Экологические аспекты энергетики атмосферный воздух

=999,8 + 34,6 = 1034,4 r/c.

Выброс NOj, приведенный к SO^, подсчитывается по формуле

MZ. =1034,4-2 = 2068,8 г/с.

С у м м а р н ы й расчетный в ы б р о с 8 0 ^ + N 0 , из д ы м о в о й т р у б ы

447,6+ 2068,8 = 2516,4 г/с.

С учетом выбросов золы и, принимая во внимание тот факт, что ПДКз = ПДКзо^, суммарный выброс загрязняющих веществ составит

Минимальную необходимую высоту дымовой трубы с учетом рекомендаций п. 6.2 определяем по формуле

у0,5 V 1664(150-20)

Врассматриваемом примере решена задача по выбору дымовой трубы для изолированного источника загрязнения атмосферы при ряде принятых допущений.

6.8. ОЦЕНКА УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Вредные вещества, присутствующие в атмосфере в результате выбросов различными источниками, называют поллютантами. Антропогенные выбросы многих поллютантов в настоящее время соизмеримы с природными и сосредоточены, как правило, на относительно Малых площадях промышленных районов. Структура наиболее интересующих нас загрязнителей приведена в табл. 6.7.

Из табл. 6.7 видно, что главную роль в выбросе первичных загрязнителей играют транспорт и стационарные источники продуктов сго-

рания. Воздействие отдельных поллютантов на природную среду вкратце рассмотрено ниже.

Таблица б. 7

Оксид углерода в незначительной мере вреден для растений, хотя есть данные об уменьшении фиксации азота в некоторых растениях, длительно подвергающихся воздействию СО. Для живых существ оксид углерода является ядовитым, так как в 10 раз лучше поглощается кровью, чем кислород, и, соединяясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин (СОНв). Как известно, кислород в соединении с гемоглобином образует оксигемоглобин (О^Нв). Карбоксигемоглобин связывает молекулы гемоглобина и препятствует переносу оксигемоглобином кислорода от легких к тканям. Вследствие этого сердце и легкие вынуждены работать с большей нагрузкой, а если в крови образуется много СОНв, наступает коматозное состояние, приводящее к смерти.

Наиболее опасные для здоровья углеводороды принадлежат к ряду альдегида, бензола, кетона и этилена. Они вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, дыхательных путей и кожного покрова.

Диоксид серы может действовать и как восстановитель, и как окислитель. Кроме того, SO, вступает в фотохимическую или каталитическую реакции с дру1^ми веществами в воздухе с образованием трехокиси серы, серной кислоты и ее солей. Диоксид серы легко растворяется в воде и поглощается пылью и атмосферной влагой, образуя сернистую и

Таблица 6.9

Чувствительность растений к coдepжaнию•NOJ в атмосфере (опыты в лабораторной камере)

Частицы, образующиеся при сжигании топлива или в фотохимических процессах, состаляют основную долю частиц размером 0,1. . . 1,0 мкм. В табл. 6.10 приведены данные о реакции растений на различного рода загрязнения окружающей среды.

Таблица 6.10

Чувствительность растений к содержанию различных частиц в воздухе

Продолжение таблицы 6.10

В нашей стране разработан суммарный, или обобщенный, показатель вредности, определяемый как сумма относительных слагаемых вредности (табл. 6. 11), которые базируются на ПДК для соответсгвующих веществ. Это дает возможность проводить сравнительный анализ воздействия на окружающую среду различных видов органического топлива и конструкций котлоагрегатов. Значительное место в суммарной вредности выбросов занимает пятиокись ванадия, присутствующая в продуктах сгорания мазутов.

Мониторинг окружающей среды, проводимый многими странами мира, позволил определить функциональную связь между уровнем радиационного и химического загрязнения воздуха, воды, продуктов питания и обищм количеством заболеваний. Особенно сильно загрязнение окружающей среды влияет на рост онкологических заболеваний.

В настоящее время ведутся исследования, направленные на определение раздельного вклада радиационного и химического загрязнений в уровень как онкологических, так и других массовых заболеваний. Эти данные необходимы не только медицинским работникам. Они необходимы, например,- для расчетов экономического эффекта от

средств, вложенных в различные мероприятия, направленные на защиту окружающей среды. Пока только специалисты убеждены, что средства, вложенные в мероприятия по защите окружающей среды, могут давать прибыль. Поэтому борьба за снижение вредных выбросов предприятиями неэффективна.

Как же связаны между собой онкологические и другие заболевания и окружающая среда?

Основная концепция образования онкологических заболеваний— повреждение хромосом и ДНК.

Первоначально причиной повреждения генетического материала считались канцерогенные вещества. Канцерогены, поступающие в организм из внешней среды и синтезирующиеся в нем, встраиваясь в хромосомы и ДНК, вызывают их мутации.

С момента открытия ионизирующего излучения и постепенного углубленного изучения процессов его взаимодействия с живым и неживым материалом начался пересмотр взглядов на причины возникновения онкологических заболеваний.

Ионизирующая радиация обеспечивает деструкцию как коротких молекул (радиолиз воды), так и длинных (радиолиз углеводородов,

птидов белков). Эффект широко используется в различных промышленных технологиях.

Деструкцию живых тканей при радиационном воздействии наблюдали биологи, в частности прямое повреждение ДНК и хромосом. Но наиболее глубокой причиной, вызвавшей изменение взглядов на природу онкологических заболеваний, явились данные о количестве раковых заболеваний больших групп людей, получивших различные дозы облучения. Оказалось, что не существует безопасной (пороговой) дозы облучения и при любой, даже самой малой дозе облучения, риск возникновения раковых заболеваний пропорционален дозе облучения. Поскольку на всей поверхности земного шара присутствует ионизирующее излучение, у населения любой страны мира должны наблюдаться раковые заболевания. Уровень же онкологических заболеваний гю с транам и районам должен существенно отличаться, поскольку значения радиационного фона на территориях проживания отличаются в десятки раз. Так и есть в действительности.

Радиационная концепция возникновения раковых заболеваний оказалась более доказательной, чем канцерогенная, и была принята как более правдоподобная.

С позиций последней, однако, трудно объясни ть тот факт, что ионизирующее излучение увеличттвает вероя тность развития всех заболеваний, которые присущи природе человека. Ведь больитинство болезней тткак не связаны с наличием или отсутствием мутаций в генетическом материале (вирусные, например).

Не менее сложно объяснить, что при низких дозах облучения вероятность возникновения ракового заболевания на единицу поглощенной дозы выше, чем при средних и высоких дозах. В соответствии с радиационной концепцией должно быть наоборот. В крайнем случае вероятность заболевания на единицу поглощенной дозы должна сохраняться неизменной.

Для объяснения этих противоречий необходимо выяснить, что происходит с ионами или радикалами, образованными в живом организме вдоль треков быстрых электронов, порожденных ионизирующим излучением. Противоположно заряженные радикалы вновь соединяются случайным образом в нейтральные молекулы. Однако новые молекулы, образованные в организме не по его генетическому коду,

должны с высокой степенью вероятности оказаться чужеродными или канцерогенными, но с разной степенью канцерогенного эффекта.

Количество образованных радикалов пропорционально дозе облучения, определенной с учетом биологической эффективности излучения, а количество образованных (синтезированных излучением) канцерогенов пропорционально количеству радикалов. Следовательно, в организме существует функциональная зависимость дозы от концентрации канцерогенов.

Для экспериментального подтверждения существования такой зависимости не нужно контролировать изменение концентрации всех синтезированных в организме канцерогенов. Достаточно получить одно соотношение дозы от концентрации для канцерогена с высоким уровнем биологической активности. Поскольку количество образованных радикалов даже при низких дозах исчисляется триллионами, т. е. имеет место статистика больших чисел, количественные закономерности синтеза каждого канцерогена в организме выполняются с высокой степенью точности.

Наиболее убедительные данные по количественному изменению удельной концентрации канцерогенов в организме под воздействием ионизирующего излучения были получены в Беларуси в Институте проблем энергетики.

В экспериментах были выбраны два азотсодержащих соединения: нитрит-ион и нитрозодиметиламин (НДМА). Нитрит-ион является одним из радикалов, входящих в состав НДМА, т. е. его предшественником.

Измеряя содержание нитрит-ионов и НДМА в материале в условиях наличия и отсутствия ионизирующего излучения различной интенсивности и длительности воздействия, можно получить количественные зависимости дозы от удельной концентрации канцерогена для данного материала. В соответствии с международными требованиями были разработаны, испытаны и стандартизированы методики определения концентрации нитритов и НДМА в продуктах питания, воде, воздухе, тканях и крови организмов, и создана аппаратура, на которой реализованы эти методики.

Оказалось, что при равном стартовом количестве нитрит-ионов в необлученном материале (живом и неживом) концентрация НДМА возрастает с ростом дозы излучения, полученного этим материалом.