9. Кислотные осадки. Образование кислотных соединений при сжигании упаковки.

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей.

В результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу Земли поступают соединения азота, серы, хлора и некоторые другие элементы. В зависимости от состава топлива их может быть больше или меньше.

Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара должна иметь нейтральную реакцию, то есть рН 7. Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода (СО₂), и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6–5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Миллионы тонн диоксидов, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот. рН=7 – нейтральная среда, рН<7 – кислотная среда; рН >7 – щелочная среда.

Все больший ущерб кислотные осадки наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Снижение рН воды вызывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоема.

До определенного времени проблема кислотных осадков считалась региональной, связанной главным образом с развитием промышленности. Однако выбросы промышленных предприятий могут переноситься воздушными потоками на многие тысячи километров и вызывать кислотные осадки в странах, которые находятся на больших расстояниях от источников загрязнений. Заметим, что трубы теплоэлектростанций стали расти в высоту и достигают 250–300 м, даже 400 м, следовательно, выбросы в атмосферу рассеиваются на огромные территории.

Установлено, что на долю техногенных выбросов, связанных со сжиганием ископаемого угля, приходится около 60–79 % от их общего количества, на долю нефтепродуктов — 20–30 % и на остальные производственные процессы — оставшиеся 10 %. Около 40 % выбросов оксидов азота составляют выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автотракторной техники.

Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70–80 % обусловливают кислотность осадков, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.

10. Меры по снижению атмосферных выбросов при сжигании топлива и отходов упаковки.

Для защиты воздушного бассейна от воздействия вредными веществами, образующимися при сжигании топлива, применяют следующие меры: экологизацию технологических процессов; очистку газовых выбросов в атмосфере.

Экологизация технологических процессовпредусматривает создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ, замену местных котельных установок на централизованное тепло, предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ и т.д. Все более широко применяют частичную рециркуляцию, то есть повторное использование отходящих газов.

Сухие пылеуловители(циклоны, пылеосадительные камеры, фильтры и др.) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы — оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок2(рис.3.6,а). Далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса. Частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса1циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер4), откуда периодически удаляются. Очищенный газ по центральному патрубку3выбрасывается в атмосферу. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.

«Мокрые» пылеуловители(скрубберы) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Скрубберы обеспечивают 99 % очистки частиц размером более 2 мкм и, как все пылеуловители этого типа, незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов. «Мокрые» пылеуловители позволяют не только очищать газы, но одновременно охлаждать их и при необходимости утилизировать их теплоту.

Скрубберы— это высокие (до 30 м) башни, в которых запыленный газ вводится по касательной к стенке башни. В поток неочищенного газа через форсунки подается распыленная жидкость или пена. Очищенный газ отводится из верхней части аппарата, а вода с уловленной пылью собирается внизу скруббера.

Электрофильтры— наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0–99,5 %). Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли. Электроды требуют большого расхода электроэнергии — это их основной недостаток.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO₂, SO₂, и др.) подразделяются на группы: поглощение примесей путем применения каталитического превращения; промывка выбросов растворителями примеси (абсорбционный метод); поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикропористой структурой (адсорбционный метод).

С помощью каталитического методатоксичные компоненты промышленных выбросов превращаются в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Широко применяют палладийсодержащие и ванадиевые катализаторы. С их помощью происходит каталитическое досжигание оксида углерода до диоксида и диоксида серы до оксида.

Абсорбционный методоснован на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей, аммиака и др. устройство, в котором осуществляется процесс абсорбции, называется абсорбером.

Адсорбционный методпозволяет извлекать вредные компоненты с помощью адсорбентов — твердых тел с ультрамикропористой структурой (активированный уголь и глинозем, силикагель). Например, на АЭС широко применяется метод очистки технологических газов путем сорбции радиоактивных продуктов на угольных фильтрах — адсорбентах, которые позволяют надежно предотвратить загрязнение атмосферы при всех режимах работы АЭС.