Экологическое состояние атмосферы городов Казахстана

Размещено на http://allbest.ru

Экологическое состояние атмосферы городов Казахстана

Введение

атмосфера экологический загрязнение

В последнее время в связи с быстрым ростом числа автомобилей резко возросла опасность возникновения фотохимического смога в крупных городах Казахстана.

Предприятия металлургической, химической, цементной и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, сернистых и других вредных газов, выделяющихся при различных технологических производственных процессах.

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятий также входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т п.Наибольшее распространение загрязнений атмосферы антропогенного происхождения наблюдается в крупных городах и промышленных центрах. Большая часть загрязняющих веществ, выделяемых промышленностью и транспортом, концентрируется в приземном слое атмосферы до высоты нескольких сот метров от поверхности Земли.

Промышленность загрязняет атмосферный воздух выбросами вредных газов и индустриальной пыли. Особенно много загрязняющих веществ поступает от тепловых электростанций, металлургических, химических, цементных и других заводов. При сжигании топлива на этих предприятиях в атмосферу поступают в большом количестве СО, СО₂, SO₂, твердые частицы в виде дыма и сажи. Химический состав выбросов зависит от вида топлива (уголь, нефть, газ), способа его сжигания, применяемой технологии и т.п.

Автомобильный транспорт -- один из главных источников загрязнения атмосферы в крупных городах, он составляет в среднем 60% всех загрязнений городского воздуха. Автомобильные выхлопные газы представляют собой смесь примерно 200 веществ, среди которых много вредных. Это оксиды углерода, азота, некоторые углеводороды (пентен, гексен и др.), альдегиды, токсические соединения свинца, канцерогенные вещества. Большинство выхлопных газов тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются в приземном слое воздуха.

В связи с этим целью нашей работы является анализ экологического состояния атмосферы городов Казахстана.

Задачи

1. Охарактеризовать антропогенные источники загрязнения атмосферы

2. Проанализировать состав загрязнителей атмосферного воздуха.

1. Значение атмосферы для жизни на Земле

атмосфера экологический загрязнение

Атмосферный воздух - необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания. Он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках и двигателях. Атмосфера - важный путь сообщения, используемый авиацией [1].

Основные потребители воздуха в природе - флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные организмы примерно за десять лет.

Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая регулирует тепловой режим Земли, она способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.

Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. [2].

Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.

Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере, на высоте 20-50 км от поверхности Земли. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: от 2 мм - на экваторе до 4 мм - у полюсов при нормальных условиях. Основное значение озонового экрана состоит в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения.

Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях.

Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.

Благодаря атмосфере на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. Если бы Земля не была кружена атмосферой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигала бы 200 С: днем около +100 С, ночью около 100 С. Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. Но благодаря атмосфере средняя температура Земли около +15 "С.

Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере, на высоте 20-50 км от поверхности Земли. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: от 2 мм - на экваторе до 4 мм - у полюсов при нормальных условиях. Основное значение озонового экрана состоит в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения.

Атмосфера -- надежный щит, который спасает все живущие на Земле организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, которые частично рассеиваются и частично поглощаются в ее верхних слоях. Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом. При этом Земля теряет самые легкие газы - водород и гелий и получает космическую пыль и метеориты. [3].

Атмосфера защищает нас от звездных осколков. Размеры метеоритов в большинстве случаев не больше горошины; они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу с огромной скоростью 11-64 км/ с, за счет трения о воздух раскаляются и большей частью сгорают на высоте 60-70 км от поверхности Земли. Атмосфера играет большое значение в распределении света. Воздух разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли.

Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т. е. голубые, синие, фиолетовые. Иногда из-за наличия в атмосфере примесей цвет неба бывает не чисто голу. С поднятием вверх уменьшается плотность и засоренность воздуха, т.е. количество рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее, переходит в густо-синий, а в стратосфере - в черно-фиолетовый. Атмосфера является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина. Мы не слышали бы ни друг друга, ни шума моря, ветра, леса и т.п. [4].

Ионосфера способствует передаче радиосигналов и распространению радиоволн.

Долгое время считали, что воздух не имеет массы. Только в 17 веке было доказано, что масса 1 м³ сухого воздуха, если его взвесить на уровне моря при температуре 0° С, равна 1293 г, а на каждый квадратный сантиметр земной поверхности приходится 1033 г воздуха.

