Атмосферный воздух важнейший природный ресурс. Такие его составные части, как кислород, углекислый газ и азот участвуют во многих биологических циклах. Весь кислород атмосферы Земли проходит в кругообороте природных процессов через живое вещество биосферы примерно за 2000 лет. Круговорот кислорода в биосфере проиллюстрирован на рис. 2.2.

Кругооборот углерода, находящегося в атмосфере в виде СО2, начинается с поглощения его растениями при фотосинтезе. Биологический кругооборот углекислого газа происходит интенсивнее, чем кислорода. Скорость оборота через живое вещество биосферы составляет около 300 лет.

Общее поступление СО2 в атмосферу растет экспоненциально, увеличиваясь на 4-5 % в год. Рост концентраций углекислого газа может приводить к повышению температуры в нижнем слое атмосферы.

1.2.2. Классификация загрязняющих веществ (ГОСТ 17.2.1.01-76)

Нормативными документами (стандартами) установлена классификация выбросов загрязняющих веществ из источников загрязнения атмосферы по составу. Она не распространяется на выбросы, содержащие радиоактивные и

27

биологические вещества (радиоактивная пыль, сложные биологические комплексы, бактерии, микроорганизмы и т. п.).

Выбросы в зависимости от состава загрязняющих веществ классифицируются по следующим признакам:

агрегатному состоянию веществ в них; массовому выбросу (масса веществ, выбрасываемых в единицу време-ни).

В зависимости от агрегатного состояния загрязняющих веществ выбросы подразделяют на классы (табл. 2.3):

I – газообразные и парообразные; II – жидкие;

III – твердые;

IV – смешанные.

Выбросы по химическому составу делятся на группы, а в зависимости от размера частиц на подгруппы.

28

1.2.3. Характеристика основных загрязняющих веществ

В составе выбросов от ТЭС и котельных в атмосферу загрязняющих веществ с продуктами сгорания топлив наибольшую опасность представляют: сернистый и серный ангидриды, оксиды азота (моно- и двуокись), оксид углерода и углекислый газ, твердые частицы (сажа, зола), углеводороды, в том числе бензпирен).

Сернистый газ (SO2) бесцветный газ, определяющий запах дымовых газов. При концентрации в воздухе 0,3 1,0 ррм ощущается на вкус, при более

30

высоких концентрациях имеет резкий запах. Круговорот серы в биосфере приведен на рис. 2.3.

Содержание сернистых газов, как и пыли, в выбросах ТЭС зависит от вида топлива, его характеристик. Количество выбрасываемых газов в атмосферу определяется состоянием сероочистки. Содержание серы в мазутах, используемых ТЭС в РБ, составляет 2,5 3%. Серосодержание твердых топлив, разных углей изменяется в широких пределах от 0,2 0,4 % до 5 % и более.

При соединении сернистых соединений с парами воды образуются сернистая и серная кислоты. Этот процесс усиливается в пасмурную погоду (с образованием аэрозолей с последующим воздействием на организм человека и объекты окружающей среды). При соответствующих метеоусловиях серная кислота находится в атмосфере в виде капелек тумана либо выпадает на землю вместе с дождем. Известны формы негативного воздействия на окружающую среду в виде «кислотных дождей». При загрязнении воздуха сернистыми соединениями сверх допустимых пределов у людей проявляются легочные заболевания, обостряется хронический бронхит. Пагубному воздействию подвергается флора и фауна, здания и сооружения, водоемы. С ростом кислотности погибают обитатели водоемов, появляются грибы и бактерии – анаэробы, выделяющие углекислый газ, метан и сероводород. Подвергаются разрушениям металлические конструкции, бетонные сооружения; снижается урожайность, гибнут леса и т. п. В ряде стран последствия воздействия кислотных дождей достигли катастрофических размеров в части уничтожения лесов, повреждения исторических памятников культуры. В результате преобладания направления ветров с запада на восток на территорию нашей страны переносится значительное количество загрязняющих веществ из других стран. Эта проблема актуальна для многих стран Западной Европы, атмосферный воздух которых подвергается загрязнению за счет переноса их из других стран.

