Состав и свойства промышленных загрязнений атмосферы. Виды и состав промышленных газовых выбросов (по отраслям промышленности и регионам)

Министерство образования  и науки РФ

ФГБОУ ВПО Тамбовский государственный  технический университет

 

Кафедра: "Природопользование и защита окружающей среды"

 

 

Реферат

на тему : состав и свойства промышленных загрязнений атмосферы. Виды и состав промышленных газовых выбросов (по отраслям промышленности и регионам).

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.

Проверил:

 

 

 

 

Тамбов 2013

Содержание.

1. Введение............................................................................................
2. Основные загрязняющие вещества...................................................
3. Виды и состав промышленных газовых выбросов по регионам Российской Федерации...........................................................................
4. Виды и состав промышленных газовых выбросов по отраслям промышленности в Российской Федерации......................................
5. Заключение.....................................................................................
6. Список использованной литературы.............................................

 

Введение.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с  окружающим миром. Но с тех пор  как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство  человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и  сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды  несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и  аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и  накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную  тенденцию в сторону повышения  среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и  продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее  уже 11/5 его общей поверх ности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Основные загрязняющие вещества.

В основном существуют три  основных источника загрязнения  атмосферы: промышленность, бытовые  котельные, транспорт. Доля каждого  из этих источников в общем загрязнении  воздуха сильно различается в  зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают  в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают  в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими вещест вами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего  топлива или переработки сернистых  руд (до 170 млн. т. в год) . Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты  в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных  путей человека. Вы падение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов  химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой  влажности воздуха. Листовые пластинки  растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегод- но выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно  или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками  загрязнения являются предприятия  по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают  в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых метал лов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фос фора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Аэрозольное загрязнение  атмосферы Аэрозоли - это твердые  или жидкие частицы, находящиеся  во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в  ряде случаев особенно опасны для  организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере  аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между  собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11-5 1 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб. км. пылевидныхчастиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже: ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т./ГОД 11. Сжигание каменного угля 93,60 12. Выплавка чугуна 20,21 13. Выплавка меди (без очистки) 6,23 14. Выплавка цинка 0,18 15. Выплавка олова (без очистки) 0,004 16. Выплавка свинца 0,13 17. Производство цемента 53,37 Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнеий воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (1250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 1150 т. 0пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 0атомов 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 не посредственно над  источниками газопылевой эмиссии  существует инверсия расположения слоя более холодного воздуха под  теплым, что препятствует воздушных масс 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 неизвес тного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог) Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь  газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются  чаще в июне-сентябре и реже зимой.

При продолжительной ясной  погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота  с образованием оксида азота и  атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид  азота, должен сновапревращаться в молекулярный кислород, а оксид азота в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге кото рой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в ре акцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

 

Виды и состав промышленных газовых выбросов по регионам Российской Федерации.

974 города из 1090 городов  России имеют свои экологические  портреты, составленные Госкомстатом  и отражающие степень и причины  загрязнения атмосферы. В исследованных  населённых пунктах проживает  92000000 человек, что составляет 97% от  общего городского населения  страны.

Во время активного  роста экономики страны с 1999 по 2007 годы уровень загрязнения атмосферы  вырос в 43% городов РФ. Степень  загрязнения воздуха в городах  понизилась только благодаря экономическому кризису 2008 года.

Промышленное загрязнение  атмосферы городов

В число самых грязных городов России из-за экстремальной плотности выбросов в атмосферу с промышленных предприятий входят:

1. Норильск, Заполярный, Карабаш и Сатка, где цветная металлургия продолжает опираться на устаревшие технологии;
2. Стрежевой (Томская область), где процветает нефтедобыча;
3. Мышкин, Полысаево (места расположения газокомпрессорных станций).

Самые высокие показатели плотности загрязнения атмосферы  отмечаются в населённых пунктах, на территории которых располагаются  крупнейшие в России угольные государственные  районные электростанции: Рефтинская ГРЭС (посёлок Рефтинский, Свердловская область) и Троицкая ГРЭС (город Троицк, Челябинская область). Таким образом, получается, что самый грязный город России, с экологической точки зрения, это Троицк.

80% увеличения эмиссии  загрязняющих веществ в атмосферу  страны в 2006 году явилось заслугой  всего 5 технически устаревших  государственных районных электростанций: Троицкой, Рефтинской, Новочеркасской, Каширской и Киришской.

Отраслевая специализация  городов с разным уровнем плотности  выбросов:

 

Суммарный коэффициент загрязнения  территории	Доля автотранс-порта	Стационарные источники  загрязнения атмосферы
		Энергетика	Чёрная металлургия	Цветная металлургия	Топливная промышленность	Химическая и нефтехимическая  промышленность
2000 – 4000	0,9	Асбест, Троицк	Тула, Череповец	–	–	–
1000 – 1500	13 – 57	Новочеркасск	Липецк, Новокузнецк	Шелехов	–	Кириши, Архангельск, Ангарск, Нижнекамск
500 – 1000	38 – 72	Нерюнгри	Нижний Тагил	Красноярск	Нарьян-Мар	Кемерово, Уфа, Омск, Ярославль, Волжский
150 – 500	18 – 94	Мурманск, Екатеринбург, Пенза, Серов, Курган	Челябинск, Новотроицк, Ижевск, Первоуральск, Златоуст	Норильск, Абакан, Волгоград, Братск	Белоярский, Междуреченск, Салехард, Вологда	Тамбов, Новгород, Сыктывкар, Саранск, Сызрань, Стерлитамак, Салават, Казань, Новокуйбышевск, Пермь
Менее 150	41 – 92	Ульяновск, Биробиджан	Орск, Петровск-Забайкальский	Медногорск, Черногорск, Владикавказ, Карабаш, Мончегорск	Оренбург, Астрахань, Воркута	Краснодар, Дзержинск, Соликамск, Лесосибирск, Усинск