169577 (Источники техногенного загрязнения биосферы)

Источники техногенного загрязнения биосферы

Характеристика загрязнений

Современные объемы производства и его интенсификация, несмотря на усовершенствование технологии и техники очистки выбросов, повлекли за собой увеличение общей массы вредных веществ, вносимых в атмосферу. Возросла энерговооруженность производства и соответственно количество сжигаемого топлива и образующихся дымовых газов: считается, что выработка электроэнергии и объем промышленного производства удваиваются каждые 7-10 лет.

Таблица 1.Структура и объем отходов производства в мире, млн т

В атмосферу выбрасывается ежегодно 200 млн т оксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 50 млн т оксидов азота, более 50 млн т различных углеводородов и 20 млрд т С0₂. За последние десятилетия потребление минеральных и органических сырьевых ресурсов резко возросло: в 1913 г. на одного жителя Земли ежегодно расходовалось 5 т минерального сырья, в 1940 г. - 7,4, в 1960 г. - 14,3, а в 2000 г. потребление может достичь 40-50 т. Соответственно возрастают и объемы отходов промышленного и коммунально-бытового происхождения.

Анализ данных о состоянии окружающей природной среды РФ показывает, что суммарное количество выбросов в атмосферу от промышленных источников в 1991 г. составило около 32 млн т вредных веществ. Из них около 9,2 млн т падает на диоксид серы, около 3 млн т - на оксиды азота, около 7,6 млн т - на оксид углерода, около 3,5 млн т - на углеводороды, около 1,7 млн т - на летучие органические соединения, около 6,4 млн т -на твердые вещества. В выбросах содержатся специфические ВВ с достаточно высокой токсичностью: сероуглерод, фтористые соединения, бензопирен, сероводород и др. Их количество не превышает 2% от общей массы выбросов.

Общее количество взвешенных частиц, поступающих в атмосферу в результате многообразной деятельности человека, становится соизмеримым с количеством загрязнений естественного происхождения. Следует отметить, что наблюдения за состоянием атмосферного воздуха в стране за период 1988 -1996 гг. свидетельствуют о снижении средних концентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, сажи, сероводорода вследствие спада производства и закрытия ряда предприятий. Проведенный в 1990 г. анализ состава промышленных выбросов и автотранспорта в 100 городах СССР показал, что 85% общего выброса вредных веществ в атмосферу составляют сернистый газ, оксиды углерода и аэрозольная пыль. Половина оставшихся 15% специфических вредных веществ приходится на углеводороды, другая половина - на аммиак, сероводород, фенол, хлор, сероуглерод, фтористые соединения, серную кислоту.

Загрязнение биосферы - результат выбросов загрязняющих веществ или некоторых видов энергии из различных источников. Загрязнители могут иметь естественное и искусственное происхождение. По своему физическому состоянию, например, загрязнители атмосферы делятся на твердые, жидкие, газообразные и комбинированные. От общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ газы составляют около 90%. По оценке ВОЗ, из более чем 6 млн известных химических соединений практически используется до 500 тыс. соединений. Из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. Причем любой химический загрязнитель атмосферы имеет порог действия.

К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в атмосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д.

Источники искусственного загрязнения - различные промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, утечки из газохранилищ и трубопроводов и т.д.

Атмосферные загрязнители подразделяются на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом их превращений. Например, поступающий в атмосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами образует капельки серной кислоты. При оценке загрязнения атмосферы учитывается период пребывания загрязняющих веществ в ней. В атмосферу одновременно могут поступать вещества, оказывающие на живые организмы сходное воздействие, то есть обладающие эффектом суммации вредного действия.

Все вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.0.07-76 по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные, ПДК менее 0,1 мг/м³; 2-й - вещества высокоопасные, ПДК 0,1-1 мг/м³; 3-й - вещества умеренно опасные, ПДК 1,1-10 мг/м³; 4-й - вещества мало опасные, ПДК более 10 мг/м³.

Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсионными фазами являются твердые или жидкие частицы. Обычно размеры частиц аэрозолей ограничивают интервалом 10^-7—10"³ см. Аэрозоли делятся на три группы. К первой относятся пыли - коллективы, состоящие из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде. Ко второй группе относятся дымы - все аэрозоли, которые получаются при конденсации газа. К третьей группе относятся туманы - коллективы жидких частиц в газообразной среде.

Сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 млн т частиц, из которых примерно три четверти приходится на долю выбросов промышленных предприятий.

Из многочисленных контаминантов атмосферы основными являются взвешенные частицы - аэрозоли различного состава, затем следуют сернистые соединения и оксиданты, то есть вещества, образующиеся в атмосферном воздухе в результате фотохимических превращений. Например, уже в 1975 г. в атмосферу во всем мире выбрасывалось около 100 млн т твердых веществ.

Особое значение пыли и других взвешенных частиц объясняется тем, что они загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в результате различных превращений газообразных веществ, выбрасываемых в атмосферу с образованием мелкодисперсных аэрозолей.

Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы:

1. По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания; б) вентиляционные выбросы - местные отсосы, вытяжки.

2. По месту расположения: а) незатененные или высокие; б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания; в) наземные - находящиеся у земной поверхности.

3. По геометрической форме: а) точечные; б) линейные.

4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.

Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

5. По дальности распространения: внутриплощадочные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений; внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации на территории жилой застройки.

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными.

Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу через специальные сооружения - газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс - выброс, поступающий в "атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.

Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные вещества, отводящиеся в гидросферу или литосферу, рассматриваются как сбросы. Сбросы разделяются на неорганизованные, если они стекают в водный объект непосредственно с территории промышленного предприятия, не оборудованного специальной, например, ливневой канализацией или иными устройствами для сбора, а также на организованные, если они отводятся через специально сооруженные источники - водовыпуски. Выпуски классифицируются по следующим признакам: по типу водоема или водотока; по месту расположения выпуска; по конструкции распределительной части; по конструкции оголовка или сбросного устройства.

Большую опасность представляет биологическое накопление и аккумуляция загрязняющих жидких веществ, выбрасываемых предприятиями. В городских сточных водах содержатся минеральные и органические загрязнения. Биогенные элементы - соединения азота и фосфора находятся в сточных водах в органической и неорганической форме.

Все перечисленные загрязнения могут находиться в грубодисперсном, коллоидном и растворенном состояниях. Большая часть органических загрязнений городских сточных вод находится в грубодисперсном и коллоидном состоянии.

По степени загрязнения и происхождению сточные воды можно разделить на следующие группы:

1) загрязненные; представляющие собой смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов;

1. условно-чистые воды от охлаждения оборудования, компрессорных и холодильных установок, вентиляционных устройств и т.д.;

1. хозяйственно-фекальные;

4) ливневые воды от мытья территории, автотранспорта и т.д..

Твердые отходы представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава: черные и цветные металлы, макулатуросодер-жащие и текстильные компоненты, отходы стекла, пластмассы, кожи, резины, дерева, камней, а также остатки непрореагировавшего твердого сырья, смолы, кубовые остатки от перегонки, различные осадки и шламы, отработанные катализаторы, фильтровальные материалы, адсорбенты, не подлежащие регенерации, общезаводской мусор и др. На удаление таких отходов производства затрачивается в среднем 8-10% стоимости производимой продукции. Для складирования твердых отходов московских предприятий ежегодно в Московской области выделяется 20 га земли. Транспортирование и складирование отходов ежегодно поглощает миллиарды рублей.

Условно предприятия можно разделить на три группы, учитывая их потенциальные возможности загрязнения биосферы. К первой группе относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов. Ко второй группе - предприятия с преобладанием механических технологических процессов. К третьей группе - предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.

Например, предприятия химической промышленности отличаются разнообразием токсичных газовых выбросов и жидких стоков. Главные из них - органические растворители, амины, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения, металлоорганические соединения, соединения фосфора, мышьяка, ртуть. Перечень некоторых опасных для окружающей среды отходов предприятий I группы представлен в табл. 2.

Таблица 2. Перечень некоторых опасных для окружающей среды отходов предприятий I группы

К числу отходов химической промышленности и производства минеральных удобрений относятся гипсосодержащие отходы, фосфорные шлаки, пиритные огарки, галитовые отходы и глинистые шла-мы, содовые плавы, отходы нефтехимии и др. Отвалы и шламохранилища, занятые отходами химических производств, занимают тысячи гектаров земли.

Крупнотоннажными гипсосодержащими отходами являются в первую очередь фосфо-, боро- и фторогипс, титаногипс, а также сульфогипс. В табл. 3 представлен химический состав фосфогипса.

Таблица 3. Химический состав в пересчете на сухое вещество,

масс. %

Фосфогипс - побочный продукт, получаемый при производстве ортофосфорной кислоты и минеральных удобрений - двойного суперфосфата, аммофоса и нитроаммофоски. Фосфогипс получают в виде шлама с влажностью до 55%, твердая фаза шлама содержит более 90% частиц размером менее 80 мкм.