Атмосфера Владивостока

Содержание: 1. Введение. 2 2. Воздушный бассейн. 3 3. Основные источники загрязнения. 5 4. Стационарные источники загрязнения. 6 5. Автотранспортное загрязнение. 8 6. Концентрация загрязняющих веществ в атмосфере. 9 7. Годовой ход изменения содержания основных загрязняющих веществ. 11 8. Динамика выбросов загрязняющих веществ. 12 9. Лихеноиндикация воздушного бассейна Владивостока. 13 10. Кислотные дожди. 14 11. Охрана атмосферного воздуха. 16 12. Очистка выбросов в атмосферу. 20 13. Безотходное и малоотходное производство. 23 14. Заключение. 24 15. Используемая литература. 27
Введение.
Атмосферный воздух – основной компонент биосферы. Первый научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежит Аристотелю, высказавшему предположение, что Земля имеет форму шара и поэтому воздушная оболочка, ее окружающая, должна быть сферической. Это и выражается словом «атмосфера» (по-гречески «атмос» - пар, дыхание, а «сфера» - шар).
Известно, что человек без пищи может жить несколько десятков суток, без воды – несколько суток, а без воздуха – не более нескольких минут. Общее количество воздуха в атмосфере составляет 5,15х10 т., а содержание в нем кислорода – в пять раз меньше. Это очень много. И опасаться, что в перспективе его не хватит, очевидно, не следует, даже при возрастании потребления всеми живыми организмами и расходования на производственные нужды.
Серьезную опасность для человека представляет не нехватка воздуха как такового, а его прогрессирующее загрязнение. Под загрязнением атмосферы понимают присутствие в ней одного или более ингредиентов или их комбинаций в таких количествах и в течение такого времени, что они могут принести вред здоровью или благосостоянию человека, или чрезмерно повлиять на сложившийся уклад жизни.
Особенностью загрязнителей атмосферы является их преимущественная локализация в сравнительно небольших географических районах – городах и других промышленных центрах. Скорость накопления вредных веществ превышает возможности самоочищения атмосферы.
Воздушный бассейн.
Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного содержания.
Загрязняющее вещество – примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным ценностям.
Загрязнение воздушного бассейна Владивостока, связанное с ростом транспорта, работой промышленных и энергетических предприятий, вызывает обоснованную тревогу. Многочисленными исследованиями доказана взаимосвязь роста числа неэпидемических заболеваний (онкологических, бронхо-легочных и др.) прогрессирующим загрязнением природной среды. Атмосферное загрязнение следует рассматривать как условие, вызывающее неспецифические предпатологические изменения в организме, способствующие развитию заболевания, а в некоторых случаях и вызывающее его. Поэтому важно знать масштабы загрязнения атмосферы, его многолетнюю динамику (так как латентный период многих заболеваний длится достаточно долго), структуру и характер ингредиентов атмосферного загрязнения.
Во Владивостоке и в других крупных городах в атмосферный воздух поступают многочисленные химические соединения. Среди них преобладают взвешенные вещества, окислы углерода и азота (СО, СО2, NO, NO2), двуокись серы, сероводород, углеводороды, фенол, формальдегид. Наряду с перечисленными макрозагрязнителями в воздухе присутствуют различные микроэлементы и в том числе тяжелые металлы. Они накапливаются в организме и приводят к разнообразным функциональным и патологическим изменениям. В 1996 г. в атмосфере 100 городов России зарегистрированы уровни различных примесей, превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК) в 5 раз. Во Владивостоке уровень загрязнения атмосферного воздуха несколько ниже среднегородских российских показателей. Тем не менее, по данным Госкомгидромета, в любой день года на каком-либо пункте наблюдения регистрируется превышение ПДК хотя бы одной примеси. Среднегодовые параметры по формальдегиду, бензопирену, пыли, диоксиду азота значительно превышают ПДК (например, по бензопирену - в 6,1 раза).
Во Владивостоке расположено 6 стационарных постов наблюдения за загрязнением атмосферы (ПНЗА) системы экологического мониторинга Приморгидромета (табл. 1). Регулярные наблюдения за концентрациями пыли, двуокиси серы (SO2), окиси углерода (СО), двуокиси азота (NO2) на ПНЗА анализируются и обрабатываются по определенным методикам. Выбросы этих веществ в атмосферу достигают 90% от уровня всех выбросов промышленных предприятий и автотранспорта.
|Таблица 1: Пункты наблюдений за загрязнением атмосферы | |Пункт |Место расположения | |Центр |Ул. Светланская 54 | |Океанский проспект |Перекресток ул.Семеновской и Океанского проспекта | |Проспект 100-лет |Площадка вблизи автомагистрали (ул.Постышева) | |Владивостока | | |Ул. Патриса Лумумбы |Ровный участок на пл.Баляева | |Пл.Луговая |Участок с интенсивным движением автотранспорта | |Ул. Снеговая |Участок в 50 м от завода "Дальхимпром" |
В последующих разделах приведен анализ данных, полученных на всех стационарных постах слежения за загрязнением атмосферы в 1979-1994 гг. Для сравнения использованы материалы станции фонового мониторинга в Сихотэ- Алинском биосферном заповеднике в пос. Терней и показатели загрязнения некоторых городов Приморского края (Уссурийск, Дальнегорск, Спасск-Дальний и др.). Помимо загрязнителей, перечисленных выше, было исследовано и проанализировано содержание в атмосферном воздухе свинца (РЬ), цинка (Zn), меди (Си), марганца (Мп). Дополнительно использовались отчеты по форме № 2 ТП (воздух) "Охрана воздушного бассейна".
Основные источники загрязнения.
Мировые масштабы загрязнения атмосферы весьма значительны: по ориентировочным данным за год в нее поступают сотни миллионов тонн вредных газов и пыли. Наиболее интенсивно атмосфера загрязняется в крупных промышленных центрах. Основные источники загрязнения воздуха городов - промышленные предприятия и транспорт. Вклад других источников (поверхность Земли, бытовые процессы, природные явления) в большинстве случаев непостоянен и менее существенен. Значимость основных и дополнительных источников в загрязнении воздуха в разных городах неодинакова. Существенными и постоянно действующими факторами, влияющими на концентрацию загрязняющих примесей, являются размеры города, рельеф местности, тип планировки и застройки, наличие зеленых насаждений, расположение промышленных источников, микроклиматические особенности города. К переменным факторам можно отнести изменение объема выброса вредных веществ, поступающих в атмосферу и колебание метеорологических элементов, определяющих рассеивание примесей. В связи с этим решение вопросов о нормировании вредных выбросов непосредственно зависит от учета их рассеивания в атмосфере.
Стационарные источники загрязнения.
Во Владивостоке насчитывается 25 предприятий, имеющих 1239 стационарных источников выбросов загрязняющих веществ 1-4 классов вредностей. Основные источники выбросов загрязнителей атмосферы Владивостока - ВТЭЦ-2 (49997 т/год), ВПТС (4426 т/год), Дальзавод (1597 т/год). Всеми предприятиями города в 1996 г. выброшено в атмосферу 65 тыс. т загрязняющих веществ. Большую долю среди выбросов (59%) занимают газообразные и жидкие вещества, из них 63% приходится на сернистый ангидрид, 15% - на окислы азота и 18% - на окись углерода. В 1996 г. предприятиями города выброшено 257 т сажи, что на 37 т больше, чем в предыдущем году. Также увеличились выбросы аммиака, соляной кислоты, свинца и его соединений, окиси меди и др. Сократились выбросы бензина (нефтяного, малосернистого в пересчете на углерод) на 118 т, угольной золы ТЭЦ (с содержанием окиси кальция) на 1956 т, пыли неорганической (с содержанием двуокиси кремния) на 33 т и на 14 т. пыли цементного производства. Стационарные промышленные источники (объекты теплоэнергетики, заводы и др.) загрязняют воздушный бассейн города разнообразными вредными веществами (пылью, окислами азота, серы и углерода, углеводородами и др.), а также специфическими вредными примесями (аммиаком, фтором, двуокисью марганца, бензпиреном, хромовым ангидридом, ксилолом и др.)
Величины ареалов загрязнения предприятий зависят от объема и температуры выбросов, высоты труб, метеорологических факторов. Радиус распространения выбросов связан со специализацией производства, с особенностями технологии и может изменяться от 500 м до 7 км. Выбросы большинства промышленных предприятий Владивостока происходят на высоте не более 50 м, за исключением ТЭЦ, высота труб которых достигает 60-80 м. Промышленные предприятия рассредоточены по всей территории города.
Расчеты и нанесение на карту ареалов воздействия отдельных предприятий показали, что наибольший радиус разброса имеют ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 - от 5 до 7 км. Основной объем выбросов приходится зимой на акваторию Амурского залива (ТЭЦ-1) и Уссурийского залива, летом - на зеленую зону восточной части города (ТЭЦ-2); ТЭЦ-1 работает на мазуте, ТЭЦ-2 - на угле.
Остальные предприятия города имеют относительно малые объемы выбросов с радиусом разброса от 0,5 до 3 км. В некоторых районах города внутри оконтуренных ареалов создается очень сложная, мозаичная картина взаимодействия многих химических элементов.
