Воздействие электростанций

1.Кислотные осадки. Дождь, кото­рый выпадает в подветренной зоне по сосед­ству с угольными ТЭС, содержит кислоту, во лишь в 50-х годах выяснилось, что такие же дождь, снег и пыль выпадают на значитель­ном расстоянии от источников загрязнения воздуха. Это отмечено в Скандинавии, где со­гласно результатам недавних измерений кис­лотность осадков еще более увеличилась. На рис. 13.5 представлены изолинии средних зна чений рН в Скандинавии, которые построены по данным измерений, проводившихся в 1957 и 1970 гг.

Напомним, что водородный показатель (рН) раствора — это отрицательный десятич­ный логарифм концентрации ионов водорода в молях на 1 л раствора. Для чистой нейт­ральной воды рН будет в точности равен 7,0. В нормальном (незагрязненном) воздухе при­сутствует двуокись углерода, поэтому рН Дождевой воды должен быть несколько мень­ше (5,7). Значения рН, измеренные в 1957 г. в Скандинавии, почти не отличались от этой цифры. Но к 1970 г. и в последующий период

концентрация водородных ионов в дождевой воде заметно возросла. Не следует забывать, что уменьшение величины рН, например, c 5 до 4, соответствует росту концентрации водо­родных ионов в 10 раз. Самый кислый дождь, наблюдавшийся до сих пор, выпал в 1974 в Шотландии; значение рН равнялось 2,7 -

почти как у столового уксуса!

Полагают что кислые дожди способны вызвать це лый ряд отрицательных последствий, к числу которых относятся:

1.падение урожайности сельскохозяйствен­ных культур и уменьшение выхода деловой древесины;

2.снижение продуктивности пресноводных водоемов;

3.вынос питательных веществ из почвы или водных экосистем;

4.коррозия или ухудшение качества некото­рых материалов, находящихся на открытом воздухе.

2.Повышение влажности воздуха.

Тепло­вые электростанции, оборудованные брыз-гальными бассейнами или испарительными градирнями (см. гл. 8), выбрасывают в окру­жающую атмосферу большое количество во­дяного пара. Эта влага способствует образо­ванию туманов и обледенению зимой, а также повышению влажности атмосферного воздуха при любых условиях, лричем масштабы ее воз­действия довольно велики.

Высокая влажность воздуха, которая со­храняется непрерывно, оказывает влияние на климат в подветренной зоне; при этом страда­ют деревянные конструкции, меняются про­цессы развития растений, выщелачиваются минеральные вещества из почвы.

Если полу­чит развитие тенденция к сооружению сухих градирен на новых энергетических объектах, эти проблемы отпадут сами собой. В сухих градирнях теплота рассеивается за счет излу­чения и конвекции, а не испарения. Однако если охлаждающая вода будет и впредь про­пускаться через испарительные градирни, жи­телям многих населенных пунктов, располо­женных по соседству с мощными электростан­циями, в ближайшем десятилетии придется не­легко.

3.Первичные загрязнители воздуха:

Окись углерода,

углеводороды,

твердые частицы,

окислы серы,

окислы азота

Неко­торые другие загрязняющие вещества по свое­му происхождению являются вторичными, т. е. образуются на основе этих первичных загряз­нителей

Структура первичных загрязнителей воздуха

Основные источники	Доля в общем количестве выбросов, %
	Окись углерода, СО	Углеводороды НС	Окислы серы, SOx	Окислы азота, NOx	Твердые частицы
Выбросы двигателей транспортных средств	58	52	--	51	3
Лесные пожары, вы­жигание раститель­ности	19	--	--	1	9
Испарение раствори­телей	--	27	--	--	--
Промышленное производство	11	14	20	1	51
Складирование твердых отходов	8	4	1	2	5
Стационарные источ­ники продуктов сго­рания (электро­станции)	2	2	78	44	26
Прочие источники	4	1	1	1	6

Из таблицы видно, что главную роль в вы­бросе первичных загрязнений играют средст­ва транспорта и стационарные источники про­дуктов сгорания.

Ниже рассматривается каждое из первич­ных загрязняющих веществ, определяется его воздействие на природную среду, а затем ана­лизируются вопросы, связанные с вторичными загрязнителями.

