Экология атмосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные загрязняющие вещества, их воздействие на живые организмы

Загрязняющие вещества оказывают вредное воздействие на живые организмы несколькими путями:

1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений;

2) повышая кислотность атмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химического состава почв и воды;

3) стимулируя такие химические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительности облучения живых организмов вредоносными солнечными лучами;

4) изменяя в глобальном масштабе состав и температуру атмосферы и создавая таким образом условия, неблагоприятные для выживания организмов. [2]

2. Методы борьбы с загрязнениями атмосферы котельными установками

Снизить выбросы вредных веществ котельными установками можно путем уменьшения содержания их в топливе, снижения количества вредных веществ, образующихся в процессе горения топлива, очистки продуктов сгорания от вредных примесей перед выбросом в атмосферу.

Уменьшение содержания токсичных веществ в топливе связано с большими трудностями. Очистка твердых топлив от примесей практически не осуществима, а жидких и газообразных (очистка мазута от серы на нефтеперерабатывающих заводах, получение малосернистого газа) требует значительных капитальных затрат и увеличивает эксплуатационные расходы. В этой связи очистка топлив от токсичных примесей в настоящее время применяется редко и не может быть рекомендована для действующих теплоэнергетических предприятий. Для котельных установок рекомендуется производить очистку продуктов сгорания перед выбросом их в атмосферу и принимать меры по уменьшению количества токсичных веществ, образующихся в процессе горения топлива. Однако наиболее радикальным методом уменьшения выброса вредных веществ является переход на сжигание газообразного топлива. Практика показала, что перевод котельных установок средней мощности с твердого топлива на газообразное обеспечивает снижение токсичности в 1-1,3 раза, малой мощности - в 4-5 раз. Поэтому в котельных установках малой мощности рациональнее применять только жидкие и газообразные топлива.

При сжигании твердых и жидких топлив для улавливания летучей золы, частичек несгоревшего топлива и сажи применяют золоуловители и фильтры, серийно выпускаемые нашей промышленностью. Если происходит полное сгорание твердого или жидкого топлива, то практически вся сера сгорает, и в продуктах сгорания находится в основном малореакционный сернистый ангидрид. Очистку продуктов сгорания от серного и сернистого ангидридов осуществляют в мокрых скрубберах. Вода улавливает серный ангидрид хорошо, сернистый ангидрид - плохо. Поэтому для увеличения доли его улавливания применяют поглотители. При орошении потока продуктов сгорания известковым молоком можно добиться улавливания до 90% сернистого ангидрида, причем стоимость очистки составляет всего около 12% стоимости топлива. Однако при применении известковых суспензий в газоочистной аппаратуре образуются карбонатные отложения, затрудняется работа распылителей и жидкостных трактов системы газоочистки. Для устранения этих недостатков применяют известково-щелочной метод улавливания сернистого ангидрида, при котором оксиды серы улавливают с помощью щелочного раствора, а известь используют для подщелачивания жидкости. Этот метод рекомендуется применять только на технологическом оборудовании, выпускаемом серийно.

Очистка продуктов сгорания от оксидов азота технологически сложна и экономически нерентабельна, поэтому необходимо принимать все меры к снижению образования оксидов азота в топках, внедряя наиболее рациональные режимы горения. Основными методами снижения выхода оксидов азота и уменьшения их выброса в атмосферу являются следующие: снижение температуры в ядре факела; дробление крупного факела на несколько мелких; замена смесительных горелок подовыми; организация двухстадийного сжигания топлива. Температуру в ядре факела уменьшают отводом некоторого количества теплоты от ядра зоны горения при сжигании газа и мазута. Отвод теплоты осуществляют увеличением угла раскрытия и уменьшением длины амбразуры приточной водой или воздухом. В обоих случаях снижается температура в ядре факела и уменьшается выход оксидов азота. Имеются другие способы снижения температуры в ядре факела, однако для котельных установок малой и средней мощности они практически не приемлемы.