Кроме крупных промышленных предприятий, воздух Владивостока интенсивно загрязняют 38 крупных котельных. От них в атмосферу города ежегодно поступает 9548 т вредных веществ. Наибольший вклад в загрязнение воздуха вносят котельные воинской части в бух. Малый Улисс (1928 т/год), котельная причала № 1 (457), автоколонн № 1271 - (409), № 1887 - (393), № 1943 - (375), ТОВВМУ (382), санатория "Амурский залив" (286), Ботанического сада (251), хлебокомбината (215), нефтебазы (203), санатория "Океанский" (200 т/год). Основные загрязняющие вещества котельных взвеси (пыль, сажа) - 4622 т/год, окислы углерода - 3335 т/год, сернистый газ - 1191 т/год, окислы азота - 400 т/год. В отдельных районах Владивостока складывается особая санитарно-экологическая ситуация, зависящая от промышленного освоения территории, орографических и микроклиматических условий. К примеру, в одном из самых крупных районов города - Первомайском - экологическая обстановка определяется сложной функциональной структурой, обусловленной сильной пересеченностью местности, полуостровным расположением, которые способствуют формированию "своего" микроклимата. В безветрие смесь запыленного воздуха, дыма и тумана образует над Первомайским районом густой смог, капли которого задерживают значительное количество вредных примесей. В штиль или при слабом ветре в атмосфере в значительных количествах накапливаются техногенные вещества, которые затем осаждаются со снегом и дождем. Вблизи от интенсивно загруженных магистралей расположены детские дошкольные учреждения (№ 22, 39, 55, 60, 98, 28, 147, 158, 166 и др.). Застройка улиц Калининская, О. Кошевого, Борисенко, 40 и 50 лет ВЛКСМ и др. с расположением высотных домов с запада на восток перекрывает преобладающие ветра северных и южных направлений и не обеспечивает необходимого проветривания. В этих местах сравнительно мало зеленых насаждений, склоны сопок разрушены в процессе строительства. Все это способствуют увеличению запыленности. Пылевое загрязнение территории Первомайского района, определяемое по содержанию пыли в снеге, весьма значительно. Наиболее загрязнена территория, примыкающая к улицам Спортивная, Борисенко, 40 и 50 лет ВЛКСМ и полоса от ТЭЦ-2 на юг к бух. Соболь (улица Фадеева, Сахалинская, Добровольского). Пылевая нагрузка на этих участках колеблется от 300 до 600 г/км2 в сутки.
Автотранспортное загрязнение.
За последние десятилетия существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от легковых и грузовых автомобилей. В крупных городах на долю автотранспорта приходится от 30 до 70% общей массы выбросов. В г. Владивостоке на 1 января 1997г. насчитывалось более 80 тыс. автомобилей. К 2000 г. ожидается увеличение их численности до 99 тыс., в 2005 г. - до 122 тыс. В целом автотранспорт выбрасывает в воздух Владивостока более 40 химических веществ, причем каждый из них в различной степени вреден для организма человека. К основным ингредиентам относятся окись углерода (до 70%), канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (около 19%) и окислы азота (около 9%). Сжигание 1 т топлива бензиновым двигателем автомобиля приводит к образованию в среднем 600 кг окиси углерода. В отличие от бензиновых, дизельные двигатели выбрасывают значительно больше дыма, состоящего в основном из несгоревшего углерода. Кроме того, работа двигателей внутреннего сгорания сопровождается выбросами в атмосферу соединений тяжелых металлов. В первую очередь это свинец, образующийся при использовании этилированного бензина. С 1983 г. во Владивостоке в теплые месяцы проводится операция "Чистый воздух". В эти периоды ГАИ совместно с городскими службами анализирует состав автомобильных выхлопов и регулирует двигатели. Среди многих причин интенсивного загрязнения воздуха автотранспортом значительное место занимает низкое качество используемого бензина. Весь бензин, поступающий во Владивосток, содержит добавки свинца, повышающие октановое число и способствующие более полному сгоранию топлива. Для уменьшения токсичности автомобильных выбросов в атмосферу целесообразно наладить в Приморье промышленный выпуск присадок к топливу, улучшающих процессы его сгорания. Необходимо проводить постоянный выборочный контроль выбросов автотранспорта на токсичность, причем не только на автотранспортных предприятиях. В перспективе необходимо наладить постоянный контроль за состоянием топливной системы автомашин.
Концентрация загрязняющих веществ в атмосфере.
В воздухе Владивостока в среднем за год отмечается 2 ПДК двуокиси азота, запыленность воздуха превышает ПДК, загрязнение окисью углерода ниже ПДК. Концентрация загрязняющих веществ на протяжении длительного периода времени остается приблизительно одинаковой (табл. 2).
|Таблица 2: Данные по концентрациям загрязняющих веществ в атмосфере за 1985 -1994 гг. |
Ингредиент |1985 |1987 |1989 |1991 |1993 |1994 |ПДК суточная | |SO2 |0.01 |0.01 |0.01 |0.01 |0.01 |0.01 |0.05 | |CO |1.0 |2.0 |2.0 |5.0 |3.0 |2.0 |3.0 | |NO2 |0.07 |0.12 |0.09 |0.07 |0.08 |0.09 |0.04 | |Пыль |0.3 |0.2 |0.2 |0.2 |0.3 |0.2 |0.15 | |
Примечание: ПДК суточная - суточная предельно допустимая концентрация.
