Загрязнение атмосферы промышленными предприятиями. Загрязнение воздуха — серьезная экологическая проблема. Вещества, загрязняющие атмосферу

Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.

Загрязняющее вещество примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным объектам.

Качество атмосферного воздуха – совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.

Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.

Экологический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.

Предельно допустимая (критическая) нагрузка – показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на нее.

Вредное (загрязняющее) вещество – химическое или биологическое вещество (либо их смесь), содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определенных концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду.

По данным регулярных наблюдений Росгидромета, за 5-летний период (2003–2007 гг.) средние за год концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, фенола и формальдегида снизились на 5–13%, аммиака, сероуглерода, фторида водорода и сажи – на 16–37%. За этот же период концентрации сероводорода, оксида углерода, диоксида азота возросли на 5–11%. За 10-летний период (1988-2007 гг.) концентрация оксида углерода повысилась на 11%, оксида азота – на 3%, двуокиси азота – на 18%.

Уровень загрязнения атмосферы в городах остается высоким. В 2007 г. средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах, где проживает 65,4 млн человек. Концепт рации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе (3,8 млн человек), диоксида азота – в 93 (9,4 млн человек), бенз(а)пирена – в 39 (8,6 млн человек).

Максимальные разовые концентрации превышали 10 ПДК в 66 городах, в том числе среднемесячные концентрации бенэ(а)пирена – в 25 городах. В семи городах (Кемерово, Красноярске, Магнитогорске, Омске, Стерлитамаке, Норильске, Томске) наблюдались разовые концентрации выше 10 ПДК трех и более веществ.

В 2008 г. валовый выброс вредных веществ от стационарных источников в атмосферу в целом по РФ составил 18,66 млн т. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы (по объему выбросов) внесли предприятия электроэнергетики (29,1% общего объема промышленных выбросов), цветной (22%) и черной (14,6%) металлургии (рис. 1).

Электроэнергетика

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу составили 4345,7 тыс. т (твердые вещества, диоксиды серы, оксиды углерода, оксиды азота и др.). Наибольшие выбросы вредных веществ в атмосферу отмечены в 2008 г. на следующих предприятиях: Новочеркасская ГРЭС – 131,4 тыс. т, Череповецкая ГРЭС, г. Суворов – 89 тыс. т, Приморская ГРЭС, г. Лучегорск 73,6 тыс. т, Рязанская ГРЭС, г. Новомичуринск – 66,5 тыс. т, Омская ТЭЦ-4 – 65,6 тыс. т, Омская ТЭЦ-5 – 60,5 тыс. т.

Рис. 1. Доля отраслей промышленности РФ в выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух в 2008 г

Черная металлургия

Выбросы вредных веществ в атмосферу в 2008 г. составили 2188,9 тыс. т. Наибольшее количество загрязняющих веществ в атмосферу выброшено крупнейшими в отрасли предприятиями: АО «Северосталь», г. Череповец – 374,8 тыс. т, АО «Новолипецкий металлургический комбинат» – 327,8 тыс. т, АО «Магнитогорский металлургический комбинат» – 217,3 тыс. т, АО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» – 205 тыс. т.

Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа – 2,7 кг, марганца – 0,1–0,6 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации руды происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается 0,2–0,8%. Выброс сернистого газа при этом может составить до 190 кг на 1 т руды (т. е. работа одной ленточной машины дает около 700 т сернистого газа в сутки).

Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конверторных сталеплавильных цехов. При выплавке стали в мартеновских печах пыль образуется при окислении металлической шихты из шлака, руды, известняка и окалины, идущих на окисление примесей шихты, и из доломита, применяющегося для заправки пода печи. В период кипения стали выделяются также пары металла, окислов шлака и металла, газы. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа (67%) и триокиси алюминия (6,7%). При бескислородном процессе на 1 т мартеновской стали выделяется 3000-4000 м 3 газов с концентрацией пыли в среднем 0,5 г/м 3 . При подаче кислорода в зону расплавленного металла пылеобразование многократно увеличивается, достигая 15–52 г/м 3 . Кроме того, плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выплавляемой стали.

Главной особенностью конверторного процесса является получение стали из жидкого чугуна без применения топлива. Варение стали по такому принципу осуществляется в конверторах емкостью 50, 100, 250 т и более путем продувания жидкого чугуна кислородом, что обеспечивает выгорание нежелательных примесей, например марганца, фосфора и углерода, содержащихся в предельном чугуне. Процесс получения конверторной стали носит цикличный характер и при кислородном дутье длится 25-30 мин. Образующиеся дымовые газы состоит из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится значительное количество окиси углерода – до 80%. Концентрация пыли в отходящих газах составляет примерно 17 г/м 3 .

Большинство современных заводов черной металлургии имеют цехи коксования углей и отделения по переработке коксового газа. Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений. В некоторых случаях, например при нарушении режима работы, в атмосферу выбрасываются значительные количества неочищенного коксового газа.

Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей происходит при подготовке шихты и загрузке ее в коксовые печи, выгрузке кокса в тушильные вагоны и мокром тушении кокса. К тому же мокрое тушение сопровождается выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

Промышленные аварии в этой отрасли приводят к обострению экологической ситуации в регионе. Строительство объектов большой мощности при недостаточной проработке вопросов аспирации, вентиляции, пылегазоочистки приводит к постоянным аварийным выбросам в атмосферу значительного количества вредных веществ.

Цветная металлургия

Крупные предприятия цветной металлургии расположены в Красноярском крае, Мурманской, Оренбургской, Челябинской, Свердловской и Новосибирской областях, Республике Башкортостан, Приморском крае. Предприятия отрасли оказывают существенное влияние на формирование экологической обстановки в районах их расположения, а в некоторых случаях и полностью ее определяют. Во многих районах с развитой цветной металлургией сложилась неблагоприятная экологическая обстановка.

Наибольшее количество загрязняющих веществ в 2008 г. выброшено в атмосферный воздух следующими предприятиями: АО «Норильский комбинат» – 2139.5 тыс. т, АО «ГМК «Печенганикель», пос. Никель – 197,4 тыс. т, АО «Комбинат «Североникель», г. Мончегорск – 99,3 тыс. т, АО «Красноярский алюминиевый завод» – 86 тыс. т, АО «Святогор» (Красноярский медеплавильный завод) – 75,8 тыс. т, АО «Среднеуральский медеплавильный завод» – 71,4 тыс. т, Медногорский медно-серный комбинат 52,6 тыс. т, АО «Ачинский глиноземный комбинат» – 47,3 тыс. т, АО «Комбинат «Южуралникель», г. Орск – 39,6 тыс. т, Уфалейский никелевый комбинат – 33,8 тыс. т. Загрязнение атмосферного воздуха характеризуется в основном выбросом сернистого ангидрида (75% от суммарного выброса в атмосферу), окиси углерода (10,5%) и мыли (10,4%). Источниками образования вредных выбросов при производства глинозёма, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), дробильно-размольное оборудование, конверторы, места -погрузки, выгрузки и пересылки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады.

Нефтедобывающая промышленность

В 2008 г. наибольшие объемы выбросов вредных веществ в атмосферу отмечены на следующих предприятиях: АО «Сургутнефтегаз», НГДУ «Лянторнефть» – 105 тыс. т, АООТ «Варвсганефтегаз», НГДУ «Бахиловнефть», г. Радужный – 56,1 тыс. т, НГДУ «Лугинецкнефть», г. Кедровый – 16,8 тыс. т, НГДУ «Томснефть», г. Нягань – 15,2 тыс. т, НГДУ «Васю-ганнефть», г. Стрежевой – 14,7 тыс. т, АО «ЛУКойл «Уралнефте-газ» 14 тыс. т, АО «Юганскнефть», НГДУ «Мамонтовнефть», пос. Пытьях – 13,2 тыс. т. Характерными загрязняющими веществами, образующимися в процессе добычи нефти, являются углеводороды (44,9% суммарного выброса), твердые вещества (4,3%). Значительная доля выбросов загрязняющих веществ приходится на продукты сжигания газа в факелах. Степень утилизации нефтяного газа, в зависимости от месторождений, колеблется в пределах 52,3-95%. На основных месторождениях, где имеются все необходимые для этого сооружения, используется 80–95% попутного газа.

Нефтеперерабатывающая промышленность. В 2008 г. нефтеперерабатывающими заводами выброшено в атмосферу 769,75 тыс. т загрязняющих веществ. Наибольшими выбросами вредных веществ в атмосферу отмечены на следующих предприятиях: Новокуйбышевский НПЗ 76,6 тыс. т, ПО «Омский НПЗ» – 58,4 тыс. т, АО «НОВОЙЛ» (Новоуфимский НПЗ) – 55 тыс. т, АО «Кинеф» – 55,4 тыс. т, г. Кириши, АО «Уфанефтехим» – 50,7 тыс. т, АО «Ангарская нефтехимическая компания» – 47,9 тыс. т, АО «Ярослав-нефтесинтез» – 44тыс. т, Рязанский НПЗ– 41,6 тыс. т, Куйбышевский НПД, г. Самара – 381 тыс. т, АО «ЛУКойл-Волгограднефтепе-реработка» – 37,6 тыс. т, АО «Норси», г. Кстово – 30,3 тыс. т.

Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности значительно загрязняют атмосферу выбросами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа (16,6%), окиси углерода (7,3%), окислов азота (2%).

В 2008 г, на нефтеперерабатывающих предприятиях произошло 74 аварии, в том числе 4, приведшие к загрязнению окружающей среды.

Угольная промышленность

На экологическую обстановку в угледобывающих регионах оказывают воздействие 140 шахт, 80 разрезов, 41 обогатительная фабрика. В 2008 г. выброшено в атмосферу 545,3 тыс. т вредных веществ.

Машиностроительная промышленность

Предприятия машиностроения расположены во многих регионах России, в основном в крупных городах и населенных пунктах, в том числе в Московской, Ленинградской, Калужской, Иркутской, Томской, Ростовской, Тверской, Брянской, Саратовской, Свердловской, Курской, Тюменской, Челябинской, Воронежской, Новосибирской, Ульяновской, Оренбургской областях, в Красноярском крае, Башкирии, Мордовии, Чувашии, Татарстане, Бурятии.

В 2008 г. машиностроительными предприятиями выброшено в атмосферу 460 тыс. т загрязняющих веществ. Предприятия этой отрасли загрязняют атмосферу главным образом твердыми вредными веществами, а также диоксидами серы и оксидами азота.

Газовая промышленность

В 2008 г. валовые выбросы предприятий газовой промышленности в атмосферу составили 428,5 тыс. т вредных веществ (сернистый ангидрид, оксиды азота, углеводорода и др.). Наибольшие выбросы отмечены на следующих предприятиях: ДП «Севергазпром» – 151 тыс. т, Сосновогорское ЛПУ МГ, г. Ухта-9 – 84,7 тыс. т, «Астраханьгазпром», пос. Аксарайский – 73,1 тыс. т, «Пермьтрансгаз», Бардымское ЛПУ МГ – 55 тыс. т, «Пермьтрансгаз», Можженское ЛПУ МГ – 51,7 тыс. т.

По данным Минтопэнерго России в 2008 г. на магистральных газопроводах произошло 26 аварий, на конденсато- и газопроводах-отводах – 16.

Промышленность строительных материалов

К ней относятся производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла. В 2008 г. объем выброса вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли составил 396,6 тыс. т. Выброс вредных веществ в атмосферу предприятиями промышленности строительных материалов производится в основном в виде пыли и взвешенных веществ, оксидов углерода, диоксидов серы, оксидов азота. Кроме того, в выбросах присутствуют сероводород, формальдегид, толуол, бензол, пентоксид ванадия, ксилол и другие вещества.

Крупными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие предприятия отрасли: Цементный завод, г. Воркута 23 тыс. т, АО «Мальце не кий портландцемент», г. Фокино – 14,2 тыс. т, комбинат «Уреласбест», г. Асбест – 7,8 тыс. т, АО «Ульяновскцемент» – 7,6 тыс. т, АО «Мордовцемент», пос. Комсомольский – 6,9 тыс. т, АО «Осколцемент», г. Старый Оскол – 6.2 тыс. т., АО «Новоросцемент», г. Новороссийск – 6,2 тыс. т.

Вокруг заводов, прок производящих цемент, асбест и другие строительные материалы, сложились зоны в повышенным содержанием в воздухе пыли, в том числе цементной и асбестовой, а также других вредных веществ.

Химическая и нефтехимическая промышленность

Основными источниками вредных выбросов в атмосферу являются производства кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей, моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинг нефти.

В 2008 г. объем выбросов в атмосферу в целом по отрасли составил 388 тыс. т. К числу предприятий, деятельность которых в значительной степени ухудшает качество атмосферного воздуха в местах их расположения, относятся: АО «Балаковские волокна», г. Балаково, Саратовская обл. (токсическое воздействие связано с выбросами сероуглерода, диоксида серы, сероводорода), АО «Синтез», г. Дзержинск, Нижегородская обл. (тетраэтилсвинец), «Бирюсинский ГЗ», г. Бирюсинск, Иркутская обл. (угольная зола), АО «Сивинит», г. Красноярск (сероуглерод, сероводород), АО «Апатит», г. Кировск, Мурманская обл. (диоксид серы, оксиды азота), Онежский гидролизный завод, г. Онега, Архангельская обл. (угольная зола), АО «Виско-Р», г. Рязань (сероуглерод), АО «Сильвинит», г. Соликамск, Пермская обл. (диоксид серы, оксиды азота), АО «Азот», г. Новомосковск, Тульская обл. (аммиак, оксиды азота), АО «Химпром», г. Волгоград (хлористый винил), АО «АКРОН», г. Новгород (аммиак, оксиды азота).

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность

Негативное влияние целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду в значительной степени определяется низким техническим уровнем основных технологических процессов и оборудования.

В 2008 г. выбросы загрязняющих веществ предприятиями отрасли составили 351,9 тыс. т. В Иркутской обл. в районах расположения трех целлюлозных производств (АО «Братский ЛПК», АО «Усть-Илимский ЛПК» и АО «Байкальский ЦБК») отмечаются высокие концентрации специфических загрязняющих веществ в атмосферном воздухе; на долю этих предприятий приходится 5,4% общего объема выбросов в атмосферу от лесопромышленного комплекса области.

Пищевая промышленность

Воздействие на атмосферный воздух объектов пищевой промышленности определяется тем, что, помимо общего дли всех отраслей промышленности набора вредных веществ, поступающих от предприятий в воздух (твердые вещества, оксиды серы, углерода и другие жидкие и газообразные вещества), для отрасли характерны технологические процессы, сопровождаемые выбросами сильно пахнущих компонентов (варка, жарка, копчение, переработка специй, разделка и переработка рыбы), сухих продуктов животного происхождения, канцерогенных веществ.

В 2001 г. Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова и Санкт-Петербурге составила список наиболее неблагоприятных городов России по уровню загрязнения атмосферы. Исследования проводились в 89 крупных городах страны. Первенство по загрязнению удерживают Москва и Санкт-Петербург, далее следует крупные промышленные центры Урала, Западной Сибири, 13-е место занимает г. Липецк. Тамбов и Белгород по состоянию атмосферного воздуха признаны экологически самыми чистыми городами России.

Аграрная промышленность

Источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые предприятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространяются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурно пахнущие газы.

В растениеводческих хозяйствах атмосферный воздух загрязняется минеральными удобрениями, пестицидами при протравлении полей и семян на складах, а также на хлопкоочистительных заводах.

Фотохимический туман или смог

Сам по себе туман не опасен для человеческого организма, губительным он становится только если чрезмерно загрязнен токсичными примесями. Смог наблюдается в осенне-зимнее время (с октября по февраль). Главную опасность представляет содержащийся в нем сернистый газ в концентрации 5-10 мг/м и выше. 5 декабря 1952 г. над всей Англией возникла волна высокого давления, и в течение нескольких дней не ощущалось ни малейшего дуновения ветра. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы, – за три-четыре дня там погибло более 4000 человек. Английские специалисты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности было отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации и воздухе дыма и сернистого газа. В 1963 г. смог, опустившийся на Нью-Йорк, убил более 400 человек. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.

Трансграничное загрязнение атмосферного воздуха

Трансграничное загрязнение атмосферного воздуха – загрязнение атмосферного воздуха в результате переноса вредных (загрязняющих) веществ, источник которых расположен на территории иностранного государства.

Согласно закону «Об охране атмосферного воздуха» (2009 г.), в целях уменьшения трансграничного загрязнения атмосферного воздуха источниками выбросов вредных (загрязняющих) веществ, расположенных на территории РФ, Россия обеспечивает проведение мероприятий по уменьшению выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, а также осуществляет иные меры в соответствии с международными обязательствами РФ в области охраны атмосферного воздуха.

Успешное сотрудничество в этой области в течение более 20 лет между сторонами Конвенции является примером глобальных действий в области охраны окружающей среды.

Конвенция является одним из ключевых инструментов для охраны окружающей среды. Она создает научно обоснованную структуру для постепенного уменьшения ущерба, наносимого загрязнением воздуха здоровью человека и окружающей среде.

В 2008 г. в рамках Конвенции заключен Протокол по тяжелым металлам и стойким органическим загрязнениям. Он представляет собой важный шаг в направлении уменьшения выбросов веществ, способных оказывать вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

Миллионы лет в атмосферу поступал дым и загрязняющие вещества в результате извержения вулканов. При этом биосфера сама справлялась с таким гигантским загрязнением. Даже когда человек научился добывать огонь, это хрупкая оболочка длительное время сохраняла качество воздуха. Так продолжалось до эпохи промышленной революции.

Крупнейшие города любой страны - это, как правило, крупные промышленные центры, в которых сосредоточены десятки и сотни промышленных предприятий различных отраслей. Предприятия химической, металлургической и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу пыль, сернистые и другие вредные газы, выделяющиеся при различных технологических процессах.

Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и с мокрым тушением кокса. Мокрое тушение кокса сопровождается также с выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

Цветная металлургия. При получении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений.

Воздушные выбросы предприятий нефтедобывающей и нефтехимической промышленности содержит большое количество углеводородов, сероводородов и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования.

Производство цемента и строительных материалов может являться источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, что связано с выбросами пыли в атмосферный воздух.

К химической промышленности относится большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород, сероуглерод, хлористые и фтористые соединения. Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ, в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год.

В середине XX века крупные города оказались в условиях интенсивного загрязнения воздуха. Естественная циркуляция часто не справлялась с очищением атмосферы и, как следствие, возрастала заболеваемость населения острыми респираторными заболеваниями (типа астмы, эмфиземы).

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только человеческому здоровью, но и наносит большой ущерб природным экосистемам, например лесам. Так называемые кислотные дожди, вызванные главным образом диоксидом серы и оксидами азота, поражают огромные участки таежного леса. Только на территории России общая площадь, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га. Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах.

Загрязнение воздуха наносит большой ущерб и экономике. Ядовитые вещества в воздухе отравляют домашний скот, обесцвечивают краску на стенах домов и корпусах автомашин.

Какой же выход? Он есть. Надо искать такие пути развития промышленности и достижения чистоты атмосферы, которые не исключали бы друг друга и не вызывали роста расходов на очистные сооружения. Один из таких путей - переход к принципиально новой технологии производства, к комплексному использованию сырья. Заводы и фабрики, основанные на технологии без отходов - индустрия будущего. Оренбургское газовое месторождение стало давать попутную продукцию - сотни тысяч тонн серы. На Кировоканском химическом заводе имени Мясника прекращен выброс в атмосферу ртутных газов. Они вторично введены в технологический цикл как дешевое сырье для производства аммиака и карбамида. Вместе с ними в воздушный бассейн уже не попадает вреднейшее вещество - двуокись углерода, составляющая 60% всех выбросов завода. Предприятия комплексного использования сырья дают обществу огромную выгоду: резко повышает эффективность капитальных вложений и столь же резко снижаются затраты на строительство дорогостоящих очистных сооружений. Ведь полная переработка сырья на одном предприятии всегда дешевле, чем получение тех же продуктов на разных. А безотходная технология устраняет опасность загрязнения воздуха.