При дроблении крупного факела на несколько мелких повышается отношение площади поверхности факела к объему, уменьшается время пребывания реагирующих веществ в зоне высоких температур и увеличивается периметр корня факела пламени, что вызывает повышение подсасывания продуктов сгорания в факел за счет внутритопочной рециркуляции. Все это приводит к снижению максимальной температуры в факеле и уменьшению выхода оксидов азота. Дробление факела можно осуществить установкой двухсветных экранов, как это выполнено в котлах типа ТВГ. Разделение факела на 6-8 отдельных частей снижает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания на 20-30%. Замена смесительных горелок подовыми позволяет «растянуть» фронт факела пламени и снизить удельные тепловые нагрузки, а в котельных установках малой и средней мощности снизить концентрацию оксидов азота на 35-45%.

Подача воды или пара в ядро факела также приводит к снижению выбросов оксидов азота. Этот способ предусматривает впрыск влаги в количестве 3-5% от расхода топлива, что по аналогии с вводом рециркулирующих газов уменьшает максимальную температуру в зоне горения. По сравнению с обычным сжиганием газа и мазута данный метод позволяет на 10% подавить образование NO_X. Кроме того, впрыск влаги в топку эффективен не только для подавления оксидов азота, но и для уменьшения образования оксида углерода, углеводородов и сажистых частиц вследствие увеличения их скорости выгорания за счет повышения концентраций радикалов Н и ОН в реакционной зоне.

Снижение температуры подогрева и уменьшение избытка воздуха в топке котлоагрегата также несколько сокращают образование NO_X как за счет уменьшения температурного уровня в зоне горения, так и за счет падения концентрации свободного кислорода.

Радикальным способом подавления образования оксидов азота является организация многоступенчатого сжигания топлива. В отличие от традиционного (одноступенчатого) сжигания топливо сжигают в несколько ступеней, подводя на каждой ступени только часть воздуха, необходимого для горения. В котельной практике иногда применяют двухступенчатое сжигание топлива, а в некоторых случаях - трех- и многоступенчатое (если позволяет объем пространства в топочной камере, необходимого для завершения выгорания топлива). Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации котлов свидетельствует о возможности в 1,5-2,0 раза уменьшить концентрацию NO_X в продуктах сгорания при организации двухступенчатого сжигания (по сравнению с обычным сжиганием топлива). Сущность данного метода заключается в том, что в первичную зону горения подается воздуха меньше, чем необходимо теоретически, т.е. a₁, < 1 (a₁ = 0,85…0,95), а во вторичную зону - с некоторым избытком: a₁₁ > 1 (a₁₁ = 1,3…1,35). В результате разбавления продуктами сгорания последующее горение протекает при более низкой температуре, вследствие чего во вторичной зоне горения оксиды азота фактически не образуются. Конструктивно метод двухступенчатого сжигания топлива можно осуществить в котельных агрегатах с двухъярусным расположением горелок на высоте топочной камеры. При этом практически не требуется существенной реконструкции котла, связанной с дополнительными затратами

В настоящее время для котлоагрегатов, работающих на газе и мазуте, созданы специальные конструкции горелок двухступенчатого сжигания топлива с целью получения растянутого по длине топочной камеры факела, что обеспечивает значительное снижение температурного уровня в топке и соответственно сокращение образования оксидов азота. Внедрение подобных горелок в большинстве случаев не требует существенной реконструкции схем подачи воздуха и топлива на котлоагрегате.

Конструкция горелки надежна в эксплуатации и относится к числу малотоксичных топливосжигающих устройств вследствие периодического изменения соотношения первичного и вторичного воздуха, что обеспечивает подавление образования оксидов азота.

Перечисленные теплотехнические способы при комплексном их использовании могут существенно снизить образование оксидов азота в топке.