Загрязнение воздуха двуокисью азота (NО2) в районах всех ПНЗА на протяжении года превышает ПДК в среднем в 2 раза. Максимальное значение (q max) колеблется в пределах от 1,38 осенью до 0,73 мг/м3 зимой, превышает ПДК в 34 и 18 раз соответственно. Область максимальных значении двуокиси азота захватывает значительную площадь города, в которую входят ПНЗА № 1 (центр города) -19,2 ПДК, ПНЗА №10 (пл. Луговая) - 18,2 ПДК и ПНЗА № 6 (пл. Баляева) - 34,5 ПДК. Более низкие величины регистрируются в районе ул. Снеговой (ПНЗА №11)-10,2 ПДК, Океанского проспекта (ПНЗА № 2) - 12,0 ПДК и ул. Постышева (ПНЗА № 3) - 13,2 ПДК. В целом загрязнение атмосферы Владивостока двуокисью азота достигает величин, опасных для здоровья населения.
Пылевое загрязнение Владивостока несколько выше ПДК (в среднем за год q = 0,17 мг/м3). Максимальные величины изменяются от 1,5 мг/м3 летом до 3,4 мг/м3 весной. Наиболее запылен участок магистралей на пересечении проспекта Столетия Владивостока и ул. Постышева (ПНЗА № 3) - в среднем за год q = 0,20 мг/м3, что выше ПДК. Максимальная запыленность отмечается весной (q = 0,30 мг/м3), в остальные сезоны q = 0,20 мг/м3. Существенно запылены площади Баляева (ПНЗА №10). Загрязнение атмосферы окисью углерода (СО) во всех районах города достигает уровня 1 ПДК: за год q = 2,58 мг/м3; максимальные значения колеблются в пределах от 40 весной до 21,0 мг/м3 зимой, что выше ПДК в 4-8 раз. В сезонном ходе наибольшее загрязнение СО отмечается осенью: q = 2,83 мг/м3. Самые высокие концентрации окиси углерода (9-13 ПДК) отмечаются в районах ПНЗА № 6 (пл. Баляева), ПНЗА № 2 (Океанский проспект) и ПНЗА № 3 (ул. Постышева). Наименьшие максимальные значения (5-6 ПДК) наблюдаются в районе ПНЗА № 11 (ул. Снеговая), ПНЗА № 10 (пл. Луговая) и ПНЗА .№ 1 (центр города). Загрязнение всех районов Владивостока двуокисью серы (80д) незначительное - (меньше ПДК). В среднем за год q = 0,01 мг/м3, максимальные значения колеблются от 0,36 мг/м3 летом до 0,17 мг/м3 зимой. Максимальные величины двуокиси серы регистрируются в районе ПНЗА № 3 (ул. Постышева) - 7,2 ПДК и ПНЗА № 2 (Океанский проспект) - 4,2 ПДК. Наименьшие максимальные значения отмечаются в районе ПНЗА № 1 (центр города) - 1,6 ПДК и ПНЗА № 11 (ул. Снеговая) - 2,8 ПДК. В целом загрязнение атмосферы города двуокисью серы превышает ПДК по всей территории максимальное загрязнение составляет от 1,6 ПДК до 7,2 ПДК. Уровень загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами повсеместно значительно превосходит ПДК и колеблется от 11,3 ПДК (ПНЗА № 1) до 22,7 ПДК (ПНЗ № 2). Максимально загрязнен взвешенными веществами Фрунзенский район (ПНЗА № 2) - 22,7 ПДК и район ул. Снеговая (ПНЗА № 11) -15,3 ПДК. Относительный минимум запыленности наблюдается в районе ПНЗА № 1 (центр. Ленинский район) - 11,3 ПДК.
Годовой ход изменения содержания основных загрязняющих веществ.
В течение года в атмосфере Владивостока наблюдаются два минимума взвешенных веществ - летом (в июле) и осенью (в октябре) и два максимума - весной (в марте) и зимой (в декабре). Наиболее выражены ежемесячные и сезонные различия концентраций двуокиси азота. Они имеют два максимума - весной и осенью, и два минимума - зимой и летом. Ежемесячные концентрации двуокиси азота на протяжении многих лет превышают ПДК в 2-3 раза. Более сглажен годовой ход концентрации окиси углерода. Тем не менее, и в нем можно выделить два максимума - осенью (в октябре-ноябре) и зимой (в декабре- январе), и основной минимум - весной (в марте).
Динамика выбросов загрязняющих веществ.
Многолетняя динамика концентраций выбросов в атмосфере характеризуется двумя составляющими - плавным изменением среднегодовых уровней загрязнения и случайными хаотическими отклонениями. В динамике среднегодовых уровней загрязнения атмосферы отмечается либо замедленное убывание, либо замедленное возрастание. Иногда наблюдается смена тенденций - переход от возрастания к убыванию и, наоборот, - от убывания к возрастанию. Совместное влияние двух противоположно действующих факторов: с одной стороны - роста выбросов промышленных предприятий, автотранспорта, с другой - наращивание мощности очистных сооружений - определяет многообразие изменений уровней загрязнения атмосферы.
Среднегодовые концентрации пыли и сернистого газа с 1981 по 1994 г. значительно уменьшились. Такая синхронность, очевидно, связана с мероприятиями по снижению выбросов на промышленных предприятиях, а за последние годы - со снижением объемов выпуска продукции. Кроме того, за последнее десятилетие были реконструированы многие устаревшие котельные с низкими трубами. Значительное число предприятий и жилых домов было переведено на централизованное теплоснабжение. С 1981 по 1991 г. поступление NO2 в атмосферу носило равномерный характер, с 1991 г. - возросло в 1,5 раза. Выбросы окиси углерода увеличивались с 1985 по 1991 г., в последующем произошло резкое снижение концентраций. Возрастание выбросов окисла углерода в 1985-1991 гг. было связано с многократным увеличением числа автомобилей.
Приведенные данные показывают, что атмосфера Владивостока существенно загрязнена вредными веществами, поэтому необходим дополнительный комплекс мер по снижение выбросов промышленных предприятий и автотранспорта.
Лихеноиндикация воздушного бассейна Владивостока.
Используемые методы контроля состояния приземного воздуха базируются на многолетних наблюдениях и ограниченном количестве точек, что не позволяет получить представительную картину распределения примесей в приземном воздухе. В связи с этим нами применен экспрессный лихеиоиндикационный метод оценки состояния приземного воздуха. Лихеноиндикация - определение качества приземного воздуха по распространению и степени развития лишайников, которые весьма чувствительны к техногенному загрязнению.
Лихеноиндикационные исследования ведутся во Владивостоке с 1985 г. По нашим данным, здесь преобладает смешанный тип загрязнения, в котором особенно выделяется опасное для здоровья человека - нитратное загрязнение. В пределах городской территории выделено четыре зоны состояния приземного воздуха (в основе выделения зон лежат данные по видовому составу лишайников, их жизненному состоянию, обилию, покрытию).
Лихенологическая мертвая зона, или зона максимального загрязнения включает локальные участки вдоль основных автомагистралей центральной части города (перекресток улиц Светланская и Алеутская, Партизанский и Океанский проспекты, улицы Верхнепортовая, Борисенко, на повороте на ул-. 50 лет ВЛКСМ, ул. Семеновская в районе магазина "Изумруд", промежуток между остановкой общественного транспорта "Инструментальный завод" и ул. Гоголя, от ост. "Некрасовская" до ост. "Молодежная" по проспекту Столе-тия Владивостока, Снеговая и др.) на п-ове Эгершельда и в районе городской свалки (бух. Горностай). Это участки с постоянной интенсивной техногенной нагрузкой. Зона повышенного загрязнения охватывает основную часть территории г. Владивостока. Она так же, как и предыдущая, имеет постоянную высокую техногенную нагрузку. В этой зоне отмечены нитрофильные виды лишайников, развитие которых связано с повышенным содержанием азотистых соединений в воздухе. На территории этой зоны есть участки растительности с сильной техногенной нагрузкой, что может привести в ближайшее время к переходу их в первую зону. Один из таких участков отмечен в районе шлакохранилища ТЭЦ-2. Зона среднего загрязнения включает в основном территорию в северо-восточной части полуострова с естественной растительностью, а также ряд локальных участков в парках, на кладбищах и т. д. На развитие лишайников в этой зоне оказывают влияние источники загрязнения первых двух зон, а также задымление от печного отопления, костров и небольших палов.
Зона незначительного загрязнения расположена в северной части г. Владивостока и охватывает почти весь горно-лесной массив. Источники загрязнения здесь отсутствуют, но и на этой территории отмечается влияние городской среды. Для изучения динамики степени загрязнения воздуха в 1989 г. были проведены повторные исследования, которые показали прогрессирующее загрязнение, проявившееся в увеличении площадей, относимых к первой и второй лихеноиндикационным зонам. В мощное загрязнение оказались вовлеченными новые участки, расположенные в центральной части города. Вторая зона увеличилась за счет перехода из третьей зоны больших участков дубовых лесов в районе падей Снеговая, Сапожная и участка у шлакохранилища ТЭЦ-2. Третья зона уменьшилась за счет перехода территории во вторую зону. Четвертая зона осталась почти без изменений. Увеличение первых двух зон связано с нарастающим загрязнением воздуха в основном за счет автотранспорта и влияния ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. На исследованной территории отмечено увеличение числа нитрофильных лишайников, что говорит о повышении доли окислов азота в загрязняющих веществах.
Кислотные дожди.
Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 году английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе.
