3. Основные загрязнители атмосферы

Загрязнитель атмосферы №1 – термохимические процессы в энергетике, или ТЭС – тепловые электростанции.

Основные химические реакции теплоэнергетических процессов, приводящие к загрязнению атмосферы углекислым газом, представляют собой реакции горения:

С+ O₂  СO₂

C_nH_m+ O₂  n CO₂ +0,5m H₂O

При этом идут следующие попутные процессы:

• термическое окисление азота;

• окисление примесей из топлива (например, серы);

• высвобождение примесей.

Использование в ТЭС разных видов топлива приводит к разным по величине выбросам вредных веществ (табл. 5). Использование в качестве топлива природного газа дает наименьшее количество загрязняющих веществ в атмосферу. В среднем в топливной теплоэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей (кроме того присутствует тепловое загрязнение окружающей среды).

Таблица 5

Удельные выбросы в атмосферу ТЭС мощностью 1000 мВт

на разных видах топлива (г/кВт-ч)

Выбросы	Топливо
	Уголь	Мазут	Природный газ
Частицы СО NOх SO2	0,4–1,4 0,3–1,0 3,0–7,5 6,0–12,5	0,2–0,7 0,1–0,5 2,4–3,0 4,2–7,5	0–0,05 – 1,9–2,4 0–0,02

Загрязнитель атмосферы №2 – ДВС – двигатели внутреннего сгорания, исбользуемые главным образом в автомобильном транспорте.

ДВС – один из основных (после ТЭС) источников загрязнения атмосферы, 50 % загрязнений в воздухе капиталистических стран исходит от автомобилей. Число ДВС в мире давно превысило 1 млрд., из них 670 млн. – автомобили, остальное – другие виды транспорта, сельхозмашины, военная техника, малая моторная техника, стационарные ДВС. 80% автомобилей составляют легковые автомобили.

Из ~3,3 млрд. т нефти, добываемой сейчас в мире, ~1,5 млрд. т (45%) используется всеми видами транспорта, в том числе ~1,2 млрд. т – легковыми автомобилями.

Было время, когда регулировщик в Лондоне за день получал дозу вредных веществ, эквивалентную 100 выкуренным сигаретам.

Обмен веществ «среднего» легкового автомобиля с карбюраторным двигателем, при расходе горючего 8 л на 100 км включает:

• сжигание 1 кг бензина, что требует потребления 13,5 кг воздуха;

• выброс 14,5 кг отработанных веществ (соответствующий выброс дизельного двигателя несколько меньше).

Выхлоп ДВС содержит более 170 вредных компонентов, из которых 160 – углеводороды (табл. 6). Общая масса загрязнителей – около 270 г на 1 кг сжигаемого бензина (340 млн. т выбрасывают все легковые автомобили мира, грузовые автомобили, автобусы – доводят количество выбросов до 400 млн. т).

Таблица 6

Основные компоненты отработанных газов автомобиля (объемные %)

Компоненты	Двигатели
	карбюраторные	дизельные
N2 O2 Н2О СO2 СО NOх CnHm Альдегиды Частицы, г/м3 Бензапирен мкг/м3	72–75 0,3–0,8 3–8 10–14,5 0,5–1,3 0,1–0,8 0,2–0,3 0–0,2 0,1–0,4 10–20	74–76 1,5–3,6 0,8–4 6–10 0,1–0,5 0,01–0,5 0,02–0,5 0–0,01 0,1–1,5 до 10

Кроме этого:

• 1 автомобиль дает за 1 год около 10 кг резиновой пыли;

• окружающую среду загрязняют утечки горючего, масла;

• эксплуатации автомобиля дает металлическую и асфальтовую пыль;

• при сжигании этилированных бензинов в атмосферу выбрасывается свинец, так как в качестве антидетонатора в них используется тетраэтилсвинец.

При сравнении количества и состава выбросов от стационарных и подвижных источников (табл. 7) видно, что оксиды серы присутствуют главным образом в выбросах стационарных источников (ТЭС, промышленные предприятия), а углеводороды выбрасываются главным образом транспортными средствами.

Таблица 7

Выбросы в атмосферу 5 главных загрязнителей (по состоянию на 1998г, млн. т)

Загрязнители	Весь мир		Россия
	Стационарные источники	Транспорт	Стационарные источники	Транспорт
Твердые частицы Оксид углерода Диоксид серы Оксиды азота Углеводороды	57 177 99 68 4	80 200 0,7 20 50	2,4 3,6 5,4 1,5 1,0	3,7 9,3 0,04 2,4 1,4

Наибольшая загрязненность атмосферы приурочена к индустриальным регионам. Около 90 % выбросов приходятся на 10% территории суши и сосредоточены в основном в Северной Америке, Европе и Восточной Азии. Это крупные промышленные города, сопровождаемые такими явлениями как пылевые купола, смог. В России это Норильск (2300 тыс.т./год), Магнитогорск (770 тыс.т./год), Липецк (640 тыс.т./год), Череповец (600 тыс.т./год), Новокузнецк (570 тыс.т./год), Нижний Тагил (550 тыс.т./год).

Россия в целом в настоящее время не является поставщиком вредных выбросов в атмосферу планеты, количество выбросов на одного жителя и на единицу площади значительно ниже, чем в США и Западной Европе. Зато значительно выше на единицу ВНП, что говорит об устаревших технологиях и низкой эффективности средств очистки.

Вклад различных отраслей промышленности России в загрязнение атмосферы (1998г):

• электроэнергетика – 29,1 %;

• цветная металлургия – 22 %;

• черная металлургия – 14,6 %;

• нефтедобыча – 9,3 %;

• нефтепереработка – 5,1 %;

• угольная – 3,6 %;

• машиностроение – 3,1 %;

• стройматериалы – 2,7 %;

• химическая – 2,6 %;

• деревообработка – 2,4 %;

• пищевая – 1,3 %;

• атомная – 0,7 %;

• легкая – 0,3 %.

Санитарно-защитные зоны, которыми отделяются от жилой застройки промышленные предприятия, загрязняющие атмосферу должны содержать зеленые насаждения и иметь размеры в зависимости от класса предприятий (табл. 8).

Таблица 8

Ширина санитарно-защитной зоны в зависимости от вида промышленного предприятия

Класс предприятия	Ширина санитарно-защитной зоны (м)
1. Черная металлургия 2. Машиностроение 3. Рыбные промыслы, свекло-сахарные заводы 4. Пищевая промышленность, спиртозаводы 5. Пищевая промышленность – молокозаводы	1000 500 300 100 50