Основными загрязняющими веществами в выбросах являются твердые частицы (пыль, сажа) и газообразные вещества (оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы). В городах выбросы пыли, оксидов углерода, оксидов серы и азота могут достигать десятков тысяч тонн в год. Глобальные выбросы пыли в 1990 г составили около 70 млн.т, оксида углерода - 180 млн.т, оксидов серы - 100 млн. т,
оксидов азота - 65 млн. т.
Оксид углерода составляет около половины от общего количества всех вредных веществ, поступающих в воздушный бассейн городов. Большую часть этого количества составляют выбросы автомобильного транспорта, остальное - агломерационные производства черной металлургии и другие более мелкие источники.
Из стационарных установок к крупнейшим источникам выбросов следует отнести в первую очередь агломерационные фабрики, каждая из которых выбрасывает до 10000 м3/ч оксида углерода, а также электросталеплавильные и мартеновские печи.
Одним из наиболее крупных и трудно поддающихся очистке загрязнителей атмосферного воздуха являются оксиды серы (SO2 и в меньших количествах SO3). Основными источниками выбросов этих газов являются энергетические установки, работающие на твердом и жидком топливе.
Оксиды азота в числе основных загрязнителей атмосферного воздуха занимают особое место. Исследования этих веществ как загрязнителей атмосферы, выбрасываемых с продуктами сгорания топлива, до середины шестидесятых годов текущего столетия практически не проводились. Перевод многих энергетических установок с твердого на жидкое и газообразное топливо ( в целях сокращения выбросов оксидов серы), а также рост числа автомобилей привели к тому, что за последние двадцать лет на фоне снижения валовых выбросов оксида углерода и оксидов серы на 10-15%, выбросы оксидов азота возросли в среднем на 18%. Сжигание жидкого топлива и газа дают 95% от общего количества выбросов оксидов азота.
В топочных камерах котлов и промышленных печей, максимальные локальные температуры в факеле достигают 2100-2200 К, активно протекает реакция синтеза оксида азота.
После выхода из дымовой трубы в атмосферу около 60% оксида азота переходит в диоксид азота за счет окисления кислородом
2NO + O2 6 2NO2 + 188 кДж/моль (1.1)
и озоном
NO + O3 6 NO2 + O2 + 205 кДж/моль. (1.2)
Вторая реакция протекает в 100000 раз быстрее первой. Под действием солнечного света в атмосфере протекает ряд реакций окисления-разложения оксидов азота, наиболее существенными из которых с позиций охраны атмосферы являются
NO2 + hg 6 NO + O; (1.3)
O + O2 + M 6 O3 + M; (1.4)
NO + O3 6 NO2 + O2. (1.5)
То есть оксиды азота оказывают двоякое действие на озон воздуха. С одной стороны озон расходуется на окисление оксида азота в диоксид по реакции (1- 5) - этот процесс характерен для выброса тепловых электростанций, где есть NO, но нет углеводородов. В выхлопе автомобилей, где есть углеводороды, наоборот отмечается повышенное образование озона, являющегося весьма токсичным веществом.
При добавлении углеводородов, в частности бензина, динамическое равновесие в реакции не устанавливается. В этом случае окисляются и исчезают углеводороды, образуются альдегиды, нитриты, оксид азота окисляется в диоксид, появляется озон, а также образуется пероксиацетилнитрат.
При соединении озона, диоксида азота и пероксиацетилнитрата образуются фотохимические оксиданты, являющиеся одной из причин фотохимического смога.
С продуктами сгорания топлива, а также с газовыми выбросами нефтеперерабатывающих, коксохимических и асфальтобетонных заводов, агломерационных и обогатительных фабрик, терриконов угольных и сланцевых шахт в атмосферу поступают канцерогенные вещества.
К числу обладающих большой канцерогенной активностью в первую очередь следует отнести 3,4-бензпирен (бенз(а)пирен), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив при температуре более 600 оС и обнаруживается в саже, дымовых газах, выхлопе автомобилей.
Если не учитывать мелкие отопительные установки, то наибольший вклад в выброс 3,4-бензпирена вносит автотранспорт.
Как правило, значительный выброс канцерогенных веществ ДВС связан с общим ухудшением качества горения, а увеличение выброса
СО обычно сопровождается увеличением выброса сажи и 3,4-бензпирена.
В значительных количествах канцерогенные вещества обнаруживаются при сушке пищевых продуктов дымовыми газами.
Помимо газообразных примесей в атмосферном воздухе постоянно присутствует пыль. Под термином "пыль" (аэрозоль) подразумевают мелкие и мельчайшие частицы твердых веществ, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии. Продолжительность их витания в воздухе зависит от крупности (дисперсности) частиц. В неподвижном воздухе частицы крупнее 20 мкм быстро оседают на землю. Частицы размером около одного микрометра приближаются к величине крупных молекул, поэтому они участвуют в броуновском движении и постоянно находятся во взвешенном состоянии. В подвижном воздухе практически постоянно во взвешенном состоянии находятся частицы крупностью 20-100 мкм, а при сильном ветре в воздух поднимаются и более крупные частицы.
Наряду с химическим составом влияние пыли на организм человека определяется её дисперсным составом. Так как частицы крупнее 10 мкм задерживаются в носоглотке и не попадают в легкие, мелкая пыль (менее 0,2 мкм) вследствие своей несмачиваемости не задерживается в организме, а нерастворимые частицы размерами в пределах 0,5-10 мкм оседают в легких и вызывают ряд заболеваний под общим названием пневмокониоз.
Кроме непосредственного влияния аэрозолей на здоровье человека, они могут изменять микроклимат городов, так пыль снижает прозрачность атмосферы, вследствие чего уменьшается количество солнечного тепла, достигающего земной поверхности.
Помимо сказанного, пылевые частицы являются ядрами конденсации водяных паров, а в ряде случаев - паров вредных и токсичных веществ и увеличивают тем самым опасность для здоровья людей. Особенно вреден смог - устойчивый токсичный туман, образующийся в промышленных районах.
Рассмотренные, так называемые основные загрязняющие вещества содержатся в выбросах почти каждого источника. Кроме этих веществ различными предприятиями выбрасываются многие другие вещества, обусловленные спецификой производства. Далеко неполный перечень поступающих в атмосферу вредных веществ, который установлен на основании ежегодной статистической отчетности предприятий, включает свыше трехсот наименований.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему