Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков
ществами, которые они выбрасывают
в атмосферу.
Загрязнение воздуха оксидами серы. Соединения серы поступают в
воздух в основном при сжигании богатых серой видов горючего, таких,
как уголь и мазут.
Не все виды топлива содержат значительные количества серы. В
углях некоторых сортов содержится всего 0,5% серы, тогда как в
других – до 6%. Уголь широко используется в производстве стали, но
в первую очередь он применяется как топливо для получения пара и
последующего генерирования электрической энергии. Среднее
содержание серы в углях, идущих на получение электроэнергии,
составляет 2,5%.
При сгорании в топках электростанций каждого миллиона тонн угля
выделяется 25 тыс. тонн серы. Разумеется, эта сера выделяется не в
элементарной форме, а главным образом в виде сернистого газа –
двуокиси серы.
Сера также содержится в сырой нефти, однако ее содержание не
превышает 1%. При перегонке нефти большая часть серы из продуктов
перегонки, таких, как керосин и бензин, удаляется. Содержащие серу
отходы сжигаются в процессе перегонки. Вот почему керосин и бензин
делают лишь небольшой вклад в выбросы оксидов серы, попадающих в
атмосферу.
При перегонке нефти большая часть серы переходит в мазут – самую
тяжелую фракцию перегонки. В нем может содержаться от 0,5 до 5,0%
серы, хотя посредством дополнительных процедур перегонки содержание
серы в мазуте можно еще уменьшить.
В отличие от нефти и угля природный газ практически не содержит
серы. С этой точки зрения газ является экологически чистым
топливом.
Таким образом, антропогенные источники выбросов в атмосферу
диоксида серы можно выразить следующей диаграммой:
Диаграмма 1.Источники выбросов в атмосферу диоксида серы, %
[pic]
При сжигании угля или нефти сера, содержащаяся в них, окисляется.
Далее, реагируя с водой, она образует серную кислоту. Таким
образом, оксиды серы являются одной из причин выпадения кислотных
осадков. Считается, также, что высокое содержание оксидов серы в
воздухе непосредственно влияет на увеличение заболеваемости людей и
даже рост смертности.
Загрязнение воздуха оксидами углерода. При неполном окислении
углерода образуется бесцветный, не имеющий запаха газ – окись
углерода (угарный газ). В городском воздухе окись углерода
содержится в большей концентрации, чем любой другой загрязнитель.
Однако, поскольку этот газ не имеет не цвета, ни запаха, наши
органы чувств не в состоянии обнаружить его.
Самым крупным источником окиси углерода в наших городах является
автотранспорт. Свыше 90% окиси углерода попадает в воздух
вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе.
Соответствующая реакция такова:
C + Ѕ O2 = CO.
Имеется и другой источник окиси углерода, с которым, правда,
сталкиваются только курящие люди и их ближайшее окружение – это
сигаретный дым.
Пагубное влияние окиси углерода на здоровье человека заключается
в ее способности связывать гемоглобин – белок крови, приносящий
кислород к тканям человеческого организма.
Содержание двуокиси углерода (углекислого газа) в атмосфере
увеличивается самыми разными путями. При вырубке лесов уничтожаются
деревья, которые усваивают углекислый газ в процессе фотосинтеза.
При производстве бетона из известняка образуется некоторое
количество CO2. Но наиболее существенная часть углекислого газа
образуется при сжигании топлива на воздухе. Установлено, что
количество углекислого газа в атмосфере с каждым годом
увеличивается.
Двуокись углерода в отличие от окиси не представляет прямой
угрозы здоровью человека. Однако чрезмерное поступление в атмосферу
углекислого газа грозит парниковым эффектом, последствием которого
станет глобальное повышение температуры.
Загрязнение воздуха оксидами азота. Окись азота может
образовываться в природе при лесных пожарах, однако высокие
концентрации оксидов азота в городах и в окрестностях промышленных
предприятий связаны с деятельностью человека. При
высокотемпературном сгорании ископаемых видов топлива происходит
реакции двух типов, в результате которых образуются оксиды азота. К
первому типу реакций относится реакция между кислородом воздуха и
азотом, содержащимся в топливе; при этом образуются оксиды азота. В
угле содержание азота обычно составляет около 1%. В нефти и газе –
всего лишь 0,2 – 0,3%; именно этот азот окисляется кислородом
воздуха.
Ко второму типу реакций относятся реакции между кислородом
воздуха и азотом, содержащимся в воздухе; при этом также образуются
оксиды азота. Поэтому, даже если в исследуемом топливе вообще не
содержится азот, все равно при его горении образуются оксиды азота.
Оксиды азота образуются при сгорании любых видов топлива –
природного газа, угля, бензина или мазута. Приблизительно 95%
годового выброса оксидов азота в атмосферу – это результат сжигания
ископаемого топлива. Около 40% общего объема выбросов приходится на
автомобили и другие виды моторного транспорта. Примерно 30%
приходится на сжигание природного газа, нефти и угля в топках
электростанций. Сжигание ископаемого топлива для осуществления
различных производственных процессов в промышленности добавляет еще
20%. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты – еще два
источника выбросов оксидов азота в атмосферу, правда, не связанные
со сжиганием топлива. Приведенные данные можно представить в виде
следующей диаграммы:
Диаграмма 2.Источники выбросов в атмосферу оксидов азота, %
[pic]
При использовании трех основных видов ископаемого топлива
сжигание природного газа (во всех видах применения) дает примерно
20% общего объема выбросов оксидов азота, сжигание угля – 25%, а
нефти – 47%.
Примерно 90% оксидов азота образуется в форме окиси азота (NO).
Оставшиеся 10% приходится на двуокись азота (NO2).
Большая часть данных о влиянии оксидов азота на здоровье человека
относится к двуокиси азота. Исходно двуокись азота составляет лишь
10% выбросов всех оксидов азота в атмосферу; однако в ходе сложной
последовательности химических реакций в воздухе значительная часть
окиси азота превращается в двуокись азота – гораздо более опасное
соединение.
Помимо прямого воздействия на организм человека, оксиды азота
способны вступать в фотохимические реакции, в результате которых
образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды,
а также необычные органические соединения. Двуокись азота также
способна реагировать с водой с образованием азотной кислоты. В
результате выпадают кислотные осадки.
Загрязнение воздуха частицами. Частицы, взвешенные в воздухе, –
еще одно серьезное загрязнение атмосферы. В отличие от других
загрязнений частицы очень разнородны по своему химическому составу.
В воздухе находятся в виде взвеси многие твердые и жидкие
компоненты, весьма различные по происхождению. Движение транспорта,
сжигание топлива, промышленные процессы и выбросы твердых отходов –
все эти источники дают вклад в загрязнение атмосферы твердыми
частицами.
При сгорании угля образуются твердые частицы, диспергированные в
воздухе, причем не только частицы золы (силиката кальция) и частицы
углерода (сажа), но также частицы оксидов металлов, таких, как
оксиды кальция и железа.
Количество частиц, поступающих в атмосферу при сгорании угля,
чудовищно велико. Однако большая часть этих частиц удаляется вместе
с отходящими дымовыми газами. При сжигании нефти в качестве топлива
образуется лишь незначительное количество частиц.
При сгорании бензина и дизельного топлива в воздух попадают капли
жидкого горючего. Жидкие углеводороды (соединения углерода с
водородом) и жидкие производные углеводородов попадают в атмосферу
из-за неполного сгорания в двигателях бензина и дизельного
топлива. Еще один тип загрязнений появляется в результате
происходящих в воздухе фотохимических реакций между окисью азота и
углеводородами. Продукты этих фотохимических реакций представляют
собой жидкие органические соединения, которые рассеиваются в
воздухе в виде мельчайших капелек. Огромные скопления в воздухе
твердых частиц и мельчайших капелек называют смогом.
Открытые разработки угля и других полезных ископаемых загрязняют
воздух огромными количествами частиц. Обогащение и обработка руд и
выплавка металлов – дополнительные примеры промышленных процессов,
при которых в воздух выделяется большое количество частиц.
Различные процессы обработки материалов (дробление, размалывание,
резание, сверление и т.п.) также служат источниками загрязняющих
воздух частиц. Все эти производственные процессы, вместе взятые,
могут привести к большим выбросам частиц в атмосферу, чем сжигание
угля.
В недавнем прошлом при строительстве зданий в воздух попало много
частиц асбеста, который широко применялся для изоляции швов и
обычно наносился путем распыления. Асбест и сейчас продолжает
загрязнять атмосферу, когда сносятся старые постройки.
Наконец, сжигание мусора и отходов в некоторых городах
оказывается серьезным источником частиц, особенно в том случае,
если установки для сжигания сосредоточены в одном месте.
К особому типу частиц следует отнести соединения тяжелых
металлов, особенно свинца. Свинец особо опасен для здоровья
человека, так как является кумулятивным ядом (постепенно
накапливается в организме). При этом для свинцового отравлен
| |  скачать работу |
Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков |
