Антропогенное воздействие на атмосферу

- Неправильное (с точки зрения их использования при расчетах загрязнения атмосферы) задание координат площадных источников.

- Недостаточность  информации о неорганизованных  выбросах от открытых пылящих  поверхностей и поверхностей  испарения. Как известно, эти выбросы  относятся к так называемым  «фугитивным», и их масса зависит от гидрометеорологических условий, в первую очередь, от скорости ветра.

Разъяснения по этим вопросам даны в соответствующих  разделах данного пособия. До утверждения  новой «Инструкции по инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферу», учитывающей вышеописанные недостатки, проект которой разработан НИИ Атмосфера, целесообразно в отчеты по инвентаризации включать необходимую дополнительную информацию.

Следует обратить внимание на завершающую стадию работ по инвентаризации выбросов, связанную с оформлением соответствующей  документации, а именно «Отчета по инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух предприятия».

Нередки случаи, когда инвентаризация выбросов ограничивается источниками с организованными  выбросами, определение которых  выполнялось инструментальными  методами. При этом результаты расчетного определения выбросов от ряда источников с организованным выбросом, в основном не оснащенных ПГУ, и всей совокупности источников с неорганизованным выбросом не включаются в отчет по инвентаризации. В этих случаях результаты расчетного определения выбросов, как правило, включаются в проект нормативов ПДВ (ВСВ) предприятия. Это приводит к  тому, что на предприятии отсутствует  единый отчет по инвентаризации выбросов, требуется дополнительная работа по составлению разделов III и IV отчета по инвентаризации согласно, и, кроме  того, неоправданно увеличивается объем  работы по рассмотрению проектов нормативов ПДВ (ВСВ) в контролирующих органах.

В соответствии с положением ст. 22 на основании данных о результатах инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в  атмосферный воздух должны устанавливаться  источники выбросов и перечни  вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих нормированию.

До введения в действие нормированию подлежали  выбросы любых вредных веществ  вне зависимости от их массы и  степени воздействия на атмосферный  воздух. В результате на многих предприятиях, (в т.ч. использующих сырье и топливо  с широким спектром микропримесей, содержащихся в них) предлагалось нормировать  большое количество вредных веществ, выбросы которых не оказывают  сколько-нибудь ощутимого (значимого) воздействия на атмосферный воздух. Все это увеличивает объем  работ по нормированию, а затем, и  по контролю выбросов²⁰.

Для того чтобы определить источники и  перечень вредных веществ, подлежащих нормированию, в НИИ Атмосфера  разработаны критерии, позволяющие  на первом этапе этой работы без  проведения расчетов загрязнения атмосферы по унифицированным программам расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА) определить перечень нормируемых вредных веществ. Затем (при необходимости) уточнить этот перечень с помощью расчетов загрязнения атмосферы по УПРЗА.

В практике воздух охранной деятельности нередки случаи, когда для предприятия инвентаризацию выбросов выполняет одна организация, а проект нормативов ПДВ разрабатывает другая организация. При рассмотрении проекта нормативов ПДВ в контролирующих органах выявляются недостатки, связанные с неполнотой учета источников и вредных веществ, недостаточной обоснованностью данных инвентаризации. В результате предприятие вынуждено нести дополнительные расходы по уточнению инвентаризации. Поэтому целесообразно, чтобы предприятие при заключении договора на проведение инвентаризации с подрядной организацией предусматривало гарантийные обязательства исполнителя по корректировке инвентаризации и компенсации затрат предприятия, понесенных им вследствие неправильной инвентаризации, в случаях, когда необходимость таких действий возникла по вине исполнителя.

Со своей  стороны предприятие должно нести  ответственность за предоставление исполнителю полных и достоверных  данных о технологии производства, материальных балансах, составе сырья  и топлива, наличие паспортов  вент установок и газоочистного оборудования (ГОУ), а также обеспечить работу оборудования на режимах, необходимых для проведения инвентаризации.

2.4. Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ, промышленными предприятиями.