При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержится диокиси серы и азота. В зависимости от состава топлива их может быть меньше или больше. Особенно насыщенные сернистым газом выбросы дают высокосернистые уголь и мазут. Миллионы тонн диоксидов серы, выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.
Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара должна иметь нейтральную реакцию, то есть рН (рН – показатель, характеризующий кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в самом чистом воздухе всегда есть диоксид углерода, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (рН 5,6 – 5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов серы и азота, дождь становится заметно кислым. Уменьшение рН на одну единицу означает увеличение кислотности в 10 раз.
Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенных природной среде диапазон зтих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы небеспредельны.
В водоемы, пострадавшие от кислотных дождей, новую жизнь могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений; они помогают планктону усваивать нитраты, что ведет к снижению кислотности воды.
Земля и растения тоже страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.
Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.
Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют свой рост и развитие, уменьшается их способность к болезням и паразитам, падает урожайность.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов кальция (СаО и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (CaSO4). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий металл.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязненную токсичными металлами – ртутью, свинцом, кадмием и т.п.
Спасать природу необходимо. Для этого придется резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70 – 80% обуславливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.
Охрана атмосферного воздуха.
Обязанность защищать окружающую среду закреплена в Конституции Российской Федерации. В соответствии с законом РФ «Об охране атмосферного воздуха» за состояние атмосферного воздуха в России несут ответственность органы государственной власти, руководители субъектов Федерации, органы местного самоуправления, юридические и физические лица. Система мер по предотвращению и уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух имеет целью защитить человека и окружающую природную среду от вредных воздействий, уменьшить ущерб, наносимый материальным ценностям.
К компетенции центральных органов власти РФ в области охраны атмосферного воздуха отнесены: > формирование и проведение на территории России единой государственной политики в этой области; > принятие федеральных законов и иных нормативных правовых актов и обеспечение их исполнения; > разработка, принятие и обеспечение реализации федеральных и научно- технических программ, планирование других мероприятий, их финансирование и материально-техническое обеспечение; > установление ограничений на выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух для субъектов РФ по согласованию с органами государственной власти субъектов РФ в соответствии с международными обязательствами России; > определение порядка государственного учета выбросов загрязняющих веществ; > нормирование качества атмосферного воздуха; > определение порядка разработки и утверждения технических нормативов выбросов загрязняющих веществ, а также видов объектов, для которых они разрабатываются; > определение порядка разработки и утверждения предельно допустимых и временно согласованных выбросов загрязняющих веществ; > определение порядка выдачи специальных разрешений (лицензий) на выбросы загрязняющих веществ; > установление порядка определения и взимания платы за выбросы загрязняющих веществ от станционных и передвижных источников; > осуществление государственного контроля за охраной атмосферного воз-духа; > осуществление мероприятий по защите населения при изменении состояния атмосферного воздуха, представляющем угрозу для здоровья людей на территории более установление порядка ограничения, приостановления и прекращения деятельности объектов, которые загрязняют атмосферный воздух; > установление порядка функционирования федеральной системы мониторинга состояния атмосферного воздуха;
К компетенции субъектов РФ и муниципальных образований относятся реализация государственной политики в области охраны атмосферного воздуха на своей территории, принятие в соответствии с федеральными законами нормативных правовых актов и обеспечение их выполнения.
В целях охраны окружающей природной среды и здоровья населения специально уполномоченными органами санитарно-эпидемиологического надзора и органами исполнительной власти РФ устанавливаются нормативы качества атмосферного воздуха.
При строительстве, вводе в эксплуатацию, реконструкции и техническом перевооружении предприятий, а также при внедрении новых технологических процессов должны предусматриваться меры по улавливанию, обезвреживанию вредных веществ, снижению или полному исключению загрязняющих выбросов в атмосферу. Необходимо соблюдать технические нормативы и нормативы предельно допустимых выбросов, исходя из того, что совокупность выбросов от проектируемых, действующих и планируемых к строительству предприятий не должна ухудшать качество атмосферного воздуха.
Размещение, строительство, реконструкция и техническое перевооружение предприятий, сооружений и других объектов допускается только после проведения государственной экологической экспертизы и по получении положительного заключения органов государственного надзора.
При ведении хозяйственной и иной деятельности, в том числе при сжигании различных веществ и материалов, эксплуатации транспортных средств и установок, оказывающих влияние на состояние атмосферного воздуха, юридические лица, осуществляющие эту деятельность, обязаны: > определить уровень предельно возможных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от принадлежащих им источников; > своевременно в установленном порядке получать разрешение на выброс; > соблюдать лимиты разрешенных выбросов в атмосферный воздух от станционных источников и передвижных средств и установок; > планировать и осуществлять согласованные с территориальными органами охраны окружающей природной среды мероприятия по улавливанию, утилизации, обезвреживанию загрязняющих воздух веществ, сокращению или исключению их выбросов в атмосферный воздух от станционных источников, в том числе путем внедрения малоотходных и безотходных технологий и оборудования, а также по предупреждению аварийных выбросов; > вести в установленном порядке учет и отчетность в области охраны атмосферного воздуха; > осуществлять контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов в атмосферный воздух; > соблюдать правила эксплуатации сооружений, оборудования, аппаратуры, предназначенных для очистки воздуха и контроля; > соблюдать установленный режим санитарно-защитных зон между предприятием, сооружением или иным объектом хозяйственной деятельности и жилой застройкой; > обеспечивать в установленном порядке проверку транспортных и иных передвижных выполнять предписания государственных органов исполнительной власти, ответственных за охрану окружающей природной среды, и оперативно устранять нарушения.
