11.4.3. Предотвращение химического загрязнения атмосферы

В настоящее время известно несколько путей предотвращения химического загрязнения атмосферы, основными из которых являются:

• повышение культуры эксплуатации автотранспорта, усовершенствование двигателей внутреннего сгорания, внедрение новых видов топлива и конструкций автомобилей;

• внедрение эффективных методов очистки промышленных газовых выбросов от вредных соединений;

• разработка и внедрение малоотходной и безотходной технологии;

• замена одного вида сырья или топлива на другое, экологически более чистое;

• строительство высоких дымовых труб;

• вывод вредных производств за пределы города;

• выращивание зеленых насаждений в черте города, населенного пункта, вдоль шоссейных дорог.

Существенное влияние на объем и состав вредных выбросов автотранспорта в атмосферу оказывает выбор топлива. Высокооктановые бензины для двигателей внутреннего сгорания содержат ряд компонентов, обеспечивающих высокое октановое число бензинов, однако при сгорании некоторых из этих компонентов образуется много вредных веществ. Содержание отдельных компонентов в автобензине регулируется стандартом на требования к качеству бензинов и стандартами на нормы и методы определения вредных примесей в отработанных газах автотранспорта. К сожалению, в отдельных странах эти стандарты не охватывают всего набора нежелательных компонентов автобензина.

За последние годы все большее значение как топливо для двигателей внутреннего сгорания приобретает сжиженный природный газ. При этом достигается существенная экономия нефтепродуктов. Стабильное газовое топливо хорошо смешивается с воздухом, что облегчает его полное сгорание. Количество вредных выбросов при работе двигателя на газовом топливе сокращается примерно в четыре раза.

Перевод двигателей внутреннего сгорания на сжиженный природный газ связан с рядом трудностей и неудобств. В этой связи большое значение в борьбе за рациональное использование атмосферного воздуха имеет увеличение доли автомобилей (как грузовых, так и легковых) с дизельным двигателем. Такой двигатель характеризуется более низким удельным расходом топлива (на 20-30 % меньше по сравнению с двигателем внутреннего сгорания), менее вредным составом выхлопных газов (дизельное топливо не содержит ТЭС, содержание оксида углерода в выхлопных газах значительно ниже).

Важным преимуществом дизельного двигателя по сравнению с двигателями внутреннего сгорания являются: более низкий (по сравнению с бензиновым двигателем) удельный расход топлива, большая доступность сырья (ресурсы дизельной фракции в нефти значительно превышают ресурсы бензиновой фракции), а также более низкий уровень затрат на производство дизельного топлива. Использование современной технологии непосредственного впрыска топлива Common Rail в сочетании с сажевыми фильтрами в современных дизельных двигателях обеспечивают уровень выброса вредных веществ в атмосферу на уровне современного экологического стандарта EURO 4.

При рассмотрении проблемы повышения качества автомобильных бензинов и снижения вредных выбросов в атмосферу автотранспортом особо следует выделить роль нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. В настоящее время в качестве основных компонентов высокооктановых бензинов используются катализаты процесса каталитического риформинга, бензины каталитического крекинга, изомеризаты с установок изомеризации бензиновой фракции н. к. - 62 °С,

изобутан и изопентан. Для повышения октанового числа бензинов в ряде стран в их состав вводятся добавки тетраэтилсвинца (ТЭС). Высокое содержание в высокооктановых компонентах бензинов каталитического риформинга ароматических углеводородов способствует повышению октанового числа бензинов, однако состав выхлопных газов резко ухудшается, в них появляется большое количество токсичных веществ. Повышенное содержание в бензинах каталитического крекинга олефинов С4-С6 приводит к образованию больших количеств вредных веществ и копоти. Очень ядовитые соединения свинца образуются также при сгорании ТЭС.

В целях улучшения состояния окружающей среды, снижения загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом в настоящее время во многих технически развитых странах введены новые стандарты на автобензин, полностью исключающие применение ТЭС и ограничивающие содержание ароматических углеводородов в бензине до 40 % и ниже. Выход из создавшегося положения был предложен нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностью. На смену такой токсичной добавке к бензинам, как ТЭС, пришли новые высокооктановые и в то же время экологически чистые соединения, такие как метил-7трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ). Применение этих кислородсодержащих соединений, получаемых на базе изобутана, изопентана и метанола, не только позволяет повысить октановое число автобензина и улучшить состав выхлопных газов, но и обеспечивает экономию нефти. В состав бензинов вводится до 10 % (мас.) новых соединений.

Большое значение в борьбе за чистоту окружающей среды имеет внедрение эффективных методов очистки промышленных газовых выбросов от вредных соединений.

Современные методы очистки промышленных газовых выбросов можно разделить на две группы: регенеративные и деструктивные. К регенеративным относятся методы, позволяющие отделить вредное вещество от основного газового потока без изменения его структуры. Выделенные соединения могут быть возвращены в процесс в качестве компонентов исходного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции или реализованы на сторону. К деструктивным методам относятся методы, в результате которых под действием окислительных реакций, температуры и давления вредные вещества изменяют свою структуру, разрушаясь до простейших соединений или превращаясь в нейтральное вещество.

В последнее время при обезвреживании газовых выбросов все большее распространение получает метод каталитического

окисления. Суть метода заключается в химическом превращении вредных соединений в безвредные на специальных катализаторах. Глубина превращения вредных соединений достигает 90-100 %.

