Основная

1. Техника и технология защиты воздушной среды / В.В. Юшин, В.Л. Лапин, В.М. Попов, П.П. Кукин, Н.И. Сердюк, Д.А. Кривошеин, Н.Л. Пономарев, Ю.П. Ковалев. – М.: Высш. шк., 2005. – 392 с.*

2. Экология энергетики / Под общей редакцией В.Я. Путилова. М.: Издательство МЭИ, 2003. – 716 с.

3. Калыгин В.Г. Промышленная экология / В.Г. Калыгин. – М., Издательский центр «Академия», 2004. – 432 с.*

Дополнительная

1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. Клименко А.В. и Зорина В.М. М.: Издательство МЭИ, 2004. – 632 с. (Кн. 4).*

2. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций / А.И. Абрамов, Д.П. Елизаров, А.Н. Ремезов, А.С. Седлов, Л.С. Стерман, В.В. Шищенко; Под ред. А.С. Седлова. – М.: Издательствно МЭИ, 2001. – 378 с.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР^

1. Выбросы теплотехнологических установок промышленных предприятий и их влияние на окружающую среду

1.1. Атмосфера – основа жизни

Основными компонентами атмосферы являются азот, кислород, вода, аргон (табл. 1.).

Атмосфера земли (от греч. atmos  пар и сфера)  воздушная среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с нею.

Суммарная масса земной атмосфе­ры составляет 5,310¹⁸ кг.

Таблица 1  Средний газовый состав природной атмосферы (в сухом воздухе)

Компоненты атмосферы далеко не равномерно распределены в ней. Спе­циалисты, изучающие атмосферу, выделяют в ней несколько зон, распола­гающихся на различных высотах от Земли в зависимости от их температуры (рис. 1). Около 95 % массы воздуха приходится на внутренний слой – тро­посферу, простирающуюся вверх над поверхностью Земли примерно на 17 км. С увеличением высоты температура в тропосфере понижается.

Тропосфера (от греч. tropos  поворот и сфера)  нижний, основной слой атмосферы до высоты 8  10 км в полярных, 10  12 км в умеренных и 16  18 км в тропических широтах. В тропосфере сосредоточено более ¹/₅ всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.

Рис. 1. Атмосфера Земли

Огромные массы воздуха в тропосфере находятся в постоянном движе­нии, так как нагретый солнцем воздух поднимается и замещается холод­ным. Физические процессы, вызывающие эти перемещения воздуха в тро­посфере, являются ключевыми факторами, определяющими земные климат и погоду. Они также влияют на типы и распределение вредных химических веществ в тропосфере.

Второй слой атмосферы, располагающийся на высоте от 17 до 48 км, на­зывается стратосферой (рис. 1).

Стратосфера (от лат. stratum  слой и сфера)  слой атмосферы, лежащий над тропосферой от 8  10 км в высоких широтах и от 16  18 км вблизи экватора до 50  55 км. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с высотой от -40 °С (-80 °С) до температур, близких к 0 °С, малой турбулентностью, ничтожным содержанием водного пара, повышенным по сравнению с ниже- и вышележащими слоями содержанием озона.

Температура в этом слое сначала остается постоянной, а затем начинает повышаться с высотой. В стратосфере скон­центрирована основная часть атмосферного озона, и именно это обстоятель­ство обусловливает такое повышение температуры. Дело в том, что озон по­глощает ультрафиолетовые лучи Солнца, что и вызывает разогрев стратосферы. Озоновый слой содержит небольшое количество газообразного озона (О₃), который отфильтровывает около 99 % поступающей вредной ультрафиолето­вой (УФ) радиации.

Озон (от греч. ozon  пахнущий), О_{3 } аллотропная модификация кислорода. Газ синего цвета с резким запахом, t_кип  112 °С, сильный окислитель. При больших концентрациях разлагается со взрывом. Образуется из О₂ при электрическом разряде (напр., во время грозы) и под действием ультрафиолетового излучения (напр., в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца). Основная масса О₃ в атмосфере расположена в виде слоя  озоносферы  на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации на высоте 20  25 км. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от вредного влияния коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. В промышленности О₃ получают действием на воздух электрического разряда. Используют для обеззараживания воды и воздуха.

Ультрафиолетовое излучение  не видимое глазом электромагнитное излучение в пределах длин волн  =400  10 нм. Различают ближнее ультрафиолетовое излучение (400  200 нм) и дальнее, или вакуумное (200  10 нм). С уменьшением  коэффициент поглощения ультрафиолетового излучения большинства прозрачных тел растет, и при =105 нм прозрачных тел практически нет, в то время как коэффициент отражения материалов падает. Источники ультрафиолетового излучения  высокотемпературная плазма, ускоренные электроны, некоторые лазеры, Солнце, звезды и др.; приемники  фотоматериалы, различные детекторы ионизирующих излучений. Биологическое действие ультрафиолетового излучения обусловлено химическими изменениями поглощающих их молекул живых клеток, главным образом молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и белков, и выражается в нарушениях деления, возникновении мутаций и в гибели клеток. Малые дозы ультрафиолетового излучения оказывают благотворное действие на человека и животных.

Поглощая высокоэнергетическую УФ радиацию, стра­тосферный озон предохраняет также большую часть кислорода в тропосфере от превращения в озон. Ничтожное количество озона, которое формируется в тропосфере как компонент городского смога, губительно действует на рас­тения, дыхательную систему людей и других животных, а также на такие мате­риалы, как резина. Таким образом, наше здоровье зависит от наличия необ­ходимого количества «хорошего» озона в стратосфере и от отсутствия «плохого» озона в тропосфере.

На высоте более 50 км начинается мезосфера – зона, где температура опять понижается.

Мезосфера  слой атмосферы на высоте от 50 до 80  85 км, находящийся над стратосферой. Характеризуется понижением температуры с высотой приблизительно от 0 °С на нижней границе до  90 °С на верхней.

Практически все компоненты атмосферы содержатся в тропосфере, стратосфере и мезосфере в одинаковых соотношениях. Однако атмосфер­ное давление с высотой уменьшается, т. е. воздух по мере роста высоты становится все разреженнее.

В общем плане концепция загрязнения атмосферы включает значи­тельное число действий и явлений, ведущих к ухудшению исходного, при­родного качества ее. В Российской Федерации под загрязнением атмос­феры понимается изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей (ГОСТ 17.2.1.04–77). В более узком смысле, загрязнение ат­мосферы понимается как выброс твердых, жидких и газообразных загряз­няющих веществ. Так, в ФРГ загрязнением атмосферы считается прямое или косвенное введение в нее любого вещества в таком количестве, кото­рое воздействует на качество и состав наружного воздуха, нанося вред лю­дям, живой и неживой природе, экосистемам, строительным материалам, природным ресурсам – всей окружающей среде. Загрязняющие веще­ства – это те, которые оказывают отрицательное воздействие на окружа­ющую среду либо непосредственно после химических изменений в атмос­фере, либо в сочетании с другими веществами.

Загрязнение атмосферы – это не одна, а множество примесей к основ­ным компонентам воздуха. Более того, количество каждого конкретного заг­рязнителя сильно варьирует в зависимости от расстояния до его источника, направления ветра и погодных условий. Таким образом, состав и концент­рация смеси, воздействию которой мы подвергаемся, меняются изо дня в день, каждый час и от места к месту. Это означает, что последствия практи­чески никогда не вызываются единственным загрязнителем. Все они – результат комбинированного воздействия целой смеси загрязнителей.

В табл. 2 дана классификация загрязнения атмосферы и возникаю­щих при этом проблем в зависимости от высоты, расстояния и времени.

Таблица 2 – Классификация загрязнения атмосферы

Проблема	Масштаб			Компетенция организаций
	по региону	по высоте	по времени
Глобальная	Глобальный	Атмосфера	Десятилетия	Международных
Континентальная	Континентальный	Стратосфера	Годы
Государственная	Государственный		Месяцы	Государственных
Промышленного конгломерата	Обширный район. Малая зона	Тропосфера	Недели	Региональных
Города	Городской	Нижний слой до 500 – 1500 м	Дни
Локальная	Непосредственное окружение источника	Высота дымовой трубы	Часы

При оценке загрязнения атмосферы важен также период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней. В табл. 3 приведено среднее время жизни некоторых веществ в атмосфере.

Таблица 3 – Время пребывания в атмосфере некоторых веществ