Ладонь человека испытывает давление воздуха силой около 1471Н, а на все тело человека воздух давит с силой 1471 * 103 Н. Мы не замечаем этой тяжести только потому, что все ткани нашего тела также насыщены воздухом, который уравновешивает внешнее давление. При нарушении этого равновесия наше самочувствие ухудшается: учащается пульс, появляется вялость, безразличие и т.д. Такие же ощущения испытывает человек при поднятии в гору или погружении на большую глубину, а также при взлете и посадке самолета. Вверху давление воздуха и его масса уменьшаются: на высоте 20 км масса 1 м³ воздуха равна 43 г, а на высоте 40 км - 4 г. Лучистая энергия Солнца - практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Эта энергия частично поглощается атмосферой. Энергия, достигшая Земли, частично поглощается почвой и водой и частично отражается от их поверхности в атмосферу. Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет солнечного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации, как это происходит на Луне, где нет атмосферы.

Все процессы, развивающиеся в атмосфере, осуществляются за счет энергии Солнца. Благодаря ей ежегодно с поверхности Земли испаряются миллиарды тонн воды. Атмосфера выполняет роль перераспределения влаги на земном шаре.

Физические свойства и состояние атмосферы меняются: 1) во времени - в течение суток, сезонов, лет; 2) в пространстве -- в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности и удаленности от океана.

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей. Источники загрязнения могут быть естественными и искусственными. К естественным источникам относятся: пыль (растительного, вулканического и космического происхождения), пыльные бури, частицы морской соли, продукты выветривания, туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров, различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. [5].

Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.

Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные и степные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. Дым от пожаров распространяется на огромные площади. Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи, ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в воздух поднимается до 50 млн. т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи, которые происходят из-за интенсивной распашки, выпаса скота, уничтожения лесов. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах. Катастрофические явления, связанные с извержениями вулканов, пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. Но в основном эти явления носят локальный характер. Совсем незначительный местный характер носят загрязнения атмосферного воздуха, связанные с выветриванием и разложением органических веществ. [6].

Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, такими как выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т.п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. [7].

Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий назад серьезные опасения стало вызывать загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного и использование химических элементов было ограничено. Если в начале 20 в. в промышленности применялось 19 химических элементов, в середине века уже использовалось около 50 элементов, то в настоящее время - практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.

Быстрый рост промышленности и транспорта привел к тому, что такое количество выбросов больше не может рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы. Особенно острой эта проблема стала во второй половине 20 в., т. е. в период научно-технической революции, характеризующейся чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.

Основное загрязнение атмосферы создают ряд отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Причем их участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом: черная и цветная металлургия, нефтедобыча, нефтехимия, выпуск стройматериалов, химическая промышленность - 30% ; теплоэнергетика - 30 , автотранспорт - 40% .

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO₂, диоксид углерода СО₂, оксиды азота NO_x, углеводороды С_пН_м и пыль. Примерный относительный состав вредных веществ в атмосфере больших промышленных городов составляет: СО - 45% , SO - 18% , С Н - 15% , пыль - 12%. [8].

Кроме этих веществ в загрязненном атмосферном воздухе встречаются и другие более токсичные вещества, но в меньшем количестве. Так, например, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Искусственные загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Наиболее устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников. Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такое грозное явления природы, как извержение вулканов. Обычно оно имеет катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли, происходит тепловое загрязнение атмосферы, т. к. в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Их температура такова, что они сжигают все на своем пути. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается.

2. Антропогенные источники загрязнения атмосферы

Предприятия металлургической, химической, цементной и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, сернистых и других вредных газов, выделяющихся при различных технологических производственных процессах. Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечнопрессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятий также входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т п. [9].

2.1 Литейные цехи

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья. Процессы выплавки черных и цветных металлов сопровождаются выбросами в атмосферу различных газов и пыли, многие из которых токсичны. Вместе с газами и пылью в атмосферный воздух попадают такие вещества, как соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества. [10].

Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей связано с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и мокрым тушением кокса. Мокрое тушение сопровождается также выбросами в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды. Вместе с газами и пылью в атмосферный воздух попадают такие вещества, как соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

2.2 Кузнечнопрессовые и прокатные цехи

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечнопрессовых и прокатных цехах выделяются: пыль, кислотный и масляный аэрозоль (туман), оксид углерода, диоксид серы и др. При прокате пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом примерно 20% пыли имеет размер частиц менее 10 мкм. Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1 т товарного проката. Если в процессе проката применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500-2000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-95% из оксида железа.

