Захист міських територій від НГП. 7 страница

Зменшення рН опадів у першу чергу пов'язано з антропогенним забрудненням атмосфери викидами діоксиду сульфуру та оксидів нітрогену. Результати експериментальних досліджень свідчать про те, що якщо в геохімічно чистих зонах основний внесок у кислотність опадів дає діоксид карбону (близько 80 %), а сумарний внесок сульфатної та нітратної' кислоти становить близько 10 %, то в атмосфері регіону з високим рівнем індустріалізації кислотність опадів на 60 % зумовлена наявністю сульфатної кислоти, на 30%- нітратної, на 5%-соляноїі тільки на2%- діоксидом карбону.

Наприкінці XX ст. з літосфери щорічно видобувалось 150 млн. т сульфуру, при цьому світова антропогенна емісія його становить 93 млн т за рік, з них 80 млн. припадає на сульфуру діоксид, 9 млн т - на аерозольні сульфати і 3 млн т - на сірководень. Внесок антропогенних викидів сульфуру в сумарний його потік з літосфери та океану в атмосферу досяг уже 30 %.

Діоксид сульфуру утворюється як побічний продукт у металургійному виробництві та при спалюванні вугілля й нафти. Наглядним підтвердженням ролі антропогенних джерел надходження SО₂ в атмосферу є анізотропія дії цих джерел у північній та південній півкулі. Згідно з оцінками сучасні викиди діоксиду сульфуру становлять 176,2^.10⁶ т у північній та 11,1 ^.10⁶ т у південній півкулі або 94 % та 6 % відповідно від загальної емісії SО₂.

Основним джерелом антропогенного діоксиду сульфуру в атмосфері залишається енергетика, адже 95 % сульфуру, що міститься у паливі, надходить в атмосферу у вигляді діоксиду. Найінтенсивніші джерела 302 від спалювання природного палива знаходяться у США, Канаді та Центральній Європі. Ці райони займають близько 1 % земної поверхні, але саме на них припадає 80 % антропогенних викидів діоксиду сульфуру від його загального надходження в результаті спалювання вугілля та нафти.

Об'єми викидів SО₂ залишаються великими навіть у промислове розвинених країнах, де введений жорсткий державний контроль та економічні санкції за наднормативні викиди діоксиду сульфуру. У країнах, що розвиваються, промислові підприємства не обладнані установками, які вловлюють цей оксид, через їхню високу вартість. Найбільшою зоною антропогенного забруднення сульфуровмісними сполуками на Україні залишається Донбас.

Оксиди нітрогену надходять у атмосферу в результаті спалювання нітрогеновмісного палива, а також при високотемпературному окисненні азоту повітря в полум'ї. Оцінки антропогенних світових викидів оксидів нітрогену сьогодні досить невизначені й коливаються в межах 40-90 млн т за рік. Серед антропогенних викидів у атмосферу оксидів нітрогену велику роль відіграють теплові електростанції (паливна енергетика). На їхню частку припадає близько 37 % викидів цих оксидів. Але основним джерелом надходженням в атмосферу оксидів нітрогену є автотранспорт. Його внесок оцінюється у 50 % (див. табл. 7). За оцінками американських спеціалістів відносний внесок автотранспорту у викиди оксидів нітрогену останнім часом має тенденцію до зниження внаслідок удосконалення системи контролю автомобільних викидів та збільшення сумарного викиду інших галузей.

Таблиця 7.

Структура антропогенних викидів діоксиду сульфуру та оксидів нітрогену

Джерело	Частка сумарного викиду, %
діоксид сульфуру	оксиди нітрогену
Виробництво тепла та електроенергії
Промисловість
Транспорт

Оскільки земна атмосфера має чітко виражені окиснювальні властивості, то діоксид сульфуру та оксиди нітрогену антропогенного походження поряд з природними сульфур та нітрогеновмісними сполуками, окиснюються до сполук з вищими ступенями окиснення, переважно нітратів та сульфатів. Газофазове окиснення може відбуватись на молекулярному рівні киснем, озоном, пероксоводнем. Проте найефективніше воно проходить за участю вільних радикалів. Оскільки при утворенні радикалів важливими є фотохімічні процеси, то швидкості реакцій газо-фазового окиснення суттєво залежать від часу доби, пори року, географічної широти, наявності хмар тощо.

Крім газофазових реакцій, досить ефективним механізмом виведення діоксиду сульфуру з атмосфери є гетерогенні реакції, що проходять на поверхні твердих тіл, наприклад, аерозолів. Поверхня присутніх в атмосфері частинок попелу й сажі може адсорбувати як молекули SО₂, так і молекули чи радикали окисників. Вони взаємодіють між собою в адсорбованому стані з утворенням сульфатної кислоти. Загальний ефект від гетерогенних реакцій в окисненні діоксиду сульфуру залежить від концентрації твердих частинок, площі їхньої поверхні на одиницю об'єму, вологості повітря та фізико-хімічних властивостей поверхні. Для умов реальної атмосфери над промисловими районами швидкість реакцій гетерогенного окиснення можна вважати рівною 0,01 год, що відповідає часу життя діоксиду сульфуру відносно цих реакцій - 100 год.

Складність та різноманітність механізмів вимивання кислотних оксидів та продуктів їхнього окиснення суттєво утруднюють створення точних моделей цих процесів.

Процес вимивання прийнято умовно розділяти на дві стадії. На першій стадії речовина, що вимивається, або бере участь в утворенні хмарової краплі, будучи ядром конденсації, або захоплюється краплями хмари на тому етапі розвитку, коли вони ще не перетворились на падаючі дощові краплі. Ця стадія визначається як внутрішньохмарове вимивання. На другій стадії речовина захоплюється падаючою краплею дощу на всьому шляху польоту до контакту з поверхнею землі й називається підхмаровим вимиванням.

Для опису загальної ефективності сукупності процесів внутрішньохмарового та підхмарового вимивання часто використовують коефіцієнт вимивання. Він чисельно дорівнює відношенню масової концентрації речовини в дощовій краплі до масової концентрації в навколишньому повітрі. Проте цей коефіцієнт малоінформативний відносно деталей механізмів вимивання, оскільки концентрація речовин в опадах і повітрі визначається, як правило, недалеко від поверхні землі та їхня вертикальна зміна невідома.

Основна частина сульфуру та нітрогену в аерозольній формі представлена такими сполуками, як (NH₄)₂SO₄, Н₂SО₄, (NН₄)НSО₄, NН₄NО₃,. Гігроскопічність цих сполук сульфуру та нітрогену робить частинки, що їх містять, високоефективними хмаровими ядрами конденсації. Середньорічна кількість сульфуровмісних сполук, що вимиваються з атмосфери над Європою, дорівнює 1,1 г/м і становить близько 12^.10⁶ т/рік.

Існують п'ять механізмів, завдяки яким частинка або молекула газу може потрапити в краплю:

- дифузіофорез;

- броунівська дифузія;

- інерційний співудар та захоплення;

- розчинення газу;

- утворення крапель на ядрах конденсації.

Особливий тип забруднення міської атмосфери вперше був відмічений у 1944 р. у Лос-Анджелесі й отримав назву "фотохімічного смогу". На відміну від загальновідомого "лондонського смогу" - густого туману з домішками частинок сажі та оксидів сульфуру - фотохімічний виникає під дією сонячного світла, найчастіше в умовах стійкої статичності атмосфери за низької вологості повітря. Ознакою виникнення смогу може бути поява блакитного туману (імли) і внаслідок цього - погіршення видимості. При цьому спостерігається сильне подразнення слизових оболонок дихальних шляхів і очей. Збереження смого-вої ситуації протягом довгого часу призводить до підвищення кількості захворювань та смертності населення. Особливо сильно смог впливає на дітей та осіб похилого віку. Він негативно діє на рослинність, викликаючи в'янення та загибель листя, посилює корозію металів, руйнування гуми та споруд.

Основними хімічними сполуками, відповідальними за негативну дію смогу, є озон, пероксиацетилнітрат (ПАН) та пероксибензоїлнітрат (ПБН). Саме вони надають фотохімічному смогу окиснювального характеру. У 1952 р. Хааген Сміт припустив, що ці компоненти утворюються під дією сонячного світла з вихлопних газів автомобільного транспорту. В подальшому цю гіпотезу було підтверджено експериментально.

Накопичення озону в тропосфері залежить від співвідношення початкових концентрацій органічних сполук — джерел пероксидних радикалів та оксидів нітрогену. Якщо величина цього співвідношення мала, то швидкість конверсії NО та NO₂ також мала і нітроген монооксид включається в процес руйнування озону за реакцією:

O₃ + NO ® NO₂ + O₂

У разі високого співвідношення озон не буде накопичуватись унаслідок зв'язування NO₂ органічними радикалами та взаємодії озону з вуглеводнями.

Збільшення вмісту ароматичних вуглеводнів має призводити до зниження концентрації та швидкості накопичення озону внаслідок малого виходу пероксидних радикалів та видалення частини оксидів нітрогену у вигляді нітрофенолів. Аналогічний ефект має утворення алкілнітратів та нітритів, пероксиацилнітратів і неорганічних сполук нітрогену, таких як N₂О₅ та НNО₃.

Погіршення видимості під час смогу пов'язане з утворенням аерозольних частинок. Вивчення механізму конверсії газоподібних органічних сполук в аерозолі важливе не тільки для вирішення проблеми смогоутворення. Є всі підстави вважати, що виникнення аерозолів і подальше видалення їх шляхом сухого та мокрого (з атмосферними опадами) осадження є одним з найважливіших шляхів очищення атмосфери. Рівень сучасних знань про механізм цих процесів поки що не відповідає їхній значимості.

Атмосферні органічні аерозолі можуть утворюватись згідно з гомогенним та гетерогенним механізмами. Перший з них полягає у газофазовому окисненні органічних сполук, а інший - у сорбції, каталітичному окисненні та полімеризації на поверхні уже існуючих твердих та рідких аерозолів. На наш погляд, у тропосфері, і особливо в повітрі міст, гомогенні процеси відіграють обмежену роль, оскільки потребують надзвичайно великого пересичення. Відношення тиску пари повинно як мінімум удвоє перевищувати тиск насиченої пари над площинною поверхнею, інакше утворені частинки будуть нестійкими. Такі умови пересичення можуть реалізуватись лише в шлейфах газів підприємств та автотранспорту, і можливо, у верхніх шарах атмосфери, що характеризуються низькою температурою та малим вмістом аерозолів.

Роль озону в атмосфері - захист усього живого від ультрафіолетового випромінювання. У 1971 р. одночасно в наукових журналах з'явились дві статті -американського вченого Гарольда Джонсона та німця Пауля Крутцена, присвячені загрозі шару озону в результаті людської діяльності. Розглядаючи фотохімічні процеси, що відбуваються у стратосфері, автори статей звернули увагу на цикл двох реакцій:

О₃ + NO ® NО₂ + О₂

NО₂ + О ® NO + О₂

Уважно подивившись на дані реакції, зрозуміло, що перед нами гомогенний каталітичний процес

О₃ + О ® O₂+О₂,

де каталізатором виступає NO.

Oстання реакція є однією з визначальних фотохімічних процесів, які впливають на рівноважну концентрацію озону в атмосфері. Зрозуміло, що якщо в результаті людської діяльності кількість нітроген оксидів буде вищою певного рівня, то рівноважна концентрація озону зменшуватиметься. Враховуючи окисний характер земної атмосфери, неважливо, які саме нітроген оксиди (N₂О, NO або NО₂) надходять у атмосферу, тому їх можна позначити умовно NО_x.

Джерелами забруднення атмосфери NО_x є викиди надзвукових стратосферних літаків типу французького "Конкорда", збільшення використання нітритних добрив, які розкладаються з виділенням N₂О, викиди від спалювання промислового палива на теплових електростанціях. Викиди від електростанцій становлять близько 3-4 мегатонн N₂О щороку. У результаті використання нітритних добрив у атмосферу щорічно надходить близько 10 мегатонн N₂О, що становить 25-40 % від природного надходження нітроген (І) оксиду. Дослідження показують, що кількість N₂О в атмосфері зростає щорічно на 0,2 %. Якщо такий темп зростання збережеться, то через 300 років кількість нітроген (І) оксиду подвоїться.

