Общая характеристика источников загрязнения
Источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные (природные) и искусственные (антропогенные). Естественные (извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары) мало влияют на общий уровень загрязнения. Наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются антропогенные. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд. т С02, 200 млн. т СО, более 500 млн. т углеводородов и др. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет, по некоторым данным, более 19 млрд. т.
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно после химических превращений в атмосфере либо совместно с другими веществами.
Из всей массы загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% - твердые и жидкие вещества.
Основные антропогенные источники загрязнения атмосферы представлены в табл. 8.1.
Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов вредных веществ в атмосферу. Согласно данным Минприроды РФ, в 1995 г. общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ТЭС составил 4474 тыс. т или 89% общего выброса по энергетической промышленности.
Таблица 8.1
Основные источники загрязнения атмосферного воздуха
| Отрасль промышленности | Аэрозоли | Газообразные выбросы |
| Теплоэнергетика | Зола, сажа (Pb, Mo, Ve, Li, V, Ni, Си, Zn, Sn, Hg, N2Os), радионуклиды | N02, C02, CO, NO, S03, бенз(а)пирен, альдегид, органические кислоты |
| Транспорт | Сажа (Pb) | СО, N02, СхНу, бенз(а)пирен |
| Химическая промышленность | Пыль, сажа (Zn, Sn, Sb, Mo, Co, Ni, Cu, Bi, W, Hg, Cd) | H2S, CS2, СО, NH3, кислоты, растворители, летучие сульфиды |
| Металлургия | Пыль, оксиды железа (Mn, Zn, Pb, Mo) | S02, СО, NH3, NOx, фтористые соединения, цианистые соединения, органические вещества, бенз(а)пирен |
| Промышленность строительных материалов | Пыль (Zn, Bi, Mo, Ca, Ba) | СО, органические соединения |
Автомобильный транспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны Pb, СОх, NOx, СхНу, бенз(а)пирен. В выхлопных газах содержится большое количество углеводородов, их доля резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте.
Крайне опасной частью выхлопных газов являются соединения свинца, образующиеся при сгорании в двигателе автомобиля тетраэтилсвинца РЬ(С2Н5)4, добавляемого к бензину для повышения октанового числа. При этом при сжигании 1л бензина в воздух поступает 200-700 мг свинца.
Содержание вредных веществ в составе отработавших газов зависит от типа двигателя, режима его работы, общетехнического состояния автомобиля, марки бензина.
Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь также сопровождаются выбросом в атмосферу пыли и различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т чугуна составляет 4,5 кг, С02 - 2,7 кг и Мп - 0,5-1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения As, Р, Sb, Pb, пары Hg и редких металлов, HCN и смолистые вещества.
В 1995 г. валовый выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли составил 2735 тыс. т, или 15% общепромышленного объема выброса. При этом основной объем загрязнений приходится на оксид углерода (70%).
Цветная металлургия служит источником загрязнения атмосферы пылью и газами. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении металлов электролизом образуется большое количество газообразных и фтористых соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составил 3693,2 тыс. т, или 20,4% от объема выбросов промышленности России.
Угольная промышленность Источником загрязнения являются промышленные отвалы пустой породы или так называемые терриконы. Внутри террикона вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением S02, СО и продуктов возгорания смолистых веществ (бенз(а)пирен).
Химическая промышленность. Состав промышленных выбросов весьма разнообразен; большинство химических соединений является весьма токсичным для организма человека: СО, NOx, SOx, NН3, пыль неорганических веществ, H2S, соединения галогенов, органические вещества, цианистые соединения.
В 1995 г. объем выбросов в атмосферу в целом по отрасли составил 488,4 тыс. т. Для химических и нефтехимических производств характерны значительные объемы выбросов металлической ртути, составившие 54% от общего объема этих выбросов промышленности России в 1995 г.
Промышленность строительных материалов. Основные технологические процессы здесь - измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождается выбросом пыли в атмосферу.
Валовой выброс вредных веществ в атмосферу в целом по отрасли в 1995 г. составил 674,2 тыс. т. При этом наибольший «вклад» вносят цементные предприятия, - 273 тыс. т, или 40,5%. В выбросах содержатся в основном пыль и взвешенные вещества (54% от суммарного выброса по отрасли), а также оксид углерода (23,3%).
В России составлен ранжированный перечень городов по количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников (таблица 8.2).
