Материал: Гончарук учебник

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

и полихлорированные дибензофураны. По расчетам, проведенным в Швеции, общее количество полихлорированных дибензо-п-диоксинов и полихлорированных дибензофуранов, выделяемых автомобилями, работающими на этили­ рованном бензине с галогенсодержащими добавками, составляет 10—100 г эк­ вивалентов тетрахлордибензо-п-диоксинов в год. В процессе сжигания бензина с антидетонационными добавками в двигателях внутреннего сгорания образу­ ются галогенидные, оксигалогенидные и оксидные соединения свинца, кото­ рые поступают в атмосферу с выхлопными газами в виде аэрозолей. Если кон­ центрация соединений свинца в природном атмосферном воздухе составляет почти 0,5 мкг/м3, то в местах с интенсивным загрязнением воздуха выбросами автотранспорта они достигают 2,4—5,9 мкг/м3. Добавка 3,0—3,8 об.% бензола к бензину является причиной того, что сотни тысяч тонн бензола попадают в воздушный бассейн городов Европы. При интенсивном движении автотранс­ порта концентрация бензола в атмосферном воздухе Берлина и других городов Германии в 1990—1993 гг. находилась в пределах 8—48 мкг/м3, в Вене — 23 мкг/м3, в жилых помещениях — 9 мкг/м3. В районе городских автомагистра­ лей концентрация бензола в воздухе варьирует от 6 до 10 мкг/м 3. В настоя­ щее время внимание конструкторов и инженеров автомобильного транспорта обращено на газовое топливо. В последние несколько десятилетий проведена большая работа по переводу на газовое топливо грузовых автомобилей и го­ родских автобусов с карбюраторными двигателями. Самая распространенная смесь нефтяных газов состоит из — пропана и бутана, так как она является наи­ более экологически чистой. Установлено, что в выхлопных газах двигателя, работающего на пропане и бутане, на холостом ходу содержание СО в 4 раза, а в рабочем режиме — в 10 раз меньше, чем у работающего на бензине. При использовании сжатого природного газа содержание СО в отработанных газах уменьшается в 2—4 раза, СН — в 1,1—1,4 раза, NOx — в 1,2—2 раза.

Атмосферный воздух загрязняется также во время заправки автотранспор- •: та топливом. Так, 300 г бензина, пролившегося на асфальт, загрязняет до 200 000 м3 воздуха. Каждая шина автомобиля за период эксплуатации оставля­ ет на асфальте до 3 кг пыли и сажи. Активная поверхность сажи в 1 м3 выхлопа достигает 10—45 м2. На этой поверхности конденсируется значительное коли-

461

РАЗДЕЛ IV. САНИТАРНАЯ ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

чество смолянистых веществ бенз(а)пирена. Во время эксплуатации автомоби­ льных дорог, изнашивания автомобильного покрытия образуется пыль, кото­ рая содержит канцерогенные соединения. Это связано с тем, что применяют вяжущие материалы из каменноугольных смол и дегтей. В приземный слой атмосферного воздуха с такой поверхности мигрируют летучие углеводороды: бензол, толуол, ксилолы, пропилбензол, цимол, инден, стирол, олефины, пара­ фины. Вблизи транспортных магистралей концентрация бенз(а)пирена а атмо­ сферном воздухе превышает ПДКср сут в 10—12 раз, а в середине жилых квар­ талов — в 1,5—2 раза. На улицах города с покрытием из нефтяных битумов

в1 м3 воздуха выявлено 0,017—0,054 мкг бенз(а)пирена. Концентрация его

ватмосферном воздухе вследствие изнашивания дорожного покрытия из дег­ тебетона составляет от 0,04 до 0,0004 мкг/м3.

Транспорт не только загрязняет атмосферный воздух. Он поглощает кис­ лород. Один автомобиль в год поглощает 4 т кислорода, а один самолет во вре­ мя перелета через Атлантику — 70—150 т кислорода.

