Любая производственная деятельность сопровождается загрязнением окружающей среды, в том числе одного из основных ее компонентов – атмосферного воздуха. Выбросы промышленных предприятий, энергетических установок и транспорта в атмосферу достигли такого уровня, что уровни загрязнения существенно превышают допустимые санитарные нормы.
Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77 все источники загрязнения атмосферы (ИЗА) делятся на естественного и антропогенного происхождения. В свою очередь источники антропогенного загрязнения бывают стационарными и передвижными . К передвижным источникам загрязнения относятся все виды транспорта (за исключением трубопроводного). В настоящее время в связи с изменением законодательства РФ в части совершенствования нормирования в области охраны окружающей среды и введения мер экономического стимулирования хозяйствующих субъектов для внедрения наилучших технологий предполагается замена понятия «стационарный источник» и «передвижной источник».
Стационарные источники загрязнения могут быть точечными , линейными и площадными .
Точечный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия (дымовые трубы, вентиляционные шахты).
Линейный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (оконные проемы, ряды дефлекторов, топливные эстакады).
Площадной источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (резервуарные парки, открытые поверхности испарения, площадки хранения и пересыпки сыпучих материалов и т.д.) .
По характеру организации выброса могут быть организованными и неорганизованными .
Организованный источник загрязнения характеризуется наличием специальных средств отвода загрязняющих веществ в окружающую среду (шахты, дымовые трубы и др.). Кроме организованного удаления имеются неорганизованные выбросы , проникающие в атмосферный воздух через неплотности технологического оборудования, проемы, в результате просыпки сырья и материалов.
По назначению ИЗА делят на технологические и вентиляционные .
В зависимости от высоты устья на поверхностью земли, выделяют 4 типа ИЗА: высокие (высота более 50 м), средние (10 – 50 м), низкие (2 – 10 м) и наземные (менее 2 м).
По режиму действия все ИЗА делятся на непрерывного действия и залповые .
В зависимости от разницы температур выброса и окружающего атмосферного воздуха выделяют нагретые (горячие) источники и холодные .
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере.
В первоначальный момент загрязняющее вещество, выбрасываемое из трубы, представляет собой клуб дыма (факел выброса). В случае, если вещество имеет плотность меньше или приблизительно равную плотности воздуха, то вероятнее всего направление движения загрязняющего вещества (ЗВ) будет совпадать со скоростью и направлением движения воздуха, если вещество тяжелее воздуха, то оно будет оседать. Промышленные выбросы обычно представляют собой смесь воздуха с относительно малым количеством загрязняющих веществ. Наиболее частым случаем является движение загрязненной струи вместе с горизонтальным перемещением воздушных масс.
Изменение концентрации загрязняющих веществ по мере удаления от устья источника загрязнения зависит от высоты и интенсивности перемешивания воздушных масс. По мере удаления от трубы концентрация по оси факела уменьшается, а размеры факела в перпендикулярном направлении к оси увеличиваются. Начальная точка соприкосновения струи загрязненного воздуха с поверхностью земли является началом зоны загрязнения, после этого концентрация ЗВ над поверхностью земли начинает нарастать, достигая максимума на расстояниях 10 – 40 высот трубы, что связано с выпадением из факела примесей, достигающих поверхности земли в данный момент, а также примесями, ранее достигшими земли и продолжающие свое движение по направлению ветра. Скорость ветра на установленной высоте, при которой приземная концентрация от источника примеси достигает максимального значения – называется опасной скоростью ветра . При штиле и малых скоростях ветра факел выброса поднимается на большую высоту и не попадает в приземные слои воздуха. При сильном ветре дымовой факел активно перемешивается с большим объемом воздуха. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость ветра при которой дымовой факел, прижимаясь к земле на определенном расстоянии х м , создает наибольшую величину приземной концентрации с м .
После достижения максимального значения, концентрация ЗВ начинает сначала быстро, а потом медленно уменьшаться обычно обратно пропорционально расстоянию от источника. Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна расстоянию от источника.
На рассеивание загрязняющих веществ влияет множество факторов. Прежде всего оно зависит от высоты трубы Н и от высоты подъема дымовых газов над устьем трубы. Высота подъема газов зависит от скорости выхода газовоздушной смеси 0 . Вредные вещества распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела вблизи выхода из трубы в 10 – 20 °. Если принять, что угол раскрытия не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния (факел уширяется).
Сильное влияние на уровень приземной концентрации оказывает температурная стратификация атмосферы , т.е. вертикальное распределение температуры. В обычных условиях днем земная поверхность прогревается и за счет конвекционного обмена нагревает нижний приземный слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает на 0,6 °С на каждые 100 м. Ночью при ясной погоде поверхность земли отдает тепло в окружающее пространство. Земная поверхность охлаждается и, одновременно охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур. Температура воздуха с высотой повышается.
