ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ И НХ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ

Идея о том, что человеческая деятельность может изменить состав атмо­сферы, и, следовательно, земной климат, в настоящее время уже кажется правдоподобной, хотя высказывалась много веков назад. Возрастание со­держания диоксида углерода (СОг) и других второстепенных газов может привести к явлению, называемому парниковым эффектом (потеплением): эти газы пропускают солнечные лучи, нагревающие земную поверхность, но задерживают значительную часть тепловой энергии, отражаемой земной поверхностью в открытый космос. Ниже приведена динамика изменения глобальных выбросов диоксида углерода.

Регион

Годы:

1950

1980

Западная Европа

23%

17%

Северная Америка

45%

27%

Азия

1%

9%

СССР, Восточная Европа

18%

24%

Япония и Австралия

3%

6%

Развивающиеся страны

6%

12%

Итого (млн. т):

1618

5170

При сжигании газообразных топлив в атмосферу поступают, кроме оксидов углерода и азота, и продукты неполного сгорания (метан, соеди­нения, содержащие свинец, ванадий). Сжигание мазута сопровождается выбросом оксида азота, диоксида и триоксида серы (особенно при сгорании сернистых мазутов), соединений ванадия и продуктов неполного сгорания. Иногда в атмосферу выбрасывается некоторое количество копоти. При сжигании твердого топлива выбросы представляют собой смесь оксидов азота, углерода, диоксида и триоксида серы, газов фтористых соединений и продуктов неполного сгорания топлива. Кроме того, в атмосферу поступает значительное количество летучей золы с частицами несгоревшего топлива. При сгорании практически всех топлив в атмосферу поступает некоторое (обычно малое) количество формальдегида и бензопирена.

Практически все упомянутые вещества являются токсичными. Многие из них даже в сравнительно малых концентрациях оказывают вредное воздействие на растительные и животные организмы, в том числе и на человека.

Помимо вредного воздействия на живые организмы, золовые частицы загрязняют атмосферу, что приводит к снижению видимости и солнечной освещенности, загрязнению поверхности строений и к их разрушению, к уменьшению интенсивности фотосинтеза, осуществляемого растениями.

При переводе котельных с твердого топлива на газообразное уровень токсичности выбросов значительно понижается.

Диоксид серы выбрасывают электростанции и котельные при использо­вании всех видов топлива, не очищенного от соединений серы. Ежегодный выброс серы в атмосферу Земли составляет величину, превышающую 150 млн. т. Из этого количества 50… 60% приходится на выбросы продук­тов сгорания различных печей и теплогенерирующих установок.

Диоксид серы гибельно воздействует на зеленые насаждения, особенно на плодовые и хвойные деревья, а также на посевы. Кроме вредного воздействия на все живое, диоксид серы вызывает усиленную коррозию металлических поверхностей и порчу различных веществ и материалов. При наличии диоксида серы снижается также прозрачность атмосферы.

Высокотоксичными соединениями, возникающими при работе котель­ных установок, являются оксиды азота, образующиеся в результате прямо­го окисления азота в ядре факела при горении всех видов топлива. Количе­ство выбрасываемых оксидов азота по массе примерно равно выбросу золы и составляет величину в 3… 5 раз меньшую, чем количество диоксида серы. Общее количество выбросов оксидов азота в атмосферу в мире составляет величину порядка 51 млн. тонн в год. При этом 95% от общих выбросов поступает в атмосферу вместе с продуктами сгорания топлив.

Главный фактор, от которого зависит количество возникающих в топке оксидов азота, — температура в ядре факела. При температурах 2073… 2173 К и наличии свободного кислорода количество оксидов азота, образующихся в факеле, таково, что их концентрация превышает допусти­мую концентрацию в свежем воздухе в 1000… 20 000 раз. Это может быть опасным с точки зрения заражения окружающего пространства. Очистка продуктов сгорания топлив от оксидов азота посредством их улавливания технически сложна и в большинстве случаев экономически нерентабельна.

Одним из основных вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу вместе с продуктами сгорания в котельных, является оксид углерода (II). Теплогенераторы выбрасывают оксид углерода (СО) 10…25% от общей суммы этого вещества, выбрасываемого в атмосферу в результате хозяйственной деятельности. При сжигании твердых топлив количество оксида углерода может составлять до 2% от массы сжигаемого топлива. При сжигании газа и мазута эти величины не превышают 0.05%, а при тщательной регулировке процесса горения эту цифру можно понизить до 0.01%.

Оксид углерода (II) не имеет запаха и цвета, что затрудняет его обнаружение; плотность почти равна плотности воздуха, в результате чего газ равномерно распределяется в атмосфере. Он легче соединяется с гемоглобином крови, чем кислород. При этом в крови образуются устой­чивые соединения карбоксигемоглобина, которые исключают возможность присоединения кислорода. В тяжелых случаях наступает удушье.

Кроме оксида углерода, в дымовых газах могут присутствовать и другие продукты неполного сгорания, например, формальдегид — газ с резким неприятным запахом, обладающий высокой токсичностью. В продуктах, выбрасываемых в атмосферу теплогенерирующими установками, имеются также канцерогенные вещества. Наиболее распространенным и сильнодей­ствующим из них является так называемый 3,4-бензопирен (С20Н12). Это соединение представляет собой твердое вещество в виде желтоватых иголь­чатых кристаллов, образующееся при сжигании топлива. Как правило, повышенное количество канцерогенов в продуктах сгорания наблюдается при слоевом сжигании твердых топлив.

Окружающая нас природная среда в определенных пределах может самоочищаться в результате естественных процессов. Однако возможности природы ограничены. Постоянные выбросы вредных токсичных газов в больших количествах приводят к постепенному загрязнению и отравлению среды, подавляя ее способность к самоочищению.

Одним из основных способов борьбы с загрязнением воздуха канце­рогенными веществами является обеспечение максимальной полноты сго­рания топливе. Степень вредного влияния основных токсичных веществ на человеческий организм демонстрируется данными, приведенными в таблице.

Длительность и характер действия

Содержащие в воздухе, %

SO2

NO*

СО

Несколько часов

0.0025

0.0008

0.01

Без защитного действия

Признаки легкого отравления

0.005

0.001

0.01… 0.05

Серьезное отравление

0.008… 0.0005

0.005

0.2… 0.3

Через 30 минут

Опасно для жизни

0.06

0.015

0.5… 0.8

При кратковременном действии

Критериями санитарного состояния среды и качества атмосферного воздуха в стране являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе (или в воде водоемов). ПДК в воздухе опреде­ляют на высоте 1.5 метра от Земли, т. е. на уровне зоны дыхания человека. Различают среднесуточные ПДК, назначение которых заключается в том, чтобы исключить возможность воздействия вредных веществ на организм человека в течение длительного времени. Для веществ, обладающих раз­дражающим воздействием или резкими запахами, в дополнение к средне­суточным устанавливаются максимально разовые ПДК.

Ваш отзыв

Рубрика: Основы теории тепловых процессов и машин

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *