9.3. Антропогенное загрязнение

Антропогенное загрязнение является следствием многоплановой деятельности человека.

Этот вид загрязнения можно разделить на химическое, физическое и биологическое, а с учетом источников и причин на несколько разделов: транспорт, энергетика, промышленность, коммунальное хозяйство и др.

9.3.1. Транспорт, энергетика, промышленность

Транспорт. Одним из крупнейших загрязнителей воздуха является автотранспорт. Как известно, состав атмосферного воздуха тропосферы представляет смесь газов (%, по объему): азот – 78,09, кислород – 20,94, диоксид углерода – 0,03. В атмосфере в естественных условиях практически отсутствуют оксид углерода, сернистый ангидрид, углеводороды, сажа, свинец. Сегодня на земном шаре насчитывается более 300 млн автомобилей. Считается, что каждая машина с бензиновым двигателем, прошедшая 15 тыс. км, потребляет 4350 кг кислорода и образует большое количество выхлопных газов. Состав выхлопных газов представлен в таблице 11.

Таблица 11

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей; в % по объему (по Стадницкому и Родионову, 1988)

Компоненты выхлопных газов	Бензиновые двигатели	Дизельные двигатели
Азот	74,0-77,0	76,0-78,0
Кислород	0,3 -8,0	2,0-18,0
Пары воды	3,0-5,5	0,5- 4,0
Диоксид углерода	5,0-12,0	1,0-10,0
Оксид углерода	5,0-10,0	0,01-0,5
Оксиды азота	0,0-0,8	0,0002-0,5
Углеводороды	0,2-3,0	0,009-0,5
Альдегиды	0,0-0,04	0,001-0,009
Сажа, г/м²	0,0-0,04	0,1-1,1

Данные таблицы показывают, что в двигателях происходит существенное изменение атмосферного воздуха. В выхлопных газах бензиновых двигателей остается менее четверти кислорода атмосферы, в дизельных – около половины; в газах бензиновых двигателей содержание оксида углерода в 20-50 раз, оксида азота – в 1,6, углеводородов в 6-20 раз выше, чем в дизельных. Содержание сажи в выхлопных газах дизельных двигателей в 20-22 раза выше, чем в бензиновых.

Энергетика и промышленность. Тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу газы, содержащие оксиды серы и азота, золу, металлы. При сжигании угля с золой и отходящими газами некоторых элементов в окружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: магния – в 1,5 раза, молибдена – в 3,0, мышьяка – в 7,0, урана, титана – в 10,0, алюминия – в 15,0, ртути – в 50,0, лития, бериллия, стронция, циркония в сотни раз, галлия, германия в тысячи раз. Предприятия черной металлургии поставляют в атмосферу пыль, газы, включающие оксиды серы и металлов. На 1 т передельного чугуна приходится 4,5 кг пыли, 2,7-SO2 , 0,1-0,5 кг марганца. При этом в атмосферу поступают соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, ртути, редких металлов, смолистые вещества. На 1 т мартеновской стали выделяется 3000-4000 м³ газов (пыли 0,5 кг/м³), 60 кг СО и 3 кг SO2. Коксохимические производства загрязняют атмосферу пылью и смесью летучих соединений. Предприятия цветной металлургии выбрасывают запыленные газы, содержащие диоксид серы, фтористые газы и металлы. Из тонны пыли, выбрасываемой в атмосферу при плавке медных руд, можно извлечь 100 кг свинца и цинка.

В результате деятельности различных промышленных предприятий в Алтайском крае ежегодно выбрасывается более 1 млн т вредных веществ: твердых – 167 тыс. т, оксида углерода – 660, оксидов азота – 105, диоксида серы – 95, углеводородов – 116 тыс. т. Выходят напрямую в атмосферу кислоты, щелочи, эмульсии, смазочно-охлаждающие смеси и др. вещества (Лобанова, 1997).

Выбросы нефтепромышленности – углеводороды, сероводород и другие дурнопахнущие вещества (стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен). Загрязнение метаном в угледобывающей отрасли носит локальный характер, но с весьма тяжелыми последствиями. Промышленность строительных материалов выбрасывает пыль, фториды, диоксиды серы. Химическая промышленность загрязняет среду пылью, неорганическими и органическими веществами и различными газами. Все это может переноситься на большие расстояния и не только рассеиваться, но и концентрироваться в ряде случаев. Наибольшее загрязнение атмосферы приходится на долю оксидов углерода, соединений серы и азота, углеводородов и промышленной пыли. За год в атмосферу выбрасывается: 200 млн т оксида углерода, 20 млрд т диоксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 53 – оксидов азота, 250 – пыли, 50 млн т различных углеводородов.

