Чрезвычайные ситуации на промышленных объектах с выбросом экологически опасных веществ

Изменение концентрации веществ в атмосфере. Отрицательное наибольшее воздействие на безопасность жизнедеятельности оказывает изменение концентрации веществ в атмосфере промышленных и селитебных ландшафтов. От них загрязняющие вещества распространяются на большие расстояния. В целом в России статус особо загрязненных городов имеют 45 городов, в которых проживает около 30 млн. человек. Таким образом, даже если учитывать только загрязнение атмосферы, то о безопасности жизнедеятельности 20% населения можно говорить с определенной долей условности. Подсчеты же ряда исследова­телей показывают, что в городских агломерациях с высоким уровнем за­грязнения атмосферы проживает более 50 млн. человек, или одна треть всех жителей страны.

Таким образом, к настоящему времени в пределах отдельных районов влияние антропогенных процессов на изменение состава газов атмосферы стало не только сопоставимым с природными процессами, но по ряду пара­метров уже превосходит их. Можно выделить два направления воздействия антропогенных факторов на атмосферу: извлечение определенных газов и поступление в атмосферу различных веществ.

Атмосферный воздух — основной источник получения 0₂ N₂, Ne, Ar, Кг, Хе в свободном состоянии. Благодаря довольно быстрому переме­шиванию воздуха и обычно комплексному его использованию этот про­цесс при изучении загрязнения атмосферы часто не отмечается вообще. Однако в условиях полупустынных ландшафтов и при преимуществен­ном извлечении кислорода чаще всего на металлургических комбинатах рассматриваемая техногенная деятельность существенно влияет на уменьшение содержания этого газа в составе атмосферы.

Основные техногенные источники загрязнения атмосферы могут быть объединены в три группы.

К первой группе относятся те источники, которые образуют загрязняю­щие вещества в результате сжигания топлива: авиация, автомобильный, морской (речной) и частично железнодорожный транспорт. Считается, что в настоящее время наибольшее загрязнение атмосферы из-за сжигания топлива связано с автомобильным транспортом. Токсичные компоненты в составе выхлопных газов бензиновых двигателей составляют около 18% их объема, а в дизельных - около 1 %. К числу основных загрязняющих ве­ществ, находящихся в выхлопных газах, относятся СО, N0_x, С_nН _m, Рb, альдегиды (вещества, содержащие группу и обычно обладающие резким запахом), бенз(а)пирен (канцерогенный уг­леводород с бензольными ядрами), сажа, а часто и SO, Br, P, Cl.

Основными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферу при сжигании топлива, можно считать углекислый газ (СO₂); оксид углеро­да (СО); несгоревшие углеводороды или окисленные вещества (альдегиды и кислоты); сернистый (SO₂) и серный (SO₃) ангидрид, переходящий в при­сутствии воды или ее паров в кислоту (H₂SO₄); оксиды азота (NO и NO₂); са­жи, представляющие собой несгоревшие частицы топлива; дымы (аэродис­персные системы); пыль.

Ко второй группе источников загрязнений относятся промышленные предприятия, основное загрязняющее воздействие которых не связано со сжиганием топлива. Все их промышленные выбросы в атмосферу можно разделить на следующие виды: разнообразная пыль (химические элементы в минеральной форме); дымы (дисперсная форма); запахи; газообразные соединения и отдельные химические элементы; компоненты с фотохимиче­ским эффектом.

В составе пыли чаще всего преобладают SiO₂, AI₂O₃, СаО, С, K₂O, Na₂O, PbO, ZnO, SeO₂, As₂O₃, MgO, Fe₂O₃. Дымы, а точнее аэросуспензии, чаще всего представлены отрицательно заряженными частицами СаО, ZnO, MgO, Fe₂O₃ и положительно заряженными SiO₂, P₂O₅, С.

Газообразная составляющая выбросов в большинстве случаев содержит СO₂, СО, SO₂, SO₃, NO, NO₂, NH₃, реже встречаются повышенные концент­рации CI, HF. Неприятные запахи, характерные для предприятий нефтяной промышленности, часто обусловлены присутствием в газах меркаптанов (тиоспиртов): CH₃ -S-H (метилмеркаптан), C₂H₅-S-H (этилмеркаптан). Могут быть запахи, связанные с фенолом (С₆Н₅ОН), акролеином и рядом других органических соединений.

Третья группа источников загрязнения связана с процессами утилизации бытовых и промышленных отходов. В эту группу входят зоны захоронения отходов и различные мусоросжигающие установки. От последних в атмо­сферу поступает наибольшее в этой группе количество загрязняющих ве­ществ, которые представлены в основном альдегидами, углеводородами, органическими кислотами, СО, NO, NO₂, SO₂, SO₃, NH₃, пылью.