При обычном градиенте температур, создаются благоприятные условия для «всплывания» выбросов, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание газов. В условиях инверсии эти процессы ослабляются, что способствует накоплению примесей в приземном слое.
Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами, переносятся и рассеиваются в атмосфере в зависимости от метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и аэродинамических параметров выбросных газов.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с м (мг/м 3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x м (м) от источника и определяется по формуле
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1; Т (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха; V 1 (м 3 /с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле
где D (м) - диаметр устья источника выброса; 0 (м/с) -средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.
В случае, если труба имеет квадратное или прямоугольное устье, то рассчитывают эквивалентный диаметр по формуле:
где a и b – соответственно длина и ширина устья трубы. Значение D экв подставляется вместо D в формулу.
Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:
а) 250-для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятской АССР и Читинской области;
б) 200-для Европейской территории СССР: для районов РСФСР южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР: для Казахстана. Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;
в) 180 - для Европейской территории СССР и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;
г) 160 - для Европейской территории СССР и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52° с. ш. - 180, а южнее 50° с. ш. - 200);
д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.
F принимается для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1; для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
При определении значения Т (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т г (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Т в равными средним температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП 2.01.01-82.
Значение безразмерного коэффициента F принимается:
а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
Значения коэффициентов m и n определяются по номограммам или рассчитываются.
Являются и дымовые трубы заводов и котельных, и технологические установки и дефлекторы, тепловозы и самолеты, и даже улицы, по которым движется транспортный поток.
В се загрязняющие воздух источники изначально делятся на две группы: источники выбросов (такие как: клапаны резервуаров, вентиляционные шахты, различные трубы) и источники выделения опасных веществ. К последним можно отнести очистные сооружения, технологические установки, градирни и тому подобные.
Выбросы объектов, являющихся источниками загрязнения окружающей среды, подразделяются на организованные и неорганизованные. К первой группе относятся выбросы, осуществляемые через построенные газоотходы и трубы. А неорганизованными выбросами считаются промышленные отходы, попадающие в атмосферу в виде направленных газовых потоков по причине поломки или разгерметизации оборудования или недостаточному отсосу газа.
Само по себе деление выбросов на организованные и неорганизованные создано с целью определения подхода к источнику выбросов и установления контроля за ними. Например, регулярный контроль выбросов первого типа способствует установлению уровня предельно допустимого выброса того или иного вещества.
Выбросы второго типа распознать сложнее – и контролировать их удается только когда на определенной территории тот или иной ингредиент достигает предельно допустимой концентрации в воздухе. Опасно это прежде всего тем, что неорганизованные выбросы, как правило, скапливаются на нижних слоях атмосферы, что создает мощную угрозу для жизни человека.
Какие выбросы относятся к стационарным, а какие к нестационарным?
Каждое предприятие имеет различные источники выбросов, которые в законодательстве нашей страны имеют несколько градаций и подразделений. Прежде всего, все выбросы делятся на стационарные и нестационарные (передвижные). Что это значит? К первой группе относятся различные организованные источники выбросов , такие как трубы котельных и
выхлопные трубы машин, системы вентиляции и тому подобные. Неорганизованные стационарные источники выбросов
представляют собой всевозможные стоянки для временного и постоянно присутствующего на территории организации автомобильного транспорта, территории, выделенные под хранение сыпучих грузов. По-другому такие выбросы называют линейными или площадными. Вторая группа , имеющая название нестационарных или передвижных источников загрязнения , состоит из выбросов, которые выделяют различные виды технического оборудования, а также машины, имеющие электродвигатель и находящиеся на балансе у данного предприятия или временно работающие на его территории.
Стоит отметить, что выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, происходят не только в непосредственный момент работы того или иного оборудования, но и, например, после покрытия лаком (который имеет определенную степень токсичности) какого-либо участка.
В отдельную группу принято выделять так называемые мобильные источники выбросов. А именно, различные транспортные средства, работа которых сопровождается большим количеством выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и негативно сказывается на экологии. В связи с этим, в соответствии с Федеральным законом "Об охране окружающей среды", любая организация, имеющая источники выбросов в атмосферу, должна иметь соответствующее разрешение на выброс от стационарных источников . Данный документ выдается предприятию после согласования проекта с указанием допустимых норм выбросов.
Нестационарные источники выбросов
Согласно существующей на данный момент классификации источников выбросов, источники делятся на стационарные и нестационарные. По стационарными источниками понимают источники выбросов, которые расположены в пределах территории, принадлежащей физическому или юридическому лицу, занимают фиксированное недвижимое положение.Стационарные источники могут быть организованными, то есть иметь техническое устройство или устье, регулирующее выбросы, и неорганизованными, то есть иметь некую площадь, неограниченную устройствами. Примерами первых являются заводские трубы или дефлекторы, в качестве примера вторых можно привести хранилища пылящих материалов. Владельцы стационарных источников несут ответственность за каждый источник, обязаны составлять и согласовывать проект предельно допустимых выбросов для этих источников, получать разрешение на выбросы, строго контролировать соблюдение установленных нормативов.