Одним з важливих результатів подальшого вивчення фотохімічного циклу озону стало встановлення того факту, що каталітичний цикл руйнування озону можливий за участю гідроксильних радикалів:

ОН× + О₃ ® НО₂× + О₂

НО₂× + О ® ОН×+ О₂

Закони атмосферної динаміки такі, що перенесення газів повітря через тропопаузу практично не відбувається. Гідроксильний та пероксидний радикали утворюються у стратосфері при фотодисоціації молекул води, котрі потрапляють туди у вигляді хмар, які інколи "пробивають" тропопаузу. Тому концентрація водяної пари у стратосфері досить постійна і на висотах 15-30 км становить 3-4^.10^-6.

У "водневому" циклі руйнування озону можуть брати участь інші гідрогеновмісні сполуки, сімейство яких позначають НО_Х. Людська діяльність збільшує кількість гідрогеновмісних сполук у атмосфері. Викид води відбувається при польотах ракет та стратосферної авіації. Іншим джерелом гідрогеновмісних сполук антропогенного характеру є метан. Антропогенними джерелами метану виступають вугільні шахти (рудний газ), добування нафти та природного газу. За різними оцінками з цих джерел в атмосферу надходить від 16 до 210 мегатонн метану (при загальному надходженні 440-850 мегатонн щороку). Зростання кількості метану в атмосфері в результаті людської діяльності почалось ще у XVIII ст. і наприкінці XX ст. становило 30-40% при щорічному збільшенні 1-2%.

Між сполуками NО_x, НО_x та трьома алотропними видозмінами оксигену (О, О₂ і О₃) у атмосфері можуть відбуватись десятки реакцій, кінцевим етапом яких є наведені вище процеси руйнування озону.

У 1974 р. американські вчені Моліна та Роуленд привернули увагу світової громадськості до можливості протікання каталітичних реакцій руйнування озону під дією сполук хлору типу:

Сl× + О₃ ® СlO + О₂

СlO + О× ® Сl× + О₂

Каталітична активність сполук хлору в циклі руйнування озону в шість разів вища, ніж сполук МО_х. Отже, саме хлорний цикл - найефективніший у процесі руйнування озону і є найбільш реальною загрозою для життя озонового шару.

На відміну від NО_x та НО_x, сполуки СlО_x мають лише антропогенні джерела існування. Головну роль у їх викидах в атмосферу відіграють фреони. Нагадаємо, що фреони - це галогеновуглеводні, які з'явились ще в 1920-х роках під час розвитку холодильної промисловості як замінники аміаку. Далі вони набули широкого застосування у виробництві різних аерозолів (дезодорантів, лаків, інсектицидів), а також в інших областях техніки (змазки, антикорозійні покриття, піно-пласти тощо). Перелік фреонів, що використовуються сьогодні у промисловості, досить довгий і зайняв би багато місця. Тому нагадаємо лише найпоширеніші -це фреони F-11 (СFСl₃), F-12 (СF₂С1₂), F-13В1(СF₃Вr) тощо.

У другій половині ХХ-го ст. спостерігалось величезне зростання виробництва фреонів. За період з 1956 по 1975 рр. промисловий випуск F-11 зріс у 50, а F-12 -у 20 разів. Відповідно швидко зростала й кількість надходження фреонів у атмосферу. Так, з 1950 по 1980 рік викид F-11 зріс у 300 разів, а F-12 - більш ніж у 10 разів.

Hадходження фреонів у атмосферу приблизно дорівнює їхньому світовому виробництву. Ці сполуки досить інертні в умовах тропосфери й повільно дифундують у стратосферу де фотолітичний розклад породжує атомарний хлор, який бере участь у каталітичному циклі руйнування озону.

Отже, у стратосферного озону є три головні вороги - фотохімічні цикли (нітрогенний, гідрогенний та галогенний) і три сімейства радикалів NO_x НО_x та СlO_x. Здавалось би, що під дією цих трьох факторів кількість озону має катастрофічне зменшуватись, проте цього не спостерігається, оскільки ефект дії трьох циклів не дорівнює сумі ефектів від окремих циклів. Між членами різних хімічно активних радикалів протікають реакції, що нейтралізують активність цих радикалів щодо озону.

