Реферат: Загрязнение воздуха и методы ее очистки

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога. К фотохимическим процессам относятся процессы образования пероксиацетилниратов (ПАН). При концентрациях ПАН 0,1-0,5 мг/м3 они могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений, что характерно для южных солнечных городов.

Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакцию друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.

Наблюдается большое количество заболеваний верхних дыхательных путей у населения, подвергавшегося воздействию высоких уровней оксидов азота, по сравнению с группой людей, которые находились в условиях меньше концентрации NxOy, а концентрации других загрязнителей были такими же.

Люди с хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфизема лёгких, астма), а также страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, более чувствительности к прямым воздействиям оксидов азота.

Оксид углерода 2 (СО). Концентрация оксида углерода 2 в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет не цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его.

Самый крупный источник оксида углерода в городах – автотранспорт. В большинстве городов свыше 90% СО попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе по реакции: 2С+ О2 = 2СО. Полное сгорание дает в качестве конечного продукта диоксид углерода: С+О2=СО2.

Другой источник оксида углерода – табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщики поглощая вдвое больше оксида углерода по сравнению с некурящими.

Оксид углерода вдыхается вместе с воздухом или табачным дымом и поступает в кровь, где конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Оксид углерода соединяется с молекулами гемоглобина прочнее, чем кислород. Чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода при повышенных концентрациях представляет собой стремительно опасный яд.

Типичный автомобильный двигатель середины 60-х годов выбрасывал с выхлопными газами в среднем 73 г оксида углерода на каждые 1,5 к пробега. К 1981 г. выброс оксида углерода новыми автомобилями достиг уровня всего 3, г на 1,5 км (данные США).

Для достижения установленного стандарта выхлопные газы смешиваются с воздухом в присутствии катализатора. Дальнейшее окисление оставшегося оксида углерода происходит в каталитическом преобразователе (платина - палладий). Именно такая система в настоящее время повсеместно выбрана для уменьшения выбросов СО в атмосферу. В Москве, например, по решению мэрии не оформляют покупку автомобилей иностранных марок до 1985г. выпуска, т.е. без установленных каталитических дожигателей на выхлопные газы. В США годовые выбросы оксидов углерода постепенно уменьшались начиная с 1976г., по мере того как новые модели автомобили с каталитическими преобразователями выхлопных газов сменяли старые, менее эффективные модели; общий выброс СО автотранспортом США сократился с 64,3 млн т в 1976г. до 47,7 млн т в 1983г., т.е. на 25%. Одна из причин столь большого снижения связана с общей длиной пробега автомобилей, которая ежегодно возрастает из-за постоянного роста числа автомобилей на дорогах и улицах. Эффективность каталитических преобразователей со временем уменьшается и необходимо регулярно осуществлять повторные проверки выхлопных газов автомобилей на содержание СО. Борьба за качество воздуха во всех странах продолжается, поскольку пробег автомобилей непрерывно растет. Этот неограниченный рост можно было бы сократить за счет создания новых систем общественного транспорта, привлекательных для населения и способных широко развиваться, или перехода на электромобили.

СО 2 (Оксид углерода 4) Влияние углекислого газа (СО2) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (о 400 до 700 нм), отражает в виде длинноволнового ИК – излучения.

С 1850 г. содержание СО2 в атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи с техногенной деятельностью. Механизмом вывода углекислого газа из атмосферы является поглощение его в результате фотосинтеза растений, а также связывание его океанских водах по реакции: СО2+Н2О+Са2+=СаСО3+2Н+.

Пыль . Причины основных выбросов в атмосферу- это пыльные бури, эрозия почвы, вулканы, морские брызги. Около 15-20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере- дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности,

производство цемента, строительство. Например, во Франции приблизительно 3% объема производимого цемента выбрасывается в атмосферу (около 100т в год). Пыль, осевшая в индустриальных городах содержит 20% оксидов железа, 15% оксидов кремния и 5% сажи. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Американский эколог О.Бартон так охарактеризовал проблему, связанную с запыленностью атмосферы: «Одно из двух: либо люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, либо дам сделает так, что на Земле станет меньше людей». Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Кислород (О 2 ) Кислород на Земле создан самой жизнью. Примерно 2 млн лет назад содержание свободного кислорода в земной атмосфере начало возрастать. После того как из части атмосферного кислорода сформировался защитный озоновый слой, начали развиваться наземные растения и животные. С течением времени содержание кислорода в атмосфере значительно менялось, поскольку менялись уровни его образования и использования.

Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%).

Другая проблема – вырубка лесов.

Озон (О 3 ) Озон образуется в верхних слоях стратосферы и в нижних слоях мезосферы. Области с уменьшенным содержанием на 40-50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонового слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления.

Разрушительное действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто в 1974 г. ам. Ученным – специалистами в области химии атмосферы Ш. Роулендом и М. Молина. С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс (ХФУ) в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой. Постепенно ХФУ поднимаются в верхний слой атмосферы и разрушают озонный слой и постепенно разрушают его. Если сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

-- рак кожи примет эпидемический характер;

-- резко сократится количество планктона в океане;

-- исчезнут многие виды животных, например ракообразные;

-- УФ – излучение неблагоприятно скажутся на сельскохозяйственных культурах.

Все это нарушает равновесие во многих экосистемах Земли, из-за фотохимического смога ухудшится общее состояние атмосферы.

Физико – химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей.

Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.