Что такое чистый воздух? Это 78,03% азота, 20,99% кислорода, 0,04% углекислого газа и около 1% инертных газов.
Высокое содержание в атмосферном воздухе различных загрязнителей неблагоприятно сказывается на всем комплексе живой природы. Отрицательное влияние загрязнения атмосферы выражается в ухудшении здоровья людей и животных, снижении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных. Воздействию вредных веществ подвержены лесные угодья. Загрязнение атмосферы влияет на коррозионные процессы строительных конструкций, ускорение износа зданий и оборудования.
В атмосферу попадают выбросы не только ТЭС, но и других промышленных предприятий, а также транспорта, коммунальных служб и т. д.
Роль предприятий различных отраслей нашей страны в загрязнении атмосферы представлена ниже.
Поступление вредных веществ в атмосферу, %
ТЭС и котельные.......................................... 27
Черная металлургия..................................... 17
Цветная металлургия.......................,.......... 10
Нефтедобыча и нефтехимия......................... 16
|
|
Автомобильный транспорт.......................... 12
Промышленность строительных материалов 5
Угольная промышленность......................... 2,5
Химическая промышленность...................... 1,
Прочие.................................................... 9
Всего....'................................................. 100
Как видно из перечисленных данных, в загрязнении атмосферного воздуха основную роль играют технологические процессы на базе органического топлива (ТЭС, металлургия, автомобильный транспорт) и составляют около 3/4 суммарных вредных выбросов промышленности.
Теплоэнергетические установки сельскохозяйственных предприятий (котлы, теплогенераторы, отопительные агрегаты, сушильные установки), работающие на органическом топливе, являются также источниками загрязнения атмосферы.
Доля выбросов отдельных отраслей непостоянна и зависит главным образом от двух факторов: с одной стороны, от темпов роста промышленного производства и с другой — от мер по снижению выбросов на действующих и строящихся предприятиях. Например, в последние годы имеет место не только абсолютный, но и относительный рост загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей.
Существует два основных вида воздействия выбросов: локальное и общее (глобальное). Локальное воздействие выбросов ТЭС на окружающую среду и человека распространяется на прилегающий район диаметром до 20—50 км. Глобальное (общее воздействие) распространяется на биосферу с учетом выбросов других предприятий на любом расстоянии от данной ТЭС.
Рассмотрим вопросы локального влияния вредных веществ, выбрасываемых ТЭС.
|
|
Неблагоприятное действие на окружающую среду оказывают оксиды азота и серы: разрушается хлорофилл растений, повреждаются листья и хвоя. Наиболее чувствительными к SO2 являются хвойные деревья. Диоксид серы вызывает посерение кончиков хвои и ее увядание. Пораженные участки приобретают бронзовую окраску. На листьях также появляются бледные пятна, которые затем приобретают бронзовый цвет, затем листья опадают. Нарушение фотосинтеза и дыхания хвои начинается с концентрации SO2, составляющей 0,23 мг/м3. Хвоя высыхает за 2—3 года. При содержании SO2 в воздухе 0,08—0,23 мг/м3 происходит уменьшение интенсивности фотосинтеза и медленное увядание хвои. Лиственные деревья начинают поражаться при концентрации SO2 от 0,5 до 1 мг/м3. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) при концентрации диоксида серы или пыли в атмосферном воздухе 0,08 мг/м3 ощущается дискомфорт у людей. При дальнейшем увеличении содержания диоксида серы или пыли до 0,25—0,5 мг/м3 наблюдается ухудшение состояния больных с легочными заболеваниями. Постоянное пребывание людей в атмосфере с концентрацией указанных веществ выше 0,5 мг/м3 приводит к более частым заболеваниям и возрастанию смертности.
Поступающий в атмосферу триоксид серы (SO3), взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту, которая активно разрушает конструкции и оборудование.
Диоксид азота оказывает раздражающее действие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаза. Длительное воздействие NO2 при концентрации до 2 мг/м3 приводит к хлорозу растений. При концентрации NO2, равной 4— 6 мг/м3, возникает острое повреждение растений.
Оксиды азота, поглощая естественную радиацию как в ультрафиолетовой, так и в видимой части спектра, снижают
прозрачность атмосферы и способствуют образованию фотохимического тумана — смога.
Очень токсичен пентаоксид ванадия V2O5, входящий в состав золы мазута. Это вещество вызывает раздражение дыхательных путей у человека и животных, поражение кожи, расстройство кровообращения и нервной системы, а также нарушение обмена веществ.
Бенз (а) пирен, как отмечено выше, обладает канцерогенными свойствами, т. е. способен вызывать злокачественные заболевания. Оксид углерода (СО) изменяет состав крови, приводит к нарушению нервной деятельности.
Санитарным законодательством РК и других промышленно развитых стран установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ, загрязняющих воздух и водоемы. Виновные в превышении этих норм несут ответственность в соответствии с законом.