Приоритет в  области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит  СССР ПДК - такие концентрации, которые  на человека и его потомство прямого  или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а  также санитарно-бытовых условий  жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО Главной Геофизической Обсерватории.

Чтобы по результатам  наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно  допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены  ПДК, а также во сколько раз  наибольшее значение было выше ПДК. Среднее  значение концентрации за месяц или  за год сравнивается с ПДК длительного  действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе²¹. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

Глава 3. Глобальные проблемы загрязнения атмосферы и пути их решения

3.1. Париковый эффект

В энергетическом балансе крайне важную роль играет земная атмосфера. Она обладает способностью почти полностью поглощать  излучение Солнца, как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной областях спектра. Также она практически прозрачна для интенсивного излучения в области так называемого оптического окна. Именно это свойство атмосферы имеет исключительное значение для эволюции земной органической жизни, а также для обеспечения на ней теплового и светового режимов.

В безоблачный яркий день поверхности  Земли достигает около 80% солнечного излучения. Некоторая его часть  отражается обратно в атмосферу, оставшееся же количество поглощается  различными частями климатической  системы — атмосферой, океанами, льдом, сушей и всевозможными  формами жизни.

В свою очередь, нагретая Солнцем Земля  сама, излучает энергию, значительная доля которой задерживается атмосферой и возвращается обратно к Земле. Благодаря этому вблизи земной поверхности и поддерживается равновесная температура, благоприятная для развития органической жизни. Способность атмосферы сохранять тепло у поверхности называют парниковым эффектом — она, подобно стеклу парника, пропускает видимое излучение от Солнца и не дает выйти наружу инфракрасному излучению. Причем без естественного парникового эффекта средняя температура Земли находилась бы на отметке около –18°С вместо +14°С.  

Парниковый  эффект — это результат поглощения тепла определенными газами (они  называются парниковыми), находящимися в атмосфере, и переизлучением обратно  к Земле части этого тепла. Наиболее важный из парниковых газов  — водяной пар, за ним следуют углекислый газ (СО₂), метан и небольшие примеси других газов. Водяной пар возникает от естественного дыхания, отпотевания и испарения, его содержание в атмосфере повышается с увеличением температуры земной поверхности.

Углекислый газ поступает в  атмосферу в результате распада  материалов, дыхания растительной и  животной жизни, а также природных  и внесенных человеком продуктов. Удаляется же он из атмосферы фотосинтезом и поглощением океана. Бурение  антарктического ледяного щита, позволившее определить содержание СО₂ в атмосфере за последние 400 000 лет, выявило удивительную стабильность его концентрации, хотя были, конечно, и некоторые периоды его колебания. Исследователи, работавшие в Антарктике, предполагают, что Земля, вероятно, обладает некой системой автоматического саморегулирования концентрации  СО₂ в атмосфере. Она успешно «работала» лишь до той поры, пока не началась эпоха индустриализации, приведшая к поглощению углеродного топлива во все возрастающих объемах.

Метана - наиболее эффективно «запирающего» тепло газа, в атмосфере значительно меньше, чем углекислого газа. Метан является результатом распада материи без доступа кислорода. Главные его источники - заболоченные местности, рисовые плантации, остатки пищеварения животных и гниющий мусор. Что касается окиси азота, то ее основные источники - почвы и океаны.

Бурное развитие новых технологий привело к появлению новых  парниковых газов и новых источников для уже существующих. И хотя рукотворные парниковые газы, такие как галогенуглеродные соединения, были «придуманы» лишь в течение последних 100 лет, их вклад в парниковый эффект достаточно весом. Незначительная концентрация в атмосфере парниковых газов означает, что ее относительное количество легко может измениться, но даже такие минимальные атмосферные изменения могут быть очень важны²². Высокая эффективность, с которой эти газы «запирают» инфракрасное излучение, вызывает беспокойство прогрессирующим увеличением их в атмосфере, поскольку ведет к изменениям средней глобальной температуры. Поэтому есть предположения, что увеличение парникового эффекта может привести к значительным изменениям в экосистеме вообще. Иными словами, глобальное увеличение температуры, наряду со многими другими соответствующими изменениями в климате, представляют собой единую проблему, именуемую глобальным потеплением.

