Таблица 1
Пылеобразование при различных производственных процессах
Поступление частиц в воздух в результате деятельности человека в основном происходит именно в местах расселения и особенно в больших и крупных городах. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием. Сюда относятся такие виды загрязнений атмосферы, как зола, пыль, окись цинка, силикаты, хлорид свинца, соединения серы (серный и сернистый ангидрид, сероводород, меркаптаны), органические соединения (альдегиды, углеводороды, смолы), соединения азота (окись и двуокись азота, аммиак), соединения кислорода (окись и двуокись углерода, озон), галогены (фтористый и хлористый водород), радиоактивные газы. Кроме того, в атмосферу отдельных городов могут поступать выбросы в виде хлора, оксидов металлов (железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена), асбест соответственно специфике промышленного производства. Эти выбросы образуются на энергетических установках и при сжигании топлива, на металлургических, машиностроительных, коксохимических, нефтеперерабатывающих и химических предприятиях, при работе двигателей автомобильного и авиационного транспорта.
Твердые взвеси образуются при сжигании различных видов топлива, дезинтеграции твердых материалов, при транспортировке пылящих материалов. Крупные фракции в малоподвижном воздухе быстро оседают, а мелкие способны удерживаться в слоях атмосферы более 20 дней.
Предприятия черной металлургии, доменный газ которых содержит до 30 % окиси углерода, являются значительными источниками загазованности атмосферы. Дополнительным источником выбросов является мартеновское производство (60 кг СО на 1 т стали). Коксохимическое производство сопряжено с выбросами в воздушное пространство коксового газа, содержащего до 7,5 % окиси углерода.
Загрязнение атмосферы транспортом
Средства железнодорожного, водного, воздушного транспорта, наряду с городским автотранспортом, являются источником интенсивных выбросов в атмосферу окиси углерода, углеводородов, окислов азота, сернистого ангидрида и других химических соединений. Всего с выхлопными газами в воздух поступает около 200 вредных примесей. По данным Л. Е. Беспалько с соавторами (1974), выхлопные газы судов, находящихся в порту, могут быть значительным загрязнителем атмосферного воздуха. Двигатели судов потребляют до 1–2 т топлива в час.
Автотранспорт.
Городской транспорт с двигателями внутреннего сгорания является интенсивным источником загрязнения воздушного бассейна города окисью углерода. Окись углерода составляет до 12 % объема отработанных газов карбюраторных двигателей и до 0,5 %) объема выхлопа дизельных двигателей. Дизельные двигатели выбрасывают в отработанных газах большое количество сажи (10–1100 мг/куб. м), бензиновые – до 40 мг/куб.м. Выбросы сажи возрастают при работе двигателей с большой нагрузкой при перегазовках. На поверхности частиц сажи конденсируются смолистые вещества типа без(а)пирена. Автомобили ежегодно выбрасывают в атмосферу порядка 280 млн т окиси углевода, более 56 млн т углеводородов и более 28 млн т окиси азота. По данным И. Л. Варшавского, Р. В. Малова (1968), в отработанных газах автомобилей с бензиновым двигателем содержится до 0,8 % окислов азота, с дизельным двигателем – до 0,5 %. Выбросы автомобилей содержат различные количества органических веществ в виде углеводородов, альдегидов, полициклических ароматических углеводородов.
Наряду с выбросами взвесей и газов двигателями все виды транспорта создают по маршруту своего следования очаги пыления, поднимая в воздух значительное количество твердых частиц с поверхности проезжей части. Максимальные значения пыли определяются в районах с интенсивным движением автотранспорта в сухую безветренную погоду летом, особенно в местах с неудовлетворительным техническим состоянием дорог.
Создаваемые в городах системы движения в режиме «зеленой волны», существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя (в частности, соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др.). При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота. Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HmCn, NO, выбрасывают не более, чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.
Самолеты.
Наибольший объем выбросов вредных веществ в атмосферу в гражданской авиации (86 %) приходится на двигатели при эксплуатации воздушных судов. В 1999 г., по расчетно-экспертным оценкам, валовые выбросы вредных веществ составили 140 тыс. т, из них 62 тыс. т оксидов азота, 52 тыс. т оксида углерода, по 13 тыс. т несгоревших углеводородов и оксидов серы.
Принято рассматривать выбросы вредных веществ в атмосферу до высоты 900 м, влияющие на качество воздуха в районах аэропортов, и выбросы на высотах более 900 м, оказывающие воздействие на атмосферу. В приземных слоях атмосферы выбросы вредных веществ происходят при выполнении самолетами взлетно-посадочных операций в районе аэропортов и при опробовании двигателей в процессе технического обслуживания. По оценкам, объем этих выбросов в 1999 г. составил 32 тыс. т (23 % общего объема выбросов), из них 18 тыс. т оксида углерода, 6,5 тыс. т несгоревших углеводородов, 6,3 тыс. т оксидов азота и 1,2 тыс. т оксидов серы. Выбросы вредных веществ в атмосферу на высотах более 900 м составили 108 тыс. т (77 % общего объема выбросов), в том числе 56 тыс. т оксидов азота, 33 тыс. т оксида углерода, 13 тыс. т оксидов серы, 6 тыс. т несгоревших углеводородов.
Воздействие стационарных источников загрязнения окружающей среды в аэропортах характеризуется загрязнением воздуха, воды и почвы химическими веществами. Кроме того, эти объекты являются источниками физических воздействий: шума, вибрации, теплового и электромагнитного излучений. К стационарным источникам загрязнения атмосферного воздуха, водных ресурсов и почвы относятся: трубы котельных и дизельных станций, вентиляционные системы производственных и вспомогательных цехов и участков, емкости на складах ГСМ и централизованной заправки самолетов, мусоросжигательные установки, малярные и моечные цеха и участки, другие источники. Аэропорты являются источниками образования различных твердых и жидких отходов потребления и производства. Объемы накопления твердых отходов в 1999 г. составили: бытовые отходы – 90 тыс. т; производственные отходы – 30 тыс.т. По данным международных, зарубежных и отечественных исследований, влияние авиации на загрязнение атмосферного воздуха в целом невелико, но в зоне аэропортов с большой интенсивностью движения эксплуатация воздушных судов может стать причиной ухудшения качества воздуха до уровня, превышающего ПДК, особенно по оксидам азота.