Методи захисту повітряного басейну

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір, як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, усе більше орних земель вибуває з економіки, так на них будуються міста і заводи. Людині доводиться все більше втручатися в господарство біосфери - тієї частини нашої планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити декілька найбільш істотних процесів, кожний з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Особливо гострою проблема забруднення атмосфери стала в другій половині XX в., Тобто в період науково-технічної революції, яка характеризується надзвичайно високими темпами зростання промислового виробництва, виробленням і споживанням електроенергії, випуском і використанням у великій кількості транспортних засобів. Розвиток сучасної економічної бази міст супроводжується підвищенням концентрації, кооперування, комбінування, інтенсифікації виробничого процесу промислових підприємств.

Наслідком стрімкого зростання виробництва, що характеризується багатовідхідними технологіями, є забруднення атмосфери. Масштаби забруднення дуже значні: надходження техногенної теплової енергії в атмосферу 8 Вт/год. Це дає середню для земної поверхні щільність тепловиділення, що дорівнює 0,016% усієї поглинається сонячної енергії. Викиди вуглекислого газу -20 млрд. т/рік (приблизно 0,7% вуглекислого газу, що міститься в атмосфері). Викиди двоокису сірки-200 млн. т/рік (більш ніж у два рази перевищує природне надходження в атмосферу сірки у формі газоподібних сполук). Викид фреонів - 1 млн. т/рік, викид свинцю - 0,4 млн. т/рік, більш ніж на два порядки перевищує надходження з природного джерел. За останні сто років викиди вуглекислого газу в атмосферу зросли в 20 разів.

Антропогенне забруднення атмосфери становить лише 0,5 % від загального забруднення природними явищами (пилові бурі, виверження вулканів, лісові пожежі тощо), але саме цей тип забруднення має найнегативніший вплив на навколишнє середовище. Це зумовлене в першу чергу тим, що забруднюючі речовини з атмосферного повітря найпоширеніші та випадають у різні середовища.

Крім того, людина споживає за добу і в цілому за життя в об'ємному відношення повітря набагато більше, ніж води та їжі. На сьогодні забруднення атмосфери шкідливими для здоров'я та стану довкілля речовинами досягло загрозливих масштабів.

1. Оцінка стану повітряного басейну

Оцінка стану повітряного басейну, перш за все, включає визначення потенційної небезпеки його забруднення в залежності від природнокліматичних факторів конкретної території міста чи району, що визначають здатність атмосфери розсіювати і адсорбувати шкідливі домішки. Це залежить від характеру турбулентного обміну і швидкості вітру, наявності туманів, рельєфу місцевості та інших факторів. Несприятливий характер розсіювання шкідливих речовин спостерігається, зокрема, при настанні температурних інверсій. Інверсії являють собою такий стан атмосфери, при якому температура в приземному шарі повітря зростає, а не падає, як це буває в звичайних умовах. При цьому нижня менш нагріта поверхню інверсійного шару внаслідок більшої щільності, відіграє роль екрана, від якого факел забруднюючих речовин відбивається до землі і розповсюджується на великі відстані.

Значне підвищення рівня забруднення повітряного басейну, як правило, спостерігається при застою повітря (поєднання слабких вітрів з приземному інверсіями температури) і штилі (низькі швидкості вітру в градації від 0 до 1 м/с). Такі метеорологічні умови характерні, наприклад, для районів гірських долин, де має місце скупчення більш щільного і холодного повітря в приземному шарі, часто спостерігається висока стійкість стану повітряних мас. У разі розташування в долинах промислових підприємств з шкідливими викидами, створюються небезпечні умови забруднення атмосфери. Позитивну роль в очищенні атмосфери грають інтенсивне перемішування повітряних мас, яке може складатися на тлі підвищених швидкостей вітру та інших факторів, а також опади, що забезпечують вимивання домішок з атмосфери.

Поєднання метеорологічних параметрів, що обумовлюють той чи інший рівень забруднення повітряного басейну (концентрації домішок у приземному шарі повітря) для джерел з фіксованими параметрами викидів прийнято характеризувати величиною так званого «потенціалу забруднення повітря» (ПЗА)

У процесі оцінки забруднення повітряного басейну міста визначаються: основні джерела шкідливих викидів в повітряний басейн (промислові та енергетичні об'єкти, автотранспорт) та їх характеристики; райони міста з рівнем забруднення атмосферного повітря понад нормативний; соціально-економічна оцінка рівня забруднення атмосфери.

Для характеристики основних джерел шкідливих викидів у повітряний басейн за даними інвентаризації (форми статистичної звітності «2ТП-повітря») визначається кількісний та якісний склад шкідливих викидів, розраховується річний валовий викид всіх шкідливих речовин промисловими, енергетичними і транспортними джерелами в цілому по місту, дається ретроспективний аналіз викидів за 5-10 років.

Оцінка забруднення атмосферного повітря міста та його окремих районів базується на розрахункових методах визначення концентрації шкідливих речовин та їх сполук у приземному шарі атмосферного повітря і встановлення ареалів їх розповсюдження на території, що прилягає до джерел викидів. При оцінці забруднення атмосфери на розрахунковий термін враховуються не тільки кількість викидаються шкідливих речовин при існуючих обсягах промислового виробництва, а й передбачуваний зростання його потужностей і обсягів, можливі варіанти очищення, дані про зміну соціально-економічних показників та інфраструктури міста чи району. В останні роки широко використовуються уніфіковані програми розрахунку забруднення атмосфери (УПРЗА), наприклад, програми типу «ефір», які дозволяють описати внесок у забруднення до 1000 і більше джерел забруднення.

Результати забруднення повітряного басейну, отриманим на ЕОМ, являють собою ізолінії рівних концентрацій окремих речовин або груп. Шляхом графічного поєднання схем розподілу концентрацій окремих речовин або груп на території міста складається підсумкова карта районування міських територій за забруднення повітряного басейну. Такі карти виконуються на опорною схемою міста в масштабі 1:25000. На карті виділяють території з наднормативним рівнем забруднення, а також показують місця розташування основних джерел шкідливих викидів.

