Материал: Инженерные способы защиты окружающей среды. Сафонова Л.Б., Звягина Л.Н

результате работы теплоэлектростанций и двигателей внутреннего сгорания. Оксиды азота выделяются при синтезе азотной кислоты во время процессов, связанных с получением мышьяковой кислоты и арсената натрия, серной кислоты по нитрозному способу, с получением щавелевой и хромовой кислот, алифатических и ароматических нитросоединений, анилиновых красителей; при изготовлении фотопленки, искусственного шелка, при травлении металлов; при взрывных работах в угольных шахтах, при сварке, плазменной резке металлов; при силосовании зерна. Воздействие воздуха, загрязненного оксидами азота на здоровье человека весьма значительно. При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются азотная HNO3 и азотистая HNO2 кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что вызывает отек легких. При отравлении оксидами азота в крови образуются нитраты и нитриты. Нитриты вызывают расширение сосудов и снижение кровяного давления. Они приводят к превращению оксигемоглобина в метгемоглобин, что нарушает снабжение кислородом клеток организма. При острых отравлениях высокими концентрациями оксидов азота возможен смертельный исход. В случае хронических отравлений у человека возникают хронические воспалительные заболевания верхних дыхательных путей, хронические бронхиты, разрушаются коронки зубов. Иногда у людей, подвергшихся воздействию больших концентраций оксидов азота, может появляться желтоватое окрашивание на коже кистей рук и ноздрей.

Веселящий газ N2O применяется в качестве исходного продукта для получения азида натрия; в медицине используется в смеси с кислородом для анестезии при хирургических операциях. В больших концентрациях этот газ вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из легких. Газовые смеси, которые содержат 20 %, 30 % и 50 % веселящего газа ухудшают кратковременную память у человека.

Оксид азота NO выделяется в качестве промежуточного продукта при получении азотной кислоты окислением аммиака или азота воздуха. В природе оксид азота может выделяться в

11

атмосферу в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Концентрация оксида азота в сигаретном дыме равна 0,32 мг/л. На начальной стадии острого отравления появляется общая слабость, головокружение, онемение ног. Затем снижается кровяное давление. При тяжелой форме отравления замедляется пульс, изменяется цвет крови по причине образования метгемоглобина из оксигемоглобина, увеличиваются печень и селезенка. Оксид азота может вызывать паралич и судороги. Последствия отравления выражаются в ослаблении памяти и мышечной силы.

Диоксид азота NO2 выделяется при использовании концентрированной азотной кислоты, например, при нитровании глицерина, при травлении меди и медных сплавов. Этот газ применяется в качестве гомогенного катализатора при получении серной кислоты камерным способом. В природе некоторое количество диоксида азота образуется при извержении вулканов и электрических разрядах в верхних слоях атмосферы. Диоксид азота обладает сильным раздражающим воздействием на дыхательные пути, особенно глубокие, что приводит к развитию токсического отека легких. Этот газ угнетает аэробное дыхание и стимулирует анаэробное окисление в легочной ткани. Предельно допустимая концентрация для диоксида азота составляет 9 мг/м3, для оксида азота – 30 мг/м3.

Одним из наиболее распространённых загрязнителей атмосферного воздуха является оксид углерода (СО), или угарный газ. В городском воздухе концентрация оксида углерода часто превышает концентрацию любого другого загрязнителя. При повышенных концентрациях оксид углерода является смертельно опасным ядом. Его ядовитые свойства объясняются тем, что оксид углерода обладает значительно более высоким сродством к гемоглобину, чем кислород. Таким образом, чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше его молекул связывается с гемоглобином и тем меньше кислорода переносится от лёгких к различным тканям, что ведет к кислородному голоданию и гибели организма. Опасность оксида углерода усугубляется тем, что органы чувств человека не в со-

12

стоянии обнаружить его присутствие, так как этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, поэтому отравление им может произойти совершенно незаметно.

Внастоящее время в результате деятельности человека в атмосферу выделяется около 300 миллионов тонн оксида углерода в год. Причем 70 % – 75 % антропогенных выбросов образуется в результате сжигания бензина в двигателях внутреннего сгорания, около 10 % – в результате сжигания угля и дров, приблизительно столько же – в результате сжигания бытовых отходов и около 5 % – в результате лесных пожаров. Некоторая часть оксида углерода попадает в атмосферу вследствие технологических потерь в промышленности, например, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической.

