Лекция №4. Охрана атмосферы

Основные пути снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, применение экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.

Очистные фильтры. Ониявляются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и пр.),воду и химически активные жидкости. Все они предназначе­ны для улавливания пыли, паров и газов. Классификация фильтров основана на принципиальных особенностях системы очистки. Так пылеуловители разделяют на четыре группы:сухие и мокрые пылеуловители, тканевые и электрофильтры. В зависимости от характера протекания физико-химических процессов методы очистки делят на следующие группы: промывка выбросов растворителями(абсорбция, промывка выбросов растворами реагентов, связывающих выбросы химически(метод хемосорбции),поглощение газообразных выбросов твердыми веществами (метод адсорбции),поглощение примесей с применением катализаторов. Наиболее распространенными установками осуществляющими очистку выбросов на предприятиях являются: циклоны(цилиндрической формы резервуары на дно которых при вихревом движении загрязненного воздуха оседают пыль и сажа), ротоклоны(цилиндрической формы резервуары, заполненные водой через которую проходит загрязненный поток, а уловленная взвесь оседает на дно ротоклона), абсорберы(очистка выбросов растворами реагентов в качестве которых применяют щелочи и кислоты), адсорберы(газообразные выбросы в них поглощаются твердыми активными веществами). Эффективность работы очистных сооружений различна и зави­сит как от физико-химических свойств загрязнителей, так и от со­вершенства применяемых методов и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84%.загрязнителей, средней очистке - до 95-98% и тонкой - 99% и выше.

Очистка промышленных отходов не только предохраняет ат­мосферу от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и при­были предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Маг­нитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и по­лучение дополнительно многих тысяч тонн дешевой серной ки­слоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружения­ми улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода - 98% ранее терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов прибыли в год.

Решить проблему охраны атмосферы только при помощи очист­ных сооружений невозможно. Необходимо применение комплекса мероприятий, и прежде всего внедрение безотходных технологий.

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

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход наиспользование новых экологически безопасных источников энергии. Например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, использование гелиоустановок и ветряных двигателей. В 1980-е гг. перспективным источником энергии счи­тались атомные электростанции (АЭС). После Чернобыльской катастрофы число сторонников более широкого использования атомной энергии уменьшилось. Эта авария показала, что атомные источники энергии требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии по отношению к энергии «мирного атома» академик А.Л. Яншин считает газ, которого в России в перспек­тиве можно добывать около 300 трлн. м³/год.

В качестве частных решений защиты воздуха от выхлопных газовавтомобилей можно указать на установку фильтров и дожи­гающих устройств, замену добавок, содержащих свинец, организа­цию движения транспорта, которая уменьшит и исключит частую смену режимов работы 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 за­мена бензина другими видами горючего, например смесью раз­личных спиртов. Перспективны также и 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. Поэтому в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз меньше, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, уби­вающие бактерии. Зеленые насаждения в значительной мере регу­лируют микроклимат города, «гасят» городской шум, принося­щий огромный вред здоровью людей. Специалисты рекомендуют посадки деревьев и кустарников вдоль оживленных автотранспортных магистралей, железных дорог, водных путей.

Для поддержания чистоты воздуха большое значение имеет планировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной(санитарно-защитной) зоной, состоя­щей из зеленых насаждений. Необходимо учитывать направление основных ветров (розу ветров), рельеф местности и наличие водо­емов, располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны и предприятия лучше размещать вдали от жилых кварталов или за пределами города с учетом размеров установленных санитарно-защитных зон.

