< Предыдущая		Оглавление		Следующая >

ГЛАВА 2 ЭКОЛОГИЯ АТМОСФЕРЫ

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на растения, животных, человека, климат, материалы, здания и сооружения.

Оптимальные для жизни и деятельности человека условия окружающей среды (и ее важнейшего компонента - атмосферного воздуха) находятся в определенных, относительно узких пределах. Увеличение или уменьшение границ этих пределов означает качественное изменение условий жизни человека.

2.1. Источники загрязнения атмосферы

Загрязнители атмосферы, так же как и других объектов природы, разделяют на механические, физические и биологические. К механическим относят вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии.

К физическим загрязнениям относят:

тепловые, возникающие в результате повышения температуры атмосферы (поступление в атмосферу нагретых газов);

световые, происходящие при ухудшении естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света;

шумовые, являющиеся следствием возникновения антропогенных шумов;

электромагнитные, вызванные изменением электромагнитных свойств среды (от линий электропередач, радио, телевидения, работы некоторых видов промышленных установок);

радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу.

Качество воздуха ухудшается также из-за присутствия в нем носителей неприятных запахов.

Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности. Источники антропогенного загрязнения атмосферы - теплоэнергетика, промышленность, транспорт, деятельность вооруженных сил (в том числе и в мирное время).

Выбросы в зависимости от состава вредных веществ согласно ГОСТ 17.2.1.01-76 подразделяются по их агрегатному состоянию на четыре класса: I - газообразные и парообразные; 2 - жидкие; 3 - твердые; 4 - смешанные. По химическому составу они делятся на группы, а в зависимости от размера частиц - на подгруппы. Например, твердые выбросы подразделяются на четыре подгруппы с размерами частиц, мкм: менее 1; 1...10; 10...50 и более 50.

К распространенным вредным веществам относятся аэрозоли различного происхождения - пыль, туман, дым; соединения углерода (оксид, диоксид и др.); соединения серы (сероводород, диоксид серы и др.); соединения азота (аммиак, оксиды азота и др.); галоиды (хлор, фтор, бром и их соединения); фосфор и его соединения (фосфористый водород и др.); мышьяк и его соединения (мышьяковистый водород и др.); цианистые соединения (цианистый водород, соли цианистой кислоты и др.); тяжелые и редкие металлы (свинец, ртуть, марганец, цинк, кобальт, хром, ванадий и др.); углеводороды ароматического ряда (бензол, толуол, ксилол); углеводороды жирного ряда (бензины и др.); спирты жирного ряда (метиловый, этиловый и др.); простые эфиры и др.

В атмосферу Земли ежегодно поступает 150 млн т различных аэрозолей; 220 млн т диоксида серы; 450 млн т оксида углерода; 75 млн т оксидов азота. В год на каждого жителя Земли приходится в среднем 300 кг выбросов в атмосферу.

После попадания в атмосферу загрязнения не остаются в неизменном виде; в процессе перемещения в пространстве, турбулентной диффузии происходят их физические изменения. В результате химических реакций образуются новые соединения. Наиболее распространенный в атмосфере химический процесс - окисление веществ кислородом воздуха: диоксид серы окисляется в триоксид, оксид азота - в диоксид, альдегиды - в органические кислоты, ненасыщенные углеводороды - во многие другие вещества.

Даже небольшое содержание диоксида азота в атмосфере может привести к образованию больших количеств атмосферного кислорода и озона, поэтому он играет важную роль в формировании смога. Смог характеризует такое состояние атмосферы, когда снижается видимость и резко возрастает уровень загрязнений. Он отрицательно сказывается на самочувствии и здоровье людей.

Ряд химических реакций в атмосфере приводит к образованию кислот, что связано с повышением кислотности дождей. Основным источником образования кислотных дождей в атмосфере является диоксид серы, выбрасываемый в результате антропогенной деятельности в больших количествах. При окислении он превращается в серную кислоту и гидросульфаты, оксиды азота - в азотную кислоту. Наибольшее количество диоксида серы выбрасывают энергетические предприятия, а оксиды азота в основном поступают в атмосферу с выхлопными газами при работе двигателей внутреннего сгорания.

Основными источниками загрязнения внешней воздушной среды являются:

промышленные предприятия, в первую очередь химические, нефтехимические и металлургические заводы;

теплогенерирующие установки (тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные);

транспорт, в первую очередь автомобильный.

На выбросы энергетических объектов приходится около 60, транспорт 20...25, промышленность 15...20%.

Промышленное производство и другие виды хозяйственной деятельности людей сопровождаются выделением в воздух помещений и в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную среду. Вредные вещества поступают в воздух помещений также в результате жизнедеятельности людей и животных.

Источники загрязнения воздушного бассейна подразделяются на источники выделения и источники выбросов вредных веществ в атмосферу. Источником выделения вредных веществ называется технологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т.п.), выделяющий в процессе эксплуатации вредные вещества; источником выбросов - устройство (труба, аэрационный фонарь, вентиляционная шахта и т.п.), посредством которого осуществляется выброс вредных веществ в атмосферу.

Промышленные производства и технологическое оборудование, являющиеся источниками загрязнения атмосферы, делятся на четыре группы:

имеющие условно чистые выбросы, в которых концентрация вредных веществ не превышает гигиенических норм;

имеющие дурно пахнущие выбросы;

содержащие нетоксичные вещества;

имеющие выбросы, содержащие канцерогенные, токсичные или ядовитые вещества.

Источники загрязнения атмосферы бывают точечные (труба, автомобиль и т.п.), линейные (газопроводы) и поверхностные. Попадать в атмосферу вредные вещества могут на разных стадиях производства (добыча, транспортирование, дробление, измельчение, помол и т.п.), различным образом: из-за негерметичности оборудования, при погрузочно-разгрузочных работах, с открытых складов.

