Реферат: Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха
/>
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СРЕДНЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА-ЛАБОРАТОРИЯ №51
РЕФЕРАТ
ПО ТЕМЕ
«ИСТОЧНИКИ И ВИДЫЗАГРАЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»
Подготовил
Ученик 10 «В» класса
СОЭШЛ №51
Глушаков Алексей
Гомель 2001
-1-
Исключительно важное значение приобрела проблемазагрязнения воздуха, воды вредными промышленными отходами, продуктамижизнедеятельности человека, токсичными химическими и радиоактивными веществами.Для предупреждения этих воздействий нужны совместные усилия биологов, химиков,техников, врачей, социологов и других специалистов. Это проблема международная,потому что воздух (и частично вода) не знают государственных границ.
Значение воздуха в жизни нашей планеты огромное итрудно переоценимое. Сохранение теплоты Земли и защита живых организмов отгубительных доз космического излучения, источник кислорода для дыхания, углекислогогаза для фотосинтеза, энергии и разнообразных химических веществ, средаразвертывания метеорологических процессов и электрических явлений (атмосферноеэлектричество), перемещение паров соды и мелких материалов на планете – вотдалеко не полный перечень значения воздуха в природных процессах, какиеразвертываются на Земле.
Несмотря на величину воздушного бассейна, онподвергается очень существенным воздействиям, что вызывает изменения егосостава как на отдельных участках, так и на всей планете. Воздух необходим какисточник кислорода для дыхания, окисления и сжигания сырья. Но большоеколичество О2 расходуется, кроме того, при случайно возникшихпожарах торфяников, лесов, залежей каменного угля при сжигании нефтяных газов.Подсчитано, что в высокоразвитых странах на хозяйственные нужды человек тратитеще на 10-16 % больше кислорода, чем его возникает в результате фотосинтезарастений. Потому в крупных городах возникает дефицит О2. Кроме того,в результате интенсивной работы промышленных предприятий и транспорта в воздухвыбрасывается огромное количество пылеподобных и газоподобных отходов.Например, подсчитано, что в мире на протяжении года с продуктами сгораниявыбрасывается в атмосферу больше чем 300 млн т оксидов углерода, 50 млн туглеродов, 50 млн т оксидов азота, 150 млн т оксидов серы, 350 тыс. тсоединений свинца. В крупных городах на автомагистралях концентрация основноготоксичного компонента газового выхлопа – чадного газа – достигает 200-500 мг/м3(при норме 3 мг/м3). Есть сведения, что каждый год от загрязнениягинет, например, во Франции около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8тыс. молодняку, 800 взрослых животных (диких и домашних). У птиц, которыегнездятся вблизи индустриальных центров, интенсивность размножения снижается на35 %. Известны случаи нанесения вреда произведениям искусства. Так, стены Луврав нынешнее время разрушаются на 13 мм в год, это значит в 100 раз быстрей, чемв начале XX века. Смесь сырого воздуха, сернистого газа и капелексерной кислоты создает туман, так называемый смог, который время от временипоявляется в Токио, Мадриде, Нью-Йорке и от которого прямо или косвеннозаболевает и гинет немало городских жителей. Установлено, что в результатезагрязнения воздуха могут появлятся хронические бронхиты, повышенная склонностьдо инфекций и даже генетические нарушения.
Не избегли загрязнения атмосферного воздуха и крупныепромышленные города нашей страны.
В результате деятельности человека постоянновозрастает количество углекислого газа в воздухе (за последние 100 лет от 0,004до 0,032 %). Это может привести до изменения климата на Земле, посколькуповышенная концентрация СО2 вызывает «парниковый эффект».
Много споров развернулось и около вопроса о разрушенииозонового слоя в верхних слоях атмосферы, одной из причин которого считаетсяиспользование фреонов в качестве наполнителя-распылителя для аэрозольнойупаковки ряда веществ (лаков, дезодорантов, ядохимикатов, антисептиков). Надтерриторией СНГ не было замечено изменений концентрации озона, однако этотвопрос требует дальнейшего изучения .