Выбор приоритетных методов сокращения выхода NO_X из котлоагрегатов должен определяться в каждом конкретном случае не только технико-экономическими соображениями, но и конструктивными особенностями котельных агрегатов. Описаны случаи, когда мероприятия, успешно внедренные на одном котле, оказались совершенно непригодными на котлоагрегате с другой конструкцией топочной камеры или при изменении некоторых характеристик сжигаемого топлива. Есть способы, эффективно подавляющие образование NO_X в котлах с большим топочным объемом, которые в то же время неприемлемы для котлоагрегатов с малыми топками. Так, например, для котлов конструкции «Универсал» и других с небольшими по объему топочными камерами практически недопустим метод рециркуляции дымовых газов, поскольку наряду с подавлением оксидов азота резко возрастают выбросы оксида углерода, сажи и углеводородов. В подобных котлах целесообразно применение методов интенсивного охлаждения факела путем дополнительного экранирования топки, рассредоточения фронта горения, т.е. использования в котлоагрегатах большого числа маломощных горелок взамен одной горелки высокой теплопроизводительности, а также путем секционирования топки двухсветными экранами. Сущность последнего метода заключается в интенсификации теплообмена в топках котлов, что уменьшает время протекания реакции окисления азота в зоне горения за счет увеличения скорости охлаждения продуктов горения.

3. Пункты наблюдений за загрязнением атмосферы

Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах изложены в ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосферы. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов». Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на постах. Постом наблюдения является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами.

Устанавливаются посты наблюдений 3 категорий:

- стационарные

- маршрутные

- передвижные (подфакельные).

Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха, когда невозможно или нецелесообразно установить стационарный пост или необходимо более детально изучить состояние загрязнения воздуха в отдельных районах.

Передвижной (подфакелышй) пост предназначен для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника промышленных выбросов.

Помимо наблюдений в городах ведутся наблюдения за пределами урбанизированных территорий, в том числе и в заповедниках, которые позволяют оценить фоновое загрязнение, возникающее в результате переноса поллютантов атмосферными потоками, а по отдельным станциям-естественное фоновое содержание веществ в атмосфере.

Регулярные наблюдения на стационарных постах проводятся по одной из 4 программ наблюдений:

а) полной (П) - предназначенной для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях, наблюдения выполняются непрерывно (автоматическими устройствами) или дискретно не менее 4 раз при обязательном отборе в 1, 7, 13, 19 час;

б) неполной (НП) - с целью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13,19 час;

в) сокращенной (СС) - с целью получения информации только о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 час;

г) суточной (С) - для получения информации о среднесуточной концентрации, проводится путем непрерывного суточного отбора проб и не позволяет получать разовые значения концентрации.

Одновременно с отбором проб воздуха определяют следующие метеорологические параметры:

- направление и скорость ветра,

- температуру воздуха,

- состояние погоды и подстилающей поверхности.

В период неблагоприятных метеоусловий, сопровождающихся значительным возрастанием примесей до высокого уровня загрязнения, проводят наблюдения через каждые 3 часа. Реальность, однако, может вносить существенные коррективы: ненадежная работа приборов и нерадивость персонала, а также многочисленные реорганизации и сокращения персонала фактически сводят на нет указанные программы. [1]

4. Радиоактивное загрязнение атмосферы

Радиационные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однако есть такие местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить дозу в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение атмосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение атмосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерного топливам Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселения тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осадков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством новые серьезные проблемы. [3]

5. Правовые аспекты охраны атмосферы

атмосфера загрязнение котельный

Атмосферный воздух представляет собой элемент окружающей природной среды, жизненно важный для биологических организмов, включая людей, который служит защитой от космических излучений, поддерживает определенный тепловой баланс на планете, определяет климат и т.д. Наряду с экологическими функциями атмосферный воздух выполняет важнейшие экономические функции, так как выступает незаменимым элементом производственных процессов, энергетической, транспортной и другой деятельности человека.