Рівні забруднення повітряного басейну в ході проведення розрахунків можуть бути описані або в натуральних показниках-концентраціях шкідливих речовин (мг/м3), або в нормованих показники, які характеризують кратність перевищення ГДК. Оскільки на окремих ділянках території міста концентрації шкідливих речовин можуть у кілька разів перевищувати нормативи ГДК, запроваджують додаткову оцінку забруднення за ступенями небезпеки для здоров'я населення. Використовується умовний індекс «Р», що характеризує ступінь небезпеки забруднення для одного компонента або для суми шкідливих речовин з урахуванням кратності перевищення ГДК та класу небезпеки речовини.

Пріоритет в області розробки гранично допустимих концентрацій у повітрі належить СРСР. ГДК - такі концентрації, які на людину і її потомство прямого або непрямого впливу, не погіршують їх працездатності, самопочуття, а також санітарно-побутових умов життя людей. Узагальнення всієї інформації з ГДК, одержуваної усіма відомствами, здійснюється в ГГО - Головною Геофізичної Обсерваторії. Щоб за результатами спостережень визначити значення повітря, виміряні значення концентрацій порівнюють з максимальної разової гранично допустимої концентрацією і визначають число випадків, коли були перевищені ГДК, а також у скільки разів найбільше значення було вище ГДК. Середнє значення концентрації за місяць або за рік порівнюється з ГДК тривалої дії- среднеустойчівой ГДК. Стан забруднення повітря декількома речовинами, спостережувані в атмосфері міста, оцінюється за допомогою комплексного показника - індексу забруднення атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідні значення ГДК і середні концентрації різних речовин за допомогою нескладних розрахунків приводять до величини концентрацій сірчистого ангідриду, а потім підсумовують.

Ступінь забруднення повітря основними забруднюючими речовинами знаходиться в прямій залежності від промислового розвитку міста. Найбільші максимальні концентрації характерні для міст з чисельністю населення понад 500 тис. жителів. Забруднення повітря специфічними речовинами залежить від виду промисловості, розвинутої у місті. Якщо у великому місті розміщені підприємства декількох галузей промисловості, то створюється дуже високий рівень забруднення повітря, однак проблема зниження викидів багатьох специфічних речовин дотепер залишається невирішеною.

Результатом оцінки може з'явитися виділення на території міста зон з «допустимим »,« слабким »,« поміркованим »і« сильним »рівнем забрудненням. При визначенні чинників, які обумовлюють той чи інший стан атмосферного повітря, беруться до уваги особливості планування та забудови міста в цілому і його окремих елементів(орієнтація та профілі вулиць, що формують аераційний режим на міській території, вплив відкритих, забудованих і озеленених просторів на характер руху і турбулентний режим повітряних потоків та ін.)

1.1 Законодавча база

Законодавчі заходи регулюють суспільні відносини у використанні та відтворенні природних ресурсів, здійснюють екологічну політику уряду, спрямовану на попередження забруднення повітряного басейну шкідливими речовинами і захист здоров'я населення. Законодавчі заходи забезпечують гармонійний розвиток фізичних і духовних сил, високий рівень працездатності і активне довголіття кожного члена суспільства, попереджають захворюваність і знижують її, ліквідують чинники та умови, які негативно впливають на здоров'я населення.

Законодавство складається з актів, затверджених державними органами. Ретроспективний аналіз даних літератури свідчить про те, що в 1273 р. англійський парламент прийняв закон про заборону використання вугілля як забруднювача атмосферного повітря. У Росії в 1883 р. вперше вийшло положення "Про дозвіл і устаткуванні приватних заводів, мануфактурних, фабричних та інших установ у м. Санкт-Петербурзі", в якому була зроблена спроба класифікувати промислові підприємства на три категорії залежно від завданої шкоди атмосферному повітрю. А в 1913 р.

В нашій країні Управління головного лікарського інспектора підготувало законопроект "Про санітарну охорону повітря, води і ґрунту", а також "Положення про санітарну охорону повітря від забруднення димом". Але основні принципи законодавства в галузі охорони атмосферного повітря були сформульовані в період організації Народного комісаріату охорони здоров'я в 1918 р. У 1929-1930 рр.. почали проводити наукові дослідження з гігієни атмосферного повітря і був організований трест "Газоочистка з проектування газоочисних споруд та їх впровадження на підприємствах".

У 1947 р. прийняті "Санітарні норми проектування промислових підприємств". У цьому документі вперше були визначені вимоги до вибору земельної ділянки під будівництво промислових підприємств і встановлено розміри СЗЗ залежно від класу їх небезпеки. У 1949 р. вийшла постанова Ради Міністрів "Про заходи боротьби з забрудненням атмосферного повітря і поліпшення санітарно-гігієнічних умов населених місць", відповідно до якого вперше заборонялося затвердження проектів будівництва, реконструкції промислових підприємств, які не передбачають санітарно-технічних заходів.

У 1969 р. були затверджені "Основи законодавства СРСР і союзних республік про охорону здоров'я", а в 1973 р. постановою Ради Міністрів - "Положення про державний санітарний нагляд" № 361, в якому визначено мету , завдання і права санітарно-епідеміологічної служби. В Україні в 1971 р. Верховною Радою був прийнятий закон про охорону здоров'я, а в 1973 р. МОЗ України затвердило наказ № 517 "0 державний санітарний нагляд в Україні". 25.06.1980 р. був прийнятий "Закон про охорону атмосферного повітря", відповідно до якого на санітарно-епідеміологічну службу було покладено контроль за виконанням санітарно-гігієнічних норм і правил у цій галузі.

Відповідно до постанови Верховної Ради України від 24.08.1991 р. "Про проголошення незалежності України" та прийняттям "Акта проголошення незалежності України" санітарно-епідеміологічна служба України у своїй діяльності керується такими законодавчими документами, в Зокрема Конституцією України (прийнятої на V сесії Верховної Ради України 28.06.1996 р.).Повновладдя народу України в галузі охорони навколишнього природного середовища та використання природних ресурсів реалізується на підставі Конституції України. Відповідно до ст. 13, земля, її надра, атмосферне повітря, водні та інші природні ресурси, які знаходяться в межах території України, є об'єктами права власності українського народу. У ст. 16 підкреслюється, що екологічна безпека і підтримання екологічної рівноваги, збереження генофонду українського народу є обов'язком держави.

