Китай-1, Євро-2 - Китай-2 і т.д.

Поточний національний стандарт автомобільних викидів у Китаї – Китай-5. Він встановлює різні норми для автомобілів двох типів:

• Автомобілі типу 1: транспортні засоби, що містять не більше 6 пасажирів, включаючи водія. Маса ≤ 2,5 тонни.
• Автомобілі типу 2: інші легкі автомобілі (включаючи легкі вантажні автомобілі).

Відповідно до стандарту Китай-5, граничні рівні викидів забруднюючих речовин для бензинових двигунів такі:

Автомобілі з дизельними двигунами мають інші граничні норми викидів:

Норми викидів у Бразилії

Програма контролю за викидами моторних транспортних засобів у Бразилії називається PROCONVE. Перший стандарт було впроваджено у 1988 році. Загалом ці норми відповідають європейським, проте нині діючий PROCONVE L6, хоч і є аналогом Євро-5, не включає обов'язкову наявність фільтрів для фільтрації твердих частинок або кількості викидів в атмосферу.

• Оксид вуглецю (CO) - 2
• Тетрагідроканнабінол (THC) - 0,3
• Летючі органічні речовини (NMHC) - 0,05
• Оксид азоту (NOx) - 0,08
• Зважені частинки (PM) - 0,03

Якщо маса автомобіля більше 1700 кг, то норми змінюються (г/км):

• Оксид вуглецю (CO) - 2
• Тетрагідроканнабінол (THC) - 0,5
• Летючі органічні речовини (NMHC) - 0,06
• Оксид азоту (NOx) - 0,25
• Зважені частки (PM) - 0,03.

Де суворіші норми?

У цілому нині розвинені країни орієнтуються на подібні норми щодо змісту шкідливих речовин, у вихлопних газах. Євросоюз у цьому плані є своєрідним авторитетом: він найчастіше оновлює ці показники та впроваджує жорстке правове регулювання. Інші країни йдуть за такою тенденцією та також оновлюють норми викидів. Наприклад, китайська програма повністю еквівалентна Євро: нинішній Китай-5 відповідає Євро-5. Росія також намагається не відставати від Євросоюзу, але зараз реалізується стандарт, який діяв у європейських країнах до 2015 року.

Забруднення атмосфери Землі – зміна природної концентрації газів і домішок у повітряної оболонці планети, і навіть привнесення у середовище чужорідних нею речовин.

Вперше про міжнародний рівень заговорили сорок років тому. 1979 року в Женеві з'явилася Конвенція про транскордонне на великі відстані. Першою міжнародною угодою про скорочення викидів став Кіотський протокол 1997 року.

Ці заходи хоч і дають свої результати, але забруднення атмосфери залишається серйозною проблемою суспільства.

Речовини, що забруднюють атмосферу

Основні складові атмосферного повітря – азот (78%) та кисень (21%). Частка інертного газу аргону - трохи менше відсотка. Концентрація діоксиду вуглецю становить 0,03%. У малих кількостях в атмосфері також присутні:

• озон,
• неон,
• метан,
• ксенон,
• криптон,
• оксид азоту,
• двоокис сірки,
• гелій та водень.

У чистих повітряних масах окис вуглецю та аміак присутні у вигляді слідів. Окрім газів, в атмосфері є водяні пари, кристали солі, пил.

Основні забруднювачі повітряного середовища:

• Діоксид вуглецю – парниковий газ, що впливає теплообмін Землі з навколишнім простором, отже, і клімат.
• Оксид вуглецю або чадний газ, потрапляючи в організм людини або тварини, викликає отруєння (аж до смерті).
• Вуглеводні – токсичні хімічні речовини, які подразнюють очі та слизові оболонки.
• Похідні сірки сприяють утворенню та усиханню рослин, провокують хвороби дихальних шляхів та алергію.
• Похідні азоту призводять до запалень легень, круп, бронхітів, частих застуд, посилюють перебіг серцево-судинних захворювань.
• , накопичуючись в організмі, стають причиною раку, генних змін, безплідності, передчасної смерті.

Особливу небезпеку здоров'ю людини становить повітря з важкими металами. Такі забруднювачі, як кадмій, свинець, миш'як призводять до виникнення онкології. Ртутні пари, що вдихаються, не діють блискавично, але, відкладаючись у вигляді солей, руйнують нервову систему. У значній концентрації шкідливі та леткі органічні речовини: терпеноїди, альдегіди, кетони, спирти. Багато з цих забруднювачів повітря є мутагенними та канцерогенними сполуками.

Джерела та класифікація атмосферного забруднення

Виходячи з природи явища, розрізняють такі види забруднень повітря: хімічне, фізичне та біологічне.

• У першому випадку в атмосфері спостерігається підвищена концентрація вуглеводнів, важких металів, діоксиду сірки, аміаку, альдегідів, оксидів азоту та вуглецю.
• При біологічному забрудненні у повітрі є продукти життєдіяльності різних організмів, токсини, віруси, суперечки грибів і бактерій.
• Велика кількість пилу або радіонуклідів у атмосфері свідчить про фізичне забруднення. До цього ж виду відносять наслідки теплових, шумових та електромагнітних викидів.

До складу повітряної середовища впливає як людина, і природа. Природні джерела забруднення атмосфери: вулкани в період активності, лісові пожежі, ґрунтова ерозія, запорошені бурі, розкладання живих організмів. Мізерна частка впливу припадає і на космічний пил, що утворюється внаслідок згоряння метеоритів.

Антропогенні джерела забруднення атмосферного повітря:

• підприємства хімічної, паливної, металургійної, машинобудівної промисловості;
• сільськогосподарська діяльність (розпорошення пестицидів за допомогою авіації, відходи тваринництва);
• теплоенергетичні установки, опалення житлових приміщень вугіллям та дровами;
• транспорт (найбільш «брудні» види – літаки та автомобілі).

Як визначають ступінь забрудненості повітря?

При моніторингу якості атмосферного повітря у місті враховують як концентрацію шкідливих здоров'ю людини речовин, а й тимчасової проміжок їхнього впливу. Забруднення атмосфери в Російській Федерації оцінюють за такими критеріями:

• Стандартний індекс (СІ) – показник, отриманий в результаті розподілу найбільшої виміряної разової концентрації забруднюючого матеріалу на гранично допустиму концентрацію домішки.
• Індекс забруднення нашої атмосфери (ІЗА) є комплексною величиною, при розрахунку якої беруть до уваги коефіцієнт шкідливості речовини-забруднювача, а також його концентрацію – середньорічну та гранично допустиму середньодобову.
• Найбільша повторюваність (НП) – виражена у відсотках частота перевищення гранично допустимої концентрації (максимально разової) протягом місяця чи року.

Рівень забруднення повітряного середовища вважається низьким, коли СІ менше 1, ІЗА варіює в межах 0-4, а НП не перевищує 10%. Серед великих російських міст, згідно з матеріалами Росстату, найбільш екологічно чистими є Таганрог, Сочі, Грозний та Кострома.

При підвищеному рівні викидів у повітря СІ становить 1–5, ІЗА – 5–6, НП – 10–20%. Високим ступенем забруднення повітря відрізняються регіони з показниками СІ – 5–10, ІЗА – 7–13, НП – 20–50%. Дуже високий рівень атмосферної забрудненості спостерігається у Читі, Улан-Уде, Магнітогорську та Білоярському.

Міста та країни світу з найбруднішим повітрям

У травні 2016 року Всесвітня організація охорони здоров'я опублікувала щорічний рейтинг міст із найбруднішим повітрям. Лідером списку став іранський Забіль – місто на південному сході країни, яке регулярно страждає від піщаних бур. Триває це атмосферне явище близько чотирьох місяців, повторюється щороку. На другій та третій позиції опинилися індійські міста-мільйонники Гваліяр та Праяг. Наступне місце ВООЗ віддала столиці Саудівської Аравії – Ер-Ріяду.

Замикає п'ятірку міст із найбруднішою атмосферою Ель-Джубайль – порівняно невелике за чисельністю населення містечко на березі Перської затоки і водночас великий промисловий нафтовидобувний та нафтопереробний центр. На шостій і сьомій сходах знову опинилися індійські міста – Патна та Райпур. Основні джерела забруднення атмосфери там – промислові підприємства та транспорт.

У більшості випадків забруднення атмосфери – актуальна проблема для країн, що розвиваються. Втім, погіршення стану навколишнього середовища викликає не тільки індустрія, що стрімко зростає, і транспортна інфраструктура, а й техногенні катастрофи. Яскравий приклад – Японія, яка пережила радіаційну аварію в 2011 році.

Топ-7 держав, де стан повітря визнано обтяжливим, виглядає так:

1. Китай. У деяких регіонах країни рівень забруднення повітря перевищує норму у 56 разів.
2. Індія. Найбільша держава Індостану лідирує за кількістю міст із найгіршою екологією.
3. ПАР. В економіці країни переважає важка промисловість, вона є головним джерелом забруднення.
4. Мексика. Екологічна ситуація в столиці держави, Мехіко, за останні двадцять років помітно покращала, але зміг у місті, як і раніше, не рідкість.
5. Індонезія страждає не лише від промислових викидів, а й від лісових пожеж.
6. Японія. Країна, незважаючи на повсюдне озеленення та використання науково-технічних досягнень у природоохоронній сфері, регулярно стикається із проблемою кислотних дощів, смогу.
7. Лівія. Головне джерело екологічних бід північноафриканської держави – нафтова промисловість.

Наслідки

Забруднення атмосфери – одне з основних причин зростання кількості респіраторних захворювань, як гострих, і хронічних. Шкідливі домішки, які у повітрі, сприяють розвитку раку легень, серцевих хвороб, інсульту. За оцінками ВООЗ, через забруднення повітряного середовища у світі передчасно помирає 3,7 млн ​​осіб на рік. Найбільше таких випадків фіксують у країнах Південно-Східної Азії та Західного регіону Тихого океану.

У великих промислових центрах часто спостерігається таке неприємне явище як зміг. Скупчення частинок пилу, води та диму в повітрі знижує видимість на дорогах, через що частішає кількість ДТП. Агресивні речовини посилюють корозію металевих конструкцій, негативно впливають на стан рослинного та тваринного світу. Найбільшу небезпеку зміг становить для астматиків, осіб, які хворіють на емфізему, бронхіт, стенокардію, гіпертонію, ВСД. Навіть у здорових людей, що надихалися аерозолів, може сильно хворіти голова, спостерігатися сльозотеча та першіння в горлі.

Насичення повітря оксидами сірки та азоту призводить до утворення кислотних дощів. Після опадів з низьким рівнем pH у водоймищах гине риба, а особини, що вижили, не можуть дати потомства. Як результат – скорочується видовий та числовий склад популяцій. Кислі опади вилуговують поживні речовини, тим самим збіднюючи ґрунт. Вони залишають хімічні опіки на листі, послаблюють рослини. Для довкілля такі дощі і тумани також становлять загрозу: кисла вода роз'їдає труби, машини, фасади будівель, пам'ятники.

Підвищена кількість парникових газів (вуглекислого, озону, метану, водяної пари) у повітряному середовищі призводить до зростання температури нижніх шарів атмосфери Землі. Прямим наслідком є ​​потепління клімату, що спостерігається останніх шістдесят років.

На погодні умови помітно впливають і , що утворюються під впливом брому, хлору, атомів кисню та водню. Крім простих речовин, молекули озону можуть руйнувати також органічні та неорганічні сполуки: похідні фреонів, метан, хлороводень. Чим небезпечне послаблення щита для довкілля та людини? Внаслідок витончення шару зростає сонячна активність, що, у свою чергу, веде до збільшення смертності серед представників морської флори та фауни, зростання кількості онкологічних захворювань.

Як зробити повітря чистішим?

Зменшити забруднення атмосфери дозволяє впровадження з виробництва технологій, що знижують обсяг викидів. У сфері теплоенергетики слід робити ставку на альтернативні енергоджерела: будувати сонячні, вітряні, геотермальні, припливні та хвильові електростанції. На стані повітряного середовища позитивно позначається перехід до комбінованого вироблення енергії та тепла.

У боротьбі за чисте повітря важливим елементом стратегії є комплексна програма утилізації відходів. Вона має бути спрямована на зменшення кількості сміття, а також його сортування, переробку чи повторне використання. Міське планування, орієнтоване на поліпшення середовища, в тому числі і повітряного, передбачає вдосконалення енергоефективності будівель, будівництво велосипедної інфраструктури, розвиток швидкісного міського транспорту.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

ДЕРЖАВНИЙ ОСВІТНИЙ УСТАНОВА

ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ

«МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ»

О.В. ГУТІНА, МАЛОФЄЄВА Ю.М.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК до вирішення завдань з курсу

«ЕКОЛОГІЯ»

для студентів усіх спеціальностей

Москва 2006 р.

Розсіювання в атмосфері викидів промислових підприємств

Викиди – надходження забруднюючих речовин, у атмосферу. Якість атмосферного повітря визначається концентрацією містяться в ньому забруднюючих речовин, яка не повинна перевищувати санітарно - гігієнічний норматив - гранично допустиму концентрацію (ГДК) для кожної забруднюючої речовини. ГДК – максимальна концентрація забруднюючої речовини в атмосферному повітрі, віднесена до певного часу посередництва, яка при періодичній дії або протягом усього життя людини не чинить на неї шкідливого впливу, включаючи віддалені наслідки.

При існуючих технологіях одержання цільових продуктів та існуючих способах очищення викидів зменшення концентрацій небезпечних забруднень у навколишньому середовищі забезпечують збільшенням площі розсіювання шляхом виведення викидів на велику висоту. При цьому припускають, що досягається тільки такий рівень аеротехногенного забруднення навколишнього середовища, при якому можливе природне самоочищення повітря.

Найбільша концентрація кожної шкідливої ​​речовини м (мг/м 3 ) в приземному шарі атмосфери не повинна перевищувати гранично допустимої концентрації:

Якщо до складу викиду входять кілька шкідливих речовин, які мають односпрямованим дією, тобто. взаємопідсилюють один одного, то має виконуватися нерівність:

(2)

З 1 - З n – фактична концентрація шкідливої ​​речовини в атмосферному

повітрі, мг/м 3 ,

ГДК – гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин (МР).

Науково обґрунтовані норми ГДК у приземному шарі атмосфери повинні забезпечуватись контролем нормативів для всіх джерел викидів. Таким екологічним нормативом є гранично допустимий викид

ПДВ -максимальний викид забруднюючої речовини, який, розсіюючись в атмосфері, створює приземну концентрацію цієї речовини, що не перевищує ГДК з урахуванням фонової концентрації.

Забруднення навколишнього середовища під час розсіювання викидів підприємств через високі трубизалежить від багатьох факторів: висоти труби, швидкості газового потоку, що викидається, відстані від джерела викиду, наявності декількох близько розташованих джерел викидів, метеорологічних умов та ін.

Висота викиду та швидкість газового потоку.Зі збільшенням висоти труби і швидкості газового потоку, що викидається, ефективність розсіювання забруднень збільшується, тобто. розсівання викидів відбувається у більшому обсязі атмосферного повітря над більшою площею поверхні землі.

Швидкість вітру.Вітер – турбулентний рух повітря над поверхнею землі. Напрямок та швидкість вітру не залишаються постійними, швидкість вітру зростає зі збільшенням перепаду атмосферного тиску. Найбільше забруднення атмосфери можливе при слабких вітрах 0-5 м/с при розсіюванні викидів на малих висотах у приземному шарі атмосфери. При викидах із високих джерел найменше розсіювання забруднень має місце при швидкостях вітру 1-7 м/с (залежно від швидкості виходу струменя газу з гирла труби).

Температурна стратифікація. Здатність поверхні землі поглинати чи випромінювати тепло впливає вертикальне розподіл температури у атмосфері. У звичайних умовах при підйомі вгору на 1 км температура зменшується на 6,5 0 : градієнт температури дорівнює 6,5 0 /км. У реальних умовах можуть спостерігатись відхилення від рівномірного зменшення температури з висотою – температурна інверсія. Розрізняють приземні та підняті інверсії. Приземні характеризуються появою теплішого шару повітря безпосередньо біля поверхні землі, підняті - появою теплішого шару повітря (інверсійного шару) на деякій висоті. В інверсійних умовах погіршується розсіювання забруднень, вони концентруються у приземному шарі атмосфери. При викиді забрудненого газового потоку з високого джерела найбільше забруднення повітря можливе при піднятій інверсії, нижня межа якої знаходиться над джерелом викиду та найнебезпечнішою швидкістю вітру 1 – 7 м/с. Для низьких джерел викидів найбільш несприятливим є поєднання приземної інверсії зі слабким вітром.

Рельєф місцевості.Навіть за наявності порівняно невеликих височин істотно змінюється мікроклімат в окремих районах і характер розсіювання забруднень. Так у знижених місцях утворюються застійні, погано провітрювані зони з підвищеною концентрацією забруднень. Якщо на шляху забрудненого потоку знаходяться будівлі, то над будинком швидкість повітряного потоку збільшується, відразу за будівлею – знижується, поступово збільшуючись у міру видалення, і на деякій відстані від будівлі швидкість потоку повітря набуває початкового значення. Аеродинамічна тінь – погано провітрюється зона, що утворюється під час обтікання будівлі потоком повітря.Залежно від типу будівель та характеру забудови утворюються різні зони із замкнутою циркуляцією повітря, що може істотно впливати на розподіл забруднень.

Методика розрахунку розсіювання в атмосфері шкідливих речовин , що містяться у викидах , заснована на визначенні концентрацій цих речовин (мг/м3) у приземному шарі повітря. Ступінь небезпекизабруднення приземного шару атмосферного повітря викидами шкідливих речовин визначається за найбільшим розрахованим значенням концентрації шкідливих речовин, яке може встановитися на деякій відстані від джерела викиду при найбільш несприятливих метеоумовах (швидкість вітру досягає небезпечного значення, спостерігається інтенсивний обмін).

Розрахунок розсіювання викидів проводиться поОНД-86.

Максимальна приземна концентрація визначається за такою формулою:

(3)

A - коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери (значення коефіцієнта А приймається рівним 140 для Центрального району РФ).

М - потужність викиду, маса забруднюючої речовини, що викидається в одиницю часу, г/с.

F - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосфері (для газоподібних речовин дорівнює 1, для твердих-1).

 – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості (для рівнинної – 1, для перетнутої – 2).

Н - висота джерела викиду над рівнем землі, м.м.

 – різниця між температурою, що викидається газоповітряною сумішшю та температурою навколишнього зовнішнього повітря.

V 1 - Витрата газоповітряної суміші, що виходить з джерела викиду, м 3 /с.

m, n – коефіцієнти, які враховують умови викиду.

Підприємства, що викидають у навколишнє середовище шкідливі речовини, мають бути відокремлені від житлової забудови санітарно-захисними зонами. Відстань від підприємства до житлової забудови (розміри санітарно-захисної зони) встановлюються залежно від кількості та виду забруднюючих речовин, що викидаються в навколишнє середовище, потужності підприємства, особливостей технологічного процесу. З 1981р. розрахунок санітарно-захисної зони регламентується державними стандартами. СанПіН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санітарно-захисні зони та санітарна класифікація підприємств, споруд та інших об'єктів». По ньому всі підприємства розділені на 5 класів за ступенем їхньої небезпеки. І, залежно від класу, встановлюється нормативна величина СЗЗ.

Підприємство (клас) Розміри санітарно-захисної зони

І клас 1000 м

ІІ клас 500 м

ІІІ клас 300 м

IV клас 100 м

V клас 50

Однією з функцій санітарно-захисної зони є біологічне очищення атмосферного повітря засобами озеленення. Деревно-чагарникові насадження газопоглинального призначення (фітофільтри) здатні поглинати газоподібні забруднюючі речовини. Наприклад, встановлено, що лугова та деревна рослинність може пов'язувати 16-90% сірчистого газу.

Завдання №1: Котельня промислового підприємства обладнана котлоагрегатом, що працює на рідкому паливі. Продукти згоряння: оксид вуглецю, оксиди азоту (окис азоту і двоокис азоту), сірчистий ангідрид, мазутна зола, п'ятиокис ванадію, бензапірен, причому сірчистий ангідрид і двоокис азоту мають односпрямовану дію на організм людини і утворюють групу сумації.

У завданні потрібно:

1) знайти максимальну приземну концентрацію сірчистого ангідриду та двоокису азоту;

2) відстань від труби до місця появи СМ;

Початкові дані:

Продуктивність котельні – Q про =3000 МДж/год;

Паливо – сірчистий мазут;

ККД котельної установки –  к.в. =0.8;

Висота димової труби H = 40 м;

Діаметр димаря Д=0.4м;

Температура викиду Т г =200С;

Температура зовнішнього повітря Т =20С;

Кількість відхідних газів від 1 кг мазуту, що спалюється V г =22.4 м 3 /кг;

Гранично-допустима концентрація SO 2 в атмосферному повітрі –

З пдк а.в. =0.05 мг/м 3;

Гранично-допустима концентрація NO 2 в атмосферному повітрі –

З пдк а.в. =0.04 мг/м 3;

Фонова концентрація SO 2 - C ф =0.004 мг/м 3;

Теплота згоряння палива Q н = 40.2 МДж/кг;

Місце розташування котельні – Московська область;

Рельєф місцевості спокійний (з перепадом висот 50м на 1км).

Розрахунок максимальної приземної концентрації виконується згідно з нормативним документом ОНД-86 «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі ЗВ, що містяться у викидах підприємств».

З М =
,

 = Т Г - Т В = 200 - 20 = 180 про С.

Для визначення витрати газоповітряної суміші знайдемо годинну витрату палива:

У год =

V 1 =

m - безрозмірний коефіцієнт, що залежить від умов викиду: швидкості виходу газоповітряної суміші, висоти та діаметра джерела викиду та різниці температур.

f =

швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла труби визначається за такою формулою:

 о =

f = 1000

.

n - безрозмірний коефіцієнт, що залежить від умов викиду: обсягу газоповітряної суміші, висоти джерела викиду та різниці температур.

Визначається за характеристичною величиною

V М = 0,65

n = 0,532V м 2 - 2,13V м + 3,13 = 1,656

М = V 1  а, г/с,

М SO 2 = 0,579  3 =1,737 г/с,

М NO 2 =0,8  0,579 = 0,46 г/с.

Максимальна приземна концентрація:

сірчистого ангідриду –

З М =

двоокису азоту -

З м = .

Знаходимо відстань від труби до місця появи СМ за формулою:

Х М =

де d – безрозмірний коефіцієнт, що залежить від умов викиду: швидкості виходу газоповітряної суміші, висоти та діаметра джерела викиду, різниці температур та обсягу газоповітряної суміші.

d = 4,95V м (1 + 0,28f), при 0,5 V М  2,

d = 7 V М (1 + 0,28f), при V М  2.

У нас V М = 0,89d = 4,950,89(1 + 0,280,029) = 4,7

Х М =

Т.к. приземна концентрація сірчистого ангідриду перевищує ГДК сірчистого ангідриду в атмосферному повітрі, то величину ПДВ сірчистого ангідриду для джерела, що розглядається, визначаємо, враховуючи необхідність виконання рівняння сумації

Підставивши наші значення, отримуємо:

що більше 1. Для виконання умов рівняння сумації необхідно зменшити масу викиду сірчистого ангідриду, зберігши викид двоокису азоту на колишньому рівні. Розрахуємо приземну концентрацію сірчистого ангідриду при якому котельня не забруднюватиме довкілля.

=1- = 0,55

З SO2 = 0,55  0,05 = 0,0275 мг/м 3

Ефективність методу очищення, що забезпечує зниження маси викиду сірчистого ангідриду від початкового значення М = 1737 г/с до 071 г/с визначаємо за формулою:

%,

де С ВХ – концентрація забруднюючої речовини на вході в газоочисну

установку, мг/м 3 ,

З ВИХІД – концентрація забруднюючої речовини на виході з газо-

очисної установки, мг/м3.

Т.к.
, а
, то

тоді формула набуде вигляду:

Отже, при виборі методу очищення необхідно, щоб його ефективність була не нижче 59%.

Технічні засоби та методи захисту атмосфери.

Викиди промислових підприємств характеризуються великою різноманітністю дисперсного складу та інших фізико-хімічних властивостей. У зв'язку з цим розроблені різні методи їх очищення та типи газо- та пиловловлювачів - апаратів, призначених для очищення викидів від забруднюючих речовин.

М
етоди очищення промислових викидів від пилу можна розділити на дві групи: методи уловлювання пилу «сухим» способомта методи уловлювання пилу «мокрим» способом. Апарати знепилення газів включають: пилоосаджувальні камери, циклони, пористі фільтри, електрофільтри, скрубери та ін.

Найбільш поширеними установками сухого пиловловлення є циклонирізних типів.

Вони використовуються для уловлювання борошняного та тютюнового пилу, золи, що утворюється при спалюванні палива в котлоагрегаті. Газовий потік надходить у циклон через патрубок 2 по дотичній до внутрішньої поверхні корпусу 1 і здійснює обертально-поступальний рух уздовж корпусу. Під дією відцентрової сили частинки пилу відкидаються до стінки циклону і під дією сили тяжіння опадають у бункер для збору пилу 4, а очищений газ виходить через вихідну трубу 3. Для нормальної роботи циклону необхідна його герметичність, якщо циклон не герметичний, то через підсмоктування зовнішнього повітря відбувається винесення пилу з потоком через вихідну трубу.

Завдання з очищення газів від пилу можуть успішно вирішуватися циліндричними (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) та конічними (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СКД-ЦН-33) циклонами, розробленими НДІ з промислового та санітарного очищення газів (НДІОГАЗ). Для нормального функціонування надлишковий тиск газів, що надходять у циклони, не повинен перевищувати 2500 Па. При цьому, щоб уникнути конденсації парів рідини t газу вибирається на 30 - 50 про З вище t точки роси, а за умовами міцності конструкції - не вище 400 про С. Продуктивність циклону залежить від його діаметра, збільшуючись зі зростанням останнього. Ефективність очищення циклонів серії ЦН знижується зі зростанням кута входу в циклон. Зі збільшенням розміру частинок та зменшенням діаметра циклону ефективність очищення зростає. Циліндричні циклони призначені для уловлювання сухого пилу аспіраційних систем та рекомендовані для використання для попереднього очищення газів на вході фільтрів та електрофільтрів. Циклони ЦН-15 виготовляють із вуглецевої або низьколегованої сталі. Канонічні циклони серії СК, призначені для очищення газів від сажі, мають підвищену ефективність порівняно з циклонами типу ЦН за рахунок більшого гідравлічного опору.

Для очищення великих мас газів застосовують батарейні циклони, які складаються з більшої кількості паралельно встановлених циклонних елементів. Конструктивно вони об'єднуються в один корпус і мають загальне підведення та відведення газу. Досвід експлуатації батарейних циклонів показав, що ефективність очищення таких циклонів дещо нижча за ефективність окремих елементів через перетікання газів між циклонними елементами. Вітчизняна промисловість випускає батарейні циклони типу БЦ-2, БЦР-150у та ін.

Ротаційніпиловловлювачі відносяться до апаратів відцентрової дії, які одночасно з переміщенням повітря очищають його від фракції пилу більше 5 мкм. Вони мають велику компактність, т.к. вентилятор і пиловловлювач зазвичай поєднані в одному агрегаті. В результаті цього при монтажі та експлуатації таких машин не потрібно додаткових площ, необхідних для розміщення спеціальних пиловловлюючих пристроїв при переміщенні запиленого потоку звичайним вентилятором.

Конструктивна схема найпростішого пиловловлювача ротаційного типу представлена ​​на малюнку. При роботі вентиляторного колеса 1 частинки пилу за рахунок відцентрових сил відкидаються до стінки спіралеподібного кожуха 2 і рухаються по ній в напрямку вихлопного отвору 3. Газ, збагачений пилом, через спеціальний отвір пилоприймання 3 відводиться в пиловий бункер, а .

Для підвищення ефективності пиловловлювачів такої конструкції необхідно збільшити переносну швидкість потоку, що очищається в спіральному кожусі, але це веде до різкого підвищення гідравлічного опору апарату, або зменшити радіус кривизни спіралі кожуха, але це знижує його продуктивність. Такі машини забезпечують досить високу ефективність очищення повітря при уловлюванні порівняно великих частинок пилу – понад 20 – 40 мкм.

Більш перспективними пилеотделітелями ротаційного типу, призначеними для очищення повітря від частинок розміром 5 мкм, є протипотокові ротаційні пилеотделители (ПРП). Пиловідділювач складається з вбудованого в кожух 1 порожнистого ротора 2 з перфорованою поверхнею та колеса вентилятора 3. Ротор та колесо вентилятора насаджені на загальний вал. Працюючи пилеотделителя запилене повітря надходить усередину кожуха, де закручується навколо ротора. В результаті обертання пилового потоку виникають відцентрові сили, під дією яких зважені частки пилу прагнуть виділитися з нього в радіальному напрямку. Однак на ці частинки у протилежному напрямку діють сили аеродинамічного опору. Частинки, відцентрова сила яких більша за силу аеродинамічного опору, відкидаються до стінок кожуха і надходять у бункер 4. Очищене повітря через перфорацію ротора за допомогою вентилятора викидається назовні.

Ефективність очищення ПРП залежить від обраного співвідношення відцентрової та аеродинамічної сил і теоретично може досягати 1.

Порівняння ПРП з циклонами свідчить про переваги ротаційних пиловловлювачів. Так, габаритні розміри циклону в 3 – 4 рази, а питомі енерговитрати на очищення 1000 м 3 газу на 20 – 40 % більше, ніж у ПРП за інших рівних умов. Однак широкого поширення пиловловлювачі ротаційної дії не набули через відносну складність конструкції та процесу експлуатації порівняно з іншими апаратами сухого очищення газів від механічних забруднень.

Для поділу газового потоку на очищений газ та збагачений пилом газ використовують жалюзійнийпилеотделитель. На жалюзійній решітці 1 газовий потік витратою Q поділяється на дві протоки витратою Q1 і Q2. Зазвичай Q 1 = (0.8-0.9) Q, а Q 2 = (0.1-0.2) Q. Відділення частинок пилу від основного газового потоку на жалюзійних гратах відбувається під дією інерційних сил, що виникають при повороті газового потоку на вході в жалюзійну решітку, а також за рахунок ефекту відображення частинок від поверхні решітки при зіткненні. Збагачений пилом газовий потік після жалюзійних ґрат направляється до циклону, де очищається від частинок, і знову вводиться в трубопровід за жалюзійними гратами. Жалюзійні пилеотделители відрізняються простотою конструкції і добре компонуються в газоходах, забезпечуючи ефективність очищення 0,8 і більше частинок розміром більше 20 мкм. Вони використовуються для очищення димових газів від великодисперсного пилу при t до 450 - 600 про С.

Електрофільтр.Електричне очищення один із найбільш досконалих видів очищення газів від зважених у них частинок пилу та туману. Цей процес заснований на ударній іонізації газу в зоні коронуючого розряду, передачі заряду іонів частинкам домішок та осадженні останніх на осаджувальних та коронуючих електродах. Осаджувальні електроди 2 приєднують до позитивного полюса випрямляча 4 і заземлюють, а коронирующее електроди приєднують до негативного полюса. Частинки, що надходять в електрофільтр, ок позитивному полюсу випрямляча 4 і заземлюють, а коронирующее електроди приедаче заряду іонів домішок ана. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 вже мають невеликий заряд, отриманий за рахунок тертя об стінки трубопроводів і обладнання. Таким чином, негативно заряджені частинки рухаються до осаджувального електрода, а позитивно заряджені частинки осідають на негативному електроні.

Фільтришироко використовують для тонкої очистки газових викидів від домішок. Процес фільтрування полягає у затриманні частинок домішок на пористих перегородках під час руху через них. Фільтр являє собою корпус 1, розділений пористою перегородкою (фільтр-

Темою цієї статті є шкідливі речовини, які забруднюють атмосферу. Вони небезпечні життю нашого суспільства та природи загалом. Проблема мінімізації їхнього впливу сьогодні справді кричуща, оскільки пов'язана з реальною деградацією довкілля людей.

Класичними джерелами ВР є теплоелектростанції; двигуни автомобілів; котельні, заводи, що виробляють цемент, мінеральні добрива, різноманітні барвники. В даний час людьми виробляється понад 7 мільйонів хімічних сполук та речовин! Щорічно номенклатура їхнього виробництва збільшується приблизно на тисячу найменувань.

Не всі їх безпечні. Згідно з результатами екологічних досліджень, найбільше забруднюючі викиди шкідливих речовин в атмосферу обмежені номенклатурою з 60 хімічних сполук.

Коротко про атмосферу як макрообласть

Нагадаємо, що таке – атмосфера Землі. (Адже логічно: треба уявляти, про забруднення чого розповідатиме ця стаття).

Її слід представляти як унікально скомпоновану повітряну оболонку планети, пов'язану з нею за допомогою сили тяжіння. Вона бере участь у обертанні Землі.

Кордон атмосфери розташований на рівні однієї-двох тисяч кілометрів над земною поверхнею. Області, що знаходяться вище, одержали назву земної корони.

Основні атмосферні компоненти

Склад атмосфери характеризується сумішшю газів. Шкідливі речовини, зазвичай, не локалізуються у ній, розподіляючись на величезних просторах. Найбільше у атмосфері Землі азоту (78%). Наступним по питомій вазі, що займається в ній, є кисень (21%), аргону міститься на порядок менше (близько 0,9%), вуглекислий ж газ займає 0,3%. Кожна з цих складових має значення для збереження Землі життя. Азот, що входить до складу білків, є регулятором окиснення. Кисень життєво необхідний для дихання, будучи при цьому ще й потужним окислювачем. Вуглекислий газ утеплює атмосферу, сприяючи парниковому ефекту. Однак він руйнує озоновий шар, що захищає від сонячного ультрафіолету (максимальна щільність якого припадає на висоту 25 км).

Важливою складовою є водяна пара. Найбільша його концентрація – у зонах екваторіальних лісів (до 4%), найменша – над пустелею (0,2%).

Загальні відомості про забруднення атмосфери

Шкідливі речовини викидаються в атмосферу як внаслідок виникнення деяких процесів у самій природі, так і внаслідок антропогенної діяльності. Зауважимо: сучасна цивілізація перетворила другий чинник на домінуючий.

Найбільш значними несистематичними природними забруднюючими процесами є виверження вулканів та лісові пожежі. На відміну від них пилок рослин, що утворюється, продукти життєдіяльності популяцій тварин і т. п. регулярно забруднюють атмосферу.

Антропогенні фактори зараження навколишнього середовища вражають своїми масштабами та різноманітністю.

Щорічно цивілізація тільки вуглекислого газу посилає в повітря близько 250 млн т. Втім, варто згадати і продукти, що викидаються в атмосферу, від згоряння 701 млн. тонн палива, що містить сірку. Виробництво азотних добрив, анілінових барвників, целулоїду, віскозного шовку передбачає додаткове наповнення повітря за допомогою 20,5 млн. тонн азотистих «летючих» сполук.

Великі і пилові викиди шкідливих речовин у повітря, що супроводжують багато видів виробництва. Скільки пилу вони викидають у повітря? Чимало:

• пил, що надходить в атмосферу при спалюванні кам'яного вугілля становить 95 млн. тонн на рік;
• пил під час виробництва цементу – 57,6 млн. т;
• пил, що утворюється при виплавці чавуну – 21 млн. т;
• пил, що надходить у повітря при виплавці міді – 6,5 млн. т.

Проблемою сучасності стали викиди повітря сотнями мільйонів авто оксиду вуглецю, і навіть сполук важких металів. Тільки за рік у світі виробляють 25 млн нових «залізних коней»! Хімічні шкідливі речовини, вироблені автомобільними арміями мегаполісів, призводять до такого явища як зміг. Його породжують оксиди азоту, що містяться в автомобільних вихлопних газах і взаємодіють із вуглеводнями, що є в повітрі.

Сучасна цивілізація парадоксальна. Через недосконалі технології шкідливі речовини нею так чи інакше неминуче викидатимуться в атмосферу. Тому в даний час особливої ​​актуальності набуває жорстка законодавча мінімізація цього процесу. Характерно, що весь спектр речовин-забруднювачів можна класифікувати за багатьма ознаками. Відповідно, класифікація шкідливих речовин, що формуються антропогенним фактором та забруднюють атмосферу, передбачає кілька критеріїв.

Класифікація за агрегатним станом. Дисперсність

ВР характеризує певний агрегатний стан. Відповідно, вони, залежно від власної природи, можуть поширюватися в атмосфері як газу (пара), рідких чи твердих частинок (дисперсні системи, аерозолі).

Концентрація шкідливих речовин у повітрі має максимальне значення в так званих дисперсних системах, що відрізняються підвищеною проникною здатністю пилоподібного або туманообразного стану ВР. Характеризують такі системи, використовуючи класифікації за принципом дисперсності для пилу та аерозолю.

Для пилу дисперсність визначається п'ятьма групами:

• розміри частинок не менше 140 мкм (дуже великодисперсні);
• від 40 до 140 мкм (великодисперсна);
• від 10 до 40 мкм (середньодисперсна);
• від 1 до 10 мкм (дрібнодисперсна);
• менше 1 мкм (дуже дрібнодисперсна).

Для рідини дисперсність кваліфікується чотирма категоріями:

• розміри крапель до 0,5 мкм (туман супертонкий);
• від 0,5 до 3 мкм (туман тонкодисперсний);
• від 3 до 10 мкм (туман грубодисперсний);
• більше 10 мкм (бризки).

Систематизація ВР за ознакою токсичності

Найчастіше згадується класифікація шкідливих речовин характером їхнього впливу організм людини. Ми розповімо про неї трохи докладніше.

Найбільшу небезпеку серед усієї сукупності ВР становлять токсиканти, або отрути, що впливають пропорційно до їх кількості, що потрапила в організм людини.

Значення токсичності таких ВР має певне числове значення і визначається як величина, обернена до середньої смертельної дози для людини.

Її показник для надзвичайно токсичних ВР становить до 15 мг/кг живої ваги, високотоксичних – від 15 до 150 мг/кг; помірно-токсичних – від 150 до 1,5 г/кг, малотоксичних – понад 1,5 г/кг. Це смертельно небезпечні хімічні речовини.

До нетоксичних ВР, наприклад, відносять інертні гази, нейтральні для людини за звичайних умов. Проте зауважимо, що за умов підвищеного тиску вони наркотично впливають на організм людини.

Класифікація токсичних ВР за ступенем впливу

Ця систематизація ВР ґрунтується на законодавчо затверджуваному показнику, який визначає таку їх концентрацію, яка протягом тривалого часу не викликає захворювань та патологій не тільки у досліджуваного покоління, а й у наступних. Назва цього нормативу – гранично допустима концентрація (ГДК).

Залежно від значень ГДК виділяють чотири класи шкідливих речовин.

• І клас ВВ. Надзвичайно небезпечні ВР (ГДК – до 0,1 мг/м 3 ): свинець, ртуть.
• ІІ клас ВВ. Високонебезпечні ВР (ГДК від 0,1 до 1 мг/м 3 ): хлор, бензол, марганець, їдкі луги.
• ІІІ клас ВВ. Помірно небезпечні ВР (ГДК від 1,1 до 10 мг/м 3 ): ацетон, сірчистий ангідрид, дихлоретан.
• ІV клас ВВ. Малонебезпечні ВР (ГДК – понад 10 мг/м 3 ): етиловий спирт, аміак, бензин.

Приклади шкідливих речовин різних класів

Свинець та його сполуки вважаються отрутою. Ця група – найбільш небезпечні хімічні речовини. Тому свинець відносять до першого класу ВР. Гранично допустима концентрація мізерна – 0,0003 мг/м 3 . Вражаюча дія виявляється у паралічах, вплив на інтелект, фізичну активність, слух. Свинець спричиняє ракові захворювання, а також впливає на спадковість.

Аміак, або нітрид водню, відноситься до другого класу за критерієм небезпеки. Його ГДК - 0,004 мг/м 3 . Це безбарвний їдкий газ, який легший за повітря приблизно вдвічі. Вражає насамперед очі та слизові оболонки. Викликає опіки, ядуху.

Рятуючи уражених, слід вживати додаткових заходів безпеки: суміш аміаку з повітрям вибухонебезпечна.

Сірчистий ангідрид відносять до третього класу за критерієм небезпеки. Його ГДК атм. становить 0,05 мг/м 3 а ПДКр. з. - 0,5 мг/м3.