Однак, незважаючи на такі "суперечливості" серед "ворогів" озону, концентрація всіх трьох сімейств речовин NO_x НО_x та СlO_x продовжує збільшуватись, що призводить до зменшення рівноважної концентрації озону в стратосфері. Одним з проявів цього процесу є "озонові діркі" - явище зменшення загальної кількості озону над деякими місцевостями Землі

Сам термін "озонова дірка" є не зовсім вдалим, оскільки більшість людей уявляє собою дірку як реальне механічне утворення, як деяку область, де атмосфера відсутня повністю або сильно розріджена. А насправді дане явище полягає у зменшенні загальної кількості озону. Але термін "озонова дірка" укорінився і використовується не тільки в науково-популярних журналах, але й у суто наукових.

Причинами виникнення "озонових дірок є антропогенне забруднення атмосфери.

І збільшення концентрації хлоровмісних речовин в атмосфері з часом може призвести до пониження кількості озону в усій атмосфері. Тому вчені та політики різних країн об'єднали свої зусилля в боротьбі за прийняття міжнародних законів, що забороняють виробництво довгоіснуючих фреонів.

Першим політичним міжнародним зібранням з проблеми озону була Конференція повноважних представників по охороні шару озону, що відбулась у березні 1985 р. у Відні. На конференції були присутні делегати від 44 держав і декількох міжнародних організацій. Результатом роботи цього форуму стала "Конвенція по охороні озонного шару" (так звана Віденська конвенція). В її матеріалах уперше на офіційному урядовому рівні було визнано, що існує небезпека зміни озонового шару і що така зміна може негативно впливати на здоров'я людей та довкілля. Держави-учасники конференції, які підписали Віденську конвенцію, зобов'язались вести систематичні спостереження за кількістю озону й вивчати процеси, що приводять до його зміни, а також інформувати світову громадськість про виробництво та використання речовин, небезпечних для озону. На Віденській конференції було створено групу експертів для підготовки документа про хлоровуглеводні, які є небезпечними для стратосферного озону. Підписання цього документа, що отримав назву, Монреальського протоколу, відбулось в Монреалі у 1987 р. У Протоколі підкреслюється необхідність постійного контролю за виробництвом, реалізацією та застосуванням найбільш небезпечних для озону речовин. У перелік таких речовин, крім фреонів, увійшли бромовмісні речовини (СF₃Вr) та метилхлороформ (СН₃СС1₃).

У квітні - травні 1989 р. у Гельсінкі відбулась Нарада країн-учасників Віденської конвенції та Монреальського протоколу. На цей час Протокол ратифікували 43 незалежні держави та Європейське Економічне Співтовариство. На цій Нараді було рекомендовано прискорити дослідження генетичної стійкості культурних рослин щодо ультрафіолетового випромінювання і відбору тих видів, які можуть забезпечити людство харчуванням в умовах посиленого опромінення біосфери БАУ. На початку 1990 р. на декількох міжнародних наукових конференціях учені внесли пропозиції про повне припинення виробництва та викидів у атмосферу тих фреонів, які зазначені в Монреальському протоколі, уже протягом 1991-1992 рр.

Лекційне заняття № 12

Повітряне середовище міста: заходи і технології захисту повітряного басейну

1. Санітарно-захисні зони.

2. Архітектурно-планувальні заходи.

3. Інженерно-організаційні заходи.

4. Безвідходні та маловідходні технології як засіб зменшення рівня забруднень атмосферного повітря.

5. Технології та технічні засоби для очищення промислових викидів у повітря.

Атмосферне повітря – це газова оболонка Землі зі своїм певним відсотковим складом газів в повітряному середовищі, з основними складовими, такими як азот – 78%, і кисень – 20%. Але добре відомо,що атмосферне повітря певним чином зазнає впливу різних факторів, зокрема і забруднень. Нині, досить гострою залишається проблема забруднення повітряного басейну, яка була особливо характерною як у ХХ столітті, так і в наш час. Під забрудненням атмосфери розуміють потрапляння речовин будь-якого походження, які або не властиві природному складу атмосфери, або знаходяться в концентраціях, що значно відрізняються від свого природного вмісту в атмосфері, і які шкідливо впливають на живі організми та пригнічують їхню життєдіяльність. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є промислові підприємства та енергетичні системи; нафтопереробна і транспортна системи; металургійна промисловість, теплоенергетика та багато інших факторів антропогенного і природного походження.

Слід відзначити основні особливості забруднюючих речовин і їх класифікацію:

1). Основні забруднювачі атмосфери - СО, SO₂ оксиди азоту, вуглеводні, тверді частинки.

2). Поліциклічні ароматичні вуглеводні

3). Сліди елементів (в основному метали)

4). Постійні гази (СО_2, фтоpхлоpметани і ін.)

5). Пестициди

6). Абразивні тверді частинки (кварц, азбест і ін.)

1. Санітарно-захисні зони.

Об’єкти, що є джерелами виділення в навколишнє середовище шкідливих речовин, варто відокремлювати від житлової забудови санітарно-захисною зоною (СЗЗ).

Розміри нормативної СЗЗ до межі житлової забудови встановлюють у залежності від потужності підприємства, особливостей технологічного процесу виробництва, характеру і кількості виділюваних в атмосферу шкідливих 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.

Поблизу підприємств із великою кількістю викидів шкідливих речовин санітарно-захисна зона формується у виді аеродинамічної системи, що складається з зелених захисних смуг і відкритих просторів між ними. Смуги доцільно розміщати під кутом 80—90° до основного напрямку вітру.

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

При перебуванні промислового підприємства усередині жилої забудови і неможливості забезпечити дотримання розмірів СЗЗ відповідно до нормативів, необхідно забезпечити ступінь очищення пилогазових викидів до рівня ГПК на межі підприємства.

Отримані з розрахунку розміри СЗЗ повинні уточнюватися для різних напрямків вітру в залежності від результатів розрахунку забруднення атмосфери і середньорічної троянди вітрів району розташування підприємства.

2. Інженерно-організаційнепланування.

Основнівидиінженерно-організаційнихзаходівполягають у наступному:

Зниженняінтенсивності й організаціяруху автотранспорту. Для цьоговедетьсябудівництвооб'їзних і окружнихдорігнавколоміст і населенихпунктів, пристрійрозв'язокперетинаньдоріг на різнихрівнях, організація на основнихміськихмагістраляхруху по типі "зелена хвиля".

Збільшеннявисотидимарів. Чим вище труба, тимкращерозсіюванняпилогазовихвикидівватмосфері. Якщодимарвисотою 100 м дозволяєрозсіюватишкідливіречовини в радіусі до 20 км, то труба висотою 250 м збільшуєрадіусрозсіювання до 75 км. Найвища у світідимарвисотоюбільш 400 м побудована на мідно-нікелевомукомбінаті в Садбери вКанаді.

Вартовраховувати, що при викидах через високідимаріпідвищуєтьсязагальнефоновезабрудненняповітря. Зізбільшеннямвисоти труби різкозростаєїївартість, тому на практиці не рекомендуєтьсябудівництво труб більш 150 м.

Підвищенняшвидкостірухугазів у димарі. Цесприяєзбільшенню початкового підйомувикидів, поліпшенню умов їхньогорозсіювання. Зіншого боку, при цьомузростаєгідравлічнийопірдимаря і відповіднопитоміенерговитрати на транспортуваннягазів.

Оцінказабрудненняповітряногобасейну

Усіджерелазабрудненняатмосфери (рис. 3) посідаютьрізнемісце в забрудненніатмосфери. Скажімо, в земнійатмосфері в зависломустаніміститься 28600 000 тон пилу космічногопоходження. Вона складається з дужемілкихметеорнихчасточок, які з часом осідають на Землю. Вважають, що за рік на поверхнюЗемлівипадає у вигляді осаду 14300 000 тон цього пилу. Таким чином, протягомдвохроків весь пил повністюоновлюється. Пропускаючичисленніпробиповітря, відібрані з різнихвисот, скрізьфільтри з мікроскопічнимиотворами, вченіз’ясували, щопилинкискладаютьсяіззаліза, нікелю та кобальту, причомуосновначастканалежитьнікелю.

Автотранспорт даєблизько 70% усіхтоксичнихвикидів у атмосферу та 90% шумовогозабруднення в містах. Наприклад, в Ужгородівнесокавтомобільного транспорту в забрудненняатмосфери становить 91%, Ялті й Полтаві – 88%. Сімферополі – 83%. Львові – 79%, Києві – 78%, Чернівцях – 75%.

