Глава 2. Источники, виды и нормирование загрязнений окружающей среды

§ 4. Общая характеристика загрязнений атмосферы

Атмосфера всегда содержит в своем составе определенное количество примесей, поступающих в нее от естественных и антропогенных источников.

К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.

Естественные источники загрязнений носят либо распределенный характер, как, например, выпадение космической пыли (они практически не влияют на условия обитания), либо имеют кратковременный стихийный характер, например лесные и степные пожары, извержения, вулканов и т. п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников их выброса. Если в начале XX в. в промышленности использовалось 19 химических элементов, то к середине века в промышленное производство было вовлечено около 50, а в 70-х годах уже практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.

Всевозрастающие темпы роста мирового промышленного производства сопровождаются непрерывным ростом абсолютного количества промышленных выбросов. Считается, что приблизительно каждые 10-12 лет объем мирового промышленного производства удваивается, что сопровождается примерно таким же ростом объема вредных выбросов в окружающую среду. Однако по ряду токсических веществ темпы роста выбросов значительно выше.

Особую остроту проблема загрязнения атмосферы приобрела во второй половине XX в. в связи с интенсивным развитием энергетики, промышленного производства и транспорта. Этот период научно-технической революции характеризуется чрезвычайно высокими темпами роста промышленного производства, выработки и потребления электроэнергии, выпуска и использования в большом количестве моторных транспортных средств (рис. 1).

Рис. 1. Темпы роста выработки электроэнергии (2); добычи нефти (3), угля (6), газа (1); производства стали (5) и автомобилей (4) в СССР начиная с 1940 г

В России основное загрязнение атмосферы создают пять отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. Их относительное участие в загрязнении атмосферы распределяется следующим образом, %: теплоэнергетика 27,0; черная металлургия 24,3; цветная металлургия - 10,5; нефтедобыча и нефтехимия - 15,5; автотранспорт - 13,3; предприятия стройматериалов - 8,1; химическая промышленность - 1,3.

В США загрязнение атмосферы вредными веществами создают, %: транспортные средства 50, теплоэлектростанции - 20, промышленные предприятия (черная и цветная металлургия, нефтехимическая и химическая промышленность и др.) 15, установки для сжигания твердых отходов - 5, прочие - 10.

Самыми распространенными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO₂, оксиды азота NO_х, углеводороды С_nH_m и пыль. Основные примеси атмосферы и их источники приведены в табл. 1.

Примерный относительный состав вредных веществ в атмосфере больших промышленных городов США, %: СО - 45, SO₂ - 18, С_nН_m - 15; пыль - 12; NO_х-10. Ежегодные выбросы в млн. т вредных веществ в атмосферу в США составляют: СО - 100, NO_х - 20, C_nH_m - 30, оксиды серы - 26, пыль - 30.

Кроме СО, S0₂, NO_х, C_nH_m и пыли в атмосферу выбрасывается и ряд других более токсичных веществ. Так например, заводы электронной промышленн в вентиляционных выбросах содержат пары плавиковой серной, хромовой и других минеральных кис.лот, органические растворители и т. п. В настоящее время более 500 вредных веществ загрязняют атмосферу и их количество все увеличивается.

Согласно ГОСТ 17.2.1.01-76 выбросы в атмосферу классифицируются:

1) по агрегатному состоянию вредных веществ в выбросах на газообразные и парообразные (SO2) CO, NOX, углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей, растворы жидких металлов и солей, органические соединения); твердые (канцерогенные вещества свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие);

2) по массовому выбросу (т/сут) на шесть групп: 1 - менее 0,01 вкл.; 2 - св. 0,01 до 0,1 вкл.; 3 - св. ОД до 1,0 вкл.; 4 - св. 1,0 до 10 вкл.; 5 - св. 10 до 100 вкл.; 6 - св. 100.

В зависимости от размера частиц (мкм) жидкие выбросы делятся на подгруппы: супертонкий туман - до 0,5 вкл.; тонкодисперсный туман - св. 0,5 до 3; грубодисперсный туман - св. 3 до 10 и брызги - св. 10. Твердые выбросы делятся на 4 подгруппы (1 - до 1 вкл.; 2 - св. 1 до 10 вкл.; 3 - св. 10 до 50 вкл.; 4 - св. 50).