Таблица 8.2.
Выбросы в атмосферу некоторых городов России
| Города | Выбросы, тыс. т/год | Города | Выбросы, тыс. т/год |
| Норильск | Братск | ||
| Новокузнецк | Пермь | ||
| Магнитогорск | Нижний Новгород | ||
| Череповец | Хабаровск | ||
| Липецк | Рязань | ||
| Нижний Тагил | Саратов | ||
| Омск | Чита | ||
| Ангарск | Иркутск | ||
| Орск | Кемерово | ||
| Челябинск | Архангельск | ||
| Москва | Казань | ||
| Новочеркасск | Томск | ||
| Уфа | Владивосток | ||
| Новокуйбышевск | Краснодар | ||
| Мончегорск | Ростов-на-Дону | ||
| Красноярск | Новороссийск | ||
| Новосибирск | Тюмень | ||
| Волгоград | Пенза | ||
| Санкт- Петербург | Черкесск |
Источники загрязнения вод.Загрязняющие вещества, поступающие в природные воды, вызывают изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложения на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.
Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особенно пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и др. организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.
На качественный и количественный состав вод в водоемах оказывает влияние: 1) миграция химических загрязнений из атмосферы; 2) поступление загрязняющих веществ в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками; 3) поверхностный сток (дождевые, талые воды).
Сточные воды - это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.
Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно условно разделить на несколько групп. Так, по физическому составу выделяют нерастворенные, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот и щелочей и другими веществами.
Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные, животные, химические вещества. Растительные органические соединения представляют собой остатки растений, плодов, растительного масла и пр. Загрязнения животного происхождения - это физиологические выделения людей и животных, останки животных, клеевые вещества. Химические органические соединения - это нефть и ее производные, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), синтетические моющие средства (CMC), фенол, формальдегид, пестициды и пр.
Бактериальное и биологическое загрязнения присущи, главным образом, бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий (боен, кожевенных заводов, меховых производств, биофабрик, предприятий микробиологической промышленности).
Бытовые сточные воды включают воды от банно-прачечных хозяйств, пищеблоков, больниц и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятий в виде канализационных сточных вод. Органическое вещество составляет около 58%, минеральные вещества - 42%. Реакция (рН) - нейтральная или слабощелочная.
Сельскохозяйственные стоки - это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток). Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.
Суммарный объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты России, распределяется между жилищно-коммунальным хозяйством (51%), промышленностью (35%) и сельским хозяйством (13%). Объем сброса загрязненных сточных вод в 1995 г. составил по промышленности - 8,6 млрд. м3, в сельском хозяйстве - 3,2 млрд. м3, по объектам ЖКХ - 12,5 млрд. м3.
Источники загрязнения почв.По своему положению и свойствам почва фактически является конечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных загрязнений.
Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в результате: непосредственного внесения в почву или на нее (удобрения, пестициды); поступления атмосферных загрязнений в почву (аэрозолей тяжелых металлов, радионуклидов, летучей золы, газов и др.); поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками; выпадания загрязнителей в почву с атмосферными осадками.
Применение минеральных удобрений приводит к аномально высоким содержаниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора (зафосфачивание почв). При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.
Среди токсичных веществ, попадающих с атмосферными осадками в почву, особое место занимает сера. В промышленных районах страны с осадками ежегодно поступает 20-30 кг/га серы (в форме S02).
Основные источники загрязнения почвы канцерогенными веществами - выхлопные газы самолетов, автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, тепловых электростанций, котельных. В почву канцерогены поступают вместе с крупно- и средне-дисперсными частицами пыли при утечке нефти или продуктов ее переработки. Интенсивность загрязнения ими колеблется в значительной степени, что зависит от мощности источника загрязнения и других факторов. Основной источник поступления в почву свинца - выхлопные газы автомобилей (ежегодно в почву поступает 250 тыс. тонн свинца).
Важным источником загрязнения почв могут быть излучения. Этот тип загрязнения появился одновременно с широким использованием радиоактивных веществ.
Потенциальными источниками радиоактивного загрязнения могут быть аварии или несчастные случаи на АЭС, испытания ядерного оружия.
Хотя радиоактивное загрязнение не вызывает изменений свойств почвы, радионуклиды из почвы поступают в продукцию растениеводства и животноводства, в течение десятилетий могут находиться в пахотном слое.