Нестационарными , то есть передвижными источниками, являются прочие источники загрязняющих выбросов, основным примером может служить транспорт, которым владеет предприятие, неважно -судоходный, автотранспорт или иные технические средства, которые в силу своей специфики передвигаются и используют для этого какой-либо вид топлива.
Основные виды:
- автотранспортные средства (за исключением тех, что передвигаются при помощи электродвигателей);
- воздушные и морские суда;
- железнодорожные составы (за исключением тех, что передвигаются при помощи электродвигателей);
- самоходные машины.
Для нестационарных источников выбросов проект предельно допустимых выбросов не разрабатывается , а нормативы рассчитываются, исходя из технического оснащения средства, заводских характеристик, вида топлива и его расхода. Плата за негативное воздействие на окружающую среду за нестационарные источники не вносится с января 2016 года. На данный момент существуют разногласия и четкого списка нестационарных источников не существует . По мнению некоторых специалистов, транспортные средства относятся к отдельному типу источников выбросов - мобильные\передвижные. Тем не менее, определение не сформулировано, и список именно нестационарных источников выбросов пока не представлен.
Нужен ли проект ПДВ, если есть только передвижные источники выбросов?
В
соответствии с ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» руководители предприятий, имеющих на балансе СТАЦИОНАРНЫЕ источники выбросов
, обязаны проводить их инвентаризацию и разрабатывать проект ПДВ . К передвижным источникам выбросов загрязняющих веществ относятся транспортные средства, воздушные, морские и речные суда, которые оборудованы двигателями, работающими на бензине, дизтопливе, керосине или газовом топливе. В случае эксплуатации автомобилей и других передвижных транспортных средств, оказывающих негативное влияние на окружающую среду, их владельцы обязаны:
- Обеспечить соблюдение нормативов допустимых выбросов.
- Проводить мероприятия, направленные на обезвреживание загрязнителей.
- Эксплуатировать их только при наличии сертификатов (деклараций) соответствия, которые подтверждают соблюдение технического норматива выбросов.
- Обеспечить регулярное проведение проверки передвижных загрязнителей на соответствие их выбросов техническим нормативам.
Стационарные и нестационарные источники выбросов на предприятии
Законодательством Российской Федерации установлено, что владельцы источников выбросов загрязняющих веществ должны вносить плату за негативное воздействие на окружающую среду и следить за соблюдением
нормативов ПДВ . Источники, за которые несет ответственность юридическое или физическое лицо, делят на стационарные источники выбросов и нестационарные источники выбросов. Если вкратце, то стационарный источник выбросов прочно связан с поверхностью, его перемещение без прекращения функционирования или разборки невозможно. Такой источник расположен на территории предприятия, его местом расположения считается муниципальное образование, в котором он расположен. Примерами могут послужить котельные, мебельные, металлургические производства и так далее.
При этом владелец стационарного источника выбросов обязан обеспечивать проведение инвентаризации выбросов загрязняющих веществ, а также подсчет значений предельно допустимых выбросов и установление предельно допустимых нормативов. За несоблюдение действующего законодательства предусмотрена административная и иная ответственность.
Стационарные источники делят также по геометрическим характеристикам. По своей геометрии они могут быть точечными (выброс происходит из фиксированного отверстия), линейными (выбросы по установленной линии, например, оконным проемам), площадными (выброс с определенной площади, например, резервуар). Нестационарный источник выбросов или передвижной, как его часто называют, представляет собой транспортное средство в том или ином виде. Это, к примеру, автомобили, воздушные и морские суда, суда внутреннего плавания – любое средство, оборудованное двигателем, работающим на бензине, газе, керосине, другом топливе.
Местом расположения и регистрации подобного транспорта считается место регистрации его владельца, который с 2016 года не обязан вносить плату за принадлежащие ему нестационарные источники выбросов. Кстати, по существующим статистическим данным, основная доля общего количества выбросов загрязняющих веществ – вклад передвижных источников загрязнения.
Остались вопросы по статье?
Задать вопрос, который не раскрыт в статье, или получить коммерческое предложение на услугу можно обратившись по почте или по номеру 8-800-500-81-25.Воздушная среда подвергается массированному загрязнению вредными веществами. Объекты, от которых загрязняющие вещества поступают в атмосферу, называются источниками загрязнения(вы-бросов). Они могут быть естественными или антропогенными.Естест-венными источниками загрязнения являются вулканические изверже-ния, пылевые бури, лесные пожары и др. Уровень загрязнения атмосфе-ры этими источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников.