Высокие дымовые трубы - типичный атрибут картины современного промышленного центра. У дымовой трубы два назначения: первое - создавать тягу и тем самым заставлять воздух - обязательный участник процесса горения - в нужном количестве и с должной скоростью входить в топку; второе - отводить продукты горения - вредные газы и имеющиеся в дыме твердые частицы - в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному, турбулентному движению вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рассеиваются. Для рассеивания сернистого ангидрида, содержащегося в дымовых газах тепловых электростанций, в настоящее время сооружаются трубы высотой 180, 250 и 320 метров. Дымовая труба высотой 100 метров рассеивает мельчайшие вредные вещества в окружности радиусом 20 км до концентрации безвредной для человека. Труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. В ближайшем окружении трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные вещества.

Различают природные (естественные) и антропогенные (искусственные) источники загрязнения. К природным источникам относятся: пыльные бури, пожары, различные аэрозоли растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п. Антропогенные выбросы в атмосферу ежегодно составляют более 19 млрд. т, из них более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т оксида углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы и др.

На территории Российской Федерации, например, в 1991г., выбросы загрязняющих веществ в воздушную среду составили около 53 млн. т, в том числе промышленностью – 32 млн. т (61%), автотранспортом 21 млн. т (39%). В одном из крупных регионов страны, Ростовской области, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в 1991 и 1996 гг. составили соответственно 944,6 тыс. т и 858,2 тыс. т в том числе:


твердые вещества	112,6 тыс. т
диоксид серы	184,1 тыс. т	133,0 тыс. т
оксид углерода	464,0 тыс. т	467,1 тыс. т
оксид азота
углеводороды
летучие орг. соед.

Более половины от общего объема составляют выбросы от автотранспорта. Загрязнения в основном получаются в виде побочных продуктов или отходов при добыче, переработке и использовании ресурсов, а также могут представлять собой одну из форм вредных выбросов энергии, например, избыточного тепла, шума и радиации.

Большинство естественных загрязнений (например, извержение вулкана, сжигание угля) рассеиваются по обширной территории, и их концентрация, зачастую, снижается до безопасной (за счет разложения, растворения и рассеивания). Антропогенные загрязнения воздуха возникают на урбанизированных территориях, где большие количества загрязнителей концентрируются в небольших объемах воздуха.

Наиболее опасными и широко распространенными считаются следующие восемь категорий загрязнителей:

1) взвеси – мельчайшие частицы вещества во взвешенном состоянии;

2) углеводороды и другие летучие органические соединения, находящиеся в воздухе в виде паров;

3) угарный газ (СО) – чрезвычайно ядовит;

4) оксиды азота (NO x) – газообразные соединения азота и кислорода;

5) оксиды серы (SO 2 диоксид) – ядовитый газ, опасный для растений и животных;

6) тяжелые металлы (медь, олово, ртуть, цинк и т.д.);

7) озон и другие фотохимические окислители;

8) кислоты (преимущественно серная и азотная).

Рассмотрим, что это за загрязнители и как они образуются.

В крупных городах можно встретить два основных вида источников загрязнителей: точечные , например, труба ТЭЦ, дымовая труба, выхлопная труба автомобиля и т.д. и неточечные – поступающие в атмосферу с обширных источников.

Различают твердые, жидкие и газообразные вещества, загрязняющие окружающую среду.

Твердые – образуются при механической обработке материалов или их транспортировке, при сжигании и тепловых процессах производства. К ним относятся пыль и взвеси, образующиеся: первые – при добыче, переработке и транспортировке сыпучих материалов, различных технологических процессах и ветровой эрозии; вторые – при открытом сжигании отходов и из промышленных труб в результате самых различных технологических процессов.

Жидкие загрязняющие вещества – продукт химических реакций, конденсации или распыления жидкости в технологических процессах. Основными жидкими загрязнителями являются нефть и продукты ее переработки, загрязняющие атмосферу углеводородами.

Газообразные загрязнители образуются в результате химических реакций, электрохимических процессов, сжигания топлива, реакций восстановления. Наиболее распространенными загрязнителями в газовом состоянии являются: оксид углерода СО, диоксид углерода СО 2 , оксиды азота NO, N 2 O, NO 2 , NO 3 , N 2 O 5 , диоксид серы SO 2 , соединения хлора и фтора.

Рассмотрим наиболее опасные, широко распространенные загрязнители. Каковы они и в чем их опасность?

1. Пыль и взвеси – это взвешенные в воздухе тонкие частицы, например, дыма и сажи (табл.4.2). Основными источниками взвеси являются промышленные трубы, транспорт и открытое сжигание топлива. Мы можем наблюдать такие взвеси в виде смога или дымки.

По дисперсности, т.е. степени измельченности различают пыль:

Крупнодисперсную – с частицами размером более 10 мкм, оседающую в неподвижном воздухе с возрастающей быстротой;

Среднедисперсную – с частицами от 10 до 5 мкм, медленно оседающую в неподвижном воздухе;

Мелкодисперсную и дым – с частицами размером 5 мкм, быстро рассеивающуюся в окружающей среде и почти не оседающую.

Таблица 4.2

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

	Аэрозоли	Газообразные выбросы
Котлы и промышленные печи		NO 2 , SO 2 , а также CO, альдегиды (HCHO), органические кислоты, бензапирен
Автомобильные двигатели		CO, NO 2 , альдегиды, углеводороды неканцерогенные, бензапирен
Нефтеперерабатывающая промышленность		SO 2 , H 2 S, NH 3 , NО x , CO, углеводороды, кислоты, альдегиды, канцерогенные вещества
Химическая промышленность		В зависимости от процесса (H 2 S, CO, NH 3), кислоты, органические вещества, растворители, летучие сульфиды и др.
Металлургия и коксохимия		SO 2 , CO, NH 3 , NO X , фтористые и цианистые соединения, органические вещества, бензапирен
Горная промышленность		В зависимости от процесса (CO, фтористые соединения, органические вещества)
Пищевая промышленность		NH 3 , H 2 S, смеси органических соединений
Промышленность строительных материалов		CO, органические соединения

Пыль, способная некоторое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии, называется аэрозоль , в отличие от осевшей пыли, называемой аэрогель . Мелкодисперсная пыль представляет для организма наибольшую опасность, поскольку она не задерживается в верхних дыхательных путях и может проникнуть глубоко в легкие. Кроме того, тонкая пыль может быть проводником в организм человека различных ядовитых веществ, например, тяжелых металлов, которые на пылинках могут проникать глубоко в дыхательные пути.

Можно привести и другие примеры: комбинация двуокиси серы с пылью раздражает кожу и слизистые оболочки, с повышением концентрации - приводит к нарушениям дыхания и болям в груди, а при очень высоких концентрациях, значительно превосходящих ПДК, вызывает смерть от удушья.

В машиностроительных предприятиях, особенно в цехах горячей и холодной обработки металлов, в воздушную среду рабочих зон выделяется много пыли, токсических и раздражающих газов. Современный стандарт устанавливает ПДК для вредных веществ около 1000 видов. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса:

1-й – вещества чрезвычайно опасные;

2-й – вещества высоко опасные;

3-й – вещества умеренно опасные;

4-й – вещества малоопасные.

