Зміст
I. Будова і склад атмосфери
II. Забруднення атмосфери:
1) Якість атмосфери і особливості її забруднення;
2) Основні хімічні домішки, що забруднюють атмосферу.
III. Методи і засоби захисту атмосфери:
1) Основні методи захисту атмосфери від хімічних домішок;
2) Класифікація систем очищення повітря та їх параметри.
IV. Список літератури
I. Будова і склад атмосфери
Атмосфера - це газоподібна оболонка Землі, що складається із суміші різних газів і простягається на висоту більше 100 км. Вона має шарувату будову, що включає ряд сфер і розташовані між ними паузи. Маса атмосфери становить 5,91015 т, обсяг - 13,2-1020 м 3. Атмосфера відіграє величезну роль у всіх природних процесах і, в першу чергу, регулює тепловий режим і загальні кліматичні умови, а також захищає людство від шкідливого космічного випромінювання.
Основними газовими компонентами атмосфери є азот (78%), кисень (21%), аргон (0,9%) і вуглекислий газ (0,03%). Газовий склад атмосфери змінюється з висотою. У приземному шарі через антропогенних впливів кількість вуглекислого газу зростає, а кисню знижується. В окремих регіонах у результаті господарської діяльності в атмосфері збільшується кількість метану, оксидів азоту та інших газів, що викликають такі несприятливі явища, як парниковий ефект, руйнування озонового шару, кислотні дощі, зміг.
Циркуляція атмосфери впливає на режим річок, грунтово-рослинний покрив, а також екзогенні процеси рельєфоутворення. І, нарешті, повітря - необхідна умова життя на Землі.
Найбільш щільний шар повітря, що прилягає до земної поверхні, носить назву тропосфери. Товщина її складає: на середніх широтах 10-12 км, над рівнем моря і на полюсах 1-10 км, а на екваторі 16-18 км.
З огляду на нерівномірність нагріву сонячної енергією в атмосфері утворюються потужні вертикальні потоки повітря, а в приземному шарі відзначається нестійкість його температури, відносної вологості, тиску і т.п. Але при цьому температура в тропосфері по висоті є стабільною і зменшується на 0,6 ° С на кожні 100 м в діапазоні від +40 до -50 ° С. У тропосфері міститься до 80% всієї вологи, наявної в атмосфері, в ній утворюються хмари і формуються всі види опадів, які за своєю суттю є очисниками повітря від домішок.
Вище тропосфери розташована стратосфера, а між ними знаходиться тропопауза. Товщина стратосфери становить близько 40 км, повітря в ній заряджений, вологість його невисока, при цьому температура повітря від межі тропосфери до висоти 30 км над рівнем моря постійна (близько -50 ° С), а потім вона поступово підвищується до +10 ° С на висоті 50 км. Під впливом космічного випромінювання і короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули газів в стратосфері іонізуються, в результаті утворюється озон. Озоновий шар, наявний до 40 км, відіграє дуже велику роль, оберігаючи все живе на Землі від ультрафіолетових променів.
Стратопауза відділяє стратосферу від тієї, що вище мезосфери, в якій кількість озону зменшується, а температура на висоті приблизно 80 км над рівнем моря становить -70 ° С. Різкий перепад температур між стратосферою і мезосферою пояснюється наявністю озонового шару.
II. Забруднення атмосфери
1) Якість атмосфери і особливості її забруднення
Під якістю атмосфери розуміють сукупність її властивостей, що визначають ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних факторів на людей, рослинний і тваринний світ, а також на матеріали, конструкції і навколишнє середовище в цілому. Якість атмосфери залежить від її забрудненості, причому самі забруднення можуть потрапляти в неї від природних і антропогенних джерел. З розвитком цивілізації у забрудненні атмосфери все більше і більше превалюють антропогенні джерела.