Окись углерода

1.Окись углерода (СО) не особенно вредна для растений, хотя есть данные об уменьшении фиксации азота в некоторых растениях, дли­тельное время подвергавшихся воздействию высоких концентраций СО.

2. Однако для живых существ, дышащих легкими, окись углерода может оказаться чрезвычайно вредной и даже ядовитой. Окись углерода примерно в 210 раз лучше поглощается кровью, чем кислород, так что, если в воздухе присутствуют оба газа, окись углерода поглощается гемоглобином в первую очередь и, соединяясь с ним, образует карбоксигемоглобин (СОНЬ); продуктом при­соединения кислорода к гемоглобину является оксигемоглобин (O₂Нb). Карбоксигемогло­бин связывает молекулы гемоглобина и пре­пятствует переносу оксигемоглобином кисло­рода от легких к тканям. Вследствие этого сердце и легкие вынуждены работать с боль­шей нагрузкой, а если в крови образуется много СОНЬ, наступает коматозное состояние, приводящее к смерти. Симптомы воздействия на здоровье человека при различных уровнях содержания СОНЬ в крови перечислены ниже:

Содержание СОНь Cимптомы

в крови¹, %

Менее 1… .Заметные симптомы отсутству­ют

2,5... Некурящие хуже различают

продолжительность интерва­лов времени

3..... У некурящих снижается остро­та зрения

5..... Устойчивое снижение способ­ности к восприятию, наруше­ние психомоторных функций

10..... Значительно уменьшается спо­собность крови к переносу кислорода

15..... Головные боли, головокруже­ние, повышенная утомляе­мость

35…. .Мелькание в глазах, звон в ушах, тошнота, рвота, сильное сердцебиение, мышечная слабость, апатия

40….. Коматозное состояние, приводящее к смерти

Кровь здорового человека очищается от оки­си углерода наполовину за каждые 3—4 ч; этот срок мало зависит от уровня насыщения. Отметим, что в организме женщины очищение происходит быстрее, чем в организме мужчи­ны,— вероятно, из-за меньшего количества крови.

Воздух, выдыхаемый некурящим, обычно содержит 2—3 млн^-1 СО. Однако у курильщи­ков, как принято считать, постоянное содер­жание СОНЬ в крови составляет 5 % по срав­нению с 0,5 % у некурящих. Эта цифра, пожа­луй, слишком занижена; во время курения она может возрасти чуть ли не до 15 %. Хроничес­кие курильщики сами создают в помещении, где они находятся, такой уровень загрязнения воздуха, который эквивалентен концентрации СО около 30 млн-¹.

Укажем, что фоновое со­держание СО в атмосфере составляет около 0,15 млн-¹ без учета поступления СО из источ­ников, перечисленных в табл. 13.1.

Углеводороды

Термин «углеводород» (НС) относится к весьма обширному классу органических соеди­нений, в состав которых входят только атомы водорода и углерода.

Эта формулировка пред­ставляется недостаточно исчерпывающей, по­скольку существует множество углеводород­ных соединений, которые считаются вторичны­ми загрязнителями, однако в их молекулах наряду с атомами водорода и углерода содер­жатся атомы других элементов, прежде всего азота и кислорода.

В связи с тем, что в атмо­сфере находятся самые различные углеводо­родные соединения, довольно трудно произве­сти количественную оценку уровня концент­раций и степени воздействия отдельных угле­водородов. Однако свыше половины всех молекул углеводорода, находящихся в атмо­сферном воздухе, — это молекулы метана. Вот почему стало общепринятой практикой опре­делять концентрацию в воздухе отдельно мета­на и отдельно остальных углеводородов, не принадлежащих к его ряду.

Предельные углеводороды — метан и чле­ны его ряда — сравнительно инертны в отно­шении их воздействия на здоровье (если они присутствуют в небольших количествах) и об­разования вторичных загрязнителей.

В то же время многие другие углеводороды, не являю­щиеся членами ряда метана, для здоровья опасны, даже если не происходит фотохими­ческих реакций. Это — соединения, принадле­жащие к ряду альдегида, бензола, кетона и этилена. Они вызывают раздражение глаз, ко­жи и расстройство дыхательных органов. Ес­ли речь идет о бензоле, то его концентрация в атмосфере менее 25 млн^-1 может вызвать ра­ковое заболевание.

