Испарения бензина в атмосферу возникают не только в подвижных источниках, но и в стационарных, к которым в первую очередь следует отнести автозаправочные станции (АЗС). Они получают, хранят и реализуют бензин и другие нефтепродукты в больших количествах. Это является серьезным каналом загрязнения окружающей среды как в результате испарений топлива, так и в результате разливов.
При заполнении резервуаров АЗС бензином в атмосферу вытесняются в большом количестве пары бензина - это так называемое большое дыхание резервуара. При суточных температурных колебаниях (ночь - день) также происходит выделение паров бензина, но в меньшем количестве, и это называется малым дыханием резервуара.
Ориентировочные расчеты потерь бензина показали, что при большом дыхании резервуара объемом 20 м 3 в атмосферу испаряется зимой 11 л, а летом - 23 л бензина. При ежесуточном одноразовом заполнении резервуара в течение месяца в атмосферу попадет зимой 330 л бензина, а летом - 690 л. Таким образом, среднегодовые потери бензина из одного резервуара составляют 6 т. Учитывая количество АЗС в конкретном регионе, можно определить степень загрязнения воздуха летучими углеводородными соединениями бензина.
Загрязнение атмосферы по «вине» автомобильного транспорта происходит, кроме того, в результате функционирования асфальто- и цементобетонных заводов, баз дорожной техники и других объектов инфраструктуры транспорта. В составе выбросов асфальтобетонных заводов содержатся канцерогенные вещества из-за отсутствия или несовершенства очистного оборудования.
Организации технического автосервиса при осуществлении производственной деятельности оказывают отрицательное воздействие на экосистемы. Оно возникает в процессе выполнения многих видов работ. Так, при замене масла в двигателе и агрегатах трансмиссии осуществляют его слив либо в канализационную сеть, либо в грунт, если не налажен вывоз отработанных масел в соответствующие пункты регенерации масла. При мойке автомобилей образуется большое количество ила и грязи, которые необходимо обеззараживать перед их вывозом в места захоронения. Однако зачастую мощностей для полной обработки отходов, возникающих при мойке, недостаточно, поэтому вывоз таких отходов ведется без обеззараживания и в них присутствует большое количество вредных элементов, в том числе нефтепродуктов и тяжелых металлов, которые поступают в окружающую среду. Водные стоки с территорий ремонтных производств также представляют опасность для природы. Растворенные в сточной воде вещества, содержащие синтетические компоненты, проникают в почву, поражая растительность, попадают в грунтовые воды, с ними - в водоемы, где губят животный мир.
Гаражи и автостоянки также являются источниками загрязнения окружающей среды. Загрязнение территории гаражных комплексов бытовыми и промышленными отходами происходит по причине выброса водителями и работниками гаражного хозяйства бытового мусора, ненужных частей металлических, резиновых и пластмассовых изделий, запасных частей автомобилей, предметов, используемых при ремонте. Образующиеся отходы могут быть как неопасными, полностью разлагающимися, но нарушающими внешний вид гаражной территории (например, бумага), так и опасными, слабо разлагающимися в естественных условиях, и токсичными. Некоторые виды отходов не опасны в обычных условиях, но становятся чрезвычайно вредны при внезапном аварийном возгорании. Тушение пожаров в пределах гаражей и автостоянок значительно осложняется из-за того, что их территория зачастую пропитывается бензином, маслами и другими горючими жидкостями.
Автодороги России , по оценке Росавтодора, имеют общую протяженность 1,1 млн км. Состояние автодорог в значительной мере влияет на выбросы загрязняющих веществ. По плотности автомобильных дорог на 1000 км 2 территории Россия значительно уступает зарубежным странам. Новые автомобильные дороги строят медленно. В настоящее время сеть автомобильных дорог перегружена, дальнейшее увеличение интенсивности движения приведет к ускоренному разрушению дорог и мостов, и как следствие, резкому увеличению воздействия на окружающую среду. На большой протяженности участки дорог имеют неудовлетворительные гладкость, ровность и прочность и нуждаются в ремонте и реконструкции. Строительство и ремонт дорог вызывают эрозию почв и грунтов, оползни, изменение гидрологических условий (подтопление, осушение, изменение уровня грунтовых вод и т.н.). Они влекут за собой ущерб для флоры и фауны. Негативный эффект вызывается рассечением природной среды дорожной трассой, что нарушает условия существования растительности и животных.
Еще одна проблема в дорожной отрасли возникает от мусора, образующегося в придорожной полосе. С ростом интенсивности движения его объем значительно увеличился и составил свыше 140 тыс. т в год на федеральных автомобильных дорогах и 160 тыс. т в год на региональных . В подавляющем большинстве вдоль автомобильных дорог отсутствуют мусоросборочные контейнеры.