Кроме того, источником оксида углерода является табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Установлено, что курильщики поглощают вдвое больше оксида углерода, чем некурящие.

Внастоящее время к основным антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относят следующие отрасли: автотранспорт, теплоэнергетика, предприятия черной

ицветной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, машиностроение, производство стройматериалов и т. д. Выхлопные газы автомобильных двигателей внутреннего сгорания содержат большое количество токсичных соединений, например, бенз(а)пирен, альдегиды, оксиды азота и оксиды углерода и особо опасные соединения свинца (из этилированного бензина). Период существования этих загрязнителей длится от нескольких минут до 5 лет. Огромный вред влечет за собой попадание в атмосферу бенз(а)пирена. Он является одним из наиболее опасных транспортных загрязнителей. Бенз(а)пирен представляет собой сильное канцерогенное вещество, получаемое при производстве каменноугольной смолы, каменноугольного пека, сланцевой смолы, сланцевых масел. Оно содержится в сырой нефти, нефтепродуктах, древесном дыме, продуктах пиролиза древесины и торфа. Существует гипотеза, что бенз(а)пирен не обладает самостоятельной канцерогенной ак-

13

тивностью, а только создает условия для онкогенных вирусов. По химическому составу и свойствам, а также по воздействию на организм человека компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания объединяют в несколько групп.

Впервую группу входят нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ. В этой группе необходимо обратить внимание на углекислый газ в связи с его ролью в возникновении парникового эффекта.

Ко второй группе относится оксид углерода, или угарный газ. Отравление угарным газом может возникнуть у водителей автотранспортных средств при ночевках в кабине с работающим двигателем или при прогреве двигателя в закрытом гараже.

Всостав третьей группы входят оксиды азота, главным образом оксид азота и диоксид азота. Эти газы образуются в

камере сгорания при температуре 2800 С и давлении около 1 МПа. Диоксид азота тяжелее воздуха, поэтому может накапливаться в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.

В четвертую группу входят различные углеводороды: этан, метан, бензол, ацетилен. Углеводороды токсичны и оказывают неблагоприятное влияние на сердечно-сосудистую систему. Кроме того, углеводороды обладают канцерогенными свойствами.

Пятую группу составляют альдегиды. В выхлопных газах присутствуют в основном формальдегид, акролеин и уксусный альдегид. Наибольшее количество альдегидов образуется при режиме холостого хода, когда температура сгорания в двигателе не очень высокая. Формальдегид представляет собой бесцветный газ. Он тяжелее воздуха, легко растворяется в воде. Формальдегид раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, поражает центральную нервную систему. Акролеин, или альдегид акриловой кислоты, является бесцветным ядовитым газом. Он оказывает раздражающее действие на слизистые

14

оболочки. Уксусный альдегид представляет собой газ, токсичный для человека.

Вшестую группу входят взвешенные твердые частицы: продукты износа двигателя, аэрозоли, масла.

Вседьмую группу входят сернистый газ и сероводород, которые есть в составе отработавших газов, если в транспортном средстве используют топливо с повышенным содержанием серы.

Компонентами восьмой группы являются свинец и его соединения. Накопление свинца в придорожной почве делает

еенепригодной для сельскохозяйственного использования. Экологические проблемы теплоэнергетики во многом

обусловлены видом сжигаемого топлива. Основную долю в выбросах при сжигании ископаемого топлива занимает углекислый газ CO2. При сжигании твердого топлива, в атмосферу выделяются летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, определенное количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях может содержать очень вредные примеси. Например, в золе донецких антроцитов в незначительных количествах содержится мышьяк, в золе Экибастузского и некоторых других месторождений – свободный диоксид кремния, в золе сланцев и углей Канск-Ачинского бассейна – свободный оксид кальция. Самым распространённым ископаемым топливом на нашей планете является уголь. Он распространен более равномерно, чем нефть, а также более экономичен. Существует метод получения синтетического жидкого топлива путем переработки угля. У такого топлива достаточно высокое октановое число. Однако экономические затраты на этот процесс очень высоки.

При энергетическом использовании торфа необходимо учитывать ряд отрицательных последствий для окружающей среды, которые возникают в результате добычи торфа в широких масштабах. К ним, например, относятся ухудшение качества источников пресной воды, изменение ландшафта и почвенного покрова в местах торфодобычи, загрязнение воздушного

15