Джерела забруднення атмосферного повітря

Під забрудненням атмосферного повітря розуміють будь-які зміни його складу і властивостей, що чинить негативний вплив на здоров’я людини і тварин, рослин і екосистем.

Забруднення атмосфери може бути природне і антропогенне. Природне джерело − це вулкани, пилові бурі, лісові пожежі, процеси розкладання рослин і тварин (табл. 4.1). Атмосферне забруднення спричинюють тверді частинки (попіл та пил) та різноманітні газоподібні речовини.

Таблиця 4.1

Природні джерела викидів в атмосферу

Природні джерела	Домішки
Вулканічні виверження, пилові бурі, лісові пожежі тощо	Тверді частки (зола, пил тощо)
Вулканічні виверження, окислення сірки, сульфатів, розсіяних в морі	SO2
Лісові пожежі	NOx
Лісові пожежі, виділення океанів, окислення терпенів	CO
Лісові пожежі, природний метан, природні терпени	Леткі вуглеводні

 

До основних антропогенних джерел забруднення відносять підприємства паливно-енергетичного комплексу, металургійна промисловість, підприємства хімічної та будівельної індустрії, транспорт, різні машинобудівельні підприємства та ін. (табл. 4.2).

Таблиця 4.2

Внесок різних галузей промисловості в забруднення атмосфери

Галузь промисловості	Внесок у забруднення, %	Галузь промисловості	Внесок у забруднення, %
Теплова енергетика	25,7	Кольорова металургія	11,1
Чорна металургія	23,4	Гірничодобувна	7,1
Нафтовидобувна і нафтохімічні	13,7	Підприємства будівництва	3,4
Машинодобування	2,8
Транспорт	11,6	Інші галузі	1,2

 

У повітря надходять пил, важкі метали, вуглеводні, оксиди карбону, сульфуру, нітрогену та інші речовини, зокрема в усіх термічних процесах, що стосуються органічних сполук, також утворюється надзвичайно небезпечний для живих організмів і здоров’я людини бенз(а)пірен (його середньодобова ГДК у повітрі населених пунктів становить 0,000001 мг/м³). Найбільший вплив на хімічний склад атмосферного повітря справляє спалювання кам’яного вугілля; останнім часом частка його як джерела енергії зменшилась за рахунок використання нафти і природного газу. Однак оскільки це цінна сировина і запаси її значно менші, ніж кам’яного вугілля, у світі знову з’являється тенденція до збільшення використання вугілля як паливного ресурсу, що негативно вплине на стан довкілля за існуючих технологій. Щорічні викиди основних антропогенних джерел забруднення атмосфери наведено в табл. 4.3.

Таблиця 4.3

Антропогенні джерела викидів в атмосферу

Джерела	Домішки	Середньорічна концентрація в повітрі, мг/м^3
Спалювання палива в промислових та побутових установках	Тверді частки (зола, пил тощо)	В містах − 0,04-0,4
Спалювання палива в промислових та побутових установках	SO2	В містах − до 1,0
Промисловість, автотранспорт, теплоелектростанції	NOx	У промислово розвинених регіонах − до 0,2
Автотранспорт, промислові енергоустановки, чорна металургія	CO	В містах – від 1 до 50
Автотранспорт, допалювання відходів, випаровування нафтопродуктів	Леткі вуглеводні	В промислово розвинених регіонах – до 3,0
Автотранспорт, хімічні заводи, нафтопереробні заводи	Поліциклічні, ароматичні вуглеводні	У промислово розвинених регіонах – до 0,01

 

Загальні обсяги промислових викидів у повітряний простір колосальні. Їх надходження в повітря помітно змінило склад сучасної атмосфери порівняно з доіндустріальним періодом (табл. 4.4).

Таблиця 4.4

Концентрація деяких газоподібних речовин в атмосфері в доіндустріальну та сучасну епоху

Речовини	Концентрація в частинах на мільйон
Доіндустріальна епоха	Сучасність
Вуглекислий газ
Метан	0,7	1,7
Окисли азоту	0,228	0,310
Тропосферний озон	0,015	0,035
Хлорфторвуглеводні		0,00028

 

Ще п’ятдесят років тому природа досить успішно ліквідовувала різноманітні забруднення, оскільки атмосфера має могутні властивості самоочищення, але нині вона з цим завданням вже не справляється. У цілому внаслідок промислових та сільськогосподарських викидів газовий склад атмосфери в XX столітті якісно змінився. У ній поступово у все більшій кількості накопичувалися небажані речовини. Зараз налічується більше 500 шкідливих речовин, котрі забруднюють атмосферу. Зміна хімічного складу повітря несприятливо впливає на більшість біосферних процесів. Забруднення повітря токсичними хімічними речовинами навіть при малій їхній концентрації веде до зниження неспецифічної стійкості організму та сприяє розвитку багатьох захворювань людини, несприятливо впливає на стан тварин та рослин. Великого занепокоєння викликає той факт, що обсяги викидів не знижуються, а щорічно зростають (табл. 4.5).

Таблиця 4.5

Кількість щорічних викидів в атмосферу

Речовина	Викиди млн. тонн	Частка антропогенних домішок від загальних надходжень
природні	антропогенні
Тверді частки
SO2			13,3
NOx			6,5
CO			5,7
СnНm			3,3
CO2			3,6

 

Забруднення повітря стало великою соціальною й економічною проблемою для багатьох розвинених країн, особливо для великих міст, промислових агломератів. Сьогодні в містах забруднення повітря в 15 разів вище, ніж у сільській місцевості, й у 150 разів вище, ніж над океаном. У промислових районах за добу випадає понад 1 тонну пилу на 1 км², у забруднених містах за рік – більше 1 кг/м² пилу і сажі.

Підприємства енергетичного комплексу. Одним з найпотужніших негативних техногенних чинників є енергетика. Науково-технічний прогрес і стрімке економічне зростання цивілізації останні 100 років супроводжувалось надзвичайно швидким збільшенням споживання енергії. За рахунок спалювання органічних палив (кам’яне вугілля, нафта, газ) в усьому світі виробляється близько 95% енергії. Двадцятип’ятиразове збільшення споживаної людством первинної продукції відбувається вже завдяки не лише енергії Сонця, а й переважно за рахунок допоміжних невідновних джерел – нафти, газу, вугілля, урану, деревини.

При спалюванні палива на ТЕС утворюються тверді (шлак, зола), рідкі (стічні води) та газоподібні відходи. Їх кількість і співвідношення в димових викидах залежать від типу та якості палива. Наприклад, при спалюванні вугілля запиленість димових газів ТЕС становить 10...15 г/м³, мазуту – 20...50 г/м³.

Підприємство чорної металургії. При виплавлянні 1 т чавуну в повітря виділяється:

• 4,5 кг пилу

• 2,7 кг оксиду сульфуру (IV)

• 0,1...0,6 кг мангану

• невеликі кількості сполук фосфору, арсену, меркурію, плюмбуму, інших металів.

Слід враховувати і те, що під час добування заліза та інших металів із сульфідних руд витрачаються величезні об’єми кисню як окисника.

Хімічна та нафтохімічна промисловість. Особливістю цих галузей народного господарства (порівняно з енергетикою) є менша кількість викидів і велика різноманітність сполук. Найбільше газоподібних забрудників надходить у повітря під час добування барвників, пластмас, гуми, добрив, неорганічних кислот (хлорид гідрогену, оксиди нітрогену і сульфуру, флуорид гідрогену) та в технологіях, де використовуються органічні розчинники (ацетон, бензол, толуол, діетиловий ефір, дихлоретан). Крім газоподібних речовин в атмосферу потрапляють і пари, рідкі й тверді часточки у вигляді аерозолів.

Промисловість будівельних матеріалів. При виробництві будівельних матеріалів та будівельних конструкцій на їх основі найбільша частка серед забрудників належить пиловим часточкам різного гранулометричного складу, які осідають на листя дерев, потрапляють на землю, будівлі, в легені людини. Оскільки цей пил може мати різну хімічні природу, адсорбувати на собі інші речовини, його небезпечність ще збільшується.

Технологія виробництва будівельних матеріалів пов’язана з використанням різної сировини, зокрема вугільного пилу у виробництві цегли, термічних процесів, тому у викидах цієї галузі народного господарства містяться і оксиди карбону, нітрогену, сульфуру, органічні сполуки.

Целюлозно-паперова промисловість. Спектр забрудників, як і спектр речовин, які використовують для виробництва целюлози, паперу, картону, надзвичайно широкий і зумовлений складністю технологічного циклу та обраною технологією. Обов’язковими компонентами викидів підприємств цієї галузі є оксиди сульфуру, гідрогенсульфур, хлор (останній використовують як відбілювач), численні органічні речовини – компоненти деревини та проміжні сполуки або продукти численних хімічних реакцій, органічні розчинники.

Транспорт. У світі чисельність автомобілів перевищує 400 млн. одиниць, з яких 80% припадає на легкові, 15-17% − на вантажні автомобілі та автобуси. За підрахунками, в автомобільних двигунах внутрішнього згорання щороку спалюється близько 2 млрд. т нафтового палива, а якщо врахувати, що коефіцієнт корисної дії двигуна не перевищує 23%, то решта палива витрачається не лише на обігрівання, а й на забруднення довкілля. У містах з розвинутою промисловістю до 80% забруднень дає автотранспорт.

Чинниками забруднення атмосфери автотранспортом є:

• відпрацьовані гази, що викидаються через вихлопну трубу;

• картерні гази;

• вуглеводні з бака, карбюратора та трубопроводів внаслідок випаровування та протікання.

Викиди автотранспорту містять до 200 хімічних сполук, деякі з них надзвичайно токсичні (табл. 4.6) і є одними з найбільш небезпечних для здоров’я людини, бо вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки утруднене їх розсіювання; до того ж будинки жилих кварталів, які знаходяться поряд з автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів.

Таблиця 4.6

Питомий викид забрудників при спалюванні палива

Забрудник	Питомий викид, мг/м^3
Дизельне паливо	Бензин
Оксид карбону (II)	0,1	0,6
Оксид карбону (IV)	0,04	0,04
Вуглеводні	0,03	0,1
Оксид сульфуру (IV)	0,2	0,02
Сажа	0,0155	0,00058
Сполуки плюмбуму	-	0,0003
Бензпірен	0,31∙10^-6	0,23∙10^-6

 

За підрахунками, від 15 до 18 млн. дітей у країнах, що розвиваються, страждають через високий вміст свинцю у крові. В Індії, наприклад, установили, що між розумовими здібностями дітей і кількістю свинцю, який вони поглинають з повітрям, існує зв’язок. Розумові здібності знижуються, оскільки свинець при тривалому впливі отруює і руйнує мозок. Джерелом свинцю є етилований бензин.

Такі отруйні речовини, як чадний газ (монооксид вуглецю), оксиди азоту й сірки, бенз(а)пірен, озон викликають захворювання верхніх дихальних шляхів, серцево-судинної системи, різні онкопатології. Всередині машини рівень забрудненості в три рази вищий, ніж ззовні. Тривале вдихання парів бензину викликає рак легенів.