Основы Экологии

Европейский Союз потребовал от всех стран ЕС к 2000 г. полностью прекратить использование свинца при производстве автомобильного горючего.

В настоящее  время производители автозаправочных  средств разработали специальные добавки к бензину, не содержащие свинца, но не снижающие эффективность топлива. Производство  бензина с такими добавками освоено на ряде российских заводов.

 

• Устанавливаемые в выхлопных трактах автомобилей нейтрализаторы снизили суммарный выброс токсичных веществ автотранспортом.

Испытания семейства каталитических катализаторов, показали, что в целом токсичность выброса уменьшается в 10 раз. Процесс окисления, протекающий при прохождении отработавших газов через слои катализатора (например, керамические гранулы), практически беспламенный. Важный вопрос – оснащение всех автомобилей такими катализаторами.

 

• В последнее время в мире наблюдается тенденция возврата к дизельным двигателям. У оборудованных ими автомобилей меньшая токсичность отработанных газов (по сумме компонентов примерно втрое ниже, чем при бензиновых моторах). Но и дизельные двигатели экологически небезопасны, в процессе работы они выбрасывают твердые частицы: сажу, аэрозоли масла и несгоревшего топлива, продукты износа двигателя, сернистый ангидрид. Попадая в атмосферный воздух, эти вещества способствуют накоплению в организме человека канцерогенных соединений - не менее опасных, чем окись углерода в выхлопе бензинового мотора.

Для очистки выхлопных газов на дизелях  устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры, системы рециркуляции. Отработанные газы очищаются, проходя через пористые стенки из одного канала в другой.

В некоторых  городах появились «Икарусы»  с двумя вместительными баллонами на крыше. Они работают на особом виде горючего - смеси дизельного топлива и природного газа. Это экологически чистые автобусы, за ними не тянется привычный дымный шлейф.

 

• Перевод автомашин на газовое топливо позволит почти в 100 раз снизить выбросы в атмосферу канцерогенных веществ. Значительно сократятся затраты и на охрану окружающей среды и воздушного бассейна.

            Природный газ - отличное топливо для машин. Прекрасно смешиваясь с воздухом, он полнее сгорает в двигателе, следовательно, уменьшается содержание вредных веществ в отработанных газах. Газовое топливо не требует различных присадок.

В нынешних условиях  закон «О государственной политике в области использования природного газа в качестве моторного топлива». - одна из наиболее действенных мер, направленных на улучшение экологической обстановки в стране, а также энергообеспечения.

  В результате широкого применения газомоторного топлива, в нашей стране вредные выбросы в атмосферу могли бы быть сокращены на 1,5 млн. т по оксиду углерода и не менее чем на 70 тыс. т по оксиду азота.

 

• Коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию может использование водорода в качестве основного вида топлива. Важнейшая проблема современности - охрана окружающей среды от загрязнения - будет практически решена.

Характеристики  водорода как моторного топлива  уникальны: высокая теплота сгорания; хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания.

В Институте  водородной энергетики и плазменных технологий разработана принципиально  новая схема водородного автомобиля. Ученые разработали систему водородной безопасности - так называемые дожигатели, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.

Основным  горючим водород является для топливных элементов - это прорыв в технологии на пути к экологически чистому автомобильному двигателю. Водород превращается в воду, а химическая энергия его сгорания - в электрическую. Еще одно достоинство двигателя на топливных элементах - высокий КПД, около 70 %, в отличие от 25-45% бензиновых двигателей.

Топливные элементы - энергетический рынок будущего. По мнению экспертов, он способен конкурировать даже с природным газом.

• Опередив в очередной раз остальные страны, Япония вступает в эру электромобилей. Электромобиль не загрязняет и не подогревает воздух, он не такой шумный.

            В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предполагается, используя существующие типы источников тока с определенным их усовершенствованием, создать и передать в эксплуатацию электромобили, экономически и технически конкурентоспособные с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывают с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением доли в автомобильном тра нспорте.

• Во всем мире ученые ищут и пытаются освоить альтернативные виды топлива. Особенно это важно для регионов, характеризующихся неблагоприятной экологической обстановкой.

            В США тетраэтилсвинец в бензине уже частично заменяют метилтетрибутиловым эфиром. В Бразилии на всех автозаправочных станциях стоят два вида колонок: из одной вашу машину заправят бензином, из другой - топливным спиртом.

Японские  ученые предложили использовать в качестве горючего «кухонное» масло, являющееся бытовым отходом. После обработки из него получается превосходное по свойствам горючее, которое в выхлопе дает меньший объем вредных примесей

(окись  азота).

С начала 90-х гг. на метаноле работает общественный транспорт Стокгольма.

В Швеции увеличивается потребление экологически чистого дизельного топлива, которое  производится из рапсового масла.

В России найден способ изготовления порошкового  бензина. По качеству он соответствует  Аи-92 и Аи-76, но с более низким содержанием  окиси углерода в выхлопе.

• Для уменьшения уровня загрязнения атмосферного воздуха необходимо регулировать транспортные нагрузки на улицах городов, стараться, чтобы они были более равномерными.