Він утворюється при згорянні про резервних видів палива: вугілля, мазуту, неякісного газу.

У невеликих дозах викликає кашель, біль у грудях. Отруєння середньої тяжкості характеризуються головним болем та запамороченням. Тяжке отруєння відрізняється токсичним задушливим бронхітом, ураженнями крові, зубної тканини, крові. Особливо чутливі до сірчистого ангідриду астматики.

Чадний газ (окис вуглецю) відносять до четвертого класу ВР. Його ПДКатм. - 0,05 мг/м 3 а ПДКр. з. - 0,15 мг/м3. Він не має ні запаху, ні кольору. Гострі отруєння їм характеризуються серцебиттям, слабкістю, задишкою, запамороченням. Середні ступені отруєння характеризуються спазмами судин, втратою свідомості. Тяжкі - порушеннями дихання та кровообігу, комою.

Основне джерело чадного газу антропогенного характеру – вихлопні гази автомобілів. Особливо інтенсивно він виділяється транспортом, де внаслідок неякісного ТО температура згоряння бензину в двигуні недостатня, або коли нерегулярна подача повітря до двигуна.

Метод охорони атмосфери: дотримання граничних нормативів

Органами санітарно-епідеміологічної служби постійно контролюється, чи дотримано рівень шкідливих речовин на рівні, меншому за їх гранично допустиму концентрацію.

За допомогою регулярних вимірів протягом року фактичної концентрації ВР в атмосфері за спеціальною формулою формується індексний показник середньорічної концентрації (ІЗА). У ньому також відбивається вплив шкідливих речовин для здоров'я людини. Даним індексом відображається довгострокова концентрація шкідливих речовин у повітрі за такою формулою:

In = ∑ =∑ (xi/ГДК i) Ci

де Xi - концентрація ВР середньорічна;

Ci – коефіцієнт, що враховує співвідношення ГДК i-ї речовини таГДК діоксиду сірки;

In – ІЗА.

Значення ІЗА менше ніж 5 відповідає слабкому рівню забруднення, 5-8 визначають середній рівень, 8-13 – високий рівень, понад 13 означає значну забрудненість повітря.

Види граничних концентрацій

Таким чином, допустима концентрація шкідливих речовин у повітрі (а також у водах, на ґрунті, хоча цей аспект не є предметом цієї статті) визначається в екологічних лабораторіях в атмосферному повітрі для абсолютної більшості ВР за допомогою порівняння фактичних показників із встановленими та нормативно закріпленими загальноатмосферними ПДКатм .

Крім того, для подібних вимірювань безпосередньо в населених пунктах існують комплексні критерії визначення концентрацій – ВЗУТ (орієнтовні безпечні рівні впливу), що обчислюються як фактична середньозважена сума ПДКатм. одночасно по двохстах ВР.

Втім, і це не все. Як відомо, будь-яке забруднення атмосфери легше попередити, ніж усунути. Можливо, саме тому гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у найбільших обсягах вимірюються екологами безпосередньо у виробничій сфері, яка є найінтенсивнішим донором ВР у навколишнє середовище.

Для таких вимірювань встановлені окремі показники граничних концентрацій ВР, що перевищують за своїми чисельними значеннями розглянуті нами вище ПДКатм., причому ці концентрації визначаються на обмежених безпосередньо виробничими фондами площах. Саме для стандартизації цього процесу запроваджено поняття так званої робочої зони (ГОСТ 12.1.005-88).

Що таке робоча зона?

Робочою зоною називають робоче місце, де виробничий робітник завжди чи тимчасово виконує планові завдання.
За умовчанням, вказаний простір навколо нього обмежується за висотою двома метрами. Саме робоче місце (РМ) передбачає наявність різного виробничого устаткування (як основного, і допоміжного), організаційну і технологічну оснастку, необхідні меблі. Найчастіше шкідливі речовини у повітрі первинно виникають саме у робочих місцях.

Якщо робітник на РМ перебуває понад 50 % свого робочого дня або працює там щонайменше 2-х годин безупинно, таке РМ називається постійним. Залежно від характеру самого виробництва, виробничий процес може відбуватися і на робочих зонах, що територіально змінюються. У разі за співробітником не закріплюється робоче місце, а значиться лише місце постійної явки – приміщення, де виробляється облік його приходу і догляду роботу.

Зазвичай, екологами спочатку вимірюється концентрація шкідливих речовин на постійних РМ, та був – у зонах явки персоналу.

Концентрація ВР у робочій зоні. Нормативні документи

Для робочих зон нормативно встановлюється значення концентрації шкідливих речовин, що визначається як безпечне для життя та здоров'я робітника протягом його повного робочого стажу за умови перебування там 8 годин на день і в межах 41 години на тиждень.

Зауважимо також, що гранична концентрація шкідливих речовин робочої зони суттєво перевищує ГДК повітря населених пунктів. Причина очевидна: на робочому місці людина перебуває лише протягом зміни.

ГОСТом 12.1.005-88 ССБТ нормуються допустимі кількості ВР у робочих зонах виходячи з класу небезпеки приміщень та агрегатного стану ВВ, що там знаходяться. Представимо вам у табличному вигляді деяку інформацію з вищезгаданого ДСТУ:

Таблиця 1. Співвідношення ГДК для атмосфери та для робочої зони

Визначаючи шкідливі речовини у робочій зоні, екологи користуються нормативною базою:

ГН (гігієнічні норми) 2.2.5.686-96 «ГДК ВР у повітрі РЗ».

СанПіН (санітарно – епідеміологічні правила та нормативи) 2.2.4.548-96 «Вимоги гігієни для мікроклімату виробничих приміщень».

Механізм зараження ВР атмосфери

Шкідливі хімічні речовини, що викидаються в атмосферу, утворюють зону хімічного зараження. Остання характеризується глибиною поширення повітря, зараженого ВР. Вітра погода сприяє якнайшвидшому його розсіюванню. Збільшення температури повітря підвищує концентрацію ВР.

На поширення шкідливих речовин у атмосфері впливають атмосферні явища: інверсія, ізотермія, конвекція.

Поняття інверсії пояснює знайома всім фраза: «Чим тепліше повітря, тим воно вище знаходиться». Через це явище знижується розсіювання повітряних мас, і високі концентрації ВР зберігаються довше.

Поняття ізотермії пов'язують із погодою похмурою. Сприятливі для неї умови зазвичай виникають вранці та ввечері. Вони не посилюють, але й не послаблюють поширення ВР.

Конвекція, т. е. висхідні повітряні потоки, розсіюють зону зараження ВР.

Саму зону зараження поділяють на області смертельної концентрації і що характеризується концентраціями, менш шкідливими здоров'ю.

Правила допомоги особам, які постраждали внаслідок зараження ВР

Вплив шкідливих речовин може призвести до порушення здоров'я людей і навіть до смерті. У той же час вчасна допомога здатна врятувати їм життя та мінімізувати шкоду здоров'ю. Зокрема, нижченаведена схема дозволяє за самопочуттям виробничого персоналу в робочих зонах визначити факт ураження ВР:

Схема 1. Симптоми поразок ВР

Що слід і що не слід робити у разі гострого отруєння?

• На потерпілого одягають протигаз та евакуюють із зони ураження будь-яким доступним способом.
• Якщо одяг ураженого мокра, вона знімається, уражені ділянки шкіри промиваються водою, проводиться заміна одягу на сухий.
• При нерівномірному диханні потерпілого слід надати можливість дихати киснем.
• Здійснювати штучне дихання при набряку легень заборонено!
• Якщо уражена шкіра, слід промити, закрити марлевою пов'язкою і звернутися в медустанову.
• При попаданні ВР у горло, ніс, очі їх промивають 2% розчином питної соди.

Замість ув'язнення. Оздоровлення робочої зони

Оздоровлення атмосфери знаходить свій конкретний вираз у показниках, якщо фактичні показники концентрацій шкідливих речовин в атмосфері істотно нижчі за ПДКатм. (мг/м 3), а параметри мікроклімату виробничих приміщень не перевищують ПДКр. (Мг/м 3).

Закінчуючи виклад матеріалу, ми наголосимо на проблемі оздоровлення саме робочих зон. Причина зрозуміла. Адже саме виробництво заражає середовище. Тому доцільно мінімізувати процес забруднення біля його джерела.

Для такого оздоровлення першорядне значення мають нові, екологічніші технології, що виключають викиди шкідливих речовин у робочу зону (і, відповідно, в атмосферу.)

Яких заходів для цього вживаються? Здійснюється переклад як печей, і інших термічних установок використання як палива газу, набагато менш забруднює повітря ВР. Велику роль відіграє надійна герметизація виробничого обладнання та складських приміщень (ємностей) для зберігання ВР.

Виробничі приміщення обладнуються загальнообмінною витяжною вентиляцією, для оздоровлення мікроклімату за допомогою спрямованих вентиляторів створюється рух повітря. Ефективною система вентиляції вважається тоді, коли вона забезпечує поточний рівень шкідливих речовин на рівні не більшому ніж третина їх нормативу ПДКр.з.

Технологічно доцільно внаслідок відповідних наукових розробок радикально замінювати токсичні шкідливі речовини у робочій зоні нетоксичними.

Іноді (за наявності сухих подрібнених ВР у повітрі РЗ) хороший результат по оздоровленню повітря досягається його зволоженням.

Нагадаємо також, що робочі зони слід захищати від найближчих джерел випромінювань, для чого використовують спеціальні матеріали та екрани.

Вступ 2

Забруднення атмосфери 2

Джерела забруднення атмосфери 3

Хімічне забруднення атмосфери 6

Аерозольне забруднення атмосфери 8

Фотохімічний туман 10

Озоновий шар Землі 10

Забруднення атмосфери викидами транспорту 13

Заходи щодо боротьби з викидами автотранспорту 15

Засоби захисту атмосфери 17

Способи очищення газових викидів в атмосферу 18

Охорона атмосферного повітря 19

Висновок 20

Список використаної літератури 22

Вступ

Стрімке зростання чисельності людства та його науково-технічної озброєності докорінно змінили ситуацію на Землі. Якщо в недавньому минулому вся людська діяльність виявлялася негативно лише на обмежених, хоч і численних територіях, а сила впливу була незрівнянно менша за потужний кругообіг речовин у природі, то тепер масштаби природних та антропогенних процесів стали порівнянними, а співвідношення між ними продовжує змінюватися з прискоренням убік зростання потужності антропогенного впливу на біосферу

Небезпека непередбачуваних змін у стабільному стані біосфери, до якого історично пристосовані природні спільноти та види, включаючи саму людину, настільки велика при збереженні звичних способів господарювання, що перед нинішніми поколіннями людей, що населяють Землю, постало завдання екстреного вдосконалення всіх сторін свого життя відповідно до необхідності збереження кругообігу речовин і енергії в біосфері. Крім того, повсюдне забруднення навколишнього середовища різноманітними речовинами, часом зовсім чужими для нормального існування організму людей, становить серйозну небезпеку для нашого здоров'я та благополуччя майбутніх поколінь.

Забруднення атмосфери

Атмосферне повітря є найважливішим життєзабезпечуючим природним середовищем і є сумішшю газів і аерозолів приземного шару атмосфери, що склалася в ході еволюції Землі, діяльності людини і яка знаходиться за межами житлових, виробничих та інших приміщень. Результати екологічних досліджень, як у Росії, і там, однозначно свідчать у тому, що забруднення приземної атмосфери – найпотужніший, постійно діючий чинник на людини, харчову ланцюг і довкілля. Атмосферне повітря має необмежену ємність і відіграє роль найбільш рухливого, хімічно агресивного та всепроникаючого агента взаємодії поблизу поверхні компонентів біосфери, гідросфери та літосфери.

В останні роки отримані дані про суттєву роль для збереження біосфери озонового шару атмосфери, що поглинає згубне для живих організмів ультрафіолетове випромінювання Сонця та формує на висотах близько 40 км тепловий бар'єр, що оберігає охолодження земної поверхні.

Атмосфера надає інтенсивний вплив не тільки на людину та біоту, а й на гідросферу, ґрунтово-рослинний покрив, геологічне середовище, будівлі, споруди та інші техногенні об'єкти. Тому охорона атмосферного повітря та озонового шару є найбільш пріоритетною проблемою екології та їй приділяється пильна увага у всіх розвинених країнах.

Забруднена приземна атмосфера викликає рак легень, горла та шкіри, розлад центральної нервової системи, алергічні та респіраторні захворювання, дефекти у новонароджених та багато інших хвороб, список яких визначається присутніми в повітрі забруднювальними речовинами та їх спільним впливом на організм людини. Результати спеціальних досліджень, виконаних у Росії за кордоном, показали, що між здоров'ям населення та якістю атмосферного повітря спостерігається тісний позитивний зв'язок.

Основні агенти впливу атмосфери на гідросферу – атмосферні опади як дощу і снігу, меншою мірою смогу, туману. Поверхневі та підземні води суші мають головним чином атмосферне харчування і внаслідок цього їхній хімічний склад залежить в основному від стану атмосфери.