1.07.1991 р. прийнятий закон України "Про охорону навколишнього природного середовища", який визначає правові, економічні та соціальні основи організації охорони навколишнього природного середовища в інтересах нинішнього і майбутніх поколінь. Згідно ст. 52 цього документа підприємства, установи, організації та громадяни зобов'язані дотримуватися правил транспортування, зберігання і застосування засобів захисту рослин, стимуляторів їх росту, мінеральних добрив, токсичних хімічних речовин з тим, щоб не допустити забруднення ними навколишнього природного середовища. При створенні нових хімічних препаратів і речовин, інших потенційно небезпечних для навколишнього середовища субстанцій повинні розроблятися і затверджуватися МОЗ України допустимі рівні вмісту цих речовин у об'єктах навколишнього природного середовища, методи визначення їх залишкової кількості та утилізації після використання.

У ст. 53 вказується, що виробництво і використання нових штамів мікроорганізмів та інших біологічно активних речовин дозволяється лише після проведення комплексних досліджень їх впливу на здоров'я людей і навколишнє природне середовище при узгодженні з МОЗ України. У ст. 55 підкреслюється, що підприємства, установи, організації та громадяни повинні вживати ефективних заходів щодо зменшення обсягів утворення та знешкодження, переробки, безпечного складування або захоронення виробничих, побутових, інших відходів. Ст. 68 передбачає дисциплінарну, адміністративну, цивільну і кримінальну відповідальність за порушення законодавства про охорону навколишнього природного середовища.

19.11.1992 р. постановою Верховної Ради України були затверджені "Основи законодавства України про охорону здоров'я", які спрямовані на забезпечення гармонійного розвитку фізичних і духовних сил, високої працездатності і довголітнього активного життя громадян, усунення факторів, негативно впливають на їх здоров'я, попередження хвороб і зниження захворюваності, інвалідності та смертності, поліпшення спадковості. Санітарно-епідеміологічне благополуччя територій і населених пунктів України забезпечує система державних стимулів, дотримання санітарно-гігієнічних і санітарно-протиепідемічних правил і норм та організація державного санітарного нагляду.

16.10.1992 р. був введений в дію Закон України "Про охорону атмосферного повітря", який спрямований на збереження та відновлення природного стану атмосферного повітря, створення сприятливих умов для життєдіяльності, забезпечення екологічної безпеки та попередження несприятливого впливу атмосферного повітря на здоров'я людей та навколишнє природне середовище. Цей закон визначає правові та організаційні основи та екологічні вимоги в галузі охорони атмосферного повітря.

24.02.1994 р. був введений в дію Закон України "Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення". Згідно ст. 19, якість атмосферного повітря в населених пунктах, на території підприємств, закладів, організацій та інших об'єктів повинно відповідати санітарним нормам. Підприємства зобов'язані вживати належних заходів щодо попередження забруднення атмосферного повітря та усунення його причин. Разом з зазначеними вище законодавчими документами санепідслужба при здійсненні попереджувального і поточного державного санітарного нагляду керується інструктивними, нормативно-методичними матеріалами, а саме:

1) ДБН 360-92 "Планування і забудова міських і сільських поселень";

2) ГОСТ 17.2.3.01-86 "Правила контролю якості повітря населених пунктів";

3) ОНД-86 "Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, які містяться у викидах підприємств";

4) "Державні санітарні правила планування та забудови населених пунктів" (затверджені наказом № 173 МОЗ України від 19.06.1996 р.;

5) "Державні санітарні правила охорони атмосферного повітря населених місць" (від забруднення хімічними та біологічними речовинами) - ДСП-201-97.

9.02.1995 р. Верховна Рада України прийняла закон "Про екологічну експертизу", який спрямований на попередження несприятливого впливу антропогенної діяльності на стан навколишнього природного середовища і здоров'я людей, а також оцінку ступеня еколого-гігієнічної безпеки господарської діяльності та еколого-гігієнічної ситуації на окремих територіях та об'єктах. В області профілактичної медицини законом визначено такі завдання: встановлення відповідності об'єктів експертизи вимогам санітарних норм; оцінка впливу їх діяльності на популяційному-ве здоров'я і ефективність заходів з охорони здоров'я населення. Головним принципом експертизи є гарантування безпечного для життя і здоров'я людей навколишнього природного середовища.

1.2 Джерела забруднення

Забруднення атмосферного повітря і води, яке розпочалося у великих містах і промислових центрах, поступово стало набувати регіонального характеру. Для місцевостей, розміщених поблизу великих промислових центрів, особливо чорної й кольорової металургії, характерний високий рівень забруднення повітря, води і ґрунту речовинами, які викидають промислові підприємства. В багатьох містах, де розміщені великі металургійні заводи, в приґрунтових шарах повітря концентрація сірчанистого ангідриду часто перевищує санітарну норму, значні викиди окислів азоту, двоокису вуглецю, сірководню, важких металів.

Забруднення атмосфери з центрів концентрації поширюється на розміщені поблизу їх масиви сільськогосподарських культур і населені пункти, що негативно впливає на продуктивність рослин і умови життя сільського населення.

Ще більше охоплюються території промисловими забрудненнями при випаданні «кислотних дощів». «Якщо сьогодні йде дощ, то це означає, що з неба падає майже чиста кислота»,-- з гіркотою констатував X. Грегор із Служби охорони природи Берліна.

Повітряний басейн не має меж, маси повітря рухаються в різних напрямах на великі відстані. Отже, забруднення повітряного, а звідси і водного басейнів перетворюється в глобальну проблему сучасності. Антропогенний вплив вносить дисонанс в атмосферні процеси, а деякі речовини, що потрапляють у повітря (свинець, ртуть, сірка, миш'як тощо), порушують його природний стан, що в свою чергу негативно впливає на здоров'я людини, сільськогосподарську і природну рослинність і навіть клімат планети.

Нині вже проводиться розрахунок економічних втрат від забруднення навколишнього середовища. Наприклад, у зоні дії підприємств кольорової металургії урожайність пшениці на 40--60%, а вміст білка в зерні -- на 25--30% нижчі, ніж за її межами.

