Министерство образования и науки Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет Загрязнение атмосферы Выполнили: Трушкина О. А. ИВТ 464 Трушин В. М ИВТ 464
Атмосфера — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Также существует определение атмосферы, как внешней геологической газовой оболочки Земли
Атмосфера Атмосферный воздух выполняет защитную экологическую функцию; предохраняет Землю от абсолютно холодного климата и потока солнечных излучений. Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязнённых веществ на поверхности земли и т. п.
Загрязнением атмосферного воздуха Под загрязнением атмосферного воздуха понимают любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение атмосферы делится на: Естественное загрязнение Антропогенное загрязнение
Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами: вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от пожаров и др.
Антропогенное загрязнение значительно превосходит по масштабам природное загрязнение атмосферного воздуха. В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональ ное и глобальное.
Антропогенное загрязнение По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: газообразные (диоксид серы, оксид азота, оксид углерода, углеводороды и пр. ) жидкие (кислоты, щёлочи, растворы солей и пр. ) твёрдые (концентрированные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр. ).
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха: угарный газ — высокотоксичное вещество, основной поставщик — автотранспорт; углекислый газ, образуется в результате любого сжигания, нетоксичен, но его чрезмерное накопление в высоких слоях атмосферы обуславливает так называемый «парниковый эффект» ; оксиды серы и азота, содержащиеся в промышленных выбросах и являющиеся причиной «кислотных дождей» . фторхлоруглеводороды (фреоны), используемые в холодильных установках и производстве аэрозолей, разрушают атмосферный озон.
Угарный газ Оксид углерода, или угарный газ, – очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.
Угарный газ В закрытом помещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть
Углекислый газ постепенно скапливается в атмосфере земли. Пожары, гейзеры, спящие подземные вулканы, дыхание живых существ, снижение числа растений на земле все это приводит к увеличению объема углекислого газа а атмосфере земли. Поглощая отраженную от земли часть солнечной энергии, углекислый газ приводит к разогреву атмосферы земли, а вследствие к парниковому эффекту.
Парниковый эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.
Углекислый газ В XX веке технический прогресс наиболее существенно изменил содержание в воздухе углекислого газа и озона. Так, сжигание огромных количеств ископаемого топлива (угля, нефти и газа) привело к росту концентраций СO 2 в атмосфере. По последним данным, в результате деятельности человека в атмосферу выбрасывается 32 миллиарда тонн СО 2 в год. 1 Увеличение содержания углекислого газа усугубляется массовым сведением тропических лесов, являющихся основными источниками преобразования газового состава атмосферы.
Кислотный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при которых наблюдается понижение p. H дождевых осадков из за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота). Подкислённые воды губительны для популяций рыб. В течении многих десятилетий выбросы кислообразующих оксидов осуществлялись в Великобритании, а кислотные дожди выпадали в Скандинавии.
Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км, в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О 2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О 2, образуя озон (О 3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.
Загрязнение атмосферы На долю главных загрязнителей приходится около 98% в общем объёме выбросов вредных веществ. Кроме главных загрязнителей в атмосфере наблюдается ещё более 70 наименований вредных веществ, среди которых: формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и пр.
Загрязнение атмосферы Суммарный мировой выброс в атмосферу поллютанотов составил в 1990 г. 401 млн т, а в России в 1991 г. 26, 2 млн т. В 2006 г. максимальная концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе превысила 10 ПДК в 26 городах России с численностью населения 147 млн человек.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в РФ N Вещество Класс опасности ПДКМР, мг/м 3 ПДКСС, мг/м 3 1 Оксид углерода 4 5 3 2 Оксид азота 3 0, 4 0, 06 3 Аммиак 4 0, 2 0, 04 4 Озон 1 0, 16 0, 03 5 Толуол 3 0, 6 6 Диоксид серы 3 0, 5 0, 05 7 Диоксид азота 2 0, 04 8 Сероводород 2 0, 008 9 Формальдегид 2 0, 035 0, 003 10 Бензол 2 0, 3 0, 1 11 Фенол 2 0, 01 0, 003
Загрязнение атмосферы Кроме того в атмосферу попадает много токсичных веществ: свинец, ртуть и другие тяжёлые металлы.
Радиоактивное загрязнение Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. Оно обусловлено в основном долгоживущими радиоактивными изотопами продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землёй. Приземный слой атмосферы загрязняют выбросы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их эксплуатации. При взрыве атомной бомбы над Хиросимой в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, а в результате аварии на Чернобольской АЭС в 1986 г. суммарный выброс радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.
Загрязнение атмосферы Ещё одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников.
Загрязнение атмосферы В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят:
Основные загрязнители атмосферы Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твёрдого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводорода и др. ) сгорания. Современная теплоэлектростанция мощностью 2, 4 млн к. Вт расходует в сутки до 20 тыс. т угля и выбрасывает в атмосферу за это время 680 т SO 2 и SO 3, 120 140 т твёрдых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота. Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросов оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в 3 раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут и в 5 раз меньше, чем уголь.
Основные загрязнители атмосферы Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на АЭС — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Котельные установки дают много продуктов неполного сгорания.
Основные загрязнители атмосферы Чёрная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0. 04 т твёрдых частиц, 0. 03 т оксидов серы и до 0. 05 т оксида углерода, а также марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе смолеплавильного производства в атмосферу выбрасывается смеси из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других таксичных веществ.
Основные загрязнители атмосферы Химическое производство. Выбросы по объёму около 2% всех промышленных выбросов, тем не менее, ввиду высокой токсичности, значительного разнообразия, представляет значительную угрозу для человека и всей биоты. Атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиака, нитродные газы (смесь оксидов азота) хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.
Основные загрязнители атмосферы Выбросы автотранспорта. В Москве на долю автотранспорта приходится 80% от общего количества выбросов в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений — бензопирена, альдегидов, оксидов азота и углерода, соединений свинца (при применении этилированного бензина).
Состав автомобильных выхлопных газов Вещество Бензиновые двигатели Дизели N 2, об. % 74— 77 76— 78 O 2, об. % 0, 3— 8, 0 2, 0— 18, 0 H 2 O (пары), об. % 3, 0— 5, 5 0, 5— 4, 0 CO 2, об. % 0, 0— 16, 0 1, 0— 10, 0 CO*, об. % 0, 1— 5, 0 0, 01— 0, 5 Оксиды азота*, об. % 0, 0— 0, 8 0, 0002— 0, 5 Углеводороды*, об. % 0, 2— 3, 0 0, 09— 0, 5 Альдегиды*, об. % 0, 0— 0, 2 0, 001— 0, 009 Сажа**, г/м 3 0, 0— 0, 04 0, 01— 1, 10 Бензпирен 3, 4**, г/м 3 10— 20× 10− 6 10× 10− 6 * Токсичные компоненты ** Канцерогены
Загрязнение атмосферного воздуха Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается при добыче и переработке минерального сырья, на нефте и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах). В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха является животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распылению пестицидов и т. д.
Защита атмосферы Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами — создание безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т. д. Наиболее распространены при очистке газов адсорбирующие, абсорбирующие и каталитические методы.
Очистка воздуха В настоящее время существует большое количество различных методов очистки воздуха от различных вредных загрязнений. К основным способам относятся: Абсорбционный метод. Адсорбционный метод. Термическое дожигание. Термокаталитические методы. Озонные методы. Плазмохимические методы. Плазмокаталитический метод. Фотокаталитический метод.
Очистка газов от CO 2 а) абсорбируя водой. Так поглотительная способность воды — 8 кг CO 2 на 100 кг воды, способ простой, но малоэффективный. б) поглощение растворами эталон аминов (моноэтаноламин). в) холодный метанол CH 3 OH является хорошим поглотителем CO 2 при — 35°C. г) Очистка цеолитами типа Ca. A (используются молекулярные сита типа Са. О. В космических кораблях, подводных лодках).
Очистка газов от CO. а) Дожигание катализаторе: на Pt/Pd (платино-палладиевом) 2 СО + О 2 → 2 СО 2. б) Конверсия (адсорбционный метод): СО + Н 2 О → СО 2 + H 2.
Очистка газов от оксидов азота. В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80% и более осуществляется в основном в результате превращений на катализаторах. а) Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов азота с последующим поглощением водой и образованием НNО 3 (окисление озоном в жидкой фазе, окисление кислородом при высокой температуре). б) Восстановительные каталитические методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур в присутствии восстановителей. в) Сорбционные методы. Это адсорбция оксидов азота водными растворами щелочей и известью Са. СО 3 и адсорбция оксидов азота твердыми сорбентами (угли, торф, силикагели, цеолиты).
Очистка газов от SO 2. ТЭС мощностью 1 млн к. Вт при работе на каменном угле выбрасывает в атмосферу 11 тыс. т SO 2, на газе – 20% этого количества. Методы улавливания SO 2 требуют больших затрат, их можно разделить на аммиачные, нейтрализации и каталитические. Эффективность очистки зависит от множества факторов: парциальных давлений SO 2 и O 2 в очищаемой газовой смеси; температуры отходящих газов; наличия и свойств твердых и газообразных компонентов; объема очищаемых газов; наличия и доступности хемосорбентов; потребности в продуктах утилизации SO 2; требуемой степени очистки газа.
Очистка газов от взвешенных частиц, например, пыли. Можно выделить несколько методов улавливания частиц пыли: гравитационное оседание; центрифугирование; электростатическое оседание; инерционное соударение; прямой захват; диффузия. Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров, скрубберов и т. д.
Вывод Таким образом, атмосферный воздух нуждается в серьёзной очистке и защите. Лучше всего очищать воздух не тогда, когда уже поздно и он стал частью атмосферы, а локальной очисткой на производстве. «Чисто не там где убирают, а там, где не мусорят. » © Народная мудрость.
Скачать презентацию Министерство образования и науки Российской Федерации Волгоградский государственный
загрязнение атмосферы.ppt