Общеобменной вентиляцией кузнечнопрессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы. От пролетов с молотами выбросы СО на 1 т топлива составляют 7 кг/т (газ, мазут), S0₂ - 5,2 кг/т (мазут), от пролетов с прессами и ковочными машинами СО - 3 кг/т и8О₂-2,2кг/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-95% из оксида железа. При прокате пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом примерно 20% пыли имеет размер частиц менее 10 мкм. Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1 т товарного проката. Если в процессе проката применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500-2000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-95% из оксида железа. Общеобменной вентиляцией кузнечно-прессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-95% из оксида железа. . При прокате пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом примерно 20% пыли имеет размер частиц менее 10 мкм. Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1 т товарного проката. Если в процессе проката применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500-2000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-95% из оксида железа. [11].

2.3 Термические цехи

Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, обычно загрязнен парами и продуктами горения масел, аммиаком, цианистым водородом, другими веществами, поступающими в систему местной вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термической обработки.

Источниками загрязнения в термических цехах являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйные и дробеметные камеры. Концентрация пыли в воздухе, удаляемом из них, где металл очищается после термической обработки, достигает 2-7 г/м³. При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1% паров масла от массы металла. При цианировании выделяется до 6 г/ч цианистого водорода на один агрегат цианирования.

2.4 Гальванические цехи

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления. При нанесении гальванических покрытий (воронение, фосфатирование, адонирование и др.) образуются различные вредные вещества. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, концентрация которого в отводимом воз- духе достигает 1,2-1,5 г/м³. Концентрация НС1 , H₂SO₄, HCN, Cr₂O₃, NO₂, NaOH и др. в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблется в значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. При проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей. Анализ дисперсного состава туманов показал, что размер частиц находится в пределах 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм - при хромировании и при цианистом цинковании -- 5-8 мкм. Концентрация НС1 , H₂SO₄, HCN, Cr₂O₃, NO₂, NaOH и др. в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблется в значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. [12]. При проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей. Анализ дисперсного состава туманов показал, что размер частиц находится в пределах 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм - при хромировании и при цианистом цинковании -- 5-8 мкм.

2.5 Цехи механической обработки

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений.

Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30-40% из материала абразивного круга, на 60-70% -- из материала обрабатываемого изделия. Количество выделяющейся пыли зависит от размеров и твердости обрабатываемого материала, диаметра и окружной скорости круга, а также способа подачи изделия.

В приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей. Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов. [13].

При обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов.

В приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей.

Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

При обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов. В приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей.

Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

2.6 Цехи производства неметаллических материалов

В машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый наполнитель и связующие смолы (ненасыщенные полиэфирные, фенолформальдегидные, эпоксидные). При производстве эбонитовых изделий в вентиляционную систему попадают SO₂, CO, H₂S, пары бензина, толуола, глицерина, пыль. Особенно много вредных выбросов происходит в процессе производства пластмасс, синтетических волокон и т. п. В приведено количество паров воды, туманов масел и эмульсий, выделяющихся за 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей.

Значительное выделение пыли наблюдается при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

При обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов. В машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый наполнитель и связующие смолы (ненасыщенные полиэфирные, фенолформальдегидные, эпоксидные). При производстве эбонитовых изделий в вентиляционную систему попадают SO₂, CO, H₂S, пары бензина, толуола, глицерина, пыль. Особенно много вредных выбросов происходит в процессе производства пластмасс, синтетических волокон и т. п.

При обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары различных химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол и др.), входящих в состав обрабатываемых материалов. В машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стекловолокнистый наполнитель и связующие смолы (ненасыщенные полиэфирные, фенолформальдегидные, эпоксидные). При производстве эбонитовых изделий в вентиляционную систему попадают SO₂, CO, H₂S, пары бензина, толуола, глицерина, пыль. Особенно много вредных выбросов происходит в процессе производства пластмасс, синтетических волокон и т. п.