Негативний вплив забрудненої атмосфери на ґрунтово-рослинний покрив пов'язаний як з випаданням кислотних атмосферних опадів, що вимивають кальцій, гумус та мікроелементи з ґрунтів, так і з порушенням процесів фотосинтезу, що призводять до уповільнення росту та загибелі рослин. Висока чутливість дерев (особливо берези, дуба) до забруднення повітря виявлено давно. Спільна дія обох факторів призводить до помітного зменшення родючості ґрунтів та зникнення лісів. Кислотні атмосферні опади розглядаються зараз як потужний фактор не лише вивітрювання гірських порід та погіршення якості несучих ґрунтів, а й хімічної руйнації техногенних об'єктів, включаючи пам'ятки культури та наземні лінії зв'язку. У багатьох економічно розвинених країнах наразі реалізуються програми щодо вирішення проблеми кислотних атмосферних опадів. У рамках Національної програми з оцінки впливу кислотних атмосферних опадів, заснованої в 1980 році, багато федеральних відомств США почали фінансувати дослідження атмосферних процесів, що викликають кислотні дощі, з метою оцінки впливу останніх на екосистеми та вироблення відповідних природоохоронних заходів. З'ясувалося, що кислотні дощі мають багатоплановий вплив на навколишнє середовище і є результатом самоочищення (промивання) атмосфери. Основні кислотні агенти – розведені сірчана та азотна кислоти, що утворюються при реакціях окислення оксидів сірки та азоту за участю пероксиду водню.

Джерела забруднення атмосфери

До природним джереламзабруднення відносяться: виверження вулканів, курні бурі, лісові пожежі, пил космічного походження, частки морської солі, продукти рослинного, тваринного та мікробіологічного походження. Рівень такого забруднення розглядається як фоновий, який мало змінюється з часом.

Головний природний процес забруднення приземної атмосфери – вулканічна та флюїдна активність ЗемліВеликі виверження вулканів призводять до глобального та довготривалого забруднення атмосфери, про що свідчать літописи та сучасні спостережні дані (виверження вулкана Пінатубо на Філіппінах в 1). Це зумовлено тим, що у високі шари атмосфери миттєво викидаються величезні кількості газів, які на великій висоті підхоплюються повітряними потоками, що рухаються з високою швидкістю, і швидко розносяться по всій земній кулі. Тривалість забрудненого стану атмосфери після великих вулканічних вивержень досягає кількох років.

Антропогенні джерелазабруднення обумовлені господарською діяльністю людини. До них слід зарахувати:

1. Спалювання горючих копалин, що супроводжується викидом 5 млрд. т.вуглекислого газу на рік. Внаслідок цього за 100 років (1860 – 1960 рр.) вміст СО 2 збільшилося на 18 % (з 0,027 до 0,032%). За останні три десятиліття темпи цих викидів значно зросли. За таких темпів до 2000 р. кількість вуглекислого газу атмосфері становитиме щонайменше 0,05%.

2. Робота теплових електростанцій, коли при спалюванні високосірчистого вугілля внаслідок виділення сірчистого газу та мазуту утворюються кислотні дощі.

3. Вихлопи сучасних турбореактивних літаків з оксидами азоту та газоподібними фторвуглеводнями з аерозолів, які можуть призвести до пошкодження озонового шару атмосфери (озоносфери).

4. Виробнича діяльність.

5. Забруднення зваженими частинками (при подрібненні, фасуванні та завантаженні від котелень, електростанцій, шахтних стволів, кар'єрів при спалюванні сміття).

6. Викиди підприємствами різних газів.

7. Спалювання палива у факельних печах, внаслідок чого утворюється наймасовіший забруднювач – монооксид вуглецю.

8. Спалювання палива в котлах і двигунах транспортних засобів, що супроводжується утворенням оксидів азоту, що спричиняють змогу.

9. Вентиляційні викиди (шахтні стволи).

10. Вентиляційні викиди з надмірною концентрацією озону з приміщень з установками високих енергій (прискорювачі, ультрафіолетові джерела та атомні реактори) при ГДК у робочих приміщеннях 0,1 мг/м 3 . У великій кількості озон є високотоксичним газом.

При процесах згоряння палива найбільш інтенсивне забруднення приземного шару атмосфери відбувається в мегаполісах і великих містах, промислових центрах через широке поширення в них автотранспортних засобів, ТЕЦ, котелень та інших енергетичних установок, що працюють на вугіллі, мазуті, дизельному паливі, природному газі. Внесок автотранспорту у загальне забруднення атмосферного повітря сягає тут 40-50%. Потужним та надзвичайно небезпечним фактором забруднення атмосфери є катастрофи на АЕС (Чорнобильська аварія) та випробування ядерної зброї в атмосфері. Це пов'язано як із швидким рознесенням радіонуклідів на великі відстані, так і з довготривалим характером забруднення території.

Висока небезпека хімічних та біохімічних виробництв полягає у потенційній можливості аварійних викидів в атмосферу надзвичайно токсичних речовин, а також мікробів та вірусів, які можуть спричинити епідемії серед населення та тварин.

В даний час у приземній атмосфері знаходяться багато десятків тисяч забруднюючих речовин антропогенного походження. Через зростання промислового і сільськогосподарського виробництва з'являються нові хімічні сполуки, у тому числі сильно токсичні. Головними антропогенними забруднювачами атмосферного повітря крім великотоннажних оксидів сірки, азоту, вуглецю, пилу та сажі є складні органічні, хлорорганічні та нітросполуки, техногенні радіонукліди, віруси та мікроби. Найбільш небезпечні широко поширені в повітряному басейні Росії діоксин, бенз(а)пірен, феноли, формальдегід, сірковуглець. Тверді зважені частки представлені головним чином сажею, кальцитом, кварцем, гідрослюдою, каолінітом, польовим шпатом, рідше сульфатами, хлоридами. У сніговому пилу спеціально розробленими методами виявлено оксиди, сульфати та сульфіти, сульфіди важких металів, а також сплави та метали в самородному вигляді.

У Західній Європі пріоритет надається 28 особливо небезпечним хімічним елементам, сполукам та їх групам. До групи органічних речовин входять акрил, нітрил, бензол, формальдегід, стирол, толуол, вінілхлорид, анеорганічних – важкі метали (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), гази (чадний газ, сірководень, оксиди азоту і сірки, радон, озон), азбест. Переважно токсичну дію мають свинець, кадмій. Інтенсивний неприємний запах мають сірковуглець, сірководень, стирол, тетрахлоретан, толуол. Ореол впливу оксидів сірки та азоту поширюється великі відстані. Вищезазначені 28 забруднювачів повітря входять до міжнародного реєстру потенційно токсичних хімічних речовин.

Основні забруднювачі повітря житлових приміщень – пил та тютюновий дим, чадний та вуглекислий гази, двоокис азоту, радон та важкі метали, інсектициди, дезодоранти, синтетичні миючі речовини, аерозолі ліків, мікроби та бактерії. Японські дослідники показали, що бронхіальна астма може бути пов'язана з наявністю в повітрі помешкань домашніх кліщів.

Для атмосфери характерна надзвичайно висока динамічність, обумовлена ​​як швидким переміщенням повітряних мас в латеральному і вертикальному напрямках, так і високими швидкостями, різноманітністю фізико-хімічних реакцій, що протікають в ній. Атмосфера розглядається зараз як величезний «хімічний котел», який перебуває під впливом численних та мінливих антропогенних та природних факторів. Гази та аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил і сажа, що виникають при згорянні палива, лісових пожежах, сорбують важкі метали та радіонукліди і при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органи дихання.

Виявлено тенденцію спільного накопичення у твердих зважених частках приземної атмосфери Європейської Росії свинцю та олова; хрому, кобальту та нікелю; стронцію, фосфору, скандію, рідкісних земель та кальцію; берилію, олова, ніобію, вольфраму та молібдену; літію, берилію та галію; барію, цинку, марганцю та міді. Високі концентрації у сніговому пилу важких металів зумовлені як присутністю їх мінеральних фаз, що утворилися при спалюванні вугілля, мазуту та інших видів палива, так і сорбцією сажею, глинистими частинками газоподібних сполук типу галогенідів олова.

Час «життя» газів і аерозолів в атмосфері коливається в дуже широкому діапазоні (від 1 – 3 хвилин до декількох місяців) і залежить в основному від їхньої хімічної стійкості розміру (для аерозолів) та присутності реакційно-здатних компонентів (озон, пероксид водню та ін.) .).

Оцінка і, тим більше, прогноз стану приземної атмосфери є дуже складною проблемою. Нині її стан оцінюється переважно за нормативним підходом. Величини ГДК токсичних хімічних речовин та інші нормативні показники якості повітря наведені у багатьох довідниках та посібниках. У такому посібнику для Європи крім токсичності забруднюючих речовин (канцерогенна, мутагенна, алергенна та інші впливи) враховуються їх поширеність та здатність до акумуляції в організмі людини та харчового ланцюга. Недоліки нормативного підходу – ненадійність прийнятих значень ГДК та інших показників через слабку розробленість їх емпіричної наглядової бази, відсутність урахування спільного впливу забруднювачів та різких змін стану приземного шару атмосфери у часі та просторі. Стаціонарних постів спостереження за повітряним басейном мало, і вони дозволяють адекватно оцінити його стан у великих промислово – урбанізованих центрах. Як індикатори хімічного складу приземної атмосфери можна використовувати хвою, лишайники, мохи. На початковому етапі виявлення вогнищ радіоактивного забруднення, пов'язаних з чорнобильською аварією, вивчалася хвоя сосни, що має здатність накопичувати радіонукліди, що знаходяться у повітрі. Широко відомо почервоніння голок хвойних дерев у періоди смогів у містах.

Найбільш чуйним і надійним індикатором стану приземної атмосфери є сніговий покрив, що депонує забруднюючі речовини за порівняно тривалий період часу і дозволяє встановити місцезнаходження джерел пилогазовикидів по комплексу показників. У снігових випаданнях фіксуються забруднювачі, які не вловлюються прямими вимірами або розрахунковими даними по пилогазовикидам.

До перспективних напрямів оцінки стану приземної атмосфери великих промислово-урбанізованих територій належить багатоканальне дистанційне зондування. Перевага цього методу полягає у здатності швидко, неодноразово й у «одному ключі» охарактеризувати великі площі. На даний час розроблені способи оцінки вмісту в атмосфері аерозолів. Розвиток науково-технічного прогресу дозволяє сподіватися вироблення таких способів і щодо інших забруднюючих речовин.

Прогноз стану приземної атмосфери здійснюється за комплексними даними. До них насамперед відносяться результати моніторингових спостережень, закономірності міграції та трансформації забруднюючих речовин в атмосфері, особливості антропогенних і природних процесів забруднення повітряного басейну території, що вивчається, вплив метеопараметрів, рельєфу та інших факторів на розподіл забруднювачів у навколишньому середовищі. Для цього щодо конкретного регіону розробляються евристичні моделі зміни приземної атмосфери у часі та просторі. Найбільших успіхів у вирішенні цієї складної проблеми досягнуто для районів розташування АЕС. Кінцевий результат застосування таких моделей – кількісна оцінка ризику забруднення повітря та оцінка його прийнятності із соціально-економічної точки зору.

Хімічне забруднення атмосфери

Під забрудненням атмосфери слід розуміти зміну її складу на час вступу домішок природного чи антропогенного походження. Речовини-забруднювачі бувають трьох видів: гази, пил та аерозолі. До останніх відносяться дисперговані тверді частинки, що викидаються в атмосферу і перебувають у ній тривалий час у виваженому стані.

До основних забруднювачів атмосфери відносяться вуглекислий газ, оксид вуглецю, діоксиди сірки та азоту, а також малі газові складові, здатні впливати на температурний режим тропосфери: діоксид азоту, галогенвуглеці (фреони), метан та тропосферний озон.

Основний внесок у високий рівень забруднення повітря роблять підприємства чорної та кольорової металургії, хімії та нафтохімії, будіндустрії, енергетики, целюлозно-паперової промисловості, а в деяких містах і котельні.

Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ, металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, що викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів.

Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, що надходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, що є результатом перетворення останніх. Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали амонію сульфату. Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами та компонентами атмосфери утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні та хімічні підприємства, котельні установки, що споживають понад 170% твердого і рідкого палива, що щорічно видобувається.

Основними шкідливими домішкамипірогенного походження є такі:

а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє внаслідок спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше 250 млн. т. Оксид вуглецю є з'єднанням, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, та створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння палива, що сіро-містить, або переробки сірчистих руд (до 70 млн. т. на рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Лише у США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду становила 85 відсотків загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових смолоскипів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Пірометаллургічні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень та сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства з виробництва штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, і навіть нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.

д) Оксиди азоту.Основними джерелами викиду є підприємства, які виробляють; азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що у атмосферу, становить 20 млн. т. на рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки. сталі, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію та кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору та парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією.

У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів та отруйних газів. Так, у розрахунку на I т. граничного чавуну виділяється крім 2,7 кг сірчистого газу та 4,5 кг пилових частинок, що визначають кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парів ртуті та рідкісних металів, смоляних речовин та ціаністого водню.

Обсяг викидів забруднюючих речовин, у атмосферу від стаціонарних джерел біля Росії становить близько 22 – 25 млн. т. на рік.

Аерозольне забруднення атмосфери

З природних та антропогенних джерел в атмосферу щорічно надходять сотні мільйонів тонн аерозолів. Аерозолі – це тверді або рідкі частинки, що знаходяться у зваженому стані у повітрі. Аерозолі поділяються на первинні (викидаються з джерел забруднення), вторинні (утворюються в атмосфері), леткі (переносяться на далекі відстані) та нелеткі (відкладаються на поверхні поблизу зон пилогазовихвикидів). Стійкі і тонкодисперсні леткі аерозолі (кадмій, ртуть, сурма, йод-131 та ін.) мають тенденцію накопичуватися в низинах, затоках та інших пониженнях рельєфу, меншою мірою на вододілах.