Залежно від форми матерії забруднення поділяють на речові (інгредіентние), енергетичні (параметричні) і речовинно-енергетичні. До перших відносять механічні, хімічні і біологічні забруднення, які зазвичай об'єднують загальним поняттям «домішки», до других - теплові, акустичні, електромагнітні та іонізуючі випромінювання, а також випромінювання оптичного діапазону; до третіх - радіонукліди.
У глобальному масштабі найбільшу небезпеку представляє забруднення атмосфери домішками, так як повітря виступає посередником забруднення всіх інших об'єктів природи, сприяючи поширенню великих мас забруднення на значні відстані. Промисловими викидами, які переносяться по повітрю, забруднюється Світовий океан, закісляется грунт і вода, змінюється клімат і руйнується озоновий шар.
Під забрудненням атмосфери розуміють привнесення в неї домішок, які не містяться в природному повітрі або змінюють співвідношення між інгредієнтами природного складу повітря.
Чисельність населення Землі і темпи його зростання є Предопределяющими чинниками підвищення інтенсивності забруднення всіх геосфер Землі, в тому числі і атмосфери, так як з їх збільшенням зростають обсяги і темпи всього того, що видобувається, виробляється, споживається і відправляється у відходи. Найбільше забруднення атмосфери спостерігається в містах, де звичайні забруднювачі - це пил, сірчистий газ, оксид вуглецю, діоксид азоту, сірководень та ін У деяких містах у зв'язку з особливостями промислового виробництва в повітрі містяться специфічні шкідливі речовини, такі, як сірчана і соляна кислота , стирол, бенз (а) пірен, сажа, марганець, хром, свинець, метилметакрилат. Всього в містах налічується кілька сотень різних забруднювачів повітря.
Особливу тривогу викликають забруднення атмосфери новостворюваними речовинами та сполуками. ВООЗ зазначає, що з 105 відомих елементів таблиці Менделєєва 90 використовуються у виробничій практиці, а на їх базі отримано понад 500 нових хімічних сполук, майже 10% з яких шкідливі або особливо шкідливі.
2) Основні хімічні домішки,
забруднюють атмосферу
Розрізняють природні домішки, тобто зумовлені природними процесами, і антропогенні, тобто виникають у результаті господарської діяльності людства (мал. 1). Рівень забруднення атмосфери домішками від природних джерел є фоновим і має малі відхилення від середнього рівня в часі.
Рис. 1. Схема процесів викидів речовин в атмосферу і трансформації
вихідних речовин у продукти з наступним випаданням у вигляді опадів
Антропогенні забруднення відрізняються різноманіттям видів домішок і численністю джерел їх викиду. Найбільш стійкі зони з підвищеними концентраціями забруднень виникають у місцях активної життєдіяльності людини. Встановлено, що кожні 10-12 років обсяги світового промислового виробництва подвоюється, а це супроводжується приблизно таким же зростанням обсягу викидаються забруднень у навколишнє середовище. По ряду забруднень темпи зростання їх викидів значно вище середніх. До таких належать аерозолі важких і рідкісних металів, синтетичні з'єднання, які не існують і не утворюються в природі, радіоактивні, бактеріологічні та інші забруднення.
Домішки надходять в атмосферу у вигляді газів, парів, рідких і твердих частинок. Гази і пари утворюють з повітрям суміші, а рідкі та тверді частинки - аерозолі (дисперсні системи), які поділяють на пил (розміри частинок більше 1 мкм), дим (розміри твердих частинок менше 1 мкм) і туман (розмір рідких часток менш 10 мкм ). Пил, у свою чергу, може бути крупнодісперсной (розмір часток більше 50 мкм), Середньодисперсні (50-10 мкм) і дрібнодисперсного (менше 10 мкм). У залежності від розміру рідкі частинки поділяються на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсний туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсних туман (3-10 мкм) і бризки (понад 10 мкм). Аерозолі частіше полідисперсних, тобто містять частки різного розміру.
Основними хімічними домішками, забруднюючими атмосферу, є наступні: оксид вуглецю (СО), діоксид вуглецю (СО 2), діоксид сірки (SO 2), оксиди азоту, озон, вуглеводні, сполуки свинцю, фреони, промислові пилу.
