Защита биосферы от загрязнений. Основные виды загрязнений природной среды.

Загрязнение - ϶ᴛᴏ нормальные побочные продукты жизнедеятельности человека как чисто биологического вида и как социального, творческого существа. Οʜᴎ представляют из себя органические и неорганические отходы метаболизма и пищеварения, а также деятельности по выращиванию и защите урожая, обогреву домов, производству одежды, овладению атомной энергетикой... Решить эту проблему невозможно простым устранением ее причин, так как, пока существует человек, будут и побочные продукты его жизнедеятельности. На рисунке показаны виды загрязнений.

К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП (программа ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд. т, относят:

– диоксид серы и частицы пыли – 200 млн. т/год;

– оксиды азота (N_xO_y) – 60 млн. т/год;

– оксиды углерода (СО и СО₃) – 8000 млн. т/год;

– углеводороды (С_xН_у) – 80 млн. т/год.

 

Оксид серы SО₂. При растворении в воде образует кислотные дожди: Н₂О + SО₂ = Н₂SО₃. Выделяется в атмосферу, в основном, в результате работы теплоэлектростанций (ТЭС) при сжигании бурого угля и мазута͵ а также серосодержащих нефтепродуктов и при получении многих металлов из серосодержащих руд – PbS, ZnS, CuS, NiS, MnS и т.д.

При сжигании угля или нефти содержащаяся в них сера окисляется, при этом образуются два соединœения – диоксид серы и триоксид серы. Кислотные дожди губят растения, закисляют почву, увеличивают кислотность озер.
Размещено на реф.рф
Большую озабоченность вызывает в России огромный трансграничный перенос серы с Запада, составляющий примерно 2 млн. т оксидов серы – 10 млн. т сульфатов в год, так как воздушные массы с Запада в нашу страну в связи с розой ветров в 7-10 раз превышают наши воздушные массы в Европу. Это, в основном, страны Восточной Европы и Украина, энергетика которых базируется на бурых углях.

Россия входит в Конвенцию по SO₂ и участвует во всœех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном, это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства серной кислоты перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе растения приобретают желтоватый оттенок. Разработано большое число методов для улавливания двуокиси серы из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой – разбавленную серную кислоту. Высокочистая сера находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений.

Оксиды азота (N_xO_y). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты – еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Загрязняют атмосферу:

– N₂O – оксид азота (веселящий газ);

– NО – оксид азота;

– NO₂, N₂O₄ – оксиды азота.

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога. Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов. Именно эти соединœения, вступая в реакции друг с другом, обуславливают фотохимическое загрязнение воздуха.

Оксид углерода (СО). Концентрация оксида углерода в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя.

Самый крупный источник оксида углерода в городах – автотранспорт. В большинстве городов свыше 90% СО попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе. Полное сгорание дает в качестве конечного продукта диоксид углерода.

Другой источник оксида углерода – табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщик поглощает вдвое больше оксида углерода по сравнению с некурящим.

Оксид углерода при повышенных концентрациях представляет собой смертель-но опасный яд.

Для достижения установленного стандарта выхлопные газы смешиваются с воздухом в присутствии катализатора. Дальнейшее окисление оставшегося оксида углерода происходит в каталитическом преобразователœе. Именно такая система в настоящее время повсœеместно выбрана для уменьшения выбросов СО в атмосферу. Эффективность каталитических преобразователœей со временем уменьшается, в связи с этим крайне важно регулярно осуществлять повторные проверки выхлопных газов автомобилей на содержание СО.

Оксид углерода (СО₂). Влияние углекислого газа (СО₂) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение.

С 1850 ᴦ. содержание СО₂ в атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи с техногенной деятельностью. Человечество сожгло в XX в. ископаемых видов топлива столько, сколько за весь период своего существования до XX в. Поглощая ИК-излучение, СО₂ действует как парниковая пленка.

Пыль. Причины базовых выбросов пыли в атмосферу - ϶ᴛᴏ пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15-20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере – дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента͵ строительство. Пыль, осœевшая в индустриальных городах, содержит 20% оксидов желœеза (Fe₂O₃), 15% оксида кремния (SiO₂) и 5% сажи (С). Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Основные санитарные требования к качеству атмосферного воздуха. Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха являются предельно-допустимые концентрации токсичных веществ.

Критерием оценки влияния выбросов предприятий на окружающую среду является уровень практических концентраций примесей в атмосфере, полученных в результате рассеивания выбросов, по сравнению с предельно допустимыми.

Нормы ПДК служат исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газопылеулавливающих и кондиционирующих систем, контролирующих приборов и систем сигнализации.

Основные организации, контролирующие выбросы предприятий в атмосферный воздух, – санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.

Для предотвращения загрязнения атмосферы введены нормативы на выбросы вредных веществ непосредственно из каждого источника (труба, шахта и т.д.). Государственным стандартом (1990 ᴦ.) установлены величины предельно-допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу.

Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителœей. Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее распространены при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.