1. Основные источники загрязнения атмосферы.

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ.

К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.

Искусственные источники загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Они способствуют поступлению в атмосферный воздух инородных, не свойственных естественным условиям газов и веществ. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90 % от общей массы выбрасываемых в атмосферу искусственных загрязняющих веществ.

Быстрый рост промышленности и транспорта в XX в. привел к тому, что выброшенные в воздух вещества не успевают рассеяться к моменту поступления в атмосферу новой порции загрязнения. Их концентрация увеличивается, и они становятся причиной вредных и даже фатальных последствий для биосферы. Загрязнение воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях.

С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами.

В целом в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 млн. т четырех главных загрязнителей: диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. Вклад наиболее промышленно развитых стран в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы - 12% Россия, 21 % США, по оксидам азота - 6% Россия, 20% США, по оксиду углерода - 10% Россия, 70% США.

Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами.

Радиоактивное загрязнение атмосферы особенно опасно для людей, животных и растений.

2. Диоксин, строение, образование, воздействие.

Название одного из диоксинов — «прародителя» всего семейства: 2,3,7,8-тетрахлородибензо-п-диоксин, сокращённо 2,3,7,8-TCDD. Химическая формула C₁₂H₄C_l4O₂.

И сточниками диоксинов являются предприятия почти всех отраслей промышленности, где используется хлор, но опаснее всего являются химические, нефтехимические и целлюлозно-бумажные заводы. Мусоросжигательные заводы, уничтожающие хлорированные отходы являются на сегодня одним из основных источников выбросов диоксиновых соединений в атмосферу.

Диоксины образуются только вследствие деятельности человека. Являются побочными продуктами производства пластмасс, пестицидов, гербицидов, металлов, бумаги. Образуются при сжигании мусора в мусоросжигательных печах (при нарушении правил захоронения промышленных отходов), на городских свалках, при сжигании синтетического автомобильного масла, покрытий и бензина, и т.п. Хлорирование воды - также весомый источник диоксинов.

Эффективное их разрушение возможно лишь при температурах выше 1150-1200 градусов Цельсия.

В биосфере диоксины сорбируются почвой, накапливаясь в её верхнем слое. Оттуда они быстро поглощаются растениями и почвенными организмами. Затем с овощами и фруктами, а также через птиц и животных попадают в организм человека. Особенность диоксинов - их способность к биоаккумуляции. С каждым промежуточным звеном концентрация диоксинов увеличивается.

Кратковременное воздействие на человека высоких уровней диоксинов может привести к патологическим изменениям кожи, таким как хлоракне и очаговое потемнение, а также к изменениям функции печени. Длительное воздействие приводит к поражениям иммунной системы, формирующейся нервной системы, эндокринной системы и репродуктивных функций. В результате хронического воздействия диоксинов у животных развиваются некоторые типы рака.

В связи с повсеместным распространением диоксинов все люди подвергаются его воздействию и имеют определенный уровень диоксинов в организме, который приводит к так называемой нагрузке на организм. Нынешнее обычное фоновое воздействие, в среднем, не имеет последствий для здоровья человека. Однако из-за высокого токсического потенциала этого класса соединений необходимо принимать меры для снижения уровня фонового воздействия.

3. Нормирование атмосферных загрязнений. Рассеивание вредных выбросов в атмосферу.

Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлены два норматива:

1) максимальная разовая предельно допустимая концентрация за 20 минут измерения (осреднения) - ПДК_м.р., мг/м³;

2) среднесуточная предельно допустимая концентрация, осредненная за длительный промежуток времени (вплоть до года) - ПДК_с.с., мг/м³.

ПДК вредного вещества в атмосфере - это максимальная концентрация, отнесенная к определенному периоду осреднения (20-30 минут, 24 часа, месяц, год), которая не оказывает ни прямого, ни вредного косвенного воздействия на человека и санитарно-гигиенические условия жизни.

При действии на организм одновременно нескольких вредных веществ, обладающих суммарным действием, сумма отношений фактических концентраций каждого вещества (С₁, С₂,... С_n) в воздухе и его предельно допустимой концентрации (ПДК₁, ПДК₂,... ПДК_n) не должна превышать единицу: С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂ +... + С_n / ПДК_n ≤ 1.