Атмосферне повітря належить до категорії невичерпних ресурсів, однак господарська діяльність людини впливає на атмосферу і змінює склад повітря. Ці зміни можуть бути настільки суттєвими, що виникає потреба охорони повітряного басейну.

Атмосфера являє собою повітряну оболонку земної кулі, яка складається із суміші різних газів. Вміст азоту в повітрі -- 78,08%, кисню -- 20,9, аргону -- 0,93, вуглекислого газу -- 0,03%. На частку інших газів (неон, гелій, ксенон, родон тощо) припадає приблизно 0,01%.

Для життєдіяльності людини повітря найбільш необхідне. Без їжі людина може жити 5 тижнів, без води -- 5 днів, без повітря -- 5 хв. Для нормальної життєдіяльності людей важливо не тільки наявність повітря, але і його певна чистота. Однак, починаючи з XIX ст., в міру розвитку промисловості, енергетики, транспорту газова рівновага в атмосфері починає порушуватися, в першу чергу, неухильно збільшується вміст вуглекислого газу, а кисню -- зменшується. Процес, який порушує стабільність вмісту вуглекислого газу в повітряному середовищі, є, головним чином, спалювання різного виду палива.

Підраховано, що на спалювання різного виду палива за рік витрачається 23% кисню, що утворюється при фотосинтезі. Відомий приклад, який ілюструє інтенсивність витрати кисню: реактивний лайнер, перелітаючи за 8 годин з Європи в Америку, витрачає його 50--75 т, така кількість кисню виробляється за той же час на території 25--50 тис. га лісу.

Збільшення вмісту в атмосфері молекулярного і зв'язаного азоту відбувається в основному за рахунок щорічного надходження в повітряне середовище окислів азоту, що утворюються при спалюванні мінерального палива в теплових двигунах, а також молекулярного азоту в процесі денітрифікації хімічних добрив у ґрунтах. У країнах з розвинутою промисловістю щорічно викидається в атмосферу близько 50 млн. тонн окислів азоту.

Крім газового забруднення, спостерігається неухильне «запилення» повітряного середовища -- збагачення його аерозолями. За останні 30 років запиленість атмосфери зросла в десятки разів за рахунок дисперсних забруднювачів антропогенного походження. Маса аерозолів, яка надходить протягом року в атмосферу внаслідок діяльності людини, становить від 1 до 6 млн. т, що в середньому дорівнює 10--20% загальної кількості аерозольних часток, які потрапляють у повітряне середовище. Основні джерела забруднення атмосфери аерозолем -- газопилові викиди промислових підприємств і вихлопні гази автомобілів. До складу аерозолю входять сполуки азоту, сульфати, свинець, цинк, миш'як, ртуть, фтор, мідь, молібден, марганець.

До особливого виду забруднювачів належать радіоактивні речовини, які надходять в атмосферу з димовими газами теплових електростанцій, при газопилових викидах деяких виробництв, при аварійних випадках, на атомних електростанціях, експериментах з ядерною зброєю. В атмосфері радіоактивні речовини знаходяться протягом 3--9 років, у тропосфері -- декілька місяців і повертаються вони на Землю в основному з атмосферними опадами.

Масштаби локальних забруднень атмосфери газоподібними продуктами і аерозолем залежать від маси викидів у повітряне середовище забруднювачів, їх фізичних і хімічних властивостей, режимів викидів, а також метеорологічних умов і топографії місцевості. Забруднювачі у повітряному середовищі розподіляються так: над промисловими районами -- 87%, над містами -- 12,9, над сільською місцевістю і над океанами -- 0,1%.

Внаслідок природних процесів в атмосферу надходить протягом року близько 70 млрд. т CO2; при спалюванні твердого, рідкого і газоподібного палива додатково утворюється ще близько 15 млрд. т CO2, внаслідок чого його вміст в атмосфері досить інтенсивно зростає. Встановлено, що за 100 років (з 1860 р. по 1960 р.) вміст CO2 в атмосферному повітрі зріс від 0,027 до 0,032; за 10 наступних років концентрація CO2 збільшилася приблизно до 0,033% і нині перевищує 0,034%, зростаючи на 2--4 десятитисячних відсотки за рік. У XXI ст. можна чекати збільшення надходження CO2 в атмосферу на 80%.

Підвищення концентрації CO2 в атмосфері може, на думку багатьох вчених, викликати глобальні зміни клімату Землі у зв'язку з так званим парниковим ефектом повітряної оболонки планети. Суть цього ефекту полягає у тому, що повітря, збагачене CO2 добре пропускає сонячну радіацію і в той же час затримує довгохвильове теплове випромінювання Землі. Відбите земною поверхнею сонячне світло (інфрачервоне випромінювання) поглинається в тропосфері і нижніх шарах стратосфери, призводячи до підвищення їх температури. Розрахунковим шляхом було встановлено, що збільшення вмісту CO2 в атмосфері вже нині повинно підвищити глобальну температуру повітря на поверхні Землі в середньому на 0,3--0,4°С. Температура повітря до 2010 р. за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 0,5°С, що призведе до танення полярних льодів, підняття рівня океанів, катастрофічного затоплення великих регіонів земної поверхні.

Підраховано, якщо фреони в атмосферу будуть надходити з такою інтенсивністю, як до 1995 р., то до початку наступного століття концентрація озону в стратосфері знизиться на 10%, внаслідок чого ультрафіолетове випромінювання буде шкідливо впливати на живий світ.

Одним з наслідків збільшеного запилення атмосферного повітря є інтенсивне танення гірських вікових снігів і льодовиків через осідаючий на них пил, який знижує здатність снігів відбивати сонячну радіацію.

Концентрація забруднення антропогенного характеру в місцях їх надходження в атмосферу може бути надто значною. Внаслідок цього в повітряному середовищі утворюються вогнища дуже забрудненого повітря, яке негативно (у великих масштабах) впливає на природу і продуктивність сільськогосподарських культур.

Основними джерелами вогнищових забруднень атмосфери є газопилові викиди підприємств хімічної, металургійної й машинобудівної промисловостей, теплових електростанцій і транспортних засобів.