2.7 Сварочные цехи

На участках сварки и резки металлов состав и масса выделяющихся вредных веществ зависят от вида и режимов технологического процесса, свойств применяемых сварочных и свариваемых материалов. Наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки покрытыми электродами. При расходе 1 кг электродов в процессе электродуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 г оксида углерода и азота; при сварке чугуна -- 45 г пыли, 1,9 г фтористого водорода. [14].

При полуавтоматической и автоматической сварке общая масса выделяемых вредных веществ меньше в 1,5-2 раза, а при сварке под флюсом - в 4-6 раз. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от состава свариваемых металлов.

Газовая и плазменная резка металлов сопровождается выделением пыли и вредных газов. Пыль представляет собой конденсат оксидов металлов, размер которого не превышает 2 мкм. Химический состав пыли определяется главным образом маркой разрезаемого материала. При резке обычно выделяются токсичные соединения хрома, никеля, марганца, вредные газы - СО, NO_x, а при плазменной резке еще и озон.

На участках пайки и лужения в вентиляционный воздух выделяются токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород), аэрозоли свинца и его соединений, и т.п Газовая и плазменная резка металлов сопровождается выделением пыли и вредных газов. Пыль представляет собой конденсат оксидов металлов, размер которого не превышает 2 мкм. Химический состав пыли определяется главным образом маркой разрезаемого материала. При резке обычно выделяются токсичные соединения хрома, никеля, марганца, вредные газы - СО, NO_x, а при плазменной резке еще и озон.

На участках пайки и лужения в вентиляционный воздух выделяются токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород), аэрозоли свинца и его соединений, и т.п.

2.8 Окрасочные цехи

Токсичные вещества в окрасочных цехах выделяются в процессах обезжиривания поверхностей органическими растворителями перед окраской, при подготовке лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушке покрытия. Воздух, удаляемый вентиляцией от окрасочных камер, напольных решеток, сушильных установок и других устройств, всегда загрязнен парами растворителей, а при окраске - распылением, кроме того, окрасочным аэрозолем. При окраске изделий порошковыми полимерными материалами в вентиляционном воздухе содержится пыль. При обезжиривании изделий перед окраской в вентиляционные выбросы за счет испарения с поверхности зеркала ванны поступают пары углеводородов с интенсивностью: бензин 67-83 г/м²-мин., керосин 17-34 г/м²мин, уайт-спирит 83-100 г/м² * мин. [15].

Концентрации вредных веществ в вентиляционных выбросах, удаляемых от мест окраски, зависят от состава и расхода лакокрасочных материалов, способа их нанесения на окрашиваемую поверхность, устройства вентиляции, окрасочного оборудования, метода окрашивания. В вентиляционных выбросах окрасочных цехов могут содержаться окрасочный аэрозоль (до 1 г/м³) и пары растворителей (до 10 г/м³).

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу машиностроительными предприятиями, показывает, что, кроме основных примесей атмосферы (СО, SO₂, NO_x, С_пН_м, пыль), в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду.

Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляционного воздуха валовые количества вредных веществ, поступающих в атмосферу, весьма значительны.

В течение суток выбросы производятся неравномерно. Из-за небольшой высоты выброса, рассредоточенности и плохой очистки они сильно загрязняют воздух на территории предприятий, а из-за небольшой ширины санитарно-защитных зон большие объемы загрязнений поступают на примыкающие к предприятию территории.

2.9 Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность

В выбросах предприятий по добыче и переработке нефтепродуктов содержится большое количество углеводородов, сероводородов и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом из-за недостаточной герметизации оборудования. Заводы синтетического каучука выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.

Производство стройматериалов загрязняет атмосферу различной пылью, т.к. основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов. [16].

Химическая промышленность. Это большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен, большинство соединений весьма токсичны для организма человека. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются оксид углерода, диоксиды азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород и сероуглерод, хлористые соединения, фтористые соединения и др.

2.10 Сельскохозяйственные предприятия

Это животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, агропромышленные предприятия, энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельском хозяйстве.

В животноводческих предприятиях в атмосферный воздух могут поступать и распространяться на значительные расстояния аммиак, сероуглерод и другие дурно пахнущие газы.

К источникам загрязнения атмосферного воздуха пестицидами относятся склады, протравливание семян, поля, на которые в том или ином виде наносят пестициды и минеральные удобрения, а также хлопкоочистительные заводы.