Оцінка стану повітряногобасейну, перш за все, враховуєвизначенняпотенційноїнебезпекийогозабрудненнязалежновід природно-кліматичнихчинниківконкретноїтериторіїмістачи району, щовизначаютьздатністьатмосферирозсіювати та адсорбуватишкідливідомішки. Цезалежитьвід характеру турбулентного обміну та швидкостівітру, наявностітуманів, рельєфумісцевості та іншихчинників. Несприятливий характер розсіюванняшкідливихречовинспостерігається, зокрема, при виникненнітемпературнихінверсій.

Інверсії – цетакий стан атмосфери, при якому температура в приземному шаріповітрязростає, а не зменшується, як цебуває у звичайнихумовах. При цьомунижня, меншнагрітаповерхняінверсійного шару внаслідокбільшоїщільностівідіграє роль екрану, відякого факел забруднюючихречовинвідбиваєтьсявідземлі й поширюєтьсянавеликівідстані.

5) Технології та очисні засоби для очищення промислових викидів в повітря

Поряд з існуючими методами очищенняповітрявідзабруднюючихречовин - електростатичними, біологічними, сорбційні, каталітичними, хімічними, в останні роки поширеннянабулиплазмокаталітичнітехнології (ПКТ) очищенняповітря. Своюназвуплазмокаталітичнатехнологіяберевідрозробоктехнологіїочищенняповітря на космічних кораблях.

Воснові ПКТ лежать два способирозкладаннягазоподібнихзабруднюючихречовин до елементарнихз'єднань (CO2, H2O): плазмохімічної і каталітичної.

Плазмохімічні технології.

Плазма, як відомо, є газ, молекулиякогоіонізовані. Плазма складається з багатьохкомпонентів: електронирізнихенергій, позитивні і негативнііони, нейтральнічастки. До нейтральних частокставляться як молекули й атомивосновномустані, так і молекули, атоми, радикали в збудженомустані.

Розрізняютьвисокотемпературну і низькотемпературнуплазми.

За наявностівисокотемпературноїплазми, газ практично повністюіонізований. Низькотемпературна плазма маємісце в електричнихрозрядах, щоформуютьсягазорозрядними установками. Така плазма іонізована далеко не повністю і міститьзначнукількістьнейтральнихчастинок.

В умовахнизькотемпературноїплазмифізико-хімічніпроцеси і реакціїпротікають в істотнонерівноважнихумовах, щопроявляєтьсяпо-різному: в значномуперевищеннісередньоїенергіїелектронів над середньоюенергієюважкихчастинок; в нерівноважноїфункціїрозподілуелектронів; в різниціпоступальної і коливальні температур; в значноперевищуєрівноважнуступіньіонізації газу і т.д. Ці та іншіфакторипризводять до великих концентраційчастинок в різнихквантових станах, щозближуєхарактернічасифізичних і хімічнихпроцесів. У такійситуаціїстаєнеможливимїхрозділити, а значить описати законами хімічноїкінетики. Тому моделіплазмохімічноїпроцесівносятьемпіричний характер і грунтуються, в основному, на результатипрактичногозастосуваннягазорозрядних установок.

Процесконверсіїшкідливихречовинвідбувається за наступниммеханізмом: забрудненийповітря проходить через газорозрядний реактор, в якомувідбуваєтьсяруйнуванняшкідливихречовинпіддієюнизькотемпературноїплазми та іншихфізико-хімічнихчинниківвпливу. А також, в результатіцихвпливіввідбуваєтьсязбудження молекул, атомів і радикалів, щоякісновпливає на роботу каталітичноїступеніочищення.

Каталітичний спосіб.

Каталітичнийспосібочищенняповітряявляє собою глибокеокисленняпродуктівковерсіі, щоутворилися в результатіпроходженняповітря через плазмохімічної реактор. У даномуспособізастосовуєтьсянизькотемпературнийкаталізатор, який, завдякиплазмохімічноїступені, починаєефективнопрацювати в діапазоні температур від 20 до 50 град.C.

Плазмокаталітичнатехнологіяочищенняповітрявідгазоподібнихшкідливихречовинунікальна, тому щодозволяєпроводитиглибокеочищеннявсього комплексу токсичнихсполук до CO2 і H2O починаючи з низьких температур. Крім того, технологіяунікальнатим, щоодночасно з газоочисткоювідбуваєтьсяпридушенняхвороботворноїмікрофлориповітря.

Лекційне заняття № 13

Дата добавления: 2015-05-24