ПДК — максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы воздуха, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не вызывает каких-либо болезненных изменений в организме человека и неблагоприятных наследственных изменений у потомства. ПДК для вредных веществ, выбрасываемых ТЭС и котельными, представлены в табл. 1.3.
Как видно из табл. 1.3, для вредных веществ установлены две величины ПДК: максимально-разовая (ПДКМ р), определяемая в пробах в течение 20 мин, и среднесуточная (ПДКС с) средневзвешенная за 24 ч ПДК определяется на уровне дыхания человека.
Таблица 1.3.
Значение предельно допустимых концентраций для некоторых веществ, мг/м3
Вещество | ПДКМ1,, мг/м3 | пдксс, мг/м3 | Класс опасности |
Диоксид азота NO2 | 0,085 | 0,04 | |
Оксид азота NO | 0,6 | 0,06 | |
Диоксид серы SO2 | 0,5 | 0,05 | |
Бенз (а) пирен С2оЙ16 | — | 0,1 мкг/100 м3 | |
Пентаксид ванадия V2O5 | — | 0,002 | |
Сажа | 0,15 | 0,05 | |
Оксид углерода СО | |||
Аммиак NH3 | 0,2 | 0,04 | |
Сероводород H2S | 0,008 | — | |
Пыль неорганическая, содержащая | |||
диоксид кремния, %: | |||
>70 | 0,15 | 0,05 | |
20—70 | 0,3 | 0,1 | |
<20 | 0,5 | 0,15 | |
Угольная зола ТЭС* | 0,05 | 0,02 |
Фоновым загрязнением атмосферного воздуха называется загрязнение без учета выбросов рассматриваемого предприятия. Поэтому при изучении загрязнения атмосферного воздуха данной электростанцией нужно учитывать фоновое загрязнение по каждому ингредиенту.
|
|
По степени опасности (токсичности) различают четыре класса веществ: 1—чрезвычайно опасные, 2— опасные, 3 — умеренно опасные, 4 — относительно безопасные.
Совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называются вредными веществами однонаправленного действия. Поэтому Минздравом введено требование о необходимости учета суммарного воздействия ряда таких веществ. К настоящему времени достоверно установлены, в частности, следующие сочетания вредных веществ, обладающих суммированным действием:
1) диоксид серы + диоксид азота;
2) диоксид серы + аэрозоль серной кислоты;
3) диоксид серы + фтористый водород;
4) диоксид серы + сероводород;
5) диоксид серы + оксид серы + аммиак + оксиды азота;
6) диоксид серы + фенол;
7) диоксид серы + диоксид азота + фенол + оксид углерода.
Из перечисленных соединений для теплоэнергетики наибольшее значение имеет первое, так как сернистый ангидрид и диоксид азота практически всегда одновременно присутствуют в продуктах сгорания.
В соответствии с Законом об охране атмосферного воздуха размещение нового предприятия в местности, где фоновое загрязнение атмосферы превышает ПДК, должно сопровождаться осуществлением мероприятий по снижению выбросов соответствующих веществ на действующих предприятиях. В некоторых случаях необходимо охарактеризовать качество энергетических топлив в отношении загрязнения окружающей среды значением одного показателя, учитывающего суммарное воздействие различных вредных веществ. Например, замена одного топлива другим требует показателя (критерия) для оценки целесообразности такой замены по соображениям качества атмосферного воздуха.
Для простоты использования, частные показатели приводятся к безразмерному виду, а токсичность выражается как отношение ПДК данного ингредиента к ПДК золы.
|
|
С учетом технологии использования топлива все вредные вещества можно классифицировать на две группы.
К первой группе относятся вредные вещества, мало зависящие от технологии сжигания. Это диоксид серы, соединения ванадия. Ко второй группе принадлежат вредные вещества, образование которых зависит от технологии и режима сжигания топлива (летучая зола, оксиды азота, оксид углерода, безн(а)пирен и др.). Выбросы этих веществ изменяются в зависимости от мощности и типа топочного устройства, избытка воздуха и т. п.
Эффективность очистки от золы твердого топлива принята равной 99%, для мазута — 70%.
С увеличением мощности ТЭС и объема дымовых газов для обеспечения требуемого качества атмосферного воздуха приходится увеличивать высоту, а следовательно, и стоимость дымовых труб или применять более эффективные и дорогие пыле- и газоочистные установки. Все это увеличивает не только абсолютные, но и удельные капиталовложения на сооружения по защите окружающей среды. Следует также учитывать, что чем больше 77s, тем выше удельные затраты по защите окружающей среды и тем меньше выигрыш от увеличения мощности ТЭС. Таким образом, показатель Пт может быть использован в технико-экономическом анализе выбора мощности ТЭС с различными видами топлива.