Воздействие на атмосферу
Атмосфера является
наименьшим по массе компонентом
Земли: она составляет 10-3 от массы гидросферы
и 10-5 от массы литосферы. Состояние атмосферы
определяет тепловой режим земной поверхности,
ее озоновый слой защищает живые организмы
от жесткого ультрафиолетового излучения.
Ограниченные размеры атмосферы делают
ее весьма чувствительной к локальному,
региональному и глобальному загрязнениям.
Воздух как природный ресурс представляет
собой общечеловеческое достояние. Постоянство
его состава (чистота) — важнейшее условие
существования человечества. Поэтому
любые изменения состава рассматриваются
как загрязнение атмосферы.
Основными ингредиентами загрязнения
атмосферы являются оксиды углерода (СО),
азота (N0) и серы (S0X), углеводороды (СпНт)
и взвешенные частицы (пыль).
Загрязняющие вещества, выброшенные в
воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей,
могут:
- оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);
- в физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито и гидросферу;
- включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);
- изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;
- находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).
Сводные данные о количестве наиболее
распространенных выбросов показывают,
что их основная часть приходится
на промышленно развитые страны Северной
Америки и Европы и в меньшей
степени Азии.
В результате антропогенного воздействия
на атмосферу возникают:
- локальная или региональная загазованность приземного слоя;
- трансграничный перенос загрязнений на значительные расстояния;
- различные глобальные (общепланетарные) эффекты, такие, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя;
- загрязнение лито и гидросферы как результат процессов естественного самоочищения атмосферы.
Структура отраслей
хозяйства, воздействующих на атмосферу,
представлена на рис. 1, откуда следует,
что около 85 % вклада обусловливают
6 отраслей: около 40% - транспортные предприятия,
около 24% - химическая, нефтехимическая
и пищевая промышленность, около
21% - электроэнергетика, машиностроение
и промышленность строительных материалов.
Рисунок 1.
Выбросы в приземный
слой атмосферы
В городах и регионах атмосферный
воздух загрязняется прежде всего выбросами
автомобильного транспорта и энергокомплексов,
промышленных предприятий, ТЭЦ и мусоросжигательных
заводов. В крупных городах доля загрязнений
воздуха автомобильным транспортом достигает
90 % и более.
Проблема снижения вредного воздействия
от энергокомплекса наиболее остро стоит
для крупных городов в силу концентрации
промышленности, коммунального хозяйства
и населения, сосредоточения различного
типа электростанций на ограниченной
территории. Для решения проблемы необходим
системный подход по снижению вредного
экологического воздействия энергетических
объектов крупных городов на основании
исследования общей картины загрязнения,
анализа существующей атмосфероохранной
политики, определения приоритетов и разработки
комплекса мер по их реализации. Рассматриваемый
подход позволяет наиболее эффективно
реализовать атмосфероохранные мероприятия
в условиях существующих ограничений. Одним
из важнейших вопросов является определение
вклада ТЭЦ в приземную загазованность
города, поскольку уровень загрязнения
впрямую соотносится с затратами на защиту
атмосферы. Известно немало научных работ,
авторы которых исследовали рассеивание
примесей от различных типов источников.
Но эти работы, главным образом, относятся
к диффузии примеси в условиях открытой
местности, либо к использованию моделей
для открытой местности с учетом ряда
допущений применительно к условиям города.
Химия городской атмосферы, особенно трансформации
таких основных загрязнителей, как оксиды
азота, изучена недостаточно. С целью определения
процессов распространения вредных примесей
от дымовых труб теплоэлектроцентралей
в условиях города проведены обширные
натурные исследования как от выбросов
ТЭЦ, так и данных измерения городской
сети мониторинга окружающей среды. Для
мощных ТЭЦ крупных городов нашли применение
многоствольные дымовые трубы, подъем
дымового факела от которых отличается
от одноствольных труб. Для определения
полного подъема факела из многоствольных
дымовых труб были проведены исследования
в аэродинамической трубе, а для обеспечения
условий подобия использовался легкий
газ гелий, плотность которого более чем
в 7 раз меньше плотности воздуха. Это позволило
моделировать полный подъем факела под
устьем трубы и обеспечить равенство чисел
Архимеда на модели и в натурных условиях.