Всі викиди можна розподілити на такі групи: сполуки сірки (сірчаний ангідрид, сірководень, органічні сполуки); сполуки азоту (аміак, окиси азоту); сполуки вуглецю (окис і двоокис вуглецю, ціанисті сполуки); галлоїди і їх похідні (хлор, фтор, бром, їх сполуки); отруйні аерозолі -- дим, пар і туман (пар і туман сірчаної, азотної, соляної кислот, ртуті, органічних сполук, радіоактивний пил тощо). Найбільш масовими викидами є окиси сірки та інші сірковмісні сполуки, окиси азоту і сполуки вуглецю.

У промислових газах є три групи сірчаних сполук -- кисневі (сірчанистий і сірчаний ангідриди), водневі (сірководень), органічні (сірковуглець, сірко-окис вуглецю, меркаптани тощо). Металургійні, хімічні й енергетичні підприємства є найбільш великими джерелами викиду сполук сірки. В Україні валові викиди сірчанистого ангідриду становлять 20 млн. т за рік.

Одним з головних джерел забруднення повітряного середовища є окиси азоту, які викидаються в атмосферу різними підприємствами, що виробляють, наприклад, азотну й сірчану кислоти, суперфосфат, аміачну селітру, нітроамофос та інші добрива на основі азотної кислоти, а також ті, що застосовують процеси нітрування органічних сполук і при вибухових роботах. Такі підприємства викидають в атмосферу понад 150 млн. м3 окисів азоту за рік.

Негативний вплив двоокису азоту на живі організми помітний при концентрації його навіть 0,008 мг/л.

Окиси азоту знищують рослинність. Встановлено, що в лісі в'яз живе до 300, липа -- до 150 років, а на вулицях міст -- відповідно 45 і 50 років.

Наявність підприємств, що виділяють шкідливі викиди, навіть при високій ефективності очисних установок (до 97-98%) істотно впливає на стан атмосферного повітря міст. У сільській місцевості забруднення атмосфери в 10 разів, а в промислових містах в 150 разів вище, ніж над океаном. Вогнища яскраво вираженого забруднення пов'язані з зонами промислових районів великих міст і міських агломерацій.

Основні джерела забруднення - енергетичні установки, промислові виробництва, транспорт (особливо автомобільний), комунально-побутовий сектор, сільське господарство. Значимість тих чи інших джерел забруднення повітря різна в різних країнах і містах, вона змінюється від рівня науково-технічного прогресу, в стратегії розвитку техніки і природи, рівня благоустрою населених місць і багатьох інших соціально-економічних факторів.

До числа основних промислових джерел забруднення відносяться підприємства чорної і кольорової металургії, комплекси хімічних, нафто - і сланцеперерабативающіх підприємств з виробництва будівельних матеріалів. Оскільки на сучасному етапі розвиток процесів урбанізації за великим промисловим виробництвом зберігається визначальна роль основного містоутворюючого фактора, проблема забруднення атмосфери - одна з основних проблем охорони навколишнього середовища.

Забруднення повітря має різноманітні шкідливі наслідки.

1.3 Наслідки забруднення

Історія світового охорони здоров'я налічує кілька катастрофічних випадків, пов'язаних із забрудненням повітря. Так, у грудні 1930 р. в долині річки Маас (Бельгія), де зосереджено багато промислових підприємств, спостерігалися сильні тумани при безвітрі. Вже на третій день після такої погоди у населення виникли масові ураження дихальних шляхів з десятками (близько 60) смертельних випадків.

У жовтні 1948 р. в районі Донора (Пенсільванія, США), також при повному штилі, забруднення атмосфери металургійними промисловими підприємствами призвело до серйозних захворювань дихальних шляхів у більшого числа жителів цього району, причому в деяких випадках зі смертельним результатом.

У грудні 1952 р. така ж ситуація склалася в районі Лондона, де в результаті токсичного туману число смертей за два тижні грудня на 4000 перевищила звичайні показники.

Всі ці факти показують, яке важливе значення має боротьба з забрудненням атмосферного повітря, особливо якщо воно супроводжується виділенням шкідливих для людського організму забруднюючих речовин.

Пил, дим і газ знижують напруженість прямої сонячної радіації і, що особливо важливо, зменшують кількість ультрафіолетових променів, які є найбільш цінними в сонячному спектрі.

Серйозні наслідки можуть бути від забруднення атмосферного повітря фреонами. Під час викидів і випаровування в атмосферу щорічно надходить близько 0,8 млн. т фреонів. Встановлено, що протягом року їх вміст у повітряному. середовищі збільшується майже на 10%. Основні негативні наслідки забруднення ними атмосфери -- розклад озону.

Забруднення атмосфери знижує продуктивність і плідність домашніх і диких тварин і птахів. Випадаючи на грунт і водойми, шкідливі домішки, забруднюючи атмосферу, ведуть до знищення рослинності. Під дією атмосферного забруднення відбувається руйнування будівель та споруд, пам'яток історії, архітектури, культури і мистецтва (металеві конструкції підвищеної піддаються корозії, багато будівельних матеріалів руйнуються). У багатьох промислово розвинених районах економічний збиток від забруднення навколишнього середовища становить 3 -5% валового національного продукту.

Вихлопні гази дають одну третю вуглекислого газу, що викидається в повітря, сприяють утворенню парникового ефекту, який викликає глобальне потепління. Летючі органічні речовини, такі як поліароматичні вуглеводні та бензол, спонукають утворення смогів. Викиди вуглеводнів є наслідком не повного згорання палива. Це можуть бути гази чи тверді частинки. Бензол (що потрапляє у атмосферу з вихлопами та випарами з бензобаків та бензоколонок під час заправки автомобілів) може викликати рак легенів та респіраторні захворювання.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, цей газ настільки небезпечний, що для нього не існує норм гранично допустимої концентрації. Окиси азоту з повітряними масами переміщуються на значні відстані і, з'єднуючись із сіркою, випадають у вигляді кислотних дощів, забруднюючи земляні угіддя, водойми, руйнуючи різні забудови. Окиси азоту можуть також з'єднуватись з твердими частинками не повністю згорівшого палива та угарним газом, утворюючи фотохімічний смог. Спільна реакція вуглеводородів, кисню та окисів азоту на сонячне випромінювання приводять до утворення озону.

