4. Промышленные источники загрязнения биосферы

По данным Д. С. Орлова мировой объем добычи полезных ископаемых достиг 650 млрд. т. Для их извлечения перемещаются сотни миллионов тонн вскрышных пород, грунта, почвы. При этом происходит образование огромного количества атмосферных выбросов, образование большого количества сточных вод, твердых отходов, вырубка лесов и нарушение огромных массивов почвенного покрова.

Горнодобывающая промышленность. При добыче сырья взрывным способом масса взрываемых пород достигает 2 млн. т, при этом в пылегазовом облаке поднимается до 250 т пыли, которое рассеивается в радиусе 2-4 км. Почва, прилегающая к карьерам, покрывается слоем пыли до 0,5 м, содержащей тяжелые металлы и на долгие годы теряет плодородие. При ведении добычи открытым способом нарушается ландшафт. Так, в Кузбасе образовались провалы глубиной до 30 м, тянущиеся более чем на 50 км, общей площадью 300 км².

50-80% горной массы перемещается в отвалы и шламохранилища, занимающие огромные территории плодородных земель.

Разработка месторождений приводит к обезвоживанию земель и водоемов прилегающих территорий, а карьерные и шахтные воды загрязняют водные объекты.

Металлургия и металлообработка. Производство чугуна и стали в стране сопровождается ежегодным образованием более 70 млн. т металлургических шлаков и выбросом в атмосферу SO₂, соединений Mn, As, P, Sb, Pb, паров ртути и редких металлов, цианистого водорода, смолистых веществ и др.

Цветная металлургия. Выбросы содержат оксиды азота, серы, токсичные пыли, мышьяк, свинец, фтористые соединения и др.

Тепловые электростанции, ТЭЦ и котельные установки. В качестве топлива используются уголь, нефть и нефтепродукты, газ – реже торф. Степень загрязнения воздуха продуктами сгорания зависит от вида и качества топлива и характера теплоизолирующей установки. Основными загрязнителями являются продукты полного сгорания (СО₂, зола, оксиды серы) и неполного - СО, сажа, углеводороды. Важную роль играют окислы азота (NO_X), образующиеся из азота воздуха при высоких температурах горения.

Особенно опасны, установки, работающие на угле. Например, тепловая электростанция, потребляющая ежемесячно 50 тыс. т угля, с содержанием 1% S, ежедневно выбрасывает в атмосферу 33 т SO₂ , способного при неблагоприятных метеорологических условиях превратиться в 50 т H₂SO₄, и 40-50 т золы, которая равномерно распространяется в радиусе 5 км.

Тепловые электростанции, потребляющие нефть, почти не выбрасывают золы, но зато выбрасывают в 3 раза больше SO₂.

Наиболее экологически чистым является газовое топливо. При его использовании не выделяется сажа, зола, очень мало соединений серы, оксида углерода. Основные загрязнители - окислы азота.

Кроме того, теплоэнергетика дает огромные массы твердых отходов – «хвосты» углеобогащения, зола, шлаки.

Автомобильный транспорт. В промышленно развитых странах основным источником загрязнения атмосферы является автотранспорт. Если в 1900 г. на планете насчитывалось около 6 тыс. автомобилей, то к началу ХХI века – 500 млн. Тюмень по количеству транспортных средств на 1000 жителей в 2008 г заняла 6 место среди городов РФ. Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы продуктами сгорания показана в табл. 4.1 и составляет в выбросах Западной Европы 35%, а в городах достигает 60 - 80%, в Тюмени, на долю автотранспорта приходится 80% вредных выбросов.

Таблица 4.1. Объем выбросов продуктов сгорания, млн. т/год

Продукты сгорания	Источники
	Автомобили	Электростанции, промышленность
Оксид углерода Углеводороды и другие органические вещества Оксиды азота Серосодержащие соединения Макрочастицы	59,7 10,9 5,5 1,0 1,0	5,2 6,4 6,5 22,4 9,8

В состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) входит около 200 различных компонентов. Наиболее вредными являются: оксиды азота, оксид углерода, не полностью сгоревшие углеводороды различного строения, твердые частицы, соединения свинца и серы, альдегиды, сажа, бензапирен и мн. др. По теоретическим расчетам для сгорания 1 кг топлива расходуется 200 л кислорода, т.е. в 2,5 раза больше, чем в течение суток вдыхает человек.

Величина выбросов вредных веществ зависит от конструктивных параметров двигателя, процессов подготовки и сгорания смеси, режима работы двигателя, его технического состояния и др. (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Средний состав отработавших газов двигателей

Компоненты	Проценты (объемные)
	Карбюраторные	Дизельные	Примечание
Азот	74 – 77	76 - 78	Нетоксичные
Кислород	0,3 – 8	2 - 18	
Водяной пар	3,0 - 5,5	0,5 - 4	
Диоксид углерода	5,0 – 12	1 - 10	
Оксид углерода	0,5 – 10	0,01 - 0,5	Токсичный
Оксиды азота	0 - 0,8	0,0002 -0,5	
Углеводороды	0,2 – 3	0,009 - 0,5	
Альдегиды	0 - 0,2	0,001 - 0,009	
Сажа	0 - 0,04 г/м3	0,01 - 1 г/м3	
Бензпирен	(10 - 20) · 10-6 г/м3	до 1· 10-5 г/м3	

По статистике в городах Европы на разных режимах выбросы составляют: на холостом ходу и на средних частотах вращения 35 % времени, на постоянных частотах вращения – 29%, с ускорением – 22%, с замедлением 14 %. При этом доля выбросов приведена в табл. 4.3.

Поэтому дизельные двигатели при хорошем техническом состоянии и правильном обслуживании меньше загрязняют атмосферу (табл. 4.4).

Таблица 4.3. Среднее процентное содержание токсичных компонентов

в отработавших газах

Компоненты	Режим работы двигателя
	Холостой ход и средняя частота вращения		Средняя постоянная частота вращения		Разгон		Замедление
	ИЗ	ДД	ИЗ	ДД	ИЗ	ДД	ИЗ	ДД
Оксид углерода	7,0	след	2,5	0,1	1,8	след	2,0	след
Углеводороды	0,5	0,04	0,2	0,02	0,1	0,01	1,0	след
Оксиды азота. чнм	30	60	1050	850	650	250	20	30
Альдегиды, чнм	30	10	20	20	10	10	300	30

Таблица 4.4. Количество токсичных компонентов ( г ),

выделяемых присгорании 1кг топлива

Компонент	Вид топлива
	Бензин	Дизельное топливо
Оксид углерода	465,59		20,81
Углеводороды	23,28	4,16
Оксиды азота	15,83	18,01
Ангидрид серный кислоты	1,86	7,8
Альдегиды	0,93	0,78
Сажа	1	5
Свинец	0,5	-
Всего	508,99	51,56

Контрольные вопросы

1. Почему выбросы автотранспорта наиболее опасны для населения?

2.Какие опасные вещества выбрасывает автомобиль От чего зависит величина выбросов автотранспорта?

3. Как зависит величина выбросов от скорости движения автомобиля?

4.Какие двигатели более экологичны?