САНИТАРНО-ЗАЩИТНАЯ ЗОНА ПРЕДПРИЯТИЯ С УЧЕТОМ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ
По химическому составу ЗВ делятся на неорганические токсические и канцерогенные вещества, органические токсиканты, включающие полиароматические углеводороды и диоксины.
По физическому состоянию загрязняющие атмосферу вещества представляются: газами, аэрозолями (до 1 мкм диаметром) и пылью (больше 1 мкм диаметром).
Выделяется целый ряд масштабных уровней воздействия ЗВ на здоровье людей и все другие компоненты биосферы: локальный, на котором установлено увеличение генетических заболеваний в три раза у людей, постоянно подвергающихся действию индустриальных ЗВ, региональный и глобальный. Эти уровни во многом определяются временем пребывания в атмосфере и концентрацией ЗВ. Так, в разрезе арктического льда, относящегося по времени к существованию Римской империи, обнаружены высокие концентрации свинца. Империя производила свинец и использовала его для водопроводных труб.
Газовые загрязнители могут пребывать в атмосфере от суток (оксиды азота), недель (диоксид серы) до 100-170 лет (табл. 9.1).
| Газ | Основные антропогенные источники | Выбросы (антропоген- ные/суммарные) в год, млн т | Среднее время пребывания в атмосфере | Средняя концентрация 100 лет назад, млрд-1 | Примерная концентрация сегодня, млрд-1 | Прогнозируемая концентрация в 2030 г., млрд-1 |
| Г азы NO, | Сжигание ископаемого топлива, сжигание биомассы | 20 + 30/30 + 50 | Сутки | 0,001 + 7 (от чистой до индустриальной) | 0,001 +50 (от чистой до индустриальной) | 0,001 +50 (от чистой до индустриальной) |
| Оксид азота (N;0) | Азотные удобрения, сведение лесов | 6/25 | 170 лет | 285 | 310 | 330 + 350 |
| Диоксид серы (S02) | Сжигание ископаемого топлива, плавильное производство | 100+ 130/ 150 + 200 | От суток до недель | 0,03 + ? (от чистой до индустриальной) | 0,03 + 50 (от чистой до индустриальной) | 0,03 + 50 (от чистой до индустриальной) |
| Хлор- фтор углероды | Аэрозоли, хладагенты, пены | 1/1 | От 60 до 100 лет | 0 | Около 3 (по атомам хлора) | 2,4 + 6 (по атомам хлора) |
Из таблицы видно, что при сохранении существующих тенденций в производстве концентрация многих газов существенно возрастает в ближайшие 30 лет, хотя уже теперь эффект самоочистки атмосферного воздуха превышен для основных ЗВ в десятки раз.
Помимо отрицательного воздействия на растительноживотный мир, включая человека, все основные и малые газовые примеси в атмосфере по своему экологическому воздействию делятся на несколько групп: парниковые газы (СО2, Н2О, хлорфторуглероды, Оз); разрушающие озоновый слой (хлорфторуглероды, СО2, N20, NO*, СН4); кислотные осадки (NO*, SO2); смоги (NO, NO2, Оз); коррозия строительных и металлических конструкций (S02, С02, Н20); изменение температуры (СО2, установлена прямая связь концентрации диоксида углерода с ледниковыми периодами четвертичного периода геологической истории биосферы).
Распределение антропогенной нагрузки по регионам России (табл. 9.2) позволяет убедиться, что загрязнение атмосферного воздуха в Сибири в 1,7 раза превышает среднее значение для страны.
Локальные особенности загрязнения атмосферного воздуха, как и региональные, коррелируют с распределением промышленности и населения. Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят предприятия электроэнергетики (28,5 %) и металлургии (36,8 %); на нефтедобычу приходится 7,9 %, нефтепереработку - 5,1 %; а с производством строительных материалов и деревообработкой связано тоже весьма ощутимое загрязнение - 5,8 %.
Ситуация в Томской области по основным промышленным районам представлена в табл. 9.3.
