2.2. Джерела забруднення атмосфери.

Основні джерела забруднення природного середовища. Забрудненням називається надходження в природне середовище будь-яких речовин і енергії в кількості, що викликає несприятливий вплив на здоров'я людини, тварин, стан рослин і екосистем, матеріали, обладнання, будівлі і споруди. Забруднення природного середовища поділяються на викиди в атмосферу, скиди у водні об'єкти, тверді відходи, енергетичні чи фізичні забруднення.

Основні джерела забруднення атмосферного повітря поділяються на природні (природні) і штучні (антропогенні). До природних відносяться: виверження вулканів, пилові бурі, лісові та степові пожежі, тумани, частинки морської води, тонкий пісок пустель і пил від ерозії грунту, різні продукти рослинного, тваринного і мікробіологічного походження. Природні джерела забруднень носять або розподілений, або коротко ¬ тимчасовий стихійний характер і мало впливають на загальний рівень забруднення.

Головними і найбільш небезпечними джерелами забруднення атмосфери є антропогенні. Світове господарство щорічно викидає в атмосферу більше 15 млрд. т вуглекислого газу, 200 млн. т оксиду вуглецю, понад 500 млн. т вуглеводнів, 120 млн. т золи та інші Загальний обсяг викидів забруднюючих речовин в атмосферу становить понад 19 млрд. т.

В Україні у січні-вересні 2011 р. обсяг викидів забруднюючих речовин та парникових газів у атмосферу в порівнянні з аналогічним періодом 2010 р. зріс на 7,3% (218 тис. т), та складає 3 млн 211,6 тис. т. У сумарній кількості шкідливих речовин, що надійшли в атмосферу, викиди метану та оксиду азоту, які належать до парникових газів, становили відповідно 644,7 та 9,4 тис. т. Крім цих речовин, у січні-вересні 2011 р. в атмосферу було викинуто 137,1 млн т діоксиду вуглецю, який впливає на зміну клімату.Найбільше викидів зафіксовано у Донецькій (1 млн 137,3 тис. т), Дніпропетровській (693,3 тис. т) та Луганській областях (354,2 тис. т). Найменше викидів по всій території України було в Чернівецькій області (2,5 тис. т), у м. Севастополі (2,7 тис. т) та у Волинській області (5,1 тис. т).

На території Росії викиди забруднюючих речовин в атмосферу в 1991 р. склали близько 53 млн. т, в т. ч. промисловістю -32 млн. т (61%), автотранспортом - 21 млн. т (39%) [1]. Основні забруднюючі речовини в промисловості: діоксид сірки - 9,2, оксид вуглецю - 7,6, тверді речовини - 6,4, вуглеводнів - 3,5, оксиди азоту - 3,0 млн. т; на автотранспорті: оксиди вуглецю - 16 , 8, вуглеводні - 3,2, оксиди азоту-1, 0 млн. т

Речовини, що забруднюють атмосферу, можуть бути твердими, рідкими і газоподібними і впливати безпосередньо, після хімічних перетворень в атмосфері, або спільно з іншими речовинами.

Промисловий пил утворюється в результаті механічної обробки різних матеріалів (дроблення, розмелювання, підривання, заповнення, розрівнювання), теплових процесів (спалювання, прожарювання, сушка, плавлення), транспортування сипучих матеріалів (навантаження, просіювання, класифікація).

Рідкі забруднюючі речовини утворюються при конденсації парів, розпиленні та розливі рідин, у результаті хімічних реакцій.

Газоподібні забруднювачі формуються в результаті хімічних реакцій, наприклад, окислення, випалювання руд і не рудного мінеральної сировини (кольорова металургія, виробництво цементу). При спалюванні палива утворюються величезні кількості газоподібних сполук - оксиди сірки, азоту, вуглецю, важких і радіоактивних металів. Реакції відновлення також є джерелом газоподібних забруднюючих сполук, наприклад, виробництво коксу, соляної кислоти з хлору та водню, аміаку з атмосферного азоту і кисню.

Потужним джерелом газоподібних сполук є хімічні реакції розкладання (виробництво фосфорних добрив), електрохімічні процеси (виробництво алюмінію), випарювання, дистиляція.

З усієї маси забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу від антропогенних джерел, близько 90% становлять газоподібні, 10% - тверді і рідкі речовини.

Природа атмосферних забруднювачів. Забруднення повітря може бути природним  або виникати внаслідок діяльності людини. Природне забруднення обумовлено ерозією ґрунтів, виверженням вулканів, виходом на поверхню підземних газів тощо. Забруднення атмосфери внаслідок діяльності людини виникає або при спалюванні вуглецевовміщувальних речовин – вугілля і продуктів його переробки, нафти і деревини, або як відходи виробництва хімічних речовин і цементу, металургійної та гірничодобувної промисловості, а також при спалюванні побутових відходів. На рис. 2.1 наведені головні джерела та основні компоненти забруднень повітряного басейну.

Рисунок 2.1 – головні джерела та основні компоненти забруднень повітряного басейну

Таким чином, кожне промислове підприємство справляє певну дію на навколишнє середовище. В основному в атмосферу поступають газоподібні речовини, які можна розглядати як продукт обміну між виробництвом і повітряним басейном. В більшій чи меншій мірі такий обмін характерний для будь-якого промислового підприємства (рис.2.2-взаємообмін між виробництвом і природою).

Рисунок 2.2 – Взаємообмін між виробництвом і природою

Найбільш важливими компонентами з кількісної точки зору є як газоподібні продукти згорання ,  , , , так і пиловидна летюча зола, яка складається в основному з неорганічних речовин, та незгорілий вуглець.Нарівні з газоподібним забрудненням велику проблему при очищенні газів і охороні повітряного басейну створюють дрібні частинки твердих речовин та краплини туману. Дими, які утворюються при виробництві та рафінуванні низькоплавких металів, таких як свинець, миш’як, берилій, кадмій і цинк, надзвичайно отруйні, тому їх очищення необхідно проводити особливо старанно. Вміст кислотних туманів, наприклад, що утворюються при  виробництві сірчаної чи фосфорної кислоти, дуже часто обмежується законодавством. Звичайно в таких цехах встановлюється ефективне газоочисне обладнання.

Густина пилу. , кг/  чи г/ , є найважливішою характеристикою пилу і золи. Розрізняють  дійсну, насипну та уявну густини. Насипна густина (на відміну від дійсної) враховує повітряний прошарок між частинками пилу. При злежуванні насипна густина збільшується в   1,2…1,5 рази.

Таблиця 2.2

Класифікація атмосферних забруднень за розмірами частинок

Назва атмосферних забруднень	Розміри
Зола	Великі частинки, розміром більше 75 мкм
Пил	Частинки розміром менше 75 мкм і більше  1 мкм
Туман	Рідкі частинки, звичайно менші 10 мкм
Дим	Тверді частинки, звичайно менші 1 мкм
Імла (фог)	Тумани деколи називають фогом (імлою), якщо вони  досить густі та сильно погіршують видимість
Кіптява	Летюча зола, продукти неповного згорання у рідкому або твердому стані
Смог	Штучне слово, яке складається зі слів „смок” і „фог”.Смог – їдючий туман у приземному шарі повітря, який складається з дуже драбних крапель кислот та інших речовин
Сажа	Злиплі частинки незгорівшого вугілля, які утворюються при неповному згоранні
Аерозолі	Будь-які суспензії в повітрі (раніше так називали дрібнодисперсні суспензії, відносно стабільні в повітрі)

Уявна (об’ємна) густина – відношення маси частинок до об’єму, який вона займає, включаючи пори, пустоти і нерівності. Гладенькі монолітні частинки мають густину, практично збіжну з дійсною. Пили, схильні до коагулювання і спікання, знижують уявну густину  відносно дійсної.

Тверді частинки і рідкі краплини мають різні назви: зола (гріт), пил, дим, туман, кіптява, аерозоль чи смог. В табл. 2.2 наведена класифікація атмосферних забруднень та їх розподілення за різними категоріями зале­жно від приблизних розмірів, основних мето­дів визначення розмірів та  візуального ефекту наявних частинок.

Головними джерелами забруднення атмосфери є: 1)теплові електростанції і теплоцентралі, що спалюють органічне паливо, 2)транспорт, 3)чорна та кольорова металургія, 4)машинобудування; 5)хімічне виробництво; 6)видобуток і переробка мінеральної сировини; 7)відкриті джерела (видобутку, сільськогосподарські ріллі, будівництво).

Наведена класифікація забруднювачів не є єдиною, існують і інші, проте дана представляється досить простою і зручною. Характеристика головних джерел і їх вплив на забруднення атмосферного повітря наведено в табл. 2.3-2.5.

Теплові електростанції і теплоцентралі, що спалюють органічне викопне паливо, відносяться до найбільш поширених і потужним джерелам викидів шкідливих речовин в атмосферу. Усі види палива, використовуваного в даний час в промисловості і комунальному господарстві, можна розділити на тверде (вугілля, торф, горючі сланці), рідке (нафта, мазут) і газоподібне (газ).

Світове споживання основних перерахованих енергоджерел в 1980 р. склало (в млн. т. умовного палива, друга цифра - % сумарного споживання): нафти 5180-46; газу 1730-15; вугілля 3366-30; торфу 22-0,1; дров 320-3,0; гідроенергетики 720-6,0. Загальне споживання природного органічного палива одно 10618 млн. т умовного палива [2].

Таблица 2.3.

Частка, внесена основними антропогенними джерелами в забруднення атмосфери.

Вид діяльності	Масова частка в сумарному викиді всіх забруднюючих речовин за рік,%
Усі види транспорту	10 – 60
Виробництво пари, теплової та електричної енергії	10 – 15
промислові технології і процеси горіння	15 – 20
Спалювання відходів	5

Таблиця 2.4.

Основні джерела забруднення атмосферного повітря`

Група	Аерозолі	Газоподібні викиди
котли і промислові печі	Зола, сажа	NO2, SO2, а також СО, альдегіди (НСНО), органічні кислоти, бенз(а)пірен
Автомобільні двигуни	Сажа	СО, NO2 альдегіди, вуглеводні не канцерогенними, бенз(а)пірен
Нафтопереробна промисловість	Пил, сажа	S02, H2S, NH3, NOх, СО, вуглеводні, меркаптани, кислоти, альдегіди, кетони, канцерогенні речовини
Хімічна промисловість	Пил, сажа	Залежно від процесу (H2S, CS2, СО, NH3, кислоти, органічні речовини, розчинники, летючі речовини, сульфіди і ін.)
Металургія та коксохімія	Пил, оксиди заліза	SO2, СО, NH3, NOх, фтористі з'єднання, ціанисті сполуки, органічні речовини, бенз (а) пірен
Гірська промисловість	Пил, сажа	Залежно від процесу (СО, фтористі з'єднання, органічні речовини)
Харчова промисловість	Пил	NH3, H2S (багатокомпонентні суміші органічних сполук)
Промисловість будівельних матеріалів	Пил	СО, органічні сполуки

Таблиця 2.5