МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СРЕДНЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА-ЛАБОРАТОРИЯ №51
РЕФЕРАТ
ПО ТЕМЕ
«ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ЗАГРАЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»
Подготовил
Ученик 10 «В» класса
СОЭШЛ №51
Глушаков Алексей
Гомель 2001
-1-
Исключительно важное значение приобрела проблема загрязнения воздуха, воды вредными промышленными отходами, продуктами жизнедеятельности человека, токсичными химическими и радиоактивными веществами. Для предупреждения этих воздействий нужны совместные усилия биологов, химиков, техников, врачей, социологов и других специалистов. Это проблема международная, потому что воздух (и частично вода) не знают государственных границ.
Значение воздуха в жизни нашей планеты огромное и трудно переоценимое.
Сохранение теплоты Земли и защита живых организмов от губительных доз
космического излучения, источник кислорода для дыхания, углекислого газа
для фотосинтеза, энергии и разнообразных химических веществ, среда
развертывания метеорологических процессов и электрических явлений
(атмосферное электричество), перемещение паров соды и мелких материалов на
планете – вот далеко не полный перечень значения воздуха в природных
процессах, какие развертываются на Земле.
Несмотря на величину воздушного бассейна, он подвергается очень
существенным воздействиям, что вызывает изменения его состава как на
отдельных участках, так и на всей планете. Воздух необходим как источник
кислорода для дыхания, окисления и сжигания сырья. Но большое количество О2
расходуется, кроме того, при случайно возникших пожарах торфяников, лесов,
залежей каменного угля при сжигании нефтяных газов. Подсчитано, что в
высокоразвитых странах на хозяйственные нужды человек тратит еще на 10-16 %
больше кислорода, чем его возникает в результате фотосинтеза растений.
Потому в крупных городах возникает дефицит О2. Кроме того, в результате
интенсивной работы промышленных предприятий и транспорта в воздух
выбрасывается огромное количество пылеподобных и газоподобных отходов.
Например, подсчитано, что в мире на протяжении года с продуктами сгорания
выбрасывается в атмосферу больше чем 300 млн т оксидов углерода, 50 млн т
углеродов, 50 млн т оксидов азота, 150 млн т оксидов серы, 350 тыс. т
соединений свинца. В крупных городах на автомагистралях концентрация
основного токсичного компонента газового выхлопа – чадного газа – достигает
200-500 мг/м3 (при норме 3 мг/м3). Есть сведения, что каждый год от
загрязнения гинет, например, во Франции около 400 деревьев, 30 тыс.
травянистых растений, 8 тыс. молодняку, 800 взрослых животных (диких и
домашних). У птиц, которые гнездятся вблизи индустриальных центров,
интенсивность размножения снижается на 35 %. Известны случаи нанесения
вреда произведениям искусства. Так, стены Лувра в нынешнее время
разрушаются на 13 мм в год, это значит в 100 раз быстрей, чем в начале XX
века. Смесь сырого воздуха, сернистого газа и капелек серной кислоты
создает туман, так называемый смог, который время от времени появляется в
Токио, Мадриде, Нью-Йорке и от которого прямо или косвенно заболевает и
гинет немало городских жителей. Установлено, что в результате загрязнения
воздуха могут появлятся хронические бронхиты, повышенная склонность до
инфекций и даже генетические нарушения.
Не избегли загрязнения атмосферного воздуха и крупные промышленные города нашей страны.
В результате деятельности человека постоянно возрастает количество углекислого газа в воздухе (за последние 100 лет от 0,004 до 0,032 %). Это может привести до изменения климата на Земле, поскольку повышенная концентрация СО2 вызывает «парниковый эффект».
Много споров развернулось и около вопроса о разрушении озонового слоя в
верхних слоях атмосферы, одной из причин которого считается использование
фреонов в качестве наполнителя-распылителя для аэрозольной упаковки ряда
веществ (лаков, дезодорантов, ядохимикатов, антисептиков). Над территорией
СНГ не было замечено изменений концентрации озона, однако этот вопрос
требует дальнейшего изучения .
-2-
Таблица 1
Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха
| | |
|Источники загрязнений |Виды загрязнений |
| | |
|Транспорт, который работает на жидком |СО, SO2, NOX, углеводороды, сажа, СО2, |
|топливе (бензине, дизельном топливе, |соединения свинца и др. |
|керосине) |СО, SO2, NOX, сажа, СО2 и др. |
|Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и | |
|теплоэлектростанции (ТЭС), которые | |
|работают на твердом и жидком топливе |Несколько сотен загрязнителей, в том |
|(торфе, угле, мазуте) |числе СО, SO2, NOX, H2S, CS2 и др. |
|Промышленные предприятия, в том числе и|Несколько сотен загрязнителей |
|химические | |
| | |
|Сжигание мусора | |
Под граничной допустимой концентрацией (ГДК) химических веществ в воздухе, воде, почве понимают такую концентрацию, которая не оказывает на человека прямого или косвенного влияния, не снижает его трудоспособности, не сказывается отрицательно на самочувствии.
Таблица 2
Граничной допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
| | | | |
| |Граничной |допустимые |(мг/м3) |
| | |концентрации | |
| | | | |
|Название вещества |Максимальная |Средне- |В производственных |
| |разовая |суточная |помещениях |
| | | | |
|Неорганические | | | |
|вещества | | | |
| | | | |
|Оксид углерода (II)|3,0 |1,0 |20 |
|Пыль нетоксичная |0,5 |0,1 |20 |
|Хлороводород |0,2 |0,2 |50 |
|Аммиак |0,2 |0,2 |20 |
|Хлор |0,1 |0,03 |5 |
|Оксид азота (IV) |0,085 |0,085 |5 |
|Оксид серы (IV) |0,03 |0,005 |10 |
|Сероводород |0,008 |0,008 |10 |
|Ртуть (пары) |0,003 |0,003 |0,01 |
|Органические | | | |
|вещества | | | |
| |5,0 |1,5 |10 |
|Бензин |4,0 |2,0 |20 |
|Тетрахлорметан |3,0 |1,0 |10 |
|Дихлорметан |1,5 |0,8 |5 |
|Бензол |1,0 |0,5 |5 |
|Метанол |0,35 |0,35 |200 |
|Ацетон |0,035 |0,012 |0,15 |
|Формальдегид |0,01 |0,01 |5 |
|Фенол |– |0,5 |0,15 |
|Пыль нетоксичная | | | |
-3-
Что предпринимается в СНГ для предупреждения загрязнения воздуха?
Теперь в промышленности для очистки отходных газов, удержания пыли и вредных газоподобных примесей применяются следующие методы: сухие или механические (пылеосадительные камеры, циклоны); Мокрые (поглотительные башни с насадкой); электрические с электрофильтрами; фильтровые с разного рода фильтрами; адсорбцийные с адсорбентами; химические – для взаимодействия с химическими соединениями, чаще на катализаторах; термические (например, факельное сжигание) и др.
Рассмотрим некоторые из этих методов.
Самым простым пылеуловителем является пылеосадительная камера. Она представляет собой большую емкость, через которую пропускают зажженный газ, причем скорость газового потока падает настолько, что пылинки оседают на дне камеры. Чем больше объем камеры, тем плавней двигается поток газа, и тем, значит, лучше очистка.
Наиболее распространенными пылеуловителями теперь являются циклоны.
Обычный цилиндр – это цилиндрический корпус с входным патрубком,
проваренным по даточной, и выходным, который установлен внутри по оси.
Зажженный газ вводится в циклон, где он совершает движения по спирали.
Пылинки под действием центробежной силы прилипают к снеткам, теряют
скорость, и продолжая круговое движение, ссыпаются в нижнюю конусную часть,
а затем в бункер. Очищенный газ выходит через центральную трубу вверх.
Для улавливания пыли сконструированы также аппараты с разными насадками. Например, орошаемая водой, зависшая в форме шаров из полиэтилена насадка очень эффективна и имеет возможность самоочищаться от пыли.