Нагрузка атмосферных загрязнений на одного городского жителя России по регионам, кг/год
| ЗВ | Сибирь | Урал | Европейская часть | Россия |
| Оксид углерода | 110 | 159 | 46 | 77 |
| Диоксид серы | 165 | 140 | 55 | 90 |
| Оксиды азота | 34 | 46 | 19 | 26 |
| Углеводороды | 123 | 60 | 36 | 60 |
| Твердые вещества (пыль, аэрозоль) | 123 | 140 | 39 | 71 |
| Суммарное загрязнение | 560 | 545 | 195 | 324 |
Таблица 9.3
Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями Томской области
| ЗВ | Объемы выбросов в городах, т | |||
| Томск | Асино | Колпашево | Стрежевой | |
| Твердые вещества | 18222 | 2670 | 1648 | 18 |
| Сернистый ангидрид | 5217 | 791 | 534 | 40 |
| Оксид углерода | 5404 | 2746 | 2512 | 1040 |
| Оксиды азота | 5165 | 424 | 281 | 467 |
| Углеводороды | 661 | 70 | 70 | 248 |
| Другие органические вещества | 1338 | 177 | 38 | 3 |
В соответствии с объемами выбрасываемых ЗВ определяются границы зон экотоксикологической опасности населенных пунктов. В городе по сравнению с условиями сельской местности атмосферный воздух содержит газообразных примесей в 10-25 раз больше, аэрозолей в 10 раз больше и пыли - также
в 10 раз больше.
Это является причиной развития хронической патологии населения, болезней растений (хлороз, некроз тканей листьев, увядание), локального изменения климата, повышенного износа зданий, конструкций, памятников архитектуры и т. п. При этом, несмотря на явное сокращение производства и закрытие предприятий, уровень загрязнения атмосферы остается высоким. Особенно это касается взвешенных частиц, диоксида азота, бенз(а)пирена, формальдегида, фенола, фторида водорода и тяжелых металлов. В более чем в 100 городах страны концентрации ЗВ в воздухе превышают предельно допустимые концентрации в десять раз. Назрела острая необходимость составления экологических карт городов и разработки норм предельно допустимых выбросов и по каждому предприятию, и по промышленным узлам.Переход предприятий на принципы безотходной технологии с замкнутыми технологическими процессами, с исключением выбросов в атмосферу - дело не совсем близкого будущего. Поэтому сейчас повсеместно используются различные методы очистки выбросов от пыли, газо- и парообразных загрязняющих веществ. Методы очистки выбросов делятся на два класса: пассивные методы очистки; активные методы очистки.
Пассивные методы очистки основаны на рассеивании вредных веществ в атмосферу через трубы, свечи и аэрационные фонари.
Активные методы очистки от пыли, газов, паров и аэрозолей (рис. 9.2), широко внедряются как за рубежом, так и в нашей стране. Многие предприятия строительной индустрии России в последние годы значительно снизили количество ЗВ в выбросах. Ряд цементных заводов перешел от сухого способа производства к мокрому, от рукавных фильтров и батарейных циклонов - к электрофильтрам. В настоящее время на предприятиях строительной отрасли улавливается более 70 % общего объема загрязнителей.
Рис. 9.2. Классификация методов очистки от стационарных выбросов ЗВ
Рассеивание ЗВ в атмосфере, по сути, является вынужденным временным мероприятием.
Оно вызвано или отсутствием методов очистки, например, специфических веществ, или тем, что существующие очистные сооружения, аппараты не обеспечивают полную очистку выбросов. Возможны аварийные ситуации как на самом производстве, так и на очистных сооружениях. При авариях экологические нормы также не должны нарушаться.Известно, что концентрация вещества в выбросах стационарных источников определяется высотой трубы по формуле
См = 1/Я2, (9.1)
где См - максимальная концентрация вредных веществ в выбросах, мг/м3; Н-высота трубы, м.
Из формулы следует, что увеличение высоты трубы вызывает квадратичное возрастание рассеивания. Так, при Н = 20 м, См = 1/400, а при Н = 200 м См = 1/40000.
Следовательно, увеличение высоты трубы в 10 раз позволяет достигнуть такого эффекта рассеивания, что его можно условно считать равным 98-99 % очистки выбросов.
Однако следует учитывать экономические возможности (стоимость трубы возрастает примерно в кубической зависимости от ее высоты) и отрицательные экологические эффекты. Последние связаны с тем, что с увеличением высоты трубы возрастает тяга воздуха в топку (расход кислорода) и общее количество выбрасываемых ЗВ в атмосферу. Дымовая труба высотой 100 м позволяет рассеивать вредные вещества в радиусе до 20 км, а труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. Самая высокая труба (более 400 м) действует в Канаде на медеплавильном комбинате в городе Седбери. В России по нормам Госгидромета рекомендуется сооружение дымовых труб высотой не более 150 м. При этом в развитых странах для чистых технологий высота трубы по новым требованиям не должна превышать 20 м.
Разработка основных направлений мероприятий по снижению загрязнения воздушного бассейна осуществляется на основе действующих нормативов ПДК446 загрязняющих веществ и санитарно-защитных зон промышленных предприятий.