Искусственное загрязнение атмосферы

Источники искусственного загрязнения атмосферы - различные промышленные предприятия, в частности теплоэлектростанции, ко­торые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газы и другие соединения; металлургические предприятия, особенно предприятия цветной металлургии, которые выбрасывают в газообраз­ном состоянии окислы азота, сероводород, сероуглерод, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения различных метал­лов, в том числе таких вредных для здоровья, как ртуть и мышьяк; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопле­ния жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов, а так­же непосредственно из газохрани­лищ, трубопроводов, при авариях и т. д.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, посту­пающие непосредственно в атмос­феру, и вторичные, являющиеся результатом превращений послед­них. Так, поступающий в атмос­феру сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который активно взаимодействует с водя­ным паром и образует капельки серной кислоты. При взаимодей­ствии серного ангидрида с га­зообразным аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония и т. п. Подобным образом в резуль­тате химических, фотохимичес­ких, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы об­разуются другие вторичные загрязнители.

Основным источником пирогенного загрязнения на планете явля­ются тепловые электростанции и металлургические и химические пред­приятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого или жидкого топлива. Второй крупный источ­ник пирогенного загрязнения - отопительная система жилищ, кото­рая, сжигая 25% топлива, выделяет в атмосферу более 30% вредных веществ. Основными вредными примесями пирогенного происхожде­ния являются следующие:

Оксид углерода (СО) получается при неполном сгорании углеро­дистых веществ. В воздух он попадает главным образом с выхлопны­ми газами и выбросами промышленных предприятий, а также при сжигании твердых отходов. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т, из них на долю выхлопных смесей автотранспорта приходится 60%. В биосфере не происходит глобаль­ного накопления оксида углерода. Значительная часть его поглощается почвой, точнее - почвенными микроорганизмами. Известны 16 видов почвенных грибов, которые используют его в своем биологическом цик­ле. Однако в закрытых помещениях (гаражах, транспортных тонне­лях) или при скоплении большого количества автомобилей на пере­крестках временно может создаваться опасная для здоровья людей концентрация оксида углерода.

Соединения серы поступают в атмосферу в большом количестве. Среди них преобладает сернистый газ (диоксид серы, сернистый ан­гидрид – SO₂), который выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива (в количестве до 200 млн. т/год) или переработки сернистых руд (до 70 млн. т/год). Часть соединений серы выделяется при горе­нии органических остатков в горнорудных отвалах (терриконах).

В атмосфере сернистый газ через некоторое время окисляется до серного ангидрида (SO₃) или вступает во взаимодействие с другими со­единениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого анги­дрида в серный происходит в атмосфере при фотохимических и катали­тических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, которая под­кисляет почву, ускоряет процессы коррозии материалов, обостряет заболевания дыхательных путей человека и животных.

Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химиче­ских предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влаж­ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания на них капель серной кислоты.

Пирометаллургическими предприятиями цветной, черной метал­лургии и теплоэлектростанциями так же ежегодно выбрасывается в атмосферу десятки миллионов тонн сернистого газа. По отдельным отраслям производства эти выбросы распределяются так: теплоэлектро­станции - 58%, цветная металлургия - 22%, черная металлур­гия - 16%, остальные отрасли (нефтехимическая, химическая про­мышленность и др.) - 40%.

Сероводород и сероуглерод поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы, но в относитель­но меньшем количестве, чем сернистый газ. Основными источниками выброса их являются предприятия по изготовлению искусственного, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. Сероводород и сероуглерод обладают резким раздражающим запахом и высокой токсичностью для человека и животных. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями они подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Соединения азота, поступающие в атмосферу, представлены оксидами в виде оксида, диоксида, гемиоксида, а также аммиа­чными источниками загрязнения ими воздуха, кроме установок для сжигания топлива, являются предприятия, производящие туковые удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количе­ство оксидов азота, ежегодно поступающих в атмосферу от индустриальных источников, составляет около 20 млн.т.

Соединения фтора. Источниками загрязнения воздуха соедине­ниями фтора являются предприятия по производству алюминия, эма­лей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соедине­ний - фтористого водорода, четырехфтористого кремния или пылевидных частиц.

Соединения фтора характеризуются особенно сильным токсиче­ским эффектом. Интоксикация теплокровных животных обычно про­исходит за счет поглощения растительного корма, в котором фтор может накапливаться в количествах до 2000 мг/кг сухой фитомассы. Питание домашних животных растениями, насыщенными соеди­нениями фтора, приводит к увеличению в их тканях содержания фто­ра, что, в конце концов, вызывает хроническую интоксикацию, назы­ваемую флуорозом. Первыми признаками флуороза является умень­шение прочности зубов, деформация костей, потеря массы, снижение деятельности молочных желез. В дальнейшем происходит некроз по­чек и надпочечников, повреждение кишечника.

Очень чувствительны к фтору насекомые. Производные фтора яв­ляются сильными инсектицидами.

Соединения хлора поступают в атмосферу от многих источников, но в наибольшем количестве - от химических предприятий, произ­водящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органиче­ские красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмо­сфере встречается как примесь молекулярный хлор и хлористый во­дород. Токсичность хлора для растений и животных определя­ется видом образуемых им соединений и их концентрацией.

Распределение газообразных воздушных загрязнителей над раз­ными регионами земного шара крайне неравномерно и представляет собой следующий возрастающий ряд: над акваторией Мирового океа­на - 0,1%, над сельской местностью - 1%, над городами - 12,9%, а над крупными промышленными районами - 86% суммарногоколичества в атмосфере.

Прочие газообразные загрязнения. В металлургической промыш­ленности при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных загрязняющих веществ. Так, в расчете на 1т передельного чугуна выделяется, кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5-5,0 кг пылевых частиц, определенное количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистого водорода и смолистых веществ.

При коксовании 1 т угля образуется 300-320 м³ коксового газа. В его состав входят: водород – 50-62% (по объему), метан – 20-34, оксид углерода - 4,5-4,7, углекислый газ - 1,8-4, азот – 5-10, углеводороды – 2-2,6 и кислород - 0,2-0,5%. Основная масса коксового газа улавливается и направляется на химическую переработку и утилизацию. Однако около 6% поступает в атмосферу вследствие потерь во время загрузки и выгрузки печей и негерметич­ности аппаратуры.

Воздушные выбросы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, заводы синтетического каучука содержат большие количества углеводородов, сероводорода и других газов (стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.).

Основными загрязнителями воздуха в сельских районах являются животноводческие, птицеводческие фермы и комплексы, энергетические предприятия, склады, в которых происходит протравливание семян пестицидами, и поля, на которые в том или ином виде вносятся пести­циды и минеральные удобрения. В районе расположения помещений для содержания скота и птицы в атмосферу поступают и распростра­няются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие газы.

Источниками загрязнения атмосферы являются также практиче­ски все средства современного транспорта: автомобильный, железнодорожный, морской и речной, а также воздушный. Среднегодовой про­бег каждого автомобиля составляет 15 тыс.км. В среднем он обедняет при этом атмосферу на 4350 кг кислорода и насыщает ее 3250 кг угле­кислого газа, 530 кг оксида углерода, 93 кг углеводородов, 27 кг окси­дов азота и не менее 1 кг свинца.

Автомобильные выбросы представляют собой смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - продукты неполного сго­рания топлива, оксид углерода, альдегиды, обладающие резким за­пахом и раздражающим действием, акролеины и формальдегид (по­следний оказывает особенно сильное действие), оксиды азота, соеди­нения свинца и др. Соединения неорганического свинца образуются при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца, который до­бавляют к бензину в качестве антидетонатора. В 1 л бензина содер­жится до 1 г тетраэтилсвинца, который выбрасывается с выхлопными газами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: