Характеристика забруднюючих атмосферу речовин і класифікація джерел забруднення

Забруднення атмосфери - зміна складу атмосфери в результаті попадання в неї домішок.

Домішка в атмосфері - це розсіяне в атмосфері речовина, що не міститься в її постійному складі.

Забруднююча повітря речовина - це домішка в атмосфері, що створює несприятливий вплив на навколишнє середовище і здоров'я населення.

Оскільки домішки в атмосфері можуть піддаватися різним перетворенням, їх можна умовно розділити на первинні і вторинні.

Первинна домішка в атмосфері - домішка, що зберегли за розглянутий інтервал часу свої фізичні і хімічні властивості.

Перетворення домішок в атмосфері - процес, при якому домішки в атмосфері піддаються фізичним і хімічним змінам під впливом природних і антропогенних факторів, а також в результаті взаємодії між собою.

Вторинні домішки в атмосфері - це домішка в атмосфері, що утворилися в результаті перетворення первинних домішок.

По впливу на організм людини забруднення атмосфери поділяють на фізичний і хімічний. До фізичного відносять: радіоактивне випромінювання, тепловий вплив, шум, низькочастотні вібрації, електромагнітні поля. До хімічного - наявність хімічних речовин та їхніх сполук.

Викиди в атмосферу забруднюючих речовин характеризуються по 4 ознаками: по агрегатному стані, хімічним складом, розміру часток і масовій витраті викинутої речовини.

Забруднюючі речовини викидаються в атмосферу у вигляді суміші пилу, диму, туману, пара і газоподібних речовин.

Джерела викидів в атмосферу підрозділяють на природні, обумовлені природними процесами, і антропогенні (техногенні), що є результатом діяльності людини.

До числа природних джерел забруднення атмосферного повітря відносять пилові бурі, масиви зелених насаджень у період цвітіння, степові і лісові пожежі, виверження вулканів.

Домішки, які виділяються природними джерелами:

1. пил рослинного, вулканічного, космічного походження, продукти ерозії ґрунту, частки морської солі; тумани, дим і гази від лісових і степових пожеж; гази вулканічного походження; продукти рослинного, тваринного, бактеріального походження.
2. Природні джерела звичайно бувають площинними (розподіленими) і діють порівняно короткочасно. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.

Антропогенні (техногенні) джерела забруднення атмосферного повітря, представлені головним чином викидами промислових підприємств і автотранспорту, відрізняються численністю і різноманіттям видів (рис. 4.3).

Джерела забруднення атмосфери:

Мал. 4.3. Джерела забруднення атмосфери:

1 - висока димова труба; 2 - низька димова труба; 3 - аераційний ліхтар цеху; 4 - випаровування з поверхні басейну; 5 - витоку через нещільності устаткування; 6 - запилювання при розвантаженні сипучих матеріалів; 7 - вихлопна труба автомобіля; 8 - напрямок руху потоків повітря

Джерела викидів промислових підприємств бувають стаціонарними (джерела 1-6), коли координата джерела викиду не змінюється в часі, і пересувними (нестаціонарними) (джерело 7 - автотранспорт).

Джерела викидів в атмосферу підрозділяють на: точкові, лінійні і майданні.

Кожен з них може бути затінений і незатененние *

Точкові джерела (на рис. 4.3 - 1, 2, 5, 7) - це забруднення, зосереджені в одному місці. До них відносяться димарі, вентиляційні шахти, дахові вентилятори.

Лінійні джерела (3) мають значну протяжність. Це аера- ційних ліхтарі, лави відкритих вікон, близько розташовані вентилятори на даху. До них можуть бути також віднесені автотраси.

Майданні Джерела (4, 6). Тут видаляються забруднення розосереджені по площині промислової площадки підприємства. До майданних джерел відносяться місця складування виробничих і побутових відходів, автостоянки, склади пально-мастильних матеріалів.

Незатененние (1), або високі, джерела розташовані в недеформіро- ванном потоці вітру. Це димові труби та інші джерела, що викидають забруднення на висоту, що перевищує 2,5 висоти розташованих поблизу будівель і інших перешкод.

Затінені джерела (2-7) розташовані в зоні підпору або аеродинамічній тіні будівлі або іншої перешкоди.

Джерела викидів забруднюючих речовин в атмосферу підрозділяють на організовані та неорганізовані.

З організованого джерела (1, 2, 7) забруднюючі речовини надходять в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, повітроводи і труби.

Неорганізований джерело виділення забруднюючих речовин (5, 6) утворюється в результаті порушення герметичності устаткування, відсутності або незадовільної роботи обладнання по відсмоктування пилу і газів, в місцях завантаження, вивантаження або зберігання продукту. До неорганізованих джерел відносять автостоянки, склади пально-мастильних або сипучих матеріалів і інші майданні джерела.