Все антропогенные источники загрязнения подразделяются на то-чечные, линейные и площадные. Точечные источники могут быть ста-ционарными или мобильными.
К стационарным точечным источникам относятся дымовыетрубы электростанций, котельных, технологических установок, печей, вентиляционные трубы предприятий и др.
Мобильными источниками выбросов являются механические ижелезнодорожные транспортные средства (за исключением приводимых
в движение электродвигателями), воздушные и морские суда, суда внутреннего плавания и другие передвижные средства.
Линейные источники загрязнения воздушного бассейна пред-ставляют собой дороги и улицы, по которым систематически движется транспорт, а также открыто расположенные технологические линии предприятий и т.п.
К площадным источникам относятся вентиляционные фонари,окна, двери, неплотности оборудования, зданий, через которые примеси могут поступать в атмосферу, площадки хранения сыпучих материалов, отвалы горных пород, объекты хранения отходов и т.п.
Источники выбросов загрязняющих веществ делятся на организо-ванные и неорганизованные.
К организованным стационарным источникам выбросов отно-
сятся источники выбросов, оборудованные устройствами, посредством которых производится локализация поступления загрязняющих веществ
в атмосферный воздух от источников выделения загрязняющих ве-ществ. Например, трубы, вентиляционные окна и т.п.
Неорганизованные стационарные источники выбросов –источ-
ники выбросов, не оборудованные устройствами, посредством кото-рых производится локализация поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух от источников выделения загрязняющих веществ.
К неорганизованным стационарным источникам выбросов отно-
линейные, если загрязняющие вещества поступают в атмосфер-ный воздух от газопроводов;
площадные, если загрязняющие вещества поступают в атмосфер-ный воздух от рассредоточенных источников выделения загряз-няющих веществ, в том числе от сооружений по очистке сточных вод, площадок хранения сыпучих материалов, отвалов горных по-род, объектов захоронения отходов, объектов хранения отходов, объектов тяготения мобильных источников выбросов.
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ АТМОСФЕРЫ
Особенно остро проблема загрязнения атмосферы стала во второй половине ХХ века в связи с чрезвычайно высокими темпами роста про-мышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.
С появлением двигателей внутреннего сгорания, крупных тепло-вых электростанций, дальнейшим развитием промышленности в воз-душный бассейн ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа, 250 млн. т пыли, 200 млн. т оксида углерода, 150 млн. т сернистого газа, 50 млн. т оксидов азота, 50 млн. т различных углеводородов.
Таким образом, наиболее распространенными веществами, за-грязняющими воздух, являются:
оксид углерода;
диоксид серы;
оксиды азота NО x ; углеводороды С n H m ;
твердые частицы (пыль) органического и неорганического про-
исхождения.
Примерный относительный состав загрязняющих веществ в атмо-сфере промышленных городов: СО – 45 %, SО 2 – 18 %, С n H m – 15 %,
пыль – 12 %, NО x – 10 %.
Оксид углерода (СО) –бесцветный газ,не имеющий запаха и вку-са. Действуя на нервную и сердечно-сосудистую системы, СО вызывает удушье. Первичные симптомы отравления (головная боль) возникают при концентрациях 200 – 220 мг/м 3 и длительности воздействия в тече-ние 2 – 3 часов. При повышении концентрации появляется ощущение пульса в висках, головокружение.
Диоксид серы (SO 2) –бесцветный газ с острым запахом.Его при-сутствие создает неприятный вкус во рту уже при концентрациях 3 – 6 мг/м 3 . При концентрациях 20 – 30 мг/м 3 он действует раздражающе на слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. При концентрациях при-мерно 50 мг/м 3 образует соединения с влагой H 2 SO 3 и Н 2 SO 4 . В приро-де наиболее чувствительны к SO 2 хвойные и лиственные леса, так как
это вещество накапливается в листьях и хвое. При больших концентра-циях SO 2 происходит усыхание сосны.
Оксиды азота NO x (NO, N 2 O, NO 2 , N 2 O 3 , N 2 O 5) не имеют цвета изапаха, ядовиты, раздражают органы дыхания. Наиболее опасными яв-ляются NO и NO 2. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. В контакте с водой NО x образуют кислоты HNO 3 и HNO 2 , которые в легких создают отек. Особенно опас-ны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман – «смог».
Твердые частицы (пыль, взвешенные вещества) –это мельчай-
шие частицы твердого вещества, взвешенные в воздухе. Присутствие пыли в воздухе приводит к уменьшению прозрачности атмосферы и усилению рассеивания солнечных лучей. Кроме того, частицы пыли яв-ляются ядрами конденсации водяных паров, а также обладают адсорб-ционной способностью к токсичным веществам. Степень вредного воз-действия пыли на организм человека зависит от количества вдыхаемой пыли, ее химического состава, степени дисперсности пылинок, их фор-мы, твердости, электрозаряженности, растворимости в воде и биологи-ческих средах.