При движении автомобилей происходит истирание дорожных покрытий и автомобильных шин, продукты износа которых смешиваются с твердыми частицами отработавших газов. К этому добавляется грязь, занесенная на проезжую часть с прилегающего к дороге почвенного слоя. В результате образуется пыль, в сухую погоду поднимающаяся над дорогой в воздух. Она переносится ветром на расстояния от нескольких до сотен километров.
Химический состав и количество пыли зависят от материалов дорожного покрытия. Наибольшее количество пыли образуется на грунтовых и гравийных дорогах. На дорогах с покрытием из зернистых материалов (гравийных) образуется пыль, состоящая в основном из диоксида кремния. На грунтовых дорогах пыль состоит на 90% из кварцевых частиц, остальную долю составляют оксиды алюминия, железа, кальция и др. Валовый выброс пыли на автомобильных дорогах без капитального покрытия (грунтовых общего пользования, гравийных, щебеночных) составляет свыше 56 тыс. т в год. На дорогах с асфальтобетонным покрытием в состав пыли дополнительно входят продукты износа вяжущих битумсодержащих материалов, частицы краски или пластмассы от линий разметки дороги па полосы.
Экологические последствия запыленности отражаются на людях, находящихся вблизи от дороги, водителях и пассажирах транспортных средств, которые вместе с воздухом вдыхают огромное количество пылевидных частиц, нанося вред организму. Пыль оседает также на растительности и обитателях придорожной полосы. Леса и лесопосадки вдоль дорог угнетаются. Сельскохозяйственные культуры, посаженные вблизи дорог, накапливают вредные вещества, содержащиеся в пылевых выбросах и отработавших газах. Эти загрязнения попадают и в прилегающие водоемы, действуя отрицательно на растительность, рыб и других обитателей, накапливаясь в донных отложениях. Туда же попадает поверхностный сток с автодорог, содержащий специальные твердые и жидкие противогололедные реагенты. По статистическим данным, в Российской Федерации средний объем потребления реагентов для обработки федеральных автомобильных дорог составляет около 280 тыс. т, а региональных - 680 тыс. т в год. Организациями автомобильного транспорта также сбрасываются в поверхностные водоемы сточные воды, содержащие в основном взвешенные вещества и нефтепродукты.
Под автодороги отчуждаются значительные земельные площади. Так, на строительство 1 км современной автомагистрали требуется до 10-12 га площади. Помимо этого, дополнительные площади отводятся для технологических целей (устройства складов хранения строительных материалов, мест стоянок транспортной техники, размещения снятого с дороги грунта, постройки временных сооружений и подъездов и т.д.). Особенно большие площади занимают транспортные развязки - от 15 га при пересечении двухполосных дорог до 35 га при пересечении магистралей с шестью полосами движения. Ежегодно площади земель, отводимых под автодороги, увеличиваются в связи с осуществлением дорожного строительства.
- См.: Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающейсреды Российской Федерации в 2011 году» [Электронный ресурс]. URL:http://www.mnr.gov.ru/regulatory/dctail.php?ID=130175, свободный.
Воздушная среда подвергается массированному загрязнению вредными веществами. Объекты, от которых загрязняющие вещества поступают в атмосферу, называются источниками загрязнения(вы-бросов). Они могут быть естественными или антропогенными.Естест-венными источниками загрязнения являются вулканические изверже-ния, пылевые бури, лесные пожары и др. Уровень загрязнения атмосфе-ры этими источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников.
Все антропогенные источники загрязнения подразделяются на то-чечные, линейные и площадные. Точечные источники могут быть ста-ционарными или мобильными.
К стационарным точечным источникам относятся дымовыетрубы электростанций, котельных, технологических установок, печей, вентиляционные трубы предприятий и др.
Мобильными источниками выбросов являются механические ижелезнодорожные транспортные средства (за исключением приводимых
в движение электродвигателями), воздушные и морские суда, суда внутреннего плавания и другие передвижные средства.
Линейные источники загрязнения воздушного бассейна пред-ставляют собой дороги и улицы, по которым систематически движется транспорт, а также открыто расположенные технологические линии предприятий и т.п.
К площадным источникам относятся вентиляционные фонари,окна, двери, неплотности оборудования, зданий, через которые примеси могут поступать в атмосферу, площадки хранения сыпучих материалов, отвалы горных пород, объекты хранения отходов и т.п.
Источники выбросов загрязняющих веществ делятся на организо-ванные и неорганизованные.
К организованным стационарным источникам выбросов отно-
сятся источники выбросов, оборудованные устройствами, посредством которых производится локализация поступления загрязняющих веществ
в атмосферный воздух от источников выделения загрязняющих ве-ществ. Например, трубы, вентиляционные окна и т.п.
Неорганизованные стационарные источники выбросов –источ-
ники выбросов, не оборудованные устройствами, посредством кото-рых производится локализация поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух от источников выделения загрязняющих веществ.
К неорганизованным стационарным источникам выбросов отно-
линейные, если загрязняющие вещества поступают в атмосфер-ный воздух от газопроводов;
площадные, если загрязняющие вещества поступают в атмосфер-ный воздух от рассредоточенных источников выделения загряз-няющих веществ, в том числе от сооружений по очистке сточных вод, площадок хранения сыпучих материалов, отвалов горных по-род, объектов захоронения отходов, объектов хранения отходов, объектов тяготения мобильных источников выбросов.
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ АТМОСФЕРЫ
Особенно остро проблема загрязнения атмосферы стала во второй половине ХХ века в связи с чрезвычайно высокими темпами роста про-мышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве транспортных средств.
С появлением двигателей внутреннего сгорания, крупных тепло-вых электростанций, дальнейшим развитием промышленности в воз-душный бассейн ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа, 250 млн. т пыли, 200 млн. т оксида углерода, 150 млн. т сернистого газа, 50 млн. т оксидов азота, 50 млн. т различных углеводородов.
Таким образом, наиболее распространенными веществами, за-грязняющими воздух, являются:
оксид углерода;
диоксид серы;
оксиды азота NО x ; углеводороды С n H m ;
твердые частицы (пыль) органического и неорганического про-
исхождения.
Примерный относительный состав загрязняющих веществ в атмо-сфере промышленных городов: СО – 45 %, SО 2 – 18 %, С n H m – 15 %,
пыль – 12 %, NО x – 10 %.
Оксид углерода (СО) –бесцветный газ,не имеющий запаха и вку-са. Действуя на нервную и сердечно-сосудистую системы, СО вызывает удушье. Первичные симптомы отравления (головная боль) возникают при концентрациях 200 – 220 мг/м 3 и длительности воздействия в тече-ние 2 – 3 часов. При повышении концентрации появляется ощущение пульса в висках, головокружение.
Диоксид серы (SO 2) –бесцветный газ с острым запахом.Его при-сутствие создает неприятный вкус во рту уже при концентрациях 3 – 6 мг/м 3 . При концентрациях 20 – 30 мг/м 3 он действует раздражающе на слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. При концентрациях при-мерно 50 мг/м 3 образует соединения с влагой H 2 SO 3 и Н 2 SO 4 . В приро-де наиболее чувствительны к SO 2 хвойные и лиственные леса, так как
это вещество накапливается в листьях и хвое. При больших концентра-циях SO 2 происходит усыхание сосны.
Оксиды азота NO x (NO, N 2 O, NO 2 , N 2 O 3 , N 2 O 5) не имеют цвета изапаха, ядовиты, раздражают органы дыхания. Наиболее опасными яв-ляются NO и NO 2. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. В контакте с водой NО x образуют кислоты HNO 3 и HNO 2 , которые в легких создают отек. Особенно опас-ны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман – «смог».
Твердые частицы (пыль, взвешенные вещества) –это мельчай-
шие частицы твердого вещества, взвешенные в воздухе. Присутствие пыли в воздухе приводит к уменьшению прозрачности атмосферы и усилению рассеивания солнечных лучей. Кроме того, частицы пыли яв-ляются ядрами конденсации водяных паров, а также обладают адсорб-ционной способностью к токсичным веществам. Степень вредного воз-действия пыли на организм человека зависит от количества вдыхаемой пыли, ее химического состава, степени дисперсности пылинок, их фор-мы, твердости, электрозаряженности, растворимости в воде и биологи-ческих средах.
Частицы диаметром более 10 мкм не попадают в дыхательные пу-ти и не оказывают воздействия на здоровье. Поэтому в качестве порога обычно рассматривается аэродинамический диаметр пылевых частиц 10 мкм и менее. Именно эти частицы поступают в бронхи или легкие и, тем самым, влияют на здоровье и смертность. Наиболее опасными яв-ляются твердые частицы мелкой фракции размером менее 2,5 мкм.
Многие углеводороды С n H m являются токсичными веществами, а такие как, бензол, полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен), диоксины, полихлорированные бифенилы и другие кан-церогенны.