В результате проведенных лабораторных
экспериментов установлено, что траектория
факела имеет четко выраженные динамический
и тепловой участки, что позволило проводить
обработку результатов в виде двучленной
зависимости, отдельно для динамической
и тепловой траекторий. Полученные в результате
обработки экспериментальных данных формулы
траектории и полного подъема факела от
многоствольных труб сравнивались с данными
натурного эксперимента. Коэффициент
корреляции данных = 0,89. Полученные выражения
использовались в уточненной модели распространения
примесей. Какие же факты приводят к ухудшению
состояния одной из важнейших составляющих
биосферы - атмосферы. Человек загрязняет
атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия
употребления огня, которым он пользовался
весь этот период, были незначительны.
Приходилось мириться с тем, что дым мешал
дыханию и что сажа ложилась черным покровом
на потолке и стенах жилища. Получаемое
тепло было для человека важнее, чем чистый
воздух и незаконченные стены пещеры.
Это начальное загрязнение воздуха не
представляло проблемы, ибо люди обитали
тогда небольшими группами, занимая неизмеримо
обширную нетронутую природную среду.
И даже значительное сосредоточение людей
на сравнительно небольшой территории,
как это было в классической древности,
не сопровождалось еще серьезными последствиями.
Защита
атмосферного воздуха от выбросов
Так было вплоть
до начала девятнадцатого века. Лишь за
последние сто лет развитие промышленности
"одарило" нас такими производственными
процессами, последствия которых
вначале человек еще не мог
себе представить. Возникли города-миллионеры,
рост которых остановить нельзя. Все
это результат великих изобретений
и завоеваний человека. В основном существуют три основных источника
загрязнения атмосферы: промышленность,
бытовые котельные, транспорт. Доля каждого
из этих источников в общем загрязнении
воздуха сильно различается в зависимости
от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее
сильно загрязняет воздух промышленное
производство. Источники загрязнений
- теплоэлектростанции, которые вместе
с дымом выбрасывают в воздух сернистый
и углекислый газ; металлургические предприятия,
особенно цветной металлургии, которые
выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород,
хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,
частицы и соединения ртути и мышьяка;
химические и цементные заводы. Вредные
газы попадают в воздух в результате сжигания
топлива для нужд промышленности, отопления
жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки
бытовых и промышленных отходов. Атмосферные
загрязнители разделяют на первичные,
поступающие непосредственно в атмосферу,
и вторичные, являющиеся результатом превращения
последних. Так, поступающий в атмосферу
сернистый газ окисляется до серного ангидрида,
который взаимодействует с парами воды
и образует капельки серной кислоты. При
взаимодействии серного ангидрида с аммиаком
образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным
образом, в результате химических, фотохимических,
физико-химических реакций между загрязняющими
веществами и компонентами атмосферы,
образуются другие вторичные признаки.
Основным источником пирогенного загрязнения
на планете являются тепловые электростанции,
металлургические и химические предприятия,
котельные установки, потребляющие более
70% ежегодно добываемого твердого и жидкого
топлив. Охрана атмосферного воздуха имеет
огромное значение, поскольку именно он
зачастую является источником множества
экологических противоречий. Наиболее
остро они возникают в крупных городах
с высокой концентрацией промышленных
предприятий, транспорта, населения.
Загрязнение атмосферного воздуха таких
городов имеет особенно высокий уровень.
Обычные загрязнители воздуха городов
пыль, сернистый газ, окись углерода, двуокись
азота, сероводород и др.
Министерство
образования и науки РФ
Государственное
образовательное бюджетное
учреждение
высшего профессионального образования
Томский
государственный архитектурно-строительный
университет
Кафедра
охраны труда и окружающей среды
РЕФЕРАТ
Воздействие
на атмосферу. Выбросы в приземный слой
атмосферы. Защита атмосферного воздуха
от выбросов.
Выполнил: Лазаренко А.А.
Принял: Фатыхова Ю.Н.
г. Томск 2012