Класс опасности веществ установлен в зависимости от норм и показателей (табл.4.3).

Таблица 4.3

Классы опасности и пределы уровня загрязнения

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневной 8-часовой (кроме выходных дней) работе или при другой продолжительности (но не более 41 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа не вызывают заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Предельно допустимая концентрация представляет первичный стандарт, являющийся критерием загрязнения, это максимальный уровень загрязнения, который человек может переносить без ущерба для здоровья, плюс 10-15% как запас прочности.

2. Углеводороды – это органические соединения углерода и водорода. В технике и промышленности они используются в качестве энергоносителей, например, природный газ, пропан, бензин, растворители для красок и чистящих средств и др. Среди особо опасных углеводородов важное место занимает бензапирен – составная часть выхлопных газов автомобилей и выбросов в атмосферу от угольных печей.

3. Угарный газ . При полном сгорании топлива и отходов, представляющих собой органические соединения, образуются углекислый газ и вода:

CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O.

В случае полного сгорания выбрасывается в воздух двуокись углерода, называемая также углекислым газом (СО 2) при неполно окисленном углероде – угарный газ (СО).

Двуокись углерода – бесцветный газ со слабым запахом образуется при дыхании живых организмов, а также при сжигании угля, нефти и газа на тепловых станциях, в котельных и т.п. В небольшом количестве углекислый газ не опасен, но в очень больших дозах он приводит к смерти. Содержание СО 2 в воздухе постоянно растет, что связано с все более увеличивающимся количеством сжигания угля и нефти. За последние 100 лет содержание двуокиси углерода в воздухе увеличилось примерно на 14%. Рост содержания углекислого газа в воздухе способствует повышению температуры на Земле, так как слой углекислого газа создает мощный экран, не пропускающий в космос тепло, излучаемое Землей, что нарушает естественный теплообмен между планетой и окружающим ее пространством. Это так называемый парниковый, или оранжерейный, эффект .

Окись углерода (СО) – не полностью окисленный углерод, так называемый угарный газ. СО – ядовитый газ, не имеющий цвета и запаха. Вдыхание угарного газа блокирует поступление кислорода в кровь, приводит к кислородному голоданию тканей с последующим наступлением обморока, паралича дыхательных путей и смерти.

4. Оксиды азота (NO x) – газообразные соединения веществ, вырабатываемые микроорганизмами; также могут образоваться в продуктах сгорания топлива в автомобильных двигателях, в химической промышленности, например, при производстве азотной кислоты. При высоких температурах горения часть азота (N 2) окисляется, образуя монооксид (NO), который в воздухе, вступая в реакцию с кислородом, окисляется до диоксида (NO 2) и/или тетраоксида (N 2 O 4).

Оксиды азота способствуют возникновению фотохимического смога, образованного из продуктов реакции между окислами азота и ненасыщенными углеводородами под активным действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Оксиды азота раздражают органы дыхания, слизистые оболочки, особенно легких и глаз, а также отрицательно действуют на мозг и нервную систему человека.

5. Двуокись серы или так называемый сернистый газ (SO 2) – остро пахнущий, бесцветный газ, раздражающий дыхательные пути человека и животных, особенно в среде тонкой пыли. Основными источники загрязнения воздуха двуокисью серы являются горючие ископаемые, сжигаемые в энергетических установках. Топливо и отходы, которые при сгорании попадают в воздух, содержат серу (например, в угле от 0,2 до 5,5% серы). В процессе сгорания сера окисляется с образованием SO 2 . Двуокись серы наносит серьезный ущерб окружающей среде – у растений под действием SO 2 происходит частичное отмирание хлорофилла, что пагубно действует на сельскохозяйственные урожаи, лесные деревья, водоемы, выпадая в виде так называемых кислотных дождей.

6. Тяжелые металлы , загрязняя окружающую среду, приносят огромный вред человеку и природе. Свинец, ртуть, кадмий, медь, никель, цинк, хром, ванадий – постоянные компоненты воздушной среды крупных промышленных центров. Примеси тяжелых металлов могут содержать уголь, а также различные отходы.

Примеры: там, где используется в качестве дополнителя в бензин тетраэтилсвинец с целью дешевого предотвращения стука двигателей (в ряде стран такой способ добавки запрещен) воздух значительно загрязняется свинцом. Высвобождаясь с выхлопными газами, этот вредный тяжелый металл, остается в воздухе и, прежде чем осесть, переносится ветром на большие расстояния.

Другой тяжелый металл – ртуть, попадая из загрязненного воздуха в воду в процессе биоаккумуляции в озерах, попадает в организмы рыб, что создает серьезную опасность отравления человека по пищевой цепочке.

7. Озон и различные активные органические соединения, которые образуются в процессе химических взаимодействий оксидов азота с летучими углеводородами, стимулируемых лучами солнца. Продукты этих реакций называются фотохимическими окислителями. Например, под действием солнечной энергии диоксид азота распадается на монооксид и атом кислорода, который, соединяясь с О 2 , образует озон О 3 .

8. Кислоты , преимущественно серная и азотная, которые образуют кислотные дожди.

Какие же объекты источников загрязнения атмосферы составляют главную опасность здоровью планеты?

Основными загрязнителями воздуха в индустриальных странах являются автомобили и другие виды транспорта, промышленные предприятия, тепловые электростанции, крупные комплексы военной промышленности и атомной энергетики.

Автотранспорт загрязняет воздух городов окисью углерода и азота, углеводородами и другими вредными веществами. Ежегодные выбросы автомобилей в России в начале 90-х годов составили 36 млн. т или 37% от общего объема выбросов (около 100 млн. т/год), в том числе: оксиды азота – 22%, углеводороды – 42%, окиси углерода – около 46% (наибольший объем выбросов от автомобилей отмечен в Москве – более 840 тыс. т/год).

Сейчас в мире несколько сотен миллионов только личных автомобилей, почти половина из них – около 200 млн. - на американском континенте. В Японии из-за ограниченной территории на единицу площади приходится почти в 7 раз больше автолюбителей, чем в США. На совести автомобиля – этой "химической фабрики на колесах" – более 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Выхлопные газы автомобиля содержат около 200 веществ, приносящих вред здоровью и природе. В них присутствуют несгоревшие или неполностью разложившиеся углеводороды топлива. Количество углеводородов резко увеличивается, если двигатель работает на малых оборотах или при увеличенной скорости, например, при старте на перекрестках у светофоров. В момент нажатия на педаль акселератора выделяется большое количество несгоревших частиц (в 10-12 раз больше чем при нормальном режиме). Кроме того, в несгоревших выхлопных газах двигателя при нормальном режиме содержится около 2,7% окиси углерода, количество которого увеличивается при снижении скорости примерно до 3,9-4%, а на тихом ходу – до 6,9%.