Кроме указанных выше, в атмосферу выбрасываются и другие вредные вещества. Всего в настоящее время известно около 7 млн. хи-мических соединений. Из них примерно 3 млн. – используются в прак-тике, 40 тыс. – обладают вредными свойствами и 12 тыс. – токсичны.
В зависимости от степени вредности при воздействии на организм человека вещества подразделяются на 4 класса опасности:
1) чрезвычайно опасные (тяжелые металлы (ртуть, свинец, кад-мий, ванадий, никель, хром) и их соединения и др.);
2) высокоопасные (диоксид азота, аэрозоли серной и соляной ки-слот, формальдегид, фтористый водород, сероводород, хлор и др.);
3) умеренно опасные (сернистый ангидрид, капролактам, фенол, ксилол, уксусная кислота и др.);
4) малоопасные (окись углерода, ацетон, этилацетат, скипидар, этиловый спирт и др.).
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
Загрязнение атмосферного воздуха является актуальной проблемой для городов Беларуси. Главными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу являются автотранспорт, объекты энергетики и промышленные предприятия. Валовые выбросы от стационарных и пе-редвижных источников в 2008 г. на территории Беларуси составили 1596,6 тыс. т (75,2 % – от передвижных источников, 24,8 % – от стацио-нарных) (таблица 8.1).
Таблица 8.1 – Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников на территории Беларуси в
2008 г., тыс. т
| Область | Твердыевещества | Оксидуглерода | Диоксидсеры | Оксидыазота | Углеводо-роды | Прочие | Всего | |
| Брестская | 11,7 | 128,4 | 2,2 | 23,6 | 41,1 | 0,7 | 208,2 | |
| Витебская | 13,2 | 112,3 | 25,4 | 31,8 | 66,9 | 3,6 | 253,2 | |
| Гомельская | 11,8 | 126,6 | 22,5 | 28,4 | 57,0 | 5,5 | 251,9 | |
| Гродненская | 11,9 | 115,3 | 1,2 | 23,2 | 38,3 | 5,5 | 195,4 | |
| Минская | 173,2 | 7,2 | 29,5 | 52,8 | 4,1 | 283,8 | ||
| г. Минск | 9,3 | 158,9 | 5,0 | 24,2 | 49,2 | 0,8 | 247,4 | |
| Могилевская | 10,8 | 88,9 | 2,0 | 17,1 | 35,5 | 2,4 | 156,7 | |
| Республика | 85,7 | 903,6 | 65,2 | 177,8 | 341,1 | 22,8 | 1596,6 | |
| Беларусь | ||||||||
Общий объем выбросов от стационарных источников составил 396,1 тыс.т, в том числе от технологических, производственных и дру-гих процессов – 278,2 тыс.т. Валовые выбросы от передвижных источ-ников составили 1200,6 тыс.т.
Около 70 % от всего объема выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников составляет промышленность. Наибольшее количество выбросов характерно для топливной отрасли (32 %) и электроэнергетики (21 %).
В составе валовых выбросов загрязняющих веществ преобладает оксид углерода (56,6 %). На долю углеводородов приходится 21,4 %, оксидов азота – 11,1 %, твердых веществ – 5,4 %, диоксида серы – 4,1 %. Большая часть выброшенных в атмосферу оксида углерода (90,2 %), углеводородов (67,2 %), а также оксидов азота (65,5 %) обусловлена ра-ботой передвижных источников. От стационарных источников эмиссии в атмосферу поступило 97,6 % диоксида серы и 55,4 % твердых ве-ществ.
Распределение выбросов по территории Беларуси неравномерно. По количеству выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стацио-нарных источников выделяются Новополоцк (79,8 тыс. т) и Минск (34,6 тыс. т).
Для сравнения выбросов на региональном уровне и между различ-ными странами в настоящее время используются различные индикато-ры существующей нагрузки на окружающую среду и человека. Наибо-лее показательными из них считаются данные о годовых объемах вы-бросов в атмосферный воздух как в целом, так и по основным загряз-няющим веществам, выраженные в расчете на единицу площади и душу населения.
В целом для Беларуси величина показателя выбросов, рассчитанная на единицу площади, составила 7,69 т /км 2 , изменяясь в пределах страны от 5,4 т/км 2 (Могилевская область) до 13,2 т/км 2 (Минская область).
Показатели выбросов основных загрязняющих веществ, рассчитан-ные для страны в целом, представлены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 – Показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников на территории Беларуси в 2008 г.
Максимальные показатели как на единицу площади, так и на душу населения характерны для оксида углерода.
В пересчете на душу населения показатель выбросов составил 0,16 т/чел. На уровне областей наиболее высокое значение данного показа-теля установлено для Витебской области (0,2 т/чел.), самое низкое – для Могилевской области (0,14 т/чел.).
Антропогенное загрязнение - это загрязнение обусловленное деятельностью человека.
В свою очередь источники антропогенного загрязнения бывают стационарными и передвижными . К передвижным источникам загрязнения относятся все виды транспорта (за исключением трубопроводного).
Стационарные источники загрязнения по своим геометрическим характеристикам могут быть точечными , линейными и площадными .
Точечный источник загрязнения - это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия (дымовые трубы, вентвытяжки).
Линейный источник загрязнения - это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (оконные проемы, ряды дефлекторов, эстакады налива).
Площадный источник загрязнения - это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (резервуарные парки, открытые поверхности испарения, площадки хранения и пересыпки сыпучих материалов и т.д.).
Стационарный источник загрязнения - это предприятие, цех, агрегат, установка или другой неподвижный объект, который сохраняет свои пространственные координаты в течение определенного времени и осуществляет выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и / или сбросы загрязняющих веществ в водные объекты.
Источники загрязнения атмосферного воздуха - стационарные (промышленные предприятия и коммунальные котельные) и передвижные (транспорт). Имеются две группы стационарных источников загрязнения: источники выделения и источники выбросов вредных веществ.
Источники загрязнения воздуха в сельских районах. В сельских районах основными загрязнителями воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия районного объединения "Сельхозтехника", энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельском хозяйстве. В районе расположения помещений для содержания скота и птицы в атмосферу могут поступать и распространяться на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.
К источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся склады, в которых происходит протравливание семян пестицидами, и поля, на которые в том или ином виде вносятся пестициды и минеральные удобрения, а также хлопкоочистительные заводы. При протравливании хлопковых семян гранозаном и меркузаном загрязнение воздуха прослеживается на значительное расстояние.
В результате сливно-наливных операций, а также суточных колебаний температуры происходит достаточно интенсивное выделение продуктов испарения в приземной слой атмосферы.
Опасные загрязнения атмосферы на производственных объектах газовой и нефтяной промышленности происходят, с одной стороны, в результате выбросов вредных веществ из различных источников, с другой - в результате образования вторичных продуктов химической трансформации, образующихся при взаимодействии загрязнителей с составляющими воздуха, содержащимися в нем твердыми и жидкими веществами, одних загрязнителей с другими и т. д. Во многих случаях экологическая и санитарно-гигиеническая опасность вторичных загрязнителей значительно выше, чем вредных выбросов. Между тем состав, структура и свойства этих дочерних веществ для производственных объектов газовой и нефтяной промышленности ранее комплексно не изучались. Авторы предприняли попытку частично восполнить образовавшийся здесь пробел.
Нередко в воздухе содержатся вредные вещества, наличие которых не обусловлено деятельностью рассматриваемого предприятия-загрязнителя, а являются следствием загрязнения воздуха другими, часто весьма отдаленными источниками.
Еще одним источником загрязнения окружающей среды являются пластичные смазки. В зависимости от условий хранения и применения потери пластичных смазок достигают 30--40% от их общего расхода. Например, при хранении и заправке солидола потери в виде остатков на стенках тары составляют 0,9% от прилипания к лопаточке и пробных нагнетаний при использовании ручного шприца 7,6%, удаление воздуха из шприца 7,8%, остатки на пресс-масленках 3,1%, на деталях нагнетания 0,2% и т.д.
Природные источники загрязнения, как правило, рассредоточены в пространстве, удалены от густонаселенных местностей и практически не поддаются регулированию. При этом вредное воздействие загрязняющих воздух веществ, поступающих в окружающую среду от естественных источников, в значительной мере нивелируется их перемешиванием, рассеиванием и естественным процессом самоочищения атмосферы.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, тепловые электростанции и энергетические установки, различные отопительные котлы, где в качестве топлива используются как газообразные, так и жидкие виды углеводородного сырья. Нужно отметить, что если сжигание газообразных топлив характеризуется более или менее экономическими и экологическими показателями, то сжигание мазута сопровождается сбросом в атмосферу значительного объёма продуктов неполного сгорания - оксидов азота, серы и углерода.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индустриальных странах являются автомобили и другие виды транспорта, промышленные предприятия, тепловые электростанции. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 200--250 млн. т золы, до 60 млн. т сернистого газа. В США в результате сжигания на тепловых электростанциях угля и нефти в воздушный бассейн страны выбрасывается 74% всех поступающих в атмосферу сернокислых окислов, около половины окислов азота.