Потепление климата может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы  углекислого газа в атмосферу  и установив равновесие в цикле  круговорота углерода.

Общепринятые оценки метеорологов показывают, что повышение содержания углекислотного газа в атмосфере  приведет к повышению температуры  практически только в высоких  широтах, особенно в северном полушарии, где "совсем недавно было гигантское оледенение". Причем в основном это  потепление произойдет зимой. По оценки специалистом Института сельхозметеорологии  Роскомгидромета, повышение концентрации СО₂ в два раза приведет к удвоению хозяйственной полезной площади России с 5 до 11 млн. км2. По хозяйственной полезной площади Россия занимает сейчас скромное пятое место в мире после Бразилии, США, Австралии и Китая. Наибольший эффект от потепления будет иметь Россия, в которой западная граница проходит примерно по январской изотерме 0° С

3.2. Разрушение озонового слоя

Озон (О₃) - трехатомный кислород, возникающий в результате расщепления молекул обычного кислорода (О₂) и перераспределения его атомов. В нижних слоях атмосферы озон появляется под влиянием случайных факторов (грозовые разряды, окисление некоторых веществ), в более высоких слоях образуется под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца, которую он поглощает.

Максимальная концентрация озона  на высоте между 22 и 25 км. Здесь располагается  озоновый «экран» (фильтр), поглощающий  ультрафиолетовую радиацию.

 И, несмотря  на то, что концентрация озона  в атмосфере меньше 0.0001%, озоновый  слой полностью поглощает губительное  для всего живого коротковолновое  ультрафиолетовое излучение. Долгое  время озоновый слой стремительно  истощался из-за деятельности  человека. Вот основные причины  его истончения:

1) Во время запуска космических  ракет в озоновом слое буквально  «выжигаются» дыры. И вопреки  старому мнению о том, что  они сразу же затягиваются, эти  дыры существуют довольно долгое  время.

2)Самолеты, летающие на высотах  в 12-16 км., также приносят вред озоновому слою, тогда как летающие ниже 12 км., напротив способствуют образованию озона.

3) Выброс в атмосферу фреонов.

Разрушение озонового слоя фреонами - является самой главной причиной  хлор и его водородные соединения. Огромное количество хлора попадает в атмосферу, в первую очередь  от разложения фреонов. Фреоны – это  газы, не вступающие у поверхности  планеты ни в какие хим. реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают  свой объем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в изготовлениях аэрозолей. И так, как, расширяясь, фреоны охлаждаются, они и сейчас очень широко используются в холодильной промышленности. Когда фреоны поднимаются в верхние слои атмосферы, от них под действием ультрафиолетового излучения отщепляется атом хлора, который начинает одну за другой превращать молекулы озона в кислород²³. Хлор может находиться в атмосфере до 120 лет, и за это время способен разрушить до 100 тысяч молекул озона. В 80-ых годах мировое сообщество начало принимать меры по сокращению производства фреонов. В сентябре 1987 года 23 ведущими странами мира была подписана конвенция, согласно которой, страны к 1999 году должны были снизить потребление фреонов в два раза. Уже найден практически не уступающий заменитель фреонов в аэрозолях – пропан-бутановая смесь. Она почти не уступает фреонам по параметрам, единственным ее минусом является то, что она огнеопасна. Такие аэрозоли уже достаточно широко используются. Для холодильных установок дела обстоят несколько хуже. Лучшим заменителем фреонов сейчас является аммиак, однако он очень токсичен и все же значительно хуже их по физическим параметрам. Сейчас достигнуты неплохие результаты по поиску новых заменителей, но пока проблема окончательно не решена.

 Благодаря совместным усилиям  мирового сообщества, за последние  десятилетия производство фреонов  сократилось более чем в два  раза, но их использование все  еще продолжается и по оценкам  ученых, до стабилизации озонового  слоя должно пройти еще как  минимум 50 лет.