Энергетические установки и ДВС. Наибольшие загрязнения атмосферного воздуха поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, уголь, природный газ и др.). Количество загрязнений определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электростанции (ТЭС). Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок и ракетных двигателей пока незначительна, т.к. их применение ограничено.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, - нетоксичные диоксид углерода СО₂ и пар Н₂О. Однако, кроме них, в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в т.ч.

При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. При сжигании неочищенного природного газа в дымовых выбросах также содержатся оксид серы и оксиды азота. Следует отметить, что наибольшее количество оксидов азота образуется при сжигании жидкого топлива.

Автотранспорт также является источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах, из-за увеличения числа машин. Автотранспорт, в отличие от промышленных предприятий, относится к движущимся источникам загрязнения, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха. Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большого выброса СО, NO_x, С_пН_м и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична. [17].

Однако частицы сажи, обладая высокой адсорбционной способностью, несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе канцерогенных.

Радиоактивное загрязнение атмосферы. Радиоактивные вещества относятся к наиболее опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб на испытательных полигонах, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты). Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания.

Радиоактивное излучение опасно для человека, вызывает у него лучевую болезнь с повреждением генетического аппарата клеток. Это ведет к появлению у людей злокачественных опухолей, наследственных заболеваний и уродств у потомства.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электростанции (ТЭС). Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок и ракетных двигателей пока незначительна, т.к. их применение ограничено.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, - нетоксичные диоксид углерода СО₂ и пар Н₂О. Однако, кроме них, в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в т.ч.

При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. При сжигании неочищенного природного газа в дымовых выбросах также содержатся оксид серы и оксиды азота. Следует отметить, что наибольшее количество оксидов азота образуется при сжигании жидкого топлива.

Автотранспорт также является источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах, из-за увеличения числа машин. Автотранспорт, в отличие от промышленных предприятий, относится к движущимся источникам загрязнения, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха. Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большого выброса СО, NO_x, С_пН_м и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична.

3. Экологическое состояние атмосферы городов Казахстана

Наблюдения за состоянием загрязнения атмосферного воздуха в городах республики выполняются службой РГП "Казгидромет". В I квартале 2008 года наблюдения проводились в 13 городах республики: Актау, Актобе, Алматы, Астане, Атырау, Караганде, Павлодаре, Петропавловске, Таразе, Темиртау, Усть-Каменогорске, Шымкенте, Экибастузе.

Наибольшее распространение загрязнений атмосферы антропогенного происхождения наблюдается в крупных городах и промышленных центрах. Большая часть загрязняющих веществ, выделяемых промышленностью и транспортом, концентрируется в приземном слое атмосферы до высоты нескольких сот метров от поверхности Земли.

Промышленность загрязняет атмосферный воздух выбросами вредных газов и индустриальной пыли. Особенно много загрязняющих веществ поступает от тепловых электростанций, металлургических, химических, цементных и других заводов. При сжигании топлива на этих предприятиях в атмосферу поступают в большом количестве СО, СО₂, SO₂, твердые частицы в виде дыма и сажи. Химический состав выбросов зависит от вида топлива (уголь, нефть, газ), способа его сжигания, применяемой технологии и т.п.

Один из главных источников загрязнения атмосферы в крупных городах, он составляет в среднем 60% всех загрязнений городского воздуха. Автомобильные выхлопные газы представляют собой смесь примерно 200 веществ, среди которых много вредных. Это оксиды углерода, азота, некоторые углеводороды (пентен, гексен и др.), альдегиды, токсические соединения свинца, канцерогенные вещества. Большинство выхлопных газов тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются в приземном слое воздуха.

Важнейшим загрязнителем городского воздуха является диоксид серы, который образуется при сгорании угля и некоторых видов нефти, содержащих серу. В атмосфере SO₂ соединяется с водяным паром Н₂О и образует серную кислоту, которая выпадает на землю с осадка-50ми (кислотные дожди) или находится в атмосфере в виде ядовитого тумана, она разъедает легкие человека и животных, металлы, краски, камни, губит растения, нарушает естественные процессы в наземных и водных экосистемах из-за повышения кислотности рН.