Выбросы теплогенерирующих установок. Свыше 40% энергоресурсов в стране используется на производство электроэнергии, пара и горячей воды. Почти 80% всей электроэнергии производят тепловые электростанции (ТЭС), на долю которых приходится почти 30% вредных выбросов всех стационар­ ных источников страны.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами ТЭС зависит от ко­ личества, качества топлива и технологии сжигания. Соотношение выбросов в процессе сжигания твердого (уголь, кокс, сланец), жидкого (нефть, мазут, смолы) и газообразного (природный газ) топлива приведено в табл. 62.

Таким образом, наибольшие суммарные выбросы происходят при сжига­ нии твердого топлива, а наименьшие — при сжигании природного газа. Глоба­ льные выбросы углерода диоксида при сжигании нефтепродуктов, угля и газа составляют 6,25 млрд т в год. По прогнозу до 2030 г. выбросы С02 в атмосферу на нашей планете возрастут на 15—37%.

Почти 60% общего количества аэрозолей, поступающих в атмосферный воздух от промышленных источников во всем мире, составляют твердые час­ тицы, образующиеся при сжигании угля (табл. 63). Это главным образом зола и пыль, в несколько меньших концентрациях — сажа.

При сжигании твердого топлива имеют значение содержание минераль­ ной части и серы, тип топливных устройств (камерные топки с сухим или жид­ ким шлакоудалением), эффективность работы пылеулавливателей. Так, при использовании низкосортного угля содержание минеральной части повышает­ ся от 15—30 до 40—50% (табл. 64). В малосернистом угле содержание серы составляет до 1%, а в высокосернистом — более 3%.

При сжигании угля с содержанием минеральной части Ар = 16—20% в ка­ мерных топках вынос твердых частиц в рабочей массе топлива за пределы то­ почной камеры составляет до 20% его массы. Вследствие этого эксплуатация камерных топок невозможна без систем пылеулавливания. При средней золь­ ности использованного угля 15% выброс золы на ТЭС составляет 8—10 млн т в год. Дымовые газы ТЭС содержат твердые частицы разной дисперсности.

462

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

На долю частиц размером до 1 мкм приходится 47,8%, от 1 до 5 мкм — 34,2%, от 5 до 20 мкм — 4,7%, от 20 до 40 мкм — 2,7% и свыше 40 мкм — 2,8%.

Во время работы ТЭС атмосферный воздух загрязняется и оксидами тяже­ лых металлов (табл. 65).

ТАБЛИЦА 62 Соотношение выбросов при сжигании различных видов топлива, %

463

РАЗДЕЛ IV. САНИТАРНАЯ ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

емых частиц имеют диаметр до 10 мкм, то при пылеугольном — от 20 до 45%. Для пылеугольных топок с сухим шлакоудалением содержание золы в "уно­ се" (остаток золы удаляется со шлаком) составляет 85—93%, с жидким шлако­ удалением — 60—70%, для циклонных топок — 10—15%, цепных решеток — 20—30%.

Если сжигают твердые бытовые отходы, то с каждым миллионом тонн го­ родского мусора образуется 34 тыс. т летучей золы со смесью полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ). Причем 95—99% этого количества оседает на электрофильтрах и ока­ зывается на свалках, а остальное вместе с газами попадает в атмосферу. Уста­ новлено, что содержание ПХДД в летучей золе городского мусоросжигатель­ ного завода может достигать 0,2 мкг/г, а ПХДФ — 0,1 мкг/г. Рабочая группа экспертов, созданная Европейским региональным бюро ВОЗ, на основании анализа данных о выбросах ПХДД и ПХДФ из печей для сжигания твердых го­ родских отходов пришла к выводу, что эти вещества образуются в результате сложных термических реакций в условиях неполного сгорания. Трехциклические ароматические соединения загрязняют атмосферный воздух и при сжигании осадка бытовых сточных вод после их обезвоживания, но в меньшей мере, чем при сжигании твердых бытовых отходов. При неполном сгорании некоторых больничных отходов, содержащих галогенированные органические ингреди­ енты, концентрация ПХДД в газах достигает 118 нг/м3, ПХДФ — 156 нг/м3, ТХДД— 20 нг/м3. В окружающей среде эти вещества могут находиться продо­ лжительное время (период полураспада составляет до 30 лет), быстро перехо­ дить в органическую фазу, включаться в процессы биопереноса. Необходимо обратить внимание еще на одну особенность энергетических установок, рабо­ тающих на органическом топливе. Их выбросы нарушают в природе баланс не только оксидов азота, серы и углерода, но и кислорода. По данным Инсти­ тута всемирного надзора, ежегодно сгорает свыше 12 млрд т топлива и теряет­ ся 10—12 млрд т кислорода. Ученые считают, что при современных темпах раз-