Взвешенные частицы

. Обычно пылинками называются частицы, диаметр которых превышает 10 мкм, хотя нелегко провести грань между пылинка­ми и взвешенными (аэрозольными) частица­ми.

Степень воздействия частиц, попавших в организм человека через дыхательные пути, зависит от химических свойств частиц, их гра­нулометрического состава в воздухе, а также от эффективности, с которой химические ве­щества, содержащиеся в частицах, подверга­ются экстракции при отложении частиц в ды­хательных органах.

Различные химические элементы по-разно­му влияют на организм человека — одни со­вершенно безвредны, другие токсичны. Мно­гие металлические микроэлементы, которые присутствуют в окружающей среде, представ­ляют собой системные яды. Отдельные эле­менты могут вызвать заболевания легких (на­пример, силикоз). Считается, что при опреде­лении степени токсического действия взве­шенных частиц решающее значение имеет их размер. Токсический эффект обычно возраста­ет с уменьшением диаметра частиц.

Экстракция токсических веществ из частиц происходит более активно, если частицы по­падают в легкие, чем если они задерживаются в верхних дыхательных путях. Из рис. 13.9 видно, что большинство крупных частиц оста­ется в носоглотке, бронхах и трахеях, а самые мелкие оседают преимущественно в легких, где причиняют наибольший вред организму.

Во всех этих случаях в воздухе присутствовала также двуокись, серы (SO₂) хотя ее концентрация не измерялась. Ввиду того, что возможен эффект синергизма (совместного действия): SO₂ и твердых частиц не следует слишком переоценивать достоверность этих данных.

Взвешенные в воздухе частицы рассеивают и поглощают солнечный свет, образуют дымку, ухудшают видимость.

Окислы серы

Двуокись серы (SO₂) и трехокись (SO₃) поступают в воздушный бассейн (в соотноше­нии примерно 30: 1) при сжигании органичес­ких топлив. В результате реакции обоих этих веществ с атмосферной влагой образуется серная кислота.

Серная кислота и двуокись серы вредны для здоровья, так как вызывают сужение брон­хов и воспаление их слизистой оболочки.

До­вольно трудно выделить воздействие каждого из этих соединений изолированно, поскольку в загрязненной атмосфере они почти всегда присутствуют вместе. Серная кислота приво­дит к возникновению кислотного тумана, а для этого необходимо появление ядер конден­сации. В результате SO₂ и твердые частицы производят синергетическое (совместное) действие; зто значит, что суммарный эффект воздействия превышает действие, оказываемое каждым компонентом в отдельности.

В результате совместного действия SO₂ и твердых частиц весьма трудно дать отдельную количественную оценку влияния SO₂ на здо­ровье.

Вместо этого лишь отметим, что яри значениях СИЗ от 50 до 100 чаще повторяются и тяжелее протекают респираторные забо­левания среди детей и престарелых; известны случаи смерти людей, страдавших бронхи­том.

выше.

Окислы азота

Окись и двуокись азота (NО) и (NO₂), на­ряду с другими его окислами, образуются при сжигании различных топлив; доля NO₂ в об­щем количестве окислов не превышает 0,5%.

В атмосфере окись азота постепенно превра­щается в NO₂, хотя этот процесс протекает более интенсивно в присутствии других приме­сей и под действием солнечного света.

В нормальной, незагрязненной атмосфере массовые концентрации NO и NO₂ равны со­ответственно 2 и 8 мкг/м³.

Как известно, N0 безвредна при нормальных концентрациях, да­же если воздух загрязнен. Напротив. NO₂ в высшей степени вредна, и при достаточно большой концентрации ее воздействие может оказаться смертельным.

Как NO, так я NO₂ влияют на жизнь растений: скорость их роста замедляется, урожайность падает.

Эти окислы также воздействуют на текстильные изделия, вызывая потускнение красок, повреждение хлопковых и нейлоновых волокон.

Двуокись азота поглощает солнечное из­лучение главным образом в синей области спектра, поэтому пропущенный свет кажется красноватым.