Фотохімічний смог (видима не озброєним оком туманність їдких газів, характерна для таких крупних міст, як Лос-Анджелес та Мехіко) формується в результаті дії сонячного ультрафіолетового випромінювання на вуглеводороди та окиси азоту. Через температурні інверсії (коли поверх землі повітря більш холодне ніж в вище лежачих шарах) смог висить над містом і не розсіюється. Дослідження в США показали, що під час смогів астматики частіше страждають від нападів і потрапляють до лікарень.

Спалювання вугілля на теплових електростанціях супроводжується викидами диму, який містить двоокис сірки та окис азоту. Окрім згаданих вище наслідків, двоокис сірки може викликати звужування дихальних шляхів та загострює різні хвороби. В процесі виробництва пластмас у атмосферу попадають хлорофторвуглець, які руйнують її озоновий шар. Відрізняючись великою стійкістю, ці гази спроможні накопичуватись і зберігатися в атмосфері до 100 років. Тому, не дивлячись на спроби скоротити викиди, ми ще довго будемо відчувати на собі негативний вплив вже того хлорофторвуглецю, який накопичився у атмосфері.

Спалювання органічного палива, а також знищення лісів приводить до нагромадження в атмосфері великої кількості вуглекислого газу. За останні 120 років зміст цього газу в повітрі збільшилося на 17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці або парнику: він вільно пропускає до поверхні Землі сонячні промені, але втримує тепло нагрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. По підрахунках учених, у найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1,5 - 2 С.

Якщо людство не зменшить кількість забруднень атмосфери, і глобальна температура буде збільшуватися й далі, як це має місце протягом останніх 20 років, те дуже швидко клімат стане тепліше, ніж у який-небудь час на Землі за останні 100 000 років. Це викличе активне прискорення глобальної екологічної кризи.

При спалюванні великої кількості побутового сміття, яке постійно накопичується, виникає дим, у якому знаходяться діоксини. Речовини, які використовуються у хімчистці, містять перхлоретилен, який було внесено спеціалістами до списку "шкідливих для здоров'я забруднювачів повітря", які мають канцерогенні властивості.

Через постійне збільшення забруднення повітря збільшились випадки госпіталізації хворих з астмою. Збільшується захворюваність астмою та іншими респіраторними захворюваннями серед дітей, погіршується стан людей похилого віку, вагітних жінок, людей із захворюваннями серця та легень. Дійшло навіть до того, що лікарі їм радять інколи не виходити на прогулянки.

2. Заходи щодо зниження забруднення повітряного басейну

Захист повітряного басейну від забруднення - система заходів, що направляє на зниження забрудненості шкідливими домішками навколишнього атмосферного повітря і вентиляцію, повітря виробництв, товариств, та житлових приміщень. Сукупність фізичних процесів, що визначають вибір і оптимізацію технічного рішення по очищенню повітря і забезпечення заданих мікрокліматичних умов у приміщеннях, визначають повітряний, тепловий, вологісний, пиловий і газовий режими будівлі.

Захист повітряного середовища включає комплекс технічних й адміністративних мір, прямо або побічно спрямованих на припинення або принаймні зменшення зростаючого забруднення атмосфери, що є наслідком промислового розвитку. Територіально-технологічні проблеми включають як питання місця розташування джерел забруднення атмосфери, так й обмеження або усунення ряду негативних ефектів. В загальному можна виділити декілька точок зору щодо зниження забруднення повітряного басейну:

· законодавча (адміністративні міри);

· організаційна й контролююча;

· прогностична зі створенням проектів, програм і планів;

· економічна з одержанням додаткових економічних ефектів;

· наукова, проведення досліджень і розробок;

· випробування н виміру;

· реалізація, включаючи виробництво продукція й виготовлення установок;

· практичне використання й експлуатація;

· стандартизація й уніфікація.

Пошук оптимальних рішень по обмеженню забруднення атмосфери даним джерелом інтенсифікувався паралельно з ростом рівня технічних знань і промисловим розвитком, - розроблений ряд спеціальних заходів щодо захисту атмосфери. Додання дослідженням із захисту атмосфери цілеспрямованого характеру повинне включати боротьбу проти її забруднення, особливо промислового, а також від транспортних засобів й інших джерел.

Захист атмосфери не може бути успішної при однобічних і половинчастих мірах, спрямованих проти конкретних джерел забруднення. Найкращі результати можуть бути отримані лише при об'єктивному, багатобічному підході до визначення причин забруднення атмосфери, внеску окремих джерел і виявленню реальних можливостей обмеження цих викидів.

У міських і промислових конгломератах, де є значні концентрації малих і більших джерел забруднюючих речовин, лише комплексний підхід може привести до встановлення прийнятного рівня забруднення атмосфери при сполученні оптимальних економічних і технологічних умов. Виходячи із цих положень необхідне незалежне джерело інформації, що розташовував би відомостями не тільки про ступінь забруднення атмосфери, але й видах технологічних й адміністративних мір.

Окремі області досліджень по захисту атмосфери часто групуються в список відповідно до рангу процесів, що приводять до її забруднення:

· Джерела викидів (місце розташування джерел, застосовуване сировина й методи його переробки, а також технологічні процеси).

· Збір і накопичення забруднюючих речовин (твердих, рідких і газоподібних).

· Визначення й контроль за викидами (методи, прилади, технології).

· Атмосферні процеси (відстань від димових труб, перенос на далекі відстані, хімічні перетворення забруднюючих речовин в атмосфері, розрахунок очікуваного забруднення й складання прогнозів, оптимізація висоти димових труб).

· Фіксація викидів (методи, прилади, стаціонарні й мобільні заміри, крапки вимірів, сітки вимірів).

· Вплив забрудненої атмосфери на людей, тварин, рослини, будови, матеріали й т. д.

· Комплексний захист атмосфери в сполученні із захистом НС

Одним з методів зниження темпів забруднення атмосфери - це очистка палива, а зокрема бензину від шкідливих домішок, таких як свинець, який ушкоджує головний мозок дітей. Правила, введені у 1960-70-х роках в Лос-Анджелесі з метою боротьби з нафтохімічним смогом, включає в себе вимогу облаштувати всі автомобілі каталітичними нейтралізаторами вихлопних газів. Але у 1980-х роках здійснення цієї програми уповільнилося, я кількість автомобілів продовжувала зростати.