Частицы диаметром более 10 мкм не попадают в дыхательные пу-ти и не оказывают воздействия на здоровье. Поэтому в качестве порога обычно рассматривается аэродинамический диаметр пылевых частиц 10 мкм и менее. Именно эти частицы поступают в бронхи или легкие и, тем самым, влияют на здоровье и смертность. Наиболее опасными яв-ляются твердые частицы мелкой фракции размером менее 2,5 мкм.
Многие углеводороды С n H m являются токсичными веществами, а такие как, бензол, полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен), диоксины, полихлорированные бифенилы и другие кан-церогенны.
Кроме указанных выше, в атмосферу выбрасываются и другие вредные вещества. Всего в настоящее время известно около 7 млн. хи-мических соединений. Из них примерно 3 млн. – используются в прак-тике, 40 тыс. – обладают вредными свойствами и 12 тыс. – токсичны.
В зависимости от степени вредности при воздействии на организм человека вещества подразделяются на 4 класса опасности:
1) чрезвычайно опасные (тяжелые металлы (ртуть, свинец, кад-мий, ванадий, никель, хром) и их соединения и др.);
2) высокоопасные (диоксид азота, аэрозоли серной и соляной ки-слот, формальдегид, фтористый водород, сероводород, хлор и др.);
3) умеренно опасные (сернистый ангидрид, капролактам, фенол, ксилол, уксусная кислота и др.);
4) малоопасные (окись углерода, ацетон, этилацетат, скипидар, этиловый спирт и др.).
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
Загрязнение атмосферного воздуха является актуальной проблемой для городов Беларуси. Главными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу являются автотранспорт, объекты энергетики и промышленные предприятия. Валовые выбросы от стационарных и пе-редвижных источников в 2008 г. на территории Беларуси составили 1596,6 тыс. т (75,2 % – от передвижных источников, 24,8 % – от стацио-нарных) (таблица 8.1).
Таблица 8.1 – Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников на территории Беларуси в
2008 г., тыс. т
| Область | Твердыевещества | Оксидуглерода | Диоксидсеры | Оксидыазота | Углеводо-роды | Прочие | Всего | |
| Брестская | 11,7 | 128,4 | 2,2 | 23,6 | 41,1 | 0,7 | 208,2 | |
| Витебская | 13,2 | 112,3 | 25,4 | 31,8 | 66,9 | 3,6 | 253,2 | |
| Гомельская | 11,8 | 126,6 | 22,5 | 28,4 | 57,0 | 5,5 | 251,9 | |
| Гродненская | 11,9 | 115,3 | 1,2 | 23,2 | 38,3 | 5,5 | 195,4 | |
| Минская | 173,2 | 7,2 | 29,5 | 52,8 | 4,1 | 283,8 | ||
| г. Минск | 9,3 | 158,9 | 5,0 | 24,2 | 49,2 | 0,8 | 247,4 | |
| Могилевская | 10,8 | 88,9 | 2,0 | 17,1 | 35,5 | 2,4 | 156,7 | |
| Республика | 85,7 | 903,6 | 65,2 | 177,8 | 341,1 | 22,8 | 1596,6 | |
| Беларусь | ||||||||
Общий объем выбросов от стационарных источников составил 396,1 тыс.т, в том числе от технологических, производственных и дру-гих процессов – 278,2 тыс.т. Валовые выбросы от передвижных источ-ников составили 1200,6 тыс.т.
Около 70 % от всего объема выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников составляет промышленность. Наибольшее количество выбросов характерно для топливной отрасли (32 %) и электроэнергетики (21 %).
В составе валовых выбросов загрязняющих веществ преобладает оксид углерода (56,6 %). На долю углеводородов приходится 21,4 %, оксидов азота – 11,1 %, твердых веществ – 5,4 %, диоксида серы – 4,1 %. Большая часть выброшенных в атмосферу оксида углерода (90,2 %), углеводородов (67,2 %), а также оксидов азота (65,5 %) обусловлена ра-ботой передвижных источников. От стационарных источников эмиссии в атмосферу поступило 97,6 % диоксида серы и 55,4 % твердых ве-ществ.
Распределение выбросов по территории Беларуси неравномерно. По количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стацио-нарных источников выделяются Новополоцк (79,8 тыс. т) и Минск (34,6 тыс. т).
Для сравнения выбросов на региональном уровне и между различ-ными странами в настоящее время используются различные индикато-ры существующей нагрузки на окружающую среду и человека. Наибо-лее показательными из них считаются данные о годовых объемах вы-бросов в атмосферный воздух как в целом, так и по основным загряз-няющим веществам, выраженные в расчете на единицу площади и душу населения.
