Загрязнение атмосферного воздуха. Очистка газопылевых выбросов и их рассеивание в атмосфере. Понятия о ПДК и ПДВ.
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).
Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.
Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.
В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное.
Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях.
При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета.
Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:
1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);
2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO), оксиды азота (N0 ), оксид углерода (СО) и твердые частицы.
Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.
Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников.
Одним из путей достижения установленных нормативов качества в приземном слое атмосферного воздуха в районах расположения промышленных предприятий является рассеиваниевредных веществ, которое осуществляют посредством выброса газопылевых смесей через высокие дымовые трубы.
По целому ряду причин рассеивание является далеко не лучшим решением проблемы загрязнения воздушной среды: оно способствует распространению загрязнителей на большие территории; продукты химических превращений выбрасываемых в атмосферу веществ могут оказаться намного более токсичными, чем сами выбросы и т.п. Рассеивание газопылевых выбросов является временным, вынужденным мероприятием, которое осуществляется в случае, когда действующие на предприятии очистные аппараты не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
Рассеивание вредных примесей в атмосфере происходит за счёт движения частиц благодаря молекулярной и турбулентной диффузии с преобладающим вкладом последней.
На процесс рассеивания веществ в атмосфере оказывает влияние целый ряд факторов: метеорологические условия, рельеф местности, высота, размеры и характер расположения производственных и других зданий, высота трубы и скорость газопылевой смеси в ней, температура и плотность смеси, агрегатное состояние выбрасываемых веществ и др.
Главными средствами очистки атмосферы от газопылевых выбросов являются пылеулавливающие устройства.
Пылеулавливающее оборудование разнообразно и может быть разделено на 4 типа.
· Аппараты сухой очистки -очистка воздуха и газов от крупной неслипающейся пыли. К их числу относятся разнообразные по конструкции циклоны, принцип действия которых основан на использовании центробежной силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воздуха .
· Аппараты мокрой очистки -широко распространены, так как отличаются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3—1,0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов.Принцип действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода (при очистке от пыли), либо химический раствор (при улавливании одновременно с пылью вредных газообразных компонентов).
· Аппараты фильтрационной очистки -предназначены для тонкой очистки
· газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих
· перегородок. Осаждение частиц в порах фильтрующих элементов происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного процессов. Классификация фильтров основана на типе фильтровальной перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и т. д.
· Аппараты электрофильтрационной очистки -предназначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли и тумана (масляного), в частности дымовых газов содорегенерационных котлоагрегатов. Конструкция таких агрегатов отличается большим разнообразием, но принцип действия одинаков и основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле.
Для удаления из отходящих газов вредных газовых примесей применяют следующие методы: абсорбции, хемосорбции, адсорбции, термического дожигания, каталитической нейтрализации.
Абсорбция – это явление растворения вредной газовой примеси сорбентом, как правило, водой. Метод хемосорбции заключается в том, что очищаемый газ орошают растворами реагентов, вступающих в химическую реакцию с вредными примесями с образованием нетоксичных, малолетучих или нерастворимых химических соединений. Адсорбция заключается в улавливании поверхностью микропористого адсорбента (активированный уголь, силикагель, цеолиты) молекул вредных веществ. Термическое дожигание – это процесс окисления вредных веществ кислородом воздуха при высоких температурах (900-12000 С). Каталитическая нейтрализация достигается применением катализаторов – материалов, которые ускоряют протекание реакций или делают их возможными при значительно более низких температурах (250-4000 С).
ПДК -концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 часов (40 часов в неделю) за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами медицинских исследований, в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
ПДВ -это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха и других экологических нормативов.