Основними джерелами антропогенних аерозольних забруднень повітря є теплоелектростанції (ТЕС), які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові й інші заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою хімічним розмаїттям. Найчастіше в їхньому складі виявляються сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більша розмаїтість властива органічному пилу, що включає аліфатичні й ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах.
До постійних джерел аерозольного забруднення відносяться промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом.
Спалювання кам'яного вугілля, виробництво цементу і виплавка чавуну дають сумарний викид пилу в атмосферу, рівний 170 млн т / р.
Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. До небезпечних факторів антропогенного характеру, що сприяє серйозного погіршення якості атмосфери, слід віднести її забруднення радіоактивним пилом. Час перебування дрібних часток у нижньому шарі тропосфери становить у середньому кілька діб, а у верхньому - 20-40 діб. Що стосується часток, що потрапили в стратосферу, то вони можуть перебувати в ній до року, а іноді і більше.
III. Методи і засоби захисту атмосфери
1) Основні методи захисту атмосфери
від хімічних домішок
Усі відомі методи і засоби захисту атмосфери від хімічних домішок можна об'єднати в три групи.
У першу групу входять заходи, спрямовані на зниження потужності викидів, тобто зменшення кількості речовини, що викидається в одиницю часу. У другу групу входять заходи, спрямовані на захист атмосфери шляхом обробки і нейтралізації шкідливих викидів спеціальними системами очищення. У третю групу входять заходи з нормування викидів як на окремих підприємствах і пристроях, так і в регіоні в цілому.
Для зниження потужності викидів хімічних домішок в атмосферу найбільш широко використовують:
- Заміну менш екологічних видів палива екологічними;
- Спалювання палива за спеціальною технологією;
- Створення замкнутих виробничих циклів.
У першому випадку застосовують паливо з нижчим балом забруднення атмосфери. При спалюванні різних палив такі показники, як зольність, кількість діоксиду сірки та оксидів азоту у викидах, можуть сильно відрізнятися між собою, тому введено сумарний показник забруднення атмосфери в балах, який відображає ступінь шкідливого впливу на людину.
Спалювання палива за особливою технологією (рис. 2) здійснюється або в киплячому (псевдозрідженому) шарі, або попередньої їх газифікацією.
Рис. 2. Схема теплової електростанції з використанням допалювання
топкових газів і упорскуванням сорбенту: 1 - парова турбіна, 2 - пальник;
3 - бойлер, 4 - електроосадітель; 5 - генератор
Для зменшення потужності викиду сірки тверде, порошкоподібне або рідке паливо спалюють у киплячому шарі, який формується з твердих частинок золи, піску або інших речовин (інертних або реакційно-здатних). Тверді частинки вдуваються в проходять гази, де вони завихрювалося, інтенсивно перемішуються і утворюють примусово рівноважний потік, який в цілому має властивості рідини.
Попередньою газифікації піддаються вугілля і нафтові палива, однак на практиці найчастіше застосовують газифікацію вугілля. Оскільки в енергетичних установках одержуваний і відходить гази можуть бути ефективно очищені, то концентрації діоксиду сірки і твердих часток у їх викидах будуть мінімальними.
Одним з перспективних способів захисту атмосфери від хімічних домішок є впровадження замкнутих виробничих процесів, які зводять до мінімуму викидаються в атмосферу відходи, вдруге використовуючи їх і споживаючи, тобто перетворюючи їх у нові продукти.
2) Класифікація систем очищення повітря та їх параметри
За агрегатним станом забруднювачі повітря поділяються на пилу, тумани і газопарообразние домішки. Промислові викиди, що містять зважені тверді або рідкі частинки, представляють собою двофазні системи. Суцільний фазою в системі є гази, а дисперсною - тверді частинки або крапельки рідини.