464

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

вития промышленности всего через 80 лет потребление кислорода достигнет уровня его воспроизводства растениями. Из 29% энергоносителей 26% долж­ но занять ядерное топливо, которое получают из урановой руды. На снимках, сделанных со спутников, над многими городами заметны огромные дымовые облака — скопления пыли. Высокая плотность застройки, многоэтажные дома, улицы, одетые в бетон и асфальт, — все это препятствует движению воздуш­ ных потоков, что способствует концентрированию вредных веществ, образо­ ванию особого микроклимата в городе, так называемого химического фона. Вследствие этого уменьшается интенсивность ультрафиолетовой радиации, снижается прозрачность атмосферы, увеличивается частота легочных и аллер­ гических заболеваний.

Выбросы промышленных предприятий. Стационарные источники в зави­ симости от системы газовых выбросов разделяют на технологические и венти­ ляционные. К технологическим относятся так называемые хвостовые техноло­ гические выбросы, а также выбросы, которые образуются в результате проду­ вания, утечки из-за неплотности, трещины в оборудовании. Вентиляционными выбросами считаются выбросы механической и общеобменной естественной вентиляции, а также местной вытяжной. По способу отведения газовоздушной смеси в атмосферу выбросы разделяют на организованные и неорганизован­ ные. К организованным относят выбросы через трубы и шахты, к неорганизо­ ванным — выбросы через фонари, а также выхлопы вредных веществ через не­ плотности в технологическом оборудовании и из-за испарения с открытой по­ верхности жидкости. По режиму работы различают постоянно действующие источники вредных выбросов с неравномерным валовым выбросом и источни­ ки периодических, залповых выбросов.

ВУкраине большинство производств разных отраслей промышленности,

всоответствии с классификацией Международного агентства по изучению ра­ ка при ВОЗ, относится к канцерогенноопасным как для работающих на них, так и для населения в целом, поскольку они являются источником образования и выброса в окружающую природную среду канцерогенных веществ и их пред­ шественников. Прежде всего, это предприятия черной и цветной металлур­ гии, коксохимии, нефтепереработки, химической промышленности, производ­ ству асбестосодержащих изделий. По данным научного гигиенического центра МЗ Украины, в воздушной среде населенных пунктов определяется 16 поли­ циклических ароматических углеводородов (ПАУ), из которых 8 оказывают канцерогенное действие. Наибольший удельный вес в структуре химических канцерогенов в атмосфере имеют соединения ПАУ и, в первую очередь, бен- з(а)пирен (табл. 67). Вклад этих соединений в суммарное загрязнение атмо­ сферного воздуха составляет от 60% в сельской местности до 75—85% в про­ мышленных центрах.

Высокотемпературные технологические процессы в металлургической и металлообрабатывающей промышленности, а именно: электрохимическое про­ изводство никеля и магния, переплавка лома железа, меди и других металлов, обработка окатышей кокс-оксида магния газообразным хлором при темпера­ туре 700—800 °С являются источником загрязнения атмосферного воздуха

465