Смекни!
smekni.com

Забруднення атмосфери. Джерела та наслідки забруднення (стр. 2 из 4)

Джерелом пилу і ядовитих газів служать масові вибухові роботи. Так, в результаті одного середнього по масі вибуху ( 1250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 12 тис. куб. м . умовного оксиду вуглецю і більше 1150 т. пилу. Виробництво цементу і інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв є одержування продуктів в потоках гарячих газів, які завжди призводять до викиду пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу .Вони піддаються різним перетворенням, окиненю, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосфернимизабруднювачами після збудження сонячною радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекиснене з'єднання, вуглеводнів з оксидами азоту і сірі часто у вигляді аерозольних частинок. При деяких погодних умовах можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок в приземному шарі повітря.

Звичайно це відбувається тоді , коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування кулі більш холодного повітря під теплим, що затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються під кулею інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин раніше вивчення в природі фотохімічного туману.

1.3 Фотохімічний туман (смог)

Фотохімічний туман є багатокомпонентною суміші газів і аерозольних частинок первинного і вторинного викиду. До складу основних компонентів змогу входять озон оксиди азоту і сірки, численні органічні сполуки окисленої природи, звана в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і безвітря або дуже слабого обміну повітря в приземному шарі при могутній і в течія не менше діб підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, звичайно що супроводжується інверсіями, необхідними для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються частіше в червні-вересні і рідше взимку.

При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплювання молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарній кисень з молекулярним киснемо дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинний перетворуватися в молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. В результаті продовження дисоціації нові маси діоксиду азоту расщеппляются і дають додаткові масиозону. Виникає циклічна реакція, у результаті якої в атмосфері поступово нагромаджується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохимического туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, відмінних особливі реакційні дії . Такі явища бувають над Лондоном Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи і Америки. По своїй фізіологічній дії на організм людини сморід украй небезпечний для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

2. Забруднення атмосфери рухомих джерел викидів

В останні десятиріччя у зв'язку з швидким розвитком автотранспорту і авіації істотно збільшилася частка викидів, що поступають в атмосферу від рухомих джерел: вантажних і легкових автомобілів, тракторів, тепловозів і літаків. Згідно оцінкам, в містах на частку автотранспорту доводитися (в залежності розвитку в даному місті промисловості і числа автомобілів) від 30 до 70 % загальної маси викидів. В США в цілому по країні принаймні 40 % загальної маси п'яти основних забруднюючих речовин складають викиди рухомих джерел.

2.1 Автотранспорт

Вплив транспорту на атмосферне повітря. В промислово розвитих країнах основним джерелом забруднення атмосфери є автотранспорт, парк якого безупинно росте. Якщо в 1900 р. на планеті нараховувалося біля 6 тис. автомобілів, то до 2000 р. чисельність світового парку автомашин досягла 500 млн. одиниць.

Частка автотранспорту в забрудненні атмосфери продуктами згоряння показана в табл.1.

Таблиця 1 Обсяги викидів продуктів згоряння, млн. т. рік -1

Продукти згоряння Джерела продуктів згоряння продуктів згоряння
автомобілі електростанції, промисловість і т.д.
Оксид вуглецю 59,7 5,2
Вуглеводні й інші органічні речовини 10,9 6,4
Оксиди азоту 5,5 6,5
Сполуки , що містятьсірку 1,0 22,4
Макрочастки 1,0 9,8

Викиди автомобільного транспорту істотно залежать від режиму роботи двигуна і якості використовуваного палива. Зразковий склад вихлопних газів автомобілів поданий у табл. 2

Наближений склад (% по обсягу) вихлопних газів автомобілів

Табл. 2

Компоненти Вміст компонентів у вихлопах
карбюраторний двигун дизельний двигун
N2 74-77 76-78
О2 0,3-8 2-18
Н2О 3,0 - 5,5 0,5 - 4.0
СО2 5,0-12,0 1,0-10,0
СО 5.0 - 10,0 0,01 - 0,5
Оксиди сірки 0-0,8 2* 10 -4 - 0,5
Вуглеводні 0,2 - 3,0 1 * 10 -3 - 0,5
Альдегіди 0-0,2 (1 - 9) * 10 -3
Сажа 0-0,4 г / м -3 0,01 -1,1 г / м -3
Бензапірен (10-20) * 10-6 г/м –3 до 1 * 10 -5 г / м -3