Крупнейшие города мира страдают от смогов. Причины образования смога лондонского типа связаны с высокой концентрацией сернистого газа, пылевых частиц и туманом. Главным источником загрязнения воздуха служат продукты сжигания угля и мазута. В атмосфере SO₂ соединяется с водяным паром Н₂О и образует серную кислоту, которая выпадает на землю с осадка-50ми (кислотные дожди) или находится в атмосфере в виде ядовитого тумана, она разъедает легкие человека и животных, металлы, краски, камни, губит растения, нарушает естественные процессы в наземных и водных экосистемах из-за повышения кислотности рН.

Крупнейшие города мира страдают от смогов. Причины образования смога лондонского типа связаны с высокой концентрацией сернистого газа, пылевых частиц и туманом. Главным источником загрязнения воздуха служат продукты сжигания угля и мазута. [18].

Лос-анжельского типа возникает в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Обязательными условиями возникновения смога являются высокая концентрация оксидов азота, углеводородов, галогенов и других соединений, интенсивная солнечная радиация (солнечная погода) и безветрие. В процессе фотохимических реакций возникают новые, более ядовитые, чем сами выбросы, вещества. Основные компоненты фотохимического смога - фотооксиданты: озон, оксиды азота, нитриты, углеводороды, фенолы и т.д. Эти вещества всегда присутствуют в атмосфере городов, но в фотохимическом смоге их концентрация намного превышает ПДК.

В настоящее время смог представляет опасность для жителей многих городов. При фотохимическом смоге появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость, погибают домашние животные. У людей этот смог вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, появляются симптомы удушья, обостряются легочные и сердечно-сосудистые хронические заболевания. Смог оказывает вредное воздействие на растения, способствует коррозии строительных материалов, ухудшает состояние лакокрасочных покрытий, резиновых и синтетических изделий, портит одежду. Из-за плохой видимости нарушается работа транспорта, увеличивается число аварий. В настоящее время смог представляет опасность для жителей многих городов. При фотохимическом смоге появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость, погибают домашние животные. У людей этот смог вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, появляются симптомы удушья, обостряются легочные и сердечно-сосудистые хронические заболевания. Смог оказывает вредное воздействие на растения, способствует коррозии строительных материалов, ухудшает состояние лакокрасочных покрытий, резиновых и синтетических изделий, портит одежду. Из-за плохой видимости нарушается работа транспорта, увеличивается число аварий.

В последнее время в связи с быстрым ростом числа автомобилей резко возросла опасность возникновения фотохимического смога в крупных городах Казахстана. [19].

Наблюдения за состоянием загрязнения атмосферного воздуха в городах республики выполняются службой РГП "Казгидромет". Наблюдения проводились в 13 городах республики: Актау, Актобе, Алматы, Астане, Атырау, Караганде, Павлодаре, Петропавловске, Таразе, Темиртау, Усть-Каменогорске, Шымкенте, Экибастузе.

Случаев высокого и экстремально высокого загрязнения атмосферного воздуха в городах, где проводились наблюдения, не было.

Наибольший уровень загрязнения воздуха отмечается в г. Усть-Каменогорске (ИЗА5 =16,3). Среднемесячные концентрации диоксида серы и фенола составили 4 ПДК, пыли, формальдегида, диоксида азота - 1-2 ПДК, а максимальные из разовых концентраций фенола, диоксида азота и пыли превышали 4 ПДК, диоксид серы - 2 ПДК.

Повышенная запыленность воздуха отмечена в городах Актау, Темиртау, Шымкент, где среднемесячные концентрации составили 2 ПДК. В г. Атырау и Актау максимальные из разовых концентраций пыли достигли 3 ПДК.

Высокое содержание в воздухе формальдегида - более 3 ПДК - отмечено в Шымкенте, Таразе, Петропавловске. Средние за квартал концентрации оксида углерода превышали ПДК только в г. Шымкенте. Максимальная из разовых концентраций оксида углерода - выше 5 ПДК - наблюдались в Петропавловске, выше 4 ПДК - в Павлодаре.

По сравнению с 1 кварталом 2008 г. в городах Усть-Каменогорске, Шымкенте, Таразе, Петропавловске, Темиртау уровень загрязнений воздуха возрос, в Актау -снизился, в Атырау, Караганде, Павлодаре, Экибастузе -- значительно не изменился.

