Углерод и его соединения
Выбросы оксидов азота ответственны примерно за 2/3 всех поставляемых
самолетом парниковых газов; остальные на “совести” углекислого газа.
Наибольшее воздействие на температуру Земли, имеет озон, находящийся на
высоте около 12 км, где проходит основная часть самолетов.
Таким образом, хотя самолеты в Европе производят видимо, не более 3%
выброса оксидов азота, их вклад в парниковый эффект равен вкладу всех иных
источников этого газа. Проблема усугубляется быстрым ростом авиасообщений:
количество самолетов, садящихся или взлетающих, например, в аэропортах
Великобритании, за последние 20 лет удвоилось.
Но проблему уже пытаются решать. Как известно, основная часть оксидов
азота авиапроисхождения образуется в двигателе при температуре 1700(C.
Ведущая авиастроительная компания “Роллс-Ройс” (Великобритания) начала
разрабатывать двигатель, сжигающий топливо в несколько этапов – без высоких
температур, но с прежней эффективностью.
До сих пор авиаконструкторы, повышая эффективность в расходовании
горючего, шли по пути увеличения давления и температур, в результате
выброс углекислого газа сократился, но возросло поступление в атмосферу
оксидов азота. По оценкам специалистов, полная смена концепций и
налаживания выпуска экологически чистых самолетов потребует не только
больших затрат, но и длительного времени.
Машиностроительное предприятие.
Современное машиностроение развивается на базе крупных
производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-
прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи
покрытий и крупное литейное производство.
Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в
литейных цехах являются вагранки, печи, участки складирования и
переработки шихты.
Газовыделения углекислого газа при заливке металлом форм и их
охлаждении можно определить по данной таблице 2.
| |удельные газовыделения для марки |
|вещество |связующего вещества мг/кг смеси(час |
| |ОФ - 1 |БС - 40 |УКС |
|диоксид углерода CO2 |688 |3260,0 |8563,0 |
|для сравнения оксид углерода CO |920,0 |496,0 |1921,0 |
Примечание:
1. ОФ-1, БС-40, УКС – это смолы для скорейшего затвердевания состава.
2. 80% газовыделения всех вредных веществ приходится на первые 20
минут после заливки металла в формы.
ТЭС.
Ежегодно в окружающую среду нашей планеты поступает до 2(1020 Дж
теплоты, что сопровождается выбросом в атмосферу 18(109 тонн углекислого
газа. Основными источниками тепловых выбросов являются процессы сжигания
органического топлива (нефти, газа на ТЭС) и объекты ядерной энергетики
(АЭС). Тепловые выбросы приводят к росту среднегодовой температуры
атмосферы на Земле, снижению снежно-ледяного покрова и, как следствие, к
уменьшению отражательной способности (альбедо) планеты. Все это стимулирует
дальнейшее повышение средней температуры земной поверхности. По данным
Национальной академии наук США, к середине 21 века температура атмосферы
Земли возрастет примерно на 5,5(C. Поэтому за счет таяния ледников и
полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового
океана на 10 см.
Анализ выбросов теплоты в атмосферу от совокупности промышленных
объектов на региональном уровне показывает, что характерно наличие регионов
с тепловыделением от 10-20 Вт/м2 площадью до 104 км2.
Транспорт.
Автотранспорт также является источником загрязнения атмосферы,
количество машин непрерывно возрастает особенно в крупных городах; а вместе
с тем растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Автотранспорт в
отличие от промышленных предприятий относится к движущимся источникам
загрязнения.
Токсическими выбросами ДВС (двигателя внутреннего сгорания) являются
отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного
бака.
Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими
газами ДВС. Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в
них содержится несколько десятков компонентов, некоторые из них в таблице
3.
|компоненты |содержание компоненты, |примечание |
| |объем доли, % | |
|CO2 |5,0-12,0 |1,0-10,1 |нетоксичны |
|N2 |74-77 |76,0-78 | |
|CO |0,5-12,0 |0,01-0,50 |токсичны |
|CnHm |2,0-3,0 |0,009-0,5 | |
| | | | |
В целом 50% выбросов диоксида углерода в мире поставляет
электроэнергетика, 1/4 – промышленность, 1/5 – транспорт.
Борьба с выбросами углекислого газа и их учет.
