Охорона атмосферного повітря

Розділ 2. Проблеми забруднення атмосфери

2.1. Забруднення атмосфери

У результаті антропогенної діяльності відбувається забруднення атмосфери, що призводить до зміни хімічного складу атмосферного повітря. Під забрудненням атмосфери розуміють рідкі й тверді часточки та газуваті речовини, що надходять в атмосферу внаслідок побутової та промислової діяльності людей, а також фізіологічного життя людей і тварин у понаднормовій кількості. І взагалі, забрудненістю атмосфери називають несприятливі зміни стану атмосферного повітря, цілком або частково зумовлені діяльністю людини, які безпосередньо чи опосередковано впливають на розподіл енергії, що надходить, рівні радіації, фізико-хімічні властивості атмосфери та умови існування живих організмів.

Забруднення атмосфери відбувається також і природним шляхом: вулканічні гази, природний пил, спори грибів, мікроорганізми, пилок рослин тощо. Різні джерела забруднення природного та антропогенного походження наведені в табл. 2.1. Щороку в атмосферу внаслідок спалювання палива та з інших джерел потрапляє до 25 млрд. т оксиду карбону (IV), понад 200 млн. т оксиду карбону (II), близько 200 млн. т оксиду сульфуру (IV), понад 50 млрд. т різних вуглеводнів. До 2050 р. вміст вуглекислого газу в атмосфері може подвоїтись порівняно з 1978 р. У 1988 р. в колишньому СРСР викиди в атмосферу від ста­ціонарних джерел становили 64 млн. т, а викиди транспорту досягали 37 млн. т. У багатьох містах України концентрації забруднювальних речовин у кілька разів перевищували ГДК (табл. 2.2).

Основними джерелами забруднення є енергетика (теплові та електричні станції), промислові підприємства, транспорт (у першу чергу автомобільний), комунальне й сільське господарство та військово-промисловий комплекс. При цьому частка різних джерел дуже різниться. Так, у США на транспорт припадає 42 %, спалювання палива в стаціонарних установках – 21, промисловість – 14, спалювання деревного палива – 8, спалювання сміття – 8, на інші джерела – 10 %. Внаслідок спалювання палива утворюється 15 % вуглеводнів, 60 – оксидів нітрогену, 80 – сірчистого ангідриду і 26 % – пилу; від автотранспорту – 50 % вуглеводнів, 15 – оксидів нітрогену, 21 – пилу і 1 % – вуглекислого газу. У містах багато пилу утворюється внаслідок стирання автопокришок об поверхню покриття, а також органічних речовин і бактерій з побутових відходів та сміття.

Таблиця 2.1

Види забруднень і джерела забруднення атмосфери (Франсуа Рамад, 1981) [9, 130]

Таблиця 2.2

Викиди шкідливих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел
(за даними Держкомстату СРСР) [9, 130]

Вихлопні гази автомобільного транспорту містять у середньому 4-5 % оксиду карбону (II), а також ненасичені вуглеводні й альдегіди з неприємним запахом, сірковмісні сполуки та сполуки плюмбуму в разі застосування етильованого бензину. До їх складу входять також канцерогенні сполуки. Легковий автомобіль під час руху викидає до 3 м3 за годину оксиду карбону (II) СО, а вантажний – 6м3 і більше. Щороку понад 200 млн. автомобілів викидають в атмосферу близько 200 млн. т оксиду карбону (II), 40 млн. т вуглеводнів, 20 млн. т оксидів нітрогену та значну кількість свинцю.

Значною мірою забруднюють атмосферу літаки. Так, викиди чотири­моторного реактивного літака на злеті з повним навантаженням еквівалентні вихлопу 6850 автомобілів марки "фольксваген". У цих вихлопах міститься багато бензпірену. В портових містах джерелом забруднення є суднові дизельні двигуни, які споживають до 2 т палива за годину.

Одним із головних забрудників повітря є спалювання палива в тепло­енергетиці. Під час спалювання 1 т вугілля в трубу викидається до 23 кг попелу, 15 кг оксиду сульфуру (IV) і значна кількість сажі. Теплові електростанції світу щороку викидають 120 млн. т попелу і приблизно 60 млн. т оксиду сульфуру SO2.

Кожне з наведених джерел пов'язане з викидами специфічних домішок, склад яких не завжди піддається ідентифікації. Найпоширенішими забрудниками, що надходять з промисловими викидами, є попіл, сажа, оксид цинку, силікати, хлорид плюмбуму, сірчистий і сірчаний ангідриди, гідрогенсульфід, меркаптани, альдегіди, вуглеводні, смоли, оксиди нітрогену, аміак, озон, оксиди карбону, фторид і хлорид гідрогену, силікофторид натрію, радіоактивні гази та аерозолі.

