Экология воздушного бассейна Земли

3. Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения                                          

От загрязнения воздуха страдают животные и растения.

Каждый раз, когда в Афинах идет дождь, вместе с водой на город обрушивается серная кислота, под губительным воздейст­вием которой происходит разрушение Акрополя и его бесценных памятников древнегреческого зодчества, сооруженных из мрамора. За последние 30 лет им был нанесен гораздо больший ущерб, чем за предыдущие два тысячелетия.

Загрязнению воздуха в определенной степени подвержены все промышленно развитые страны. Но столица Греции страдает силь­нее, чем большинство других крупных городов Западной Евро­пы. Ежегодно в районе Афин в воздух выбрасывается 150 тыс. тонн сернистого ангидрида.

Большая загрязненность окружающей среды отличается в ки­тайском городе Шанхае. На тысячах его фабрик и заводов почти нет газоочистного оборудования. Поэтому ежегодно в воздух вы­брасываются многие миллионы тонн угольной пыли, до 20 млн. тонн сажи, 15 млн. тонн двуокиси серы, загрязнение воздушного бассейна над ним поистине катастрофично. Временами город заволакивает настолько плотный смог, что даже днем машины с включенными фарами с трудом пробираются по его улицам.

На территорию Северной Швеции и Норвегии серы выпадает в 1,2 – 2,5 раза больше, чем выбрасывается в воздушный бассейн с этих территорий. В то же время во многих промышленных стра­нах Западной Европы, в частности в Великобритании и Нидер­ландах, отношение выпадений серы к выбросам составляет лишь 10 – 20 %, а в Германии, Франции и Дании – 20 – 45 %. Отсюда был сделан вывод, что в этих государствах в атмосферный воздух се­ры выбрасывается гораздо больше, чем выпадает на их террито­рии, и, следовательно, остальная часть переносится воздушными потоками в соседние страны, в частности в Скандинавию.

              Опасность выбросов сернистых соединений заключается, преж­де всего, в их массовости, токсичности и сравнительно большом обыщем "сроке жизни".

              «Продолжительность жизни» самого сернистого газа в атмо­сфере сравнительно невелика (от двух – трех недель, если воздух сравнительно сухой и чистый, до нескольких часов, если воздух влажен и в нем присутствует аммиак или некоторые другие при­меси). Он, растворяясь в каплях атмосферной влаги, в результате каталитических, фотохимических и других реакций окисляется и образует раствор серной кислоты. Агрессивность выбросов еще более возрастает. В конечном счете переносимые воздушными массами сернистые соединения переходят в форму сульфатов. Их перенос в основном происходит на высоте от 750 до 1500 м, где средние скорости близки к 10 м/с, и дальность переноса серни­стого газа простирается до 300 – 400 км. На этом же удалении от источника выбросов в струе переноса отмечается максимум кон­центрации раствора серной кислоты. Ее обнаруживают и на рас­стоянии до 1000 – 1500 км, где в основном завершается ее пере­ход в форму сульфатов. Описанный выше процесс – лишь упро­щенная схема, не учитывающая возможности вымывания серни­стого газа и серной кислоты по пути переноса каплями дождя, а также абсорбирования их растительностью, почвой, поверхност­ными и морскими водами, воздействие сернистого газа и его производных на человека  и животных проявляется прежде всего в поражении верхних ды­хательных путей. Под влиянием сернистого газа и серной кисло­ты происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшаются фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сель­скохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.            

Так называемые «кислые» дожди вызывают повышение кис­лотности почв, что снижает эффективность применяемых мине­ральных удобрений на пахотных землях, приводит к исчезновению наиболее ценной части видового состава трав на долголетних  культурных сенокосах и пастбищах. Особенно подвержены влиянию кислых осадков дерново-подзолистые и торфяные почвы, широко распространенные в северной части Европы,  В нейтральной воде концентрация водородных ионов (рН) равна 7. Если же приборы показывают цифру меньше семи, значит вода «кислая».

              Наличие в воздухе соединений серы ускоряет процессы корро­зии металлов, разрушения зданий, сооружений, памятников исто­рии и культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Установлено, например, что в промышленных райо­нах сталь ржавеет в 20, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Согласно оценкам Агентства по охране окружающей среды, экономические потери от смертности и заболеваний в связи с за­грязнением воздушной среды в США, например, составляют ежегодно 6 млрд. долларов. Эта цифра включает и ущерб от утраты трудоспособ­ности, а также расходы на соответствующее медицинское обслу­живание.

IV. Защита атмосферного воздуха от загрязнения

Правительство постоянно заботится об охране окру­жающей среды, поскольку эта проблема неразрывно связана с улучшением здоровья, продлением жизни и работоспособности граждан государства. За последние годы на предприятиях различных отраслей промышленности введены в действие многие совершен­ные технологические процессы, тысячи газоочистных и пылеулав­ливающих аппаратов и установок, которые резко сокращают или исключают выбросы вредных веществ в атмосферу. В широких масштабах осуществляется программа перевода предприятий и ко­тельных на природный газ. За пределы городов выведены десятки предприятий и цехов с опасными источниками загрязнения воз­душного бассейна. Все это привело к тому, что в большинстве про­мышленных центров и населенных пунктов страны уровень загряз­нения заметно уменьшился. Растет и число промышленных пред­приятий, оснащенных новейшей и дорогостоящей газоочистной техникой

В Советском Союзе впервые в мире начали нормировать пре­дельно допустимые концентрации вредных веществ в окружающей среде. Конечно, было бы лучше вообще запретить загрязнять атмосферу, но при существующем уровне технологических процес­сов это пока невозможно.

Гигиенисты исходят из того, что предельно допустимые кон­центрации этих веществ в воздухе не окажут отрицательного воз­действия на человека и природу.

Гигиенические нормативы – это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнением следят органы государственного санитарного надзора РФ, Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды.

Предельно допустимые выбросы устанавливаются обязательно с учетом предельно допустимых концентраций.

Санитарный надзор за чистотой воздуха – один из важных элементов системы по охране атмосферного воздуха от загряз­нений.

Большое значение для санитарной охраны атмосферного воз­духа имеют выявление новых источников загрязнения воздушно­го бассейна, учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов Городов, поселков и промышленных узлов, касающихся размещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.

Санитарно-эпидемиологическая служба осуществляет надзор за новым строительством и реконструкцией промышленных объек­тов, за проектированием и строительством газопылеочистных со­оружений на действующих предприятиях, проверку проектных институтов. Надзор за изменением технологического профиля пред­приятий.

В нашей стране последовательно принимаются широкие меры для защиты окружающей среды. С января 1981 г. вступил в дейст­вие Закон об охране атмосферного воздух. Он все­сторонне охватывает важную общечеловеческую проблему, систе­матизируя выдержавшие проверку временем юридические нормы.

Закон в первую очередь выразил более квалифицированно те требования, которые были выработаны в предшествующие годы и оправдали себя на практике. Сюда относятся, в частности, пра­вила о запрещении ввода в действие любых производственных объектов – вновь созданных или реконструированных, если они в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Со­храняются и получают дальнейшее развитие правила о норми­ровании предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняю­щих веществ в атмосферном воздухе.

Существенно новым является предусмотренное в статье 10 по­ложение о нормировании предельно допустимых выбросов загряз­няющих веществ в атмосферу стационарными и подвижными источниками загрязнения. Это означает, что для каждой точки вы­броса, скажем каждой трубы, будет выдано ком­петентными государственными органами разрешение, предусмат­ривающее предельные количества выбрасываемых загрязняющих веществ в единицу времени. И если эта норма, указанная в раз­решении на выброс, окажется нарушенной, то создавшееся поло­жение, естественно, будет рассматриваться как правонарушение со всеми вытекающими последствиями.               

Такая постановка вопроса полностью отвечает интересам лю­дей, требованиям охраны окружающей среды. Но чтобы неукосни­тельно соблюдать эти нормы, надо точно знать состав и количест­во вредных веществ, выбрасываемых каждым предприятием, каж­дой котельной, каждым автомобилем. В первую очередь намечено провести инвентаризацию источников выбросов, определить со­став и количество вредных веществ, их концентрацию в воздухе, почве, снежном покрове, установить границы распространения.

В современных условиях атмосферу требуется охранять не только от загрязнений, хотя это и продолжает оставаться главной проб­лемой, но также и от иных видов отрицательного воздействия об­щества, в результате которых могут наступить дискомфортные условия жизни людей на Земле. Вот почему совершенно новыми являются содержащиеся в законе статьи о регулировании воздей­ствия на погоду и климат, о регулировании потребления атмосферного воздуха для промышленных и иных народнохозяй­ственных нужд, о предупреждении, снижении и устране­нии вредного воздействия на атмосферу физических и иных факторов.

