Вредные выбросы предприятий

Сильно загрязняют атмосферу промышленные предприятия и установки для производства электроэнергии и тепла. Пример: угольная электростанция установленной мощностью 700 МВт, работающая при полной или средней нагрузке и потребляющая в год около 1 млн т угля, при содержании серы в угле в 1% за час работы на полной мощности выбрасывает в воздух: 500 т двуокиси углерода, 0,15 т окиси углерода, 7,0 т двуокиси серы, 1,7 т окислов азота, 0,05 т углеводородов, 0,7 т пыли.

На новых электростанциях применяются высокоэффективные электрические фильтры для обеспыливания и установки для удаления серы из дыма, что позволило значительно снизить выброс в атмосферу пыли и серы. Но техника для поддержания чистоты воздуха нуждается в постоянном совершенствовании. Особенно остро ощущается необходимость усовершенствования очистки дымов и отходящих газов от тонкой пыли и сильно пахнущих веществ (часто они содержат токсичные компоненты, например свинец, мышьяк, цинк, фтор); очистки отходов во многих отраслях: цветной металлургии (от пыли тяжелых металлов), алюминиевой промышленности (от выбросов фтора), нефтехимической и нефтеперегонной (в воздух выбрасываются органические газы и пары, а также сильно пахнущие вещества), химической (из-за быстрого технического прогресса там часто меняется состав выделяющихся во внешнюю среду веществ, а объемы выбросов и число их компонентов особенно велики), энергетической (тепловые электростанции выделяют окислы азота, мелкую пыль, тепло и пар).

Интересно рассмотреть подробнее уже перечислявшиеся выбросы угольной тепловой электростанции.

Двуокись углерода, называемая также углекислым газом, - бесцветный газ со слабокислым запахом и вкусом. В атмосферном воздухе его содержится 0,03%. Углекислый газ образуется при дыхании живых существ, а также при сжигании угля, нефти и газа, то есть на тепловых электростанциях и в котельных. Небольшие его количества безопасны, но в очень больших дозах он приводит к потере сознания и к смерти. За последние сто лет содержание двуокиси углерода в воздухе выросло примерно на 14%, что связано со все увеличивающимися количествами сжигаемых угля и нефти, а также с вырубкой лесов, особенно тропических, которые извлекали часть СО2 из атмосферы. Продолжающийся рост содержания углекислого газа в воздухе может привести через какое-то время к повышению температуры на Земле, так как «одеяло» из углекислого газа не будет пропускать в космос тепло, излучаемое Землей. Это так называемый парниковый (оранжерейный) эффект.

Опасаются, что температура на нашей планете может повыситься на 1,5-3° С, а у Северного полюса - даже на 4,5-15°. В результате изменится климат, могут растаять полярные ледяные шапки.

Окись углерода (СО) - неощутимый, бесцветный и не имеющий запаха ядовитый газ, возникающий при неполном сгорании органических соединений. На воздухе он сравнительно быстро превращается в двуокись углерода. Его токсичность объясняется тем, что он образует стойкое соединение с гемоглобином, пигментом крови, который отвечает за транспортировку кислорода к тканям организма. Вдыхание окиси углерода, таким образом, блокирует поступление кислорода в кровь, что приводит к кислородному голоданию тканей и (в зависимости от концентрации) вызывает головную боль, головокружение, тошноту, шум в ушах, обморок, паралич дыхательных путей и смерть. Высокие концентрации СО, возникающие в воздухе, загрязненном автомобильными выхлопами в часы пик или при погоде, способствующей смогу, особенно опасны для людей, страдающих болезнями сердца и сосудов.

По новейшим оценкам, общее количество окиси углерода, выбрасываемое в атмосферу в ФРГ, за 1965-1975 гг. упало на 2 млн т и составило 14 млн т в год. Основные источники этого газа - отопительные системы домов, автомобильные выхлопные газы и на третьем месте - промышленность.