-2-
Таблица 1
Источники и виды загрязнения атмосферного воздуха
Источники загрязнений
Виды загрязнений
Транспорт, который работает на жидком топливе (бензине, дизельном топливе, керосине)
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и теплоэлектростанции (ТЭС), которые работают на твердом и жидком топливе (торфе, угле, мазуте)
Промышленные предприятия, в том числе и химические
Сжигание мусора
СО, SO2, NOX, углеводороды, сажа, СО2, соединения свинца и др.
СО, SO2, NOX, сажа, СО2 и др.
Несколько сотен загрязнителей, в том числе СО, SO2, NOX, H2S, CS2 и др.
Несколько сотен загрязнителей
Под граничной допустимой концентрацией (ГДК)химических веществ в воздухе, воде, почве понимают такую концентрацию, котораяне оказывает на человека прямого или косвенного влияния, не снижает еготрудоспособности, не сказывается отрицательно на самочувствии.
Таблица 2
Граничной допустимые концентрации вредных веществ ввоздухе
Граничной
допустимые концентрации
(мг/м3)
Название вещества
Максимальная
Средне-
В производственных
разовая
суточная
помещениях
Неорганические вещества
Оксид углерода (II) 3,0 1,0 20 Пыль нетоксичная 0,5 0,1 20
Хлороводород
Аммиак
Хлор
Оксид азота (IV)
Оксид серы (IV)
Сероводород
Ртуть (пары)
0,2
0,2
0,1
0,085
0,03
0,008
0,003
0,2
0,2
0,03
0,085
0,005
0,008
0,003
50
20
5
5
10
10
0,01
Органические вещества
Бензин
Тетрахлорметан
Дихлорметан
Бензол
Метанол
Ацетон
Формальдегид
Фенол
Пыль нетоксичная
5,0
4,0
3,0
1,5
1,0
0,35
0,035
0,01
–
1,5
2,0
1,0
0,8
0,5
0,35
0,012
0,01
0,5
10
20
10
5
5
200
0,15
5
0,15
-3-
Что предпринимается в СНГ для предупреждениязагрязнения воздуха?
Теперь в промышленности для очистки отходных газов,удержания пыли и вредных газоподобных примесей применяются следующие методы:сухие или механические (пылеосадительные камеры, циклоны); Мокрые(поглотительные башни с насадкой); электрические с электрофильтрами; фильтровыес разного рода фильтрами; адсорбцийные с адсорбентами; химические – длявзаимодействия с химическими соединениями, чаще на катализаторах; термические(например, факельное сжигание) и др.
Рассмотрим некоторые из этих методов.
Самым простым пылеуловителем является пылеосадительнаякамера. Она представляет собой большую емкость, через которую пропускаютзажженный газ, причем скорость газового потока падает настолько, что пылинкиоседают на дне камеры. Чем больше объем камеры, тем плавней двигается потокгаза, и тем, значит, лучше очистка.
Наиболее распространенными пылеуловителями теперьявляются циклоны. Обычный цилиндр – это цилиндрический корпус с входнымпатрубком, проваренным по даточной, и выходным, который установлен внутри пооси. Зажженный газ вводится в циклон, где он совершает движения по спирали.Пылинки под действием центробежной силы прилипают к снеткам, теряют скорость, ипродолжая круговое движение, ссыпаются в нижнюю конусную часть, а затем вбункер. Очищенный газ выходит через центральную трубу вверх.
Для улавливания пыли сконструированы также аппараты сразными насадками. Например, орошаемая водой, зависшая в форме шаров изполиэтилена насадка очень эффективна и имеет возможность самоочищаться от пыли.
Электростатическое осаждение с помощью электрофильтровс успехом применяют при улавливании пали и туманов в цементной, сажевой, сернокислотной,металлургичной промышленности, особенно широко для улавливания летучего пепла из дымовых газов электростанций.