Физические лица, осуществляющие хозяйственную деятельность или эксплуатирующие транспортные средства или установки, оказывающие влияние на состояние атмосферного воздуха, обязаны: > соблюдать лимиты разрешенных выбросов в атмосферный воздух от станционных источников; > соблюдать правила эксплуатации сооружений, оборудования, аппаратуры, предназначенных для очистки и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух; > выполнять предписания государственных органов исполнительной власти, ответственных за охрану окружающей природной среды; > обеспечивать прохождение в установленном порядке проверку транс-портных и иных передвижных средств и установок на соответствие установленным техническим нормативам.
Лица, виновные в нарушениях законодательства в области охраны атмосферного воздуха, повлекших тяжелые прямые или косвенные последствия для здоровья населения или окружающей природной среды, несут уголовную ответственность в соответствии с Уголовным кодексом РФ.
Вред, причиненный здоровью и имуществу граждан, имуществу юридических лиц в результате нарушения юридическими и физическими лицами требований законодательства по охране атмосферного воздуха, подлежит возмещению в полном объеме в соответствии с УК РФ.
Очистка выбросов в атмосферу.
Газоочистные и пылеулавливающие установки разделяют на технологические и санитарные. Установки технологической очистки – это сооружения и аппараты, включенные в технологический процесс и исключающие газовые выбросы в атмосферу. Установки санитарной очистки – это сооружения и аппараты, препятствующие вредным технологическим и вентиляционным выбросам, а также служащие для возврата сырья.
В основе многих технологических методов очистки газов лежат процессы взаимодействия газов с жидкими или твердыми поглотителями, а также процессы химического превращения ядовитых примесей в нетоксичные соединения при высоких температурах или в присутствии катализаторов. В связи с этим наибольшее распространение при очистке газов получили абсобционные, адсокционные и каталитические методы.
Каталитический метод восстановления окислов азота применяют в нескольких системах получения азотной кислоты при давлении 3,5х205 Па. В схемах используют отечественные марки катализаторов на основе палладированной окиси алюминия.
Среди методов очистки промышленных выбросов от сернистого ангидрида следует назвать следующие: > аммиачные методы, позволяющие одновременно с очисткой газов от SO2 получать сульфит и бисульфит аммония, которые используются как товарные продукты либо разлагаются кислотой с образованием высококонцентрированной
SO2 и соответствующей соли; > методы нейтрализации сернистого ангидрида, позволяющие одновременно получать сульфиты и сульфаты, что обеспечивает высокую степень очистки газов, но получаемые продукты имеют ограниченный спрос в народном хозяйстве; > каталитические методы, основанные на окислении сернистого ангидрида в присутствии катализаторов с получением разбавленной серной кислоты.
Тот или иной метод очистки от сернистого ангидрида должен быть выбран с учетом местных условий, наличия поглотителей и потребности в получаемых продуктах.
В зависимости от природы сил, используемых в пылеулавливающих аппаратах для отделения частиц пыли от газового потока, их подразделяют на четыре основные группы: > пылеосадительные камеры и циклоны; > аппараты мокрой очистки газов; > пористые фильтры; > электрические фильтры.
Из инерционных аппаратов центробежного типа наибольшее распространение получили циклоны. В отечественной практике применяются различные циклоны. При очистке большого количества газов для достижения высокой степени улавливания пыли устанавливают группу циклонов относительно небольшого диаметра – так называемые батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов, объединенных в одном корпусе и имеющих общий коллектор для подвода, отвода газов и общий бункер для сбора пыли.
Батарейные циклоны можно устанавливать только в тех случаях, когда улавливаемая пыль обладает достаточной сыпучестью и не смачивается. В противном случае элементы циклона забиваются, и работа его затрудняется.
Одним из простых и эффективных способов очистки промышленных газов от взвешенных частиц является мокрый способ, получивший в последние годы значительное распространение в отечественной промышленности и за рубежом.
Отдельные виды таких аппаратов, например, турбулентные газопромыватели, могут быть применены для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм. По степени очистки они могут быть не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями, как рукавные фильтры, но и использоваться в тех случаях, когда рукавные фильтры нельзя применять из-за высокой температуры, повышенной влажности или взрывоопасности очищаемых газов. В аппаратах мокрой очистки газов одновременно со взвешенными частицами улавливаются паро- и газокомпоненты.
