Классификация загрязнителей атмосферного воздуха

По условиям образования все вещества, загрязняющие атмосферный воздух, делятся на примеси естественного и искусственного происхождения. Примеси естественного происхождения поступают в атмосферу в результате естественных явлений, происходящих в природе (пыльные бури, извержение вулканов, лесные и торфяные пожары и т.д.). Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам (за исключением некоторых катастрофических природных явлений).

В эпоху научно-технического прогресса, характеризующегося высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, увеличения парка автомобилей, антропогенные источники загрязнения превысили по масштабам естественные, приобрели глобальный характер [28].

Главными по интенсивности и эффектам антропогенными воздействиями на атмосферный воздух являются:

- выброс огромного количества антропогенных веществ в атмосферу (что ведёт к изменению её состояния, изменению физических и химических свойств);

-  прямой нагрев и изменение радиационных характеристик атмосферы за счёт антропогенного изменения подстилающей поверхности.

Антропогенные загрязнения атмосферного воздуха отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Если в начале 20 века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века промышленное производство стало использовать 50 элементов, а в 70-х годах - практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно отразилось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэрозолями тяжёлых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами [29].

Антропогенные загрязнения подразделяют на локальные и глобальные. Локальные загрязнения представляют собой важнейшую практическую проблему для городов, промышленных районов и некоторых сельскохозяйственных зон, где загрязнения от отдельных источников могут достигать заметных величин. Глобальные загрязнения влияют на биосферные процессы в целом на Земле и распространяются на огромные расстояния [16].

Выделяют следующие виды загрязнения атмосферного воздуха: механические, физические и биологические.

Механические загрязнения - пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов.

К физическим загрязнениям относятся тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов), световые (ухудшение естественной освещённости местности под воздействием искусственных источников света), шумовые (как следствие антропогенных шумов), электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленных установок), радиоактивные.

Биологические загрязнения, в основном, являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт).

Самыми распространёнными токсичными веществами, загрязняющими атмосферный воздух, являются: оксид углерода (СО), диоксид серы (SО₂), оксид азота (NО_х), углеводороды и пыль [24].

В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха. Первые представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или подвижных источников. Вторые образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения. Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитратов (ПАН), гораздно токсичнее первичных загрязнителей воздуха. Большая часть присутствующих в воздухе твёрдых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями [30].

С учётом токсичности и потенциальной опасности загрязнителей, их распространённости и источников эмиссии они были разделены условно на несколько групп:

1) Основные (критериальные) загрязнители атмосферы - оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твёрдые частицы и фото-химические оксиданты;

2) Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ);

3) Следы элементов (в основном металлы);

)   Постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и т.д.);

)   Пестициды;

)   Абразивные твёрдые вещества (кварц, асбест и др.);

)   Разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее действие на организм (нитрозамины, озон, нитраты, сульфаты, кетоны, альдегиды и др.).

Все критериальные загрязнители относятся к первичным загрязнителям атмосферы. Оксиды азота образуются при высокотемпературной фиксации азота и кислорода в силовых установках и двигателях внутреннего сгорания. Оксид азота образуется при электрических разрядах в атмосфере и присутствует в отработавших газах автомобилей. Ежегодно в атмосферу поступает около 5 10⁴ т оксидов азота, из них 54% из антропогенных источников. В конечном итоге оксиды азота превращаются в атмосфере в нитраты.

Диоксид серы образуется при сгорании топлива с высоким содержанием серы (каменный уголь, нефть). Источниками эмиссии этого токсичного газа являются стационарные источники горения, промышленные объекты (производство удобрений, серной кислоты), двигатели внутреннего сгорания. Диоксид серы относят к главным и наиболее важным загрязнителям воздуха, опасным для животных и растений и участвующим в образовании фотохимического смога. Общая эмиссия диоксида серы в атмосферу серы составляет 8·10⁷ т в год, т.е. значительно превосходит поступление в атмосферу большинства других токсичных химических веществ, и постоянно возрастает пропорционально росту потребления энергии.

Оксид углерода - наиболее опасный и чрезвычайно распространённый из газообразных загрязнителей воздуха, токсичность которого обусловлена реакцией с гемоглобином крови. Образование СО происходит при неполном сгорании различного топлива. Естественным источником СО являются лесные пожары и фотохимическое превращение органических соединений в атмосфере. Около 25% СО имеет антропогенное происхождение. Средняя концентрация СО в атмосфере (около 10 - 15%) значительно увеличивается (до 3·10³%) в районах автострад и в городах в часы пик [31].

Предполагается, что в будущем снизится загрязнение воздуха от стационарных источников такими токсичными веществами, как пыль и оксиды серы, углерода и азота. Однако большую опасность будут представлять газы и пары органических веществ и тяжёлые металлы (кадмий, свинец, бериллий и др.).

Концентрация углеводородов, выделяющихся в воздух из природных источников, немногим более 1 мг/м³. Ежегодная эмиссия углеводородов составляет 3·10⁸ т в год, причём 50% этого количества обусловлено работой транспорта, около 15% составляет выделение углеводородов при сгорании жидкого топлива в жилых районах и ТЭС, а 26% приходится на сгорание угля, мусора и испарение топлива и растворителей. В «усреднённом» автомобильном выбросе содержится около 400 мг/м³ парафиновых, 120 мг/м³ ацетиленовых, 200 мг/м³ ароматических, 300 мг/м³ олефиновых углеводородов.

При этом максимальное количество загрязнителей попадает в атмосферу при сжигании угля. На долю этого источника приходится более 95% твёрдых частиц, 85% оксидов серы, 70% оксидов азота и более 90% следов элементов от общего количества выбросов для всех ТЭС, работающих на угле, газе и нефти [4].

Скапливаясь в атмосфере, загрязнители взаимодействуют друг с другом, гидролизуются и окисляются под действием влаги и кислорода воздуха, а также изменяют свой состав под воздействием радиации. Вследствие этого продолжительность пребывания токсичных примесей в атмосфере тесно связана с их химическими свойствами. Для диоксида серы этот период составляет 4 дня, сероводорода - два, оксида азота - пять, аммиака - семь дней, а СО в силу своей инертности сохраняется неизменным в течение трёх лет [9].

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: