Государственная система обеспечения единства измерений. Её структура, участники, документы

К атмосферным загрязнителям  относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими  атмосферными загрязнителями после  возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных  частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие  скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном  слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над  источниками газопылевой эмиссии  существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под  теплым, что препятствует воздушным  массам и задерживает перенос  примесей вверх. В результате вредные  выбросы сосредотачиваются под  слоем инверсии, содержание их у  земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее  неизвестного в природе фотохимического  тумана.

 

Загрязнение атмосферы выбросами  транспорта

 

Большую долю в загрязнении  атмосферы составляют выбросы вредных  веществ от автомобилей. Сейчас на Земле  эксплуатируется около 500 млн. автомобилей, а к 2000 г. ожидается увеличение их числа до 900 млн. В 1997 г. в Москве эксплуатировались 2400 тыс. автомобилей при нормативе 800 тыс. автомобилей на действующие  дороги.

В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения  атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 – 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что  в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает  в атмосферу (кг/год): угарного газа – 700, диоксида азота – 40, несгоревших  углеводородов – 230 и твердых  веществ – 2 – 5. Кроме того, выбрасывается  много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.

Токсичными выбросами  двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные  газы, пары топлива из карбюратора  и топливного бака. Основная доля токсичных  примесей поступает в атмосферу  с отработавшими газами ДВС. С  картерными газами и парами топлива  в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса.

Суммарный выброс токсичных  веществ в атмосферу самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено  повышением расхода топлива до 20...30 т/ч и неуклонным ростом числа  эксплуатируемых самолетов. Отмечается влияние ГТДУ на озоновый слой и  накопление углекислого газа в атмосфере.

Загрязнение воздушной среды  транспортом с ракетными двигательными  установками происходит главным  образом при их работе перед стартом, при взлете, при наземных испытаниях в процессе их производства или после  ремонта, при хранении и транспортировании  топлива. Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации и  рекомбинации молекул. Количество продуктов  сгорания зависит от мощности (тяги) двигательных установок. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются пары воды, диоксид  углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксид азота, а  также твердые частицы Аl2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

 

Мероприятия по борьбе с  выбросами автотранспорта

 

Оценка автомобилей по токсичности выхлопов. Большое значение имеет повседневный контроль над  автомашинами. Все автохозяйства  обязаны следить за исправностью выпускаемых на линию машин. При  хорошо работающем двигателе в выхлопных  газах окиси углерода должно содержаться  не более допустимой нормы.

Положением о Государственной  автомобильной инспекции на нее  возложен контроль за выполнением мероприятий  по охране окружающей среды от вредного влияния автомототранспорта.

В принятом стандарте на токсичность предусмотрено дальнейшее ужесточение нормы, хотя они и  сегодня в России жестче европейских: по окиси углерода—на 35%, по углеводородам—на 12%, по окислам азота—на 21%.

На заводах введены  контроль и регулирование автомобилей  по токсичности и дымности отработавших газов.

Системы управления городским  транспортом. Разработаны новые  системы регулирования уличного движения, которые сводят к минимуму возможность образования пробок, потому что, останавливаясь и потом  набирая скорость, автомобиль выбрасывает  в несколько раз больше вредных  веществ, чем при равномерном  движении.

Построены автомагистрали в  обход городов, которые приняли  весь поток транзитного транспорта, который раньше нескончаемой лентой тянулся по городским улицам. Резко  снизилась интенсивность движения, уменьшился шум, чище стал воздух.

Перевод автотранспорта на дизельные двигатели. По мнению специалистов, перевод автотранспорта на дизельные  двигатели уменьшит выброс в атмосферу  вредных веществ. В выхлопе дизеля почти не содержится ядовитой окиси  углерода, так как дизельное топливо  сжигается в нем практически  полностью. К тому же дизельное топливо  свободно от тетраэтила свинца, присадки, которая используется для повышения  октанового числа бензина, сжигаемого в современных карбюраторных  двигателях с высокой степенью сжигания.

Дизель экономичнее карбюраторного двигателя на 20—30%. Более того, для  производства 1 л дизельного топлива  требуется в 2,5 раза меньше энергии, чем для производства того же количества бензина. Получается, таким образом, как бы двойная экономия энергоресурсов. Именно этим объясняется быстрый  рост числа автомобилей, работающих на дизельном топливе.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Создание автомобилей  с учетом требований экологии—одна  из серьезных задач, которые стоят  сегодня перед конструкторами.

Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателе  внутреннего сгорания, применение электронной  системы зажигания приводит к  уменьшению в выхлопе вредных  веществ.

Нейтрализаторы. Большое  внимание придается разработке устройства снижения токсичности—нейтрализаторов, которыми можно оснастить современные  автомобили.

Способ каталитического  преобразования продуктов сгорания заключается в том, что отработавшие газы очищаются, вступая в контакт  с катализатором. Одновременно происходит дожигание продуктов неполного  сгорания, содержащихся в выхлопе  автомобилей.

Нейтрализатор крепят к выхлопной  трубе, и газы, прошедшие через  него, выбрасываются в атмосферу  очищенными. Одновременно устройство может выполнять функции глушителя  шума. Эффект от использования нейтрализаторов  достигается внушительный: при оптимальном  режиме выброс в атмосферу оксида углерода уменьшается на 70—80%, а  углеводородов—на 50—70%.

Значительно улучшить состав выхлопных газов можно с помощью  различных добавок к топливу. Ученые разработали присадку, которая  снижает содержание сажи в выхлопных  газах на 60—90% и канцерогенных  веществ—на 40%.

В последнее время на нефтеперерабатывающих  предприятиях страны широко внедряется процесс каталитического риформинга низкооктановых бензинов. В результате можно выпускать неэтилированные, малотоксичные бензины. Использование  их снижает загрязненность атмосферного воздуха, увеличивает срок службы автомобильных  двигателей, сокращает расход топлива.

Газ вместо бензина. Высокооктановое, стабильное по составу газовое топливо  хорошо смешивается с воздухом и  равномерно распределяется по цилиндрам  двигателя, способствуя более полному  сгоранию рабочей смеси. Суммарный  выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно  меньше, чем у машин с бензиновыми  двигателями. Так, грузовик «ЗИЛ-130», переведенный на газ, имеет показатель по токсичности  почти в 4 раза меньше, чем его  бензиновый собрат.

При работе двигателя на газе происходит более полное сгорание смеси. А это ведет к снижению токсичности отработавших газов, уменьшению нагарообразования и расхода  масла, увеличению моторесурса. Кроме  того, сжиженный газ дешевле бензина.

Электромобиль. В настоящее  время, когда автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящих к загрязнению  окружающей среды, специалисты все  чаще обращаются к идее создания «чистого»  автомобиля. Речь, как правило, идет об электроавтомобиле.

В настоящее время в  нашей стране производятся электромобили  пяти марок. Электромобиль Ульяновского  автозавода («УАЗ»-451-МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения  на переменном токе и встроенным зарядным устройством. В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах.

 

Средства защиты атмосферы

 

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

Средства защиты атмосферы  должны ограничивать наличие вредных  веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Во всех случаях должно соблюдаться условие:

 

С+с_ф = ПДК                                                                 (1)

 

по каждому вредному веществу (с_ф – фоновая концентрация).

Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных  веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ  в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных  веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

На практике реализуются  следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

– вывод токсичных веществ  из помещений общеобменной вентиляцией;

– локализация токсичных  веществ в зоне их образования  местной вентиляцией, очистка загрязненного  воздуха в специальных аппаратах  и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует  нормативным требованиям к приточному воздуху;

– локализация токсичных  веществ в зоне их образования  местной вентиляцией, очистка загрязненного  воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере;

– очистка технологических  газовых выбросов в специальных  аппаратах, выброс и рассеивание  в атмосфере; в ряде случаев перед  выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом;

– очистка отработавших газов энергоустановок, например, двигателей внутреннего сгорания в специальных  агрегатах, и выброс в атмосферу  или производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и  т. п.)

Для соблюдения ПДК вредных  веществ в атмосферном воздухе  населенных мест устанавливают предельно  допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ  из систем вытяжной вентиляции, различных  технологических и энергетических установок.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в  атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные  и высокоскоростные); аппараты для  улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и  нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых  примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом  параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.

 

Эффективность очистки

h=(с_вх – с_вых)/с_вх                                                       (2)

где с_вх и с_вых – массовые концентрации примесей в газе до и после аппарата.

Широкое применение для очистки  газов от частиц получили сухие пылеуловители  – циклоны различных типов.

Электрическая очистка (электрофильтры) – один из наиболее совершенных  видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации  газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Для этого  применяют электрофильтры.

Для высокоэффективной очистки  выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно  проходят несколько автономных аппаратов  очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят  применение при высокоэффективной  очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим  возвратом в помещение.