Загрязнение атмосферы на территории России (стр. 3 из 9)
3.1. Антропогенные источники загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферы может иметь естественное (природное) и искусственное (антропогенное) происхождение (см. рис. 4).
Рисунок 4. Источники загрязнения атмосферы
Источники антропогенного загрязнения атмосферы - источники загрязнения атмосферы, обусловленные деятельностью человека.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие)[11].
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России (см. таблицу 1).
Таблица 1
Выбросы в атмосферу главных загрязнителей в мире (1990 г.)и в России (1991 г.)
| Выбросы | Вещества, млн. т | ||||
| Диоксид серы | Оксиды азота | Оксиды углерода | Твердые частицы | Всего | |
| По всему миру | 99 | 68 | 177 | 57 | 401 |
| По России (по стационарным источникам) | 9,2 | 3,0 | 7,6 | 6,4 | 26,2 |
| По России (по всем источникам), в процентах | 12 | 5,8 | 5,6 | 12,2 | 13,2 |
В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов (см. таблицу 2).
Таблица 2
Содержание основных загрязнителей, выбрасываемыхв атмосферу (в %)
| Источник загрязнения | Монооксид углерода | Диоксид серы | Оксиды азота | Углеводороды | Другие |
| Двигатель внутреннего сгорания | 91,5 | 3,8 | 46,0 | 63,0 | 8,5 |
| Промышленность | 2,8 | 34,8 | 15,4 | 21,0 | 50,0 |
| Электростанции | 1,5 | 46,0 | 23,6 | 5,0 | 25,0 |
| Различные топки и пр. | 4,2 | 15,6 | 15,0 | 11,0 | 16,5 |
| Всего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50—60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16—20%.
Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т. угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3, 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота[5].
Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологичное газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.
Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.
Черная и цветная металлургия.При выплавке одной тонны стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.
Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.
Химическое производство.Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота, хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).
Выбросы автотранспорта.В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего, в крупных городах. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений — бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).
Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при не отрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д.
«Каждый житель Земли — это и потенциальная жертва стратегических (трансграничных) загрязнений». Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. Только в 1994 г. на европейскую часть России из-за невыгодного ее географического положения выпало 1204 тыс. т. соединений серы от Украины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т. серы, т. е. в 6,3 раза меньше.
3.2. Показатели загрязнения воздуха
Для определения уровня загрязнения атмосферы используются следующие характеристики загрязнения воздуха:
1. средняя концентрация примеси в воздухе, мг/м3 или мкг/м3 (qср);
2. среднее квадратическое отклонение qср, мг/м3 или мкг/м3 (бср);
3. максимальная (измеренная за 20 мин) разовая концентрация примеси, мг/м3 или мкг/м3 (qм);
Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций с ПДК.
ПДК - предельно допустимая концентрация примеси для населенных мест, установленная Минздравом России. Значения ПДК даны в работе «Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух»[20]. Для некоторых веществ значения ПДК даны в таблице 3.
Таблица 3
Значения ПДК, мкг/м3
| Вещество | 24 часа | 20 мин. |
| Азота диоксид | 40 | 200 |
| Аммиак | 40 | 200 |
| Бенз(а)пирен | 0,001 | |
| Озон | 30 | 160 |
| Сажа | 50 | 150 |
| Свинец | 0,3 | 1,0 |
| Серы диоксид | 50 | 500 |
| Сероуглерод | 5 | 30 |
| Сероводород | - | 8 |
| Взвешенные вещества | 150 | 500 |
| Углерода оксид, мг/м3 | 3 | 5 |
| Формальдегид | 3 | 35 |
| Фторид водорода | 5 | 20 |
Средние концентрации сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентраций - с ПДК максимальными разовыми.
В качестве обязательных статистических характеристик используются:
1. повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше предельно допустимой концентрации (ПДК) данной примеси (g);
2. повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК (g1);
3. число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК.
Используются три показателя качества воздуха: индекс загрязнения атмосферы - ИЗА, стандартный индекс - СИ и наибольшая повторяемость превышения ПДК - НП.
1. ИЗА - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.