На предприятиях имеют место организованные (через трубы, вентиляционные шахты и т.п.) и неорганизованные выбросы (через фонари и проемы в цехах, от мест погрузки и разгрузки транспорта, из-за утечек в коммуникациях и др.). Неорганизованные выбросы составляют от 10 до 26% общего количества выбросов в атмосферу. Количество наиболее распространенных видов вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу от стационарных источников по ряду городов России, дано в табл. 2.1.

Загрязнение окружающей среды выбросами двигателей внутреннего сгорания представляет в последние годы все большую опасность из-за возросшей угрозы здоровью человека и окружающей среде. Современный образ жизни и развитое производство тесно связаны с автомобильным транспортом.

Таблица 2.1. Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных источников в ряде городов России, тыс.т/год

Город	Вредные вещества
Всего	Твердые	Газообразнные и жидкие	Из них
оксиды серы	оксиды азота	оксид углерода
Архангельск	85	20	65	45	5	13
Братск	158	41	117	21	6	85
Волгоград	228	42	186	38	19	60
Иркутск	94	29	65	29	8	26
Кемерово	122	37	85	26	28	21
Красноярск	259	78	181	39	13	115
Магнитогорск	849	170	679	84	34	548
Москва	312	30	282	70	99	28
Новокузнецк	833	136	697	90	34	562
Санкт-Петербург	236	46	190	74	47	41
Усть-Каменогорск	143	24	119	69	12	36
Уфа	304	9	295	72	25	36
Челябинск	427	94	333	60	29	210

Автомобильный транспорт получил широкое распространение, имея ряд достоинств: относительно высокую скорость движения по усовершенствованным дорогам; хорошие проходимость и маневренность; возможность экономичной перевозки мелких партий грузов; менее высокие капитальные вложения в строительство автодорог по сравнению с железнодорожным транспортом. В начале XX в. на нашей планете насчитывалось 6 тыс. автомобилей. К. 1998 г. число транспортных средств с бензиновым двигателем во всем мире превысило 1,5 млрд. Протяженность автомобильных дороге асфальтовым покрытием только в Европе и Северной Америке достигла почти 10 млн км. По ним ежегодно перевозится 16 млрд т грузов.

В связи со значительным увеличением автомобильного парка постоянно возрастает его роль в загрязнении атмосферного воздуха. Легковой автомобиль выбрасывает оксида углерода СО до 3 м³/ч, грузовой - до 6 м³/ч (3...6 кг/ч). Только за один час автомобили мира выбрасывают в атмосферу 600 тыс. т оксидов углерода. Оксид углерода в повышенных концентрациях обнаружен на значительной высоте, а также в рабочих и жилых помещениях высотных домов, на улицах с интенсивным автомобильным движением.

В общем балансе загрязнения атмосферы антропогенными источниками транспортные средства являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды, прежде всего воздушного бассейна, такими токсикантами, как монооксид углерода, оксиды азота, свинец, углеводороды и др. Так, в 1990 г. их выбросы в мире составили, млн т: углеводороды - 39, монооксиды углерода - 231, диоксид углерода - 3969, оксиды азота - 32. Примерно 60% загрязнения атмосферы приходится на автотранспорт. На другие виды транспорта приходится небольшая часть загрязнений атмосферы. В загрязнении атмосферного воздуха крупных городов мира доля автомобильного транспорта варьирует, %: 88...97 СО, 31...33 NO_x, 63...95 углеводородов. До 70% весьма токсичных соединений свинца, содержащихся в этилированном бензине, также попадают в атмосферу. Токсичными выбросами автомобилей, кроме отмеченных выше выхлопных газов, являются также картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. В целом в выбросах транспортно-энергетических установок содержится 1200 химических компонентов, включая весьма токсичный бенз(а)пирен.

Автотранспорт существенно загрязняет также воду (нефть, масла, растворители) и почву (нефть, нефтепродукты, цветные металлы и резина как следствие истирания деталей автомашин и покрышек). На месте масляных пятен в течение 20 лет ничего не растет, полоса шириной 50... 100 м по обе стороны от дорог является зоной деградации почвенно-растительного покрова с избытком тяжелых металлов (10...20 ПДК) и дефицитом биогенных элементов.

Выхлопные газы и сильные колебания почвы от автомобилей ускоряют процесс старения зданий, приводят к деградации придорожной растительности. В районах с узкими улицами и высокими домами большая концентрация оксида углерода рассеивается медленно и вызывает хронические отрвления людей, длительное время находящихся в этих районах, особенно на перекрестках (регулировщиков уличного движения, уличных торговцев и т.д.).

Основные экологические беспокойства связаны с высокой токсичностью выхлопных газов и неудовлетворительными шумовыми характеристиками автомобилей. Пробег в 1000 км для каждого легкового автомобиля сопровождается потреблением значительного количества кислорода и выбросом из выхлопной трубы до 40 кг веществ, загрязняющих атмосферу. В отработанных газах автомобилей присутствуют окиси углерода, диоксид серы, сажа, соединения свинца, окислы азота, бензпирен и другие вещества - десятки компонентов, некоторые из них канцерогенны. Они вызывают кислородное голодание, нарушение функций центральной нервной системы, раздражение слизистых оболочек глаз, носа.

Причинами значительных выбросов в атмосферу являются отсутствие или недостаточная эффективность систем локализации источников выделения газов и пыли и пылеулавливающих устройств; конструктивные недостатки производственного и транспортного оборудования, их техническая неисправность и недостаточная герметичность; неправильное ведение технологических процессов и др.

< Предыдущая		Оглавление		Следующая >