Пока еще преднамеренные воздействия человека на погоду обычно ограничиваются разрушением градовых облаков и попыт­ками искусственно вызвать дождь в нужном районе. Но и эти попытки требуют большой осторожности, ибо разрушение градо­вого облака в одном месте может вызвать катастрофический ли­вень в другом. Более широкое применение погодных модификаций таит в себе опасность других непредвиденных сегодня послед­ствий. Учитывая эти обстоятельства, закон предусматривает раз­решительный порядок искусственных изменений состояния атмо­сферы и атмосферных явлений.

1. Очистка выбросов в атмосферу

Техника газоочистки распола­гает разнообразными методами и аппаратами удаления пыли и вредных газов. Выбор метода для очистки газообразных примесей определяется в первую очередь химическими и физико-химиче­скими свойствами этой примеси. Большое влияние на выбор ме­тода оказывает характер производства: свойства имеющихся в производстве веществ, их пригодность в качестве поглотителей для газа, возможность рекуперации (улавливание и использование продуктов отходов) или утилизации уловленных продуктов.

Для очистки газов от сернистого ангидрида, сероводорода и метилмеркаптана используется нейтрализация их раствором ще­лочи. В результате получают соль и воду.

Для очистки газов от незначительных концентраций примесей применяют прямоточные компактные абсорбционные аппараты.

Наряду с жидкими  поглотителями – абсорбентами – для очистки, а также для сушки (обезвоживания) газов могут быть применены твердые поглотители. К ним относятся различные мар­ки активных углей, силикагель, алюмогель, цеолиты.

В последнее время для удаления из газового потока газов с полярными молекулами стали применять иониты. Процессы очист­ки газов адсорбентами осуществляют в адсорберах периодического или непрерывного действия.

                    Для очистки газового потока могут быть использованы сухие и мокрые окислительные процессы, а также процессы каталитиче­ского превращения, частности, для обезвреживания серосодержащих газов сульфатно-целлюлозного производства (газов вароч­ного и выпарного цехов) используют каталитическое окис­ление. Этот процесс осуществляется при температуре 500 – 600°С на катализаторе, в состав которого входят оксиды алюминия, ме­ди, ванадия и других металлов. Сероорганические вещества и се­роводород окисляются до менее вредного соединения – сернистого ангидрида (ПДК для сернистого ангидрида 0,5 мг/м3, а для серо­водорода 0,078 мг/м3).

Для удаления пыли из выбро­сов тепловых электростанций широко применяют электрофиль­тры – это сооружения высотой с 10 – 15-этажный дом. Они улав­ливают летучую золу, образую­щуюся при сжигании твердого топлива. Специалисты работают над усовершенствованием конст­рукций этих аппаратов, повыше­нием их эффективности и надеж­ности. Последний образец рас­считан на производительность бо­лее миллиона кубометров газа в час, который используется в ка­честве сырья для производства строительных материалов.

2. Безотходное производство

Малоотходные и безотходные технологические процессы позво­ляют сократить или полностью исключить загрязнение окружаю­щей среды, полнее использовать запасы минеральных ресурсов, обеспечить комплексную переработку первичного сырья и отвалов промышленных предприятий, получать дополнительно продукцию и тем самым повысить эффективность народного хозяйства.

На охрану атмосферного воздуха тратятся колоссальные сред­ства. Стоимость очистных сооружений многих предприятий до­стигает трети основных производственных фондов, а в ряде случа­ев – 40 – 50 %. В будущем эти затраты еще более возрастут.

Какой же выход? Он есть. Надо искать такие пути развития промышленности и достижения чистоты атмосферы, которые не исключали бы друг друга и не вызывали роста расходов на очистные сооружения.

Один из таких путей – переход к принципиально новой без­отходной технологии производства, к комплексному использова­нию сырья.

Технология безотходного производства – новая ступень раз­вития научно-технической революции. Современные наука и тех­ника дают возможности для преодоления тех противоречий, кото­рые возникают между устаревшими методами производства и стремлением освободить от вредного влияния  природную среду.