Общая характеристика загрязнений атмосферы

     Общая характеристика загрязнений  атмосферы 

     Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.

     Естественные  источники загрязнений бывают либо распределёнными, например выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

     Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенной загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью  источников. Если в начале 20 века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века промышленное производство стало использовать около 50 элементов, а в 70 – х годах – практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности, аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами. 

     Загрязнение атмосферы при  испытании и эксплуатации энергетических установок

     Наибольшие  загрязнения атмосферного воздуха  поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и др.). Количество загрязнений определяется составом, объёмом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

     Основными источниками загрязнения атмосферы  являются транспортные средства с двигателями  внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электрические станции (ТЭС). Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительно, поскольку их применение в городах и крупных промышленных центров ограниченно. В местах активного использования ГТДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения поступающие в атмосферу от этих источников, сопоставимый с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслуживающих эти объекты.

     Основные компоненты вбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топливо в энергоустановках, - не токсичные диоксид углеродаСО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие, как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензпирен С20Н12 и, несгоревшие частицы твердого топлива и т.п.

     При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксида азота. Так, например, подмосковные угли имеют в своём составе 2,5 6,0 % серы и до 30 –50 % золы. Дымовые газы, образовывающиеся при сжигании мазута, содержат оксиды азота, соединения ванадия и натрия, газообразные и твердые продукты не полного сгорания. Перевод установок на жидкое топливо существенно уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO2, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат 2 и более % серы.

     При сжигании природного (неочищенного) газа в домовых выбросах также содержаться  оксид серы и оксиды азота. Следует  отметить, что наибольшее количество азота образуется при сжигании жидкого топлива.

     Выброс  оксидов азота зависит от вида и сорта сжигаемого горючего, качества и способа его подачи, состава  топлива в камере сгорания и т.д., а также от тонкостей распыления горючего форсуночным устройством и от суммарного коэффициента избытка воздуха, а на выходе из камеры сгорания. Уменьшение диаметра капель и рост а

     Сопровождается  снижением содержания оксидов азота  в единице массы выхлопных  газов. 

     Энергетические  загрязнения

     Шум в окружающей среде – в жилых и общественных зданиях, на прилегающих к ним территориях создаётся одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это, прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, станции для испытания ГТДУ и ДВС, различные аэрогазодинамические установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, электрические трансформаторы. Без принятия соответствующих мер по снижению шума его уровни могут существенно превышать (на 20-50 дБ) нормативные величины. За последние десятилетия наблюдается непрерывное увеличение шума в крупных городах. Расчет показывает, что ближайшие 20-30 лет уровни шума на скоростных и городских магистралях возрастут на 7-10 дБ. Высокие уровни шума имеют место в жилых домах, школах, больницах, местах отдыха населения и т.д.; что приводит к повышению нервного напряжения.

     Шумы, воздействующие на человека, классифицируются по спектральным и временным характеристикам.

     По  характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные, имеющие непрерывный  спектр шириной более одной октавы, и тональные, в спектре которых  есть слышимые дискретные тона.

     Человек реагирует на шум в зависимости  от субъективных особенностей организма, привычного шумового фона. Раздражающие действия шума зависит, прежде всего, от его уровня, а также от спектральных и временных характеристик. Считается, что шум с уровнем ниже 60 дБА вызывает нервное раздражение, поэтому неслучайно, что рядом исследователей установлено прямая связь между возрастающим уровнем шума в городах и увеличения числа нервных заболеваний.

     Загрязнение атмосферы

    Поступающие в атмосферу оксиды углерода, серы, азота, углеводорода, соединения свинца, пыль и т.д. оказывают различное токсическое воздействие на организм человека. Приведем свойства некоторых примесей. 

     Оксид углерода СО

     Бесцветный  не имеющий запаха газ. Воздействуют на нервную и сердечно сосудистую систему, вызывает удушье. Первичные  симптомы отравления оксидом углерода (появления головной боли) возникает у человека через 2-3 часа его пребывания в атмосфере, содержащей 200 –220 мг/ м*3 СО; при более высоких концентрациях СО появляется ощущение пульса в висках, головокружение. Токсичность СО возрастает при наличии в воздухе оксидов азота в этом случае концентрация СО в воздухе необходимо снижать в ~ 1,5 раза. 

     Оксид азота Noх (NO, NO2, N2O3, NO5, N2O4) 

     В атмосферу выбрасывается в основном диоксид азота NO2 – бесцветный не имеющий запаха ядовитый газ, раздражающе действующий на органы дыхания. Особенно опасны оксиды азота в горах, где они, воздействуя с углеводородами выхлопных газов, образуют фотохимический туман – смог. Отравляющее действие оксидами азота начинаются с легкого кашля. При повышении концентрации Noх возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочке оксиды азота образуют кислоты НNO3 и HNO2, которые приводят к отёку легких.

     Диоксид серы SО2.Бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях (20-30 мг/ м*3) создаёт неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути.

     Наиболее  чувствительные к SO2 хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и хвое. При содержании SO2 в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/ м*3 происходит усыхание сосны за 2 – года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO2 0,5 –1,0 мг/ м*3.

     Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.). Обладает наркотическим действием, в малых концентрациях вызывают головную боль, головокружение и т.п. Так, при вдыхании в течении 8 ч. паров бензина ~ 600 мг/м*3 возникают головные боли, кашель неприятное ощущение в горле.

     Альдегиды. При длительном воздействии на человека альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при повышенных концентрациях (для формальдегида 20-70 мг/м*3) отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессонница.

     Соединения  свинца. В организм через органы дыхания поступает ~ 50 % соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевание дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы. Особенно опасны соединения свинца детей дошкольного возраста. В крупных городах содержание свинца в атмосфере достигает 5-38 мкм / м*3, что превышает естественный фон в 10*4 раз.