Системи очищення повітря від пилу (рис. 3) діляться на чотири основні групи: сухі і мокрі пиловловлювачі, а також електрофільтри і фільтри.
Рис. 3. Системи і методи очищення шкідливих викидів
При підвищеному вмісті пилу в повітрі використовують пиловловлювачі і електрофільтри. Фільтри застосовують для тонкого очищення повітря з концентрацією домішок менше 100 мг / м 3.
Для очищення повітря від туманів (наприклад, кислот, лугів, масел та ін рідин) використовують системи фільтрів, званих туманоуловітелямі.
Засоби захисту повітря від газопарообразних домішок залежать від обраного методу очищення. За характером протікання фізико-хімічних процесів виділяють метод абсорбції (промивка викидів розчинниками домішки), хемосорбції (промивка викидів розчинами реагентів, що пов'язують домішки хімічно), адсорбції (поглинання газоподібних домішок за рахунок каталізаторів) і термічної нейтралізації.
Всі процеси вилучення з повітря зважених часток включають, як правило, дві операції: осадження частинок пилу або крапель рідини на сухих або змочених поверхнях і видалення осаду з поверхонь осадження. Основною операцією є осадження, по ній власне і класифікуються всі пиловловлювачі. Проте друга операція незважаючи на уявну простоту пов'язана з подоланням ряду технічних труднощів, часто роблять вирішальний вплив на ефективність очищення або застосовність того чи іншого методу.
Вибір того чи іншого пиловловлюючого пристрою, який представляє систему елементів, що включає пиловловлювач, розвантажувальний агрегат, регулююче устаткування і вентилятор, зумовлюється дисперсним складом вловлюється частки промислового пилу. Оскільки частки мають різноманітну форму (кульки, палички, пластинки, голка, волокна і т.д.), то для них поняття розміру умовно. У випадку прийнято характеризувати розмір частки величиною, що визначає швидкість її осадження, - седиментаційним діаметром. Під ним розуміють діаметр кулі, швидкість осадження і щільність якого рівні швидкості осадження та щільності частинок.
Для очищення викидів від рідких і твердих домішок застосовують різні конструкції уловлюють апаратів, що працюють за принципом:
- Інерційного осадження шляхом різкої зміни напряму вектора швидкості руху викиду, при цьому тверді частинки під дією інерційних сил будуть прагнути рухатися в колишньому напрямі і потрапляти в приймальний бункер;
- Осадження під дією гравітаційних сил з-за раз
особистої кривизни траєкторій руху складових викиду
(Газів і часток), вектор швидкості руху якого спрямований
горизонтально;
- Осадження під дією відцентрових сил шляхом додання викиду обертального руху всередині циклону, при цьому тверді частинки відкидаються відцентровою силою до сітки, так як відцентрове прискорення в циклоні до тисячі разів більше прискорення сили тяжіння, це дозволяє видалити з викиду навіть дуже дрібні частинки;
- Механічної фільтрації - фільтрації викиду через пористу перегородку (з волокнистим, гранульованим або пористим матеріалом, що фільтрує), в процесі якої аерозольні частинки затримуються, а газова складова повністю проходить через неї.
Процес очищення від шкідливих домішок характеризується трьома основними параметрами: загальною ефективністю очищення, гідравлічним опором, продуктивністю. Загальна ефективність очищення показує ступінь зниження шкідливих домішок в застосовуваному засобі. Гідравлічний опір визначається як різниця тиску на вході і виході з системи. Продуктивність систем очищення показує, яка кількість повітря проходить через неї в одиницю часу (м 3 / год).
Список літератури
1) Інженерна екологія: Підручник / За ред. проф. В. Т. Медведєва. - М.: Гардаріки, 2002. - 687 с.
2) Інженерна екологія та екологічний менеджмент: Підручник / За ред. Н. І. Іванова, І. М. Фадина. - М.: Логос, 2003. - 528 с.
3) Родзевич М.М., Пашканг К.В. Охорона і перетворення природи. - М.: Просвещение, 1986. - 288 с.
I. Будова і склад атмосфери
II. Забруднення атмосфери:
1) Якість атмосфери і особливості її забруднення;
2) Основні хімічні домішки, що забруднюють атмосферу.
III. Методи і засоби захисту атмосфери:
1) Основні методи захисту атмосфери від хімічних домішок;
2) Класифікація систем очищення повітря та їх параметри.
IV. Список літератури
I. Будова і склад атмосфери
Атмосфера - це газоподібна оболонка Землі, що складається із суміші різних газів і простягається на висоту більше 100 км. Вона має шарувату будову, що включає ряд сфер і розташовані між ними паузи. Маса атмосфери становить 5,91015 т, обсяг - 13,2-1020 м 3. Атмосфера відіграє величезну роль у всіх природних процесах і, в першу чергу, регулює тепловий режим і загальні кліматичні умови, а також захищає людство від шкідливого космічного випромінювання.
Основними газовими компонентами атмосфери є азот (78%), кисень (21%), аргон (0,9%) і вуглекислий газ (0,03%). Газовий склад атмосфери змінюється з висотою. У приземному шарі через антропогенних впливів кількість вуглекислого газу зростає, а кисню знижується. В окремих регіонах у результаті господарської діяльності в атмосфері збільшується кількість метану, оксидів азоту та інших газів, що викликають такі несприятливі явища, як парниковий ефект, руйнування озонового шару, кислотні дощі, зміг.
Циркуляція атмосфери впливає на режим річок, грунтово-рослинний покрив, а також екзогенні процеси рельєфоутворення. І, нарешті, повітря - необхідна умова життя на Землі.
Найбільш щільний шар повітря, що прилягає до земної поверхні, носить назву тропосфери. Товщина її складає: на середніх широтах 10-12 км, над рівнем моря і на полюсах 1-10 км, а на екваторі 16-18 км.
З огляду на нерівномірність нагріву сонячної енергією в атмосфері утворюються потужні вертикальні потоки повітря, а в приземному шарі відзначається нестійкість його температури, відносної вологості, тиску і т.п. Але при цьому температура в тропосфері по висоті є стабільною і зменшується на 0,6 ° С на кожні 100 м в діапазоні від +40 до -50 ° С. У тропосфері міститься до 80% всієї вологи, наявної в атмосфері, в ній утворюються хмари і формуються всі види опадів, які за своєю суттю є очисниками повітря від домішок.
Вище тропосфери розташована стратосфера, а між ними знаходиться тропопауза. Товщина стратосфери становить близько 40 км, повітря в ній заряджений, вологість його невисока, при цьому температура повітря від межі тропосфери до висоти 30 км над рівнем моря постійна (близько -50 ° С), а потім вона поступово підвищується до +10 ° С на висоті 50 км. Під впливом космічного випромінювання і короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули газів в стратосфері іонізуються, в результаті утворюється озон. Озоновий шар, наявний до 40 км, відіграє дуже велику роль, оберігаючи все живе на Землі від ультрафіолетових променів.
Стратопауза відділяє стратосферу від тієї, що вище мезосфери, в якій кількість озону зменшується, а температура на висоті приблизно 80 км над рівнем моря становить -70 ° С. Різкий перепад температур між стратосферою і мезосферою пояснюється наявністю озонового шару.
II. Забруднення атмосфери
1) Якість атмосфери і особливості її забруднення
Під якістю атмосфери розуміють сукупність її властивостей, що визначають ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних факторів на людей, рослинний і тваринний світ, а також на матеріали, конструкції і навколишнє середовище в цілому. Якість атмосфери залежить від її забрудненості, причому самі забруднення можуть потрапляти в неї від природних і антропогенних джерел. З розвитком цивілізації у забрудненні атмосфери все більше і більше превалюють антропогенні джерела.
