Стационарные источники выбросов участки цеха. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения

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.).

Человек оставляет следы жизнедеятельности на земле, в небесах и на море: устраивает свалки, выливает в водоемы ненужные жидкости, дымит и пылит. Каждое направление производимых загрязнений носит собственное название: отходы, сбросы и выбросы.

Стационарные источники выбросов - это возникший в процессе промышленной и бытовой активности рассадник загрязнений воздушного пространства, жестко прикрепленный к территории.

Термин важен для компаний, так как за негативное воздействие на окружающий мир фирмы вносят в бюджет платежи. Далее в статье будет подразумеваться, что речь идет о недвижимом имуществе компании.

Разновидности

Все, что двигается и испускает газы, это передвижные источники выбросов:

представительский автомобиль шефа и автобус для доставки персонала;
грузовик для перевозки товара;
катера и яхты, корабли (кроме парусных);
самолеты;
установки бурения водяной или нефтяной скважины;
строительная техника.

Стационарные источники выбросов - это не подлежащие перемещению вещи: трубы котельных и вентиляционные шахты, гаражи под открытым небом, площадки для манипуляций с сыпучими веществами, карьеры, отстойники для хранения веществ.

Перечисленные объекты классифицируются, как организованные и неорганизованные.

Организованные имеют устье, через которое испорченный инородными включениями воздух удаляется наружу в определенном пространстве, например:

дымовые трубы котельных;
вентиляция из механических и столярных мастерских;
«дышащие» оконца на крыше.

Кроме того, организованные источники можно оборудовать установками пылевой и газовой очистки типа циклон или ЗИЛ. Эти конструкции позволят, например, уловить твердые выбросы с абразивного и металлорежущего станка и собрать их в специальной камере.

Неорганизованные источники - это, во-первых, промышленные территории в целом. Во-вторых, и далее, это насыпные площадки, места для погрузки и разгрузки сыпучих ингредиентов, свалки, карьеры со взрывными работами и без оных.

Например, предприятие разместило оборудование на 26 гектарах земли. Экологи пересчитали все трубы и аэро-фонари, насыпи на территории. Определили зоны рассеивания для учтенных точек и площадок. Но, в целом, площадка компании считается неорганизованным источником.

Примеры неорганизованных источников:

отвалы Карабашского медеплавильного завода;
карьеры бывшего Уфалейского никелевого комбината;
тальковый завод в Миассе, где из всех щелей сыпется порошок на расположенные рядом частные подворья и огороды;
планируемый к запуску ГОК Челябинска;
любая свалка бытовых отходов возле любого населенного пункта.

Подсчет и надзор

Помочь составить карту точек выхлопа вредностей на подконтрольной территории призвана инвентаризация. Ведомость составляется раз в год. По каждой проблемной точке фиксируют высоту и размеры устья, конфигурацию вытяжной конструкции, рабочие параметры вентиляционных агрегатов, габариты открытых площадок, производимые в точках технологические работы, состав обрабатываемого сырья и образующиеся выделения.

Учет стационарных источников выбросов позволяет рассчитать платежи.

В экологической науке о загрязнении природы производственниками рассматривают три определения источника:

загрязнения - технопроцесс;
выделения опасных компонентов - станок, гальваническая ванна, котел котельной;
выбросы - труба или вентиляционная шахта, дышащее окошко на кровле здания, свалка сыпучего материала, карьер.

Например, цех по обработке древесины - это источник загрязнения.

Шлифовальный и абразивный станки, покрасочная камера, размещенные на площади цеха, и котельная, отапливающая производственные помещения и бытовки, - это источники выделения.

Трубы циклонов и котельной, контейнер с накапливаемой древесной пылью и стружками; покрасочная камера - это источники выбросов. Именно для них планируется допустимое количество исторгаемых загрязнений.

Планирование

Стационарные источники выбросов в атмосферный воздух вместе с остальными выделителями отражаются в проекте ПДВ - предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу. Проект содержит результаты инвентаризации, расчеты массы выбрасываемых компонентов мгновенные, измеряемые в граммах в секунду, и накопительные - тонны в год. Кроме того, для высоких источников выбросов рассчитывается зона рассеивания. Важно, чтобы распыляющиеся компоненты не выходили за пределы расчетного периметра и не затрагивали жилые массивы.