Гигиеническое нормирование сталкивается с существенными затруднениями организационного, технического и физиологического характера. Экологическая ниша человека неизменна, поэтому условие - концентрация загрязняющего вещества должна быть меньше или равна ПДК - должно соблюдаться в любых местах пребывания человека. Это означает, что для каждого вредного вещества устанавливается несколько максимальных разовых предельно допустимых концентраций в воздушной среде, классификация которых приведена на рис.

Наряду с предельно допустимыми концентрациями существуют временно допустимые концентрации (ВДК), иначе называемые ориентировочно безопасными уровнями воздействия (ОБУВ).

Для регулирования качества окружающей среды введен и строго контролируется предельно допустимый выброс (ПДВ), который является научно обоснованной технической нормой выброса вредных веществ из промышленных источников в атмосферу, определяемой на основе различных параметров источников, свойств выбрасываемых веществ и атмосферных условий.

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья и т.п. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.

Если атмосфера устойчива, в ней отсутствуют значительные вертикальные перемещения и турбулентное перемешивание. В такой атмосфере антропогенные загрязнители остаются в том месте, где они выброшены, т.е. вблизи поверхности Земли.

На рассеивание загрязнителей в атмосфере влияет конвективное и турбулентное перемешивание. Высота слоя перемешивания по высоте зависит от времени года, суток, топографии района. Чем больше слой перемешивания, тем ниже концентрация загрязнителей в атмосфере.

Высота конвективного слоя перемешивания определяется тепловой подъемной силой. Под воздействием солнечной радиации воздух у поверхности Земли нагревается и приобретает подъемную силу. Чем выше разница температуры воздуха по высоте (температурный градиент), тем больше ускорение, приобретаемое воздухом за счет подъемной силы.

4. Виды твердых отходов.

Все твердые промышленные отходы (ТПО) следует подразделить на следующие группы:

1. отходы металлоперерабатывающих производственных подразделений;

2. отходы металлургических производственных подразделений;

3. отходы стекольных и керамических производств;

4. отходы при производстве полимерных материалов синтетической химии (в том числе

отходы резины и резинотехнических изделий);

5. отходы из природных полимерных материалов (отходы древесины, картона,

целлюлозно-бумажные отходы, отходы фиброина, кератина, казеина, коллагена);

6. отходы отопительных систем;

7. волокнистые отходы;

8. радиоактивные отходы.

Твердые бытовые отходы (ТБО) после сепарации (если таковая целесообразна) следует

подразделять на следующие группы.

А. Отходы из природных материалов (ОПМ)

1. Пищевые (гниющие) отходы.

2. Отходы медицинских, лечебных, научно-исследовательских организаций, в том числе

хирургии и стоматологии, а также возможно отходы лечебных ветеринарных учреждений.

3. Полимерные отходы из природных материалов, в том числе отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные, оберточные материалы.

Б. Производственные отходы.

1. Металлические отходы.

2. Отходы отработанных химических источников тока (ОХИТ).

3. Бой стекла и стеклопосуды.

4. Отходы полимерных материалов синтетической химии, в том числе резина и резинотехнические изделия и все оберточные материалы и полимерная тара из продуктов

синтетической химии.

5. Радиоактивные отходы.

5. Способы очистки выбросов в атмосферу от твердых частиц.

В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы:

а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ — пыль, дым; жидкостей — туман;

б) газообразные и парообразные вещества.

К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Пыль – это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения – это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д. Основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК).

В соответствии с характером вредных примесей различают методы очистки газов от аэрозолей и от газообразных и парообразных примесей. Методы очистки по их основному принципу можно разделить на: механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции.

Механическая очистка газов включает сухие и мокрые методы. К сухим методам относятся:

• Гравитационное осаждение – основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах.

• Инерционное осаждение – основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода – быстрое истирание или забивание щелей.

• Центробежные методы очистки газов – основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны различных типов.

• Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани или через другие фильтрующие материалы. Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы. Фильтрация – весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества – сравнительная низкая стоимость оборудования и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации: высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.

Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальный метод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров является наиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, в особенности для газов, подлежащих охлаждению.