Залежно від форми матерії забруднення поділяють на речові (інгредіентние), енергетичні (параметричні) і речовинно-енергетичні. До перших відносять механічні, хімічні і біологічні забруднення, які зазвичай об'єднують загальним поняттям «домішки», до других - теплові, акустичні, електромагнітні та іонізуючі випромінювання, а також випромінювання оптичного діапазону; до третіх - радіонукліди.
У глобальному масштабі найбільшу небезпеку представляє забруднення атмосфери домішками, так як повітря виступає посередником забруднення всіх інших об'єктів природи, сприяючи поширенню великих мас забруднення на значні відстані. Промисловими викидами, які переносяться по повітрю, забруднюється Світовий океан, закісляется грунт і вода, змінюється клімат і руйнується озоновий шар.
Під забрудненням атмосфери розуміють привнесення в неї домішок, які не містяться в природному повітрі або змінюють співвідношення між інгредієнтами природного складу повітря.
Чисельність населення Землі і темпи його зростання є Предопределяющими чинниками підвищення інтенсивності забруднення всіх геосфер Землі, в тому числі і атмосфери, так як з їх збільшенням зростають обсяги і темпи всього того, що видобувається, виробляється, споживається і відправляється у відходи. Найбільше забруднення атмосфери спостерігається в містах, де звичайні забруднювачі - це пил, сірчистий газ, оксид вуглецю, діоксид азоту, сірководень та ін У деяких містах у зв'язку з особливостями промислового виробництва в повітрі містяться специфічні шкідливі речовини, такі, як сірчана і соляна кислота , стирол, бенз (а) пірен, сажа, марганець, хром, свинець, метилметакрилат. Всього в містах налічується кілька сотень різних забруднювачів повітря.
Особливу тривогу викликають забруднення атмосфери новостворюваними речовинами та сполуками. ВООЗ зазначає, що з 105 відомих елементів таблиці Менделєєва 90 використовуються у виробничій практиці, а на їх базі отримано понад 500 нових хімічних сполук, майже 10% з яких шкідливі або особливо шкідливі.
2) Основні хімічні домішки,
забруднюють атмосферу
Розрізняють природні домішки, тобто зумовлені природними процесами, і антропогенні, тобто виникають у результаті господарської діяльності людства (мал. 1). Рівень забруднення атмосфери домішками від природних джерел є фоновим і має малі відхилення від середнього рівня в часі.
Рис. 1. Схема процесів викидів речовин в атмосферу і трансформації
вихідних речовин у продукти з наступним випаданням у вигляді опадів
Антропогенні забруднення відрізняються різноманіттям видів домішок і численністю джерел їх викиду. Найбільш стійкі зони з підвищеними концентраціями забруднень виникають у місцях активної життєдіяльності людини. Встановлено, що кожні 10-12 років обсяги світового промислового виробництва подвоюється, а це супроводжується приблизно таким же зростанням обсягу викидаються забруднень у навколишнє середовище. По ряду забруднень темпи зростання їх викидів значно вище середніх. До таких належать аерозолі важких і рідкісних металів, синтетичні з'єднання, які не існують і не утворюються в природі, радіоактивні, бактеріологічні та інші забруднення.
Домішки надходять в атмосферу у вигляді газів, парів, рідких і твердих частинок. Гази і пари утворюють з повітрям суміші, а рідкі та тверді частинки - аерозолі (дисперсні системи), які поділяють на пил (розміри частинок більше 1 мкм), дим (розміри твердих частинок менше 1 мкм) і туман (розмір рідких часток менш 10 мкм ). Пил, у свою чергу, може бути крупнодісперсной (розмір часток більше 50 мкм), Середньодисперсні (50-10 мкм) і дрібнодисперсного (менше 10 мкм). У залежності від розміру рідкі частинки поділяються на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсний туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсних туман (3-10 мкм) і бризки (понад 10 мкм). Аерозолі частіше полідисперсних, тобто містять частки різного розміру.
Основними хімічними домішками, забруднюючими атмосферу, є наступні: оксид вуглецю (СО), діоксид вуглецю (СО 2), діоксид сірки (SO 2), оксиди азоту, озон, вуглеводні, сполуки свинцю, фреони, промислові пилу.