Реакции на загрязнение атмосферы могут иметь острую или хроническую форму, а характер воздействия может быть локальным или общим, токсическим, раздражающим, кумулятивным. В целом считается, что более опасны долговременные воздействия малых концентраций, чем кратковременные, но высококонцентрированные. Отмечено, что поражающий фактор может быть как простой суммой соответствующих эффектов отдельных загрязнителей, так и превышать эту величину (синергический эффект). Например, легочные заболевания встречаются гораздо чаще, если атмосфера загрязняется диоксидом серы в сочетании с пылевыми выбросами. Имеются многочисленные данные о связи легочной, онкологической, кожной и другой патологии с характером и уровнем загрязнения воздуха. Частота заболеваний пропорциональна числу источников загрязнения и зависит от их состава, структуры, химических свойств и ряда других факторов.
К основным источникам загрязнения приземного слоя атмосферы при трубопроводном транспорте нефти, нефтепродуктов и газа следует отнести аварийные выбросы газа при отказах я ремонте линейной части магистральных газопроводов и испарение нефти и нефтепродуктов при хранении в резервуарах. Не менее сильным источником загрязнения воздуха являются пожары при возгорании или сжигании транспортируемых продуктов.
При анализе воздуха производственных помещений, в котором встречаются более сложные композиции загрязнителей, чем в атмосфере, отбор проб воздуха имеет свои особенности. Для улавливания токсичных примесей из воздуха в количестве, достаточном для последующего определения, подбирают по возможности наиболее эффективные условия ее поглощения из воздуха, исходя из физико-химических свойств анализируемого вещества и его концентрации. Если отбор проб любого индивидуального вещества требует рационального выбора поглотительной среды и оптимальной скорости просасывания воздуха, то в случае более сложной системы, когда воздух загрязнен смесью токсичных веществ, необходимо учитывать возможные взаимодействия компонентов анализируемой смеси веществ. Немаловажным является и характер источника выделения вредных примесей - мгновенный или непрерывно действующий, с постоянной или изменяющейся производительностью.
Рассмотрены источники возможного поступления в атмосферу, водоемы и почву загрязняющих веществ с производственных объектов нефтяной и газовой промышленности. Приведены объемы, состав, структура и свойства загрязнителей, оценена их экологическая опасность. Определены удельный вклад различных производств в загрязнение окружающей среды и возможные последствия загрязнения с учетом химических превращений вредных веществ в воздухе и воде и образования токсичных продуктов. Рекомендован комплекс средств и методов для предотвращения загрязнения окружающей среды.
При расчетах загрязнения воздуха от источников прямоугольного сечения целесообразно использовать нормативные документы.
Значительный источник загрязнения атмосферного воздуха пылью - так называемые "хвосты" обогатительных фабрик. Терриконы ухудшают ландшафт, забирают землю сельскохозяйственных угодий. Переработка отвалов позволит извлекать из них уголь и сырье для производства цемента и керамики. Порода может служить строительным материалом. Оставшиеся вторичные отходы следует использовать для заполнения выработанных шахт вместо песка. Разработка полезных ископаемых должна вестись так, чтобы возможно более полно использовать все составляющие их элементы, не выбрасывать в отвал даже бедные руды, до конца исчерпывать месторождения, сохранять полезные ископаемые в процессе транспортировки к местам переработки. После разработки минеральных ресурсов необходимо восстанавливать ландшафт. Эти работы должны быть организованы очень тщательно: необходимо беречь плодородный слой почвы, производить обратную засыпку образующихся пустот.
Значительным источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации руды происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается лишь 0,2-- 0,8%. Выброс сернистого газа при агломерации может быть принят в размере 190 кг на 1 т руды, т. е. одна ленточная машина дает около 700 т сернистого газа в сутки.[
Самым крупным источником загрязнения воздуха углеводородами являются резервуары для нефти и нефтепродуктов. Углеводороды попадают в атмосферу через специальные дыхательные клапаны, люки, неплотности, при заполнении резервуаров.
По химическому загрязнению воздушного бассейна г. Уфа характеризуется как один из самых загрязненных городов России. По статистическим данным "2ТП-воздух" выбросы вредных веществ в целом по городу в 1999 г. составили 486,2 тыс. т в год, из них от стационарных источников 218,4 тыс. т и 268,2 тыс. т от автотранспорта. Доля автотранспорта в валовом выбросе составляет 55%.
Любая производственная деятельность сопровождается загрязнением окружающей среды, в том числе одного из основных ее компонентов – атмосферного воздуха. Выбросы промышленных предприятий, энергетических установок и транспорта в атмосферу достигли такого уровня, что уровни загрязнения существенно превышают допустимые санитарные нормы.
Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77 все источники загрязнения атмосферы (ИЗА) делятся на естественного и антропогенного происхождения. В свою очередь источники антропогенного загрязнения бывают стационарными и передвижными . К передвижным источникам загрязнения относятся все виды транспорта (за исключением трубопроводного). В настоящее время в связи с изменением законодательства РФ в части совершенствования нормирования в области охраны окружающей среды и введения мер экономического стимулирования хозяйствующих субъектов для внедрения наилучших технологий предполагается замена понятия «стационарный источник» и «передвижной источник».
Стационарные источники загрязнения могут быть точечными , линейными и площадными .
Точечный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия (дымовые трубы, вентиляционные шахты).
Линейный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (оконные проемы, ряды дефлекторов, топливные эстакады).
Площадной источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (резервуарные парки, открытые поверхности испарения, площадки хранения и пересыпки сыпучих материалов и т.д.) .
По характеру организации выброса могут быть организованными и неорганизованными .
Организованный источник загрязнения характеризуется наличием специальных средств отвода загрязняющих веществ в окружающую среду (шахты, дымовые трубы и др.). Кроме организованного удаления имеются неорганизованные выбросы , проникающие в атмосферный воздух через неплотности технологического оборудования, проемы, в результате просыпки сырья и материалов.
По назначению ИЗА делят на технологические и вентиляционные .
В зависимости от высоты устья на поверхностью земли, выделяют 4 типа ИЗА: высокие (высота более 50 м), средние (10 – 50 м), низкие (2 – 10 м) и наземные (менее 2 м).
По режиму действия все ИЗА делятся на непрерывного действия и залповые .
В зависимости от разницы температур выброса и окружающего атмосферного воздуха выделяют нагретые (горячие) источники и холодные .
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере.
В первоначальный момент загрязняющее вещество, выбрасываемое из трубы, представляет собой клуб дыма (факел выброса). В случае, если вещество имеет плотность меньше или приблизительно равную плотности воздуха, то вероятнее всего направление движения загрязняющего вещества (ЗВ) будет совпадать со скоростью и направлением движения воздуха, если вещество тяжелее воздуха, то оно будет оседать. Промышленные выбросы обычно представляют собой смесь воздуха с относительно малым количеством загрязняющих веществ. Наиболее частым случаем является движение загрязненной струи вместе с горизонтальным перемещением воздушных масс.
Изменение концентрации загрязняющих веществ по мере удаления от устья источника загрязнения зависит от высоты и интенсивности перемешивания воздушных масс. По мере удаления от трубы концентрация по оси факела уменьшается, а размеры факела в перпендикулярном направлении к оси увеличиваются. Начальная точка соприкосновения струи загрязненного воздуха с поверхностью земли является началом зоны загрязнения, после этого концентрация ЗВ над поверхностью земли начинает нарастать, достигая максимума на расстояниях 10 – 40 высот трубы, что связано с выпадением из факела примесей, достигающих поверхности земли в данный момент, а также примесями, ранее достигшими земли и продолжающие свое движение по направлению ветра. Скорость ветра на установленной высоте, при которой приземная концентрация от источника примеси достигает максимального значения – называется опасной скоростью ветра . При штиле и малых скоростях ветра факел выброса поднимается на большую высоту и не попадает в приземные слои воздуха. При сильном ветре дымовой факел активно перемешивается с большим объемом воздуха. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость ветра при которой дымовой факел, прижимаясь к земле на определенном расстоянии х м , создает наибольшую величину приземной концентрации с м .
После достижения максимального значения, концентрация ЗВ начинает сначала быстро, а потом медленно уменьшаться обычно обратно пропорционально расстоянию от источника. Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна расстоянию от источника.
На рассеивание загрязняющих веществ влияет множество факторов. Прежде всего оно зависит от высоты трубы Н и от высоты подъема дымовых газов над устьем трубы. Высота подъема газов зависит от скорости выхода газовоздушной смеси 0 . Вредные вещества распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела вблизи выхода из трубы в 10 – 20 °. Если принять, что угол раскрытия не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния (факел уширяется).
Сильное влияние на уровень приземной концентрации оказывает температурная стратификация атмосферы , т.е. вертикальное распределение температуры. В обычных условиях днем земная поверхность прогревается и за счет конвекционного обмена нагревает нижний приземный слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает на 0,6 °С на каждые 100 м. Ночью при ясной погоде поверхность земли отдает тепло в окружающее пространство. Земная поверхность охлаждается и, одновременно охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур. Температура воздуха с высотой повышается.