Интенсивное развитие промышленности, рост городов, увеличение количества транспортных средств, активное освоение околоземного пространства приводят к изменению газового состава атмосферы, накоплению различных видов загрязнений (пылевого, химического, электромагнитного, радиационного, шумового и др.), разрушению озонового слоя атмосферы, нарушению ее естественного баланса.

Все это наносит ощутимый вред экономике, здоровью людей, природной среде и вызывает необходимость регулирования антропогенного воздействия на атмосферный воздух.

Правовое регулирование отношений в сфере охраны атмосферного воздуха осуществляется Федеральными Законами «Об охране атмосферного воздуха» 1999 г., «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» 1999 г., «О радиационной безопасности населения» 1996 г., Законом РСФСР «Об охране окружающей природной среды» 1991 г., а также рядом подзаконных актов - Положениями о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха, о государственном учете вредного воздействия на атмосферный воздух, о Межведомственной комиссии по охране озонового слоя и др. Российская Федерация является участником нескольких международных соглашений по вопросам охраны атмосферы, например, Международной Венской конвенции об охране озонового слоя, Конвенции ООН об изменении климата, Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Важные положения об охране атмосферного воздуха содержатся в нормативных актах, регулирующих использование и охрану земель, лесов, вод, недр и других природных ресурсов, а также в уголовном, административном, гражданском и иных отраслях законодательства.

В силу своих естественных свойств атмосферный воздух в настоящее время не рассматривается в качестве объекта присвоения, поэтому отношения собственности по поводу атмосферного воздуха, а также процесс его экономического использования не регулируется законодательством. Экологическое право обеспечивает лишь его охрану от вредных воздействий.

Объектом правовой охраны является атмосферный воздух, то есть воздух во внешней, открытой среде. Охрана воздуха производственных, административных и иных помещений осуществляется нормами трудового и других отраслей законодательства.

Правовая охрана атмосферного воздуха представляет собой систему закрепленных законом мер, направленных на сохранение в чистоте и улучшение состояния атмосферного воздуха, предотвращение и снижение вредных химических, физических, биологических и других воздействий на атмосферу, вызывающих неблагоприятные последствия для населения, народного хозяйства, растительного и животного мира (ст. 1 Закона РСФСР об охране атмосферного воздуха).

Своеобразие охраны атмосферного воздуха заключается в том, что она достигается, с одной стороны, через охрану других природных объектов (лесов, вод), влияющих на ее состояние, а с другой стороны, - путем регулирования хозяйственного воздействия на атмосферу.

Первый способ охраны реализуется посредством обеспечения правового режима лесов и вод, установленного соответствующим законодательством^*. Законом об охране атмосферного воздуха регулируются вопросы осуществления хозяйственной и иной деятельности, оказывающей влияние на состояние атмосферы.

Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха имеет своей задачей обеспечение соблюдения всеми государственными органами, предприятиями, учреждениями, организациями и гражданами мероприятий по охране атмосферного воздуха, условий вредного воздействия на атмосферу, а также иных правил, установленных законодательством об охране атмосферного воздуха (ст. 24 Закона об охране атмосферного воздуха).

Он осуществляется государственными органами санитарно-эпидемиологического надзора, органами по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок, органами безопасности дорожного движения, охраны окружающей среды и др.

Содержание правовой охраны атмосферного воздуха составляет комплекс мер, основными среди которых являются учет, контроль, установление нормативов в сфере охраны атмосферного воздуха, обеспечение выполнения экологических требований источниками вредного воздействия на атмосферный воздух, а также организация территории населенных пунктов, промышленных зон с учетом норм и правил охраны атмосферного воздуха. [4]

Список литературы

1. Киселёв В.Н. Основы экологии: Учебное пособие // Минск: Университет, 2000.

2. Электронный сайт Учеба - Легко, лекция по экологии. http://ucheba-legko.ru/lections/viewlection/ekologiya/biogeohimiya/ji

3. Яблоков, А.В. Уровни охраны живой природы. / А.В. Яблоков - М.: Наука, 2013. - 174 с.

Размещено на Allbest.ru