Найбільш поширеними забруднюючими речовинами, які надходять в атмосферне повітря від техногенних джерел, є: оксид вуглецю СО; діоксид сірки S02; оксиди азоту NOx; вуглеводні С Н; пил.

Оксид вуглецю (СО) - найпоширеніша і найбільш значна домішка атмосфери, звана в побуті чадним газом. Вміст СО в природних умовах від 0,01 до 0,2 мг / м3. Основна маса викидів СО утворюється в процесі спалювання органічного палива, перш за все в двигунах внутрішнього згоряння. Вміст СО в повітрі великих міст коливається в межах 1 250 мг / м3, при середньому значенні 20 мг / м3. Найбільш висока концентрація СО спостерігається на вулицях і площах міст з інтенсивним рухом, особливо у перехресть. Висока концентрація СО в повітрі призводить до фізіологічних змін в організмі людини, а концентрація більше 750 мг / м3 - до смерті. СО - виключно агресивний газ, легко що з'єднується з гемоглобіном крові, утворюючи карбоксигемоглобін. Стан організму при диханні повітрям, що містить чадний газ, характеризується даними, наведеними в табл. 4.2.

Таблиця 4.2. Дія чадного газу на організм людини

Ступінь впливу СО на організм людини залежить також від тривалості впливу (експозиції) і виду діяльності людини. Наприклад, при вмісті СО в повітрі 10-50 мг / м3, яке спостерігається на перехрестях вулиць великих міст, при експозиції ~ 60 хв відзначаються порушення, наведені в п.1, а при експозиції від 12 годин до 6 тижнів - в п.2 . При важкій фізичній роботі отруєння настає в 2-3 рази швидше. Утворення карбоксигемоглобіну - процес оборотний, через 3-4 ч зміст його в крові зменшується в 2 рази. Час перебування СО в атмосфері становить 2-4 місяці.

Діоксид сірки (S02) - безбарвний газ з гострим запахом. На його частку припадає до 95% від загального обсягу сірчистих сполук, що надходять в атмосферу від антропогенних джерел. До 70% викидів S02 утворюється при спалюванні вугілля, мазуту - близько 15%.

При концентрації діоксиду сірки 20-30 мг / м3 дратується слизова оболонка рота і очей, в роті виникає неприємний присмак. Вельми чутливі до S02 хвойні ліси. При концентрації S02 в повітрі 0,23-0,32 мг / м3 в результаті порушення фотосинтезу відбувається усихання хвої протягом 2- 3 років. Аналогічні зміни у листяних дерев відбуваються при концентраціях S02 0,5-1 мг / м3.

Основний техногенний джерело викидів вуглеводнів (CmHn - пари бензину, метан, пентан, гексан) - автотранспорт. Його питома вага становить понад 50% від загального обсягу викидів. При неповному згорянні палива відбувається також викид циклічних вуглеводнів, що мають канцерогенні властивості. Особливо багато канцерогенних речовин міститься в сажі, що викидається дизельними двигунами. З вуглеводнів в атмосферному повітрі найбільш часто зустрічається метан, що є наслідком його низької реакційної здатності. Вуглеводні мають наркотичну дію, викликають головний біль, запаморочення. При вдиханні протягом 8 годин парів бензину з концентрацією більш 600 м * / м3 виникають головні болі, кашель, неприємні відчуття в горлі.

Оксиди азоту (NOx) утворюються в процесі горіння при високій температурі шляхом окислення частини азоту, що знаходиться в атмосферному повітрі. Під загальною формулою NOx зазвичай мають на увазі суму NO і N02. Основні джерела викидів NOx: двигуни внутрішнього згоряння, топки промислових котлів, печі.

N02 - газ жовтого кольору, що надає повітрю в містах коричневий відтінок. Отруйна дія NOx починається з легкого кашлю. При підвищенні концентрації кашель посилюється, починається головний біль, виникає блювота. При контакті NOx з водяною парою, поверхнею слизової оболонки утворюються кислоти HN03 і HN02, що може призвести до набряку легенів. Тривалість перебування N02 в атмосфері - близько 3 діб.

Розмір пилинок коливається від сотих часток до декількох десятків мкм.

Середній розмір частинок пилу в атмосферному повітрі - 7-8 мкм. Пил надає шкідливий вплив на людину, рослинний і тваринний світ, поглинає сонячну радіацію і тим самим впливає на термічний режим атмосфери і земної поверхні. Частинки пилу служать ядрами конденсації при утворенні хмар і туманів. Основні джерела утворення пилу: виробництво будівельних матеріалів, чорна та кольорова металургія (оксиди заліза, частки Al, Сі, Zn), автотранспорт, що пилять і тліючі місця складування побутових і виробничих відходів. Основна маса пилу вимивається з атмосфери опадами.

Викиди, які містять домішки у вигляді частинок пилу, диму, туману або пара, називаються аерозолями. Загальна кількість різновидів забруднюючих атмосферу аерозолів складає кілька сотень.