Основній внесок в забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводитися близько 75 %), потім літаки (приблизно 5 % ), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 % ), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %). До основних забруднюючим атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі складає близько 70 %), вуглеводні (приблизно 19% ) і оксиди азоту (близько 9 % ). Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту поступають в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді якне повністю згорілі вуглеводні поступають як разом з вихлопними газами , так і з картера , паливного бака і карбіратора тверді домішки поступають в основному з вихлопними газами і з картера .

Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особено при швидкому, а також при русі з малою швидкістю . Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту при розгоні. З цих даних виходить, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю.

Створювані в містах системи руху в режимі "зеленої хвилі", істотно скорочують число зупинок транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість і кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема співвідношення між масами палива і повітря, момент запалення, якість палива, відношення поверхні камери згоряє до її об'єму . При збільшенні відношення маси повітря і палива, що поступає в камеру згоряє, скорочуються викиди оксиду вуглецю і вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту

Не дивлячись на те що дизельні двигуни більш економні, таких речовин, як HnCm, NОx, викидають не більш, ніж бензинові, сморід істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж володіє неприємним запахом створюваним деякими незгорілими вуглеводнями). В поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але і впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові

2.2 Літаки

Хоча сумарний викид забруднюючих речовин двигунами літаків порівняно невеликий (для міста, країни), в районі аеропорту ці викиди вносять визначальний внесок в забруднення середовища. До того ж турбореактивні двигуни (так саме як дизельні) при посадці і зльоті викидають добрі помітний на око шлейф диму. Значну кількість домішок в аеропорту викидають і наземні пересувні засоби, під’їжджаючі і від'їжджаючі автомобілі.

В аеропорту Лос-Анджелеса в 1970 г емісія від літаків і наземних засобів склала:

Речовина АерозольЕмісіяHn Cm Noх

Літаки 10250 18000 2500 3820

наземні засоби 8980 1235 750 80

Згідно отриманим оцінкам, в середньому близько 42 % загальної витрати палива витрачається на вирулювання літака до злітно-посадочної смуги (ВПП) перед зльотом і на зарулювання з ВПП після посадки (за годиною в середньому близько 22 мін). При цьому частка незгорілого і викинутого в атмосферу палива при рулюванні набагато більше, ніж у польоті. Крім поліпшення роботи двигунів (розпиленість палива, збагачення суміші в зоні горіння, використовування присадок до палива, уприскування води і ін.), істотного зменшення викидів можна добитися шляхом скорочення години роботи двигунів на землі і числа працюючихдвигунів при рулюванні (тільки за рахунок останнього досягається зниження викидів в 3 - 8 разів).

В останні 10 - 15 років велику увагу надається дослідженню тихий ефектів, які можуть виникнути у зв'язку з польотами надзвукових літаків і космічних кораблів. Ці польоти супроводжуються забрудненням стратосфери оксидами азоту і сірчаною кислотою (надзвукові літаки), а також частинками оксиду алюмінію (транспортні космічні кораблі). Оскільки ці забруднюючі речовини руйнують озон, то спочатку створилася думка (підкріплене відповідними модельними розрахунками), що плановане зростання числа польотів надзвукових літаків і транспортнихкосмічних кораблів приведе до істотного зменшення озону зі всіма подальшими згубними діями ультрафіолетовоїрадіації на біосферу Землі. Проте більш глибокий підхід до цієї проблеми дозволившизробити висновок про слабий вплив викиди надзвукових літаків на стан стратосфери. Так, при сучасному числі надзвукових літаків і викиді забруднюючих речовин на висоті близько 16 км відносне зменшення змісту О3 може скласти приблизно 0.60 ; якщо їх число зросте до 200 і висота польоту буде близька до 20 км, то відносне зменшення змісту О3 може піднятися до 17%. Глобальна приземна температура повітря за рахунок парникового ефекту, створюваного викидами надзвуковими літаками може підвищиться не більше ніж на 0,1°C/