Состав атмосферного воздуха. Классификация загрязнителей атмосферного воздуха.

Атмосфера – мощная газовая оболочка Земли, характеризирующаяся резко выраженной неоднородностью строения и состава.

По особенностям строения атмосферу делят на 4 сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу.

Атмосфера нашей планеты состоит в основном из азота и кислорода. Кроме того, в состав атмосферы входят углекислый газ, озон, аргон, водород, гелий и некоторые другие газы, а также водяной пар, содержание которого в среднем составляет 2,4 г/см3.

Газовая среда, содержащая необходимые компоненты воздуха, является одним из важнейших экологических факторов. Кислород необходим всем живым организмам для дыхания, а другой компонент воздуха - углекислый газ – обеспечивает воздушное питание зеленых растений – фотосинтез.

Временное изменение содержания кислорода на 2-3% не оказывает заметного физиологического действия, но в почве и глубоких норах животных его содержание может опускаться значительно ниже.

Атмосферный воздух в последние десятилетия интенсивно загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.

Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ резко возрос, составляет многие миллионы тонн и превышает пределы способности атмосферы к самоочищению.

Для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха населенных мест используют ПДК – предельно допустимых концентраций и ОБУВ – ориентировочно безопасные уровни воздействия. Всего в России разработано более 600 ПДК и 1300 ОБУВ.

Источниками антропогенного загрязнения атмосферного воздуха являются все виды хозяйственной или иной деятельности человечества.

К числу крупнейших источников загрязнения атмосферного воздуха всегда относился автотранспорт. Выбросы автотранспорта содержат около 200-400 химических соединений, обладающих токсическим действием.

Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми автотранспортом, считаются оксиды углерода, азота, серы, углеводорода, сажа и аэрозоль. Наибольшее количество загрязняющих веществ автотранспорт выбрасывает при кратковременных остановках на перекрестках. Эксплуатация автотранспортных средств сопровождается выбросами пыли от дорожного покрытия.

Тепловые электростанции (ТЭС), потребляя около 40% добываемого в мире топлива, выбрасывают в атмосферу около 25% общего количества вредных веществ.

30) Классификация загрязнителей атмосферного воздуха.

Выделяют следующие виды загрязнения атмосферного воздуха: механические, физические и биологические.

Механические загрязнения - пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов.

К физическим загрязнениям относятся тепловые(поступление в атмосферу нагретых газов), световые (ухудшение естественной освещённости местности под воздействием искусственных источников света), шумовые(как следствие антропогенных шумов), электромагнитные(от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленных установок), радиоактивные.

Биологические загрязнения, в основном, являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт).

Самыми распространёнными токсичными веществами, загрязняющими атмосферный воздух, являются: оксид углерода (СО), диоксид серы (SО2), оксид азота (NОх), углеводороды и пыль.

В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха.

Первые представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или передвижных источников.

Вторичные образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения. Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитратов (ПАН), гораздо токсичнее первичных загрязнителей воздуха.

Большая часть присутствующих в воздухе твердых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями.

С учетом токсичности и потенциальной опасности загрязнителей, их распространенности и источников эмиссии они были разделены условно на несколько групп:

1. основные (критериальные) загрязнители атмосферы: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и фотохимические оксиданты;

2. полициклические ароматические углеводороды (ПАУ);

3. следы элементов (в основном металлы и их оксиды);

4. постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.);

5. пестициды;

6. абразивные твердые частицы (кварц, асбест и др.);

7. разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее действие на организм (нитрозамины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.).

По степени опасности все загрязняющие вещества разделяются на четыре класса опасности:

1. I класс – вещества чрезвычайно опасные;

2. II класс – вещества высоко опасные;

3. III класс – вещества умеренно опасные;

4. IV класс – вещества мало опасные.

Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

32) В Арктических морях произошел разлив нефти. Спланировать и организовать деятельность по очистке и реабилитации загрязненной территории.

Разлив нефти (нефтепродукта) –любой неконтролируемый сброс нефти окружающую среду, произошедший как в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, так и при эксплуатации объекта.

Основные варианты ликвидации – локализация и сбор разлитой нефти, распыление химических диспергаторов(помогают разорвать поверхностное пятно нефти, но попадание в воду угрожает морским организмам), защита береговой полосы или самоочищение ее естественным путем. Физическое удаление нефти с поверхности воды снижает угрозу для птиц, млекопитающих. Технологии ликвидации разливов нефти – способы сбора и извлечения нефтепродуктов.

Существует несколько методов ликвидации разлива ННП(нефти и нефтепродуктов): механический, термический, физико-химический.
При механическом сборе нефти эффективность достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается достаточно большой.

Термический метод, основанный на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной толщине слоя и непосредственно после загрязнения, до образования эмульсий с водой.

Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов эффективен в тех случаях, когда механический сбор ННП невозможен при малой толщине пленки или когда разлившиеся ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам. Сорбенты при взаимодействии с водной поверхностью начинают немедленно впитывать ННП, после чего образуются комья материала, насыщенного нефтью.

Основные меры по локализации и ликвидации разлива нефти на воде:

- предотвращение дальнейшего сброса;

- постановка преград, препятствующих рассеиванию сброшенного вещества и загрязнению уязвимых районов;

- отвод разлитого вещества в зону, удобную для проведения операций по ЛРН(ликвидации разливов нефти);

- сбор разлитого вещества с поверхности воды;

- сдача собранных загрязняющих веществ на берег;

- ликвидация разлива с помощью физических и химических методов.

Для задержания нефти, дрейфующей по акватории, используется несколько видов конфигурации буксируемых бонов. Наиболее распространенными являются следующие конфигурации: открытая U-форма; U-форма; J-форма. 1. Открытая U-форма состоит из двух секций бонов, соединенных друг с другом коротким. Ее задача – сконцентрировать широкое пятно нефти в узкое. В дальнейшем пятно легко может собрать нефтемусоросборщик или судно со скиммером.

2. U-форма –если суда, буксирующие боны, движутся с различной скоростью или имеют разную мощность. При сильном ветре судно-сборщик должно стоять у их конца перпендикулярно ветру, форма удобна для обработки больших пятен нефти. Сбор нефти может проводиться нефтемусоросборщиком со скиммером.

3. J-форма - особенно в условиях дефицит судов для работ.

Основные способы ликвидации аварийных разливов:

- механическое удаление плавающей нефти с поверхности моря;

- сжигание плавающей нефти;

- обработка нефтяного пятна диспергентами, с целью многократного ускорения эмульгирования нефти в море под воздействием волнения и течений.

Сбор разлитой нефти в ледовых условиях возможен грейфером, которым захватываются куски замазученного льда, ледяная шуга вместе с нефтью и грузятся в трюм, или путем притапливания льда перфорированным листом или сетью (в результате нефть всплывает на поверхность и собирается).

Для сбора плавающей в разводьях льда нефти в ледовых условиях эффективно применение олеофильных сборщиков сорбционного типа. Возможно сжигание нефти при достижении сырой нефти – до 5 мм, обеспечивающая достаточную устойчивость горения. Для уменьшения охлаждающего действия воды используются инициаторы (торф, опилки, древесная стружка).

34) Произошел взрыв нефтяной платформы. Спланировать и организовать деятельность по очистке и реабилитации загрязненной территории.

Целью мероприятий по ликвидации аварийных разливов нефти является сведение к минимуму распространения нефти путем механической локализации и сбора нефти у источника разлива или поблизости от него.

Общую стратегию действий по ликвидации любого разлива нефти можно представить следующим образом:

- уведомить об инциденте все специально уполномоченные органы по ликвидации аварийных разливов в соответствии со схемами, определенными планом ЛРН;

- оказать помощь пострадавшим и, если в этом есть необходимость, эвакуировать персонал;

- обеспечить безопасность персонала буровой и аварийных бригад;

- принять меры по предотвращению пожаров и взрывов;

- остановить выброс нефти;

- локализовать разлившуюся нефть;

- собрать нефть;

- принять меры по защите экологически уязвимых территорий.

36) Произошел пожар на складе химической фабрики. Во время тушения пожара в реку вылилось около 2 тонн сельскохозяйственных ядохимикатов. Погибли миллионы рыб, была заражена питьевая вода. Спланировать и организовать деятельность по очистке и реабилитации загрязненной территории.

Химической аварией называется авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к химическому заражению окружающей природной среды.

Система последовательной очистки сточных вод, применяемая на современных предприятиях, включает первичную механическую очистку (удаление легко осаждающихся и всплывающих веществ), вторичную биологическую очистку (удаление биологически разрушающихся органических веществ). При этом производятся: коагуляция - осаждение взвесей и коллоидных веществ и фосфора, адсорбция - удаление растворённых органических веществ, также применяется электролиз для уменьшения содержания минеральных и органических веществ. Антибактериальная очистка сточных вод осуществляется при помощи хлорирования и озонирования. В некоторых случаях на заключительном этапе очистки производится дистилляция воды.

38) Произошло столкновение около населенного пункта топливной автоцистерны и легкового автомобиля. В результате аварии топливо вылилось на проезжую часть. Спланировать и организовать деятельность по очистке и реабилитации загрязненной территории.

Основу проекта составляют технологии и способы реабилитации загрязненных территорий, предусматриваемые в действующем для данного ОПО Плане ЛРН, которые включают:

• естественное восстановление;
• физическую очистку;
• смывание;
• удаление;
• химическую/биологическую очистку.

Цель естественного восстановления – позволить территории восстанавливаться без вмешательства человека. Этот метод может быть выбран, если установлено, что при очистке от разлившейся нефти и нефтепродуктов на территорию или речной берег может быть причинен большой вред, чем если оставить их разлагаться.

Цель смывания – удаление нефти и нефтепродуктов с загрязненного участка территории или берега, используя воду и сбор ее для переработки.

Задачей химических технологий реагирования является преобразование нефти и нефтепродуктов для облегчения сбора или ускорения процесса выветривания. Эти технологии включают:

• применение отвердителей и загустителей;
• обогащение питательными веществами/биовосстановление.

Процесс реабилитации территории, загрязненных в результате аварийных разливов нефтепродуктов, включает:

• восстановление земель (технический и биологический этап);
• удаление из состава почвы нефтепродуктов;
• рекультивацию нефтезагрязненных земель.

Удаление из состава почвы нефтепродуктов производится на этапе ликвидации последствий аварийного разлива путем создания ям-накопителей, перекачки собранных в ямы-накопители нефтепродуктов в автоцистерны, нанесением сорбента на зеркало нефтепродукта.

Рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель проводится в несколько стадий.

На сильно загрязненных нефтепродуктами участках для ускорения процесса биодеградации нефтепродуктов вносятся биологические препараты, имеющие разрешение государственных служб к их применению.

На техническом этапе происходит выветривание нефтепродуктов, испарение и частичное разрушение легких фракций, частичное восстановление сообщества почвенных животных.

Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биорекультивация – это оптимизация физико-химического и биологического факторов очищения почвы.

Биологический этап выполняется после завершения технического этапа и заключается в подготовке почвы, внесении удобрений, биопрепаратов, подборе трав и травосмесей, посеве, уходе за посевами и направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв на нарушенных землях.

40) Произошла авария на Новочебоксарском предприятии АО «Химпром», в результате которой в атмосферу произошел выброс хлора, и пробоина нефтепровода «Дружба» в Брянской области. Спланировать и организовать деятельность по очистке и реабилитации загрязненной территории.

Хлор - газ с резким специфическим запахом, тяжелее воздуха, при испарении стелется над землей в виде тумана, может проникать в нижние этажи и подвалы зданий, при выходе в атмосферу дымит. Пары сильно раздражают органы дыхания, глаза, кожу. При вдыхании высоких концентраций возможен смертельный исход.

При локализации аварий первоочередными являются работы, связанные с ограничением распространения жидкой фазы АХОВ и снижением скорости ее испарения.

Для ограничения выхода жидкой фазы АХОВ из емкости принимаются меры по ликвидации течи, если они возможны, или перекачке жидкости из аварийной емкости в запасную. Ограничение растекания АХОВ на местности в целях уменьшения площади испарения осуществляется с помощью инженерных средств (бульдозеров, скреперов, экскаваторов) Оно заключается в создании препятствий в виде валов из перемещенного или насыпанного грунта. Возможно и направление потоков жидкой фазы АХОВ в естественные углубления. При проведении работ необходимо в первую очередь предотвратить попадание AХOB в реки, озера, подземные коммуникации, подвалы здании, сооружения.

Снижение скорости испарения АХОВ может быть осуществлено несколькими способами:

· поглощением жидкой фазы АХОВ слоем сыпучих адсорбционных материалов (грунта, песка, шлака и т.п.);

· изоляцией жидкой фазы АХОВ пенами;

· разбавлением жидких АХОВ водой или растворами нейтрализующих веществ;

Для поглощения жидкой фазы АХОВ слоем сыпучих адсорбентов материал рассыпают (надвигают) на жидкую фазу. При этом толщина слоя адсорбента должна быть не менее 10-15 см. Загрязненные сыпучие материалы и верхний слой грунта( на глубину впитывания АХОВ) при необходимости собирают в специальные ёмкости для последующего вывоза в места нейтрализации. Если АХОВ способно гореть и позволяют окружающие условия, то небольшие загрязненные участки могут выжигаться.

Изоляция жидкой фазы АХОВ пенами осуществляется в целях уменьшения выхода паров в атмосферу. Для этого в пену могут вводиться нейтрализующие добавки, которые вступают в химические взаимодействия со АХОВ, в результате чего образуются нетоксичные или малотоксичные вещества.

Основным и наиболее доступным способом снижения скорости испарения АХОВ является разбавление жидкой фазы струёй воды или растворами нейтрализующих веществ, что обеспечивает нейтрализацию и исключение распыления паров АХОВ.

Известным способом очистки от нефтезагрязнений является рекультивации земель – рыхление почв для увеличения проникновения кислорода и развития окислительно-восстановительных реакций, внесение органических и минеральных удобрений и посев трав с целью интенсификации природных процессов биохимического очищения.

Эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов ультразвук. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать 99,5–99,8%.

К физико-химическим способам очистки грунтов относятся обработка их в устройствах различного типа подогретыми водными растворами в присутствии поверхностно-активных веществ или других химических реагентов, в результате чего образуется твердый продукт, прочно удерживающий нефтепродукты в виде комплексных соединений.

При электрохимическом методе в загрязненную почву погружаются электроды, к которым подводится постоянный электрический ток. Многие загрязняющие вещества растворяются в почвенной воде и под воздействием электрического поля перемещаются в направлении к электродам, осаждаются на них и затем извлекаются.

Биовентеляция - в загрязненную зону через специальные вертикальные или горизонтальные скважины нагнетается воздух в количестве, достаточном для снабжения кислородом почвенных бактерий, разлагающих органические соединения до СО2 и воды. Под действием потока воздуха жидкие загрязнения вместе с потоком воздуха транспортируются через почву. К моменту достижения ими поверхности большая часть загрязнений успевает разложиться под действием бактерий.