Характеристика загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду

Для целенаправленного проведения мероприятий, способствующих сохранению исходных качеств окружающей среды, необходимо знать характеристики и свойства загрязняющих веществ.

В атмосфере по условиям переноса загрязняющие вещества принято разделять на легкую примесь - газ и мелкие аэрозоли, переносимые атмосферными движениями, тяжелую примесь - пылевые выбросы, имеющие собственную гравитационную скорость осаждения и полидисперсную примесь - смесь газов и аэрозолей, имеющих различные скорости оседания.

По химической активности различают пассивные, не вступающие в химическую реакцию примеси и химически активные примеси.

Большинство примесей, поступающих в атмосферу городов и природную техногенную систему (ПТС) - полидисперсные вещества, химически активные и перегретые. Загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, подвергаются физико-химическим превращениям, рассеиваются или вымываются осадками из нее. В периоды, когда осадков нет, степень загрязнения атмосферы от промышленного предприятия зависит от переноса этих примесей на расстояние от источника.

При постоянном режиме выбросов загрязняющих веществ колебания уровней загрязнения атмосферного воздуха наблюдаются под влиянием условия переноса и рассеяния примесей в атмосфере.

При выбросах от предприятия нефтегазовой промышленности с высокими трубами, значительные концентрации примесей у поверхности земли наблюдаются при так называемой «опасной скорости ветра» (3 - 5 м/с). При этом выбрасываемая газовоздушная смесь в случае перегрева относительно окружающего воздуха обладает определенной плавучестью, а вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих подъему факела и уносу примесей в верхние слои атмосферы.

Как уже было отмечено, нефтегазовая промышленность является источником загрязнения атмосферы различными загрязняющими веществами, такими как: углеводороды, сероводород, оксид углерода, оксид азота, диоксид серы, сажа, сернистый ангидрид, в том числе, и тяжелые металлы, и тому подобное [25].

Из выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ суммирующим вредным воздействием обладают: азота диоксид и серы диоксид; серы диоксид и сероводород; сероводород и формальдегид; серы диоксид и фтористый водород.

К настоящему времени деятельность человека значительно влияет на состав воздуха планеты и приводит, прежде всего, к созданию парникового эффекта увеличению содержания в нем парниковых газов. Эти газы, будучи прозрачными, коротковолновых солнечных лучей, плохо пропускают длинноволновые излучения, уходящие обратно в космическое пространство. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются. Основной газ, создающий парниковый эффект, — диоксид углерода, содержание которою за 150 лет заметно изменилось. Причинами роста концентрации диоксид углерода в атмосфере являются выброс диоксида углерода промышленными предприятиями, работающими на углеводородном сырье (топливе), а также снижение интен­сивности его поглощения биотой наземных экосистем, прежде всего лесами (фотосинтез).

Оксид углерода. Оксид углерода (СО), или «угарный газ», — широко распространенный загрязнитель воздуха, содержащийся в дымовых газах любых установок сжигания органического топлива, в том числе в выхлопных газах транспорта с двигателями внутреннего сгорания. Особенность воздействия СО на многие виды животных и, в частности, на человека заключается в способности центрального атома железа Fe в молекуле гемоглобина крови образовывать с молекулой оксида углерода значительно более прочную связь, чем с молекулой кислорода. Попадая в организм, угарный газ действует как яд: он изолирует железо в гемоглобине, препятствуя переносу кислорода.

Диоксид азота – газ рыжего цвета с резким запахом. Предельно допустимая концентрация диоксида азота – 0,085 мг/м³. Концентрация диоксида азота в 15 мг/м³ вызывает раздражение глаз, а концентрация 200-300 мг/м³ уже опасна при кратковременном вдыхании, так как, попадая в легкие, соединяется с гемоглобином крови и может вызвать отек легких.

Оксид азота - газ без цвета и запаха. Предельно допустимая концентрация оксида азота составляет 0,4 мг/м³. Оксид азота под воздействием солнечного света превращается в диоксид азота. Оксиды азота антропогенного происхождения образуются из азота и кислорода воздуха при высоких температурах (начиная с 1000 °С и выше) в присутствии катализаторов, в качестве которых выступают различные металлы.

Такие условия складываются при сжигании топлив, причем, чем выше температура процесса горения, тем больше образуется оксидов азота.

Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом (уже в незначительных концентрациях), в 2,2 раза тяжелее воздуха, образуется при сжигании углеводородов, содержащих сероводород и сераорганические соединения. Легко растворяется в воде с образованием сернистой кислоты, относится к 3 классу опасности. Максимально разовая предельно допустимая концентрация – 0,5 мг/м³. Отравление происходит через дыхательные пути. При концентрации до 50 мг/м³ (100 ПДК) диоксид серы действует раздражающе на слизистые оболочки. Высокие концентрации (свыше 1 г/м³) приводит к острому бронхиту, отдышке и потере сознания.

Углеводороды С1–С10 -первые четыре представителя предельных углеводородов в обычных условиях – газы, следующие от 5 до 15 атомов углерода – жидкости. Предельные углеводороды слаборастворимые в воде и крови вещества. Отличаются большой стойкостью и малой химической активностью. Ориентировочный безопасный уровень воздействия для предельных углеводородов С1 –С5 - 50 мг/м³, С6 –С10 –30 мг/м³. Предельные углеводороды обладают наркотическим действием. В обычной ситуации углеводороды С1 – С5 не токсичны, углеводороды С6 – С10 оказывают раздражающее действие на дыхательные пути.

Сероводород является распространенным серосодержащим загрязнителем атмосферы, попадающим в нее из скважин добычи и от нефте- и газоперерабатывающих заводов, химических предприятий, целлюлозно-бумажных комбинатов и т. п. Сероводород - один из продуктов жизнедеятельности организмов (например, анаэробных бактерий). Среднее время жизни сероводорода в атмосфере около 2 суток, после чего он окисляется до диоксида серы.

Таким образом, предприятия нефтегазовой промышленности являются источником загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы в большинстве случаев, очень токсичными и химически активными веществами [26].