Экологическое состояние атмосферного воздуха России

Атмосферный воздух пока еще не считается ресурсом в экономическом смысле слова, т.е. пользование им осуществляется бесплатно.

Тем не менее, он используется в качестве природного ресурса, во-первых, для извлечения большой группы сжатых и сжиженных газов (азот, кислород, аргон, гелий, ксенон, твердая углекислота), а также в качестве приемника загрязняющих веществ промышленных предприятий (ассимиляционный ресурс).

В последнее время решающим фактором, определяющим экологическое состояние атмосферного воздуха, стало его загрязнение.

Под загрязнением атмосферы следует понимать любое изменение ее состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений в экосистемах.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.)

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной деятельности человека – это диоксид серы (SO₂), оксиды азота (NO, NO₂), оксид углерода (CO) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Основная масса указанных газообразных выбросов образуется в результате сжигания органического топлива (нефтепродукты, каменный уголь, природный газ и др.) в теплоэнергетических установках, в двигателях автомобильного, железнодорожного, авиационного, водного транспорта, в ходе других промышленных технологических процессов. В качестве основного газообразного продукта при этом образуется диоксид углерода (углекислый газ, CO₂), но он не относится к загрязняющим веществам, а дополнительно в атмосферу выбрасываются продукты неполного сгорания углерода (CO, сажа, полиароматические соединения), окислы азота в результате реакции окисления при высоких температурах молекулярного азота воздуха, сернистый газ при окислении примесей серы в углеводородном сырье, золы при сжигании угля.

Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, однако именно концентрация главных загрязнителей наиболее часто превышает допустимые уровни во многих городах России.

Схематично выбросы загрязняющих веществ в атмосферу можно представить в виде пирамиды, нижнюю часть и основной объем которой занимают перечисленные выше основные загрязняющие вещества с большой массой выбросов – они характеризуются относительно умеренной токсичностью и, соответственно, достаточно большими значениями допустимых концентраций в атмосферном воздухе (ПДКм.р.: CO - 3; NO₂ - 0,085; SO₂ – 0,5 мг/м³). Следующий уровень со значительно меньшим объемом составляют различные органические и неорганические химические соединения с гораздо большей токсичностью, такие как соединения тяжелых металлов, поллютанты химических производств и т.д. Верхнюю часть пирамиды образуют небольшие объемы супертоксикантов или так называемых сильно действующих ядовитых веществ – это продукты и полупродукты производства многих ядохимикатов, соединения наиболее токсичных тяжелых металлов (например, ртуть и нек. др.), в эту же группу входят многие хлорорганические соединения, в т.ч. так называемые диоксины. Эти соединения чаще всего очень опасны не только и даже не столько по своей острой токсичности, сколько создаваемой угрозой отдаленных последствий (мутагенный и канцерогенный эффекты).

Многие хлорорганические соединения, диоксины, полиароматические канцерогенные соединения в небольших количествах могут образовываться при горении бытовых отходов, мусора, иных органических веществ в которых присутствуют неорганические соединения хлора (примеси обыкновенной поваренной соли, хлорвиниловые синтетические материалы и т.п.). И даже эти небольшие количества, которые трудно зарегистрировать («уловить») современной приборной базой, создают опасные концентрации загрязнителей в приземном слое атмосферы. Костры дачников, сжигание прошлогодней листвы на газонах во время некоторых так называемых «экологических субботников» и прочие мусорные костры пропитывают приземный слой атмосферы ядовитым и опасным дымом. Поэтому Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» запрещает сжигание мусора и иных отходов (пожнивные остатки, строительный мусор и т.п.) в местах, специально для этого не приспособленных, без организации специальной очистки отходящих газов. Административный кодекс РФ предусматривает соответствующее административное наказание за такое самовольное сжигание.

Рассмотрим некоторые условия распространения загрязняющих веществ. Специфика проблем загрязнения окружающей среды конкретного региона во многом обусловлена природно-климатическими условиями. Площадь России 17,1 млн кв.км – это обширное пространство суши, нагретой летом и охлажденной зимой, что определяет характер движения воздушных масс и рассеивания ЗВ. Россия располагается в основном в умеренных и высоких широтах, где господствует западный перенос воздушных масс с Атлантики на материк. В условиях равнинности рельефа морской воздух проникает далеко на восток. Западные ветры и формирующиеся на полярном фронте (граница раздела арктических воздушных масс и воздушных масс умеренных широт) циклоны являются преобладающим типом атмосферной циркуляции над большей частью Европейской и Сибирской равнин, особенно в теплый период года. С циклонами связаны неустойчивость погоды, частые сильные ветры, осадки – все эти факторы содействуют промыванию приземного слоя атмосферного воздуха, выветриванию и рассеиванию (разбавлению) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников. По мере движения на восток западный перенос воздушных масс постепенно ослабевает, влияние Атлантики уменьшается.