Перед предприятиями стоит задача сохранять производительность производственных объектов и одновременно снижать грязный выхлоп.

Объем выбросов

Стационарные источники выбросов - это постоянный объект контроля со стороны экологов. Силами промышленных санитаров производится отбор проб воздуха, измерение технических параметров пылеулавливающих установок - скорость воздушного потока, эффективность улавливания загрязняющих веществ. Результаты замеров и заключения сотрудников промсанлаборатории позволяют оценить степень очистки и, соответственно, степень негативного воздействия каждого рабочего участка.

Объем выбросов стационарными источниками рассчитывают на базе сведений о производительности вентиляторов и полученных результатах замеров двух точек - в начале вентиляционного короба и на высоте двух метров от накопительного бункера. Произведенный расчет сравнивается с законодательными нормативами и выданным разрешением на выбросы. Если в атмосферу улетело ингредиентов больше разрешенного количества, то компания вносит повышенные платежи в бюджет.

Какой может быть вред?

Чтобы определить, что именно вылетает в атмосферу, надо тщательно изучить технологический процесс, состав образующихся веществ.

Например, газовая котельная. Из трубы идет еле видимый дымок. Не такой страшный, как при работе угольной или мазутной системы.

При сгорании природного газа образуются оксид углерода и диоксид азота, вещество второго класса опасности.

Другой пример стационарного источника выброса вредных веществ - гальваническая ванна. Здесь и брызги, и пары химических компонентов. Выделяются такие вещества: азота оксид и водород фтористый, хрома оксид, серная кислота, много чего другого в зависимости от обрабатываемого материала. Для дыхания эти вещества опасны. Поэтому гальванические цеха оборудуют системами ПВВ - приточно-вытяжной вентиляции. Воздух прогоняют через короба с такой скоростью, чтобы предельно удалить вред.

Как предотвратить?

На основании результатов инвентаризации источников выбросов определяются объемы поступивших в атмосферу загрязняющих веществ. Эти объемы не всегда совпадают с объемами выделения в технологической операции. Дело в том, что стационарные источники выбросов вредных загрязняющих веществ оборудуются уловителями.

Рассмотрим абразивно-заточной станок. В процессе работы образуется абразивная крошка и оксиды обрабатываемого металла. Если не принять защитных мер, то рабочему трудно будет дышать, пыль разлетится на производственному помещению. Поэтому станок оборудуют вентиляционным коробом, который идет к циклону типа ЦН-15. Перед заточкой надо включить вентилятор над станком. Газ с примесями будет отсосан из рабочей зоны. Проходя через циклон, твердые ингредиенты осядут в специальном бункере с фильтром, а очищенный воздух вылетит в трубу.

Уровень очистки в пылеулавливающем оборудовании достигает 96 %. Это допустимая величина для назначения предельной массы выбросов. Если процент ниже, то оборудование требует предупредительного ремонта. В технологическом регламенте обязательно предусматривается регулярное опорожнение камеры и сдача образовавшихся отходов на полигон.

Другой пример: деревообрабатывающее производство, где присутствует пилорама, рейсмусовые и шлифовальные станки. Здесь образуются не только крупно - кусковые отходы натуральной древесины, но и стружка с древесной пылью. Для сохранения качества воздуха в рабочем пространстве станочный парк оборудуется вентиляционными трубами, работающими на отсос. Стружка и мелкодисперсные частицы проходят через циклон и осаждаются в бункере - накопителе. По мере заполнения стружку вывозят и применяют по разрешенному для данных отходов способу: используют в строительных работах, реализуют садоводам или просто вывозят на свалку.

По поводу передачи в сады: обработчикам деревянного сырья следует так организовать вентиляционную систему, чтобы опилки натурального дерева и насыщенные клеями отходы ДСП не перемешивались. Станки для операций с различными видами сырья должны иметь выход в разные циклоны.

Плохая погода

При разработке проекта ПДВ оценивают, как поведет себя стационарный источник выбросов в атмосферу при изменении погоды.

Если ветер и осадки не позволяют рассеивать выхлопы без вреда для человека, то такая погода носит название «неблагоприятные метеорологические условия» или НМУ.

В штиль дым и прочие выхлопы плохо рассеиваются.

Проектировщики заводов принимают во внимание розу ветров, чтобы обезопасить жилую зону. Но порой ветер может принять нежелательное направление, и выхлопы окажутся в жилом массиве.

Вот такие капризы погоды - штиль, смена направления движения, ураган - это все неблагоприятные условия.

Для минимизации негативного воздействия владельцы компании обязаны спланировать, профинансировать и выполнить техническое работы: установить фильтры и ловушки. Чтобы не летели опилки в глаза, чтобы песок с накопительных площадок не скрипел на зубах, чтобы дым и выхлопы на отравляли граждан.

Итоги обсуждения

Стационарные источники выбросов - это:

трубы плавильных печей и тепловых котельных;
вентиляционные шахты от оборудования;
аэро-фонари на крышах;
насыпные площадки;
карьеры.

Выбросы от перечисленного недвижимого имущества подлежат учету и нормированию. Источники выделения требуется оборудовать работоспособными системами очистки. Каждой производственной территории назначается санитарно-защитная зона (СЗЗ), в которой компания вправе распространять выхлопы в пределах допустимых концентраций.

По периметру СЗЗ в четырех точках работники специализированных лабораторий берут пробы воздуха в пробирки для замера параметров - какие и сколько ингредиентов содержится в исследуемом объеме. Компании, эксплуатирующие оборудование с выделениями вредных веществ, обязаны контролировать соответствие фактического качества воздушной смеси плановым показателям.

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%.

Загрязнение атмосферы - изменение состава атмосферы в результате попадания в нее примесей.

Примесь в атмосфере - это рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе.

Загрязняющее воздух вещество - это примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.

Поскольку примеси в атмосфере могут претерпевать различные превращения, их можно условно разделить на первичные и вторичные.

Первичная примесь в атмосфере - примесь, сохранившая за рассматриваемый интервал времени свои физические и химические свойства.

Превращения примесей в атмосфере - процесс, при котором примеси в атмосфере подвергаются физическим и химическим изменениям под влиянием природных и антропогенных факторов, а также в результате взаимодействия между собой.

Вторичная примесь в атмосфере - это примесь в атмосфере, образовавшаяся в результате превращения первичных примесей.

По воздействию на организм человека загрязнение атмосферы подразделяют на физическое и химическое. К физическому относят: радиоактивное излучение, тепловое воздействие, шум, низкочастотные вибрации, электромагнитные поля. К химическому - наличие химических веществ и их соединений.

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по 4 признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества.

Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде смеси пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ.

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на естественные, обусловленные природными процессами, и антропогенные (техногенные), являющиеся результатом деятельности человека.

К числу естественных источников загрязнения атмосферного воздуха относят пыльные бури, массивы зеленых насаждений в период цветения, степные и лесные пожары, извержения вулканов.

Примеси, выделяемые естественными источниками:

пыль растительного, вулканического, космического происхождения, продукты эрозии почвы, частицы морской соли; туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; продукты растительного, животного, бактериального происхождения.
Естественные источники обычно бывают площадными (распределенными) и действуют сравнительно кратковременно. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Источники загрязнения атмосферы:

1 - высокая дымовая труба; 2 - низкая дымовая труба; 3 - аэрационный фонарь цеха; 4 - испарения с поверхности бассейна; 5 - утечки через неплотности оборудования; 6 - пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 - выхлопная труба автомобиля; 8 - направление движения потоков воздуха

Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными (источники 1-6), когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными) (источник 7 - автотранспорт).

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на: точечные, линейные и площадные.

Каждый из них может быть затененный и незатененный*

Точечные источники (на рис. 4.3 - 1, 2, 5, 7) - это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы.

Линейные источники (3) имеют значительную протяженность. Это аэра- ционные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.

Площадные Источники (4, 6). Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.

Незатененные (1), или высокие, источники расположены в недеформиро- ванном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий.

Затененные источники (2-7) расположены в зоне подпора или аэродинамической тени здания или другого препятствия.

Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные.

Из организованного источника. (1, 2, 7) загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ (5, 6) образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода СО; диоксид серы S02; оксиды азота NOx; углеводороды С Н; пыль.

Оксид углерода (СО) - самая распространенная и наиболее значительная примесь атмосферы, называемая в быту угарным газом. Содержание СО в естественных условиях от 0,01 до 0,2 мг/м3. Основная масса выбросов СО образуется в процессе сжигания органического топлива, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания. Содержание СО в воздухе крупных городов колеблется в пределах 1- 250 мг/м3, при среднем значении 20 мг/м3. Наиболее высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным движением, особенно у перекрестков. Высокая концентрация СО в воздухе приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 мг/м3 - к смерти. СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин. Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим угарный газ, характеризуется данными, приведенными в табл. 4.2. ?

Таблица 4.2. Действие угарного газа на организм человека

Степень воздействия СО на организм человека зависит также от длительности воздействия (экспозиции) и вида деятельности человека. Например, при содержании СО в воздухе 10-50 мг/м3, которое наблюдается на перекрестках улиц больших городов, при экспозиции ~ 60 мин отмечаются нарушения, приведенные в п.1, а при экспозиции от 12 часов до 6 недель - в п.2. При тяжелой физической работе отравление наступает в 2-3 раза быстрее. Образование карбоксигемоглобина - процесс обратимый, через 3-4 ч содержание его в крови уменьшается в 2 раза. Время пребывания СО в атмосфере составляет 2-4 месяца.

Диоксид серы (S02) - бесцветный газ с острым запахом. На его долю приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих в атмосферу от антропогенных источников. До 70% выбросов S02 образуется при сжигании угля, мазута - порядка 15%.

При концентрации диоксида серы 20-30 мг/м3 раздражается слизистая оболочка рта и глаз, во рту возникает неприятный привкус. Весьма чувствительны к S02 хвойные леса. При концентрации S02 в воздухе 0,23-0,32 мг/м3 в результате нарушения фотосинтеза происходит усыхание хвои в течение 2- 3 лет. Аналогичные изменения у лиственных деревьев происходят при концентрациях S02 0,5-1 мг/м3.

Основной техногенный источник выбросов углеводородов (CmHn - пары бензина, метан, пентан, гексан) - автотранспорт. Его удельный вес составляет более 50% от общего объема выбросов. При неполном сгорании топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих канцерогенными свойствами. Особенно много канцерогенных веществ содержится в саже, выбрасываемой дизельными двигателями. Из углеводородов в атмосферном воздухе наиболее часто встречается метан, что является следствием его низкой реакционной способности. Углеводороды обладают наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение. При вдыхании в течение 8 часов паров бензина с концентрацией более 600 м*/м3 возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Оксиды азота (NOx) образуются в процессе горения при высокой температуре путем окисления части азота, находящегося в атмосферном воздухе. Под общей формулой NOx обычно подразумевают сумму NO и N02. Основные источники выбросов NOx: двигатели внутреннего сгорания, топки промышленных котлов, печи.

N02 - газ желтого цвета, придающий воздуху в городах коричневатый оттенок. Отравляющее действие NOx начинается с легкого кашля. При повышении концентрации кашель усиливается, начинается головная боль, возникает рвота. При контакте NOx с водяным паром, поверхностью слизистой оболочки образуются кислоты HN03 и HN02, что может привести к отеку легких. Продолжительность нахождения N02 в атмосфере - около 3 суток.

Размер пылинок колеблется от сотых долей до нескольких десятков мкм.

Средний размер частиц пыли в атмосферном воздухе - 7-8 мкм. Пыль оказывает вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, поглощает солнечную радиацию и тем самым влияет на термический режим атмосферы и земной поверхности. Частицы пыли служат ядрами конденсации при образовании облаков и туманов. Основные источники образования пыли: производство строительных материалов, черная и цветная металлургия (оксиды железа, частицы Al, Си, Zn), автотранспорт, пылящие и тлеющие места складирования бытовых и производственных отходов. Основная масса пыли вымывается из атмосферы осадками.

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.