Меры и мероприятия по защите атмосферного воздуха от загрязнения. Способы очистки газообразных выбросов.

Главные маршрута снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, использование экологически надежных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.

Очистные фильтры являются главным путем борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется способом пропускания их посредством разнообразные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, паров и газов.

Эффективность вакантной должности очистных сооружений различна и зависит как от физико-химических свойств загрязнителей, скажем и от совершенства применяемых путей и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке -- до 95 -- 98% и тонкой -- 99% и ранее.

Очистка промышленных отходов не лишь предохраняет атмосферу от загрязнений, хотя и дает дополнительное сырье и при- были предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и по- лучение дополнительно большинства тысяч тонн дешевой серной кислоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружения- ми улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода -- 98% выше терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов выручки в год.

Решить проблему покровительства атмосферы лишь при помощи очистных сооружений невозможно. Нужно использование комплекса мероприятий, и прежде в целом внедрение безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, в случае если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются новыми звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, -- это будущее промышленности, отличный метод сохранения чистоты окружающей среды.

Всего на всего из средств предохранения атмосферы от загрязнения-- переход на употребление свежих экологически надежных источников энергии. Так например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, употребление гелиоустановок и ветряных двигателей. В 1980-е гг. перспективным источником энергии считались атомные электростанции (АЭС). После Чернобыльской катастрофы объем сторонников более широкого употребления атомной энергии уменьшилось. Данная авария показала, что атомные источники энергии требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А.Л.Яншин, а именно, считает газ, которого в России в перспективе возможно добывать около 300 трлн мз/год.

В качестве частных решений охраны воздуха от выхлопных га- зов автомобилей возможно указать на установку фильтров и дожигающих устройств, замену добавок, содержащих свинец, организацию движения транспорта, которая уменьшит и исключит постоянную смену режимов вакантного места двигателей (дорожные развязки, расширение дорожного полотна, строительство переходов и т.д.). Кардинально проблема может быть решена при замене двигателей внутреннего сгорания на электрические. Для уменьшения токсических веществ в выхлопных газах автомобилей предлагается за- мена бензина свежими видами горючего, к примеру смесью разнообразных спиртов. Перспективны газобаллонные автомобили. Озеленение городов и промышленных центров: зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72% взвешенных частиц пыли и до 60% диоксида серы. Следовательно в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз менее, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в немалой мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей. Для поддержания чистоты воздуха огромное значение вмещает панировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоя- щей из зеленых насаждений. Нужно учитывать направление главных ветров (розу ветров), рельеф местности и наличие водоемов, располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны лучше размещать вдали от жилых кварталов либо за пределами города.

Правовая защита атмосферы -- реализация конституционных прав населения и норм в экологической сфере привела к существенному расширению базы законодательного регулирования в места защиты атмосферного воздуха. Главными законодательными и другими нормативными правовыми актами, регламентирующими вопросы природоохранной деятельности, служат следующие.

Воздушный кодекс Российской Федерации (19 марта 1997 г.). 3 нем особые требования предъявляются к состоянию полетной техники, регулированию вакансии двигателей для снижения загрязнения атмосферы.

Федеральный закон «Об уничтожении химического оружия»» (2 мая 1997 г.) устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по залогу покровительства окружающей среды.

Уголовный кодекс (январь 1997 г.) содержит ряд статей, касающихся атомной промышленности, имеет определение «экологические преступления».

Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (9 января 1996г.). В целях его реализации Правительством РФ был принят ряд постановлений, которые касаются права размещения радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, их хранения и перевозки.

Федеральный закон «Об употреблении атомной энергии» (21 ноября 1995 г.; в феврале 1997 г. были внесены изменения и дополнения).

В Госкомэкологии России рассмотрено и утверждено немного нормативно-правовых документов, касающихся покровительства атмосферы, в частности по методике расчета выбросов в атмосфера загрязняющих веществ.

ГОСТ (1986) «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и способы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин».

1. Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений.
Защита окружающей среды - это комплексная проблема, требующая усилий учёных и инженеров многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды яв-ляется:
1. Создание безотходных и малоотходных технологий;
2. Совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду;
3. Экологическая экспертиза всех видов производств и промышленной продукции;
4. Замена токсичных отходов на нетоксичные;
5. Замена неутилизируемых отходов на утилизированные;
6. Широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей сре-ды.
В качестве дополнительных средств защиты окружающей среды применяют:
1) аппараты и системы для очистки газовых выбросов от примесей;
2) вынесение промышленных предприятий из крупных городов в малонаселённые рай-оны с непригодными и малопригодными для сельского хозяйства землями;
3) оптимальное расположение промышленных предприятий с учётом топографии мест-ности и розы ветров;
4) установление санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий;
5) рациональную планировку городской застройки обеспечивающую оптимальные ус-ловия для человека и растений;
6) организацию движения транспорта с целью уменьшения выброса токсичных веществ в зонах жилой застройки;
7) организацию контроля за качеством окружающей среды.
Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учётом аэроклиматической характеристики и рельефа местности.
Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хоро-шо продуваемом ветрами.
Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет.
Взаимное расположение предприятий и населённых пунктов определяется по средней розе ветров тёплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выбросов вредных веществ в атмосферу, располагаются за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов.......

^ Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

Адсорбционный — вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости — щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки — необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.
Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.
Каталитический — пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.). Напомним, что катализаторы — это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.
Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционноокислительный метод или каталитическое окисление).
Пока речь шла об очистке промышленных газовых выбросов. Основной вклад в такое загрязнение воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.
Однако в крупных городах главным источником загрязнения воздуха является все-таки не промышленность, а автотранспорт. Сейчас на Земле постоянно функционирует около миллиарда автомобилей. Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова. Даже у совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль. По данным медиков, в домах, стоящих рядом с крупными автомагистралями (до 10 м), жители заболевают раком в 3—4 раза чаще, чем в домах, расположенных хотя бы в 50 м от дороги. Автотранспорт также отравляет водоемы, почву и растения. Как получить экологически чистый автомобиль? Еще более 20 лет назад возникла идея ликвидировать вредные выхлопы еще до выброса их в атмосферу, для чего на пути отработавших газов стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода. В качестве катализаторов используют благородные металлы: платину, палладий и родий. Катализатор наносят на инертную подложку из гофрированной фольги или керамики. Кроме катализаторов, выхлопные газы проходят через фильтры из пенокерамики и пенометалла.
Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов на 80—90%, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70—80%, в них происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с другой — окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды. Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный датчик — зонд.
В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры.
Описанные выше катализаторы и фильтры устанавливают на автомобилях иностранного производства. Разумеется, такие шаги значительно повышают стоимость машин, поэтому цена иномарок в несколько раз превышает стоимость отечественных. Но жесткие экологические требования, введенные в европейских странах, вынуждают производителей идти на эти затраты, поскольку в результате повышается эффективность сохранения чистоты атмосферного воздуха.
Однако любой катализатор не вечен: через определенное время (как правило, 7 лет) его эффективность снижается, и тогда хозяин автомобиля вынужден платить налог за загрязнение воздуха. Именно в этот момент европейский или японский владелец машины и стремится продать ее. Куда? Ну, конечно, в Россию, где присутствует автомобильный дефицит, а автовладельцы не платят налог за загрязнение! Наши отечественные машины пока не оснащают катализаторами и фильтрами, а многочисленные иномарки на наших дорогах, как правило, подержанные, выпущены 7 и более лет назад. Результатом этого является катастрофически грязный воздух в наших городах, что приводит, как мы уже говорили, к повышенному уровню заболеваемости населения.
Каковы же перспективы? Одна из ближайших и реальных — переход от бензинового топлива к газовому. Газ считается экологически более чистым видом топлива по сравнению с нефтяными фракциями, поскольку он лучше выгорает и не дает токсичных выбросов, а только углекислый газ и воду.
Другой выход — оснащение автомобилей дизельными двигателями, дающих экономию горючего в 20—30%; кроме того, в их выбросах практически отсутствует угарный газ и нет соединений свинца. Однако машины с дизельными двигателями необходимо оборудовать еще и сажевыми фильтрами.
В качестве возможного заменителя природного газа, бензина и дизельного топлива часто называют водород, получаемый из воды. При сжигании водород снова превращается в воду. Опытные образцы автомобилей дали хорошие результаты, однако об их повсеместном использовании говорить пока рано: водород очень взрывоопасен, еще не решены технические вопросы методики заправки водородного двигателя и хранения такого топлива внутри автомобиля.
Наконец, одной из реальных перспектив является электромобиль. Пока все варианты этого средства передвижения сильно проигрывают автомобилю: они дают существенно более низкие скорости, довольно тяжелы из-за массивных аккумуляторов, требуют частой подзарядки. Но эти проблемы — чисто технические и вполне решаемы в будущем.
Весьма перспективными для городов, особенно на окраинах, являются и другие транспортные средства на электрической тяге, в частности, скоростные трамваи, пересекающиеся с городскими магистралями на разных уровнях. Строительство для такого трамвая пути, протяженностью в километр, обходится примерно в 10 раз дешевле строительства аналогичного участка линии метрополитена.