Наравне с разными пылеуловителями широко применяется иобычная фильтрация. Благодаря ультратонким волокнам, новые фильтры способны задерживатьлюбые частицы размером в 1 мк и меньше, в том числе и радиоактивные вколичестве до 0,001 % и ниже.
Адсорбцийные методы основаны на выборочном исключениииз перегазовой смеси конкретных компонентов при помощи адсорбентов:активированного угля, алюмагеля, силикагеля, природных и синтетическихкомпонентов – алюмосиликатов.
А, например, для борьбы с пылью на металлургическихзаводах применяются в качестве адсорбентов расплавы солей NaCl,KCl, соды с температурой плавления 420-290 оС.Они дешевые, недефицитные, неядовитые и легко регенерируются магнитнойсепарацией.
С помощью разных способов очистки концентрация вредныхпримесей в отходных газах снижается до ГДК и ниже. При невозможности достигнутьГДК очисткой, применяют другой раз многоразовое разбавление токсичных веществили выброс газов через высокие дымовые трубы (~200 м) для рассеивания примесейв верхних слоях атмосферы. Однако, такое решение проблемы необходимо оцениватькак временное, а не окончательное.
Чтобы наметить меры борьбы с загрязнением воздухавыхлопными газами автотранспорта, химики изучили процессы горения топлива ивозникновения загрязнителей. Так, в двигателях внутреннего сгорания оксидуглерода (II), углеводороды, сажа возникают в результате неполногосгорания бензина или дизельного топлива. Поэтому в первую очередь проводятрегулировку работы двигателя, увеличивая подачу кислорода воздуха, а такжеустанавливают дополнительные устройства, нейтрализаторы с катализаторами испециальные фильтры, которые задерживают твердые частицы (дым). При большихскоростях соотношения смеси топлива и воздуха наиболее экономичные, сгораниеполное и концентрация СО и сажи в выхлопных газах низкая. Однако, к сожалению,концентрация оксидов азота при этом увеличивается, поскольку большая порция реагируетс кислородом при высоких температурах. Кроме того, в выхлопных газах
-4-
автотранспорта присутствуют и ядовитые соединениясвинца, потому что в бензин добавляют (для повышения мощности двигателя)этиловую жидкость, которая включает тетераэтилсвинец Pb(C2H5)4.
Проблема может быть решена, если перейти наиспользование электромобилей на аккумуляторах, топливных элементах, наиспользование в качестве топлива сжиженных газов, водорода, метанола.
Создание атомных электростанций (АЭС) решает проблемузагрязнения атмосферы от обычных ЦЭЦ и ЦЭС, которые сжигают твердое (торф,уголь) и жидкое (мазут) топливо. В Минске ЦЭЦ работают на природном газе, и этоуже улучшило состояние воздушного бассейна в городе, потому что количествовредных примесей уменьшилось в 3-4 раза. Воздушный бассейн на промышленнымипредприятиями Республики Беларусь в последние 10 лет стал чище, выброс чадногогаза уменьшился в 2 раза, оксидов азота – в 1,5 раза. В городах работаютстанции контроля за состоянием воздушной среды: стационарные маршрутные посты.Загрязнения определяются с помощью автоматичных газоанализаторов. В крупныхгородах, таких, как Москва, Санкт-Петербург, работают автоматические системыконтроля (АСК), которые собирают информацию о состоянии воздуха с 30-50 пунктов,анализируют ее, после чего намечаются меры по оздоровлению воздуха.
В природе безостановочно идут и процессы самоочищения.Если бы этого не было, то атмосфера давным-давно бы уже стала непригодной дляжизни. Многие процессы самоочищения изучены подробно. Известно, например, чтогазоподобный SO2 вприроде примерно за неделю в результате химических и фотохимических реакцийполностью превращается в аэрозоль сульфата аммония (NH4)2SO4. Однако это только при небольшой концентрации SO2. В районах со слабыми ветрами, низкой нормой осадков,специфичным рельефом, бедностью зеленых насаждений самоочищение выражено оченьслабо, и необходима активная работа, чтобы избежать выпадения кислотных дождей.