Глава 2. Загрязнение атмосферы. Методы очистки газовых выбросов предприятий и транспорта

2.1. Источники загрязнения атмосферы и распространения загрязняющих веществ

В проблеме антропогенного воздействия на окружающую среду особое место занимает загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы сопряжено с рядом обстоятельств. Одно из них – частичная трансформация солнечного излучения при прохождении через атмосферу. Характер трансформации зависит от содержания в воздухе не только основных, но и малораспространенных газов, среди которых обычно выделяют метан и фреоны. Считается, что рост концентрации последних приводит к истощению озонового слоя и, как следствие, к увеличению числа заболевания раком кожи. Во-вторых, из-за высокой скорости движения воздушных масс загрязняющие вещества могут переноситься на большие расстояния, что приводит к загрязнению других компонентов биосферы. Кроме того, содержание в воздухе различных веществ, в том числе токсичных, приводит к накоплению их в человеческом организме. Действительно, в течение суток человек потребляет около 20 м³ (15 кг) воздуха. Учитывая это обстоятельство и зная примерное содержание химических элементов в городском воздухе, можно рассчитать их поступление в организм. В табл. 2.1 приведен пример такого расчета для трех наиболее токсичных металлов: свинца, ртути и кадмия.

Таблица 2.1

Поступление свинца, ртути и кадмия из атмосферного воздуха

Элемент	Содержание в воздухе городской среды, мкг/м3	Поступление в организм, мкг/сут
Свинец	0,2	4,0
Ртуть	0,0016	0,032
Кадмий	0,025	0,5

Широкое применение этих металлов в хозяйственной практике человека во многом обуславливает их присутствие в атмосфере промышленных центров и крупных городов. Эти и другие токсичные металлы могут поступать в атмосферу и из природных источников. Такими источниками загрязнений являются ветровая эрозия почвенного покрова, выносы с поверхностей морей и океанов, вулканическая деятельность, биологические процессы, лесные пожары, поступление вещества из космического пространства.

Однако антропогенные источники также становятся значимыми. Наиболее существенными среди них являются производство энергии, черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, автотранспорт, предприятия по производству строительных материалов.

Существуют большие трудности в оценках абсолютных величин антропогенных выбросов в атмосферу, что связано как с изменением объемов производств, происходящим по различным причинам, так и с постоянным усовершенствованием применяемых технологий и внедрением очистных сооружений. Поэтому все существующие расчеты подобного рода следует рассматривать как весьма ориентировочные, а вытекающие из них выводы требуют сопоставления с другими независимыми оценками, например результатами анализа геохимических индикаторов антропогенных эмиссий. При таком подходе важно иметь достаточно полную информацию о химическом составе сырья для различных видов производств и составе основных фаз выбросов. В отличие от факторов эмиссии, представляющих собой количество поступающих в атмосферу тех или иных загрязняющих веществ, приходящихся на единицу массы производимого продукта (исходного сырья), фазовый состав выбросов меньше зависит от используемых производственных технологий.

Хотя производства, связанные со сжиганием ископаемого топлива, являются одними из основных источников техногенного загрязнения воздушной среды (на долю тепловых электростанций приходится около четверти всех вредных выбросов), в данной главе основное внимание обращено на металлургическую, химическую и нефтехимическую отрасли промышленности.

Действительно, металлургические производства, будучи сосредоточены в крупных промышленных центрах с высокой плотностью населения, являются важным источником атмосферного загрязнения. Причем экологическая вредность предприятия черной металлургии зависит в основном от больших объемов производства. В цветной металлургии главную опасность представляют выбросы соединений высокотоксичных металлов, таких как свинец, ртуть, кадмий, цинк, а также большое количество обжиговых газов, содержащих соединения серы (преимущественно диоксид серы SO₂), фтор и его производные.

В табл. 2.2 приведены средние характеристики выбросов в атмосферу химических элементов при производстве цветных металлов.

Таблица 2.2

Средние характеристики выбросов химических элементов при производстве цветных металлов, кг/т металла

Элемент	Первичное производство			Вторичная переработка
	медно-никелевое	цинко-кадмиевое	свинцовое	медная	свинцовая
Мышьяк	3,0	0,591	0,363	-	-
Кадмий	0,2	0,5	0,005	0,004	0,0025
Медь	2,5	0,14	0,072	0,15	-
Ртуть	-	0,042	0,002	-	-
Никель	9,0	-	0,085	-	-
Свинец	3,09	2,54	6,36	0,134	0,77
Сурьма	-	-	-	0,003	-
Селен	-	0,0041	-	-	-
Цинк	0,845	15,72	0,11	1,61	0,30

Химическая и нефтехимическая промышленность также служат существенными источниками эмиссии вредных веществ в атмосферу. В табл. 2.3 представлены ориентировочные характеристики выбросов в атмосферу нефтеперерабатывающего предприятия.

Таблица 2.3

Выброс в атмосферу газов нефтеперерабатывающим заводом

Загрязняющее вещество	Выброс в атмосферу, тыс. т/год
	минуя очистные сооружения	после очистки
Углеводороды	190	0,520
Сероводород	0,64	0,002
Оксид углерода	219	0,600
Диоксид серы	115	0,310

Предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу пылью, содержащей неорганические и органические вещества, и различными газами (табл. 2.4).

Таблица 2.4