З метою п'ятикратного зменшення забруднення повітря в наступні 20 років у 1989 році в місті ввели нові правила. Фірмам радили, щоб їх службовці по черзі підвозили один одного на роботу. Добре сприймається перехід на чотирьохденний робочий тиждень та роботу на дому. Передбачається поступовий перехід автомобілів з бензину на більш екологічно чисте паливо. Місцеві промислові підприємства також мають знизити викиди в атмосферу.

Зменшення об'ємів та очистка викидів. Щоб зменшити викиди в атмосферу у розвинених країнах повсякчасно встановлюються системи контролю викидів продуктів згорання, не дивлячись на велику вартість таких систем. Посилюється контроль над вмістом вихлопних газів, за перевищення норм накладається штраф. Дає результати установка очисних споруд на електростанціях та інших промислових підприємствах. Введення технології десульфуризації димового газу на ТЕС, які працюють на вугіллі, дозволяють значно скоротити вміст двоокису сірки у димі. Комбіноване використання тепла та енергії на промислових підприємствах означає, що тепло, замість того, щоб "йти на вітер" і розсіюватися в атмосфері, буде обігрівати приміщення.

Установка каталітичних нейтралізаторів на бензинових автомобільних двигунах дозволить зменшити об'єми викидів у атмосферу оксидів азоту, угарного газу та вуглеводнів більш ніж на 75%.

Необхідність залучати у виробництво більш ефективних і екологічно безпечних технологій визнають зараз у всьому світі. Важливо також вдосконалювати конструкцію автомобільних двигунів і скорочувати число особистого транспорту на дорогах.

Вирішення проблем глобального і локального поліпшення повітряного середовища полягає у всесвітньому збільшенні зеленого покриву планети, у відновленні, відтворенні лісів, забезпеченні сприятливих умов для життєдіяльності фітопланктону в океанах; в озелененні міст, промислових підприємств, населених пунктів і автомобільних трас.

Зменшення промислових викидів в атмосферу забезпечує такий комплекс заходів: концентрація виробництва електричної і теплової (для міст) енергії на великих електростанціях з досконалою технологією очищення газів, що відходять від шкідливих компонентів, і попереднім вилученням з мінерального палива небажаних домішок (наприклад, сульфідів з вугілля); вдосконалення технології промислового виробництва з максимальною утилізацією паро-пилогазових відходів, які викидаються в атмосферу, встановлення фільтрів та іншого обладнання, що знижує чи нейтралізує викиди у повітряне середовище, впровадження виробництв із замкненим циклом; зниження забруднення повітряного басейну автомобільним транспортом шляхом поліпшення технічного обслуговування автомобілів, застосування нейтралізаторів, вдосконалення конструкції двигунів, використання нових видів палива і малотоксичних присадок до них, виробництва газобалонних автомобілів; зниження запилення атмосфери переведенням ТЕЦ на рідке паливо і газ; при проектуванні промислових підприємств встановлення обов'язкових санітарно-захисних зон; поліпшення конструкцій очисних споруд; серед різних установок для очищення повітря найбільш досконалі електрофільтри, ефективність яких досягає 99,9%; у великих містах здійснення контролю за якістю повітря.

Розроблені ГДК (гранично допустимі концентрації) того чи іншого елемента в атмосфері, затверджені для 446 шкідливих речовин і десятків їх комбінацій. Встановлені не лише ГДК, але й гранично допустимі викиди (ГДВ) для всіх основних промислових підприємств.

При оцінці стану атмосфери нині користуються прийнятим ще в 1980 р. законом «Про охорону атмосферного повітря», стосовно якого регламентуються газові викиди в атмосферу. В розвиток цього закону тепер вводять картку для всіх джерел забруднення атмосферного повітря.

Для визначення стану забруднення атмосфери проводять аналіз таких показників: фонове забруднення (місячне і річне); кількість і типи джерел забруднення (крапкові, лінійні, майданчикові тощо), в тому числі з очисними спорудами; сумарна кількість викидів -- твердих, газоподібних, рідких, кількість очисних споруд і забезпеченість ними підприємств і джерел забруднення; обсяги викидів, що надходять на очищення, і ступінь очищення; розміщення викидів, що пройшли очищення, в атмосфері, утилізованих, виловлених і знешкоджених; викиди транспорту, обсяги і розміщення по території, місця і час найбільшої концентрації; простежується динаміка забруднення атмосфери за певний період; проводиться аналіз викидів в атмосферу по компонентах (тверді частки, окис вуглецю, окиси азоту, вуглеводню тощо), по видах джерел; місцеві й загальнозабруднюючі.

У цьому ж законі визначено комплекс заходів по охороні чистоти повітря, в усіх сферах суспільного життя -- розміщенні, проектуванні, будівництві й введенні в експлуатацію підприємств, очисних споруд, при впровадженні винаходів, розробці корисних копалин і інших об'єктів, що впливають на стан атмосферного повітря. Тут же є вимоги по регулюванню гранично допустимих концентрацій забруднюючих речовин.

3. Техніка захисту повітряного басейну

3.1 Організація санітарно-захисних зон

Об'єкти, що є джерелами виділення в навколишнє середовище шкідливих речовин, варто відокремлювати від житлової забудови санітарно-захисною зоною (СЗЗ) розміри нормативної СЗЗ до границі житлової забудови встановлюють залежності від потужності підприємства, особливостей технологічного процесу виробництва, характеру і кількості виділюваних в атмосферу шкідливих і з неприємним запахом речовин. Відповідно до санітарної класифікації промислових підприємств розміри санітарно-захисних зон встановлюються в межах від 50 до 3000 м у залежності від класу небезпеки підприємства.

Підприємства з технологічними процесами, що не приводять до виділення в атмосферу забруднюючих речовин, допускається розміщати в межах житлових районів.

СЗЗ не можна розглядати як резервну територію і використовувати її для розширення промислової площадки. На території СЗЗ допускається розміщення об'єктів більш низького класу шкідливості, чим основне виробництво, -- складів, гаражів, автостоянок і т.д.