В природе радон встречается в двух основных изотопах: радон-222, член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и радон-220, член радиоактивного ряда тория-232. Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха и является альфа-радиоактивным. Период полураспада радона-222 равен 3,8 сут. После а-распада ядро радона превращается в ядро полония. Заканчивается ряд стабильным изотопом свинца.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытых, непроветриваемых помещениях. Родон может проникать сквозь трещины в фундаменте, через пол из земли и накапливаться в основном в нижних этажах жилых зданий. Одним из источников радона могут быть конструкционные материалы, используемые в строительстве. К ним в первую очередь относятся такие материалы, как гранит, пемза, глинозем.

По мере подъема над поверхностью Земли (с удалением от источника) интенсивность облучения ионизирующими излучениями от земных источников постепенно уменьшается.

Другой естественный источник ионизирующего излучения -- космос. Из него на Землю поступают космические лучи, представленные потоками высокоэнергетических протонов (примерно 90%), ядер атомов гелия (около 9%), нейтронов, электронов и ядер легких элементов (1%). В соответствии с нормами радиационной безопасности (НРБ-99) доза эффективная (эквивалентная) годовая -- это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенных организмом человека за год, с учетом радиочувствительности к соответствующим видам излучения, как всего тела, так и его отдельных органов и тканей. Она (доза) равняется сумме эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением радионуклидов внутрь организма за тот же год. Единица измерения в системе СИ -- зиверт (Зв). Данное понятие характеризует меру риска возникновения отдаленных последствий облучения человека. До 1996 г. в соответствии с НРБ-76/87 использовалось менее точное понятие -- доза эквивалентная.

щиту от радиационного воздействия, иначе жизнь на ней была бы невозможна. Мощную защиту человека и всей биосферы от космических заряженных частиц радиации создает магнитное поле Земли. Тем не менее часть частиц с высокой энергией преодолевает магнитосферу и достигает верхних слоев атмосферы.

Большинство оставшихся частиц космического излучения сталкивается с атомами азота, кислорода, углерода атмосферы, взаимодействует с их ядрами и рождает вторичное космическое излучение из протонов, тг-мезонов, ц-мезонов и нейтронов. В результате образуются радиоактивные изотопы ряда легких элементов -- бериллия-7, углерода-14, трития (водорода-3) и др., а при взаимодействии космических лучей с аргоном -- кремния-32, серы-35 и других радиоактивных элементов.

Поглощенная доза ионизирующего излучения -- это отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе этого вещества. В системе СИ единица измерения -- грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг.

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, составляет половину всего облучения, получаемого человеком от естественных источников радиации. Защититься от такого невидимого «космического душа» невозможно, причем различные участки поверхности планеты подвергаются его воздействию по-разному. Северный и Южный полюсы получают больше космической радиации, чем экваториальные области (так как защитное влияние магнитного поля здесь ослаблено). По мере подъема интенсивность облучения следствие воздействия космического излучения усиливается .

Антропогенными источниками ионизирующих излучений и ряда долго- и короткоживущих изотопов являются ядерные взрывы, атомная энергетика, включая объекты по переработке и захоронению ее отходов, установки рентгеноскопии в промышленности и медицине, теплоэнергетические устройства, работающие на угле, и др. Мощную защиту человека и всей биосферы от космических заряженных частиц радиации создает магнитное поле Земли. Тем не менее, часть частиц с высокой энергией преодолевает магнитосферу и достигает верхних слоев атмосферы. [20].

Большинство оставшихся частиц космического излучения сталкивается с атомами азота, кислорода, углерода атмосферы, взаимодействует с их ядрами и рождает вторичное космическое излучение из протонов, тг-мезонов, ц-мезонов и нейтронов. В результате образуются радиоактивные изотопы ряда легких элементов -- бериллия-7, углерода-14, трития (водорода-3) и др., а при взаимодействии космических лучей с аргоном -- кремния-32, серы-35 и других радиоактивных элементов.

Поглощенная доза ионизирующего излучения -- это отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе этого вещества. В системе СИ единица измерения -- грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг.

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, составляет половину всего облучения, получаемого человеком от естественных источников радиации. Защититься от такого невидимого «космического душа» невозможно, причем различные участки поверхности планеты подвергаются его воздействию по-разному. Северный и Южный полюсы получают больше космической радиации, чем экваториальные области (так как защитное влияние магнитного поля здесь ослаблено). По мере подъема интенсивность облучения следствие воздействия космического излучения усиливается.