Смеси загрязняющих веществ более агрессивны, чем их составляющие в отдельности. Примером таких образований является смог, возникновение которого происходит при наличии в воздухе газов (сернистых соединений) и пыли (сажи). В нижних слоях воздуха при его застое и приземной инверсии, сопровождающейся ростом температуры снизу вверх, возрастают и устойчиво поддерживаются повышенные концентрации загрязняющих веществ. Существует разновидность смога, который создается в сухом загазованном воздухе из-за интенсивного воздействия на него солнечного облучения (фотохимический смог). Создается синеватая прозрачная дымка из новообразований, которые поражают дыхательные органы людей и животных и повреждают растения. В условиях смога концентрация сернистого газа в воздухе многократно в (100 200 раз) превышает допустимые значения. В литературе описаны случаи образования влажного смога (1952 г., Лондон), фотохимического смога лос-анджелесского типа, которые наблюдаются ежегодно в общей сложности 60 дней. Предрасположенность к образованию смогов при соответствующих уровнях выбросов загрязняющих веществ объясняется наличием физико-географических условий (горные котлованы и

31

др.). В Беларуси появление смогов не отмечалось и при создавшихся условиях маловероятно.

Оксиды азота. В составе выбросов загрязняющих веществ с продуктами сгорания топлив оксиды азота в основном представлены его моноокисью (NO) и в незначительном количестве двуокисью (NO2). Схема круговорота азота в биосфере приведена на рис. 2.4, 2.5. В атмосферном воздухе двуокись азота распадается с выделением атомарного кислорода с последующим образованием озона. При избытке озона в атмосфере появляются условия для образования смога. При наличии оксидов азота образуются нитраты и нитриты, которые оказывают отрицательное воздействие на человека и природную среду. Повышенное содержание оксидов азота в воздухе на уровне дыхания человека вызывает болезнь легких, нарушение витаминного обмена и т. п. Положение усугубляется тем, что на отечественных ТЭС дымовые газы не подвергаются очистке от оксидов азота. В то же время существует множество относительно малозатратных мероприятий, позволяющих технологическими методами существенно снизить уровень их выбросов в атмосферу.

Окись углерода (угарный газ). В составе выбросов загрязняющих веществ от ТЭС он содержится относительно в небольшом количестве. Основной источник загрязнения атмосферы окисью углерода – автотранспорт.

Окись углерода при воздействии на человека или животных ослабляет организм и ускоряет поражение различными заболеваниями. При отравлении окисью углерода характерна быстрая утомляемость, головная боль, одышка, нарушение сна, сердцебиение и т. п. В сочетании с некоторыми другими веществами вызывает повреждение растений. В природе постоянно происходит процесс самоочищения атмосферы от окиси углерода. Содержание угарного газа в атмосфере зимой выше, чем летом. В выбросах ТЭС при соответствующей организации процесса сжигания топлива содержание окиси углерода может быть сведено к минимуму. Круговорот углерода в биосфере приведен на рис. 2.6, 2.7.

32

в 1985 г. составило 0,34 %. При нынешних темпах использования органических топлив в ближайшие 50 лет прогнозируется повышение среднегодовой температуры на планете в пределах от 1,5 оС (близ экватора) до 5 оС (в высоких широтах).

Вто же время из-за увеличения запыленности атмосферного воздуха

рост содержания СО2 в нем не приводит к повышению его температуры, а скорее создает условия для ее понижения. Однако по мере снижения

запыленности атмосферного воздуха проблема снижения СО2 в нем будет обостряться. Международными организациями проводится соответствующая работа по правовому регулированию вопросов снижения выбросов в атмосферу углекислого газа с продуктами сгорания топлив.

Твердые выбросы. При работе пылеугольных и мазутных ТЭС в атмосферу выбрасывается пыль различного состава. При росте газовых выбросов дополнительно образуется пыль. Считается, что антропогенные загрязнения воздуха пылью не превышают 5 %. Однако по своему составу пыль достаточно опасна для человека, вызывая легочные и аллергические заболевания.

Вобщем объеме атмосферы пыль составляет ничтожно малую долю. В то же время основная часть загрязнения пылью сконцентрирована над

городами, суммарная площадь которых не более 2 % суши. Частицы пыли разносятся на большие расстояния. Загрязнение пылью населенных пунктов крайне неравномерное с преобладанием этого показателя для городской местности. Для энергетики РБ проблема пылеулавливания на ТЭС не является первоочередной из-за преобладания природного газа в качестве топлива. Для пылеугольных ТЭС она относится к числу актуальных, требующих постоянного внимания.

Углеводороды (разновидность бенз-(а)-пирен) относятся к чрезвычайно опасным загрязняющим веществам и появляются при неполном сжигании углеводородных топлив. Бенз-(а)-пирен является канцерогенным веществом, вызывающим раковые заболевания, устойчив к действию обычных окислителей, разлагается в условиях ультрафиолетового облучения. К наиболее распространенным углеводородам в составе продуктов сгорания топлив относится метан.

37