Выхлопные газы, в том числе окись углерода, углекислый газ и многие другие выбросы двигателей, тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли, отравляя человека и растительность. При полном сгорании топлива в двигателе часть углеводородов превращается в сажу, содержащую различные смолы. Особенно при неисправности двигателя за автомобилем тянется черный шлейф дыма, содержащий полициклические углеводороды и в том числе бензапирен. В выхлопных газах содержатся также оксиды азота, альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим эффектом, соединения неорганического свинца.

Черная металлургия – один из крупных источников загрязнения атмосферы пылью и газами. В процессе выплавки чугуна и переработки его на сталь выбросы пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляют 4,5 кг, сернистого газа – 2,7 кг и марганца – 0,5-0,1 кг.

Существенную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы мартеновских и конверторных сталеплавильных цехов. Выбросы мартеновских печей в основном содержат пыль из триокиси железа (76%) и триокиси алюминия (8,7%). При бескислородном процессе на 1 т мартеновской стали выделяется 3000-4000 м 3 газов с концентрацией пыли около 0,6-0,8 г/м 3 . В процессе подачи кислорода в зону расплавленного металла образование пыли значительно увеличивается, достигая 15-52 г/м 3 . Одновременно происходит выгорание углеводорода и серы, в связи с чем в выбросах мартеновских печей содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выдаваемой стали.

Процесс получения стали в конверторных печах характерен выбросом в атмосферу дымовых газов, состоящих из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится до 80 % окиси углерода, а концентрация пыли в отходящих газах составляет около 15 г/м 3 .

Выбросы цветной металлургии содержат технические пылевидные вещества: мышьяк, свинец, фтор и др., поэтому представляют собой серьезную опасность для здоровья людей и окружающей среды. В процессе производства алюминия электролизом в атмосферу выбрасывается большое количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. Для получения 1 т алюминия расходуется от 33 до 47 кг фтора (в зависимости от мощности электролизера), более 65 % которого попадает в атмосферу.

Предприятия химической промышленности относятся к группе наиболее опасных источников загрязнения атмосферы. Состав их выбросов весьма разнообразен и содержит много новых, чрезвычайно вредных веществ. Мы мало знаем о потенциально вредном воздействии 80 % этих веществ на людей, животных и природу. К основным выбросам предприятий химической промышленности относятся окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, органические вещества, сероводород, хлористые и фтористые соединения, пыль от неорганических производств и др.

Топливно-энергетический комплекс (тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали, котельные установки) выделяет в атмосферный воздух дым, образующийся при сгорании твердого и жидкого топлива. Выбросы в атмосферный воздух от использующих топливо установок содержат продукты полного сгорания – окислы серы и зола, продукты неполного сгорания – в основном окись углерода, сажа и углеводороды. Общий объем всех выбросов весьма значительный. Например, тепловая электростанция, потребляющая ежемесячно 50 тыс. т угля, содержащего примерно 1% серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу 33 т серного ангидрида, который может превратиться (при определенных метеорологических условиях) в 50 т серной кислоты. За одни сутки такая электростанция производит до 230 т золы, которая частично (около 40-50 т в день) выбрасывается в окружающую среду в радиусе до 5 км. Выбросы тепловых станций, сжигающих нефть, почти не содержат золы, однако выделяют в три раза больше серного ангидрида.

Воздушные загрязнения нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов.

Лекция №3

Антропогенные источники отличаются от природных своим многообразием. Если в начале ХХ в. в промышленности применялось 19 химических элементов, то в 1970 г. использовались все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе выбросов, ее качественном загрязнении, в частности, аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, радиоактивными, канцерогенными и бактериологическими веществами. Значительны размеры зон геоэкологического влияния различных источников техногенного воздействия.

Размеры зон геоэкологического влияния разных источников

Виды хозяйственной деятельности	Источник воздействия	Размеры зон, км
Горнотехническая	Шахта, карьер, подземное хранилище
Теплоэнергетическая	ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС
Химическая, металлургическая, нефтеперерабатывающая	Комбинат, завод
Транспорт	Автомагистраль
Железная дорога

К отраслям, определяющим уровень загрязнения атмосферы, относят промышленность в целом и особенно топливно-энергетический комплекс и транспорт. Их выбросы в атмосферу распределяются следующим образом: 30% - черная и цветная металлургия, промышленность стройматериалов, химия и нефтехимия, ВПК; 25% - теплоэнергетика ; 40% - транспорт всех видов.

По токсическим отходам лидируют черная и цветная металлургия. Черная и цветная металлургия являются самыми загрязняющими производствами. На долю металлургии приходится до 26% от валовых общероссийских выбросов по твердым веществам и 34% - по газообразным. В состав выбросов входят: оксид углерода – 67,5%, твердые вещества – 15,5%, сернистый ангидрид – 10,8%, оксиды азота – 5,4%.

Выброс пыли в расчете на 1 тонну чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа – 2,7 кг, марганца – 0,6 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу выбрасывают соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Допустимая норма выброса сернистого газа при агломерации руды 190 кг на 1 тонну руды. Кроме того, в состав сбросов в воду входят такие вещества: сульфаты, хлориды, соединения тяжелых металлов.

К первой группе относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов.

Ко второй группе - предприятия с преобладанием механических (машиностроительных) технологических процессов.

К третьей группе - предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.

В промышленных процессах переработки различного сырья и полуфабрикатов путем механического, термического и химического воздействия образуются отходящие (отбросные) газы, в которых содержатся взвешенные частицы. Они обладают всем комплексом свойств твердых отходов, а газы (в том числе и воздух), содержащие взвешенные частицы, относятся к аэродисперсным системам (Г-Т, табл. 3). Промышленные газы обычно представляют собой сложные аэродисперсные системы, в которых дисперсная среда является смесью разных газов, а взвешенные частицы полидисперсны и имеют различное агрегатное состояние.

Таблица 3

Смесители" href="/text/category/smesiteli/" rel="bookmark">смесителей , печей обжига колчедана, в аспирационном воздухе транспортных устройств и тому подобное является следствием несовершенства оборудования и технологических процессов. В дымовых, генераторных, доменных, коксовых и других подобных газах содержится пыль, образующаяся в процессе горения топлива. Как продукт неполного сгорания органических веществ (топлива) при недостатке воздуха образуется и уносится сажа. Если в газах содержатся какие-либо вещества в парообразном состоянии, то при охлаждении до определенной температуры пары конденсируются и переходят в жидкое или твердое состояние (Ж или Т).

Примерами взвесей, образовавшихся путем конденсации, могут служить: туман серной кислоты в отходящих газах выпарных аппаратов, туман смол в генераторных и коксовых газах, пыль цветных металлов (цинка, олова, свинца, сурьмы и др.) с низкой температурой испарения в газах. Пыли, образующиеся в результате конденсации паров, называются возгонами.

Несмотря на внешнее разнообразие исходного сырья, используемого в порошковых технологиях, ингредиенты пыли не только подчиняются одним и тем же теоретическим законам инженерной реологии, но и на практике обладают сходными технологическими свойствами, условиями их предварительной подготовки и последующей вторичной переработки.

При выборе метода переработки твердых отходов существенную роль играют их состав и количество.

Предприятия механического профиля (II группа ), включающие заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов , цехи покрытий, литейное производство, выделяют значительное количество газов, жидких стоков и твердых отходов.

Например, в закрытых чугунолитейных вагранках производительностьют/ч на 1 т выплавленного чугуна выделяется 11-13 кг пыли (масс. %): SiO2 30-50, СаО 8-12, Аl2О3 0,5-6,0 МgО 0,5-4,0 FeO+Fe2O3 10-36, 0 МnО 0,5-2,5, С 30-45; 190-200 кг оксида углерода; 0,4 кг диоксида серы; 0,7 кг углеводородов и др.

Концентрация пыли в отходящих газах составляет 5-20 г/м3 при эквивалентном размере 35 мкм.

При литье под действием теплоты расплавленного (жидкого) металла и при охлаждении форм из формовочных смесей выделяются ингредиенты, представленные в т а б л. 4 .

Токсичные вещества в окрасочных цехах выделяются в процессе обезжиривания поверхностей органическими растворителями перед окраской, при подготовке лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушке покрытия. Характеристики вентиляционных выбросов из окрасочных цехов приведена в т а б л.5.

Таблица 4

https://pandia.ru/text/79/072/images/image005_30.jpg" width="553" height="204 src=">

Нефтегазовые и горнодобывающие объекты, металлургическое производство и теплоэнергетику условно относят к предприятиям III группы.

При нефтегазовом строительстве основным источником техногенных воздействий является опорно-двигательная часть машин, механизмов и транспорта. Они разрушают почворастительный покров любого типа за 1-2 прохода или проезда. На этих же этапах происходит максимальное физико-химическое загрязнение почв, грунтов, поверхностных вод горюче-смазочными материалами, твердыми отходами, бытовыми стоками и др.

Плановые потери добытой нефти составляют в среднем 50%. Ниже приведен перечень веществ (в скобках дан класс их опасности), выбрасываемых:

а) в атмосферный воздух; двуокись азота B), бенз(а)пирен A), сернистый ангидрит C), оксид углерода D), сажа C), ртуть металлическая A), свинец A), озон A), аммиак D), хлористый водород B), серная кислота B), сероводород B), ацетон D), окись мышьяка B), формальдегид B), фенол A) и др.;

б) в сточные воды: азот аммиачный (аммония сульфат по азоту) - 3, азот общий (аммиак по азоту) - 3, бензин C), бенз(а)пирен A), керосин D), ацетон C), уайт-спирит C), сульфат D), фосфор элементарный A), хлориды D), хлор активный C), этилен C), нитраты C), фосфаты B), масла и др.

Горная промышленность использует практически невозобновимые минеральные ресурсы далеко не полностью: 12-15% руд черных и цветных металлов остается в недрах или складируется в отвалы.

Так называемые плановые потери каменного угля составляют 40%. При разработке полиметаллических руд из них извлекают лишь 1-2 металла, а остальные выбрасываются с вмещающей породой. При добыче каменных солей и слюды в отвалах остается до 80% сырья. Массовые взрывы на карьерах являются крупными источниками пыли и ядовитых газов. Например, пылегазовое облако рассеивает 200-250 т пыли в радиусе 2-4 км от эпицентра взрыва.

Выветривание горных пород, складированных в отвалы, приводит к значительному повышению концентраций - SO2, CO и СО2 в радиусе нескольких километров.

В теплоэнергетике мощным источником твердых отходов и газообразных выбросов являются теплоэлектростанции, паросиловые установки, то есть любые промышленные и коммунально-бытовые предприятия, связанные с процессом сжигания топлива.

В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и др. Хвосты углеобогощения, золы и шлаки формируют состав твердых отходов. Отходы углеобогатительных фабрик содержат 55- 60% SiO2, 22-26% А12О3, 5-12% Fe2O3, 0,5-1,0 СаО, 4-4,5% К2О и Na2O и до 5% С. Они поступают в отвалы и степень их использования не превышает 1-2% .

Опасно использование бурых и других углей, содержащих радиоактивные элементы (уран, торий и др.), в качестве топлива, так как часть их уносится с отходящими газами в атмосферу, часть - через золоотвалы поступают в литосферу.

К промежуточной комбинированной группе предприятий (I + II + III гр.) относится муниципальное производство и объекты коммунально-городского хозяйства . Современные города выбрасывают в атмосферу и гидросферу около 1000 химических соединений.

Атмосферные выбросы текстильной промышленности содержат оксид углерода, сульфиды, нитрозамины, сажу, серную и борную кислоты, смолы, а обувные фабрики выделяют аммиак, этилацетат, сероводород и кожевенную пыль. При производстве строительных материалов и конструкций, например, выделяется от 140 до 200 кг пыли на 1 т произведенных строительного гипса и извести соответственно, а отходящие газы содержат оксиды углерода, серы, азота, углеводороды. Всего предприятия по производству стройматериалов в нашей стране выбрасывают ежегодно 38 млн т пыли, 60 % которых составляет цементная пыль .

Загрязнения в сточных водах находятся в виде взвесей, коллоидов и растворов. До 40% загрязнений составляют минеральные вещества: частицы грунта, пыли, минеральные соли (фосфаты, азот аммонийный , хлориды, сульфаты и др.). В состав органических загрязнений входят жиры, белки, углеводы, клетчатка, спирты, органические кислоты и т. д. Особый вид загрязнения сточных вод - бактериальный. Количество загрязнений (г/чел, сут.) в бытовых сточных водах определяется в основном физиологическими показателями и составляет примерно:

Биологическая потребность в кислороде (ВПК полн.) - 75

Взвешенные вещества - 65

Азот аммонийный - 8

Фосфаты - 3,3 (из них 1,6 г - за счет моющих средств)

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - 2,5

Хлориды - 9.

Наиболее опасными и трудноудаляемыми из стоков являются СПАВ (иначе - детергенты) - сильные токсиканты, устойчивые к процессам биологического разложения. Поэтому в водоемы сбрасывается до 50-60% их первоначального количества .

К опасным загрязнениям антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества окружающей среды и жизни человека, следует отнести радиоактивность. Естественная радиоактивность - это закономерное явление, обусловленное двумя причинами: наличием в атмосфере радона 222Rn и продуктов его распада, а также воздействием космических лучей. Что касается антропогенных факторов, то они связаны главным образом с искусственной (техногенной) радиоактивностью (ядерные взрывы, производство ядерного топлива, аварии на

Изменение газового состава атмосферы — результат сочетания естественных явлений в природе и деятельности человека. Но какой из этих процессов преобладает в настоящее время? Для того чтобы это выяснить, мы сначала уточним, что загрязняет воздух. Его относительно постоянный состав на протяжении последних лет подвергается значительным колебаниям. Рассмотрим основные проблемы контроля выбросов и охраны чистоты воздушного бассейна на примере этой работы в городах.

Меняется ли состав атмосферы?

Постоять рядом с тлеющей мусорной кучей — все равно, что оказаться на самой загазованной транспортом улице мегаполиса. Опасность угарного газа заключается в том, что он связывает гемоглобин крови. Образующийся карбоксигемоглобин уже не может доставлять в клетки кислород. Другие вещества, загрязняющие атмосферный воздух, могут вызвать нарушение работы бронхов и легких, отравление, обострение хронических заболеваний. Например, при вдыхании угарного газа сердце работает с повышенной нагрузкой, так как недостаточно кислорода поступает к тканям. В этом случае могут обостриться сердечно-сосудистые болезни. Еще большую опасность представляет сочетание монооксида углерода с загрязнителями в промышленных выбросах, выхлопах транспорта.

Нормы концентрации загрязнителей

Вредные выбросы поступают от металлургических, угольных, нефте- и газоперерабатывающих комбинатов, объектов энергетики, строительной и коммунальной отраслей. Радиоактивные загрязнения при взрывах на Чернобыльской атомной электростанции и АЭС в Японии распространились в глобальных масштабах. Отмечается увеличение содержания оксидов углерода, серы, азота, фреонов, радиоактивных и других опасных выбросов в разных точках нашей планеты. Порой токсины обнаруживают далеко от места, где находятся предприятия, загрязняющие воздух. Возникшая ситуация является тревожной и трудно решаемой глобальной проблемой человечества.

Еще в 1973 году профильный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предложил критерии оценки качества атмосферного воздуха в городах. Эксперты выяснили, что состояние здоровья людей на 15-20 % зависит от экологических условий. На основании многих исследований в XX веке были определены допустимые уровни содержания главных загрязнителей, безвредные для населения. Например, среднегодовая концентрация в воздухе взвешенных частиц должна составлять 40 мкг/м 3 . Содержание оксидов серы не должно превышать 60 мкг/м 3 в год. Для оксида углерода соответствующий средний показатель — 10 мг/м 3 в течение 8 часов.

Что такое предельно допустимые концентрации (ПДК)?

Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ утвержден гигиенический норматив содержания почти 600 вредных соединений в атмосфере населенных пунктов. загрязняющих веществ в воздухе, соответствие которым указывает на отсутствие неблагоприятного воздействия на людей и санитарно-бытовые условия. В нормативе указаны классы опасности соединений, величины их содержания в воздухе (мг/м 3). Эти показатели уточняются при появлении новых данных о токсичности отдельных веществ. Но и это еще не все. В документе присутствует перечень 38 веществ, для которых введен запрет на выброс из-за их высокой биологической активности.

Как осуществляется госконтроль в области охраны атмосферного воздуха?

Антропогенные изменения состава воздуха приводят к негативным последствиям в экономике, ухудшается здоровье и сокращается продолжительность жизни людей. Проблемы увеличения поступления вредных соединений в атмосферу беспокоят как правительства, государственные и муниципальные органы власти, так и общественность, простых людей.

Законодательством многих стран предусмотрены перед началом строительства, реконструкции, модернизации практически всех объектов экономики. Проводится нормирование загрязняющих веществ в воздухе, осуществляются мероприятия по охране атмосферы. Решаются вопросы снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, сокращения выбросов и сбросов загрязняющих веществ. В России приняты федеральные законы об охране окружающей среды, атмосферного воздуха, другие законодательные и нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность в экологической сфере. Осуществляется государственный экологический контроль, лимитируются загрязняющие вещества, проводится нормирование выбросов.

Что такое ПДВ?

Предприятия, загрязняющие воздух, должны провести инвентаризацию источников поступления вредных соединений в воздух. Обычно эта работа находит свое логическое продолжение при определении Необходимость получения этого документа связана с нормированием техногенной нагрузки на атмосферный воздух. На основании сведений, которые включены в том ПДВ, предприятие получает разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Данные о нормативных выбросах используются для расчета платежей за отрицательное воздействие на окружающую среду.

Если тома ПДВ и разрешения нет, то за выбросы из источников загрязнения, расположенных на территории объекта промышленности либо другой отрасли, предприятия платят в 2, 5, 10 раз больше. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе ведет к сокращению негативного влияния на атмосферу. Есть экономический стимул для выполнения мероприятий по охране природы от поступления в неё чужеродных соединений.

Платежи за загрязнение среды, поступающие от предприятий, аккумулируются местными и федеральными органами власти в специально созданных бюджетных экологических фондах. Финансовые средства расходуются на природоохранную деятельность.

Как очищают и охраняют воздух на промышленных и других объектах?

Очистка загрязненного воздуха проводится разными методами. На трубах котельных и перерабатывающих предприятий установлены фильтры, есть пыле- и газоулавливающие установки. Благодаря использованию термического разложения и окисления, некоторые токсичные вещества превращаются в безвредные соединения. Улавливание вредных газов в выбросах проводят методами конденсации, используются сорбенты для поглощения примесей, катализаторы для очистки.

Перспективы деятельности в области охраны воздуха связаны с работой по сокращению поступления загрязнителей в атмосферу. Необходимо развивать лабораторный контроль вредных выбросов в городах, на оживленных транспортных магистралях. Должна быть продолжена работа по внедрению систем улавливания твердых частиц из газообразных смесей на предприятиях. Нужны дешевые современные устройства для очистки выбросов от токсичных аэрозолей и газов. В области госконтроля требуется увеличение числа постов для проверки и регулировки токсичности выхлопных газов автомобилей. Предприятия энергетической отрасли и автотранспорт следует перевести на менее вредные, с точки зрения экологии, виды горючего (скажем, природный газ, биотопливо). При их сгорании меньше выделяется твердых и жидких загрязнителей.

Какую роль играют зеленые насаждения в очистке атмосферного воздуха?

Трудно переоценить вклад растений в пополнение запасов кислорода на Земле, улавливанию загрязнений. Леса называют «зеленым золотом», «легкими планеты» за способность листьев к фотосинтезу. Этот процесс заключается в поглощении углекислого газа и воды, образовании кислорода и крахмала на свету. Растения выделяют в воздух фитонциды — вещества, губительно действующие на болезнетворных микробов.

Увеличение площади зеленых насаждений в городах — одно из важнейших природоохранных мероприятий. Высаживают деревья, кустарники, травы и цветы во дворах домов, в парках, скверах и вдоль дорог. Озеленяют территории школ и больниц, промышленных предприятий.

Ученые выяснили, что лучше всего поглощают пыль и вредные газообразные вещества из выбросов предприятий, выхлопов транспорта такие растения, как тополь, липа, подсолнух. Больше всего фитонцидов выделяют хвойные насаждения. Воздух в сосновых, пихтовых, можжевеловых лесах является очень чистым и целебным.