До природних джерел відносять курні бурі, вулканічні виверження та лісові пожежі. Газоподібні викиди (наприклад, SO 2) призводять до утворення в атмосфері аерозолів. Незважаючи на те, що час перебування в тропосфері аерозолів обчислюється кількома дібами, вони можуть спричинити зниження середньої температури повітря біля земної поверхні на 0,1 – 0,3С 0 . Не меншу небезпеку для атмосфери і біосфери становлять аерозолі антропогенного походження, що утворюються при спалюванні палива чи які у промислових викидах.

Середній розмір аерозольних частинок становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пилоподібних частинок штучного походження. Багато пилових частинок утворюється також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведено у таблиці 1 .

ТАБЛИЦЯ 1

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД ПИЛУ, МЛН. Т/РІК

1. Спалювання кам'яного вугілля 93,6

2.Виплавлення чавуну 20,21

3.Виплавлення міді (без очищення) 6,23

4.Виплавлення цинку 0,18

5.Виплавлення олова (без очищення) 0,004

6.Виплавлення свинцю 0,13

7.Виробництво цементу 53,37

Основними джерелами штучних забруднень аерозольних повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні. цементні, магнезитові та сажові заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Найчастіше в їх складі виявляються сполуки кремнію, кальцію та вуглецю, рідше - оксиди металів: желееу, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, а також азбест. Вони утримуються у викидах підприємств теплоенергетики, чорної та кольорової металургії, будматеріалів, а також автомобільного транспорту. Пил, що тримає в облозі в індустріальних районах, містить до 20% оксиду заліза, 15% силікатів і 5% сажі, а також домішки різних металів (свинець, ванадій, молібден, миш'як, сурма і т.д.).

Ще більша різноманітність властиво органічному пилу, що включає аліфатичні та ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних та інших підприємствах. Постійними джерелами аерозольного забруднення є промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу та отруйних газів є масові вибухові роботи. Так, внаслідок одного середнього за масою вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. куб. м умовного оксиду вуглецю та понад 150 т. пилу. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - подрібнення та хімічна обробка шихт, напівфабрикатів та одержуваних продуктів у потоках гарячих газів завжди супроводжується викидами пилу та інших шкідливих речовин в атмосферу.

Концентрація аерозолів змінюється у досить широких межах: від 10 мг/м 3 у чистій атмосфері до 2.10 мг/м 3 у індустріальних районах. Концентрація аерозолів в індустріальних районах та великих містах з інтенсивним автомобільним рухом у сотні разів вища, ніж у сільській місцевості. Серед аерозолів антропогенного походження особливу небезпеку для біосфери є свинець, концентрація якого змінюється від 0,000001 мг/м 3 для незаселених районів до 0,0001 мг/м 3 для селищних територій. У містах концентрація свинцю значно вища – від 0,001 до 0,03 мг/м 3 .

Аерозолі забруднюють не лише атмосферу, а й стратосферу, впливаючи на її спектральні характеристики та викликаючи небезпеку пошкодження озонового шару. Безпосередньо в стратосферу аерозолі надходять із викидами надзвукових літаків, проте є аерозолі та гази, що дифузують у стратосфері.

Основний аерозоль атмосфери – сірчистий ангідрид (SO 2), незважаючи на великі масштаби його викидів в атмосферу, є короткоживучим газом (4 – 5 діб). За сучасними оцінками, на високих висотах вихлопні гази авіаційних двигунів можуть збільшити природний фон SO 2 на 20%. Щорічне надходження сірчистого газу в атмосферу тільки внаслідок промислових викидів оцінюється майже в 150 млн. т. На відміну від вуглекислого газу сірчистий ангідрид є нестійкою хімічною сполукою. Під впливом короткохвильової сонячної радіації він швидко перетворюється на сірчаний ангідрид і в контакті з водяною парою переводиться в сірчисту кислоту. У забрудненій атмосфері, що містить діоксид азоту, сірчистий ангідрид швидко перетворюється на сірчану кислоту, яка, з'єднуючись із крапельками води, утворює так звані кислотні дощі.

До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні - насичені та ненасичені, що включають від 1 до 3 атомів вуглецю. Вони піддаються різним перетворенням, окисленню, полімеризації, взаємодіючи коїться з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячної радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекисні сполуки, вільні радикали, сполуки вуглеводнів з оксидами азоту та сірки часто у вигляді аерозольних частинок. За деяких погодних умов можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних та аерозольних домішок у приземному шарі повітря. Зазвичай це відбувається в тих випадках, коли в шарі повітря над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування шару холоднішого повітря під теплим, що перешкоджає повітряним масам і затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються під шаром інверсії, вміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин утворення невідомого в природі фотохімічного туману.

Фотохімічний туман (зміг)

Фотохімічний туман є багатокомпонентною сумішшю газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту та сірки, численні органічні сполуки перекисної природи, які називаються в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний смог виникає внаслідок фотохімічних реакцій за певних умов: наявність у атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів та інших забруднювачів; інтенсивна сонячна радіація і безвітря або дуже слабкий обмін повітря в приземному шарі за потужної та протягом не менше доби підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, що зазвичай супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин. Такі умови створюються частіше у червні-вересні та рідше взимку. За тривалої ясної погоди сонячна радіація викликає розщеплення молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту та атомарного кисню. Атомарний кисень із молекулярним киснем дають озон. Здавалося б, останній, окислюючи оксид азоту, повинен знову перетворюватися на молекулярний кисень, а оксид азоту - на діоксид. Але це не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють уламки молекул і надлишок озону. В результаті дисоціації, що продовжується, нові маси діоксиду азоту розщеплюються і дають додаткові кількості озону. Виникає циклічна реакція, у результаті у атмосфері поступово накопичується озон. Цей процес у нічний час припиняється. У свою чергу, озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні перекису, які у сумі та утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні є джерелом про вільних радикалів, що відрізняються особливою реакційною здатністю. Такі змоги – нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком та іншими містами Європи та Америки. За своїм фізіологічним впливом на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної та кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті жителів міста з ослабленим здоров'ям.

Озоновий шар Землі

Озоновий шар Землі – це шар атмосфери, що близько збігається зі стратосферою, що лежить між 7 - 8 (на полюсах), 17 - 18 (на екваторі) і 50 км над поверхнею планети і відрізняється підвищеною концентрацією молекул озону, що відображають жорстке космічне випромінювання, згубне для всього живого . Його концентрація на висоті 20 - 22 км від поверхні Землі, де вона досягає максимуму, дуже мала. Ця природна захисна плівка дуже тонка: у тропіках її товщина складає всього 2 мм, біля полюсів вона вдвічі більша.

Озоновий шар, що активно поглинає ультрафіолетове випромінювання, створює оптимальні світловий і термічні режими земної поверхні, сприятливі для існування живих організмів на Землі. Концентрація озону в стратосфері непостійна, збільшуючись від низьких широт до високих, і піддається сезонним змінам з максимумом навесні.

Своєму існуванню озоновий шар завдячує діяльності фотосинтезуючих рослин (виділення кисню) та дії на кисень ультрафіолетових променів. Він захищає все живе на Землі від згубної дії цих променів.

Передбачається, що глобальне забруднення атмосфери деякими речовинами (фреонами, оксидами азоту та інших.) може порушити функціонування озонового шару Землі.

Головною небезпекою для атмосферного озону є група хімічних речовин, об'єднаних терміном «хлор-фторвуглеці» (ХФУ), званих також фреонами. Протягом півстоліття ці хімікати, вперше отримані 1928 р., вважалися чудо – речовинами. Вони нетоксичні, інертні, надзвичайно стабільні, не горять, не розчиняються у воді, зручні у виробництві та зберіганні. І тому сфера застосування ХФУ динамічно розширювалась. У масових масштабах їх почали використовувати як холодоагенти при виготовленні холодильників. Потім вони стали застосовуватися в системах кондиціювання повітря, а з початком всесвітнього аерозольного буму набули найширшого поширення. Фреони виявилися дуже ефективними при промиванні деталей в електронній промисловості, а також знайшли широке застосування у виробництві пінополіуретанів. Пік їхнього виробництва припав на 1987 – 1988 гг. і становить близько 1,2 – 1,4 млн., т. на рік, у тому числі частку США припадало близько 35%.

Механізм дії фреонів наступний. Потрапляючи у верхні шари атмосфери, ці інертні на поверхні Землі речовини стають активними. Під впливом ультрафіолетового випромінювання хімічні зв'язки у молекулах порушуються. В результаті виділяється хлор, який при зіткненні з молекулою озону «вибиває» один атом. Озон перестає бути озоном, перетворюючись на кисень. Хлор, з'єднавшись тимчасово з киснем, знову виявляється вільним і «пускається в погоню» за новою «жертвою». Його активності та агресивності вистачає на те, щоб зруйнувати десятки тисяч молекул озону.

Активну роль освіти і руйнуванні озону грають також оксиди азоту, важких металів (міді, заліза, марганцю), хлор, бром, фтор. Тому загальний баланс озону у стратосфері регулюється складним комплексом процесів, у яких значними є близько 100 хімічних та фотохімічних реакцій. З урахуванням газового складу стратосфери, що склався в даний час, в порядку оцінки можна говорити, що близько 70% озону руйнується по азотному циклу, 17 – по кисневому, 10 – по водневому, близько 2 – по хлорному та іншим і близько 1,2% надходить у тропосфери.

У цьому балансі азот, хлор, кисень, водень та інші компоненти беруть участь як би каталізаторів, не змінюючи свого «змісту», тому процеси, що призводять до накопичення в стратосфері чи видалення з неї, істотно позначаються змісті озону. У зв'язку з цим попадання у верхні шари атмосфери навіть щодо невеликих кількостей таких речовин може стійко і довгостроково впливати на баланс, пов'язаний з утворенням і руйнуванням озону.

Порушити екологічний баланс, як свідчить життя, дуже просто. Невимірно складніше відновити його. Озоноруйнівні речовини на рідкість стійки. Різні види фреонів, потрапивши в атмосферу, можуть існувати в ній та творити свою руйнівну справу від 75 до 100 років.

Малопомітні спочатку, але накопичувані зміни озонового шару призвели до того, що в Північній півкулі в зоні від 30 до 64 градуса північної широти з 1970 р. загальний вміст озону скоротився на 4% взимку і на 1% влітку. Над Антарктидою – а саме тут вперше була виявлена ​​«пробоїна» в озоновому шарі – кожну полярну весну відкривається величезна «дірка», яка з кожним роком збільшується. Якщо 1990 – 1991 гг. розміри озонової «дірки» не перевищували 10,1 млн. км 2 , то 1996 р., як повідомляє бюлетень Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО), її площа вже становила 22 млн. км 2 . Ця площа в 2 рази більша за площу Європи. Кількість озону над шостим континентом була наполовину нижчою за нормативну.

Понад 40 років СМО спостерігає за озоновим шаром над Антарктидою. Феномен регулярного утворення «дір» саме над нею та Арктикою пояснюється тим, що озон особливо легко знищується за низьких температур.

Вперше безпрецедентна за своїми масштабами озонова аномалія в Північній півкулі, що «накрила» гігантську площу від узбережжя Льодовитого океану до Криму, була зафіксована в 1994 р. Озоновий шар згасав на 10 - 15%, а в окремі місяці - на 20 - 20 - 20%. навіть ця – виняткова картина не говорила про те, що ось-ось вибухне ще масштабніша катастрофа.

І, тим щонайменше, вже у лютому 1995 р. вчені Центральної аерологічної обсерваторії (ЦАО) Росгідромета зареєстрували катастрофічне падіння (на 40%) озону над районами Східного Сибіру. На середину березня ситуація ще більше ускладнилася. Це означало лише одне – над планетою утворилася ще одна озонова «дірка». Однак сьогодні важко говорити про періодичність появи цієї «дірки». Чи збільшуватиметься вона і яку територію захопить – це покажуть спостереження.

У 1985 р. над Антарктидою зникла майже половина озонового шару, при цьому з'явилася діра, яка через два роки розповзлася на десятки мільйонів квадратних кілометрів і вийшла за межі шостого континенту. З 1986 р. виснаження озону як тривало, а й різко посилювалося – він випаровувався у 2 – 3 разу швидше, ніж прогнозували учені. У 1992 р. озоновий шар зменшився як над Антарктидою, а й з іншими районами планети. У 1994 р. була зареєстрована гігантська аномалія, що захопила території Західної та Східної Європи, Північної Азії та Північної Америки.

Якщо вникнути у цю динаміку, складається враження, що атмосферна система справді вийшла з рівноваги і невідомо, коли стабілізується. Можливо, озонові метаморфози певною мірою є відображенням тривалих циклічних процесів, про які ми мало що знаємо. Для пояснення нинішніх озонових пульсацій нам бракує даних. Можливо, вони природного походження, і, можливо, згодом усе втрясеться.

Багато країн світу розробляють та здійснюють заходи щодо виконання Віденських конвенцій про охорону озонового шару та Монреальського протоколу щодо речовин, що руйнують озоновий шар.

У чому полягає конкретність заходів щодо збереження озонового шару над Землею?

Згідно з міжнародними угодами промислово розвинені країни повністю припиняють виробництво фреонів і тетрахлориду вуглецю, які також руйнують озон, а країни, що розвиваються, – до 2010 р. Росія через важке фінансово-економічне становище попросила відстрочки на 3 – 4 роки.

Другим етапом має стати заборона на виробництво метилбромідів та гідрофреонів. Рівень виробництва перших у промислово розвинених країнах з 1996 р. заморожений, гідрофреони повністю знімаються з виробництва до 2030 р. Однак країни, що розвиваються, досі не взяли на себе зобов'язань щодо контролю над цими хімічними субстанціями.

