Источники образования выбросов в атмосферу
§1. Источники образования выбросов в атмосферу
Загрязнение атмосферы есть функция самых различных процессов, протекающих на земле – как естественных, так и антропогенных.
Естественное загрязнение имело место и до появления человеческих цивилизаций. Целый ряд явлений природы – лесные пожары, пыльные бури, извержения вулканов, газовые выделения из толщи земной коры – всегда будут характерны для некоторых районов планеты.
С увеличением популяции и концентрации населения в городах, индустриализацией и развитием транспорта на естественное загрязнение наложились антропогенные выбросы.
Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов (рис. 1).
Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными (источники 1–6), когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными) (источник 7 – автотранспорт). Кроме того, они подразделяются на точечные, линейные и площадные. Причем, каждый из них может быть затененным и незатененным.
Точечные источники (на рис. 1 – 1, 2, 5, 7) – это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы. Линейные источники (3) имеют значительную протяженность. Это аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.
Рис. 1.
Рекомендуемые материалы
Источники загрязнения атмосферы:
1 – высокая дымовая труба; 2 – низкая дымовая труба; 3 – аэрационный фонарь цеха; 4 – испарения с поверхности бассейна; 5 – утечки через неплотности оборудования; 6 – пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 – выхлопная труба автомобиля; 8 – направление движения потоков воздуха
Площадные источники (4, 6). Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.
Незатененные (1), или высокие, источники расположены в недеформированном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий.
Затененные источники (2-7) расположены в зоне подпора или аэродинамической тени здания или другого препятствия.
Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные.
Из организованного источника (1, 2, 7) загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.
Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ (5, 6) образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники.
По воздействию на организм человека загрязнение атмосферы подразделяют на физическое и химическое. К физическому относят: радиоактивное излучение, тепловое воздействие, шум, низкочастотные вибрации, электромагнитные поля. К химическому – наличие химических веществ и их соединений.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по 4 признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества.
Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде смеси пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ. Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода СО; диоксид серы SO3; оксиды азота NOх, углеводороды СхНу, пыль.
Загрязнение химическими веществами имеет локальный характер. Выбросы вредных металлургических, химических и др. предприятий способны образовывать несвойственные естественной атмосфере токсичные соединения.
Состав промышленных и бытовых выбросов города-миллионера весьма разнообразен и зависит от набора промышленных функций экономической базы города. Годовое количество газообразных выбросов и их состав представлены в таблице 1.
Таблица 1
Выбросы в атмосферу города с населением 1 млн. человек
| Компонент | Количество, тыс. т/год | Компонент | Количество, тыс. т/год |
| Вода (пар, аэрозоль) | 10800 | Аммиак | 1,4 |
| СО2 | 1200 | Фториды | 1,2 |
| Сернистый ангидрид | 240 | Соединения свинца | 0,5 |
| СО | 240 | Бензапирен | 0,08 |
| Пыль | 180 | Мышьяк | 0,031 |
| СхНу | 108 | Уран (в составе пыли) | 0,024 |
| NxOy | 60 | Кобальт (в составе пыли) | 0,018 |
| Органика (фенол, бензол, спирт, растворители, жирные к-ты…) | 8 | Ртуть | 0,0084 |
| Хлор, аэрозоли Н2SO4 | 5 | Кадмий (в составе пыли) | 0,0015 |
| Сероводород | 5 | Бериллий (в составе пыли) | 0,0012 |
В городах, где отсутствуют объекты горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, крупные теплоэлектростанции, работающие на угле, и другие мощные промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха, основным фактором негативного воздействия на состояние воздушного бассейна является автотранспорт. Эксплуатация транспорта, оснащенного двигателями внутреннего сгорания, приводит к выбросам в атмосферу продуктов сгорания, содержащих такие вредные вещества, как угарный газ, оксиды азота, соединения свинца, серы, сажа, бенз(а)пирен и ряд других компонентов (порядка 200 наименований). В настоящее время удельный вес автотранспорта в загрязнении воздуха вентральной части крупных городов достигает 70% и более.
Вам также может быть полезна лекция "2 Тульский край в I - начале II тыс. н.э.".
Загрязнение воздушного бассейна автотранспортом почти всегда носит локальный характер и проявляется на небольшой высоте. Так, концентрации ЗВ от автотранспорта быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах) могут снижаться более чем в 10 раз.
Результатом загрязнения атмосферы становится такое явление как смог. Смог – атмосферное явление, наступающее при совпадении определенных метеорологических условий и высокой степени загрязненности воздушного бассейна. Различают следующие виды смогов: фотохимический, лондонский и ледяной.
Фотохимический смог образуется в ясную солнечную погоду, при низкой влажности, температуре выше +30° С, полном отсутствии ветра и высокой загрязненности воздуха. При фотохимическом смоге наблюдается появление голубоватой дымки или беловатого тумана и связанное с этим ухудшение видимости. Основными химическими соединениями, обеспечивающими вышеперечисленные свойства смога, являются озонид углерода и пероксиацил-нитраты (ПАН), образующиеся в результате химических реакций находящихся в воздухе углеводородов с оксидами азота и углерода под воздействием солнечной радиации (фотохимический эффект).
Смог вызывает у людей раздражение органов чувств, химически действует как окислитель (усиливает коррозию металлов, приводит к растрескиванию резины).
Лондонский смог формируется при влажности воздуха около 100%, температуре 0°С, длительной штилевой погоде и высокой концентрации продуктов сгорания твердого и жидкого топлива (SO2, сажа, NOx и СО). Наблюдается чаще в осенне-зимний период, характерен для умеренных широт с влажным морским климатом.
Ледяной смог характерен для городов, расположенных в высоких (северных) широтах. Он образуется при температурах ниже – 30° С, полном штиле, высокой влажности воздуха и наличии мощных источников загрязнения атмосферы. При низкой температуре капельки водяного пара превращаются в кристаллики льда (размером 5-10 мкм) и повисают в воздухе в виде густого белого тумана, видимость уменьшается до 8-10 м. На кристалликах льда адсорбируются частички и молекулы пылегазовых выбросов. Утяжеляясь, кристаллики льда опускаются в приземный слой. Дыхание в таком тумане становится невозможным.