Теплові електростанції викидають в атмосферу гази, що містять азот, кисень, оксиди сульфуру і нітрогену, оксиди карбону й металів, попіл та радіонукліди. Підприємства чорної металургії викидають гази, що містять пил і оксиди карбону, сульфуру, нітрогену та металів. На 1 т виплавленого чавуну припадає 4,5 кг пилу; 2,7 кг SO2; 0,1-0,5 кг мангану, а також сполуки арсену, фосфору, стибію, плюмбуму, меркурію, рідкісних металів та смолистих речовин.

Агломераційні фабрики викидають гази з великим вмістом пилу та оксиду сульфуру (IV) (до 190 кг SO2­­ на 1 т руди). Мартенівські і конверторні цехи викидають гази з великою кількістю пилу. На 1 т мартенівської сталі викидається 3000-4000 м3 газів з пиловмістом 0,5 г/м3, 60 кг СО і 3 кг SO2. Коксохімічні виробництва забруднюють атмосферу пилом і леткими сполуками.

Підприємства кольорові" металургії викидають запилені гази, що містять флуориди, оксид сульфуру (IV) та оксиди кольорових і важких металів. З 1 т пилу, що викидається в атмосферу під час виплавляння мідних руд, можна вилучити до 100 кг міді й трохи менше свинцю та цинку. Хімічні виробництва забруднюють атмосферу пилом, що містить органічні та неорганічні сполуки, а також різними газами. Найхарактерніші газові викиди деяких хімічних виробництв наведені в табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Викиди в атмосферу деяких хімічних виробництв
(за даними І.Є. Кузнєцова і Т.М. Троїцького)

Заводи промисловості будівельних матеріалів викидають пил, фториди, оксиди сульфуру (IV) та нітрогену (IV). У викидах нафтодобувної та нафтопереробної промисловості містяться різні вуглеводні, гідрогенсульфід і гази з неприємним запахом (стирол, дивініл, толуол, ацетон, ізопрен та ін.).

Під впливом атмосферних опадів, сонячної радіації, перенесення повітряних мас, взаємодії з гідросферою й літосферою та діяльності мікроорганізмів атмосферне повітря позбавляється від сторонніх домішок. Цей процес називають самоочищенням атмосфери. Проте в результаті антропогенної діяльності утворюється така велика кількість забруднень, що атмосфера вже не здатна самоочищатися і відбувається значне накопичення забруднювальних речовин у повітрі.

За останні десятиріччя масштаби техногенних викидів в атмосферу істотно зросли і за розмірами наближаються до їх природних надходжень або за деякими інгредієнтами перевищують їх. В атмосферу викидається все більше ксенобіотиків, від яких вона не встигає очищатися.

2.2. Класифікація забруднень атмосфери

За агрегатним станом забруднювальні речовини поділяють на газу-ваті, рідкі, тверді та змішані. Промислові викиди в атмосферу також поділяють:

–        за організацією відведення й контролю – на організовані і неорганізовані;

–        за температурою викидних газів – нагріті, температура яких вища від температури атмосферного повітря, та холодні;

–        за локалізацією – в основному, допоміжному та підсобному виробництвах;

–        за ознаками очищення – викиди без очищення (організовані і неорганізовані) та після очищення (організовані). Під очищенням газу розуміють відокремлення від газового потоку або переведення в нешкідливий стан забруднювальних речовин [9, 134].

Організований промисловий викид – це викид, який надходить в атмосферу через спеціально споруджені газоходи. Неорганізованим називають промисловий викид, що надходить в атмосферу у вигляді неспрямованих потоків газу внаслідок порушення герметичності обладнання, відсутності або незадовільної роботи обладнання для відсмоктування газу в місцях завантаження, вивантаження та зберігання продукту, а також через повітряні ліхтарі цехових приміщень.

Промислові викиди в атмосферу поділяють на первинні й вторинні. Первинні – це викиди, що надходять в атмосферу безпосередньо від джерела, вторинні є продуктами первинних, але можуть бути токсичнішими й небезпечнішими, ніж первинні (наприклад, перетворення деяких речовин у результаті фотохімічного окислення). Всі існуючі джерела забруднення атмосферного повітря можна розподілити на природні та штучні, або антропогенні.