Источники загрязнения атмосферы, основные загрязнители, нормирование и регламентация содержания загрязняющих веществ в атмосфере

Классификация источников загрязнения атмосферного воздуха

Основные источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные и антропогенные (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

Уровень загрязнения естественными источниками фоновый, он мало изменяется с течением времени. В настоящее время более 500 химических соединений поступает в атмосферу с выбросами, и их количество постоянно увеличивается.

В соответствии с ГОСТ 17.2.1.01—76 «Атмосфера. Классификация выбросов по составу» выбросы в атмосферу классифицируются следующим образом:

• 1. По агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах.
• • газообразные и парообразные (S0₂, СО, NO_x, углеводороды и др.);
• • жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей, органические соединения);
• • твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.).
• 2. По массовому выбросу (т/сут):
  • • менее 0,01 (включительно);
  • • от 0,01 до 0,1 (включительно);
  • • от 0,1 до 1 (включительно);
  • • от 1 до 10 (включительно);
  • • от 10 до 100 (включительно);
  • • свыше 100.

Значительный вклад в загрязнение воздуха вносят процессы сжигания, происходящие в промышленности, энергетике и на транспорте.

При сжигании топлив образуются различные продукты сгорания: оксиды углерода СО_х, водяные пары Н₂0, оксиды серы SO_x, оксиды азота NO_x, полициклические ароматические углеводороды (IIАУ), соединения ванадия, твердые частицы и др. В дальнейшем они преобразуются в атмосферном воздухе и могут наносить значительный вред окружающей среде и здоровью людей (разрушение озонового слоя, образование смога, коррозия металлоконструкций, эрозия ПОЧВЫ И Т.Д.).

Вредные продукты сгорания органических топлив. Рассмотрим подробнее наиболее распространенные вредные продукты сгорания органических топлив.

Оксиды углерода входят в состав атмосферы Земли, участвуя в глобальных циклах превращения (кругооборота) углерода в биосфере.

Оксид углерода (или угарный газ) СО при попадании в организм реагирует с гемоглобином крови и препятствует нормальному переносу кислорода. Особая опасность этого газа заключается в том, что даже в небольших количествах он вызывает нарушения в организме, незаметные для человека, подвергшегося воздействию.

Диоксид углерода (или углекислый газ) С02 нетоксичен, не имеет цвета и запаха. Однако, как было сказано выше, С02 является парниковым газом, поглощая длинноволновое излучение, отраженное от поверхности Земли, и влияя таким образом на климат планеты. Именно поэтому необходимо контролировать поступление двуокиси углерода в атмосферный воздух от антропогенных источников.

Оксиды серы (SO_x = S0₂ + S0₃) являются одним из основных загрязнителей атмосферы.

Сернистый ангидрид S0₂ — бесцветный газ с острым запахом, который вызывает раздражение дыхательных путей и нарушение обменных и ферментных процессов у людей. Сернистый ангидрид является одной из основных причин возникновения смогов в крупных городах. Он находится в атмосфере от 2 до 20 суток, окисляясь за это время до серного ангидрида (под действием солнечного света этот процесс идет быстрее):

Серный ангидрид (или триоксид серы) S0₃ также оказывает раздражающее действие на дыхательные пути. Кроме того, во влажном воздухе S0₃ способствует образованию аэрозоля серной кислоты, которая активно разрушает конструкции, здания и оборудование.

Оксиды азота (NO_x = NO + N0₂ + N₂0) являются основными загрязнителями атмосферы при сжигании энергетических топлив.

Оксид азота NO — высокотоксичное вещество, оказывающее действие на кровь и нервную систему.

Диоксид азота N0₂ — газ буро-красного цвета. Раздражает и прижигает дыхательные пути, приводит к отеку легких.

Гемиоксид азота N₂0 — бесцветный газ, используемый в медицине в качестве легкого наркоза («веселящий газ»).

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) встречаются в продуктах сгорания углеводородных топлив. Наиболее распространенными из них являются 6енз (а)пирен, пирен, антрацен, перилен и др.

Бенз (а)пирен C₂qH₁₂ — твердое кристаллическое вещество желтого цвета, которое накапливается в основном в почве. Является сильным канцерогеном, также может оказывать мутагенное воздействие. Бенз (а)пирен может разрушаться в атмосферном воздухе под действием ультрафиолетового излучения. До 40% выбросов бенз (а)пирена приходится на черную металлургию, 26% — на бытовое отопление, 16% — на химическую промышленность.

Сажа (копоть) — продукт неполного сгорания углеводородов. Более чем на 90% состоит из углеродных атомов. При медленном разложении выделяет бенз (а)пирен. При попадании в организм человека сажистые частицы могут вызвать образование злокачественных опухолей.

Сероводород H₂S — газ, обладающий сильным характерным запахом. Сероводород очень токсичен, при небольшом содержании в воздухе может вызвать головокружение и тошноту, при высокой концентрации — судороги, отек легких и летальный исход.