Окись азота — бесцветный газ, двуокись имеет красновато-бурый цвет. В ре­зультате пелена сильно загрязненного воздуха, нависшая над городом, имеет хорошо всем знакомый цвет ржавчины.

С точки зрения проблем, относящихся к состоянию воздушного бассейна, представляет интерес не столько вредное воздействие самих окислов азота, сколько воздействие вторичных загрязняющих компонентов, которые образу­ются в результате реакций с участием этих окислов Имеется много различных веществ, известных под общим названием оксидантов; о них будет рассказано ниже.

Загрязнение воздуха в помещениях

Прежде чем перейти ко вторичным загряз­няющим веществам, рассмотрим один из ас­пектов загрязнения воздуха, который лишь недавно приобрел актуальность; это—-загряз­нение воздуха в помещениях. Когда в США внезапно началась кампания за экономию энергии, многие решили сделать свои дома герметичными, чтобы уменьшить инфильтра­цию воздуха, а значит, и сократить расходы на отопление помещений и увлажнение воздуха (об этом говорилось в гл. 11). Каким же ока­зался результат? Во многих зданиях суточная кратность воздухообмена не достигает 0,2; воз­дух внутри помещений до такой степени за­грязнен, что им вредно дышать. По сути дела, в домах с недостаточной вентиляцией качест­во воздуха может быть хуже, чем качество на­ружного воздуха, предусмотренное федераль­ными стандартами!

Наибольшее значение имеют четыре основ­ных загрязнителя: радон, окись углерода, твердые частицы и органические вещества.

Радон в форме изотопа ²²²Rn — это благо­родный газ, который образуется при радиоак­тивном распаде урана. Радон — радиоактив­ный элемент, являющийся источником α-излучения. Изотоп ²²²Rn обладает периодом полураспада 3,8 сут, однако продукты распада также радиоактивны и испускают α -лучи. Ча­стицы— продукты распада легко пристают к частицам домашней пыли и вместе с ними по­падают вдыхательные пути. Как описано в гл. 14, ингалированные радионуклиды гораздо опаснее для организма, нежели внешнее облу­чение. Эпидемиологические исследования по­казывают, что шахтеры урановых рудников в большей степени подвержены риску заболева­ния раком легких, поскольку они вынуждены вдыхать пыль, насыщенную радоном. Химиче­ски инертный газ радон — радиоактивный до­черний продукт распада радия, одного из до­черних продуктов распада урана. Если в зда­нии не слишком много элементов конструкции из бетона и кирпича, присутствие в воздухе радона не вызовет никаких проблем. Если вентиляция кирпичного или каменного здания слаба, фоновый уровень радиации может воз­расти втрое из-за того, что в строительных материалах накапливается радон, образую­щийся при распаде урана. В подобных случае ях необходимо принять все меры для обеспе­чения достаточно эффективной вентиляции, даже если придется увеличить расходы на отопление помещений и увлажнение воздуха.

.

Твердые частицы, о которых выше было сказано, что они способны увеличивать за­грязнение воздуха в помещениях, — это глав­ным образом волокна асбеста. В жилых до­мах и школьных зданиях асбест давно приме­няется в качестве теплоизоляционного мате­риала, и столь же давно все знают, что существует прямая причинная связь между использованием асбеста, с одной стороны, и возникновением респираторных заболеваний и рака легких — с другой. Наблюдается так­же совместный эффект асбестовых волокон и табачного дыма. Вероятность того, что куря­щие рабочие предприятий асбестовой промыш­ленности заболеют раком, в 92 раза выше, чем вероятность заболевания некурящих»

Наконец, есть много органических веществ, имеющих непосредственное отношение к рас­сматриваемой проблеме. Самые крупные не­приятности доставляет формальдегид. Это ор­ганическое соединение входит в состав дре-весно-стружечных плит, макулатурного карто­на и теплоизоляции из мипоры — пенопласта, получаемого из мочевиноформальдегидной смолы. Присутствие формальдегида обычно обнаруживается в зданиях, особенно в мобиль­ных жилищах. При концентрации формальде­гида менее 1млн^-1 могут появиться следующие симптомы: сильное слезоточение, раздражение носоглотки, гортани и легких, головокружение, кожная сыпь, головные боли, чувство усталости, общее недомогание.