Каждая отрасль, каждый источник связаны с выделением специфических примесей. Источники промышленного загрязнения воздушного пространства могут быть классифицированы по основным признакам.

По назначению: а) технологические, после неполного улавливания на установках (рекуперация, абсорбция); продувки аппаратов; б) вентиляторные отсосы от оборудования и общеобменные вытяжки.

По месту расположения: а) высокие, находящиеся в зоне недеформированного потока (трубы и другие установки, поднимающие примеси на высоту 2,5 здания; б) затененные – 2,5 и ниже высоты здания; в) наземные – технологическое оборудование, канализация и т.д.

По геометрической форме: а) точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы); б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна и т.д.).

По режиму работы: а) непрерывного действия; б) периодического действия; в) залповые – за короткий промежуток времени в воздух поступает значительное количество вредных веществ. Залповые случаются при авариях, сжигании быстрогорящих отходов на спецплощадках уничтожения; г) мгновенные – длятся доли секунды с выбросами на значительную высоту при взрывных работах.

По дальности распространения: а) внутриплощадочные – на территории промплощадки – при больших санитарных зонах, до жилого района загрязнители не доходят; б) внеплощадочные – есть опасность превышения ПДК загрязнения воздуха населенных пунктов на территории жилого района.

Контроль выбросов промышленными предприятиями.

Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» четко определяет такие меры охраны атмосферного воздуха, как установление санитарно-гигиенических норм ПДК, являющихся едиными для всей территории РФ, и ПДВ, характерных для данной территории. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями определяет ГОСТ 17.2.3.02–78, а методы разработки нормативов (ПДВ) и временно согласованных выбросов (ВСВ) – «Временная методика нормирования промышленных выбросов в атмосферу».

Величины ПДК разрабатываются специально уполномоченными государственными органами. Установление ПДК – длительный и сложный процесс, которому предшествуют многочисленные опыты на растениях и животных, проводимые в институтах АН РФ (ведущий – Институт общей и коммунальной гигиены). Сейчас установлены ПДК, измеряемые в мг/м³, для более чем тысячи соединений в воздухе. Почти в два раза больше ПДК, регламентированных для воды, размерность их – мг/дм³. Имеются соответствующие ПДК для почвы, пищевых продуктов.

Для воздуха различают максимально разовую дозу – ПДКам.р и среднесуточную – ПДКас.с (в дальнейшем индекс «а» будем опускать). Максимально разовая концентрация устанавливается из условия отсутствия рефлекторных реакций в организме при действии в течение 20 мин., среднесуточная – при круглосуточном действии. По величине ПДК различают четыре класса опасности вредных веществ, причем самый опасный – первый (для него обычно нет различия в ПДКм.р и ПДКс.с.).

Научно обоснованные нормы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем нормативов для всех источников выбросов – от стационарных до передвижных (транспортных). Такими нормативами являются ПДВ. Это – максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы концентрацию этого вещества С i , не превышающую ПДК, с учетом фонового (существующего) загрязнения С фi, и эффекта суммации веществ однонаправленного действия.

Концентрацию Сфi принимают по данным Центра санитарно-эпидемиологического надзора (ЦСЭН) в мг/м³; величину Сi в мг/м³ для данного природопользователя рассчитывают по определенным методикам, учитывая условия рассеивания и массу выбросов Мi в г/с. Та максимальная масса, при которой выполняется условие по ПДК, и будет ПДВi в г/c. При расчете веществ однонаправленного действия используют специальные таблицы и методику, разработанную Главной геофизической обсерваторией им. А. Воейкова. Однонаправленными вредными веществами являются, например, оксиды серы и азота или различные соединения серы.

Величины ПДВ, в зависимости от условий работы, пересчитываются из граммов в секунду на тонны в квартал (и год). Расчет ПДВ проводится либо самим природопользователем, либо организацией, имеющей на это лицензию. Для транспортных средств величины ПДВ устанавливаются соответствующими ГОСТами и ОСТами как в виде величин выбросов для данного стандартного испытания, так и в виде пробеговых выбросов на километр пути.