Правовая охрана атмосферы и мониторинг воздушного бассейна. Правовая охрана атмосферы- реализация конституционных прав населения и норм в экологической сфере привела к существен­ному расширению базы законодательного регулирования в области охраны атмосферного воздуха. Основными законодательными и иными нормативными правовыми актами, регламентирующими вопросы природоохранной деятельности в отношении атмосферы, являются следующие:

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

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

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

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

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

В состав сети мониторинговых наблюдений за состоянием и радиоактивным загрязнением атмосферы и окружающей среды входит около 1,5 тыс. гидрометеостанций и постов, на которых производятся следующие измерения: мощности экспозиционной дозы гамма-излучений на местности – 1,4 тыс. пунктов; количества выпадений радиоактивных аэрозолей из атмосферы – 0,5 тыс. пунктов; концентрации аэрозолей в приземном слое атмосферы – более 50 пунктов. На 30 пунктах проводятся наблюдения за содержанием трития в атмосферных осадках, на 82 пунктах – стронция-90 и других долгоживущих радионуклидов в водах суши и морей. Оперативными группами проводятся маршрутные и экспедиционные обследования радиационной обстановки в районах прилегающих к радиационно опасным объектам. При маршрут­ных и экспедиционных обследованиях проводятся аэрограмм-спектрометрические съемки. Система была введена после аварии на Чернобыльской АЭС и показала большую эффективность.

Контроль радиационной обстановки осуществляется путем не­посредственного измерения экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на местности, анализа проб атмосферных осадков, аэрозолей, а также посредством отбора и анализа проб атмосфер­ных осадков, поверхностных вод суши, морской воды.

Сеть мониторинга качества атмосферного воздуха создана и осуществляется в системе организаций Росгидромета. Она включа­ет 260 городов России. Регулярные наблюдения за качеством атмо­сферного воздуха проводятся на 710 станциях. Контрольно-наблю­дательная сеть других ведомств включает 50 станций. В составе Государственной службы наблюдения за состоянием атмосферного воздуха действуют также специализированные подсистемы мони­торинга, в частности станции в биосферных заповедниках, ведущие наблюдения за трансграничным переносом загрязняющих воздух веществ. В настоящее время контроль и оценка состояния атмосферы осуществляется на основе комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). По результатам наблюдений за уровнями загрязнения атмосферного воздуха и величинам ИЗА отмечается снижение его величин в крупных городах Вологодской области в т.ч. и в Череповце который с 2005 года уже не входит в число городов с очень высоким уровнем загрязнения атмосферы.

Особую роль выполняют контрольные замеры, осуществлявшие в рамках совместной программы наблюдений и оценки рас­пространения загрязнителей воздуха на большие расстояния в Ев­ропе. По особой программе работают стра­ны, подписавшие «Конвенцию о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния».

Некоторые наблюдательные станции, действующие в составе подсистем мониторинга, включены в состав международных сис­тем наблюдения, например - станции мониторинга фонового за­грязнения атмосферы.

На «фоновых» станциях и в биосферных заповедниках обяза­тельным является определение следующих химических веществ в воздухе: взвешенные частицы (аэрозоли), диоксид серы, озон, окси­ды углерода, оксиды азота, углеводороды, бензапирен. хлорорганические соединения (ДДТ и др.), тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк), фреоны. В атмосферных осадках дополнительно определяют биогенные элементы (азот, фосфор), радионуклиды (Израэль, 1984).

Мониторинг важнейших компонентов атмосферы осуществля­ется, кроме того, в составе глобальных международных наблюда­тельных сетей. Состав наблюдаемых компонентов и количество пунктов наблюдения следующие: определение озона (130 назем­ных станций, искусственный спутник Земли «Метеор» с озонометрической аппаратурой), определение оптической плотности аэрозоли (10 станций), оценка атмосферно-электрических харак­теристик (3 станции).

Создана соответствующая подсистема мониторинга для оцен­ки современного состояния и прогноза содержания парниковых газов в атмосфере (СО₂, СН₄, хлорфторуглеводородов).

Среди других путей охраны атмосферы можно назвать улучшение качества топлива, применение замкнутых воздушных циклов, ряд малоотходных технологий и система нормирования выбросов. Эти мероприятия более детально изучаются студентами самостоятельно в процессе подготовки к лабораторным занятиям и зачету по курсу.