Відновити озоновий шар над Антарктидою за допомогою запуску спеціальних повітряних куль із установками для виробництва озону сподівається англійська група захисників навколишнього середовища, яка називається «Допоможіть озону». Один із авторів цього проекту заявив, що озонатори, які працюють від сонячних батарей, будуть встановлені на сотнях куль, наповнених воднем або гелієм.

Кілька років тому було розроблено технологію заміни фреону спеціально підготовленим пропаном. Нині промисловість вже на третину скоротила випуск аерозолів з використанням фреонів. У країнах ЄЕС намічено повне припинення використання фреонів на заводах побутової хімії тощо.

Руйнування озонового шару – один із факторів, що викликають глобальну зміну клімату на нашій планеті. Наслідки цього явища, названого «парниковим ефектом», дуже складно прогнозувати. Адже вчені з тривогою говорять і про можливість зміни кількості опадів, перерозподіл їх між зимою та влітку, про перспективу перетворення родючих регіонів на посушливі пустелі, підвищення рівня Світового океану внаслідок танення полярних льодів.

Зростання згубного впливу ультрафіолетового випромінювання викликає деградацію екосистем та генофонду флори та фауни, знижує врожайність сільськогосподарських культур та продуктивність Світового океану.

Забруднення атмосфери викидами транспорту

Велику частку забруднення атмосфери становлять викиди шкідливих речовин від автомобілів. Нині Землі експлуатується близько 500 млн. автомобілів, а до 2000 р. очікується збільшення з числа до 900 млн. У 1997 р. у Москві експлуатувалися 2400 тис. автомобілів при нормативі 800 тис. автомобілів діючі дороги.

В даний час на частку автомобільного транспорту припадає більше половини всіх шкідливих викидів у навколишнє середовище, які є головним джерелом забруднення атмосфери, особливо у великих містах. У середньому при пробігу 15 тис. км протягом року кожен автомобіль спалює 2 т палива і близько 26 – 30 т повітря, зокрема 4,5 т кисню, що у 50 разів більше потреб людини. При цьому автомобіль викидає в атмосферу (кг/рік): чадного газу – 700, діоксиду азоту – 40, незгорілих вуглеводнів – 230 та твердих речовин – 2 – 5. Крім того, викидається багато сполук свинцю через застосування здебільшого етилованого бензину .

Спостереження показали, що у будинках, розташованих поряд із великою дорогою (до 10 м), жителі хворіють на рак у 3 – 4 рази частіше, ніж у будинках, віддалених від дороги на відстань 50 м. Транспорт отруює також водоймища, ґрунт та рослини.

Токсичними викидами двигунів внутрішнього згоряння (ДВС) є відпрацьовані та картерні гази, пари палива з карбюратора та паливного бака. Основна частка токсичних домішок надходить в атмосферу з відпрацьованими газами ДВЗ. З картерними газами та парами палива в атмосферу надходить приблизно 45% вуглеводнів від їхнього загального викиду.

Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу у складі газів, що відпрацювали, залежить від загального технічного стану автомобілів і, особливо, від двигуна – джерела найбільшого забруднення. Так, за порушення регулювання карбюратора викиди оксиду вуглецю збільшуються в 4...5 разу. Застосування етилованого бензину, що має у своєму складі з'єднання свинцю, викликає забруднення атмосферного повітря токсичними сполуками свинцю. Близько 70% свинцю, доданого до бензину з етилової рідиною, потрапляє у вигляді сполук в атмосферу з газами, що відпрацювали, з них 30% осідає на землі відразу за зрізом випускної труби автомобіля, 40% залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2,5...3 кг свинцю на рік. Концентрація свинцю у повітрі залежить від вмісту свинцю в бензині.

Виключити надходження високотоксичних сполук свинцю в атмосферу можна заміною етилованого бензину неетильованим.

Вихлопні гази ГТДУ містять такі токсичні компоненти, як оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, сажу, альдегіди та ін. Зміст токсичних складових у продуктах згоряння істотно залежить від режиму роботи двигуна. Високі концентрації оксиду вуглецю та вуглеводнів характерні для газотурбінних рухових установок (ГТДУ) на знижених режимах (при холостому ході, рулюванні, наближенні до аеропорту, заході на посадку), тоді як вміст оксидів азоту істотно зростає при роботі на режимах, близьких до номінального (зліту , набір висоти, польотному режимі).

Сумарний викид токсичних речовин в атмосферу літаками з ВМДУ безперервно зростає, що зумовлено підвищенням витрат палива до 20...30 т/год і неухильним зростанням кількості літаків, що експлуатуються. Відзначається вплив ВМДУ на озоновий шар та накопичення вуглекислого газу в атмосфері.

Найбільший вплив на умови проживання викиди ГГДУ надають в аеропортах та зонах, що примикають до випробувальних станцій. Порівняльні дані про викиди шкідливих речовин в аеропортах підзивають, що надходження від ВМДУ в приземний шар атмосфери становлять, %: оксид вуглецю – 55, оксиди азоту – 77, вуглеводні – 93 та аерозоль – 97. Інші викиди виділяють наземні транспортні засоби.

Забруднення повітряного середовища транспортом з ракетними руховими установками відбувається головним чином при роботі перед стартом, при зльоті, при наземних випробуваннях у процесі їх виробництва або після ремонту, при зберіганні і транспортуванні палива. Склад продуктів згоряння під час роботи таких двигунів визначається складом компонентів палива, температурою згоряння, процесами дисоціації та рекомбінації молекул. Кількість продуктів згоряння залежить від потужності (тяги) рухових установок. При згорянні твердого палива з камери згоряння викидаються пари води, діоксид вуглецю, хлор, пари соляної кислоти, оксид вуглецю, оксид азоту, а також тверді частинки Аl 2 O 3 із середнім розміром 0,1 мкм (іноді до 10 мкм).

При старті ракетні двигуни несприятливо впливають як на приземний шар атмосфери, а й у космічний простір, руйнуючи озоновий шар Землі. Масштаби руйнування озонового шару визначаються кількістю запусків ракетних систем та інтенсивністю польотів надзвукових літаків.

У зв'язку з розвитком авіації та ракетної техніки, а також інтенсивним використанням авіаційних та ракетних двигунів в інших галузях народного господарства суттєво зріс загальний викид шкідливих домішок в атмосферу. Однак на частку цих двигунів припадає поки що не більше 5% токсичних речовин, що надходять в атмосферу від транспортних засобів усіх типів.

Оцінка автомобілів із токсичності вихлопів.Велике значення має повсякденний контроль за автомашинами. Всі автогосподарства повинні стежити за справністю машин, що випускаються на лінію. При добре працюючому двигуні у вихлопних газах окису вуглецю повинно бути не більше допустимої норми.

Положення про Державну автомобільну інспекцію на неї покладено контроль за виконанням заходів щодо охорони навколишнього середовища від шкідливого впливу автомототранспорту.

У прийнятому стандарті на токсичність передбачено подальше посилення норми, хоча вони і сьогодні в Росії жорсткіші за європейські: по окису вуглецю-на 35%, по вуглеводням-на 12%, по оксидам азоту-на 21%.

На заводах введено контроль та регулювання автомобілів з токсичності та димності відпрацьованих газів.

Системи керування міським транспортом.Розроблено нові системи регулювання вуличного руху, які зводять до мінімуму можливість утворення пробок, тому що зупиняючись і потім набираючи швидкість, автомобіль викидає у кілька разів більше шкідливих речовин, ніж за рівномірного руху.

Побудовано автомагістралі в обхід міст, які прийняли весь потік транзитного транспорту, який раніше нескінченною стрічкою тягнувся міськими вулицями. Різко знизилася інтенсивність руху, зменшився шум, чистіше стало повітря.

У Москві створено автоматизовану систему управління дорожнім рухом «Старт». Завдяки досконалим технічним засобам, математичним методам та обчислювальній техніці вона дозволяє оптимально керувати рухом транспорту у всьому місті та повністю звільняє людину від обов'язків безпосереднього регулювання автомобільних потоків. "Старт" на 20-25% скоротить затримки транспорту біля перехресть, на 8-10% зменшить кількість дорожньо-транспортних пригод, покращить санітарний стан міського повітря, збільшить швидкість сполучення громадського транспорту, знизить рівень шумів.

Переведення автотранспорту на дизельні двигуни.На думку фахівців, переведення автотранспорту на дизельні двигуни зменшить викид в атмосферу шкідливих речовин. Вихлоп дизеля майже не містить отруйного окису вуглецю, так як дизельне паливо спалюється в ньому практично повністю. До того ж дизельне паливо вільне від тетраетилу свинцю, присадки, яка використовується для підвищення октанового числа бензину, що спалюється в сучасних карбюраторних двигунах з високим ступенем спалювання.

Дизель економічніший за карбюраторний двигун на 20-30%. Більше того, для виробництва 1 л дизельного палива потрібно в 2,5 рази менше енергії, ніж для тієї ж кількості бензину. Виходить таким чином як би подвійна економія енергоресурсів. Саме цим пояснюється швидке зростання кількості автомобілів, які працюють на дизельному паливі.

Вдосконалення двигунів внутрішнього згоряння.Створення автомобілів з урахуванням вимог екології – одне з серйозних завдань, які стоять сьогодні перед конструкторами.

Удосконалення процесу згоряння палива у двигуні внутрішнього згоряння, застосування електронної системи запалювання призводить до зменшення у вихлопі шкідливих речовин.

нейтралізатори.Велику увагу приділяється розробці пристрою зниження токсичності-нейтралізаторів, якими можна оснастити сучасні автомобілі.

Спосіб каталітичного перетворення продуктів згоряння полягає в тому, що гази, що відпрацювали, очищаються, вступаючи в контакт з каталізатором. Одночасно відбувається допалювання продуктів неповного згоряння, що містяться у вихлопі автомобілів.

Нейтралізатор кріплять до вихлопної труби і гази, що пройшли через нього, викидаються в атмосферу очищеними. Одночасно пристрій може виконувати функції глушника шуму. Ефект від використання нейтралізаторів досягається значний: при оптимальному режимі викид в атмосферу оксиду вуглецю зменшується на 70-80%, а вуглеводнів-на 50-70%.

Значно покращити склад вихлопних газів можна за допомогою різних добавок до палива. Вчені розробили присадку, яка знижує вміст сажі у вихлопних газах на 60-90% та канцерогенних речовин-на 40%.

Останнім часом на нафтопереробних підприємствах країни широко запроваджується процес каталітичного риформінгу низькооктанових бензинів. В результаті можна випускати неетильовані, малотоксичні бензини. Використання знижує забрудненість атмосферного повітря, збільшує термін служби автомобільних двигунів, скорочує витрату палива.

Газ замість бензину.Високооктанове, стабільне газове паливо добре змішується з повітрям і рівномірно розподіляється по циліндрах двигуна, сприяючи більш повному згорянню робочої суміші. Сумарний викид токсичних речовин у автомобілів, що працюють на зрідженому газі, значно менший, ніж у машин із бензиновими двигунами. Так, вантажівка «ЗІЛ-130», переведена на газ, має показник токсичності майже в 4 рази менше, ніж його бензиновий побратим.

При роботі двигуна на газі відбувається повніше згоряння суміші. А це веде до зниження токсичності газів, що відпрацювали, зменшення нагароутворення і витрати масла, збільшення моторесурсу. Крім того, скраплений газ дешевший за бензин.

Електромобіль.В даний час, коли автомобіль з бензиновим двигуном став одним із суттєвих факторів, що призводять до забруднення навколишнього середовища, фахівці все частіше звертаються до ідеї створення "чистого" автомобіля. Йдеться, як правило, про електроавтомобіль.

Нині нашій країні виробляються електромобілі п'яти марок. Електромобіль Ульянівського автозаводу («УАЗ»-451-МИ) відрізняється від інших моделей системою електроруху на змінному струмі та вбудованим зарядним пристроєм. В інтересах захисту навколишнього середовища вважається за доцільне переведення автотранспорту на електротягу, особливо у великих містах.

Засоби захисту атмосфери

Контроль забруднення атмосфери біля Росії здійснюється майже 350 містах. Система спостереження включає 1200 станцій та охоплює майже всі міста з населенням понад 100 тис. мешканців та міста з великими промисловими підприємствами.

Засоби захисту атмосфери повинні обмежувати наявність шкідливих речовин у повітрі довкілля людини на рівні не вище ГДК. У всіх випадках має дотримуватися умова:

С+з ф £ГДК (1)

по кожній шкідливій речовині (з ф – фонова концентрація).

Дотримання цієї вимоги досягається локалізацією шкідливих речовин у місці їх утворення, відведенням із приміщення або від обладнання та розсіюванням в атмосфері. Якщо при цьому концентрації шкідливих речовин в атмосфері перевищують ГДК, застосовують очищення викидів від шкідливих речовин в апаратах очищення, встановлених у випускній системі. Найбільш поширені вентиляційні, технологічні та транспортні випускні системи.

На практиці реалізуються такі варіанти захисту атмосферного повітря :

– виведення токсичних речовин із приміщень загальнообмінною вентиляцією;

– локалізація токсичних речовин у зоні їх утворення місцевою вентиляцією, очищення забрудненого повітря у спеціальних апаратах та його повернення до виробничого чи побутового приміщення, якщо повітря після очищення в апараті відповідає нормативним вимогам до припливного повітря;

- локалізація токсичних речовин у зоні їх утворення місцевою вентиляцією, очищення забрудненого повітря у спеціальних апаратах, викид та розсіювання в атмосфері;

– очищення технологічних газових викидів у спеціальних апаратах, викид та розсіювання в атмосфері; у ряді випадків перед викидом гази, що відходять, розбавляють атмосферним повітрям;

– очищення відпрацьованих газів енергоустановок, наприклад, двигунів внутрішнього згоряння у спеціальних агрегатах, та викид в атмосферу або виробничу зону (рудники, кар'єри, складські приміщення тощо)

Для дотримання ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених місць встановлюють гранично допустимий викид (ГДВ) шкідливих речовин із систем витяжної вентиляції, різних технологічних та енергетичних установок.

