Источники загрязнения

Различают природные (естественные) и антропогенные (искусственные) источники загрязнения. К природным источникам относятся: пыльные бури, пожары, различные аэрозоли растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п. Антропогенные выбросы в атмосферу ежегодно составляют более 19 млрд. т, из них более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т оксида углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы и др.

Тепловые и атомные  электростанции. Котельные установки.

Тепловые и атомные  электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или  жидкого топлива в атмосферу  выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и  неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем  энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция  мощностью 2,4 млн кВт расходует в сутки до 20 тыс. т угля и выбрасывает в атмосферу за это время 680 т S02 и S03, 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок  на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы  золы, но практически не уменьшает  выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь. 
Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная  металлургия

Черная  и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно загрязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производстве.

Значительные выбросы  отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии  при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного  разнообразия и концентрированности, представляют значительную угрозу для  человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько  сот миллионов автомобилей, которые  сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный  воздух, прежде всего в крупных  городах. Так, в г. Москве на долю автотранспорта приходится 80% от общего количества выбросов в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных  соединений — бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).

Наибольшее количество вредных веществ в составе  отработанных газов образуется при  неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз. 
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте-и газоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д. 

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе  различных газов, паров, частиц твердых  или жидких веществ (в том числе  радиоактивных), которые неблагоприятно влияют на живые организмы, ухудшают условия их жизни или наносят материальный ущерб, прямо или косвенно изменяют распределение солнечной радиации, поступающей к земной поверхности. 
По воздействию на организм человека источника загрязнения атмосферы можно разделить на химические и физические. К физическим относятся: 1) радиоактивные элементы, которые являются источником ионизирующей радиации, 2) тепловое загрязнение (искусственное повышение температуры), 3) шумы и низкочастотные колебания, вибрации (инфразвук). К химическим относятся: 1) газообразные производные углерода и жидкие углеводороды соединения, 2) моющие средства, 3) пластмассы, 4) пестициды и другие синтетические вещества, 5) производные серы, 6) производные азота; 7) тяжелые металлы; 8) соединения фтора ; 9) твердые примеси; 10) органические вещества. 
106 т кремния, 1,5 Мт мышьяка, более чем по 1 Мт никеля и кобальта, по 0,6 Мт цинка и сурьмы. Представление о количестве и соотношение примесей естественного и искусственного происхождения, поступающих в атмосферу, можно составить по данным табл. 2.7.× 1011 тонн. За последние 100 лет в атмосферу попало 1,35 Мт, т.е. 1,35 ×Источники загрязнения по условиям образования могут быть природные (извержения вулканов, лесные пожары, пыль из эрозионных почв, выветривание горных пород, песчаные бури и др.). И искусственные (антропогенные, техногенные), созданные хозяйственной деятельностью человека. Последние включают вредные выбросы промышленных, энергетических и транспортных источников. Общая масса мировых промышленных и бытовых отходов составляет около 600 Гт, то есть 6  
По составу примеси, поступающие в атмосферу, делятся на жидкие, газообразные и твердые. На долю газообразных веществ (оксид углерода, диоксид и другие соединения серы, углеводороды соединения, окислы азота, органические соединения) приходится около 90%, доля твердых веществ (пыль, тяжелые металлы, минеральные и органические соединения, радиоактивные вещества) - около 10%; масса жидких примесей (серная кислота) невелика по сравнению с массой газообразных и твердых веществ. В составе твердых примесей в наличии есть вода, содержание которой тем больше, чем больше относительная влажность воздуха.

Основными источниками загрязнения  атмосферы считаются природные, производственные и бытовые процессы. Загрязнители можно объединить в  следующие группы: 
1) образующиеся при сгорании топлива для нужд промышленности, отоплении жилья, при работе всех видов транспорта; 
2) возникшие в результате промышленных выбросов; 
3) которые обусловлены сжиганием и переработкой бытовых и промышленных отходов; 
4) природного происхождения (минеральные, растительные, животные, микробиологические). 
Крупнейший источник антропогенного загрязнения воздуха - сгорание топлива для обеспечения энергетических потребностей общества. Самыми распространенными видами топлива являются уголь и углеводороды соединения. 
При полном сгорании топлива в атмосферу поступает двуокись углерода (СО2) и пары воды, которые сами по себе не являются вредными примесями, а также небольшие количества оксидов азота и серы. При неполном сгорании топлива образуются зола и вредные газы. 
Основные вредные газы, образующиеся при неполном сгорании топлива такие. 
Соединения углерода: а) углекислый газ СО2 - безвреден при малых концентрациях, б) оксид углерода (угарный газ) СО - очень токсичен, но быстро диффундирующих в атмосфере, в) несгораемые углеводороды или оксидированные вещества (альдегиды и кислоты). 
Соединения серы: сернистый ангидрит SO2, который может переходить в серный ангидрит SO3 и при наличии воды или водяного пара образовывать серную кислоту Н2SO4. 
Соединения азота: NО, NО2, благоприятные условия для их образования возникают при высоких температурах. 
Сажи - несгораемые частицы угля или других видов топлива. Они имеют размеры около 1 мкм и очень легкие, но могут объединяться между собой, образуя крупные конгломераты. 
Дымы - аэродисперсных системы, в которые входят мельчайшие твердые частицы. При спекании создаются более крупные конгломерации и газы. 
Пыль состоит из частиц угля, количество которых иногда достигает 50% состава, а также долей золы и породы. 
Многочисленные виды топлива подразделяются на твердые - уголь различных марок и дрова; редкие - мазуты, различные нефти и производные от них; газообразные - природный, коксовый, каменноугольный газы, а также газы, которые выделяются из нефтеносных пластов. 
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индустриальных государствах являются автомобили и другие виды транспорта, промышленные предприятия, тепловые электростанции. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 120-150 млн. т золы, до 150 млн т SO2. 
В Украине главные загрязнители воздуха - предприятия металлургии (в общем объеме выбросов их доля составляет 33%), энергетика - 30%, угольная промышленность - 10%, химическая и нефтехимическая - 7%. 
Наибольшее количество сернистого газа выбрасывают предприятия энергетики, черной металлургии и угольной промышленности (80% выбросов). Оксиды азота поступают в атмосферу от предприятий энергетики и металлургии (72%), а производства химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности вносят наибольший вклад (43%) в выбросах углеводородов. 
В войсках существуют следующие источники химического загрязнения атмосферного воздуха: котельные установки, транспортные средства общего и специального назначения, склады горюче-смазочных материалов (ГСМ) и спецпалива, базы нефтепродуктов, пункты обслуживания и зарядки аккумуляторов, газ и пиловидиляючи, лакокрасочные, асфальтобетонные и другие установки. Одними из главных источников химического загрязнения воздуха являются котельные установки. Они выделяют дым, образующийся в процессе сжигания твердого или жидкого топлива. Степень загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива зависит от вида и качества топлива, а также от технических характеристик поливного оборудования. Основными выбросами при этом есть продукты полного (окиси серы и азота) и неполного сгорания (главным образом, окись углерода, сажа, углеводороды). Наблюдаются значительные выбросы оксид азота, которые образуются в основном из азота воздуха при высоких температурах горения. Тепловые электростанции, которые сжигают нефть, почти не выбрасывают золы, зато выбрасывают в 3 раза больше серного ангидрида. Чистейшим из всех видов топлива считается природный газ. 
Автотранспорт делает значительные выбросы в атмосферу (более 200 различных химических соединений). В них содержатся углеводороды компоненты топлива, которое не полностью сгорело. Их доля резко возрастает при работе двигателя на малых оборотах; в момент нажатия на акселератор наблюдается в 10 раз больше выбросов, чем при работе двигателя в нормальном режиме. В выхлопных газах автотранспорта содержится значительное количество окиси углерода, альдегидов, окислов азота, углеводородов этиленовых ряда. В результате неполного сгорания в двигателе часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества, в том числе канцерогенный бенз (а) пирен. Чрезвычайно вредными в выхлопах являются соединения неорганического свинца. Так, в 1 л бензина содержится 1 г тетраэтилсвинца, который после сгорания выбрасывается в атмосферу. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует. 
Количественный и качественный состав выхлопных газов двигателя зависит от ряда факторов: типа двигателя, особенностей конструкции, его технического состояния, мощности, режима работы, качества применяемого топлива. 
В Украине большинство автотранспорта работает на бензиновом топливе (карбюраторные машины), значительно меньше у нас дизельных машин (около 4%) и еще меньше - газобаллонных. Следует отметить, что перспектива увеличения числа дизельных (не бензиновых) машин в Украине существует. Есть существенная разница в содержании токсичных компонентов в выхлопных газах карбюраторных и дизельных машин. 
Авиатранспорт. Суммарные выбросы загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно с транспортными небольшие, но в районе аэропорта эти отходы вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды. Турбореактивные двигатели при взлете и посадке выбрасывают визуально хорошо заметный шлейф дыма, который вмещает в себя окись углерода, углеводороды, оксид и диоксид азота. Существенную количество примесей вносят и наземные передвижные средства.