Двуокись серы - бесцветный, остро пахнущий газ, раздражающий дыхательные пути человека и животных и способствующий внедрению туда инфекций. Соединяясь с влагой атмосферы, двуокись серы образует агрессивные кислоты, вредящие растениям и постройкам, а при смоге - опасные для здоровья.

Как полагают специалисты, двуокись серы сама по себе не особенно опасна для здоровья человека. Но ее опасность увеличивается, если она присутствует в воздухе вместе с тонкой пылью, так как на пылинках двуокись серы может проникать глубоко в дыхательные пути. Комбинация двуокиси серы с пылью раздражает кожу и слизистые оболочки, в высоких концентрациях приводит к нарушениям дыхания и болям в груди, а при очень высоких концентрациях вызывает смерть от удушья. Особенно опасен этот газ для больных астмой. У растений двуокись серы вызывает частичное отмирание и распад хлорофилла. Особенно страдают овощные культуры и лесные деревья. Двуокись серы вредит и водоемам, попадая в них с так называемыми кислотными дождями, а также таким материалам, как металлы, минеральные стройматериалы, цветное стекло, краски, текстиль, бумага и кожа.

За 1970-1975 гг. выбросы двуокиси серы в ФРГ уменьшились с 4,3 до примерно 3,6 млн т в год. Этому особенно способствовали введенные в 1974 г. «Технические правила по поддержанию чистоты воздуха» и ограничения на содержание серы в легком жидком топливе.

Основные источники загрязнения воздуха двуокисью серы - горючие ископаемые, сжигание которых в 1975 г. дало 94% этого газа, поступившего в воздух. Таким образом, этот вид загрязнения растет вместе с потреблением энергии.

Окислы азота - газообразные вещества, которые могут вырабатываться микроорганизмами, а кроме того, возникать при процессах горения, при высокой температуре - особенно в автомобильных двигателях, в топках электростанций, а также в химической промышленности, где они вырабатываются   специально,   например,   при   производстве  азотной кислоты. Окислы азота могут раздражать органы дыхания, особенно в том случае, если кроме них в воздухе присутствует двуокись серы и они действуют в комбинации. Окись азота действует на мозг, двуокись азота раздражает и даже разъедает слизистые оболочки, особенно глаз и легких. Под действием этих газов могут утяжеляться уже имеющиеся заболевания дыхательной системы - бронхит, астма, чаще возникают и сильнее распространяются инфекции дыхательных путей.

Окислы азота играют особо важную роль в возникновении так называемого фотохимического смога, типичного, например, для Лос-Анджелеса: смог состоит из продуктов реакции, идущей под действием ультрафиолетового излучения Солнца между окислами азота и ненасыщенными углеводородами.

В 1975 г. в ФРГ, по оценкам, было выброшено в воздух примерно 1,4 млн т окислов азота. Около 69% этого количества дала промышленность, около 25%-транспорт, остальное - продукт отопительных систем в жилых домах.

Углеводороды - органические соединения, состоящие из углерода и водорода. Многие из них имеют огромное значение для техники - используются в качестве топлива (например, природный газ, пропан, бензин и другие). Они попадают в воздух главным образом с предприятий нефтеперерабатывающей промышленности. Некоторые углеводороды канцерогенны. Особенно это касается бензпирена - составной части автомобильных выхлопных газов и дыма от угольных отопительных печей. На поверхности мельчайших дымовых частиц бензпирен попадает в легкие и откладывается там. Длительное вдыхание даже низких концентраций этого вещества может привести к раку, чаще всего легких. Углеводороды, кроме того, усугубляют действие смога, создавая вместе с ним настоящий «колпак чада» над городом.

Пыль - это взвешенные в воздухе тонкие частицы, например сажи. По размеру частиц пыль делят на крупную и мелкую. Мелкие, невидимые простым глазом частицы диаметром менее 0,3 микрометра могут проникать через стенку легочных альвеол в кровь. Особенно опасна способность мельчайшей пыли служить абсорбентом для ядовитых веществ. Иначе говоря, тонкая пыль может связывать на поверхности своих частиц токсичные вещества, имеющиеся в среде, например хлорированные углеводороды, и проносить их в организм. Наиболее опасные компоненты пыли - мышьяк, бериллий, кадмий, никель, свинец, селен, хром, ртуть, ванадий, асбест.