В целом для Беларуси величина показателя выбросов, рассчитанная на единицу площади, составила 7,69 т /км 2 , изменяясь в пределах страны от 5,4 т/км 2 (Могилевская область) до 13,2 т/км 2 (Минская область).
Показатели выбросов основных загрязняющих веществ, рассчитан-ные для страны в целом, представлены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 – Показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников на территории Беларуси в 2008 г.
Максимальные показатели как на единицу площади, так и на душу населения характерны для оксида углерода.
В пересчете на душу населения показатель выбросов составил 0,16 т/чел. На уровне областей наиболее высокое значение данного показа-теля установлено для Витебской области (0,2 т/чел.), самое низкое – для Могилевской области (0,14 т/чел.).
Испарения бензина в атмосферу возникают не только в подвижных источниках, но и в стационарных, к которым в первую очередь следует отнести автозаправочные станции (АЗС). Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды как в результате испарений топлива, так и в результате разливов.
При заполнении резервуаров АЗС бензином в атмосферу вытесняются в большом количестве пары бензина - это так называемое большое дыхание резервуара. При суточных температурных колебаниях (ночь - день) также происходит выделение паров бензина, но в меньшем количестве, и это называется малым дыханием резервуара.
Ориентировочные расчеты потерь бензина показали, что при большом дыхании резервуара объемом 20 м 3 в атмосферу испаряется зимой 11 л, а летом - 23 л бензина. При ежесуточном одноразовом заполнении резервуара в течение месяца в атмосферу попадет зимой 330 л бензина, а летом - 690 л. Таким образом, среднегодовые потери бензина из одного резервуара составляют 6 т. Учитывая количество АЗС в конкретном регионе, можно определить степень загрязнения воздуха летучими углеводородными соединениями бензина.
Загрязнение атмосферы по «вине» автомобильного транспорта происходит, кроме того, в результате функционирования асфальто- и цементобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта. В составе выбросов асфальтобетонных заводов содержатся канцерогенные вещества из-за отсутствия или несовершенства очистного оборудования.
Организации технического автосервиса при осуществлении производственной деятельности оказывают отрицательное воздействие на экосистемы. Оно возникает в процессе выполнения многих видов работ. Так, при замене масла в двигателе и агрегатах трансмиссии осуществляют его слив либо в канализационную сеть, либо в грунт, если не налажен вывоз отработанных масел в соответствующие пункты регенерации масла. При мойке автомобилей образуется большое количество ила и грязи, которые необходимо обеззараживать перед их вывозом в места захоронения. Однако зачастую мощностей для полной обработки отходов, возникающих при мойке, недостаточно, поэтому вывоз таких отходов ведется без обеззараживания и в них присутствует большое количество вредных элементов, в том числе нефтепродуктов и тяжелых металлов, которые поступают в окружающую среду. Водные стоки с территорий ремонтных производств также представляют опасность для природы. Растворенные в сточной воде вещества, содержащие синтетические компоненты, проникают в почву, поражая растительность, попадают в грунтовые воды, с ними - в водоемы, где губят животный мир.
Гаражи и автостоянки также являются источниками загрязнения окружающей среды. Загрязнение территории гаражных комплексов бытовыми и промышленными отходами происходит по причине выброса водителями и работниками гаражного хозяйства бытового мусора, ненужных частей металлических, резиновых и пластмассовых изделий, запасных частей автомобилей, предметов, используемых при ремонте. Образующиеся отходы могут быть как неопасными, полностью разлагающимися, но нарушающими внешний вид гаражной территории (например, бумага), так и опасными, слабо разлагающимися в естественных условиях, и токсичными. Некоторые виды отходов не опасны в обычных условиях, но становятся чрезвычайно вредны при внезапном аварийном возгорании. Тушение пожаров в пределах гаражей и автостоянок значительно осложняется из-за того, что их территория зачастую пропитывается бензином, маслами и другими горючими жидкостями.
Автодороги России , по оценке Росавтодора, имеют общую протяженность 1,1 млн км. Состояние автодорог в значительной мере влияет на выбросы загрязняющих веществ. По плотности автомобильных дорог на 1000 км 2 территории Россия значительно уступает зарубежным странам. Новые автомобильные дороги строят медленно. В настоящее время сеть автомобильных дорог перегружена, дальнейшее увеличение интенсивности движения приведет к ускоренному разрушению дорог и мостов, и как следствие, резкому увеличению воздействия на окружающую среду. На большой протяженности участки дорог имеют неудовлетворительные гладкость, ровность и прочность и нуждаются в ремонте и реконструкции. Строительство и ремонт дорог вызывают эрозию почв и грунтов, оползни, изменение гидрологических условий (подтопление, осушение, изменение уровня грунтовых вод и т.н.). Они влекут за собой ущерб для флоры и фауны. Негативный эффект вызывается рассечением природной среды дорожной трассой, что нарушает условия существования растительности и животных.
