Тепловые загрязнения техносферы, их источники и уровни, зоны распространения

техносфера тепловой акустический аудиометрия.

С появлением людей на Земле началось влияние их деятельности на круговорот вещества и энергии в биосфере. Это способствовало изменению как процессов миграции веществ, так и изменении потоков энергии в окружающей среде. Практически с этого момента пути человека и биосферы начали расходиться, началось их противостояние.

В современном понимании, техногенез — процесс изменения природных комплексов под влиянием производственной деятельности. Техногенез имеет большое значение, особенно при рассмотрении вопросов загрязнения и охраны окружающей среды. Процесс существенно активизировался после «революции машин» в 18 веке и чрезвычайно обострился в середине XX века, постепенно превратив биосферу на техносферу .

Техносфера — это совокупность искусственных и природных объектов, созданных или измененных целенаправленной деятельностью человека. Техносфера является составной частью биосферы, которая со временем может превратиться в ноосферу, что по теории В. И. Вернадского должно стать основной целью современного общества. Однако, на сегодня, хозяйственная деятельность человека обусловила деградацию и истощение природных ресурсов, что привело к трансформации сложившихся в течение многих миллионов лет материальных и энергетических потоков на планете.

Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение является результатом рассеивания в окружающей природной среде теплоты, выделяющейся в многообразных тепловых процессах, прежде всего связанных со сжиганием топлива. По существующим оценкам ежегодно в мире сжигается до 5 млрд. тонн угля, 3,2 млрд. тонн нефти, т. е. высвобождается более Дж тепловой энергии, которая меняет температурный режим воздушной и водной среды, а также динамику происходящих там процессов. Замена тепловых теплоэлектростанций на атомные, уменьшая до некоторой степени химическое загрязнение среды, одновременно увеличивает тепловое загрязнение.

Помимо влияния на общебиосферный процесс глобального потепления тепловое загрязнение локально воздействует на водные экосистемы. Именно повышение температуры воды способствует:

• · превышению критических значений для «стенотермных» (от греч. stenos — узкий, ограниченный) — не выносящий колебаний температурных условий среды.) стадий жизненных циклов водных организмов;
• · усилению восприимчивости организмов к токсическим веществам (непременно присутствующим в загрязненной воде);
• · замене обычной флоры водорослей менее желательными синезелеными водорослями;
• · снижению количества кислорода в воде из-за уменьшения его растворимости.

В промышленных районах количество вырабатываемой энергии столь велико, что соизмеримо с интенсивностью излучения Солнца на эту же площадь. Поэтому там образуются «острова тепла» и формируется особый микроклимат. ЭТО явление характерно для городов, крупных населенных пунктов и особенно для мегаполисов.

Подземные газопроводы промышленных предприятий, имеющие температуру 140−160С, теплотрассы (50−150С), сборные коллекторы и коммуникации (35−45С) вызывают нагревание почвы. Сброс нагретых вод в водоемы обуславливает повышение в них температуры воды на 6−8С, площадь нагретых вод может достигать 30 км², что приводит к уменьшению содержания кислорода и снижению способности к самоочищению.

Горячие газовые выбросы предприятий вызывают нагревание окружающего воздуха, повышение его влажности, образование туманов, выпадение осадков.

Термальное загрязнение представляет особую и мало изученную опасность для экосистемы в местах размещения энергетического оборудования и систем транспортировки тепла (тепловых сетей). Зональные, высотные и глубинные факторы распределения тепла, с градиентами и закономерностями циркуляции (абиотические факторы в экосистемах) вызывают уже наблюдаемые перемены в средообразующих компонентах или их сочетаниях, которые, вполне вероятно, не могут быть компенсированы в ходе природных восстановительных процессов (необратимое изменение среды). Достаточно вспомнить наблюдаемость теплотрасс по проталинам, измененную вегетацию растительного покрова. При этом не известно и не изучено смещение биогеоценозов на уровне микрофлоры. Неизвестны долговременные последствия таких явлений.

Регенирация теплоты.

