Файл: Учебное пособие для практических занятий Екатеринбург 2022 г.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 324
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Техногенные источники загрязнения
1. Предприятия теплоэнергетики (теплоэлектростанции, котельные установки). Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива определяется следующими факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных устройствах, наличием и технической эффективностью очистных сооружений, условиями выбросов (высотой труб, скоростью выхода газов и их температурой). Большое значение имеют метеорологические условия и рельеф местности. Современная энергетика базируется в основном на использовании таких горючих ископаемых, как уголь, нефть, природный газ, мазут. В зависимости от типа применяемого топлива существенно меняется состав и количественные соотношения отдельных видов загрязнения.
Основными продуктами неполного сгорания углеводородного топлива являются оксиды углерода и соединения серы – органическая, сульфидная (колчедан), сульфатная сера. Минеральные примеси представляют собой силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты, хлориды щелочных металлов.
Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха ТЭС ведущее место занимают оксиды серы. Наиболее высокое содержание данного соединения отмечается в мазуте. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах, при сжигании превращается в диоксид серы. При горении угля образуются окислы азота, которые при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных слоях атмосферы, образуют озон.
При сжигании каменного угля, кроме газообразных выбросов, образуется зола (современная ТЭС при сжигании 2000 т угля будет выбрасывать в атмосферу ежесуточно 320 т золы). При сжигании зола распределяется на 2 части: одна оседает, остается в топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола). Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля. Она на 95% состоит из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. В минеральной части золы содержится 42–49% диоксида кремния, 24–38% алюмосиликатов, 10–16% соединений железа, кальций, магний и другие. В золе присутствуют некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (хром, никель, бериллий, мышьяк) и естественные радионуклиды. Неполное сгорание углеводородного топлива ведет к образованию канцерогенных ПАУ, в том числе 3,4бенз(а)пирена.
Дисперсность пылевых частиц золы определяет длительность их пребывания в воздухе и действие на организм. Наибольшее практическое значение имеют пылевые загрязнения, выбрасываемые в воздух энергетическими системами. Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются: 1) зола, 2) недожог, 3) сажа.
Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6–12% (высокосортные угли) до 30–35% (низкосортные). Зола является самым существенным компонентом выбросов энергетических установок.
Недожог представляет собой несгоревшие частицы угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки.
Сажа – это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее опасным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4бенз(а)пирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метил-холантрен и др.).
2. Автотранспорт.
Особенностью автомобильного транспорта, как источника загрязнения воздуха, является:
- численность автотранспорта в крупных городах быстро увеличивается, следовательно, увеличивается и выброс вредных веществ в атмосферу;
- автомобиль в отличие от промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики является движущимся источником загрязнения и его негативное воздействие распространяется на жилые районы, места отдыха и т.д.;
- автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания человека, и их рассеивание в условиях городской застройки затруднено;
- использование автомобилей вторичного рынка.
Факторы, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом
- марка, масса автомобиля
- пробег автотранспортного средства
- степень очистки топлива
- скорость и режим движения транспортного средства
- факторы эмиссии транспортного средства
- организация движения транспорта
-метеоусловия
- рельеф местности
- ширина улиц
Все движение транспортного средства состоит из последовательных изменений этих четырех режимов: холостые обороты, разгон, маршевый режим, торможение. Изменение режимов движения приводит к немедленному изменению состава и концентрации выбросов.
Скорость движения также имеет непосредственное влияние на выбросы. Необходимо отметить, что выброс углеводородов уменьшается с повышением скорости, выброс оксидов азота – увеличивается.
Выхлопные газы содержат более 200 химических веществ, в том числе продукты неполного сгорания топлива (углекислый газ, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные, водород, сажу, перекисные соединения), продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота, вещества, которые входят в состав топлива (соединения свинца, диоксид серы). Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец, в последние годы его использование ограничено и сейчас используют менее токсичные антидетонаторы.
Количество и состав отработанных газов определяются конструктивными особенностями автомашин, в первую очередь типом двигателя.
Сравнительная характеристика карбюраторного (бензинового) и дизельного двигателей
Состав выбросов двигателя, %
карбюраторного дизельного
Азот 74,0–77,0 76,0–78,0
Кислород 0,3–0,8 2,0–18,0
Водяной пар 3,0–5,5 0,5–4,0
Диоксид углерода 5,0–12,0 1,0–10,0
Оксид углерода 0,5–12,0 0,01–0,5
Оксиды азота 0,0–0,8 0,0–0,05
Углеводороды 0,2–0,3 0,0–10,5
Альдегиды 0,0–0,2 0,0–0,01
Сажа, г/м3 0,0–0,4 0,0–11,1
3,4 бенз(а)пирен, мкг/м3 До 20 До 10
Увеличение плотности транспортных средств на магистралях и дорогах ведет к изменению режима движения и увеличению времени разгона, которое характеризуется наиболее интенсивным выбросом отработанных газов. Большое значение имеют интенсивность и плотность транспортных потоков. При малой плотности потока (10 автомобилей/км) возможно движение со свободной скоростью, при групповом движении (11–30 автомобилей/км) падение скорости потока ведет к дополнительному расходу топлива. При колонном движении (31–100 автомобилей/км) скорость потока снижается вплоть до затора, что еще больше увеличивает расход топлива и, следовательно, повышает уровень загрязнения воздуха.
-
Промышленные предприятия.
Характер выбросов зависит от вида предприятия.
Цветная металлургия занимает одно из ведущих мест по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Технология производства цветных металлов связана с образованием большого объема газа, который содержит диоксид серы, диоксид углерода, аэрозоли конденсации металлов. При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными ПАУ, в частности 3,4-бенз(а)пиреном.
Например,производство алюминия-сырца осуществляется путем электролиза криолит-глиноземных расплавов при температуре 958–965˚С. В процессе электролиза выделяются следующие вредные вещества: взвешенные вещества, плохо растворимые твердые фториды, фтористый водород, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, бензол, оксид азота, сажа, ксилол, толуол, пыль графитовая, пыль неорганическая: 70–20% SiO2, нафталин, антрацен, фенантрен, уайт-спирит и пр.
Основными источниками выбросов в атмосферу в черной металлургии являются: агломерационные машины, машины для обжига окатышей; дробильно-размольное оборудование, места разгрузки, погрузки и пересыпки материалов, доменные, мартеновские и сталеплавильные печи, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения, ваграночные печи чугунолитейных цехов.
Особенно существенна доля отрасли по выбросам шестивалентного хрома (2/3 промышленного объёма его выброса). В атмосферу также поступают: диоксид углерода (67,5% суммарного выброса в атмосферу), твердые вещества (15,5%), диоксид серы (10,8%), оксид азота (5,4%).
Например, при выплавке 100 т стали в атмосферу выбрасывается 4 т пыли, 3 т оксидов серы, 5 т оксида углерода, а также такие опасные загрязнители, как соединения марганца, свинца фосфора, мышьяка, ванадия, ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.
Нефтедобывающая промышленность. На ее долю приходится около 20% выбросов от стационарных источников в промышленности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению.
Основными компонентами выбросов являются оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота.
В машиностроении состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов.
На предприятиях машиностроения наибольшее загрязнение воздушной среды наблюдается в районах литейных и окрасочных цехов, особенно на тракторных и моторных заводах. Источники загрязнения, состояние воздушной среды, высота труб и температура газовоздушной смеси литейных цехов аналогичны заводам металлургической промышленности, а в гальванических и окрасочных цехах подобны соответствующим цехам химической промышленности.
Вредные вещества, характерные для машиностроения – пары масел, щелочей, кислот, продукты горения в термическом и кузнечном цехах, пыль, газовыделения от сварки удаляются без очистки через аэрационные фонари, шахты и невысокие трубы, что увеличивает опасность накапливания этих веществ в атмосфере.
Выбросы предприятий химической промышленности отличаются чрезвычайно большим разнообразием выделяемых в атмосферу вредных веществ, как правило, имеют трубы и шахты в большинстве своем сравнительно небольшой высоты. Выбросы в основном осуществляются над кровлей зданий. Только некоторые выбросные трубы имеют высоту 25–40 м и редко более 50 м. Даже такие токсические вещества, как хлор выбрасываются в ряде случаев через аэрационные фонари, пыль – через дефлекторы, а абгазы с содержанием токсических веществ, как например, винилхлорид, через шахты над кровлей на высоте 12–30 м. Для большинства предприятий химической промышленности характерны изотермические выбросы, температура которых мало отличается от окружающей, что способствует скоплению вредных веществ вблизи источников. Повышению концентраций вредных веществ в наружном воздухе способствуют также размещение технологического оборудования на открытых площадках, наличие большого числа наружных технологических коммуникаций и нарушение герметизации аппаратуры и оборудования.
По характеру загрязнения атмосферы химические предприятия можно разделить на два основных типа – предприятия неорганической химии и предприятия по получению органических продуктов.
К предприятиям неорганической химии относятся заводы по производству серной кислоты, азотной кислоты, хлора, минеральных удобрений и др. Производство минеральных удобрений включает производство аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры, сульфата аммония, нитроаммофоски, серной кислоты, фосфорной кислоты.