Апарати очищення вентиляційних та технологічних викидів в атмосферу поділяються на: пиловловлювачі (сухі, електричні, фільтри, мокрі); туманоуловлювачі (низькошвидкісні та високошвидкісні); апарати для уловлювання парів та газів (абсорбційні, хемосорбційні, адсорбційні та нейтралізатори); апарати багатоступеневого очищення (уловлювачі пилу та газів, уловлювачі туманів і твердих домішок, багатоступінчасті пиловловлювачі). Їхня робота характеризується низкою параметрів. Основними з них є активність очищення, гідравлічний опір та споживана потужність.

Ефективність очищення

h=( з вх – з вих)/з вх (2)

де з вхі з вих- масові концентрації домішок у газі до та після апарату.

Широке застосування для очищення газів частинок отримали сухі пиловловлювачі - циклони різних типів.

Електричне очищення (електрофільтри) – один із найбільш досконалих видів очищення газів від зважених у них частинок пилу та туману. Цей процес заснований на ударній іонізації газу в зоні коронуючого розряду, передачі заряду іонів частинкам домішок та осадженні останніх на осаджувальних та коронуючих електродах. Для цього використовують електрофільтри.

Для високоефективного очищення викидів необхідно застосовувати апарати багатоступеневого очищення. У цьому випадку гази, що очищаються, послідовно проходять кілька автономних апаратів очищення або один агрегат, що включає кілька ступенів очищення.

Такі рішення знаходять застосування при високоефективній очистці газів від твердих домішок; при одночасному очищенні від твердих та газоподібних домішок; при очищенні від твердих домішок і крапельної рідини і т. п. Багатоступінчасте очищення широко застосовують у системах очищення повітря з його подальшим поверненням до приміщення.

Способи очищення газових викидів в атмосферу

Абсорбційний спосібочищення газів, що здійснюється в установках-абсорберах, найбільш простий і дає високий ступінь очищення, проте вимагає громіздкого обладнання та очищення рідини, що поглинає. Заснований на хімічних реакціях між газом, наприклад, сірчистим ангідридом, і суспензією, що поглинає (лужний розчин: вапняк, аміак, вапно). При цьому способі на поверхню пористого твердого тіла (адсорбенту) осаджуються газоподібні шкідливі домішки. Останні можуть бути вилучені за допомогою десорбції при нагріванні водяною парою.

Спосіб окисленнягорючих вуглецевих шкідливих речовин у повітрі полягає у спалюванні полум'я та утворенні СО 2 та води, спосіб термічного окислення – у підігріві та подачі в вогневий пальник.

Каталітичне окисненняз використанням твердих каталізаторів полягає в тому, що сірчистий ангідрид проходить через каталізатор у вигляді марганцевих складів або сірчаної кислоти.

Для очищення газів методом каталізу з використанням реакцій відновлення та розкладання застосовують відновники (водень, аміак, вуглеводні, монооксид вуглецю). Нейтралізація оксидів азоту NO x досягається застосуванням метану з подальшим використанням оксиду алюмінію для нейтралізації на другому етапі монооксиду вуглецю, що утворюється.

Перспективний сорбційно-каталітичний спосібочищення особливо токсичних речовин при температурах нижче температури каталізу.

Адсорбційно-окисний спосібтакож є перспективним. Він полягає у фізичній адсорбції малих кількостей шкідливих компонентів з подальшим видуванням адсорбованої речовини спеціальним потоком газу реактор термокаталітичного або термічного допалювання.

У великих містах для зниження шкідливого впливу забруднення повітря на людину застосовують спеціальні містобудівні заходи: зональну забудову житлових масивів, коли близько до дороги мають низькі будівлі, потім - високі і під їх захистом - дитячі та лікувальні установи; транспортні розв'язки без перетинів, озеленення.

Охорона атмосферного повітря

Атмосферне повітря одна із основних життєво важливих елементів довкілля.

Закон «Про охорону атмосферного повітря» всебічно охоплює проблему. Він узагальнив вимоги, вироблені попередні роки і виправдали себе практично. Наприклад, введення правил про заборону введення в дію будь-яких виробничих об'єктів (ново створених або реконструйованих), якщо вони в процесі експлуатації стануть джерелами забруднень або інших негативних впливів на повітря. Набули подальшого розвитку правила про нормування гранично допустимих концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі.

Державним санітарним законодавством тільки для атмосферного повітря було встановлено ГДК для більшості хімічних речовин при ізольованій дії та їх комбінацій.

Гігієнічні нормативи – державна вимога до керівників підприємств. За їх виконанням слідкують органи державного санітарного нагляду Міністерства охорони здоров'я та Державний комітет з екології.

Велике значення для санітарної охорони атмосферного повітря має виявлення нових джерел забруднення повітряного середовища, облік проектованих, що будуються та реконструйованих об'єктів, що забруднюють атмосферу, контроль за розробкою та реалізацією генеральних планів міст, селищ та промислових вузлів у частині розміщення промислових підприємств та санітарно-засад.

У Законі «Про охорону атмосферного повітря» передбачено вимоги щодо встановлення нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Такі нормативи встановлюються кожному за стаціонарного джерела забруднення, кожної моделі транспортних та інших пересувних засобів і установок. Вони визначаються з таким розрахунком, щоб сукупні шкідливі викиди від усіх джерел забруднення у цій місцевості не перевищували нормативів ГДК забруднюючих речовин повітря. Гранично допустимі викиди встановлюються лише з урахуванням гранично допустимих концентрацій.

Дуже важливими є вимоги Закону, що стосуються застосування засобів захисту рослин, мінеральних добрив та інших препаратів. Усі законодавчі заходи становлять систему профілактичного характеру, спрямовану попередження забруднення повітряного басейну.

Закон передбачає не лише контроль за виконанням його вимог, а й відповідальність за їхнє порушення. Спеціальна стаття визначає роль громадських організацій та громадян у здійсненні заходів щодо охорони повітряного середовища, зобов'язує їх активно сприяти державним органам у цих питаннях, оскільки лише широка участь громадськості дозволить реалізувати положення цього закону. Так, у ньому сказано, що держава надає великого значення збереженню сприятливого стану атмосферного повітря, його відновленню та покращенню для забезпечення найкращих умов життя людей – їхньої праці, побуту, відпочинку та охорони здоров'я.

Підприємства або їх окремі будівлі та споруди, технологічні процеси яких є джерелом виділення в атмосферне повітря шкідливих та неприємно пахнуть речовин, відокремлюють від житлової забудови санітарно-захисними зонами. Санітарно-захисна зона для підприємств та об'єктів може бути збільшена за потреби та належного обґрунтування не більше ніж у 3 рази залежно від наступних причин: а) ефективності передбачених або можливих для здійснення методів очищення викидів в атмосферу; б) відсутності способів очищення викидів; в) розміщення житлової забудови за необхідності з підвітряної сторони стосовно підприємства у зоні можливого забруднення атмосфери; г) троянди вітрів та інших несприятливих місцевих умов (наприклад, часті штилі та тумани); д) будівництва нових, ще недостатньо вивчених шкідливих у санітарному відношенні виробництв.

Розміри санітарно-захисних зон для окремих груп або комплексів великих підприємств хімічної, нафтопереробної, металургійної, машинобудівної та інших галузей промисловості, а також теплових електричних станцій з викидами, що створюють великі концентрації різних шкідливих речовин в атмосферному повітрі та мають особливо несприятливий вплив на здоров'я та санітарно -гігієнічні умови життя населення, встановлюють у кожному конкретному випадку за спільним рішенням МОЗ та Держбуду Росії.

Для підвищення ефективності санітарно-захисних зон на їх території висаджують деревно-чагарникову та трав'янисту рослинність, що знижує концентрацію промислового пилу та газів. У санітарно-захисних зонах підприємств, що інтенсивно забруднюють атмосферне повітря шкідливими для рослинності газами, слід вирощувати найбільш газостійкі дерева, чагарники та трави з урахуванням ступеня агресивності та концентрації промислових викидів. Особливо шкідливі для рослинності викиди підприємств хімічної промисловості (сірчистий та сірчаний ангідрид, сірководень, сірчана, азотна, фториста та бромиста кислоти, хлор, фтор, аміак та ін), чорної та кольорової металургії, вугільної та теплоенергетичної промисловості.

Висновок

Оцінка та прогноз хімічного стану приземної атмосфери, пов'язаного з природними процесами її забруднення, суттєво відрізняється від оцінки та прогнозу якості цього природного середовища, обумовленого антропогенними процесами. Вулканічною та флюїдною активністю Землі, іншими природними феноменами не можна керувати. Йтиметься лише про мінімізацію наслідків негативного впливу, який можливий лише у разі глибокого розуміння особливостей функціонування природних систем різного ієрархічного рівня, і, передусім, Землі як планети. Необхідний облік взаємодії численних факторів, мінливих у часі та просторі. Тому мислення «простими образами» в оцінці та прогнозі стану приземної атмосфери неприпустимо і небезпечно.

Антропогенні процеси забруднення повітряного басейну найчастіше піддаються управлінню.

Екологічна практика в Росії та за кордоном показала, що її невдачі пов'язані з неповним урахуванням негативних впливів, невмінням вибрати та оцінити головні фактори та наслідки, низькою ефективністю використання результатів натурних та теоретичних екологічних досліджень при прийнятті рішень, недостатньою розробленістю методів кількісної оцінки наслідків забруднення приземної атмосфери. та інших життєзабезпечених природних середовищ.

У всіх розвинених країнах ухвалено закони про охорону атмосферного повітря. Вони періодично переглядаються з урахуванням нових вимог до якості повітря та надходження нових даних про токсичність та поведінку забруднюючих речовин у повітряному басейні. У США зараз обговорюється четвертий варіант закону про чисте повітря. Боротьба йде між прихильниками охорони навколишнього середовища та компаніями, які економічно не зацікавлені у підвищенні якості повітря. Посібником Російської Федерації розроблено проект закону про охорону атмосферного повітря, який в даний час обговорюється. Поліпшення якості повітря біля Росії має важливе соціально-економічне значення.

Це зумовлено багатьма причинами, і, насамперед, неблагополучним станом повітряного басейну мегаполісів, великих міст та промислових центрів, у яких проживає переважна більшість кваліфікованого і працездатного населення.

Легко сформулювати формулу якості життя в стользатяжную екологічну кризу: гігієнічно чисте повітря, чиста вода, якісна сільськогосподарська продукція, рекреаційна забезпеченість потреб населення. Складніше цю якість життя реалізувати за наявності економічної кризи, обмежених фінансових ресурсів. У такій постановці питання необхідні дослідження та практичні заходи, які є основою «екологізації» суспільного виробництва.

Екологічна стратегія передусім передбачає розумну екологічно обґрунтовану технологічну та технічну політику. Цю політику можна сформулювати коротко: виробляти більше із меншими витратами, тобто. зберігати ресурси, використовувати їх з найбільшим ефектом, удосконалювати та швидко змінювати технології, впроваджувати та розширювати рециклінг. Іншими словами, має бути забезпечена стратегія превентивних екологічних заходів, що полягає у впровадженні найдосконаліших технологій при структурній перебудові господарства, що забезпечують енерго- та ресурсозбереження, що відкриває можливості вдосконалення та швидкої зміни технологій, впровадження рециклінгу та мінімізацію відходів. Концентрація зусиль при цьому має бути спрямована на розвиток виробництва споживчих товарів та збільшення частки споживання. У цілому нині господарство Росії має максимально скоротити енерго- і ресурсомісткість валового національного продукту споживання енергії та ресурсів для одного жителя. Сама ринкова система та конкуренція мають сприяти реалізації цієї стратегії.

Охорона природи – завдання нашого століття, проблема, що стала соціальною. Знову і знову ми чуємо про небезпеку, що загрожує навколишньому середовищу, але досі багато хто з нас вважає їх неприємним, але неминучим породженням цивілізації і вважають, що ми ще встигнемо впоратися з усіма труднощами, що виявилися. Однак вплив людини на навколишнє середовище набрав загрозливих масштабів. Щоб докорінно поліпшити становище, знадобляться цілеспрямовані та продумані дії. Відповідальна та дієва політика щодо навколишнього середовища буде можлива лише в тому випадку, якщо ми накопичимо надійні дані про сучасний стан середовища, обґрунтовані знання про взаємодію важливих екологічних факторів, якщо розробить нові методи зменшення та запобігання шкоді, яку завдає Природа Людина.

Вже настає час, коли світ може задихнутися, якщо не прийде на допомогу Природі Людина. Тільки Людина володіє екологічним талантом – утримувати навколишній світ у чистоті.

Список використаної литературы:

1. Данилов-Данільян В.І. «Екологія, охорона природи та екологічна безпека» М.: МНЕПУ, 1997

2. Протасов В.Ф. «Екологія, здоров'я та охорона навколишнього середовища в Росії», М.: Фінанси та статистика, 1999 р.

3. Бєлов С.В. «Безпека життєдіяльності» М.: Вища школа, 1999

4. Данилов-Данільян В.І. "Екологічні проблеми: що відбувається, хто винен і що робити?" М: МНЕПУ, 1997 р.

5. Козлов А.І., Вершубська Г.Г. «Медична антропологія корінного населення Півночі Росії» М.: МНЕПУ, 1999