Защита атмосферы от загрязнений

 

 

Нарушение озонового  слоя

 

Снижение концентрации озона  ослабляет способность атмосферы  защищать все живое на Земле от жесткого УФ-излучения. Растения под  влиянием сильного УФ-излучения теряют способность к фотосинтезу, наблюдается  увеличение заболевания раком кожи у людей, снижение иммунитета.

Под «озоновой дырой» понимается значительное пространство в озоновом слое атмосферы с заметно пониженным (до 50 %) содержанием озона. Первая «озоновая  дыра»  была обнаружена над Антарктидой в начале 80-ых г.г. ХХ века. С тех пор результаты измерений подтверждают уменьшение озонового слоя на всей планете. Предполагают, что это явление имеет антропогенное происхождение и связано с повышением содержания хлорфторуглеродов (ХФУ) или фреонов в атмосфере. Фреоны широко применяются в промышленности и в быту в качестве аэрозолей, хладоагентов, растворителей.

Фреоны – это высокостабильные соединения. Время жизни некоторых  фреонов составляет 70–100 лет. Они  не поглощают солнечное излучение  с большой длиной волны и не могут подвергнуться его воздействию  в нижних слоях атмосферы. 

Кислотные дожди

 

Кислотные дожди образуются в результате промышленных выбросов в атмосферу диоксида серы и оксидов  азота, которые, соединяясь с атмосферной  влагой, образуют серную и азотную  кислоты. Чистая дождевая вода имеет  слабокислую реакцию рН = 5,6, так  как в ней легко растворяется СО₂ с образованием слабой угольной кислоты Н₂СО₃. Кислотные осадки имеют рН = 3–5, максимальная зарегистрированная кислотность в Западной Европе – рН = 2,3.

Оксиды серы поступают  в воздух ~ 40 % от естественных источников (вулканическая деятельность, продукты жизнедеятельности микроорганизмов) и ~ 60 % – от антропогенных (продукт  сжигания ископаемых видов топлива, содержащих серу, на тепловых электростанциях, в промышленности, при работе автотранспорта). Естественными источниками соединений азота являются грозовые разряды, почвенная  эмиссия, горение биомассы (63 %), антропогенными – выбросы автотранспорта, промышленности, тепловых электростанций (37 %).

Опасность представляют не сами кислотные осадки, а протекающие  под их влиянием процессы. Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при их попадании в водоемы  и почвы, что приводит к уменьшению рН среды. От значения рН зависит растворимость  алюминия и тяжелых металлов, токсичных  для живых организмов. При изменении  рН меняется структура почвы, снижается  ее плодородие. 

Средства защиты атмосферы

 

Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия  используются следующие основные меры.

1. Экологизация технологических процессов:
1. создание замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных веществ;
2. уменьшение загрязнения от тепловых установок: централизованное теплоснабжение, предварительная очистка топлива от соединений серы, использование альтернативных источников энергии, переход на топливо повышенного качества (с угля на природный газ);
3. уменьшение загрязнения от автотранспорта: использование электротранспорта, очистка выхлопных газов, использование каталитических нейтрализаторов для дожигания топлива, разработка водородного транспорта, перевод транспортных потоков за город.
2. Очистка технологических газовых выбросов от вредных примесей.
3. Рассеивание газовых выбросов в атмосфере. Рассеивание осуществляется с помощью высоких дымовых труб (высотой более 300 м). Это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные сооружения не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
4. Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина СЗЗ устанавливается в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ (50–1000 м).

Архитектурно-планировочные  решения – правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

Оборудование для  очистки выбросов

 

• устройства для очистки газовых выбросов от аэрозолей (пыли, золы, сажи);
• устройства для очистки выбросов от газо- и парообразных примесей (NO, NO₂, SO₂, SO₃ и др.)

 

 Устройства для  очистки технологических выбросов в атмосферу от аэрозолей

Сухие пылеуловители (циклоны)

 

Сухие пылеуловители предназначены  для грубой механической очистки  от крупной и тяжелой пыли. Принцип  работы – оседание частиц под действием  центробежной силы и силы тяжести. Широкое  распространение получили циклоны  различных видов: одиночные, групповые, батарейные.

 

Рис. 1

На схеме (рис. 1) изображена упрощенная конструкция одиночного циклона. Пылегазовый поток вводится в циклон через входной патрубок 2, закручивается и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса 1. Частицы  пыли отбрасываются под действием  центробежных сил к стенке корпуса, а затем под действие силы тяжести  собираются в пылевой бункер 4, откуда периодически удаляются. Газ, освободившись от пыли, разворачивается на 180º и выходит из циклона через трубу 3.

Мокрые пылеуловители (скрубберы)

 

Мокрые пылеуловители  характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной пыли размером до 2 мкм. Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции или броуновского движения.

Запыленный газовый поток  по патрубку 1 направляется на зеркало  жидкости 2, на котором осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Затем газ  поднимается навстречу потоку капель жидкости, подаваемой через форсунки, где происходит очистка от мелких частиц пыли.  

 

 Фильтры

 

Предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения  частиц пыли (до 0,05 мкм) на поверхности  пористых фильтрующих перегородок (рис. 18). По типу фильтрующей загрузки различают тканевые фильтры (ткань, войлок, губчатая резина) и зернистые. Выбор фильтрующего материала определяется требованиями к очистке и условиями  работы: степень очистки, температура, агрессивность газов, влажность, количество и размер пыли и т.д.

 

Электрофильтры

 

Электрофильтры – эффективный  способ очистки от взвешенных частиц пыли (0,01 мкм), от масляного тумана. Принцип  действия основан на ионизации и  осаждении частиц в электрическом  поле. У поверхности коронирующего  электрода происходит ионизация  пылегазового потока. Приобретая отрицательный  заряд, частицы пыли движутся к осадительному  электроду, имеющему знак, противоположный  заряду коронирующего электрода. По мере накопления на электродах частицы  пыли падают под действием силы тяжести  в сборник пыли или удаляются  встряхиванием. 

 

 

Способы очистки  от газо- и парообразных примесей

 

1. Очистка от примесей путем каталитического превращения. С помощью этого метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в безвредные или менее вредные вещества путем введения в систему катализаторов (Pt, Pd, Vd):

• каталитическое дожигание СО до СО₂;
• восстановление NО_x до N₂.

2. Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента, например, используют воду для улавливания таких газов как NH₃, HF, HCl.

3. Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов – твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, цеолиты, Al₂O₃ 

Заключение

 

Одной из наиболее важных экологических  проблем является загрязнение атмосферы. Ежедневно сотни миллионов машин, миллионы фабрик и предприятий продолжают выбрасывать в атмосферу вредные  и опасные отходы. С каждым годом  количество этих выбросов неуклонно  растет. Для предотвращения глобальной экологической катастрофы необходимо принимать скорейшие решения  на самом высоком – международном  – уровне. Не вызывает сомнения, что затраты на снижение выбросов непропорционально велики. Но это инвестиции в будущее. Таким образом, необходимы законодательные меры, а так же персональная ответственность каждого человека за будущее нашей планеты. 

Используемые ресурсы

 

• http://coolreferat.com/Загрязнение атмосферы на территории России
• http://line.nts.su/8V83/1%семестр/Экология/Экология/chapter_8_1.htm
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Киотский_протокол
• http://www.wwf.ru/resources/news/article/9013
• Данилов-Данильян В.И.  «Экология,  охрана   природы   и   экологическая безопасность» М.: МНЭПУ, 1997 г.