Розмір СЗЗ до границі житлової забудови варто встановлювати

-- для підприємств із технологічними процесами, що є джерелами забруднення атмосферного повітря безпосередньо від джерела забруднення(труби, шахти, аераційні ліхтарі будинків, місця навантаження --розвантаження сировини);

-- для підприємств із технологічними процесами, що є джерелами шуму, вібрації, електромагнітних хвиль, радіочастот -- від будинків, споруджень і площадок, де встановлене це устаткування;

-- для електростанцій, котелень -- від димарів.

Територія СЗЗ повинна бути упоряджена й озеленена. При проектуванні благоустрою СЗЗ необхідно зберігати існуючі зелені насадження. З боку селитерної території слід передбачати смугу деревинно-чагарникових насаджень шириною не менш 50 м, а при ширині зони до 100 м -- не менш 20 м.

Поблизу підприємств із великою кількістю викидів шкідливих речовин санітарно-захисна зона формується у виді аеродинамічної системи, що складає з зелених захисних смуг і відкритих просторів між ними. Смуги доцільно розміщати під кутом 80--90° до основного напрямку вітру. При цьому зона провітрюється по численних каналах у горизонтальному напрямку. Завихрення повітря за смугами сприяє утворенню висхідних потоків і розсіюванню викидів у найбільш високих шарах атмосфери. Одночасно захисні смуги і газонні покриття затримують пил і аерозолі, поглинають шкідливі гази.

Розміри СЗЗ уточнюються при розрахунках розсіювання пилогазових викидів і можуть виявитися більше чи менше нормативних. Якщо розрахунковий розмір СЗЗ більше нормативного, то приймаються міри для зниження обсягу пилогазових викидів розмір СЗЗ установлюється відповідно до розрахункового.

При перебуванні промислового підприємства усередині жилої забудови і неможливості забезпечити дотримання розмірів СЗЗ відповідно донормативів необхідно забезпечити ступінь очищення пилогазових викидів до рівня ГДК на границі підприємства.

Отримані з розрахунку розміри СЗЗ повинні уточнюватися для різних напрямків вітру в залежності від результатів розрахунку забруднення атмосфери і середньорічної рози вітрів району розташування підприємства по формулі:

l=L0 p/p0

де l -- розрахунковий розмір СЗЗ, м; L0 -- розрахунковий розмір ділянки місцевості в даному напрямку, де концентрація речовин (з обліком фонової) перевищує ПДК с.з., м ; р -- середньорічна повторюваність напрямку вітрів розглянутого румба, %; p0 -- повторюваність напрямків вітрів одного румба при круговій троянді вітрів, %. Наприклад, при восьми румбовій троянді вітрів p0= 100/8 = 12.5%

3.2 Архітектурно-планувальні заходи

До архітектурно-планувального відносяться заходи, зв'язані з вибором площадки для будівництва промислового підприємства, взаємним розташуванням підприємства і житлових кварталів, взаємним розташуванням цехів підприємства, пристроєм зелених зон.

Промисловий об'єкт повинний бути розташований на рівному, піднесеному, добре провітрюваному місці.

Площадка житлової забудови повинна бути розміщена нижче підприємства (Н<Н,), у противному випадку перевага високих труб для розсіювання шкідливих викидів зводиться на немає.

Джерела забруднення атмосфери бажано розташовувати за рисою населених пунктів і з підвітряної сторони від житлових масивів по середній троянді вітрів теплого періоду року, щоб викиди неслися убік від житлових кварталів.

Відстань між виробничими будинками при видаленні шкідливих речовин через аераційні ліхтарі повинне бути більше восьми висот перед віддаленого будинку, якщо воно широке (/ >8Ь), і десяти, якщо воно вузьке (/ >10п). У цьому випадку забруднюючі речовини не будуть накопичуватися в межкорпусній зоні.

Цехи, що виділяють найбільшу кількість забруднюючих речовин, варто розташовувати на краю виробничої території з боку, протилежної житловому масиву.

Розташування цехів повинне бути таким, щоб при напрямку вітру убік житлових кварталів їхні викиди не поєднувалися.

Важливе місце займають методи фітомеліорації з використанням зелених насаджень, залісення і задерніння територій.

Зелені насадження є ефективними біофільтрами. При проходженні запиленого повітря через крони дерев і чагарників, а також через трав'янисту рослинність він очищається від пилу завдяки осадженню аерозольних часток на поверхні листів і стебел рослин.

Крім того, зелені насадження можуть поглинати і газоподібні домішки Наприклад, 10 кг листів дерева (у перерахуванні на суху масу) за період із травня по вересень поглинають наступне кількість сірчистого газу: тополя -- 180 м, липа -- 100 м, береза -- 90 р., клен -- 20--30 р. Для лісостепу поглинальна здатність зелених насаджень складає 700--1000 кг/га. У районах, де випадає більша кількість опадів, поглинальна здатність зелених насаджень зростає.

Якщо концентрація забруднюючих речовин перевищує гранично припустиму, вона стає шкідливої для життєдіяльності рослин і може привести до їх загибелі. Найбільше газостійкі дерева -- акація, дуб, верба, клен.

3.3 Інженерно-організаційні заходи

Основні види інженерно-організаційних заходів полягають у наступному.

Зниження інтенсивності й організація руху автотранспорту. Для цього ведеться будівництво об'їзних і окружних доріг навколо міст і населених пунктів, пристрій розв'язок перетинань доріг на різних рівнях, організація на основних міських магістралях руху за типом “зелена хвиля”.

Збільшення висоти димарів. Чим вище труба, тим краще розсіювання пилогазових викидів в атмосфері. Якщо димар висотою 100 м дозволяє розсіювати шкідливі речовини в радіусі до 20 км, то труба висотою 250 м збільшує радіус розсіювання до 75 км. Найвищий у світі димар висотою більш 400 м побудований на мідно-нікелевому комбінаті в Садбері в Канаді.

Зі збільшенням висоти труби різко зростає її вартість, тому на практиці не рекомендується будівництво труб більш 150 м.

Підвищення швидкості руху газів у димарі. Це сприяє збільшенню початкового підйому викидів, поліпшенню умов їхнього розсіювання. З іншого боку, при цьому зростає гідравлічний опір димаря і відповідно питомі енерговитрати на транспортування газів.