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

бассейна, ухудшение условий существования животных. Значительные экологические трудности возникают и в связи с транспортировкой и хранением торфа.

При использовании жидкого топлива, к которому относится мазут, с дымовыми газами в атмосферный воздух выделяются сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо является более чистым. При этом отсутствует проблема золоотвалов, которые занимают значительные территории и являются источниками загрязнения воздуха из-за уноса части золы ветром. В продуктах сгорания жидких видов топлива нет летучей золы.

Таблица 1 Воздействие электростанций на окружающую среду

в зависимости от используемого топлива

При сжигании природного газа в атмосферу поступают оксиды азота. Однако, в силу особенностей процесса сжигания природного газа на теплоэлектростанции, выброс оксидов азота ниже, чем при сжигании угля. Таким образом, природный газ представляет собой более экологически чистый вид топлива.

Наряду с газообразными выбросами, теплоэнергетика производит большое количество твердых отходов. Они пред-

16

ставлены хвостами углеобогащения, золой и шлаками. Отходы углеобогатительных фабрик включают в себя 55 – 60 % оксида кремния SiO2; 22 – 26 % оксида алюминия Al2O3; 5 – 12 % оксида железа Fe2O3; 0,5 – 1 % оксида кальция CaO; 4 – 4,5 % оксида калия K2O и оксида натрия Na2O; и около 5 % углерода. Они поступают в отвалы, которые пылят, дымят, резко ухудшая состояние атмосферного воздуха и прилегающих земельных участков. В золе электростанций могут находиться повышенные концентрации тяжелых металлов и радиоактивных элементов. Среди загрязнителей, поступающих в атмосферу от сжигания ископаемого топлива, присутствуют парниковые газы, соединения, способствующие выпадению кислотных осадков, а также вещества, участвующие в разрушении озонового слоя стратосферы.

Меньше загрязняют атмосферу в период безаварийной работы атомные электростанции (АЭС), но тем не менее, они выделяют в воздух такие токсичные вещества как радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Большую потенциальную опасность представляют отходы ядерного топлива и аварии атомного реактора.

Ядерная энергетика в настоящее время является очень перспективной отраслью. Это объясняется как значительными запасами ядерного топлива, так и щадящим воздействием на среду. К преимуществам ядерной энергетики также относится возможность строительства атомных электростанций, без привязки к месторождениям ресурсов, так как их транспортировка не требует крупных затрат в связи с малыми объемами. Однако, реакции деления атомных ядер, лежащие в основе получения энергии на АЭС, гораздо более опасны, чем, например, процессы горения. Поэтому ядерная энергетика при получении энергии должна реализовывать принцип максимальной безопасности при наибольшей возможной производительности.

Серьезный вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят металлургические предприятия. При выплавке только одной тонны стали в атмосферу выделяется 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы, около 0,05 т оксида углерода, а также в

17

небольших количествах такие опасные загрязнители как свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути и др.

Значительную угрозу для живых организмов представляют выбросы химического производства. Негативное воздействие на все компоненты биосферы оказывают такие вещества как сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, фенолы, ароматические углеводороды, спирты эфиры, галогенопроизводные углеводородов, кетоны, сероводород, сероуглерод, фториды, аммиак, сажа.

Химическое загрязнение окружающей среды – главный неблагоприятный фактор переработки нефти. В качестве примера можно привести:

1.Производство синтетического этилового спирта методом прямой гидратации этилена, которое является источником непредельных углеводородов, паров аммиака, этилового спирта.

2.Производство ацетилена, которое является источником углеводородов, синильной кислоты, диметиламина и муравьиной кислоты.

3.Производство синтетического фенола и ацетона, которое является источником фенола, ацетона, бензола, углеводородов, ацетонфенола, диметилкарбинола, изопропилбензола.

Огромную опасность представляет загрязнение окружающей среды диоксинами. Диоксинсодержащие отходы возникают при сжигании промышленного и бытового мусора, бензина со свинцовыми присадками и как побочные продукты в химической, целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Диоксины представляют собой синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов. Они обладают мутагенными, канцерогенными, эмбриотоксическими свойствами. Биологическое действие диоксинов проявляется даже при очень низких концентрациях.

Если в загрязненном воздухе присутствует несколько токсичных соединений, то может наблюдаться эффект синергизма, характеризующийся значительным усилением воздействия вредных веществ при наличии нескольких ингредиентов по

18

сравнению с суммой воздействий от каждого компонента в отдельности.

Опасные нарушения в организмах живых существ может вызвать ядовитая смесь дыма, тумана и пыли – смог. Выделяют два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип, или фотохимический смог). Зимний смог возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных для самоочищения атмосферы погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия заключается в повышении температуры воздуха с высотой примерно в интервале 300 – 400 м от поверхности земли вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха нарушается, загрязняющие вещества не поднимаются вверх и не рассеиваются. Часто возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека значений, вызывая расстройство кровообращения, дыхания. Летний смог возникает летом при интенсивном воздействии солнечного излучения на воздух, чрезмерно насыщенный выхлопными газами автомобилей. При слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых токсичных загрязнителей – фотооксидантов (органические пероксиды, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы, органов зрения. В крупных городах, расположенных в низинах, в результате увеличения количества автомобилей, а, следовательно, и выбросов выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность возникновения фотохимического смога повышается.

Наблюдаемое в настоящее время постепенное повышение среднегодовой температуры многие ученые связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов», главным образом, углекислого газа СО2. В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива, концентрация углекислого газа в атмосфере увеличивается. Парниковые газы препятствуют тепловому излучению с поверхно-

19

сти Земли, и атмосфера, насыщенная ими, действует как теплица. Она, пропуская большую часть солнечного излучения, почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В стратосфере на высотах 15 – 45 км расположен озоновый экран; пик концентрации озона приходится на высоту 25 – 30 км. Озоновый пояс атмосферы Земли соответствует слою чистого озона толщиной около 3 мм при температуре 0 С и давлении 100 кПа. При длине волны, равной максимуму спектра поглощения озона (около 260 нм), атмосферный озоновый слой ослабляет УФ-излучение примерно в 1040 раз. Поверхности Земли достигает ослабленное излучение с длинами волн больше примерно 287 нм. Это излучение в умеренных дозах полезно и иногда необходимо для живых организмов. Толщина озонового слоя поддерживается на относительно постоянном уровне за счет обратимых фотохимических и темновых реакций. Поглощение УФ-излучения кислородом, приводящее к синтезу озона, эффективно в области 100 – 230 нм; максимум этого поглощения наблюдается около 150 нм. Истощение озонового слоя ослабляет способность атмосферы защищать живые организмы от коротковолнового ультрафиолетового излучения.

«Озоновые дыры» – это пространства в озоновом слое атмосферы с пониженным на 50 % и более содержанием озона. Ученые предполагают как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». В качестве естественных причин истощения озонового слоя некоторые исследователи рассматривают прорыв глубинных газов (водорода, метана, азота) через рифтовые разломы земной коры. Антропогенное происхождение «озоновых дыр» большинство ученых связывают с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Поднимаясь в стратосферу, эти соединения под воздействием ультрафиолетового излучения разлагаются с выделением оксида хлора, который губительно действует на молекулы озона. Кислотные дожди возникают при промышленных выбросах диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную ки-

20