Основними джерелами антропогенних аерозольних забруднень повітря є теплоелектростанції (ТЕС), які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові й інші заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою хімічним розмаїттям. Найчастіше в їхньому складі виявляються сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більша розмаїтість властива органічному пилу, що включає аліфатичні й ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах.
До постійних джерел аерозольного забруднення відносяться промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом.
Спалювання кам'яного вугілля, виробництво цементу і виплавка чавуну дають сумарний викид пилу в атмосферу, рівний 170 млн т / р.
Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. До небезпечних факторів антропогенного характеру, що сприяє серйозного погіршення якості атмосфери, слід віднести її забруднення радіоактивним пилом. Час перебування дрібних часток у нижньому шарі тропосфери становить у середньому кілька діб, а у верхньому - 20-40 діб. Що стосується часток, що потрапили в стратосферу, то вони можуть перебувати в ній до року, а іноді і більше.
III. Методи і засоби захисту атмосфери
1) Основні методи захисту атмосфери
від хімічних домішок
Усі відомі методи і засоби захисту атмосфери від хімічних домішок можна об'єднати в три групи.
У першу групу входять заходи, спрямовані на зниження потужності викидів, тобто зменшення кількості речовини, що викидається в одиницю часу. У другу групу входять заходи, спрямовані на захист атмосфери шляхом обробки і нейтралізації шкідливих викидів спеціальними системами очищення. У третю групу входять заходи з нормування викидів як на окремих підприємствах і пристроях, так і в регіоні в цілому.
Для зниження потужності викидів хімічних домішок в атмосферу найбільш широко використовують:
- Заміну менш екологічних видів палива екологічними;
- Спалювання палива за спеціальною технологією;
- Створення замкнутих виробничих циклів.
У першому випадку застосовують паливо з нижчим балом забруднення атмосфери. При спалюванні різних палив такі показники, як зольність, кількість діоксиду сірки та оксидів азоту у викидах, можуть сильно відрізнятися між собою, тому введено сумарний показник забруднення атмосфери в балах, який відображає ступінь шкідливого впливу на людину.
Спалювання палива за особливою технологією (рис. 2) здійснюється або в киплячому (псевдозрідженому) шарі, або попередньої їх газифікацією.
Рис. 2. Схема теплової електростанції з використанням допалювання
топкових газів і упорскуванням сорбенту: 1 - парова турбіна, 2 - пальник;
3 - бойлер, 4 - електроосадітель; 5 - генератор
Для зменшення потужності викиду сірки тверде, порошкоподібне або рідке паливо спалюють у киплячому шарі, який формується з твердих частинок золи, піску або інших речовин (інертних або реакційно-здатних). Тверді частинки вдуваються в проходять гази, де вони завихрювалося, інтенсивно перемішуються і утворюють примусово рівноважний потік, який в цілому має властивості рідини.
Попередньою газифікації піддаються вугілля і нафтові палива, однак на практиці найчастіше застосовують газифікацію вугілля. Оскільки в енергетичних установках одержуваний і відходить гази можуть бути ефективно очищені, то концентрації діоксиду сірки і твердих часток у їх викидах будуть мінімальними.
Одним з перспективних способів захисту атмосфери від хімічних домішок є впровадження замкнутих виробничих процесів, які зводять до мінімуму викидаються в атмосферу відходи, вдруге використовуючи їх і споживаючи, тобто перетворюючи їх у нові продукти.
2) Класифікація систем очищення повітря та їх параметри
За агрегатним станом забруднювачі повітря поділяються на пилу, тумани і газопарообразние домішки. Промислові викиди, що містять зважені тверді або рідкі частинки, представляють собою двофазні системи. Суцільний фазою в системі є гази, а дисперсною - тверді частинки або крапельки рідини.