Катализатор окисления должен обеспечивать достаточную глубину превращения, обладать высокой активностью и селективностью, механической прочностью и приемлемым сроком службы (не менее 6 месяцев). Важным фактором при выборе катализатора является его стоимость и технологичность использования.

11.5. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ

11.5.1. ЛЕС КАК ИСТОЧНИК ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

Как природный ресурс лес представляет огромную ценность для человека. Древесина находит широкое применение как строительный материал, как сырье для целлюлозно-бумажной, гидролизной и лесохимической промышленности.

Древесина - не единственное богатство леса. В лесу человек находит дикорастущие ягоды и грибы, орехи и плоды, лекарственные травы и т. п. В лесу обитает большое количество зверей и птиц, также представляющих для человека значительную ценность. Кроме того, леса - это "легкие" нашей планеты, источник большей части кислорода и поглотитель углекислого газа. Несмотря на это, лес издавна подвергался уничтожению -ради получения дополнительных сельскохозяйственных площадей, для получения золы, используемой в качестве удобрения; с целью получения строительных материалов. В результате за последние 500 лет существования человечества истребленными оказались 2/3 лесных массивов, в плачевном состоянии находятся многие существующие леса. Тенденция к увеличению вырубки леса наблюдается и в настоящее время.

Огромные и все возрастающие масштабы заготовки древесины в мире способствуют появлению ряда проблем, общих для всех стран. К числу таких проблем следует отнести:

возрастание потребности сохранения лесов как выполняющих функции защиты окружающей среды, социальные функции;

иссякание ресурсов древесины в удобных для разработки местах.

Лесосеки на новых местах часто характеризуются низким качеством древесины, неподходящим возрастным составом леса. Новые места, как правило, удалены от потребителей, что ведет

к увеличению транспортных расходов. В ряде случаев транспортные связи вообще отсутствуют.

По мере развития человеческого общества, активизации промышленной и хозяйственной деятельности тенденция к постоянному сокращению лесных массивов с целью получения дополнительных площадей для сельского хозяйства, строительства городов и промышленных объектов, а также получения деловой древесины не является единственным фактором, способствующим ухудшению состояния лесного хозяйства. Важную роль играет также состояние окружающей среды, высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха газовыми выбросами промышленности и транспорта.

Уже отмечалось, что в настоящее время в атмосферу ежегодно выбрасывается более 100 млн. т сернистых соединений, значительная часть которых взаимодействует с водяными парами и выпадает на землю в виде кислотных дождей. Часть таких дождей выпадает над территорией, занятой лесами. В зависимости от интенсивности этих дождей, концентрации кислот и периодичности выпадания, воздействие кислотных дождей на леса может оказаться различным: от снижения продуктивности лесов и усыхания хвои и листьев до гибели отдельных деревьев или целых массивов.

Среди сернистых соединений, присутствующих в атмосферном воздухе, особо следует выделить диоксид серы. Наиболее чувствительны к воздействию диоксида серы хвойные и лиственные леса. При содержании диоксида серы в воздухе, превышающем 0,25 мг/м3, в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои, усыхание сосны происходит за 2-3 года. Аналогичная судьба постигает и лиственные деревья при концентрации диоксида серы в воздухе 0,5-1 мг/м3.

Большой ущерб лесам наносят также диоксид углерода, который затрудняет дыхание растений, и фтористые соединения, затрудняющие фотосинтез. Результат в том и другом случае одинаков - снижение продуктивности.

Вредное воздействие газовых выбросов промышленности и транспорта особенно проявляется в тех случаях, когда леса расположены вблизи городов или промышленных объектов. Такие леса подвергаются постоянному интенсивному воздействию сернистых соединений, кислотных дождей, оксидов азота и углерода, фтористых соединений, углеводородов и пр. Состав вредных выбросов и формы их воздействия на лес в случае близости промышленных объектов определяются спецификой предприятия. Для пригородных лесов характерно усреднение состава вредных выбросов, усиление воздействия выбросов транспорта.

Рассматривая губительное воздействие городов, промышленности и транспорта на состояние лесного хозяйства, особо следует выделить роль химических и нефтехимических производств. В зависимости от специфики производств в атмосферу выбрасывается большое количество таких агрессивных веществ, как сернистые и азотистые соединения, оксид и диоксид углерода, фенол и ацетон, формальдегид, различные ядовитые растворители и химикаты, углеводороды и пр. Особую опасность для деревьев представляют предприятия, вырабатывающие хлор и его производные, в частности хлорорганические вещества. Постоянное воздействие на деревья хлорсодержащих соединений вызывает пожелтение листьев и хвои, гибель деревьев. Опасными для леса являются предприятия, на которых вырабатываются минеральные удобрения, а также серная, азотная и фосфорная кислоты. Главный вред деревьям в этом случае приносят кислотные дожди и непосредственно кислоты. В случае нефтехимических производств большую опасность для леса представляют фенол и формальдегид, различные растворители, углеводороды и пр.

В силу подвижности атмосферного воздуха вредное воздействие газовых выбросов на лесные массивы часто носит интернациональный характер. Передвигаясь с воздушными потоками в определенном направлении, газовые выбросы могут распространяться за пределы государства - виновника выбросов и оказывают вредное воздействие на леса, расположенные на территории других государств.

Законодательно вопросы рационального использования и охраны лесных ресурсов закреплены в Лесном кодексе Российской Федерации от 29.01.1997 г. № 22-ФЗ