Серьезную проблему представляют автомобильные  «пробки» в крупных городах. Дело в том, что объем выделяемых в  атмосферу токсичных веществ находится в прямой зависимости от расхода топлива, который, в свою очередь, зависит от скорости движения автомобиля.

Подавляющая часть личных автомобилей размещается  во дворах жилых домов, на газонах и детских площадках. Это ухудшает условия жизни горожан.

Уменьшить вредные выбросы в атмосферу можно путем более рациональной организации автомобильного движения. Только благодаря уменьшению числа светофоров, усовершенствованию методов регулирования транспортных потоков, строительству дополнительных развязок и эстакад, можно сократить вредные выбросы.

 

 

 

• Другой источник загрязнения атмосферы, черная металлургия.

Процессы  выплавки чугуна и переработки его  на сталь сопровождаются выбросом в  атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т предельного  чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа  и марганца.

Вместе  с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

Источником  загрязнения воздуха сернистым  газом являются агломерационные  фабрики. Выброс сернистого газа может составить до 190 кг на 1 т руды.

• Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов.

Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит  из триокиси железа и триокиси алюминия. Кроме того, плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выплавляемой стали.

Главной особенностью конвертерного процесса является получение стали из жидкого чугуна без применения топлива. Варение стали обеспечивает выгорание нежелательных примесей, например марганца, фосфора и углерода, содержащихся в передельном чугуне. В процессе получения конвертерной стали, бразуются дымовые газы, которые состоят из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится значительное количество окиси углерода - до 80%.

• Большинство современных заводов черной металлургии имеют цехи коксования углей и отделения по переработке коксового газа. Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений. В некоторых случаях, например при нарушении режима работы, в атмосферу выбрасываются значительные количества неочищенного коксового газа.

 

• Вредные вещества образуются и при производстве цветных металлов: глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля других металлов.

В основном предприятия цветной металлургии  загрязняют атмосферный воздух сернистым ангидридом, окисью углерода и пылью.

 

• Выбросы в атмосферу в химической промышленности происходят при производстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, красителей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.

Разнообразием исходного сырья для производства определяется состав загрязняющих веществ - в основном окись углерода (28% суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид, окислы азота и др.

В выбросах содержится аммиак, бензин, сероуглерод, сероводород, толуол, ацетон, бензол, ксилол, дихлорэтан, этилацетат, серная кислота.

Решение экологических проблем в отрасли  осложнено эксплуатацией устаревшего оборудования. Происшедшие в последние годы катастрофы на химических предприятиях, постоянные локальные взрывы и разрушения объектов с человеческими жертвами, заражение атмосферы и других объектов окружающей среды свидетельствуют о том, что ситуация в отрасли критическая. Хотя, следует отметить, что из-за спада производства в последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями отрасли резко снизились.

Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, загрязняют атмосферу выбросами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа, окиси углерода, окислов азота.

Особую  экологическую опасность представляет разработка месторождений нефти и газа с повышенным содержанием сероводорода.

• Производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода, сернистого ангидрида и окислов азота. Кроме того, в выбросах присутствуют сероводород, формальдегид, толуол, бензол, пятиокись ванадия, ксилол.

            Вокруг заводов, производящих цемент, асбест и другие строительные материалы, сложились зоны с повышенным содержанием в воздухе бензапирена, пыли, в том числе цементной, и других вредных веществ.

• Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность также серьезно загрязняет атмосферу. Характерные загрязняющие вещества, производимые этими предприятиями, - твердые вещества (29,8% суммарного выброса в атмосферу), окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, толуол, сероводород, ацетон, ксилол, бутилацетат, этилацетат, метилмеркаптан, формальдегид.
• В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые предприятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространяются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.

В растениеводческих хозяйствах атмосферный  воздух загрязняется минеральными удобрениями, пестицидами при протравлении полей и семян на складах, а также на хлопкоочистительных заводах.

 

• Большую опасность представляет смог. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма, губительным он становится, только если чрезмерно загрязнен токсическими примесями. Смог наблюдается лишь в осенне-зимнее время (с октября по февраль). Главную опасность представляет содержащийся в нем сернистый газ в концентрации 5—10 г/м и выше.

            5 декабря 1952 г. над всей Англией  возникла волна высокого давления, и в течение нескольких дней  не ощущалось ни малейшего дуновения ветра. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы, - за три - четыре дня там погибло более 4000 человек.

Английские специалисты определили, что смог 1952 г. содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида,они зафиксировали, очень высокую концентрацию диоксида серы S0₂ в те дни. Смертность в Лондоне резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии тумана она снизилась до обычного уровня. Также было установлено, что прежде других умирали горожане старше 50 лет, люди, страдающие заболеваниями легких и сердца, а также дети в возрасте до одного года. При сопоставлении загрязненности атмосферного воздуха в Лондоне в эти дни с уровнем смертности выло отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа.

            Лондонский (влажный) смог - это сочетание газообразных и твердых примесей с туманом - результат сжигания большого количества угля (или мазута) при высокой влажности атмосферы. Впоследствии в нем практически не образуется каких-либо новых веществ. Таким образом, токсичность целиком определяется исходными загрязнителями.