Теоретическая часть

1. Основные источники загрязнения атмосферы

Промышленные (топливно-энергетические, машиностроительные, газовые, нефтеперерабатывающие, угольные) предприятия и транспорт (авио-, автотранспорт, железнодорожный) являются основными источниками техногенного химического загрязнения окружающей среды. Так, среднегодовой выброс техногенных поллютантов от источников сжигания топлив составляет 250 млн т (газов и аэрозолей) в России, и около 1 трл т в мире [3], что превышает естественные выбросы от вулканов около 4 тыс. раз (вулканы в среднем за год выбрасывают в атмосферу Земли 90 млн т газов и 165 млн т мелкодисперсного тепла) [3]. Кроме того, часть техногенных поллютантов от продуктов сжигания топлив (бензапирен, тяжелые металлы, летучие органические соединения, формальдегид и др.) крайне агрессивна, чем от естественных выбросов (оксид углерода, азота, пыль) и оказывает мутагенное и канцерогенное воздействие. В настоящее время в Брянске промышленными предприятиями и автотранспортом в атмосферу было выброшено 43,44 тыс. т различных токсико-химических веществ, из них 13,71 тыс. т промышленными предприятиями, 29,73 тыс. т автотранспортом [3, 8].

Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и крупных промышленных центрах ограничено.

Основные загрязнения атмосферного воздуха промышленными предприятиями поступают от тепловых электростанций (около 30%), работающих на углеводородном топливе (уголь, мазут, природный газ, бензин, керосин, дизельное топливо и др.). Количество загрязнений определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основные химические вещества (поллютанты), выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива – оксид (СО) и диоксид углерода (СО₂), оксид (NO) и диоксид азота (NO₂), сернистый (SO₂) и серный ангидрид (SO₃), тяжелые металлы (Pb, Cd, Hg), формальдегид (СH₂O), фенол (C₆H₅OH), бензол (C₆H₆), углеводороды, в том числе внеконкурентный канцероген бенз(а)пирен С₂₀Н₁₂, несгоревшие частицы твердого топлива и др.

При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. Так, например, подмосковные угли имеют в своем составе 2,5-6,0% серы и до 30-50% золы. Дымовые газы, образующиеся при сжигании мазута, содержат оксиды азота, соединения ванадия и натрия, газообразные и твердые продукты неполного сгорания. Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO₂, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат два и более процентов серы.

При сжигании природного (неочищенного) газа в дымовых выбросах также содержатся оксид серы и оксиды азота. Следует отметить, что наибольшее количество оксидов азота образуется при сжигании жидкого топлива.

Современная ТЭС мощностью 2,4 млн кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу: 680 т SO₂ и SО₃ при содержании серы в топливе 1,7%; 200 т оксидов азота; 120-240 т твердых частиц (зола, пыль, сажа) при эффективности системы пылеулавливания 94 – 98%. Исследования показывают, что вблизи мощной электростанции, выбрасывающей в сутки 280-360 т SO₂, максимальные концентрации ее с подветренной стороны на расстоянии 200-500, 500-1000 и 1000-2000 м составляют соответственно 0,3-4,9, 0,7-5,5 и 0,22-2,8 мг/м³.

Автотранспорт вносит наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных наименований поллютантов и соединений, в том числе и канцерогенных. Нефтепродукты, продукты износа шин, тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют окружающую среду. В мировом балансе загрязнений, основная доля (54 %) приходится на автотранспорт, но в разных странах доля неодинакова и колеблется от 13–30 % до 60–80 %.