Еще одна проблема в дорожной отрасли возникает от мусора, образующегося в придорожной полосе. С ростом интенсивности движения его объем значительно увеличился и составил свыше 140 тыс. т в год на федеральных автомобильных дорогах и 160 тыс. т в год на региональных . В подавляющем большинстве вдоль автомобильных дорог отсутствуют мусоросборочные контейнеры.
При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. В результате образуется пыль, в сухую погоду поднимающаяся над дорогой в воздух. Она переносится ветром на расстояния от нескольких до сотен километров.
Химический состав и количество пыли зависят от материалов дорожного покрытия. Наибольшее количество пыли образуется на грунтовых и гравийных дорогах. На дорогах с покрытием из зернистых материалов (гравийных) образуется пыль, состоящая в основном из диоксида кремния. На грунтовых дорогах пыль состоит на 90% из кварцевых частиц, остальную долю составляют оксиды алюминия, железа, кальция и др. Валовый выброс пыли на автомобильных дорогах без капитального покрытия (грунтовых общего пользования, гравийных, щебеночных) составляет свыше 56 тыс. т в год. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав пыли дополнительно входят продукты износа вяжущих битумсодержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги па полосы.
Экологические последствия запыленности отражаются на людях, находящихся вблизи от дороги, водителях и пассажирах транспортных средств, которые вместе с воздухом вдыхают огромное количество пылевидных частиц, нанося вред организму. Пыль оседает также на растительности и обитателях придорожной полосы. Леса и лесопосадки вдоль дорог угнетаются. Сельскохозяйственные культуры, посаженные вблизи дорог, накапливают вредные вещества, содержащиеся в пылевых выбросах и отработавших газах. Эти загрязнения попадают и в прилегающие водоемы, действуя отрицательно на растительность, рыб и других обитателей, накапливаясь в донных отложениях. Туда же попадает поверхностный сток с автодорог, содержащий специальные твердые и жидкие противогололедные реагенты. По статистическим данным, в Российской Федерации средний объем потребления реагентов для обработки федеральных автомобильных дорог составляет около 280 тыс. т, а региональных - 680 тыс. т в год. Организациями автомобильного транспорта также сбрасываются в поверхностные водоемы сточные воды, содержащие в основном взвешенные вещества и нефтепродукты.
Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1 км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади. Помимо этого, дополнительные площади отводятся для технологических целей (устройства складов хранения строительных материалов, мест стоянок транспортной техники, размещения снятого с дороги грунта, постройки временных сооружений и подъездов и т.д.). Особенно большие площади занимают транспортные развязки - от 15 га при пересечении двухполосных дорог до 35 га при пересечении магистралей с шестью полосами движения. Ежегодно площади земель, отводимых под автодороги, увеличиваются в связи с осуществлением дорожного строительства.
- См.: Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающейсреды Российской Федерации в 2011 году» [Электронный ресурс]. URL:http://www.mnr.gov.ru/regulatory/dctail.php?ID=130175, свободный.
Загрязнение атмосферы - изменение состава атмосферы в результате попадания в нее примесей.
Примесь в атмосфере - это рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе.
Загрязняющее воздух вещество - это примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.
Поскольку примеси в атмосфере могут претерпевать различные превращения, их можно условно разделить на первичные и вторичные.
Первичная примесь в атмосфере - примесь, сохранившая за рассматриваемый интервал времени свои физические и химические свойства.
Превращения примесей в атмосфере - процесс, при котором примеси в атмосфере подвергаются физическим и химическим изменениям под влиянием природных и антропогенных факторов, а также в результате взаимодействия между собой.
Вторичная примесь в атмосфере - это примесь в атмосфере, образовавшаяся в результате превращения первичных примесей.
По воздействию на организм человека загрязнение атмосферы подразделяют на физическое и химическое. К физическому относят: радиоактивное излучение, тепловое воздействие, шум, низкочастотные вибрации, электромагнитные поля. К химическому - наличие химических веществ и их соединений.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по 4 признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества.
Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде смеси пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ.
Источники выбросов в атмосферу подразделяют на естественные, обусловленные природными процессами, и антропогенные (техногенные), являющиеся результатом деятельности человека.
К числу естественных источников загрязнения атмосферного воздуха относят пыльные бури, массивы зеленых насаждений в период цветения, степные и лесные пожары, извержения вулканов.
Примеси, выделяемые естественными источниками:
- пыль растительного, вулканического, космического происхождения, продукты эрозии почвы, частицы морской соли; туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; продукты растительного, животного, бактериального происхождения.
- Естественные источники обычно бывают площадными (распределенными) и действуют сравнительно кратковременно. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.
Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Источники загрязнения атмосферы:
1 - высокая дымовая труба; 2 - низкая дымовая труба; 3 - аэрационный фонарь цеха; 4 - испарения с поверхности бассейна; 5 - утечки через неплотности оборудования; 6 - пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 - выхлопная труба автомобиля; 8 - направление движения потоков воздуха
Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными (источники 1-6), когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными) (источник 7 - автотранспорт).
Источники выбросов в атмосферу подразделяют на: точечные, линейные и площадные.
Каждый из них может быть затененный и незатененный*
Точечные источники (на рис. 4.3 - 1, 2, 5, 7) - это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы.
Линейные источники (3) имеют значительную протяженность. Это аэра- ционные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.
Площадные Источники (4, 6). Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.
Незатененные (1), или высокие, источники расположены в недеформиро- ванном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий.
Затененные источники (2-7) расположены в зоне подпора или аэродинамической тени здания или другого препятствия.
Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные.
Из организованного источника. (1, 2, 7) загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.
Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ (5, 6) образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники.
Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода СО; диоксид серы S02; оксиды азота NOx; углеводороды С Н; пыль.
Оксид углерода (СО) - самая распространенная и наиболее значительная примесь атмосферы, называемая в быту угарным газом. Содержание СО в естественных условиях от 0,01 до 0,2 мг/м3. Основная масса выбросов СО образуется в процессе сжигания органического топлива, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания. Содержание СО в воздухе крупных городов колеблется в пределах 1- 250 мг/м3, при среднем значении 20 мг/м3. Наиболее высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением, особенно у перекрестков. Высокая концентрация СО в воздухе приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 мг/м3 - к смерти. СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин. Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим угарный газ, характеризуется данными, приведенными в табл. 4.2. ?
Таблица 4.2. Действие угарного газа на организм человека
Степень воздействия СО на организм человека зависит также от длительности воздействия (экспозиции) и вида деятельности человека. Например, при содержании СО в воздухе 10-50 мг/м3, которое наблюдается на перекрестках улиц больших городов, при экспозиции ~ 60 мин отмечаются нарушения, приведенные в п.1, а при экспозиции от 12 часов до 6 недель - в п.2. При тяжелой физической работе отравление наступает в 2-3 раза быстрее. Образование карбоксигемоглобина - процесс обратимый, через 3-4 ч содержание его в крови уменьшается в 2 раза. Время пребывания СО в атмосфере составляет 2-4 месяца.
Диоксид серы (S02) - бесцветный газ с острым запахом. На его долю приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих в атмосферу от антропогенных источников. До 70% выбросов S02 образуется при сжигании угля, мазута - порядка 15%.
При концентрации диоксида серы 20-30 мг/м3 раздражается слизистая оболочка рта и глаз, во рту возникает неприятный привкус. Весьма чувствительны к S02 хвойные леса. При концентрации S02 в воздухе 0,23-0,32 мг/м3 в результате нарушения фотосинтеза происходит усыхание хвои в течение 2- 3 лет. Аналогичные изменения у лиственных деревьев происходят при концентрациях S02 0,5-1 мг/м3.
Основной техногенный источник выбросов углеводородов (CmHn - пары бензина, метан, пентан, гексан) - автотранспорт. Его удельный вес составляет более 50% от общего объема выбросов. При неполном сгорании топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами. Особенно много канцерогенных веществ содержится в саже, выбрасываемой дизельными двигателями. Из углеводородов в атмосферном воздухе наиболее часто встречается метан, что является следствием его низкой реакционной способности. Углеводороды обладают наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение. При вдыхании в течение 8 часов паров бензина с концентрацией более 600 м*/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.
Оксиды азота (NOx) образуются в процессе горения при высокой температуре путем окисления части азота, находящегося в атмосферном воздухе. Под общей формулой NOx обычно подразумевают сумму NO и N02. Основные источники выбросов NOx: двигатели внутреннего сгорания, топки промышленных котлов, печи.
N02 - газ желтого цвета, придающий воздуху в городах коричневатый оттенок. Отравляющее действие NOx начинается с легкого кашля. При повышении концентрации кашель усиливается, начинается головная боль, возникает рвота. При контакте NOx с водяным паром, поверхностью слизистой оболочки образуются кислоты HN03 и HN02, что может привести к отеку легких. Продолжительность нахождения N02 в атмосфере - около 3 суток.
Размер пылинок колеблется от сотых долей до нескольких десятков мкм.
Средний размер частиц пыли в атмосферном воздухе - 7-8 мкм. Пыль оказывает вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, поглощает солнечную радиацию и тем самым влияет на термический режим атмосферы и земной поверхности. Частицы пыли служат ядрами конденсации при образовании облаков и туманов. Основные источники образования пыли: производство строительных материалов, черная и цветная металлургия (оксиды железа, частицы Al, Си, Zn), автотранспорт, пылящие и тлеющие места складирования бытовых и производственных отходов. Основная масса пыли вымывается из атмосферы осадками.