При обычном градиенте температур, создаются благоприятные условия для «всплывания» выбросов, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание газов. В условиях инверсии эти процессы ослабляются, что способствует накоплению примесей в приземном слое.
Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами, переносятся и рассеиваются в атмосфере в зависимости от метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и аэродинамических параметров выбросных газов.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с м (мг/м 3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x м (м) от источника и определяется по формуле
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1; Т (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха; V 1 (м 3 /с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле
где D (м) - диаметр устья источника выброса; 0 (м/с) -средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.
В случае, если труба имеет квадратное или прямоугольное устье, то рассчитывают эквивалентный диаметр по формуле:
где a и b – соответственно длина и ширина устья трубы. Значение D экв подставляется вместо D в формулу.
Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:
а) 250-для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятской АССР и Читинской области;
б) 200-для Европейской территории СССР: для районов РСФСР южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР: для Казахстана. Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;
в) 180 - для Европейской территории СССР и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;
г) 160 - для Европейской территории СССР и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52° с. ш. - 180, а южнее 50° с. ш. - 200);
д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.
F принимается для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1; для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
При определении значения Т (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т г (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Т в равными средним температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП 2.01.01-82.
Значение безразмерного коэффициента F принимается:
а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
Значения коэффициентов m и n определяются по номограммам или рассчитываются.
Стационарные источники, как правило, выполняются нефокусированными, но с рефлекторной системой, обеспечивающей хорошую равномерность освещения контролируемого участка поверхности объекта. Конструктивное исполнение стационарных источников, как правило, позволяет объединять их в линейки для организации поточных линий контроля-или для контроля длинномерных объектов.
| Дефектоскопические УФ-лампы в черных колбах.| Спектральное распределение (в УФ-излучения дефектоскопической УФ-лампы (б в черной колбе мощностью 125 Вт. |
Стационарные источники, как правило, выполняются нефокусированными, но с рефлекторной системой, обеспечивающей хорошую равномерность освещения контролируемого участка поверхности объекта. Конструктивное исполнение стационарных источников, как правило, позволяет объединять их в линейки для организации поточных линий контроля или для контроля длинномерных объектов.
Стационарными источниками загрязнений окружающей среды на МНИ принято считать нефтеперекачивающие станции и резервуарные 1 шрки, а также подводные переходы трубопроводов. Из сооружений, входящих в состав МНП, экологически опасными являются шламонакопи-тели, аварийные амбары, пруды-отстойники, котельные.
Определение стационарного источника опирается на определение стационарного случайного процесса. Всякий источник, порождающий стационарный процесс, по определению является стационарным. Следует учитывать, что при такой записи надстрочный индекс указывает момент времени, к которому относится данная переменная.
Кроме стационарных источников выбросов, значительное воздействие оказывают передвижные, в первую очередь - автотранспорт. Отходящие (выхлопные) газы автомобилей содержат более 200 вредных компонентов, среди которых присутствуют канцерогенные и мутагенные.
Кроме стационарных источников выбросов, значительное воздействие оказывают передвижные, в первую очередь - автотранспорт.
Размещение стационарных источников выбросов (котельная, ДНС, факельный блок и др.) с учетом розы ветров для обеспечения санитарных норм рабочей и селитебной зон.
К стационарным источникам сварочного тока относятся генераторы постоянного тока, устанавливаемые неподвижно на специальных фундаментах или опорных рамах, а также тяжелые сварочные трансформаторы, передвижение которых без специальных транспортных устройств затруднительно.
Определение 1.6. Дискретный стационарный источник без памяти называется дискретным постоянным источником.
ПДВ для конкретного стационарного источника выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и юридического лица в целом или его отдельных производственных территорий с учетом всех источников выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух данного юридического лица или его отдельных производственных территорий, фонового загрязнения атмосферного воздуха и технических нормативов выбросов устанавливаются территориальными органами МПР Российской Федерации при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии этих предельно допустимых выбросов санитарным правилам.
Начнем с непрерывно действующего стационарного источника прим еси и воспользуемся тем, что поток примеси через любую плоскость X const должен быть постоянным. В случае турбулентного следа скорость переноса примеси по направлению ОХ вдали от обтекаемого тела практически равна скорости обтекаемого потока.
Теорема 8.5.2. Пусть дискретный стационарный источник с алфавитом объема М имеет энтропию H U) и производит одну букву каждые TS секунд. Пусть последовательность букв источника произвольной длины L связана с адресатом посредством непрерывного по времени канала, используемого Т LTS секунд. Пусть Ст - умноженная на 1Т верхняя грань средней взаимной информации между входом и выходом канала на этом интервале, взятая по всем распределениям вероятностей на входе.