Электростатическое осаждение с помощью электрофильтров с успехом применяют при улавливании пали и туманов в цементной, сажевой, сернокислотной, металлургичной промышленности, особенно широко для улавливания летучего пепла из дымовых газов электростанций.
Наравне с разными пылеуловителями широко применяется и обычная фильтрация. Благодаря ультратонким волокнам, новые фильтры способны задерживать любые частицы размером в 1 мк и меньше, в том числе и радиоактивные в количестве до 0,001 % и ниже.
Адсорбцийные методы основаны на выборочном исключении из перегазовой смеси конкретных компонентов при помощи адсорбентов: активированного угля, алюмагеля, силикагеля, природных и синтетических компонентов – алюмосиликатов.
А, например, для борьбы с пылью на металлургических заводах применяются в качестве адсорбентов расплавы солей NaCl, KCl, соды с температурой плавления 420-290 оС. Они дешевые, недефицитные, неядовитые и легко регенерируются магнитной сепарацией.
С помощью разных способов очистки концентрация вредных примесей в отходных газах снижается до ГДК и ниже. При невозможности достигнуть ГДК очисткой, применяют другой раз многоразовое разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы (~200 м) для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Однако, такое решение проблемы необходимо оценивать как временное, а не окончательное.
Чтобы наметить меры борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами автотранспорта, химики изучили процессы горения топлива и возникновения загрязнителей. Так, в двигателях внутреннего сгорания оксид углерода (II), углеводороды, сажа возникают в результате неполного сгорания бензина или дизельного топлива. Поэтому в первую очередь проводят регулировку работы двигателя, увеличивая подачу кислорода воздуха, а также устанавливают дополнительные устройства, нейтрализаторы с катализаторами и специальные фильтры, которые задерживают твердые частицы (дым). При больших скоростях соотношения смеси топлива и воздуха наиболее экономичные, сгорание полное и концентрация СО и сажи в выхлопных газах низкая. Однако, к сожалению, концентрация оксидов азота при этом увеличивается, поскольку большая порция реагирует с кислородом при высоких температурах. Кроме того, в выхлопных газах
-4-
автотранспорта присутствуют и ядовитые соединения свинца, потому что в бензин добавляют (для повышения мощности двигателя) этиловую жидкость, которая включает тетераэтилсвинец Pb(C2H5)4.
Проблема может быть решена, если перейти на использование электромобилей на аккумуляторах, топливных элементах, на использование в качестве топлива сжиженных газов, водорода, метанола.
Создание атомных электростанций (АЭС) решает проблему загрязнения атмосферы от обычных ЦЭЦ и ЦЭС, которые сжигают твердое (торф, уголь) и жидкое (мазут) топливо. В Минске ЦЭЦ работают на природном газе, и это уже улучшило состояние воздушного бассейна в городе, потому что количество вредных примесей уменьшилось в 3-4 раза. Воздушный бассейн на промышленными предприятиями Республики Беларусь в последние 10 лет стал чище, выброс чадного газа уменьшился в 2 раза, оксидов азота – в 1,5 раза. В городах работают станции контроля за состоянием воздушной среды: стационарные маршрутные посты. Загрязнения определяются с помощью автоматичных газоанализаторов. В крупных городах, таких, как Москва, Санкт-Петербург, работают автоматические системы контроля (АСК), которые собирают информацию о состоянии воздуха с 30-50 пунктов, анализируют ее, после чего намечаются меры по оздоровлению воздуха.
В природе безостановочно идут и процессы самоочищения. Если бы этого не
было, то атмосфера давным-давно бы уже стала непригодной для жизни. Многие
процессы самоочищения изучены подробно. Известно, например, что
газоподобный SO2 в природе примерно за неделю в результате химических и
фотохимических реакций полностью превращается в аэрозоль сульфата аммония
(NH4)2SO4. Однако это только при небольшой концентрации SO2. В районах со
слабыми ветрами, низкой нормой осадков, специфичным рельефом, бедностью
зеленых насаждений самоочищение выражено очень слабо, и необходима активная
работа, чтобы избежать выпадения кислотных дождей.