Как правило, в загрязнении воздуха участвуют различные сочетания ис­точников из этих групп. Их загрязняющее воздействие при прочих равных условиях во многом зависит от ландшафтно-геохимических особенностей регионов.

Рассмотрим, как влияют техногенные изменения состава атмосферы на безопасность жизнедеятельности. Такое влияние может быть глобальным, охватывающим весь земной шар или его значительные части, а может быть и локальным.

К процессам, оказывающим глобальное влияние, следует отнести увеличение содержания в атмосфере Земли углекислого газа (СO₂). По мнению ряда исследователей, он, как пленка в парниках, задерживает отдачу солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли. Если про­мышленные выбросы СO₂ сохранятся в нынешних количествах, то к се­редине будущего столетия температура приземной атмосферы может повыситься на 1,5... 4,5°С. В результате по прогнозам перераспределится выпадение осадков, увеличится в России число засух, изменится ре­жим речного стока (значит, и работы ГЭС), растопится верхний слой многолетней мерзлоты (около 60% площади нашей страны) и нарушит­ся устойчивость фундаментов, поднимется уровень Океана примерно на 20 см. Тем самым, в нашей стране и в мире появится угроза существую­щей сейчас безопасности жизнедеятельности.

Сегодня же доля СO₂, выбрасываемого предприятиями разных стран, та­кова: США — 22%, Россия и Китай — по 11%, Германия и Япония — по 5%.

Считается, что безопасность жизнедеятельности глобально изменяют выбросы фторпроизводных предельных углеводородов, фреонов, в моле­куле которых одновременно содержатся F и CL. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреоны начинают разлагаться под действием жесткого ульт­рафиолетового излучения, образуя молекулярный хлор, способствующий фотохимическому разложению озона:

O₃ + CL →СLO + O₂; СLO + O → CL + 0₂.

Считается, что в таких условиях атом хлора способен разрушить десятки тысяч молекул озона из озонового слоя. Уничтожение же этого слоя может привести к гибели существующей сейчас жизни на Земле. Следует особо отметить, что уже находящиеся сейчас в атмосфере десятки (сотни?) тысяч тонн фреонов еще долго будут разрушать озоновый слой. Способов прекратить данный процесс, техногенным путем пока нет, а озоновый слой предохраняет живое вещество от губительных рентгеновских и ультрафио­летовых лучей.

К 1996 г. промышленно развитые страны полностью прекратили произ­водство фреонов. Развивающиеся страны должны сделать это к 2010 г. России, выбросившей в 1990 г. 20% мирового фреона, Глобальный эколо­гический фонд безвозмездно передал 60 млн. долл. для перехода на безфреонные технологии.

Глобальные последствия имеют и выбросы диоксидов серы и азота, образующиеся при сгорании любого ископаемого топлива. Вобрав эти диоксиды, дождевые воды становятся заметно кислыми. Выпадая, такие дожди наносят большой вред лесам, вызывая образование суховершинности, угнетение листвы и хвои. Попадая на сельскохозяйственные уго­дья, кислые дожди повреждают покровные ткани растений, изменяют обмен веществ в клетках, замедляют рост и развитие растений, уменьша­ют их сопротивляемость болезням и паразитам. В результате снижается урожайность.

Под воздействием кислых дождей быстрее разрушаются различные по­стройки, исторические памятники, интенсивнее растворяются многие ме­таллы, ухудшается состояние питьевых и технических вод.

Необходимо отметить, что к выбросам российскими предприятиями в ат­мосферу соединений серы следует добавить соединения, поступающие за счет их так называемого трансграничного переноса. Для его уменьшения еще в 1979 г. была подписана Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха, в соответствии с которой уже в 1980 г. нашей страной выбросы се­ры были снижены до норм, предусмотренных на 2010 г.

К настоящему времени за счет атмосферного поступления из-за рубе­жа, в первую очередь из Германии, Польши, Украины (таблица),в воз­духе европейской части нашей страны содержится около 48% соедине­ний серы.

Глобальные отрицательные последствия для безопасности жизнедея­тельности имеют и твердые аэрозоли, поступающие в атмосферу при обра­ботке сельскохозяйственных угодий, от промышленных предприятий и транспорта. Так, при работе различных тракторов образуется от 14 до 250 т/га пыли. Ее дифференцированный вынос (преимущественно легких частиц) вызывает обогащение гумусового горизонта Cr, Mn, Ni, CU, Zn, Gа. Рb до концентраций 8 т/км². При высоком первичном фоне они уже сейчас приближаются к катастрофическим, угнетающим развитие животных и рас­тительных организмов.