Зимой в умеренных и высоких широтах земная поверхность сильно выхолаживается, особенно интенсивно этот процесс протекает над районами Восточной Сибири, удаленными от океанов. Здесь формируется устойчивая зона повышенного давления – мощный Сибирский антициклон, от которого области повышенного давления растекаются в двух направлениях: на северо-восток до Чукотки и на запад через Северный Казахстан на юг Русской равнины (до 50⁰ с.ш.). В области антициклона устанавливается безветренная малооблачная сухая погода, когда отсутствует всякий обмен воздушных масс. Такое состояние атмосферного воздуха называется «неблагоприятными метеорологическими условиями». Загрязняющие вещества при этом рассеиваются слабо и накапливаются в приземном слое атмосферы в концентрациях, превышающих ПДК. Наиболее показателен в этом отношении Кузбасс – здесь высокая концентрация промышленности в условиях замкнутости котловинного рельефа при характерном антициклональном типе погоды создала особо тяжелые условия жизни для населения.

Влияние Тихого океана ограничивается восточным побережьем страны и проявляется преимущественно во время летнего муссона, но распространяется не глубоко, так как препятствием служат горы, идущие вдоль всей восточной окраины азиатской части материка.

Т.о., в районах, где господствуют антициклоны, промышленные и транспортные выбросы должны быть минимальны. Для нашей страны антициклональная погода наиболее типична и зимой и летом для юга Русской равнины, зимой для Восточной Сибири.

В других областях, особенно в крупных городах, при установлении антициклональной погоды предприятия и транспорт должны на этот период резко уменьшать выбросы в атмосферу ЗВ. Это должно быть предусмотрено в проектах нормативов ПДВ (предельно-допустимых выбросов), которые в обязательном порядке разрабатываются для каждого крупного предприятия. Т.е. разрешение на выброс загрязняющих веществ дается предприятиям дифференцированно для обычных метеорологических условий и для неблагоприятных метеорологических условий, в последнем случае существуют проектные мероприятия по сокращению выбросов вплоть до приостановки отдельных производств. Функции оповещения о НМУ входят в компетенцию Центра по метеорологии и мониторингу состояния окружающей среды РФ (Росгидромет).

В циклональном вихре при неустойчивой погоде воздух активно перемешивается, поднимается в верхние слои атмосферы, где и растекается на большие расстояния, что с одной стороны приводит к значительному снижению концентрации в районах, прилегающих к источникам выбросов, с другой стороны к широкому распространению загрязненного воздуха по территории, к росту регионального и межрегионального уровней фонового загрязнения.

Городская среда способствует образованию особой городской циркуляции воздушных масс и созданию теплового колпака, иногда усиливающего загрязнение воздушного бассейна города. Тепловые различия между городом и соседней сельской местностью могут достигать 8⁰ С, при среднем значении 1-4⁰ С. Особенно велика опасноть появления сверхнормативных уровней загрязнения, смога при возникновении так называемых инверсий, когда приземный слой воздуха имеет температуру меньшую (Т_низк.), чем температура вышележащих слоев (Т_выс.), см. следующий рисунок (рис.16.1):

1)

Т _низк

------------------------------ более теплый воздух у поверхности земли

^{условный раздел атмосферных слоев} поднимается наверх, увлекая ЗВ

Т _выс

____________________

земная поверхность

2)

Т _выс выноса загрязненного воздуха в вышележащие

------------------------------ слои не происходит, загрязнение накапливается

^{условный раздел атмосферных слоев} в приземном слое атмосферы

Т _низк

_____________________

земная поверхность

рис.16.1.

С учетом этого архитектурная планировка городов должна учитывать необходимость создания «ветровых коридоров», пропускающих воздушные массы по основным направлениям и выносящих загрязненные потоки из города. Промышленные предприятия должны размещаться на удалении от жилых кварталов с подветренной стороны, чтобы их выбросы в атмосферу не попадали в жилые районы города.