К недостаткам мокрой очистки можно отнести необходимость обработки образующихся сточных вод и защиты аппаратов от коррозии при обработке агрессивных сред, а также повышенный брызгоунос. Однако, несмотря на эти недостатки, мокрые газоочистные аппараты с успехом применяют в химической промышленности и в газоочистных системах для одновременного охлаждения и увлажнения газов.
Безотходное и малоотходное производство.
При всем огромном арсенале современной газоочистительной техники радикальным решением все-таки остается создание технологических процессов, основанных на комплексном использовании сырья, вообще не дающем отходов, способных загрязнять природную среду.
Возможность стабилизации и улучшения качества окружающей среды путем более рационального использования всего комплекса природных ресурсов связана с созданием и развитием безотходного производства. Ресурсосбережение является решающим источником удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства. Важно добиться, чтобы прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах на 75-80% удовлетворялся в результате их экономии, т. е. максимального исключения потерь и нерациональных расходов. Важно широко вовлекать в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, а также попутные продукты.
Под безотходной технологией понимают такой принцип организации производства, при котором цикл «первичные сырьевые ресурсы – производство - потребление – вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия. Безотходное производство может быть создано в рамках комбината, отрасли, региона, а в конечном счете – для всего народного хозяйства.
Примером естественного «безотходного производства» являются природные экосистемы – устойчивые совокупности совместно обитающих организмов и условий их существования, тесно связанные друг с другом. В этих системах осуществляется полный круговорот веществ. Конечно, экосистемы не вечны и развиваются во времени, но они обычно настолько устойчивы, что способны преодолевать даже некоторые изменения внешних условий.
В определении безотходного производства учитывается стадия потребления, что налагает ограничения на свойства производимых продуктов потребления, влияет на их качество. Главные требования – надежность, долговечность, возможность возвращения в цикл на переработку или превращения в экологически безвредную форму.
Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства основывается на том, что производство, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.
Создание безотходного производства представляет собой длительный и постепенный процесс, требующий решения ряда взаимосвязанных технологических, экономических, организационных и других задач. В основу создания безотходного промышленного производства на практике должны закладываться в первую очередь принципиально новые технологические процессы и оборудование.
Продукты утилизации газов можно использовать в народном хозяйстве, тепло, поступающее от горячих газов из дымовых труб предприятий, могло бы пойти на промышленные и бытовые нужды города, в том числе и на энергетическое обеспечение предлагаемой системы.
Заключение.
Техногенная цивилизация оказала разрушительное влияние на биосферу и человека. Богатства природы и ее способность самовостанавливаться оказались не безграничными. Возникла реальная угроза жизненно важным интересам будущих поколений человечества. Мировое сообщество уже решает задачу гармонизации взаимодействия человека с природой. Только объединенные усилия всего человечества приведут к формированию предсказанной В.И. Вернадским сферы разума – ноосферы, когда мерилом национального и индивидуального богатства станут духовные ценности и значения человека, живущего в гармонии с окружающей средой. Приморье, как и вся Россия, на долю которой приходится значительная часть ненарушенных экосистем, будет играть в этом процессе одну из ключевых ролей.
Экология как наука не может похвастаться не только теоретическим единством, но даже и стройностью отдельных своих составляющих. По большому счету экология есть все еще простая совокупность феноменологических моделей, причем моделей, построенных средствами разных наук. Поэтому экологи, пришедшие каждый из своей отрасли знания - биологии или химии, медицины или техники - находятся в состоянии взаимонепонимания. Теоретические обобщения здесь - всего лишь математизированные версии моделей, предназначенные, вообще говоря, для подгонки результатов расчетов к эмпирически зафиксированным данным. Статус научной дисциплины в строгом смысле слова экология не получила, она еще только складывается как междисциплинарное направление.
Это все процессы, естественные для развития научного знания. Однако, экология поставлена в положение науки, самым непосредственным образом входящей во взаимодействие с общественной практикой, выступающей нередко в качестве "мирового судьи" при решении проблем, затрагивающих как интересы маленького человека, так и интересы государства. Если бы экология была и оставалась сугубо биологической дисциплиной, как это было ещё 15-20 лет назад, ее внутреннее брожение и теоретическая незавершенность никого бы не волновали. Но экология приобрела практическое звучание и потому вышла за пределы чистой науки. Ее проблематика стала актуальной для обыденного сознания.
Прежде времени приобретя большое социальное значение, экология попала в сферу интересов средств массовой информации и, тем самым, оказалась вынужденной говорить на языке обыденных представлений. А это, при совершенно недостаточном уровне теоретизации, при несогласованности разных подходов и моделей, заставляет экологию быть конъюнктурной, определять направления научного поиска в соответствии с переменчивостью социальных ориентиров.
Используемая литература.
1. Ю.В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек», М. 1998 год.
2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды
Владивостока».