Первой страной, выступившей с заявлением о готовности сократить
выбросы парниковых газов была Великобритания. Ее примеру последовали и
другие страны. На переговорах по климатической конвенции наиболее
решительную позицию заняли Скандинавские страны, Нидерланды, Швейцария
(заявившая о сокращении выбросов углекислого газа на 2,5% к 2000 г.), ФРГ,
Франция, Союз малых островных государств. Меньше энтузиазма проявили США,
Канада, Россия, Япония, Саудовская Аравия.
Для борьбы с выбросами углекислого газа в атмосферу прибегают за
помощью к процессам очистки и обезвреживания технологических и
вентиляционных выбросов. Процессы эти различны, значит различны и способы
очистки, так как:
1. газы, выбрасываемые в атмосферу вместе с углекислым газом, весьма
разнообразны по своему составу.
2. имеют высокую температуру и содержат большое количество пыли, что
затрудняет процесс очистки и требует дополнительной подготовки отходящих
газов.
3. концентрация газа в вентиляционных и реже технологических выбросах
обычно переменна и низка.
Для того, чтобы бороться с выбросами нужно точно знать присутствует
интересуемый нас газ в выбросах или нет. И для этого создан
высокочувствительный детектор для измерения углекислого газа.
Обычно надежность измерений содержания в атмосфере углекислого газа,
играющего столь важную роль в создании парникового эффекта, снижает
присутствие в воздухе водяных паров. По-видимому, японским химикам
Н.Мидзуно и М.Ивамото (Хоккайдский университет, Саппоро) удалось создать
детектор, устраняющий этот недостаток. Ранее в Японии велись эксперименты с
порошком оксидов металлов, электрическое сопротивление которых изменяется в
случае, когда диоксид углерода адсорбируется на их поверхности. Еще в 1990
г. группа под руководством Н.Ямадзо (Университет Кюсю) показала, что
сопротивление порошкообразного оксида олова, помещенного между платиновыми
электродами, возрастает при его продувке смесью углекислого газа с гелием
при температуре 100C. Аналогичный эффект наблюдался с использованием бария.
Однако во всех этих случаях чувствительность к углекислому газу была
незначительной и еще более ослабевала в присутствии водяных паров.
Позже было установлено, что высокой чувствительностью к углекислому
газу обладает смесь индия с оксидами кальция, позволяющая хорошо
идентифицировать этот парниковый газ даже в присутствии паров воды. Оксид
индия получали путем гидролиза хлорида индия в присутствии раствора
аммиака; осадок нагревали до 850C. Полученное вещество еще активнее
реагировало на углекислый газ, если к нему добавляли примерно 5% оксида
кальция. Изготовленный на этой основе детектор оказался в состоянии
измерять концентрации углекислого газа, не превышающие 2 тыс. частей на 1
млн. даже в присутствии 1,8% водяных паров.
Таким образом, способность оксида индия реагировать на малые
концентрации углекислого газа связана с присутствием иных оксидов, причем
оксид кальция повышает чувствительность в наибольшей степени; далее следуют
оксиды стронция и бария; оксиды металлов – никеля, магния и калия –
вполовину, а цинка, натрия, празеодима и неодима в 10 раз менее
чувствительны.
Есть надежда на создание приборов, способных с большой точностью
регистрировать наличие в атмосфере углекислого газа.
Очистка и последующая утилизация углекислого газа проходит через
различного рода фильтры. Прибегают также и к рассеиванию выбросов.
Для контроля в России используются следующие приборы (табл. 4).
| |метод |определяемое |измеряемая |погрешность,% |
|тип прибора|измерения |вещество |концентрация, | |
| | | |мг/м3 | |
|ФЛ-5601 |фотоколориметр|углекислый газ|0-20 |10 |
| |ический | | | |
|КУ-3 |кондуктометрич|углекислый газ|0-500 |5,0 |
| |еский | | | |
|ГАИ-2 |оптикоабсорбци|углекислый газ|0-5 |4 |
| |онный | | | |
В России ПДК (предельно допустимой концентрации) по содержанию
углекислого газа не установлено, в США – 9000 мг/м3. Благодаря строгому
учету нарушений ПДК и высоким штрафам в
| |  скачать работу |
Углерод и его соединения |
