Санитарно-экологические проблемы охраны атмосферного воздуха

Среди проблем охраны окружающей природной среды проблема охраны атмосферного воздуха занимает особое место. Это обусловливается несколькими причинами.

Во-первых, исключительной важностью атмосферного воздуха для всего живого на Земле.

Во-вторых, высокой чувствительностью атмосферы к антропогенным воздействиям и огромной подвижностью воздушных масс, с которыми могут переноситься вредные примеси.

Кроме того, необходимо подчеркнуть и сложность решения указанной проблемы. Например, если в городах для обеспечения чистой водой населения требуется подвергнуть высокой степени очистки сравнительно небольшой объем воды, то для обеспечения полной безопасности (безвредности) при дыхании необходимо в масштабах этого города обеспечить постоянную чистоту атмосферного воздуха, т. е. необходимо исключить (или снизить до минимальных пределов) выбросы всех возможных источников загрязнений в данном городе и решить проблему дальнего переноса загрязнений (из других городских зон и регионов).

Источники загрязнения атмосферы

Естественные (природные) Искусственные (антропогенные)

- космическая пыль

- пыльные бури - промышленность

- вулканизм - транспорт

- лесные пожары - теплоэнергетика

- выветривание - отопление жилищ

- разложение земных организмов - сельское хозяйство

В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения воздуха стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер

Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферы в современном мире являются:

1. Энергетика

2. Автомобильный и авиационный транспорт

3. Промышленность (особенно предприятия черной и цветной металлургии, а также нефтехимическая промышленность).

Значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

Известно, что из всех компонентов биосферы атмосфера обладает наибольшей способностью переносить возникшие в ней возмущения на большие расстояния. По этой причине атмосферные процессы являются основным механизмом превращения локальных воздействий человека на окружающую его среду в глобальные изменения природных условий.

Рассмотрим более подробно характеристики выбросов основных источников загрязнения атмосферного воздуха.

Автомобильный транспорт

Автомобили вследствие конструктивных несовершенств и дефектов эксплуатации выбрасывают в воздушный бассейн более 200 химических соединений.

Каждый легковой автомобиль ежегодно выделяет в воздух в среднем 800кг окиси углерода, 220кг углеводороводов и 40кг оксидов азота. При использовании этилированного бензина с выхлопными газами в атмосферный воздух поступает 25-75% содержащегося в нем свинца и диоксины. В настоящее время в нашей стране и во всем мире пытаются перейти на новый вид автомобильного топлива с более высоким октановым числом, что способствует снижению содержания окиси углерода в выхлопных газах. Однако окислы азота и свинец остаются активными компонентами выбросов. Дизельные двигатели выбрасы­вают в воздух также сажу.

Загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом в США, Японии и других развитых странах вышло на первое место, опередив промышленность и теплоэлектростанции. Есть все основания считать, что в крупных городах доля автомобильного транспорта в общем количестве вредных веществ антропогенного происхождения, выбрасываемых в атмосферу, будет возрастать и в XXI веке составит 90% от общего количества загрязнений.

Автомобильному транспорту, как источнику загрязнения воздушной среды присущ ряд отличительных особенностей.

Во-первых, численность автомобилей быстро увеличивается, а вместе с тем непрерывно растет и общий выброс вредных продуктов в атмосферу.

Во-вторых, в отличие от промышленных источников загрязнения, привязанных к определенным площадкам и, как правило, изолированных от жилой застройки санитарно-защитными зонами, автомобиль – движущийся источник загрязнения.

В-третьих, автомобильный выброс распространяется на уровне дыхания человека, и его рассеяние (разбавление) в условиях городской застройки затруднено.

Авиатранспорт

Значительно загрязняет атмосферу авиатранспорт. При взлете 4-моторный реактивный самолет оставляет позади себя шлейф ядовитых газов, по объему равный выхлопу 6800 автомобилей.

Один самолет при перелете на 1000км использует столько же кислорода, сколько потребляет один человек в течение года, выделяя соответствующее количество окиси углерода. Реактивный лайнер при перелете из Америки в Европу за 8 часов потребляет 35 тонн кислорода. Такое количество производят за то же время примерно 25 тысяч гектаров леса. Летящие на большой высоте самолеты выбрасывают окислы азота непосредственно в нижних слоях стратосферы, где они вступают в реакции, ведущие к разрушению озонового экрана планеты, защищающего ее от ультрафиолетового излучения солнца. Особенно велико загрязнение атмосферы вблизи аэропортов.

Теплоэлектростанции

Одним из мощнейших источников загрязнения атмосферного воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭЦ). При сжигании угля, нефти, мазута в атмосферный воздух выбрасываются двуокись углерода, окислы серы, азота, кальция и железа, сернистый газ, различные твердые частицы, содержащие мышьяк, селен, радиоактивные элементы. Крупные ТЭЦ выбрасывают в воздух большое количество золы, достигающее десятков тонн в сутки. Окислы азота при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных слоях атмосферы, образуют озон, увеличение концентрации которого в атмосферном воздухе городских территорий может приводить к увеличению заболеваний органов дыхания. Кроме того, в угле в небольших количествах содержится мышьяк, который выбрасывается при сжигании угля вместе с золой и взвешенными частицами. По некоторым оценкам, при сжигании угля в атмосферу ежегодно выбрасывается 1000-3000 тонн мышьяка, обладающего, как известно, канцерогенным эффектом. Кроме того, в летучей золе выбросов ТЭЦ, работающих на угле, присутствуют радиоактивные элементы.

Промышленные предприятия

Значительное загрязнение атмосферного воздуха происходит вследствие деятельности промышленных предприятий. Мощные очаги загрязнения создает металлургическая промышленность, особенно цветная металлургия.

В выбросах предприятий цветной металлургии присутствуют мышьяк, свинец, пыль, сернистый газ, фтористые соединения, окислы тяжелых металлов и ряд других примесей. Иногда они обнаруживаются на расстоянии 4-5км от источника образования.

Нефтеперерабатывающие заводы, предприятия химической промышленности являются источниками выбросов в атмосферу углеводородов. Особое значение имеет выброс полициклических ароматических углеводородов, в том числе канцерогена 3,4-бенз(а)пирена.

В выбросах химических заводов органического синтеза могут содержаться самые разнообразные по химической природе примеси в зависимости от технологии производства.

Источниками выбросов промышленных предприятий в процессе производства могут стать:

1. потери исходного сырья;

2. потери промежуточных продуктов;

3. потери конечных продуктов;

4. выбросы побочных примесей к сырью;

5. потери различных реагентов, применяемых для обработки основного сырья.

Кроме того, необходимо знать пути выбросов, по которым загрязнения от работы промышленных предприятий поступают в воздух:

1. Выброс хвостовых газов (газы, образующиеся в конечной стадии производства);

2. Выброс абгазов (абгазовые линии служат для стравливания избыточного количества газа и выравнивания давления в герметических емкостях)

3. Выбросы аспирационных систем (отсосы)

4. Выбросы вентиляционных систем

5. Выбросы с аэрационным воздухом (через аэрационные фонари, окна, дверные проемы)

6. Неорганизованные выбросы (возникают при погрузочно-разгрузочных работах, а также при испарениях технических жидкостей)