Тонкая пыль может проникать глубоко в легкие, поэтому она опасна для здоровья. Но ее воздействие на организм человека и животных, несмотря на интенсивные исследования, остается еще не вполне изученным, так как пыль, как уже было сказано, выступает чаще всего в комплексе с другими опасными веществами, часто служа для них носителем.

В 1974 г. общее количество пыли, выброшенное в воздух в ФРГ, составило около 1,2 млн т. Наибольший вклад вносили различные печи, топки, кочегарки (37%), за ними шла промышленность строительных материалов и нерудных ископаемых (около 25%), на третьем месте была черная металлургия (11%).

Примерно так же обстоит дело с тонкой пылью. В 1974 г. зарегистрированы выбросы в количестве около 680 тыс. т. Основную часть и здесь произвели различные печи - около 46%, затем промышленность стройматериалов и нерудных ископаемых - 22% и, наконец, черная металлургия - около 16%.

Из выбросов тяжелых металлов кроме свинца наиболее важны выбросы кадмия. Этот серебристый блестящий металл используют в производстве аккумуляторов (так называемые никелево-кадмиевые аккумуляторы) и для получения гальванических защитных покрытий на металлических деталях. Немало кадмия используется в виде соединений, представляющих собой составные вещества красок и стабилизаторы для производства пластмасс (поливинилхлорида).

Небольшое пояснение: поливинилхлорид - белая или слегка желтоватая пластмасса, не имеющая ни вкуса, ни запаха, сырьем для получения которой служит винилхлорид. В твердом виде поливинилхлорид служит универсальным материалом, из которого изготовляют трубы, черепицу, облицовочные плитки, желоба, жалюзи на окна, оконные рамы; мягкий поливинилхлорид идет на скатерти, портьеры, покрытия для полов, клеющиеся пленки, упаковочную пленку, сумки и пакеты, игрушки и др. В мире ежегодно используется около 5,8 млн т этого полимера. Большую проблему представляет уничтожение отходов и отслуживших изделий из поливинилхлорида, так как при сжигании с прочим мусором это вещество дает хлористый водород, газ, образующий с водой соляную кислоту.

Но вернемся к кадмию, который стал известен в последние годы главным образом из-за так называемой болезни итай-итай. Этим японским междометием, в переводе означающим «ой-ой», названа болезнь, появившаяся в 40-х годах нашего столетия в Японии и вызывающая сильные боли. Она выражается  в  сильной деформации скелета,  переломах костей при малейших нагрузках, в общем ослаблении иммунитета и тяжелых поражениях почек. Было зарегистрировано 223 случая, из которых 56 окончились смертью. Только в середине 60-х годов выяснилась причина болезни итай-итай: орошение рисовых полей водой из реки, загрязненной стоками рудника, где добывали кадмий. В рисе содержалось кадмия в 10 раз больше, чем обычно. Он откладывался в организме и вызывал болезнь.

В 1973 г. в ФРГ было израсходовано около 2,4 тыс. т кадмия. Из этого количества около 150 т попало в окружающую среду, главным образом при процессах горения, например при сжигании мусора, а на тепловых электростанциях - содержащего кадмий угля, 84 т кадмия попало в воздух, в том числе 66 т - в водоемы. Следуя по пищевым цепям, кадмий накапливается в тканях растений и животных, а также человека. Сравнительно высокие концентрации металла обнаруживали, например, во внутренностях скота на бойнях, в овощах и грибах. Большая часть кадмия, поглощенного человеком с воздухом (75%) и с пищей (65%), остается у него в организме и почти не выделяется; происходит так называемая аккумуляция. О влиянии кадмия на организм человека уже говорилось; высокие концентрации его тормозят рост растений.