Совокупность природно климатических особенностей, определяющих продуваемость или застойные явления, промываемость атмосферы, т.е. частоту штилей, осадков, ветреной погоды, инверсий и т.п. определяют потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), т.е. подверженность атмосферного воздуха к загрязнению. Дифференциация территории России по данному потенциалу загрязнения отображена на рис. 16.2.

Рис.16.2. Интегральная оценка потенциала загрязнения атмосферы ПЗА по климатическим данным

Согласно официальной статистике, ежегодная величина атмосферных выбросов в России составляет около 50 млн. т. с учетом автотранспортных загрязнений. В действительности же с учетом всех видов выбросов ежегодно в приземный слой атмосферы попадает не менее 75 млн. т загрязняющих веществ.

Один из основных по массе выброса от антропогенных источников в атмосферу – углекислый газ СО₂. Статистикой выбросы углекислого газа в качестве загрязнителя не учитываются. Вместе с кислородом это один из биогенов атмосферы, содержание которых, в основном, контролируется биотой. В ХХ в. наблюдался рост концентрации углекислого газа в атмосфере, доля которого с начала века увеличилась почти на 25%, а за последние 40 лет – 13%. На долю России приходится несколько менее 13% общей массы выбрасываемого в атмосферу углерода (в виде СО₂, около 3 млрд. т углекислоты или порядка 800 млн.т в пересчете на углерод в год), на долю США – более 20%, на долю стран ЕЭС – около 20%,на долю Китая – немногим больше 11%. Таким образом, вклад хозяйства России в возможный тепличный эффект весьма значителен.

Углеводородное загрязнение характерно, прежде всего, для городов, где локализуются нефтехимические комплексы (Уфа, Стерлитамак, Новокуйбышевск, Пермь, Кстово, Кириши, Рязань и др.).

Кроме того, около 2% общей массы выбросов в атмосферу составляют вредные вещества с высокой токсичностью (сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, сероводород и др.).

Газообразные азотосодержащие соединения (NOх, NH₃) содержатся в промышленных выбросах, образующихся при сжигании органического топлива (уголь, бензин, мазут), а также продуцируются анаэробными бактериями. Их ежегодное поступление в атмосферу достаточно велико. Ежегодное поступление в атмосферу соединений азота, образующихся главным образом вследствие деятельности анаэробных микроорганизмов, измеряются величиной, близкой к 5*10⁹т. Однако NH₃ – нестойкое соединение. Оно быстро превращается в различные нитраты, содержащиеся в выпадающих атмосферных осадках. Этим, в частности, объясняется высокое удобряющее свойство талой воды, известное земледельцами. Однако обогащение нитратами выпадающих атмосферных осадков может вызвать евтрофикацию водоемов (лимитирующий фактор для евтрофикации большинства водоемов – фосфаты и нитраты).

Из естественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно поступают сотни миллионов тонн аэрозолей. К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Приводят к образованию в атмосфере аэрозолей и газообразные выбросы (например, SO₂). Хотя время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, их влияние может снизить среднюю температуру воздуха у земной поверхности на 0,1-0,3⁰ С. Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива, либо содержащиеся в промышленных выбросах. Минеральный состав аэрозолей антропогенного происхождения многообразен: оксиды железа и свинца, силикаты. Весьма многочисленный класс загрязняющих веществ представляют твердые частицы: пыль, копоть, сажа. Наиболее мелкие (1-2 мкм) и опасные для здоровья человека частицы пыли, обогащенные сульфатами, свинцом, мышьяком, селеном, кадмием, цинком, свободно проникают в дыхательные пути и оседают в бронхах и легких человека. Именно с мелкими частицами пыли обычно связаны канцерогенные вещества. Наиболее загрязненными именно твердыми частицами пыли являются такие промышленные центры, как Новочеркасск, Нижний Тагил, Каменск-Уральский, Норильск, Магнитогорск, Новокузнецк и др. Они содержатся в выбросах предприятий теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также автомобильного транспорта. Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах, содержит около 20% окиси железа, 15% силикатов и 5%; сажи, а также примеси различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма и т.д.). В выбрасываемых в атмосферу аэрозолях присутствуют также хлор, бром, ртуть, фтор и другие элементы и соединения, опасные для здоровья человека.

Концентрация аэрозолей меняется в весьма широких пределах: от 10⁴мг/м³ в чистой атмосфере до 2*10⁶ мг/м³ в индустриальных районах. Концентрация аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивным автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Среди аэрозолей антропогенного происхождения особую опасность для биосферы представляет свинец. Его концентрация изменяется от 0,000001 мг/м³ в незаселенных районах до 0,0001 мг/м³ для селитебных территорий. Еще более высокие концентрации свинца типичны для городов, где они меняются от 0,001 до 0,03 мг/м^3.

Аэрозоли являются источником загрязнения не только атмосферы, но и стратосферы, оказывают влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы, диффундирующие в стратосфере.

Основной аэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO₂). Несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, он является короткоживущим газом. (4-5 суток). По современным оценкам, на больших высотах выхлопные газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO₂ на 20%. Хотя эта цифра невелика, повышение интенсивности полетов может сказаться на альбедо земной поверхности в сторону его увеличения. Выбросы SO₂ в приземном слое могут увеличить оптическую толщину атмосферы в видимых частях спектра, что приводит к некоторому уменьшению поступления солнечной радиации в приземный слой воздуха. Таким образом климатический эффект выбросов SO₂ противоположен эффекту выбросов СО₂, однако быстрое вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно ослабляет в целом его воздействие на атмосферу и климат. Ежегодное поступление сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается почти в 150 млн.т. В отличии от углекислого газа, сернистый ангидрид в контакте с водным паром переводится в сернистую кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые «кислотные дожди».

На практике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха используют два вида нормативов – это предельно допустимые концентрации: ПДКсс – для оценки осредненных за продолжительный период (от суток до года) концентраций и ПДКмр – для оценки непосредственно измеренных максимальных разовых концентраций (при 20-минутной экспозиции).

Контроль загрязнения атмосферы на территории России осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдений включает 1200 станций и охватывает почти все города с население более 100 тыс. жителей города с крупными промышленными предприятиями.

Максимальные разовые концентрации таких загрязнителей воздуха, как пыль, окись углерода, диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода и т.п., превышают соответствующие ПДКмр более чем для 75% городов, контролируемых по данной примеси. Во многих городах зарегистрировано превышение загрязнений в 5-10 раз и более, при этом часто воздух загрязнен сразу несколькими вредными веществами. К числу городов с наиболее грязной атмосферой относятся Новокузнецк, Череповец, Липецк, Архангельск, Магнитогорск, Омск, Ангарск, Братск, Уфа, Новочеркасск, Нижний Тагил, Красноярск, Москва, Челябинск, Новосибирск, Братск, Норильск, Селенгинск, Барнаул, Салават, Шелехов, Кемерово, Санкт-Петербург., Екатеринбург, Каменск-Уральский и др.

Более 50 млн.человек испытывают воздействие различных вредных веществ, содержащихся в воздухе в концентрациях 10 ПДК, а свыше 60 млн. человек – в концентрациях свыше 5 ПДК, что отражается на рис. 16.3 [1].

Рис. 16.3. Доля населения области (края, республики, округа), подверженного в отдельные годы за период 1988-92 гг. воздействию максимальных разовых концентраций в атмосферном воздухе более 10 ПДК (% от общей численности населения региона)

Сложилась определенная специализация отраслей материального производства в загрязнении атмосферного воздуха страны. Так, около 60% фтористых соединений выбрасывают предприятия цветной металлургии и около 20% – промышленности минеральных удобрений. До 90% выбросов свинца и 45% ртути приходится на долю предприятий цветной металлургии, почти 90% выбросов хлора – на объекты химической промышленности и цветной металлургии. Кроме упомянутых специфических вредных веществ, заводы химической промышленности «поставляют» в атмосферу спирты, ксилол, хлоропрен, бром, йод, синильную кислоту и др.

Существует и неприятная «специализация» городов по характеру получаемых загрязнений. Так, наибольшие выбросы сероуглерода отмечаются в Балаково, Медногорске, Светогорске, Твери; сероводорода – в Коряжме, Сегеже, Усть-Илимске; фтористых соединений - в Красноярске, Братске, Новокузнецке, Краснотурьинске, Ревде; углеводородов – в Новокуйбышевске, Уфе, Кстово, Ангарске, Омске, Волгограде.

В начале 21 века средние за год концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе превышали 1 ПДК в 202 городах России, в которых проживало 64,5 млн. человек.

Проблему загрязнения атмосферы в городах определяют главным образом высокие концентрации взвешенных веществ в 65 городах, бенз(а)пирена в 112 городах, диоксида азота в 100 городах и формальдегида в 103 городах (по состоянию на 2000 г.).

Загрязнение атмосферного воздуха в городах и промышленных центрах, которое оставалось недопустимо высоким даже в период его максимального снижения в результате спада производства, с 2000 г. снова стало опасно усиливаться.

На Европейской территории России (ЕТР) за 2000 г. выпало 2,4 млн. т окисленных серы и азота, из которых 1,4 млн. т (57%) обусловлены трансграничным переносом.

В обмене трансграничными выпадениями окисленной серы России с другими европейскими странами соотношение составило 1:6,2, окисленного азота – 1:3,8, а восстановленного азота – 1:6,5.

Суммарные выпадения свинца на ЕТР за год составляют около 2739 т, кадмия – 87 т, 53% выпадений каждого из этих металлов имели трансграничное происхождение. Суммарные выпадения ртути на ЕТР составили 69 т, в том числе от российских источников – только 3т (5%), а остальные 66 т обусловлены трансграничным загрязнением. Выпадение бенз(а)пирена на ЕТР в объеме около 80т в основном связаны с собственными источниками (66,4т, или 83%).

На загрязнение воздушного бассейна большое влияние оказывает выпадение кислотных соединений. Сегодня сернокислотные и азотные выпадения охватили значительную территорию РФ. Сернокислые выбросы Норильска доносятся сернокислыми дождями до Канады. В районе Норильска сернокислые осадки отравили тундру, озера, животный мир вокруг на многие сотни километров. Кислотные осадки выпадают чаще всего в городах, расположенных в зоне действия предприятий цветной металлургии и химической переработки сернистого газового конденсата, а также на траекториях атмосферного переноса от этих предприятий.

На территорию России кислотные осадки попадают вместе с западным переносом воздушных масс из европейских стран. Особенно много их поступает из Польши, Германии, Чехии и Украины. Наиболее часто кислотные осадки бывают на северо-западе России и в Карелии. В ряде случаев в промышленных регионах в природную среду попадает даже меньше некоторых видов загрязнений, по сравнению с удаленными территориями. Так, в Великобритании и Голландии выпадает лишь около 20% сернистых соединений, выбрасываемых в воздух местными предприятиями, в Германии, Франции и Дании – до 45%. Зато в Швеции и Норвегии сернистых соединений выпадает в два раза больше, чем выбрасывается местными промышленными предприятиями. Очевидно, Скандинавия получает большое количество загрязнений воздушными течениями из других стран Западной Европы. Все европейские страны, кроме России, посредством воздушных течений развеивают большую часть своих загрязняющих веществ на территориях других государств или в акваториях международных вод. То же происходит и в странах Азии. Например, летние муссоны приносят загрязняющие вещества из Японии на территорию российского Дольнего Востока вплоть до Амурской области. Индустриально развитые государства постоянно наращивают свои энергетические мощности. Причем производство энергии происходит преимущественно за счет сжигания ископаемого топлива – угля, нефти, газа, горючих сланцев. В атмосферу попадает большое количестводиоксида углерода. При процессах фотосинтеза определенная его часть изымается из атмосферы и накапливается в органической массе лесов и растительности естественных биоценозов. Но во всех развитых европейских государствах (кроме России), в США и в Японии леса на большей своей площади сведены.

Поэтому минимально приемлемые экологические условия в индустриальных странах пока сохраняются благодаря выносу с их территорий загрязняющих веществ, включая соединения углерода и азота.

Россия весьма существенно отличается от других стран по своим атмосферно – экологическим характеристикам и процессам. Выбросы сернистых и азотистых соединений России составляют лишь 12-15% от их общемировых величин. Кроме того, атмосферные кислоты, образующиеся на территории России, почти полностью выпадают и нейтрализуются в ее пределах. Это обусловлено рядом причин: обширными размерами страны, особенностями ее географического положения, большой площадью лесных массивов, заболоченных земель и болот. В умеренных широтах, в пределах которых находится наша страна, господствует западный перенос воздушных масс. Большинство же промышленных предприятий, крупных городов и мощных тепло- и электростанций находятся на западе, в Европейской части России и на Урале. Отсюда выбросы воздушными течениями переносятся на восток и почти полностью вымываются и оседают над собственной территорией. Обширные леса Сибири и Дальнего Востока аккумулируют в себе большую часть соединений углерода. Летом муссонные потоки воздушных масс направлены на дальневосточные территории России. В результате загрязняющие вещества предприятий и городов Дальнего Востока и Восточной Сибири также остаются преимущественно внутри страны и не выносятся за ее пределы. Зимой почти на всей территории России выпадает снег, который в значительной степени очищает воздух от антропогенных загрязняющих веществ (аэрозолей). Вместе со снегом они накапливаются на земной поверхности, откуда смываются талой водой. Предприятия и города юга Сибири располагаются вдоль границ России. Они окаймлены горами и горными хребтами, которые являются преградой, препятствующей поступлению загрязненного воздуха со стороны России в зарубежные страны. Западные воздушные потоки приносят на территорию России сернистые и азотные соединения из европейских стран, особенно из Польши и Германии, а также из Украины – из Днепровско-Криворожского промышленного района, предприятий Харьковской области и Донбасса. С территории России на Украину подобных веществ поступает крайне мало. В целом со стороны России выносится в 5-8 раз меньше загрязняющих веществ, чем их поступает из-за границы.

Среди крупных экономических районов России по степени загрязнения воздушного бассейна явно выделяется Урал, на долю которого приходится примерно четверть всех загрязнений (твердые вещества, сернистый газ, окись углерода, окись азота, углеводороды и т.д.). Среди субъектов Федерации первенство принадлежит Красноярскому краю, где в качестве наиболее крупного загрязнителя выступает Норильский промышленный район. Далее в порядке убывания следуют: Свердловская, Тюменская, Челябинская, Кемеровская, Вологодская, Иркутская, Оренбургская области и Республика Коми.

Отрасли, в наибольшей степени влияющие на загрязнение атмосферного воздуха – энергетика, черная металлургия, цветная металлургия, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность, химическая промышленность, автомобильный транспорт, железнодорожный транспорт.

Энергетика с учетом процессов добычи, переработки и использования топлива является крупнейшим загрязнителем окружающей среды (более 25%) валовых выбросов. Основными компонентами выбросов являются окислы углерода, серы, азота, нефтепродукты, сажа, с адсорбированными на ней канцерогенными полиароматическими соединениями, при сжигании углей фтористые соединения, примеси мышьяка, двуокиси кремния, ванадий.

Черная металлургия – один из главных источников загрязнения атмосферы. Выброс пыли в расчете на 1т чугуна составляет 4.5 кг, сернистого газа 2,7, марганца – 0,3. Общий вклад черной металлургии составляет 15,8 процента валовых выбросов ЗВ в атмосферу.

Цветная металлургия – доля валовых выбросов 22,5 %, это соединения серы, азота, аэрозоли, содержащие тяжелые и цветные металлы, при получении 1 т алюминия выделяется 47 кг фтора, при этом 65% его попадает в атмосферу и вызывает значительное фторное загрязнение.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность вместе с нефтедобычей дает 14% валовых выбросов и насыщает атмосферу городов наряду с традиционными окислами углерода, серы, азота, нефтепродуктами, стиролом, фенолами, ацетоном и другими органическими соединениями.

Химическая промышленность дает «всего» 2,8% валовых выбросов, но наряду с традиционным набором окислов серы и азота в воздух попадают сероводород, фтористые соединения, хлор и его производные, высокотоксичные ароматические, хлорорганические соединения, включая диоксины.

Автомобильный транспорт. Экологические проблемы урбанизированных территорий обостряются из-за роста количества автотранспорта. В Московской, Санкт-Петербургской, Саратовской, Челябинской, Новосибирской агломерациях автомобилизация достигает 300 машин на 1 тыс. жителей и имеет тенденцию к росту, достигая более 50% от общего объема выбросов ЗВ, а в Москве – 93% валовых выбросов.

В среднем по России примерно 40% общего количества выбросов вредных веществ в атмосферу приходится на автомобильный транспорт (причем 79% здесь составляет оксид углерода, 15% – углеводороды и 6% – окислы азота). Наиболее опасными для здоровья людей являются органические соединения свинца, а также канцерогенные вещества (например, бензапирен, оксиды азота) и т.д. Существенную лепту в загрязнение воздушной среды вносят также речной, железнодорожный и авиационный виды транспорта, однако достоверные и полные статистические данные о такого рода выбросах в стране традиционно отсутствуют.

Россия (в большей степени ЕТР), как и большинство развитых стран мира насыщена развитой сетью оживленных автотрасс, железнодорожных и авиатрасс, линиями электропередач, и трубопроводами. Поэтому загрязнение окружающей среды, связанные с транспортом, распространены по всей территории страны в отличие от выбросов промышленных предприятий, которые, как правило, локальны. От автомобильного транспорта в атмосферный воздух поступают окись углерода, сернистый ангидрид, углеводороды, окислы азота, соединения свинца, сажа, содержащая на себе адсорбированные полиароматические соединения, в частности, бензапирен. Масштабы выбросов ЗВ от автотранспорта, сравнимые с выбросами ЗВ от стационарных источников, особенно в городах, характер выбросов ЗВ в приземный слой атмосферы, повторное загрязнение атмосферного воздуха в результате подъема уже осевшей пыли турбулентными потоками от автотранспорта делают автотранспорт лидирующим фактором в формировании здоровья городского населения.

Регулярно наблюдаются превышения ПДК по оксидам азота, бензолу, толуолу, пыли на автомагистралях, проходящих в зонах жилой застройки во многих регионах России (Краснодарский и Алтайский края, Свердловская, Ростовская, Липецкая, Новосибирская, Тюменская, Кемеровская и др. области.

Независимо от специфики промышленного производства в большинстве городов вблизи автомагистралей фиксируется наличие опасных для здоровья населения кадмия, свинца, селена, в концентрациях, в два и более раз превышающих фоновые. Обогащенная этими соединениями пыль многократно поднимается в воздух при неблагоприятных условиях окружающей среды (пересушенная почва, отсутствие практики уборки городских улиц от пыли и т.д.), кроме того, пыль содержит соединения бария, окислы железа опасные для здоровья окислы кремния (оседают в легких) и др.

В настоящее время Указом Президента запрещено производство и оборот этилированного топлива, следующим шагом необходимо ужесточение нормативов токсичности выхлопных газов, запрет на использование высокосернистого топлива и обязательное внедрение катализаторов дожигания.

Крупный загрязнитель окружающей среды – железнодорожный транспорт, обеспечивающий более ¾ всех грузоперевозок в России. Загрязнение атмосферы связано с выбросами продуктов сгорания топлива, содержащими большое количество сажи с полиароматическими соединениями, мусора, утечками используемых нефтепродуктов, моющих средств и т.п.

Кроме воздействия на атмосферный воздух сеть транспортно-коммуникационной структуры разбивает естественные и приближенные к естественным экосистемы на более мелкие фрагменты, значительно снижая их устойчивость, а также обуславливает большое число погибающих на дорогах животных.

Таким образом, самым неблагоприятным регионом для проживания по качеству атмосферного воздуха является Восточно-Сибирский район (точнее, его крупные промышленные центры), а также ряд других крупных промышленных регионов. Статистические данные по этим регионам отражают наиболее высокие стандартизированные показатели смертности (до 14,9 на 1000 чел.), превышение смертности над рождаемостью, при этом вклад неблагополучной экологической ситуации по атмосферному воздуху в перечисленные социальные показатели неблагополучия оценивается в размере 20-30%.

В зонах наибольшего загрязнения атмосферы около крупных промышленных предприятий происходит увеличение частоты заболеваний органов дыхания, органов чувств, различных аллергических заболеваний примерно в 2-3 раза (по сравнению с фоновыми территориями). Увеличилось распространение рака легких в городах, где расположены предприятия черной металлургии и алюминиевые заводы. У людей, проживающих около автотрасс, под влиянием повышенного шума и других факторов выявляются функциональные изменения слуха, нервной и сердечно-сосудистой систем.

Основные пути экологизации природопользования в части охраны атмосферного воздуха вытекают исходя из характера основных производственных и иных процессов, приводящих к выбросам загрязняющих веществ.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются организованные и неорганизованные выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, процессов строительства, отчасти сельскохозяйственная деятельность.

Организованные выбросы загрязняющих веществ:

1. На предприятиях теплоэнергетического комплекса, как мы уже отмечали, основные выбросы состоят из окиси углерода, оксидов азота и серы, а также взвешенных соединений (зола, сажа), образующихся преимущественно, при сжигании твердого топлива. Для крупных предприятий этой отрасли разработаны специальные технологии по подавлению образования окислов азота, образующихся за счет окисления атмосферного азота при высокой температуре.

Сокращение выбросов окислов серы достигается за счет применения малосернистых сортов угля или нефтепродуктов, за счет предварительного обессеривания нефтепродуктов, перехода на газовое топливо (природный газ).

2. Производственные процессы, связанные с обработкой металлов, дерева, производством, транспортировкой и применением строительных материалов, характеризуются большими объемами образования так называемых взвешенных веществ, токсичность которых зависит от содержания тяжелых металлов, оксидов кремния, адсорбированных полиароматических соединений (пыль, аэрозоли, сажа и т.п.). Системы удаления отработанных газов, содержащих взвешенные вещества, как правило оборудуются различными пылеулавливающими системами с эффективностью очистки 50-99%: пылеосадительные камеры, циклоны, батарейные циклоны, устройства для мокрого пылеулавливания (полые газопромыватели, барботажные и пенные аппараты, циклоны с водяной пленкой, динамические газопромыватели, скоростные газопромыватели–скрубберы Вентури). Так как более половины частиц размером менее 5 мкм перечисленными системами не улавливается, для того чтобы улавливать мелкодисперсную пыль существуют различные фильтры: тканевые, волокнистые, воздушные, зернистые, электрофильтры. Т.о. современный технологический уровень позволяет очищать отходящие газы от взвешенных веществ с очень высокой эффективностью до 99%, вместе с тем, применение совершенных методов очистки является достаточно дорогостоящим мероприятием как по уровню капитальных затрат, так и по уровню постоянных текущих эксплуатационных расходов, поэтому ряд предприятий старается использовать либо дешевое примитивное оборудование, либо, неэффективно используют более совершенное оборудование, экономя на обслуживании, электроэнергии и т.д. Авторы часто наблюдали ситуацию, когда на асфальтобетонных предприятиях некоторых регионов в будние дни из труб идет светлый дым, так как пылегазоулавливающие устройства (ПГУ) включены, и черный дым по выходным дням, так как визита сотрудников инспектирующих организаций в выходные дни опасаться не надо и поэтому энергоемкие ПГУ отключаются. Это очевидный пример. Менее очевидно для обывателя (т.е. рядового гражданина), но не менее регулярно и в ещё больших масштабах это может происходить на многих предприятиях, являющихся основными загрязнителями для разных регионов, в том числе в ночное время суток. Цивилизованные западные страны решают эти проблемы не только за счет более качественной работы инспекторских служб, но и за счет того, что простые граждане имеют доступ к специальным контрольно-аналитическим приборам, а также лучше обеспечены механизмами судебной защиты своих экологических прав.

3. Многочисленные предприятия химической промышленности, лакокрасочные производства, другие предприятия, выбрасывающие разнообразные вредные соединения, как правило, имеют в своем распоряжении ПГУ, позволяющие снижать содержание загрязнителей реагентными и каталитическими методами. При реагентных методах используются процессы:

- химической и физической абсорбции жидкостью, например, в башнях с колпачковыми тарелками или в мокрых центробежных скрубберах и др.;

- адсорбции твердым веществом, такими адсорбентами как активированные угли, силикагель, цеолиты, ионообменные смолы, находящимся в неподвижном состоянии или в виде подвижного («кипящего») слоя.

4. Помимо описанных выше «организованных» источников выброса загрязняющих веществ существует большая группа неорганизованных источников. Это вентиляционные вытяжки из цехов и иных рабочих помещений, щели и неплотное соединение в продуктопроводах, процессы погрузки, разгрузки и транспортировки сыпучих материалов (гравий, песок, цемент, зерно, мука, стружка и т.п.). Например, норма убыли инертных материалов при их погрузке-разгрузке и транспортировке достигает нескольких процентов. Проценты убыли – это пыль и аэрозоли, увлекаемые от мест производства данных технологических операций вместе с загрязненным атмосферным воздухом.

Методы борьбы с загрязняющими веществами от неорганизованных источников включают мероприятия, позволяющие сокращать площади пылящих поверхностей, по увлажнению пылящих поверхностей, применению специальных тентов, экранов, организации специального озеленения в санитарно-защитных зонах предприятий и т.п.

5. Мероприятия по снижению загрязнения атмосферного воздуха выбросами от автотранспорта используют различные методы. Применяются архитектурно-планировочные решения, обеспечивающие достаточную продуваемость прилегающих территорий и рассредоточенность транспортных потоков. Разработаны нейтрализаторы выхлопных газов, позволяющие многократно снизить уровень загрязнения. Дополнительным вкладом в снижение загрязненности воздуха от автотранспорта становится переход на газообразное топливо.

Дата добавления: 2014-11-29