Системи очищення повітря від пилу (рис. 3) діляться на чотири основні групи: сухі і мокрі пиловловлювачі, а також електрофільтри і фільтри.
Рис. 3. Системи і методи очищення шкідливих викидів
При підвищеному вмісті пилу в повітрі використовують пиловловлювачі і електрофільтри. Фільтри застосовують для тонкого очищення повітря з концентрацією домішок менше 100 мг / м 3.
Для очищення повітря від туманів (наприклад, кислот, лугів, масел та ін рідин) використовують системи фільтрів, званих туманоуловітелямі.
Засоби захисту повітря від газопарообразних домішок залежать від обраного методу очищення. За характером протікання фізико-хімічних процесів виділяють метод абсорбції (промивка викидів розчинниками домішки), хемосорбції (промивка викидів розчинами реагентів, що пов'язують домішки хімічно), адсорбції (поглинання газоподібних домішок за рахунок каталізаторів) і термічної нейтралізації.
Всі процеси вилучення з повітря зважених часток включають, як правило, дві операції: осадження частинок пилу або крапель рідини на сухих або змочених поверхнях і видалення осаду з поверхонь осадження. Основною операцією є осадження, по ній власне і класифікуються всі пиловловлювачі. Проте друга операція незважаючи на уявну простоту пов'язана з подоланням ряду технічних труднощів, часто роблять вирішальний вплив на ефективність очищення або застосовність того чи іншого методу.
Вибір того чи іншого пиловловлюючого пристрою, який представляє систему елементів, що включає пиловловлювач, розвантажувальний агрегат, регулююче устаткування і вентилятор, зумовлюється дисперсним складом вловлюється частки промислового пилу. Оскільки частки мають різноманітну форму (кульки, палички, пластинки, голка, волокна і т.д.), то для них поняття розміру умовно. У випадку прийнято характеризувати розмір частки величиною, що визначає швидкість її осадження, - седиментаційним діаметром. Під ним розуміють діаметр кулі, швидкість осадження і щільність якого рівні швидкості осадження та щільності частинок.
Для очищення викидів від рідких і твердих домішок застосовують різні конструкції уловлюють апаратів, що працюють за принципом:
- Інерційного осадження шляхом різкої зміни напряму вектора швидкості руху викиду, при цьому тверді частинки під дією інерційних сил будуть прагнути рухатися в колишньому напрямі і потрапляти в приймальний бункер;
- Осадження під дією гравітаційних сил з-за раз
особистої кривизни траєкторій руху складових викиду
(Газів і часток), вектор швидкості руху якого спрямований
горизонтально;
- Осадження під дією відцентрових сил шляхом додання викиду обертального руху всередині циклону, при цьому тверді частинки відкидаються відцентровою силою до сітки, так як відцентрове прискорення в циклоні до тисячі разів більше прискорення сили тяжіння, це дозволяє видалити з викиду навіть дуже дрібні частинки;
- Механічної фільтрації - фільтрації викиду через пористу перегородку (з волокнистим, гранульованим або пористим матеріалом, що фільтрує), в процесі якої аерозольні частинки затримуються, а газова складова повністю проходить через неї.
Процес очищення від шкідливих домішок характеризується трьома основними параметрами: загальною ефективністю очищення, гідравлічним опором, продуктивністю. Загальна ефективність очищення показує ступінь зниження шкідливих домішок в застосовуваному засобі. Гідравлічний опір визначається як різниця тиску на вході і виході з системи. Продуктивність систем очищення показує, яка кількість повітря проходить через неї в одиницю часу (м 3 / год).
Список літератури
1) Інженерна екологія: Підручник / За ред. проф. В. Т. Медведєва. - М.: Гардаріки, 2002. - 687 с.
2) Інженерна екологія та екологічний менеджмент: Підручник / За ред. Н. І. Іванова, І. М. Фадина. - М.: Логос, 2003. - 528 с.
3) Родзевич М.М., Пашканг К.В. Охорона і перетворення природи. - М.: Просвещение, 1986. - 288 с.