Среди различных способов регенерации тепла необходимо выделить химический как наиболее многоплановый. Анализ работы различных типов энергетических агрегатов показывает, что эффективность использования органического топлива в них все еще остается низкой, не более 40%. Объясняется это тем, что в существующих тепловых устройствах преобразование энергии топлива сопровождается большими потерями тепла в окружающую среду через стенки аппаратов, с уходящими газами, а также значительными необратимыми потерями в процессе сжигания самого топлива. В значительной мере указанных потерь можно избежать, утилизируя ранее безвозвратно теряемое тепло в специальных каталитических реакторах-теплообменниках, преобразуя при этом исходное органическое топливо в новое топливо, так называемый синтез-газ (смесь H2 и CO). Химическая утилизация тепла и сжигание преобразованного топлива приводят к повышению КПД энергетических устройств и экономии топлива. Более того, при сжигании синтез-газа уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу. Поэтому рассматриваемый процесс химической регенерации тепла является примером новой энергосберегающей, экологически чистой технологии.

Техногенные источники.

1. Предприятия теплоэнергетики (теплоэлектростанции, котельные установки) Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива определяется следующими факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных устройствах, наличием и технической эффективностью очистных сооружений, условиями выбросов (высотой труб, скоростью выхода газов и их температурой). Большое значение имеют метеорологические условия и рельеф местности.

2. Автотранспорт Особенностью автомобильного транспорта, как источника загрязнения воздуха, является:

• — численность автотранспорта в крупных городах быстро увеличивается, следовательно, увеличивается и выброс вредных веществ в атмосферу;
• — автомобиль в отличие от промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики является движущимся источником загрязнения и его негативное воздействие распространяется на жилые районы, места отдыха и т. д.;
• — автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания человека, и их рассеивание в условиях городской застройки затруднено;
• — использование автомобилей вторичного рынка.

Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит от состава выхлопных газов, интенсивности и организации движения автотранспорта, ширины улиц, рельефа местности и метеоусловий.

3. Промышленные предприятия Характер выбросов зависит от вида предприятия.

В последние годы цветная металлургия прочно занимает одно из ведущих мест по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Технология производства цветных металлов связана с образованием большого объема газа, который содержит диоксид серы, диоксид углерода, аэрозоли конденсации металлов. При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными ПАУ, в частности 3,4 — бензпиреном.

Ведущими компонентами выбросов предприятий черной металлургии являются угольная пыль, пыль с высоким содержанием диоксида кремния, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота.

Нефтедобывающая промышленность вышла на 3-е место по объему загрязняющих веществ, на ее долю приходится около 20% выбросов от стационарных источников в промышленности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению. Основными компонентами выбросов являются оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота.

В машиностроении состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов. В выбросах содержатся оксид углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, фенол, аммиак, бензол, формальдегид, метан и другие вещества.

По распространению и по масштабам воздействия тепловое загрязнение — один из наиболее крупных видов физического загрязнения окружающей среды: с довольно большой степенью достоверности можно считать объёмы потребления энергопотребителем топлива, горячей воды, пара одновременно и объёмами теплового загрязнения прилегающего района.

Борьба с тепловым загрязнением с инженерной точки зрения идентична работе по энергосбережению. Чем на более высоком уровне находится энергосберегающая политика и работа, тем более интенсивно ведётся борьба с тепловым загрязнением. Положим, если бы удалось благодаря внедрению источников освещения с высокой светоотдачей и систем автоматического отключения источников уменьшить электро-потребление на нужды освещения в 2 раза, то соответственно примерно в 2 раза уменьшилось бы и тепловое загрязнение, связанное с данным сектором энергопотребления. И так обстоит дело в любом секторе энергопотребления: в системе отопления жилых и производственных помещений, в сфере транспорта, в промышленных отраслях.

Классификация источников выбросов в атмосферу.

Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы:

• — По назначению:
  • а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания (рекуперации, абсорбции и т. д.);
  • б) вентиляционные выбросы — местные отсосы, вытяжки.
• -По месту расположения:
  • а) незатененные или высокие (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 и более раз);
  • б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания;
  • в) наземные — находящиеся у земной поверхности (открытое технологическое оборудование, проливы, колодцы производственной канализации и т. д.).
• -По геометрической форме:
  • а) точечные (трубы, шахты, вентиляторы);
  • б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, факелы).
• -По режиму работы:
  • а)непрерывного действия;
  • б)и периодического действия;
  • в) залповые;
  • г) мгновенные.

Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

• — По дальности распространения:
  • а) внутриплощадочные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений (для таких выбросов предусматривается санитарно-защитная зона достаточных размеров);
  • б) внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации (порядка ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилой застройки.

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными.

Организованный промышленный выброс — выброс, поступающий в атмосферу через специальные сооружения — газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс — выброс, поступающий в атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.